KR101682054B1

KR101682054B1 - 금속학적 리액터의 충진 설비에 사용하기 위한 분배장치

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Publication number: KR101682054B1
Application number: KR1020137005851A
Authority: KR
Inventors: 에밀리 로날디; 가이 틸렌; 도미니크 로키; 세르지 드빌레; 제프 반디비누트
Original assignee: 풀 부르스 에스.에이.
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2011-07-28
Publication date: 2016-12-02
Also published as: BR112013002924A2; WO2012016902A1; JP5758998B2; RU2013109734A; CN103069241A; EP2601468A1; PL2601468T3; UA106307C2; TW201209173A; EP2601468B1; LU91717B1; CN103069241B; RU2562168C2; KR20130137148A; JP2013534274A

Abstract

본 발명은 회전(rotating) 및 선회(pivoting) 분배 슈트(chute)를 구비하는 충진 설비(charging installation)용 분배 장치를 제안한다. 상기 장치는, 슈트가 연결된 회전 구조물(이하: 로터)을 회전가능하게 지지하기 위한 케이싱을 포함한다. 상기 케이싱은 그 하단에 고정된 방열 쉴드를 포함한다. 상기 쉴드는 내부 경계부에 의해 한정되는(delimited) 중심 개구부를 포함한다. 상기 쉴드는 외부방향으로 방사상으로 연장되며, 열로부터 케이싱의 내부를 보호한다. 반면, 상기 로터는 회전축과 동축인 일반적으로 관형인 지지체를 포함하며, 여기에 틸팅 샤프트들이 슈트의 선회를 위해 구비된다. 본 발명에 따르면, 상기 관형 지지체는, 그 하부 엣지부(edge)가 쉴드 내의 개구부의 경계부에 도달한다. 더 나아가, 상기 슈트는, 그 상부가 관형 지지체 내부에 위치되되, 그 흡입구가 상기 지지체의 하부 엣지부의 상부에 위치하도록 장착된다. 반경방향의 충진 범위를 줄이지 않으면서도, 로터 내부로 슈트 흡입구를 바로 장착하기 위해서, 상기 슈트에는 구부러진 형태가 구성된다. 따라서, 상기 슈트 몸체는, 재료가 제1 방향으로 흘러가는 상부, 및 재료가 그와는 편향된 제2 방향을 따라 흘러가는 하부를 포함한다. 상기 슈트 몸체의 상부는 환형의 밀폐 장착 헤드를 포함하며, 이는 흡입구를 형성하고 직경방향으로 대향하는 두 개의 장착 부재들을 포함한다. 상기 틸팅 샤프트들 각각에는 장착 부재들 중 하나와 연동하기 위한 장착부가 각각 구비된다. 상기 환형의 밀폐 장착 헤드는 제1 종축을 포함하며, 흡입구를 형성한다. 상기 하부는, 제2 종축을 가지면서 배출구에서 종료되는 원주방향으로 밀폐되는 쟈켓을 포함한다. 여기서, 상기 종축들은, 제1 및 제2 방향 사이의 각에 대략 대응하는 각을 두고 배치된다. 슈트 몸체에는, 슈트를 상승위치로 틸팅(tilt)하기 위한 홈부가 제공되며, 관형 지지체의 하부 엣지부가 홈부로 진입한다.

Description

금속학적 리액터의 충진 설비에 사용하기 위한 분배장치{Distribution device for use in a charging installation of a metallurgical reactor}

본 발명은 일반적으로는 벌크 재료를 분배하기 위한 분배장치에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 제1의 본질적(essentially) 수직축에 대해 분배 슈트(chute)를 회전시키고, 제2의 본질적(essentially) 수평축에 대해 분배 슈트를 선회(pivot)하기 위한 유형의 장치에 관한 것이다. 이와 같은 분배장치의 유형은 일반적으로는 특히 용광로와 같은 금속학적 리액터의 충진 설비(charging installation) 등에 사용되며, 예를 들면, Bell-Less Top® 유형으로 잘 알려진 충진 설비 등에 사용된다.

상기와 같은 여물통(trough) 형태의 회전 및 선회 분배 슈트의 초기 예를 미합중국 특허 제3.814.403에서 찾아볼 수 있다.

예를 들면 용광로와 같이 의례적으로 고온인 금속학적 리액터의 내부 온도에 노출되려면, 그와 같은 분배장치에는 일반적으로 효율적인 냉각 수단이 구비됨으로써 파손을 방지하고, 특히(그러나 비한정적으로), 슈트를 틸팅(tilting)하기 위해 요구되는 기어 부속품들을 보호하게 된다.

유럽 특허 EP 0 116 142에서는 적절한 냉각 시스템을 제안하고 있으며, 이는 용광로용 분배장치에 광범위하게 사용되어왔다. 로터의 일반적인 구성형태, 즉, 분배 슈트를 지지하기 위한 회전 구조의 형태를 고려하여, 이와 같은 유형의 충진 장치는 소정 수의 냉각의 대상이 되는 수평면들을 포함한다. 사실상, EP 0 116 142에 따르면, 분배장치의 로터는 특히, 타원형 개구부가 구비된 저부 수평 쉴드(shield), 및 타원형 캐비티의 상한을 형성하기 위한 타원형의 수평 커버를 구비하여, 그 내부로 슈트의 상부가 들어가 선회하도록 한다. 확실한 것은, 다른 것에 비해 수평면들이 리액터 내부에서 열에 특히 노출이 된다는 것이며, 이러한 이유는 조사되는 열에 직접적으로 노출되는 것에 기인한다. 따라서, 상기 유형에서는 냉각 수단 내의 로터가 상당 수준의 냉각 기능을 갖추어야 한다. 그러나, 고정 부품들에 비해서, 로터의 냉각 기능은 내재적으로 한정적이며, 이는 낮은 처리량(throughput), 사용수명 및/또는 냉각제를 회전중인 로터로 전달(또는 회수)하기 위해 적절한 선회 연결부들이 요구되고 그에 대한 비용이 들기 때문이다. 결과적으로, 로터의 수평면 중 총 노출면을 감소하고자 하는 필요가 대두 된다.

