KR101690119B1 - 환형 부재의 가열로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 환형 부재의 가열로를 제공하고, 노체 내부에는 위로부터 아래로 가면서 순차적으로 제1 디플렉터 배플, 제2 디플렉터 배플과 제3 디플렉터 배플이 구비되어있고, 노체의 최상부의 내벽, 제1 디플렉터 배플, 제2 디플렉터 배플, 제3 디플렉터 배플과 상기 노체의 최하부의 내벽 등 5개 부분 사이는 위로부터 아래로 가면서 순차적으로 제1 기류 통로, 제2 기류 통로, 제3 기류 통로와 제4 기류 통로로 구성되어있으며, 제2 기류 통로와 제4 기류 통로에는 각기 기류 가열 가속기가 구비되어있으며, 제1 디플렉터 배플과 제2 디플렉터 배플 사이에는 제1 원심 임펠러가 구비되어있고, 환형 부재의 상면, 하면 및 외측벽은 노체의 최상부의 내벽, 최하부의 내벽 및 내측벽과 함께 제5 기류 통로를 구성하며, 제1 원심 임펠러는 기체가 순환 유동하도록 구동하여, 기체가 제1 원심 임펠러의 배출구에서 제2 기류 통로로 진입하고, 기류 가열 가속기를 경유한 후 환형 부재의 내측벽에 충돌하며, 다음 순차적으로 제3 기류 통로, 제4 기류 통로, 제5 기류 통로와 제1 기류 통로를 경유해 제1 원심 임펠러의 흡입구로 진입한다. 이는 환형 부재를 가열할 수 있으며, 에너지 소모가 상대적으로 더 낮다.

Description

환형 부재의 가열로{A HEATING FURNACE HAVING ANNULAR PARTS}

본 발명은 가열로에 관한 것으로, 특히 환형 부재의 가열로에 관한 것이다.

일부 환형 부재에 대하여 기계 조립을 진행하기 전에, 때로는 상기 환형 부재를 가열해야 하고, 그 중에서 비교적 전형적인 환형 부재는 베어링이다. 풍력발전기세트의 제조분야에서, "열 슬리브 장착”이라고 불리우는 공정에는 큰 질량, 큰 사이즈의 베어링을 가열해야 한다.

현재 보편적으로 저항 가열로를 사용하여 환형 부재를 가열하고, 저항 가열로는 순환 유동하는 열풍을 열전달 매체로 하며, 기류가 전열 소자의 표면을 통과할 때, 기류는 대류 열전달의 방식으로 열량을 가져가고 다시 대류 열전달의 방식으로 베어링에 열량을 전송하며, 이는 열풍을 열전달 매체로 베어링의 표면에 대하여 대류 열전달을 위주로, 복사 열전달을 부차적으로 하는 복합 열전달 방식을 사용한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이는 기존의 가열로의 구조 모식도이고, 기존의 가열로의 노체는 노용 뚜껑(11’)과 노용 트레이(12’) 등 2개 부분으로 나누어지고, 노용 뚜껑(11’)의 최상부의 중심 위치에는 노용 모터(10)가 설치되며, 노용 모터(10)의 회전축에는 원심 임펠러(4)가 연결되고, 노용 트레이(12’) 내부에는 환형 부재(5)를 지지하기 위한 환형 부재의 지지부재(56)가 구비되며, 노용 뚜껑(11’)의 하방에는 디플렉터 풀 로드(301)에 의해 제1 디플렉터(302)가 걸려 있고, 제1 디플렉터(302)가 수평으로 설치되며, 제1 디플렉터(302)의 가장자리에는 제2 디플렉터(303)가 연결되고, 제2 디플렉터(303)는 통형이며, 제2 디플렉터(303)는 상하 2개 부분으로 나누어지고, 노용 뚜껑(11’)과 노용 트레이(12’)가 맞춤접합된 후, 제2 디플렉터(303)의 상하 2개 부분도 도킹되어 일체를 구성하며, 제1 디플렉터(302)와 노용 뚜껑(11’) 사이에는 가열기(6)가 구비된다. 작동할 때, 노용 모터(10)는 원심 임펠러(4)를 이끌어 회전시키고, 원심 임펠러(4)는 도면 중의 화살표가 표시한 방향으로 기체를 순환 유동하도록 구동시키며, 가열기(6)는 기체를 가열하고, 기체는 환형 부재(5)의 표면과 대류 열전달을 진행한다.

