KR101377232B1 - 레벨러 도어 방열막 - Google Patents

Abstract

탄화실 상부 일측에 회동가능하게 설치되는 레벨라 도어를 보호하기 위한 레벨라 도어 방열막이 소개된다.
이를 위해 본 발명은, 탄화실(1) 상부 일측에 회동가능하게 설치되는 레벨러 도어(2)와 상기 레벨러 도어(2) 내부에 충진되어 상기 탄화실(1)로부터 방출되는 열을 차단하는 내화물(100) 및 상기 내화물의 고온에 의한 균열을 방지하고, 상기 레벨러 도어(2) 개폐시 발생되는 충격으로부터 그 내부에 충진된 상기 내화물(100)의 파손을 방지하기 위해 상기 레벨러 도어(2) 내측면에 결합된 케이싱(200); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

레벨러 도어 방열막{DEVICE OF PROTECTION AGAINST HEAT FOR LEVELLER DOOR}

본 발명은 탄화실 상부 일측에 회동가능하게 설치되는 레벨러 도어와, 이 레벨러 도어의 내측면에 설치되는 방열막을 포함하는 레벨러 도어 방열막으로서,

더욱 상세하게는 상기 레벨러 도어 방열막은, 상기 레벨러 도어 개폐시 발생되는 충격으로부터 그 내부에 충진된 내화물을 보호할 수 있도록 상기 레벨러 도어 내측면에 결합된 케이싱을 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 탄화실과 레벨러 장치의 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 일반적으로 탄화실(1) 상부에 설치된 장입구(10)를 통해 석탄을 장입할 때 압출기(20)에서 레벨러 도어(2)를 열고 레벨러 빔(30)을 전, 후진하여 평탄작업을 실시하여 코크스 오븐(40) 내에 석탄이 골고루 들어갈 수 있도록 한다.

상기와 같이 레벨러 빔(30) 탄화실(1) 내부로 밀어넣었다 빼냄으로써 탄화실(1) 내부에 쌓여져 있던 석탄이 평평하게 평탄화되고 이에 따라 탄화실(1) 내부에 발생된 가스의 흐름이 용이해지게 되는 것이다.

도 2a는 종래의 레벨러 도어(2)가 개방된 상태를 도 2b는 장입차에서 석탄 장입이 끝나고 압출기(20)에서 레벨러 도어(2)를 닫은 상태를 나타내는 도면이다.

이 경우, 레벨러 도어(2)를 닫을 때 개폐 실린더(50)에 의해 롤러(60)가 도어 레버(70)를 타고 내려오면서 닫게 되는데, 롤러(60)가 내려오는 탄력에 의해 도어 레버(70)가 튕겨 올라가면서 레버(70)가 고리(80)에서 벗겨진다.

도면에 도시된 바와 같이 레벨라 도어(2)는 탄화실(1) 상부 일측에 힌지 결합 되어 개방 또는 밀폐되는바, 이때 개방된 레벨러 도어(2)를 힌지부를 통해 밀폐시키는 경우 이 레벨러 도어(2)가 지속적으로 탄화실의 측면을 강타하고, 결국 그 하중에 의해 레벨라 도어(2)에 설치된 방열막에 지속적인 충격이 가해져 방열막이 손상되며, 방열막을 지지하는 다이아프레임(6) 역시 찢어지는 문제점이 발생하였다.

이러한 작동으로 도 3a에 도시된 바와 같이 실링 나이프 에지(Sealing Knife Edge)(7) 부분에 손상이 발생 되고, 그 결과 탄화실(1) 내부에 있는 가스가 외부로 유출되며, 방열막 역시 주철물 재질에 따른 중량(약 32 kg) 으로 레벨라 도어(2) 개폐시 반복적인 충격 하중 발생으로 방열막이 안착된 다이아프레임(6)이 휘어지고 찢어져 가스 및 화염이 분출되는 문제점이 있어 왔다.