PCT 출원 WO 00/20646에 의해 노출되는 회전 수평면들의 양을 감소하기 위한 분배장치가 공지되었다. 상기 출원서에는 특히 소형 리액터용으로 설계된 분배장치를 제안한다. 그러나, WO 00/20646은 또한 로터에 물냉각의 수평면이 없거나, 있다 하더라도 소량인 설계를 제안하고 있다.

사실상, WO 00/20646은, 슈트의 회전축과 동축인 중앙 개구부를 구비한 고정 저부 쉴드를 그 저면에 구비하고 있는 고정 케이스를 제안한다. 용광로의 목부 개구부(throat opening)의 위치까지 고정 쉴드가 덮고 있음에 따라, 상기 개구부에서 외부 방향으로 연장된다. 여기에는 열로부터 케이싱의 내부를 보호하기 위한 냉각 사행부(serpentines)가 설치되어 있다. 이하 설명하겠지만, 쉴드를 고정함으로써 높은 기능으로 즉각적인 냉각이 가능해진다. 케이싱 내부에 회전 가능하게 지지되고, 또 분배 슈트가 그 위에 장착되는 로터는, 다른 한편으로는 그 하면에 절연부를 구비한 소형의 수평방향 디스크형 보호 컬러(collar)가 구비된 하단을 포함한다. 로터의 컬러 내부에는, 컬러의 외부 테두리를 통해 접근이 가능한 캐비티가 형성됨으로써, 고정 쉴드에서 냉각가스의 주입이 가능하다. 따라서, WO 00/20646의 설계의 경우는 로터의 냉각 기능을 필요로 하지 않거나, 거의 필요로 하지 않는 것이다.

EP 0 116 142의 경우에 있어, (중앙 충진을 위해) 일반적으로 요구되는 거의 수직에 가까운 위치로 슈트가 선회하기 위해서, 로터에는 소정의 수평면들이 필요하다. 이에 비해, WO 00/20646의 설계는 지지 로터에 의해 한정된 회전형 엔빌로프(envelope) 내로 슈트가 선회해 들어가지 않도록 배제한다. 이와 같이 하기 위해, 상대적으로 긴 커브형의 서스펜션 아암부들이 여물통-형태의 슈트 몸체의 상부에서 선회축들(shafts)로 연장되고, 여기서 슈트가 선회하여 로터상으로 장착되도록 한다. 그러나, WO 00/20646의 구성에는 중요한 단점이 있는데, 즉 슈트에 의해 선회 기어들로 비교적 높은 토크가 가해진다는 것이며, 그 역으로도 성립된다. 따라서, 상기 설계는 보편적으로 슈트 길이가 3 내지 5미터에 이르는 길이가 긴 슈트를 요하는 용광로와 같은 근래의 대직경 리액터들에는 사용이 여의치 않다.

일본 특허출원 59 031807은 구부러진 형태의 분배 슈트를 구비한 샤프트 용광로(shaft furnace)에 관한 것이다.

프랑스 특허 제2230246에는 고정 케이싱, 회전축에 대해 회전 가능하도록 케이싱에 의해 지지되는 로터, 및 로터에 장착되는 분배 슈트를 포함하는 샤프트 용광로 충진 장치를 개시한다. 상기 고정 케이싱은 회전축을 중심으로 형성된 중심 개구부를 한정(delimit)하기 위한 내부 경계부를 가지는 고정 저부 쉴드를 포함하며, 여기서 상기 쉴드는 중심 개구부에서 외부 방향으로 연장되어 리액터 내부의 열로부터 케이싱 내부를 보호한다. 상기 로터는 회전축에 동축으로 위치된 관형 지지체를 포함한다. 틸팅 메커니즘으로 인해, 분배 슈트의 틸팅 동작은 회전축에 수직 방향인 틸팅축을 중심으로 수행된다. 구부러진 형태를 가진 분배 슈트는 관형 지지체 내에 배치된 상부 흡입부를 포함한다. 슈트의 틸팅이 있기 위해서는, 상기 관형 지지체의 직경이 비교적 커야만 한다.