상기 기술적 해결수단을 실현하는 과정에서, 발명자는 선행기술에 적어도 다음과 같은 문제점이 존재하는 것을 발견하였다.

1. 노체 내에서 환형 부재와 열교환하기 위한 기체가 노체 내의 모든 기체에서 차지하는 비율이 비교적 낮고, 즉 노체 내에서 상당 부분의 기체가 환형 부재와 실제적으로 대류 열전달을 진행하지 않으며, 가열로는 환형 부재에 비해 컴팩트하지 않아, 가열로의 큰 에너지 소모를 초래하지만 열교환 가속도는 상대적으로 낮다. 특히 기류의 유속이 빠를 수록, 기류는 우선적으로 "저애가 더 작은” 경로를 지나고, 이 경우 환형 부재의 표면은 유로 중의 고속 기류영역의 열풍의 직접적인 세정을 받지 못하므로, 가열로가 환형 부재에 대한 가열 효율이 비교적 낮고, 환형 부재의 승온속도가 비교적 늦다.

2. 열풍이 환형 부재를 경유할 때, 밖에서 안쪽으로 환형 부재를 "횡방향으로 경유”하기 때문에, 환형 부재의 내측벽이야말로 장착면이지만, 종래의 기술에서는 환형 부재의 내측벽이 열풍 기류를 등지는 면이 되어, 환형 부재의 내측벽이 열풍 기류의 직접적이고 충분한 세정을 받지 못하므로, 기존의 가열로가 환형 부재의 표면에 대한 가열은 적절성이 부족하며, 환형 부재 자체의 구조 특징을 결부하여 설계하지 않았다.

3. 열풍이 환형 부재의 외측벽, 상면과 하면을 경유할 때, 단지 "횡방향으로 경유”하여 지나가고, 기류는 이러한 표면의 세정에 대하여 방향성이 부족하며, 강화 열전달의 필드 시너지(field synergy) 이론에 따르면, 이와 같은 세정 방식은 이러한 표면 위치의 대류 열전달의 필드 시너지성을 떨어뜨리고, 이러한 표면의 열전달 계수를 작게 하여, 가열로의 큰 에너지 소모를 초래한다.

4. 열풍이 환형 부재를 경유할 때, 순차적으로 여러 개의 표면을 흘러지나고, 기류가 세정 과정에서 방열하여 온도를 낮추므로, 상이한 표면을 세정하는 열풍의 온도는 상이하고, 또한 동일한 표면의 상이한 위치를 세정하는 열풍의 온도도 상이하기 때문에, 전체적으로 말하면, 환형 부재의 각 위치를 세정하기 위한 기류의 품질(기류 속도와 기류 온도)에는 비교적 큰 차이가 있고, 환형 부재의 가열이 균일하지 않아, 환형 부재의 열응력이 반경 방향을 따라 대칭되지 않으며, 반드시 환형 부재의 비대칭 변형 및 반경 방향 변형이 최대화가 아닌 것을 초래한다.