도 3b는 상기와 같은 문제점으로 인해 다이아프레임이 찢겨진 상태를 나타내는 도면이다.

또한 종래 방열막의 재질로 사용되던 'FCD (Ferrum Casting Ductile) 400' (구상흑연주철) 의 경우 주물품으로서 단열기능이 미흡하고, Sealing Knife Edge(7) 의 밀페 기능의 약화를 초래 탄화실(1)로부터 가스 유출이 초래되는 주요인이었다.

그리고, 종래에는 방열막을 구성하는 내화물이 이 방열막을 지지하는 다이아프레임(6)에 직접 볼트 체결되어 이 볼트에 하중이 가해지고, 그 결과 볼트 및 내화물도 그 하중을 견디지 못해 마모, 파손되는 문제점이 있었다.

종래 '코크스 오븐의 레벨러 도어 록킹장치'(공개특허공보 10-200700068208 호)의 경우 코크스 오븐의 레벨러 도어의 닫힘 상태를 보다 견고하게 유지하여 실링 스트립과 레벨러 도어 프레임이 완전하게 밀착되게 함으로써 가스 누출을 방지하고, 레벨러 도어의 유지보수에 소요되는 작업시간 및 비용을 보다 절감 할 수는 있었으나, 본 발명이 해결하고자 하는 방열막 자체의 하중 문제 및 방열막의 단열 효과의 미미한 점은 인식하지 못한바 여전히 레벨라 도어의 방열막의 개선점이 필요하였다.

(선행기술) 한국공개특허공보 제10-2007-0068208호

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 기존의 방열막 보다 중량이 가볍고, 단열 기능이 향상된 레벨러 도어 방열막에 관한 것으로, 특히 내화물의 고온에 의한 균열을 방지하고, 레벨러 도어 개폐시 발생되는 충격으로부터 그 내부에 충진된 내화물의 파손을 방지하기 위한 케이싱이 구비된 레벨러 도어 방열막을 제공하는데 그 목적이 있다.

탄화실 상부 일측에 설치된 레벨라 도어를 보호하기 위한 레벨러 도어 방열막이 소개된다.

이를 위해 본 발명은 탄화실 상부 일측에 회동가능하게 설치되는 레벨러 도어와 상기 레벨러 도어 내부에 충진되어 상기 탄화실로부터 방출되는 열을 차단하는 내화물 및 상기 내화물의 고온에 의한 균열을 방지하고, 상기 레벨러 도어 개폐시 발생되는 충격으로부터 그 내부에 충진된 상기 내화물의 파손을 방지하기 위해 상기 레벨러 도어 내측면에 결합된 케이싱을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 내화물은 단열 캐스터블 내화물 재질로 형성되고, 상기 레벨러 도어와 마주보는 케이싱 일측면에는 이 단열 캐스터블 내화물이 충진될 수 있도록 투입구가 형성되며, 상기 케이싱 타측면에는 수분 증발홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 레벨러 도어는 상기 탄화실 상부 일측과 힌지 결합 되는 도어본체와

상기 도어본체와 마주보도록 결합되고 상기 탄화실을 밀폐하는 도어 및 이 도어에 결합되어 상기 방열막을 지지하는 지지판과 이 지지판의 내부를 관통하여 형성되는 다이아프레임으로 구성되되,

상기 케이싱의 내측 단부에는 상기 다이아프레임과 결합될 수 있도록 볼트 체결홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 내화물은, 부정형 경량 내화물 파우더를 물에 섞어 반죽 후 상기 케이싱 내부에 주입하고, 이 케이싱을 소성로에 넣어 일정온도까지 가열한 후 가열된 케이싱을 다시 일정시간 건조하는 과정을 거쳐 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 다음과 같은 다양한 이점이 있다.

첫째, 본 발명의 레벨러 도어 방열막으로 인해 단열 효과의 증대가 기대되며, 이로 인해 Sealing Knife Edge 손상 방지 및 그 변형도 방지되는바 제품의 수명이 연장되는 이점이 있다.