따라서, 본 발명의 목적은, 처음에 언급한 유형의 분배장치에 대안적 설계를 제공하는데 있으며, 이에 따르면 로터측, 즉 상기 장치의 회전 부품에 냉각 기능이 감소 되어도 신뢰도 있는 작동이 가능하게 되며, 특히 대직경의 용광로에 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 목적은 제 1항에 따른 장치에 의해 달성된다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 금속학적 리액터의 충진 설비에 사용하기 위한 분배 장치는, 분배 슈트를 회전(rotating) 및 선회(pivoting)하도록 구성되며, 금속학적 리액터의 충진 설비에, 특히 용광로와 같은, 사용하기 위한 분배 장치에 있어서, 상기 분배 장치는, 고정 케이싱, 상기 케이싱에 의해 지지되어 회전축에 대해 회전가능한 로터, 및 상기 로터에 장착된 분배 슈트를 포함하고; 상기 고정 케이싱은, 상기 회전축을 중심으로 중심 개구부를 한정하기 위한 내부 경계부를 구비한 고정 하부 쉴드를 포함하며, 상기 쉴드는 상기 리액터 내부에서의 열로부터 상기 케이싱의 내부를 보호하기 위해 상기 중심 개구부로부터 외부 방향으로 연장되고; 상기 로터는, 상기 회전축과 동축으로 배치되고, 적어도 하나의 틸팅 기어 및 상기 지지체를 관통하면서 상기 회전축에 대해 수직방향인 틸팅축을 정의하는 두 개의 틸팅 샤프트를 구비하는 관형 지지체를 포함하며; 여기서

- 상기 관형 지지체는, 상기 하부 쉴드에 대해 하부 방향으로 연장되면서 상기 하부 쉴드의 상기 내부 경계부에 배치된 하부 엣지부(edge)를 포함하고;

- 상기 슈트 몸체는 구부러진 형태를 가지고, 흡입구를 포함하면서 벌크 재료가 제1 방향을 따라 흐르도록 구속(confine)하는 상부, 및 배출구를 포함하면서, 수직면에 대해, 상기 제1 방향에 소정 각도를 가지면서 제2 방향을 따라 벌크 재료가 흐르도록 구속(confine)하기 위한 하부를 포함하고:

- 상기 슈트 몸체의 상기 상부는, 상기 관형 지지체 내부에서, 상기 관형 지지체의 상기 하부 엣지부 상부에 그 흡입구가 위치되도록, 상기 틸팅 샤프트들로 장착되며;

- 상기 슈트 몸체의 상기 상부는 상기 흡입구를 형성하면서 두 개의 직경방향으로 대향되는 장착 부재들을 포함하는 환형의 밀폐 장착 헤드를 포함하고;

- 상기 틸팅 샤프트들은 각각 상기 장착 부재들 중 하나와 연통하기 위한 장착부를 포함하고;

- 상기 환형의 밀폐 장착 헤드는 제1 종축을 가지고 상기 흡입구를 형성하며;

- 상기 하부는 제2 종축을 가지면서 상기 배출구에서 종료되는 원주방향으로 밀폐된 쟈켓을 포함하되, 상기 종축들은 상기 제1 및 제2 방향 사이의 상기 각도에 대략적으로 대응하는 각도를 가지고 배치되고; 및

- 상기 슈트를 상승 위치로 기울이는 것을 허여하면서, 상기 관형 지지체의 상기 하부 엣지부가 그 내부로 관통되기 위한 홈부가 상기 슈트 몸체에 제공되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 구성으로 인해, 로터의 노출 수평면들을 최소 또는 심지어 전면적으로 없앨 수도 있게 된다. 또한, 기어들의 설계를 필요로 하는 명목적 토크를 증가시키지 않고도 상기를 달성할 수 있다. 반면, 슈트의 상부를 지지 장착대로 상승시킴에 따라 토크를 상당히 감소시킬 수 있게 된다.

이하 본 발명의 세부사항 및 혜택들에 대해서는, 다음의 동봉되는 도면을 참조하여 비한정적이나 바람직한 실시예에 대한 설명을 통해 더욱 명백해 질 것이다:
도 1은 본 발명에 따른 충진 장치 및 분배 슈트를 간략하게 도시하기 위한 충진 장치의 제1 수직 단면도이다.
도 2는 도 1의 평면에 대해 수직으로 도시한 제2 수직 단면도로, 분배 슈트의 선회를 위한 선회 메커니즘의 간략도이다.
도 3은 선회 메커니즘 중 어느 하나를 배제하고 도시한 도 2에 대응되는 수직 단면도이다.
모든 도면을 아울러 동일한 구성요소에는 동일한 참조 번호를 사용하였다.

발명의 일반적인 설명

상기 해결하려는 과제를 달성하기 위해서, 본 발명은 회전 및 선회 분배 슈트를 구비하는 충진 설비(charging installation) 용도의 분배장치를 제안한다. 상기 장치에는, 슈트가 장착된 회전가능한 구조물(이하: 로터)를 회전 가능하게 지지하기 위한 케이싱이 구비된다. 상기 케이싱의 하단에는 고정 열보호 쉴드가 형성된다. 상기 쉴드에는 내부 경계부에 의해 한정된 중앙 개구부가 형성된다. 상기 쉴드는 방사형으로 연장되며, 열로부터 케이싱의 내부를 보호한다. 반면, 로터는 일반적으로 회전축에 대해 동축인 관형의 지지체를 구비하며, 슈트를 선회하기 위한 틸팅 샤프트를 또한 구비한다. 상기 틸팅 샤프트는 회전축에 수직인 틸팅축을 지정한다.