본 발명의 목적은 환형 부재를 대응적으로 가열하고, 에너지 소모가 상대적으로 더 낮으며, 환형 부재에 대한 가열 효율이 상대적으로 더 높은 환형 부재의 가열로를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 노체, 제1 원심 임펠러 및 상기 제1 원심 임펠러를 구동시키는 노용 모터를 포함하고 상기 노체 내부에는 위로부터 아래로 가면서 순차적으로 제1 디플렉터 배플, 제2 디플렉터 배플과 제3 디플렉터 배플이 구비되고, 상기 노체의 최상부의 내벽, 제1 디플렉터 배플, 제2 디플렉터 배플, 제3 디플렉터 배플과 상기 노체의 최하부의 내벽 등 5개 부분 사이는 위로부터 아래로 가면서 순차적으로 제1 기류 통로, 제2 기류 통로, 제3 기류 통로와 제4 기류 통로를 구성하며, 상기 제2 기류 통로와 제4 기류 통로에는 모두 기류 가열 가속기가 구비되어 있고, 상기 제1 원심 임펠러는 상기 제1 디플렉터 배플과 제2 디플렉터 배플 사이에 설치되며, 환형 부재의 내측벽은 상기 제1 디플렉터 배플의 외부 가장자리 및 제3 디플렉터 배플의 외부 가장자리와 당접하고, 환형 부재의 상면, 하면 및 외측벽은 상기 노체의 최상부의 내벽, 최하부의 내벽 및 내측벽과 함께 제5 기류 통로를 구성하며 상기 제1 원심 임펠러는 기체가 순환 유동하도록 구동하여, 기체가 제1 원심 임펠러의 배출구에서 제2 기류 통로로 진입하고, 기류 가열 가속기를 경유한 후 환형 부재의 내측벽에 충돌하며, 다음 순차적으로 제3 기류 통로, 제4 기류 통로, 제5 기류 통로와 제1 기류 통로를 경유하여 제1 원심 임펠러의 흡입구로 진입하는 환형 부재의 가열로를 제공한다.

본 발명이 제공하는 환형 부재의 가열로에 있어서, 상기 기류 가열 가속기는 서로 대향되게 설치되는 환형의 융기 표면을 갖는 2개의 가열 가속링을 포함할 수 있고, 상기 가열 가속링의 내부에는 열원이 구비되며, 상기 제2 기류 통로 중의 2개의 가열 가속링은 각기 상기 제1 디플렉터 배플의 하면과 상기 제2 디플렉터 배플의 상면에 고정되고, 상기 제4 기류 통로 중의 2개의 가열 가속링은 각기 상기 제3 디플렉터 배플의 하면과 상기 노체의 최하부의 내벽에 고정된다.

본 발명이 제공하는 환형 부재의 가열로에 있어서, 상기 융기 표면에서 융기 표면의 최상부의 내측에 위치하는 부분은 제1 환형 표면이고, 상기 융기 표면에서 융기 표면의 최상부의 외측에 위치하는 부분은 제2 환형 표면이며, 상기 제1 환형 표면의 반경 방향 너비는 상기 제2 환형 표면의 반경 방향 너비보다 작을 수 있다.

본 발명이 제공하는 환형 부재의 가열로에 있어서, 상기 제1 환형 표면의 경사도는 안쪽에서 밖으로 가면서 먼저 커진 후 작아질 수 있고, 상기 제2 환형 표면의 경사도는 밖에서 안쪽으로 가면서 먼저 커진 후 작아질 수 있다.

본 발명이 제공하는 환형 부재의 가열로에 있어서, 상기 융기 표면에서 융기 표면의 최상부의 내측에 위치하는 부분은 제1 환형 표면이고, 상기 융기 표면에서 융기 표면의 최상부의 외측에 위치하는 부분은 제2 환형 표면이며, 상기 열원은 상기 제2 환형 표면의 하부에 매설될 수 있다.

본 발명이 제공하는 환형 부재의 가열로에 있어서, 상기 제2 환형 표면에는 상기 열원의 표면까지 연통되는 복수개의 열교환 홀이 구비될 수 있다.

본 발명이 제공하는 환형 부재의 가열로에 있어서, 상기 복수 개의 열교환 홀은 상기 제2 환형 표면에서 여러 개의 환 형태로 분포되고, 매 하나의 환 형태의 상기 열교환 홀은 상기 제2 환형 표면에서 교차적 배열 형태로 배치될 수 있다.