둘째, 본 발명의 레벨러 도어 방열막 자체의 경량화로 인해 방열막이 설치되는 다이아프레임의 수명이 연장되어 이로 인해 레벨러 도어 방열막이 보호되는 이점이 있다.

셋째, 본 발명의 레벨러 도어 방열막으로 인해 단열 효과가 증대되고, 부차적으로 열손실이 방지되어 탄화실에서 생산되는 코크스의 품질이 향상되는 이점이 있다.

넷째, 본 발명의 레벨러 도어 방열막으로 인해 Sealing 능력이 향상되고, 이로 인해 가스가 누출되는 것이 방지됨으로써 작업 환경이 개선되는 이점이 있다.

다섯째, 본 발명과 같은 방열막이 구비된 레벨러 도어의 경우 그 내화물의 재질 및 케이싱의 구조로 인해 탄화실로부터 발생되는 고온에 의한 내화물의 균열이 방지되며, 이로 인한 방열막의 파손도 방지되는 이점이 있다.

도 1은 종래의 탄화실과 레벨러 장치가 설치된 측면도,
도 2a는 종래의 레벨러 도어가 개방되는 상태를 나타내는 도면,
도 2b는 종래의 레벨러 도어가 닫히는 상태를 나타내는 도면,
도 3a은 종래의 레벨러 도어를 보호하는 방열막의 구조적 결함에 의해 생기는 문제점을 나타내는 도면,
도 3b는 종래의 다이아프레임이 찢어진 상태를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 레벨러 도어 방열막이 설치된 측면도,
도 5a는 본 발명의 레벨러 도어 방열막의 단면도,
도 5b는 본 발명의 레벨러 도어 방열막의 정면도,
동 5c는 본 발명의 레벨러 도어 방열막의 입체도.

첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 레벨러 도어(2)를 보호하기 위한 레벨러 도어 방열막은 그 내부에 충진된 내화물(100)과 이 내화물(100)을 보호할 수 있도록 형성된 케이싱(200)을 포함한다.

도 5a는 본 발명의 레벨러 도어 방열막의 단면도로, 그 외관이 케이싱(200)으로 이루어져 있고, 그 내부에는 단열(경량) 캐스터블 내화물(insulating castable refractories)로 충진 되어 있으며, 이 케이싱(200)의 일측면에는 내화물(100)이 충진될 수 있도록 투입구(210)가 마련되어 있다.

본 발명의 레벨러 도어 방열막의 케이싱(200)은 레벨러 도어(2)가 오픈 되고, 닫히는 경우 그 레벨러 도어(2) 자체의 하중으로 인한 충격에 의해 내화물(100)이 손상되고, 이로 말미암아 방열막이 설치되는 다이아프레임(6)도 그 하중에 의해 찢어지는 문제점이 있는바 이를 방지하면서 내화물(100)을 보호하기 위한 장치이다.

또한, 탄화실의 고온에 의한 내화물(100)의 균열을 방지하고, 이로 인해 발생되는 내화물(100)의 파손을 방지하기 위한 방열막이 시공된 레벨러 도어(2)를 제공하는데 그 목적이 있는바, 이러한 목적을 위해 본 발명의 케이싱(200)은 소정의 두께를 갖는 주철 성형 케이싱으로 이루어지고, 이 케이싱(200) 내부에 내화물(100)이 형성된 것을 특징으로 한다.

주철은 철과 탄소의 합금으로 탄소가 2.11 % 이상 함유되었으며, 철강보다 용융점이 낮아 주조하기 쉽고, 값이 싸기 때문에 일반 기계의 재료로 많이 사용된다. 또한 주철은 압축강도, 인장력이 크다는 점에서 본 발명의 케이싱(200)을 이루는 재료로 적합하다.