본 발명에 따르면, 상기 관형 지지체는, 그 하부 엣지부(edge)를 통해 쉴드 내의 개구부의 경계부, 즉, 고정 열보호 쉴드의 내부 경계부에 닿는다. 또한, 슈트의 상부가 관형 지지체 내부에 장착되고, 여기서 그 흡입구는 지지체의 하부 엣지부의 상부에 위치하도록 한다. 방사상 충진 범위를 줄이지 않으면서도 로터 내부에 직접적으로 슈트 흡입구를 이와 같이 장착하기 위해서, 슈트는 구부러진 형태를 갖는다. 따라서, 슈트 몸체는, 제1 방향으로 재료가 흐르는 상부, 그 경사도의 가파르기가 좀 덜한 거기에서 벗어난 제2 방향을 따라 재료가 흐르는 하부를 포함한다. 슈트 몸체의 상부는, 상기 흡입구를 형성하고 또한 직경 방향으로 대향 위치에 있는 두 개의 장착 부재들을 구비하는 환형의 밀폐 장착 헤드를 포함한다. 상기 틸팅 샤프트들은 각각 장착 부재들 중 하나와 연동하는 장착대를 각각 포함한다. 상기 환형의 밀폐 장착 헤드는 제1 종축이 구비하며, 또한 흡입구를 형성한다. 상기 하부는, 제2 종축을 구비하고 배출부에서 끝이 나는 원주방향의 밀폐 자켓(jacket) 포함하되, 상기 종축들은 제1 및 제2 방향 사이의 각도에 대략 대응하는 각도를 가지고 배치된다. 슈트 몸체에는 홈부가 형성되어 상승 위치로 슈트의 틸팅이 가능케 하며, 이에 따라 상기 관형 지지체의 하부 엣지부가 홈부로 삽입된다.

이하 설명하는 바와 같이, 케이싱 설계, 로터 설계 및 슈트의 형태의 제안되는 조합에 따라, 로터에 요구되는 냉각 기능을 상당히 감소할 수 있으며, 반면 대규모 리액터와의 호환, 즉, 충분한 분배 반경을 이룰 수 있다. 슈트의 상부가 충진 장치의 냉각부 내로 진입하기 때문에, 슈트의 열적 로드가 감소될 것을 주지해야 할 것이다. 상기 홈부로 인해 분배 슈트가 수직 방향으로 좀 더 높은 각도를 가지고 선회하면서도, 관형 지지체의 하부 엣지부, 특히, 고정 쉴드의 내부 경계부에 대해 슈트가 맞물리지(abut) 않을 수 있다. 따라서, 고정 쉴드 내의 개구부의 직경은 종개 분배장치, 예를 들면, FR 2230246의 경우에 비해 감소한다. 로터보다는 고정 쉴드를 냉각하는 것이 더 수월하기 때문에, 금속 리액터 내의 용융 재료의 열에 직접적으로 노출되는 회전 수평면을 감소시킬 수 있다면 매우 고무적일 것이다.

상기 충진 장치의 바람직한 실시예에 대해서는 동봉한 종속항들을 통해 한정한다.

도면의 상세한 설명

도 1 내지 도 3은 대략 도면부호 "10"으로 지칭한 분배장치의 간략도이다. 분배장치는 금속 리액터, 특히 용광로의 충진 설비에 사용용도로 설계된다. 일반적으로, 예를 들면 용광로(미도시)의 목부(throat) 상의 리액터의 상부 개구부에 근접하게 분배장치(10)가 구비된다. 하나 이상의 중간 저장 호퍼들(예. WO 2007/082633에 개시된 구성)로부터 충진재가 분배장치(10)로 공급된다.

분배장치(10)는 고정 케이싱(12)을 구비하며, 이는 하측 외부 원주면에 링-형태의 원주방향 장착 플랜지(14)가 구비되어, 이를 통해 케이싱(12)이 일반적으로 용광로 목부 개구부의 테두리(brim)와 같은 곳에 고정된다. 케이싱(12)의 내부에는, 케이싱(12)의 상부, 좀 더 상세하게는, 고정 케이싱(12)의 상부 플레이트 상의 롤러 베어링들(18)에 의해 로터(일반적으로 도면부호 "16")가 지지되고 있다. 따라서, 로터(16)는 회전축(A)에 대해 회전가능하며, 이는 용광로 축 등에 대응되는 축이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 분배 슈트(일반적으로 도면부호 "20")이 로터(16)로 장착되어 동시에(in unison) 축(A)를 중심으로 회전한다.

또한, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 고정 케이싱(12)에는 회전축(A)를 중심으로 하는 중심 개구부(26)를 한정하기 위한 내부 경계부(24)를 구비한 고정 하부 쉴드(22)가 포함된다. 방어 기능(shield off)을 하기 위해서는, 즉 리액터 내부의 열로부터 케이싱(12)의 내부를 보호하기 위해서는, 쉴드(22)는 냉각 회선(28), 즉 예를 들면 액상 냉각제를 위한 나선관(spiral of tubes)을 필요로 한다. 쉴드(22)가 중심 개구부(26)에서 방사상 방향으로 장착 플랜지(14)까지 실질적 수준 이상으로 연장된다. 또한, 쉴드(22)의 하측에는 단열부가 구비될 수 있다. 예를 들면 중심을 향해 상승하는 절두원뿔 형태와 같은 다른 설계도 배제하지는 않으나, 고정 쉴드(2)는 실질적으로 수평의, 그리고 디스크 형태인 것이 바람직하다.