본 발명이 제공하는 환형 부재의 가열로에 있어서, 상기 복수 개의 열교환 홀 중에서 외측에 위치하는 열교환 홀의 깊이는 내측에 위치하는 열교환 홀의 깊이보다 깊을 수 있다.

본 발명이 제공하는 환형 부재의 가열로에 있어서, 상기 열원은 전열 소자일 수 있다.

본 발명이 제공하는 환형 부재의 가열로에 있어서, 상기 제3 디플렉터 배플은 평판부와 디플렉터 아크보드부를 포함하고, 디플렉터 아크보드부의 내부 가장자리는 평판부의 외부 가장자리와 연결되고, 디플렉터 아크보드부의 외부 가장자리는 환형 부재의 내측벽과 당접할 수 있다.

본 발명이 제공하는 환형 부재의 가열로에 있어서, 상기 제3 디플렉터 배플과 상기 노체의 최하부의 내벽 사이에는 제2 원심 임펠러가 구비되고, 기체가 상기 제3 기류 통로를 경유한 후 상기 제2 원심 임펠러의 흡입구로 진입하며, 상기 제2 원심 임펠러의 배출구에서 상기 제4 기류 통로로 유입할 수 있다.

본 발명이 제공하는 환형 부재의 가열로에 있어서, 상기 제2 원심 임펠러의 직경이 상기 제1 원심 임펠러의 직경보다 클 수 있다.

본 발명이 제공하는 환형 부재의 가열로에 있어서, 상기 환형 부재에는 복수 개의 볼트홀이 구비되고, 상기 제5 기류 통로 내에는 상기 환형 부재의 외측벽과 당접하는 분류 링(shunt ring)이 구비되며, 상기 제5 기류 통로 중의 일부 기체는 분류 링의 내측을 경유해 상기 볼트홀을 경유한 후 상기 제5 기류 통로 중의 다른 일부 기체와 합류할 수 있다.

본 발명이 제공하는 환형 부재의 가열로에 있어서, 상기 분류 링에는 상기 분류 링의 내측면의 하부 가장자리에 위치하는 페더 에지부가 구비될 수 있다.

본 발명이 제공하는 환형 부재의 가열로에 있어서, 상기 노체 내에는 하단이 상기 노체의 최하부의 내벽에 고정되고 상단에 상기 분류 링이 고정되는 분류 링 지지부재가 더 구비될 수 있다.

본 발명이 제공하는 환형 부재의 가열로에 있어서, 상기 노체 내에는 반경 방향 단면이 호형이고 하부 가장자리는 상기 분류 링의 밖에 위치하며 상부 가장자리는 상기 분류 링의 상부에 위치하고 상기 환형 부재의 외측벽의 외측에 위치하는 환형의 디플렉터가 더 구비될 수 있다.

본 발명이 제공하는 환형 부재의 가열로에 있어서, 상기 디플렉터의 수량은 적어도 2개이고, 내측의 디플렉터의 상부 가장자리의 직경은 외측의 디플렉터의 상부 가장자리의 직경보다 작을 수 있다.

본 발명이 제공하는 환형 부재의 가열로에 있어서, 상기 노체의 최상부의 내벽은 이젝터용 환형 곡면을 구비하고, 상기 이젝터용 환형 곡면의 높이는 밖에서 안쪽으로 가면서 점차 높아지며, 상기 이젝터용 환형 곡면의 외부 가장자리의 직경은 상기 환형 부재의 외경보다 크고, 상기 이젝터용 환형 곡면의 내부 가장자리의 직경은 상기 환형 부재의 내경보다 클 수 있다.

본 발명이 제공하는 환형 부재의 가열로에 있어서, 상기 노체의 최상부의 내벽에는, 반경 방향 단면 라인이 적어도 하나의 아래로 연장되는 톱니를 이루는 온도 보상용 환형 곡면을 구비할 수 있다.

본 발명이 제공하는 환형 부재의 가열로에 있어서, 상기 톱니의 수량은 적어도 2개이고, 내측에 위치하는 상기 톱니의 끝단의 높이는 외측에 위치하는 상기 톱니의 끝단의 높이보다 낮을 수 있다.