본 발명의 경우 주철로 이루어진 케이싱(200) 역시 그 하중을 감소시키기 위해 약 8 mm 정도의 두께로 구성되는 것이 바람직하며, 중량 면에서도 대략 10 kg 내외로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 레벨러 도어 방열막의 케이싱(200)에 충진된 내화물(100)은 단열 내화물로 충진된 것을 특징으로 한다.

종래에는 탄화실(1)로부터 발생 되는 열이 효율적으로 차단되지 않아 생산되는 코크스의 품질이 저하되는 한 요인이었으나, 이를 방지하기 위해 본 발명은 단열(경량) 캐스터블 내화물(insulating castable refractories)로 구성되어 단열이 제대로 되지 않아 생기는 문제점을 개선하였다.

단열(경량) 캐스터블 내화물은 단열성이 우수한 경량 내화 골재에 결합재를 혼합시켜 제조된 것이므로 내화성 및 단열효과를 동시에 얻을 수 있는 내화물이다.

또한, 시공성이 우수하여 단열 연와로 축조가 어려운 부위에서도 시공이 가능 하다는 이점이 있어 본 발명의 내화물로 구성하는 재료로 이용되는 경우 단열불량과 내화성을 획기적으로 개선할 수 있게 된다.

상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명에 의한다면 그 중량이 종래에 비하여 경량화되어 그동안 문제가 되어 왔던 레벨러 도어의 개방 및 밀폐 작동에 의한 충격이 완화됨으로써, 가스 실링 나이프 에지(Gas Sealing Knife Edge)(7)의 손상을 방지하고, 이로 인한 가스 누출도 방지되는바 결국 대기 및 작업 환경이 개선되는 이점이 있다.

또한, 내화물(1000을 보호하는 케이싱(200)에 의해 이 내화물(100)이 고온에 의해 균열되는 것도 방지할 수 있으며, 이로 인해 방열막 자체의 파손도 방지할 수 있는 효과가 생긴다.

도 5b는 본 발명의 레벨러 도어 방열막의 정면도이며, 도시된 바와 같이 다수개의 구멍인 수분 증발홀(220)이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다.

본 발명의 레벨러 도어 방열막은 케이싱(200) 내부에 단열 캐스터블 내화물이 충진되고, 이 레벨러 도어(2)와 마주보는 케이싱(200)의 일측면에는 단열 캐스터블 내화물이 충진될 수 있도록 투입구(210)가 형성되며, 이 케이싱(200)의 타측에는 수분 증발홀(220)이 형성된 것을 특징으로 한다.

다만, 도면에는 직사각형 형상으로 총 30개의 수분증발홀(220)이 형성되어 있으나, 이는 작업환경 및 내화물의 종류에 따라 변형이 가능함은 당연하다.

또한 이 수분 증발홀(220)은 도면에 도시된 바와 같이 케이싱(200)의 타측 즉, 정면에 형성되어 있으나, 도 5c 에 도시된 바와 같이 케이싱(200)의 측면에도 형성되어 이하 설명할 내화물의 수분 증발의 효율을 높일 수 있다.

이러한 다수개의 수분 증발홀(220)이 형성된 케이싱(200)은 본 발명의 또 다른 기술적 특징으로 상기 케이싱(200) 내부에 단열 캐스터블 내화물을 충진한 후 소성과정과 건조 과정을 거치는바, 소성 및 건조 과정에서 단열 캐스터블 내화물에 함유된 수분이 밖으로 빠져나가게끔 유도하여 이로 인해 내화물 자체의 강도를 향상시키고 단열재로서의 제 기능이 발휘될 수 있다.

또한 케이싱(200)에 다수개의 수분 증발홀(220)이 형성되어 방열막 자체의 하중을 감소시켜 장치의 경량화가 이루어져 결국 레벨러 도어(2)의 개방 및 밀폐시에 발생 되는 충격을 감소시키는 효과가 있다.