도 1 내지 도 3을 다시 참조하면, 로터(16)에는 회전축(A)와 동축으로 배열된 관형 지지체(30)가 구비된다. 단일의 틸팅 기어 및 두 개의 선회 레버를 사용하는 실시예도 배제하진 않으나, 유럽 특허 EP 1 001 039에서 제안한 것과 같은 형태와 같이, 로터(16)에 직경 방향으로 대향 되는 두 개의 틸팅 기어(32)를 구비해 슈트를 선회하도록 하는 것이 바람직하다. 틸팅 기어(32) 각각에는 틸팅 샤프트가 구비되며("34"로 간략히 도시됨), 이들은 관형 지지체(30)를 관통한다. 틸팅 기어들(32)은 관형 지지체(30) 상에 캔틸레버 형태로 지지된다. 따라서, 관형 지지체(30)에는 그 위에 장착된 슈트(20)의 무게가 더해진다. 종래의 경우, 틸팅 샤프트들(34)은 동일선상(collinear), 즉, 동일축을 가지며, 회전축(A)에 대해 수직인 틸팅축(B)을 형성한다. 각각의 틸팅 샤프트(34)에는 장착부("36"으로 간략히 도시됨)가 구비되며, 이들은 분배 슈트(20)의 하나 이상의 장착 부재들(미도시) 각각과 연동한다.

도 1에 분명히 도시된 바와 같이, 관형 지지체(30)는 일정한 원형의 원통형 단면을 가지며, 연결 플랜지(40)에서 원형의 하부 엣지부(38)로 연결된다. 물론, 상기 관형 지지체(30)의 형태는 예를 들면 하측 방향으로 약간씩 넓어지는 방식과 같이 약간의 변형이 가능하다. 그러나, 하부에서 수직방향으로 볼 때 보이는, 열의 영향을 받는 표면을(저면도에서 도시된 표면) 최소한으로 하는 것이 바람직하다. 하측에서 바라볼 때, 주로 열 보호 기능을 하는 표면은 고정 쉴드(22) 상에 있다. 이를 위해, 쉴드(22)는 관형 지지체(30) 반경의 적어도 40%에 해당하는 방사형 확장(즉, 개구부(26)으로부터 장착 플랜지(14)로의 방사형 측정)을 제시한다. 따라서, 쉴드(22)에서 노출되는 표면은 관형 지지체(30) 내부 로터(16)에 있어, 잠재적 노출 가능성을 가진 표면의 적어도 125%에 해당한다. 하부 쉴드(22)가 방사형의 거리를 걸쳐 관형 지지체(30)의 하부 엣지부로부터 장착 플랜지(14)까지 연장되며, 상기 방사상의 거리는 장착 플랜지 반경의 적어도 20%에 해당한다.

도 1 내지 도 3을 더 참조하면, 고정 케이싱(12)은 회전축(A)과 동축이면서, 착탈가능한 플랜지 등의 수단을 통해 일반적인 방법으로 케이싱(12)의 상부 플레이트에 고정되는 공급 스파우트(42, feeder spout)를 더 포함한다. 특히 예를 들면 롤러 베어링(18)과 같이 중요한 부품들을 열에서 보호하기 위해서, 고정 케이싱(12)은 주입 스파우트(42)와 관형 지지체(30) 사이에 배치된 고정 냉각 후드(44)를 더 포함한다. 상기 냉각 후드(44)는, 예를 들면 절두원뿔 형태와 같이 하향방향으로 점차 넓어지는 형태로, 주입 스파우트(42)에 인접한 상부의 반경은 좁고 관형 지지체(30)에 인접한 하부 반경은 상대적으로 넓어지도록 형성될 수 있다. 도 1 내지 도 3의 바람직한 실시예에 따르면, 냉각 후드(44)는 일반적으로 원통형의 상부를 가지며, 그 아래로 절두원뿔형 하부가 이어진다.

본 발명에 따르면, 또한 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 분배 슈트(20)에는, 종단부로(longitudinal sections) 일반적으로 굽어진 형태의 슈트 몸체가 구비된다. 슈트(20)는 각이 지도록 형성(가파른 굴곡(sharply bent))될 수 있으나, 곡선으로(완만한 굴곡(smoothly bent)) 형성될 수도 있다. 따라서, 슈트 몸체에는 도 1에 도시된 바와 같이 각기 다른 종축을 가지는 상부(46) 및 하부(48)가 형성된다. 도 1을 다시 참조하면, 상기 상부(46)는 일반적으로 원통형태이며 그 상류단에 슈트 흡입구(50)가 형성된다. 상기 상부(46)는 벌크 재료를 수용하여(confine), 재료가 슈트(20) 상에 부딪히고(impact) 난 뒤에 상부(46) 내부에서 제1 방향(D1)으로 흐르도록 한다. 반면, 하류단에 슈트 배출구(52)를 형성하고 있는 하부(48)의 경우, 벌크 재료를 수용하여(confine), 상부(46)에서 배출구(52)방향으로, 제1 방향(D1)에 대해 소정 각도인, 상이한 제2 방향(D2), 즉 수직면을 따라 흐르도록 한다. 또 상세하게는, 수직면에서 볼 때, 방향(D2)는 도 1에 도시된 수직축(A축)에 대해 방향(D1)보다 각도가 덜 가파르다. 효과적인 결과를 얻기 위해(아래 참조), 수직면 상에서 제1 및 제2 방향(D, D2) 사이의 각도(α)는 예를 들면 135-160° 이내로 바람직하게는 165°를 넘지 않는다.