본 발명이 제공하는 환형 부재의 가열로에 있어서, 상기 톱니의 외측에 위치하는 변은 아크선변이고, 상기 톱니의 내측에 위치하는 변은 직선변일 수 있다.

본 발명이 제공하는 환형 부재의 가열로에 있어서, 상기 노체는 탑 플레이트, 환형 실링 그랜드(Sealing Gland)와 상부가 개구되는 챔버를 포함하고, 상기 개구의 직경은 상기 환형 부재의 외경보다 크고, 상기 환형 실링 그랜드의 외부 가장자리는 상기 개구의 가장자리와 밀봉 연결되며, 상기 환형 실링 그랜드의 내부 가장자리는 상기 탑 플레이트의 외부 가장자리와 밀봉 연결되고, 상기 탑 플레이트의 외경은 상기 환형 부재의 내경보다 작을 수 있다.

본 발명이 제공하는 환형 부재의 가열로에 있어서, 상기 환형 실링 그랜드는 2개의 반원형 커버를 포함하고, 그 중 하나의 반원형 커버의 양단은 다른 하나의 반원형 커버의 양단에 각기 탈착 가능하게 밀봉 연결될 수 있다.

본 발명이 제공하는 환형 부재의 가열로에 있어서, 상기 탑 플레이트는 환형 평판과 정비용 커버를 포함하고, 상기 정비용 커버의 가장자리는 상기 환형 평판의 내부 가장자리와 연결되고, 상기 정비용 커버와 상기 제1 디플렉터 배플 사이에는 상기 제1 원심 임펠러의 흡입구의 상방에 위치하는 제진장치가 구비될 수 있다.

본 발명이 제공하는 환형 부재의 가열로에 있어서, 상기 노용 모터는 상기 노체의 하방에 위치하고, 상기 노용 모터의 회전축은 상기 노체 내로 연장되며, 상기 제1 원심 임펠러는 상기 노용 모터의 회전축에 연결될 수 있다.

본 발명이 제공하는 환형 부재의 가열로에 있어서, 상기 노용 모터에는 컨버터가 연결되어 있을 수 있다.

본 발명이 제공하는 환형 부재의 가열로의 주요한 유익한 효과는 다음과 같다. 제2 기류 통로를 경유한 기체가 기류 가열 가속기를 경유한 후 환형 부재의 내측벽과 충돌하고, 제4 기류 통로를 경유한 기체가 기류 가열 가속기를 경유한 후 환형 부재의 기타 표면을 세정하며, 기체가 환형 부재의 각 표면을 세정하기 전에, 기류 가열 가속기는 모두 기체에 대하여 가속과 가열을 진행하여 기체의 유속을 향상시키고, 전반적으로 환형 부재의 각 표면 위치의 대류 열전달을 강화하며, 환형 부재에 대한 가열 효율을 향상시킨다. 또한, 제2 기류 통로를 경유한 기체는 가열이 제일 필요한 환형 부재의 내측벽과 마주하면서 대응적으로 충돌하고, 상기 충돌하는 기류에서 거의 모든 열풍이 모두 대류 열전달에 참여하며, 열전달하기 위한 열풍의 체적이 더욱 컴팩트하여 불필요한 에너지 소모를 절약한다. 다른 한편, 열풍이 환형 부재의 내측벽과 마주하면서 충돌하므로, 환형 부재의 내측벽이 축 방향을 따라 균일하게 열을 받을 뿐만 아니라, 기류의 속도 벡터(velocity vector)와 온도 구배 사이의 협각도 감소시켜, 환형 부재의 내측벽 위치의 대류 열전달의 필드 시너지성을 향상시키고, 환형 부재의 내측벽 위치의 열전달을 강화시킨다. 이 밖에, 기류는 환형 부재의 내측벽을 가열한 후, 제4 기류 통로에서, 기류 가열 가속기가 기류를 재가열한 다음, 다시 환형 부재의 외측벽과 열 교환을 진행하므로, 내측벽과 열교환한 후의 에너지 소모를 보충하여, 환형 부재의 내측벽과 외측벽이 더 균일하게 열을 받게 한다.