소성과정이란 분말원료와 결합제를 혼합, 반죽해서 성형하고 가열과정을 거쳐 일정한 모양의 소재를 말하는데, 이 가열과정을 소성이라 하며, 특히 본 발명의 경우 이러한 소성과정을 약 500 ℃에서 이루어지게 하는 것이 바람직하다.

도 5c는 본 발명 레벨라 도어 방열막의 입체도 이며, 도면에 도시된 바와 같이 레벨러 도어 방열막의 정면 이외에 측면에도 다수개의 구멍이 형성되어 소성 및 건조과정에서 수분이 증발되도록 유도한다.

이와 같이 구성된 레벨라 도어 방열막의 경우 종래에 비하여 단열 능력이 향상되며, 더군다나 경량의 고강도 부정형 내화물을 사용하여 기존에 비하여 경량화가 이룰 수 있으며, 레벨라 도어의 개페시 발생 되는 충격이 감소 되고, 또한 방열막이 설치된 다이아프레임(6)의 손상도 방지할 수 있게 된다.

본 발명의 또 다른 특징은 상기 케이싱(200)의 내측 단부에 다이아프레임(6)과 결합될 수 있도록 볼트 체결홀(230)이 형성된 것을 특징으로 한다.

종래에는 방열막을 이루는 주물 자체와 직접 다이아프레임(6)과 연결되거나 이 방열막을 지지하는 지지판(5)을 통해 상기 다이아프레임(6)이 연결되어 주물 자체의 하중과 레벨러 도어의 개폐에 의한 충격에 의해 다이아프레임(6)이 찢겨 지거나 다이아프레임(6)의 외주면에 설치된 실링 나이프 에지(7) 부분이 파손되어 결국 탄화실 내부의 가스가 유출되거나 탄화실로부터 방출되는 열을 효율적으로 차단시키지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 단열 캐스터블 내화물이 충진된 케이싱 내측 단부에 다이아프레임(6)과 결합될 수 있는 볼트 체결홀(230)이 형성된 것을 특징으로 하며, 이로 인해 직접 내화물이 다이아프레임(6)에 결합 되지 않고 내화물이 내부에 충진된 케이싱(200)이 볼트 체결에 의해 다이아프레임(6)과 결합 되며, 또한 내화물 자체의 경량화로 인해 그동안 문제가 되어 왔었던 다이아프레임(6)이 찢겨 지겨나 실링나이프 에지(7)가 손상되는 것이 방지된다.

도 4는 상기와 같은 구성으로 이루어진 레벨러 도어 방열막이 탄화실을 밀폐하고 있는 상태를 나타내는 도면으로, 도시된 바와 같이 내화물(100)이 그 내부에 충진된 케이싱(200)이 마련되고, 이 케이싱(200)의 내측 단부에는 다이아프레임(6)과 결합 될 수 있는 볼트 체결홀(230)이 형성되어, 이 볼트 체결홀(230)에 볼트가 결합 되어 있는 상태를 나타낸다.

본 발명의 또 다른 특징인 내화물이 형성되는 과정은, 부정형 경량 내화물 파우더를 물에 섞어 반죽 후 케이싱(200) 내부에 주입하고, 이 케이싱(200)을 소성로에 넣어 일정온도까지 가열한 후 가열된 케이싱(200)을 다시 일정시간 건조하는 과정을 거쳐 형성된 것을 특징으로 한다.

구체적으로 보면, 소정의 두께를 갖는 주철 성형 케이싱(200)의 정면과 측면에 다수개의 구멍이 형성된 수분 증발홀(220)을 성형하는 단계와 부정형 경량 내화물 파우더를 물과 혼합 반죽하여 생긴 주물을 상기 케이싱(200)에 주입하는 단계와 주물이 주입된 상기 케이싱(200)을 소성로에서 일정한 온도까지 가열하는 단계 및 상기 소성로에서 가열된 케이싱(200)을 일정시간 건조하는 단계를 포함한다.