또한, 본 발명에 따르면, 도 1에 최상으로 도시된 바와 같이, 슈트 몸체의 상부(46)가 틸팅 샤프트들(34)의 B축 상의 관형 지지체(30) 내부로 장착됨으로써, 그 흡입구(50)가 관형 지지체(30)의 하부 엣지부(38) 상부에 배치된다. 따라서, 슈트(20)를 틸팅하기 위해 요구되는 토크가 상당히 감소 되며, 로터의 타원형 홈부를 구비한 기존의 충진 장치와 비교하면 충분히 알 수 있듯이, 관형 지지체(30) 내부의 개방 단면에 의해 형성된 로터(16)의 개구부를 상대적으로 작게 유지할 수 있다.

관형 지지체(30) 내부의 상부(46)에 요구되는 틸팅 각이 낮게 유지함에도 불구하고 충진을 위한 반경은 충분해야 하므로, 슈트(20)는 상기 구부러진 형태를 갖는다. 따라서, B축에 대한 선회각들이 상대적으로 작음에도 불구하고, D1 방향 및 D2 방향 사이의 편향각(α)으로 인해 상당한 반경 편차가 얻어진다.

또 다른 이점으로는, 주입 스파우트(42)에서 슈트(20)로 떨어지는 재료의 가속 거리가 감소 된다는 것이다. 사실, 도 1에 도시된 바와 같이, 슈트 몸체의 상부(46)가 바람직하게는 관형 지지체(30) 내부로 장착되어, 주입 스파우트(42)가 슈트 몸체의 흡입구(50) 내에 이를 수 있다.

구부러진 슈트(20)에 기계적 강도를 제공하기 위해, 슈트 몸체의 상부(46)는, 흡입구(50)를 형성하고 공지의 적절한 형태(예. 덕빌(duckbill) 형태)롤 가지는 두 개의 직경방향으로 대향되는 장착 부재(미도시)를 포함하는 환형의 밀폐 장착 헤드(54)를 포함함으로써, 슈트(20)가 기어들(32)의 장착부들(36)에 신뢰도 있게 장착되도록 한다. 실제로, 장착 헤드(54)가 관형 지지체(30) 내부 직경의 약 65-75%에 이르는 외부 직경을 흡입구(50)에 가지고, 주입 스파우트(42)가 관형 지지체(30) 내부 직경의 35-50%에 이르는 외부 직경을 가질 경우, 선회각이 저하되지 않고 충분히 얻어진다. 또한 반대의 경우에도 이는 성립하는데, 즉, 주입 스파우트(42)에 요구되는 직경이 관형 지지체(30) 및 장착 헤드(54)의 적절한 직경들을 좌우한다.

또한 도 1에 도시된 바와 같이, 환형의 밀폐 장착 헤드(54) 다음으로 일반적으로 원통형의 껍질(shell)이 이어진다. 이들 둘 다 제1 종축을 가지고, 이런 경우 원통형 상부(46)가 D1 방향에 평행하게 된다. 따라서, 하부(48)는 안정도를 추가하기 위해 원주방향으로 밀폐된 쟈켓을 바람직하게 갖는다. 도 1에 도시된 바와ㅏ 같이, 하부(48)를 형성하는 쟈켓은, 흐름의 집속을 더욱 보장하기 위해 배출구(52) 방향을 향해, 예를 들면 원뿔의 형태로 테퍼링(tapered) 처리된다. 그러나 후자의 경우, 하부의 종축은 하부(48) 내부의 흐름의 D2 방향에 정확히 평행한 방향은 아니다. 그럼에도 불구하고, 이들 종축들은 도 1에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 방향(D1, D2) 사이의 각도(α)에 얼추 대응하도록 배치되어야 한다.

슈트(20)가 좀 더 많은 기울기로 선회하도록 하려면(즉, 더 넓은 반경의 충진을 위해서), 도 1에 도시된 바와 같이, 슈트(20)에는 홈부(56)가 형성됨으로써, 관형 지지체(30)의 하부 엣지부38)가 홈부(56) 내부로 진입하는 위치로 슈트(20)가 틸팅되도록 한다. 다시 말해, 하부 엣지부(38)가 슈트 부분(46, 48)의 하나 혹은 둘 다의 엔빌로프(envelopes) 내에 위치하는 위치에, 슈트(20)가 홈부(56)를 갖는다.

이하 설명하는 바와 같이, 충진 장치(10)는, 기어들(32)의 위치 및 그들의 샤프트들(34)에 의해 정의되는 틸팅축(B)이 장착 플랜지(14) 상부로 수직하게 배치되도록 구성되는 것이 바람직하다. B축은 예를 들면, 케이싱(12)의 전체 높이의 적어도 10%, 좀 더 바람직하게는, 적어도 20%의 수직방향 높이로 장착 플랜지 상부에 위치된다. 사실상, 도 1에 도시된 바와 같이, 장착 플랜지(14)의 수평면(level) 상부에 평평한(flat) 하부 쉴드(22)가 배치된다. 따라서, 틸팅 기어들(32)의 장착 플랜지(14)의 수평면 상부에 제공된다. 좀 더 상세하게는, 슈트(20)가 장착될 수 있는 상기 장착부(36)들이 장착 플랜지(14)의 수평면 상부에 또한 배치되는 것이다. 따라서, 도 2 및 도 3에 최선으로 도시된 바와 같이, 유지보수와 같은 경우에, 실질적으로 수평의 레일들을 구비한 레일부(58)를 이용하여 손쉬운 방법으로 기어(32) 각각의 제거 또는 설치가 쉽다는 이점이 있다. 따라서, 케이싱(12) 외부로 틸팅 기어들(32)을 제거하기 위한 용도로, 각각의 틸팅 기어들(32)에는, 레일부(58)와 연동하기 위해 영구 설치되거나 탈착 가능한 대응 롤러들(60)이 구비된다.