도 1은 종래의 가열로의 구조 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1의 환형 부재의 가열로의 구조 모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1의 기류 가열 가속기의 부분 반경 방향의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1의 기류 가열 가속기의 입체구조의 모식도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2의 환형 부재의 가열로의 구조 모식도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2의 환형 부재의 구조 모식도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 2의 환형 실링 그랜드의 평면도이다.

이하, 도면을 결부하여 본 발명의 실시예의 환형 부재의 가열로에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시예는 필드 시너지 원리를 기반으로 환형 부재의 가열로의 구조를 재설계하였고, 쉽게 이해하기 위하여, 여기서 강화 열전달의 필드 시너지 이론을 간단히 설명한다.

환형 부재를 열기류로 가열하는 대류 열전달 문제에 있어서, 열기류 운동이 있으면 반드시 하나의 유체 속도장(또는 "유로"라 칭함)이 있고, 이는 하나의 백터장이다. 이 밖에, 열기류의 온도가 균일하지 않기에 하나의 열기류의 온도장(temperature field)이 더 존재하고, 우리가 관심하는 것은 열량 수송 속도이기 때문에, 논술과정에서는 온도 구배장(또는 "열유로"라 칭함)을 사용하여 온도장을 대체하는 것이 더욱 편리하다. 환형 부재의 반경 방향으로 2차원 원통 좌표처리를 하고, 대류 열전달의 에너지 방정식은 하기와 같다.

상기 방정식에서,

은 유체 매체의 열전도율 계수이고,

는 밀도이며, Cp는 비열이다. 열풍과 환형 부재가 상변화가 없는 대류 열전달에 있어서, 경계층을 얇게 하고, 공기 흐름의 방해를 증가하여, 열기류 중의 각 부분의 혼합을 촉진하고 또한 환형 부재의 벽면 상의 속도 구배를 증가할 수 있는 모든 조치는 모두 열전달을 강화할 수 있다. 열기류 단상 대류 열전달을 강화하는 기술적 메커니즘에서 분석하면, 열풍 경계층식의 대류 열전달 에네지 방정식에 의하여 환형 부재의 표면 공기의 열경계층 두께를 적분하여 아래와 같은 방정식을 얻는다.

상기 식에서,

는 고체 벽면 상의 유체와 고체 사이에서 교환한 열량이고, 즉 대류 열전달량이며,

는 열 경계층의 두께이고, 상기 방정식에서 알 수 있다시피, 밀도, 질량정압비열, 열전도율이 주어졌을 경우, 유로와 온도 구배장(또는 열유로)의 특성이 경계 상의 열류를 결정하므로, 경계 상의 대류 열전달 계수가 결정된다. 그러므로, 대류 열전달 영역에는 하기와 같은 2개의 백터장이고,

속도장

온도구배장

또는 하기와 같은 3개의 스칼라장이 존재한다.

속도 절대치

온도구배 절대치

협각 코사인값

벡터의 계산규칙에 따르면,

가 있고, 일정한 속도 및 온도 구배의 조건하에서, 양자 사이의 협각(

)을 감소하는 것이 열전달을 강화하는 효과적인 조치이다. 경계층식의 유동이든 회류가 있는 유동이든지를 막론하고, 일정한 속도 및 온도 구배의 조건하에서 대류 열전달을 강화하려면, 실질적으로 속도와 온도 구배 사이의 협각을 감소해야 한다(이러한 사상을 "필드 시너지 이론”이라고 칭함). 필드 시너지 이론은 대류 열전달의 실질을 제시하였고, 경계층을 얇게 한 것과 공기 흐름의 방해를 증가하는 것의 실질은 속도와 온도 구배 사이의 협각을 감소하는 것이다. 속도장과 온도 구배장의 시너지는 다음과 같은 3개 방면에서 체현된다.