소성 및 건조과정에서 수분이 방출되도록 케이싱(200)에 다수개의 수분 증발홀(220)을 형성하고, 단열(경량) 캐스터블 내화물(insulating castable refractories)과 물(Water)을 혼합한 후 섞어 반죽에 의해 주물을 만든 후 이 케이싱에 주입한다.

주물이 주입된 케이싱(200)을 소성로에서 약 500℃ 까지 가열하며, 이 과정에서 케이싱(2000에 형성된 다수개의 수분 증발홀(220)을 통해 수분이 밖으로 빠져나간다.

이 후 소성과정을 거친 상기 주물이 주입된 케이싱(200)을 대략 12 시간 정도 건조하는 단계가 필요하며, 건조하는 단계에서도 케이싱(200)에 형성된 다수개의 수분 증발홀(220)을 통해 수분이 밖으로 빠져나간다.

수분 증발홀(220)에 의해 내화물의 경량화도 이루어지며, 내화물 자체의 단열효과도 높일 수 있는 다양한 이점이 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의한다면, 종래 기술에 비하여 그 중량이 감소하고, 내화물(100)의 재질도 단열이 우수한 것으로 교체하고, 동시에 내화물(100)을 보호하는 다수개의 구멍이 형성된 케이싱(200)으로 이루어져, 이를 통해 내화물이 고온에 의해 균열 되는 것을 방지할 수 있으며, 이로 인한 방열막의 파손도 방지할 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 자명할 것이다.

1 : 탄화실 2 : 레벨러 도어
3 : 도어본체 4 : 도어
5 : 지지판 6 : 다이아프레임
7 : 실링나이프 에지 100 : 내화물
200 : 케이싱 210 : 투입구
220 : 수분 증발홀 230 : 볼트 체결홀

Claims (4)

1. 탄화실(1) 상부 일측에 회동가능하게 설치되는 레벨러 도어(2);
   상기 레벨러 도어(2) 내부에 충진되어 상기 탄화실(1)로부터 방출되는 열을 차단하는 내화물(100);
   상기 내화물(100)의 고온에 의한 균열을 방지하고, 상기 레벨러 도어(2) 개폐시 발생되는 충격으로부터 그 내부에 충진된 상기 내화물(100)의 파손을 방지하기 위해 상기 레벨러 도어(2) 내측면에 결합된 케이싱(200); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 레벨러 도어 방열막.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 내화물(100)은 단열 캐스터블 내화물 재질로 형성되고, 상기 레벨러 도어(2)와 마주보는 케이싱(200) 일측면에는 이 단열 캐스터블 내화물이 충진될 수 있도록 투입구(210)가 형성되며, 상기 케이싱 타측면에는 수분 증발홀(220)이 형성된 것을 특징으로 하는 레벨러 도어 방열막.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 레벨러 도어(2)는 상기 탄화실(1) 상부 일측과 힌지 결합 되는 도어본체(3)와
   상기 도어본체(3)와 마주보도록 결합되고 상기 탄화실(1)을 밀폐하는 도어(4) 및 이 도어(4)에 결합되어 상기 방열막을 지지하는 지지판(5)과 이 지지판의 내부를 관통하여 형성되는 다이아프레임(6)으로 구성되되,
   상기 케이싱(200)의 내측 단부에는 상기 다이아프레임(6)과 결합될 수 있도록 볼트 체결홀(230)이 형성된 것을 특징으로 하는 레벨러 도어 방열막.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 내화물(100)은, 부정형 경량 내화물 파우더를 물에 섞어 반죽 후 상기 케이싱(200) 내부에 주입하고, 이 케이싱(200)을 소성로에 넣어 일정온도까지 가열한 후 가열된 케이싱(200)을 다시 일정시간 건조하는 과정을 거쳐 형성된 것을 특징으로 하는 레벨러 도어 방열막.

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