따라서, 이하 설명되는 바와 같이, 여기 제시한 구성으로 인해, 로터(16)의 노출 수평면들을 최소 또는 심지어 전면적으로 없앨 수도 있게 된다. 또한, 기어들(32)의 설계를 필요로 하는 명목적 토크를 증가시키지 않고도 상기를 달성할 수 있다. 반면, 슈트(20)의 상부(46)를 지지 장착대(36)로 상승시킴에 따라 토크를 상당히 감소시킬 수 있게 된다.

10: 분배 장치 12: 고정 케이싱
14: 장착 플랜지 16: 로터
18: 롤러 베어링 20: 분배 슈트
22: 고정 하부 쉴드 24: 내부 경계부
26: 중심 개구부 28: 냉각 회선
30: 관형 지지체 32: 틸팅 기어
34: 틸팅 샤프트 36: 장착대
38: 하부 엣지부 40: 연결 플랜지
42: 주입 스파우트 44: 냉각 후드
46: 상부 48: 하부
50: 흡입구 52: 배출구
54: 장착 헤드 56: 홈부
58: 분해 레일부 60: 롤러

Claims

분배 슈트(20)를 회전(rotating) 및 선회(pivoting)하도록 구성되며, 금속학적 리액터의 충진 설비에 사용하기 위한 분배 장치(10)에 있어서,
상기 분배 장치(10)는,
고정 케이싱(12), 상기 고정 케이싱(12)에 의해 지지되어 회전축에 대해 회전가능한 로터(16), 및 상기 로터(16)에 장착된 분배 슈트(20)를 포함하고;
상기 고정 케이싱(12)은,
상기 회전축을 중심으로 중심 개구부(26)를 한정하기 위한 내부 경계부(24)를 구비한 고정 하부 쉴드(22)를 포함하며, 상기 쉴드(22)는 상기 리액터 내부에서의 열로부터 상기 고정 케이싱(12)의 내부를 보호하기 위해 상기 중심 개구부(26)로부터 외부 방향으로 연장되고;
상기 로터(16)는, 상기 회전축과 동축으로 배치되고 적어도 하나의 틸팅 기어(32) 및 관형 지지체(30)를 관통하면서 상기 회전축에 대해 수직방향인 틸팅축을 정의하는 두 개의 틸팅 샤프트(34)를 구비하는 관형 지지체(30)를 포함하며; 여기서
- 상기 관형 지지체(30)는, 상기 하부 쉴드(22)에 대해 하부 방향으로 연장되면서 상기 하부 쉴드(22)의 상기 내부 경계부(24)에 배치된 하부 엣지부(38, edge)를 포함하고;
- 상기 분배 슈트(20)의 몸체는 구부러진 형태를 가지고,
흡입구(50)를 포함하면서 벌크 재료가 제1 방향을 따라 흐르도록 구속(confine)하는 상부(46), 및
배출구(52)를 포함하면서, 수직면에 대해, 상기 제1 방향에 소정 각도를 가지면서 제2 방향을 따라 벌크 재료가 흐르도록 구속(confine)하기 위한 하부(48)를 포함하고:
- 상기 슈트 몸체의 상기 상부(46)는, 상기 관형 지지체(30) 내부에서, 상기 관형 지지체(30)의 상기 하부 엣지부(38) 상부에 그 흡입구(50)가 위치되도록, 상기 틸팅 샤프트들(34)로 장착되며;
- 상기 슈트 몸체의 상기 상부(46)는 상기 흡입구(50)를 형성하면서 두 개의 직경방향으로 대향되는 장착 부재들을 포함하는 환형의 밀폐 장착 헤드(54)를 포함하고;
- 상기 틸팅 샤프트들(34)은 각각 상기 장착 부재들 중 하나와 연통하기 위한 장착부(36)를 포함하고;
- 상기 환형의 밀폐 장착 헤드(54)는 제1 종축을 가지고 상기 흡입구(50)를 형성하며;
- 상기 하부(48)는 제2 종축을 가지면서 상기 배출구(52)에서 종료되는 원주방향으로 밀폐된 쟈켓을 포함하되, 상기 종축들은 상기 제1 및 제2 방향 사이의 상기 각도에 대응하는 각도를 가지고 배치되고; 및
- 상기 분배 슈트(20)를 상승 위치로 기울이는 것을 허여하면서, 상기 관형 지지체(30)의 상기 하부 엣지부(38)가 그 내부로 관통되기 위한 홈부(56)가 상기 슈트 몸체에 제공되는 것을 특징으로 하는 금속학적 리액터의 충진 설비에 사용하기 위한 분배 장치.
제 1항에 있어서,
상기 관형 지지체(30)는,
환형의 상부 연결 플랜지(40), 원형 하부 엣지부(38)를 포함하며, 상기 연결 플랜지(40)에서 상기 원형 하부 엣지부(38)까지 원통형으로 연장되는 것을 특징으로 하는 금속학적 리액터의 충진 설비에 사용하기 위한 분배 장치.
제 1항에 있어서,
상기 고정 케이싱은(12),
상기 관형 지지체 내부(30)의 상기 회전축과 동축으로 배치되어 상기 분배 슈트(20) 상으로 충진 재료를 주입하기 위한 주입 스파우트(42, feeder spout)를 포함하고, 상기 슈트 몸체의 상기 상부(46)는 상기 관형 지지체(30) 내부로 장착됨에 따라 상기 주입 스파우트(42)가 상기 슈트 몸체의 상기 흡입구(50) 내로 도달하는 것을 특징으로 하는 금속학적 리액터의 충진 설비에 사용하기 위한 분배 장치.
제 3항에 있어서,
상기 고정 케이싱(12)은,