(1) 속도 벡터와 온도 구배 벡터의 협각 코사인값은 가능한 한 크게, 즉 2개 벡터의 협각(

)은 가능한 한 작게 해야 한다(

) 또는 가능한 한 크게(

).

(2) 유체속도 단면과 온도 단면은 가능한 한 균일해야 한다(최대 유속과 온도차가 일정한 조건하에서).

(3) 가능한 한 3개의 스칼라장 중의 큰 값을 큰 값과 매칭시키고, 다시말하면 가능한 한 3개의 스칼라장 중의 큰 값을 동시에 전체 장 중의 어느 한 영역에 나타나도록 한다.

상이한 대류 열전달 상황하의 속도장과 열유로 시너지의 정도를 정량 설명 및 비교할 수 있도록, 필드 시너지수(field synergy number)라는 개념이 존재하고, 필드 시너지수는 다음과 같이 표현한다.

상기 식에서, Nu는 대류 열전달의 누셀트수(nusselt number)이고, Re는 유체 흐름상태의 레이놀즈수(reynolds number)이며, Pr은 유체의 프란틀수(Prandtl number)이다.

지적해야 할 것은, 열전달을 강화하는 이론은 이미 오랫동안 발전해 왔지만, 종래의 가열로의 설계는 상응한 이론 지식을 유입하지 않아, 환형 부재에 대하여 필드 시너지 정도가 비교적 높은 가열로를 구현하는 것이 해결해야 할 문제이고, 본 발명의 실시예는 바로 이와 같은 이론기초를 기반으로, 환형 부재의 구조특징과 가열환경을 결부하여 혁신적으로 하기와 같은 본 발명의 실시예의 가열로를 제공한다.

실시예 1

도 2에 도시된 바와 같이, 이는 본 발명의 실시예 1의 환형 부재의 가열로의 구조 모식도이고, 본 실시예의 환형 부재의 가열로는 노체(furnace body), 제1 원심 임펠러(impeller)(41) 및 제1 원심 임펠러(41)를 구동시키는 노용 모터(10)를 포함하고, 노체 내부에서 위로부터 아래로 가면서 순차적으로 제1 디플렉터 배플(deflector baffle)(21), 제2 디플렉터 배플(22)과 제3 디플렉터 배플(23)이 구비되고, 노체의 최상부의 내벽(11), 제1 디플렉터 배플(21), 제2 디플렉터 배플(22), 제3 디플렉터 배플(23)과 노체의 최하부의 내벽(12) 등 5개 부분 사이는 위로부터 아래로 가면서 순차적으로 제1 기류 통로(31), 제2 기류 통로(32), 제3 기류 통로(33)와 제4 기류 통로(34)를 구성하며, 제2 기류 통로(32)와 제4 기류 통로(34)에는 모두 기류 가열 가속기가 구비되고, 제1 원심 임펠러(41)는 제1 디플렉터 배플(21)과 제2 디플렉터 배플(22) 사이에 설치되며, 환형 부재(5)의 내측벽(51)은 제1 디플렉터 배플(21)의 외부 가장자리 및 제3 디플렉터 배플(23)의 외부 가장자리와 당접하고, 환형 부재(5)의 상면(52), 하면(53) 및 외측벽(54)은 노체의 최상부의 내벽(11), 최하부의 내벽(12) 및 내측벽(13)과 제5 기류 통로(35)를 구성하며, 제1 원심 임펠러(41)는 기체가 순환 유동하도록 구동하여, 기체가 제1 원심 임펠러(41)의 배출구에서 제2 기류 통로(32)로 진입하고, 기류 가열 가속기를 경유한 후 환형 부재(5)의 내측벽(51)에 충돌하며, 다음 순차적으로 제3 기류 통로(33), 제4 기류 통로(34), 제5 기류 통로(35)와 제1 기류 통로(31)를 경유해 제1 원심 임펠러(41)의 흡입구로 진입한다.