상기 주입 스파우트(42)와 상기 관형 지지체(30) 사이에 배치되며, 하측 방향, 즉 상기 주입 스파우트(42)에 인접한 위치에서 상기 관형 지지체(30)에 인접한 위치로 감에 따라 넓어지는 형태로 구성되는 고정 냉각 후드(44)를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속학적 리액터의 충진 설비에 사용하기 위한 분배 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 환형의 밀폐 장착 헤드(54)는 상기 관형 지지체(30)의 내부 직경의 65-75%의 외부 직경을 상기 흡입구(50)에 갖는 것을 특징으로 하는 금속학적 리액터의 충진 설비에 사용하기 위한 분배 장치.
제 3항에 있어서,
상기 주입 스파우트(42)는 상기 관형 지지체(30)의 내부 직경의 35-50%의 외부 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 금속학적 리액터의 충진 설비에 사용하기 위한 분배 장치.
제 1 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장착 헤드(54)는 원통형이며, 상기 원주방향으로 밀폐된 쟈켓은 원뿔형태로 상기 배출구(52)를 향해 테퍼링(taper) 처리된 것을 특징으로 하는 금속학적 리액터의 충진 설비에 사용하기 위한 분배 장치.
제 1 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 방향 사이의 각은 165°를 넘지 않는 것을 특징으로 하는 금속학적 리액터의 충진 설비에 사용하기 위한 분배 장치.
제 1 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고정 하부 쉴드(22)는 수평이자 디스크 형태이며, 냉각 회선(28)을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속학적 리액터의 충진 설비에 사용하기 위한 분배 장치.
제 9항에 있어서,
상기 고정 하부 쉴드(22)는 상기 관형 지지체(30)의 방사형 확장(radial extent)의 적어도 40%에 이르는 방사형 확장을 갖는 것을 특징으로 하는 금속학적 리액터의 충진 설비에 사용하기 위한 분배 장치.
제 1 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고정 케이싱(12)은,
금속학적 리액터의 상부 개구부로 상기 고정 케이싱(12)을 장착하기 위한 원형의 장착 플랜지(14)를 포함하며, 여기서 상기 틸팅축은 상기 장착 플랜지(14)의 상부에 수직방향으로 위치되는 것을 특징으로 하는 금속학적 리액터의 충진 설비에 사용하기 위한 분배 장치.
제 11항에 있어서,
상기 틸팅축은,
상기 고정 케이싱(12)의 총 높이의 적어도 10%의 수직방향 높이로 상기 장착 플랜지(14) 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 금속학적 리액터의 충진 설비에 사용하기 위한 분배 장치.
제 11항에 있어서,
상기 틸팅축은,
상기 고정 케이싱(12)의 총 높이의 적어도 20%의 수직방향 높이로 상기 장착 플랜지(14) 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 금속학적 리액터의 충진 설비에 사용하기 위한 분배 장치.
제 11항에 있어서,
상기 하부 쉴드(22)는 상기 장착 플랜지(14) 상부에 배치되며, 상기 로터(16)는 두 개의 틸팅 기어(32)를 포함하되, 각각의 기어(32)는 상기 슈트 몸체의 장착 부재와 연통하기 위한 장착부(36)를 구비한 틸팅 샤프트(34)를 포함하며, 상기 기어들(32)은 상기 하부 쉴드(22) 상부에 상기 관형 지지체(30) 상에 지지됨으로써 상기 장착부들(36)이 상기 장착 플랜지(14) 상부에 위치되는 것을 특징으로 하는 금속학적 리액터의 충진 설비에 사용하기 위한 분배 장치.
제 14항에 있어서,
상기 틸팅 기어(32) 각각은, 수평방향 레일들(58) 상에서, 상기 틸팅 기어(32)들을 상기 고정 케이싱(12)으로부터 제거하기 위한 롤러들(60)을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속학적 리액터의 충진 설비에 사용하기 위한 분배 장치.
제 11항에 있어서,
상기 하부 쉴드(22)는,
상기 관형 지지체(30)의 상기 하부 엣지부(38)에서 상기 장착 플랜지(14) 방향을 향해 연장되는 것을 특징으로 하는 금속학적 리액터의 충진 설비에 사용하기 위한 분배 장치.
제 16항에 있어서,
상기 하부 쉴드(22)는,
상기 장착 플랜지(14)의 반경의 적어도 20%의 방사형 확장으로(radial extend) 상기 관형 지지체(30)의 상기 하부 엣지부(38)에서 상기 장착 플랜지(14) 방향으로 확장되는 것을 특징으로 하는 금속학적 리액터의 충진 설비에 사용하기 위한 분배 장치.
제 1 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 분배 장치를 포함하는 용광로.