본 실시예에서, 제1 기류 통로는 제1 합류 통로라고도 부를 수 있고, 제3 기류 통로는 제3 합류 통로라고도 부를 수 있으며, 제2 기류 통로는 제2 반경류(radial flow) 통로라고도 부를 수 있고, 제4 기류 통로는 제4 반경류 통로라고도 부를 수 있으며, "합류 통로”와 "반경류 통로”는 기체의 유동방향 특징에 의하여 명명한 것이고, 기체는 "합류 통로” 내에서 주변에서 중심으로 유동하며, 기체는 "반경류 통로” 내에서 중심에서 주변으로 유동한다.

본 실시예의 환형 부재의 가열로에서, 제2 기류 통로(32)를 경유한 기체는 기류 가열 가속기를 경유한 후 환형 부재(5)의 내측벽(51)과 충돌하고, 제4 기류 통로(34)를 경유한 기체는 기류 가열 가속기를 경유한 후 환형 부재(5)의 기타표면을 세정 또는 충돌하며, 기체가 환형 부재(5)의 각 표면을 세정하기 전, 기류 가열 가속기는 모든 기체에 대하여 가속과 가열을 진행하고, 기체의 유속을 향상시키여, 전반적으로 환형 부재(5)의 각 표면 위치의 대류 열전달을 강화하고, 환형 부재(5)의 가열효율을 향상시킨다. 또한 제2 기류 통로(32)를 경유한 기체는 가열이 제일 필요한 환형 부재의 내측벽(51)과 마주하면서 대응적으로 충돌하고, 상기 충돌하는 기류에서 거의 모든 열풍이 모두 대류 열전달에 참여하며, 열전달하기 위한 열풍의 체적이 더욱 컴팩트하여 불필요한 에너지 소모를 절약한다. 다른 한편, 열풍은 환형 부재의 내측벽(51)과 마주하면서 충돌하므로, 환형 부재의 내측벽(51)이 축 방향을 따라 균일하게 열을 받을 뿐만 아니라, 기류의 속도 벡터와 온도 구배 사이의 협각도 감소시켜, 환형 부재의 내측벽(51) 위치의 대류 열전달의 필드 시너지성을 향상시키고, 환형 부재의 내측벽(51) 위치의 열전달을 강화시킨다. 이 밖에, 기류는 환형 부재의 내측벽(51)을 가열한 후, 제4 기류 통로(34)에서, 기류 가열 가속기는 기류를 재가열한 다음, 다시 환형 부재의 외측벽(54)과 열교환을 진행하므로, 내측벽(51)과 열교환한 후의 에너지 소모를 보충하여, 환형 부재의 내측벽(51)과 외측벽(54)이 더 균일하게 열을 받는다.

바람직하게는, 제3 디플렉터 배플(23)은 평판부(231)와 디플렉터 아크보드(arc board)부(232)를 포함하고, 디플렉터 아크보드부(232)의 내부 가장자리와 평판부(231)의 외부 가장자리는 연결되고, 디플렉터 아크보드부(232)의 외부 가장자리와 환형 부재(5)의 내측벽(51)은 당접할수 있다. 디플렉터 아크보드부(232)는 환형 부재(5)의 내측벽(51)을 부딪친 후의 기체를 소통시켜, 기체가 제3 기류 통로(33)에 순조롭게 조향하고 유입될 수 있게 한다. 실제의 설비구조에서, 기체가 제3 기류 통로(33)에서 제4 기류 통로(34)로 진입하도록 제3 디플렉터 배플(23)은 응당 중심위치에 위치하는 노용 모터(10)와 사이에 일정한 간극이 존재해야 한다.

기류 가열 가속기는 기존의 기류를 가열과 가속하는 기능을 구비하는 장치 또는 기류 가열장치와 기류 가속장치의 조합을 사용할 수 있고, 진일보로, 본 실시예의 환형 부재의 가열로는 기류 가열 가속기를 개선하였고, 도 3에 도시된 바와 같이, 이는 본 발명의 실시예 1의 기류 가열 가속기의 부분 반경 방향의 단면도이며, 상기 도면은 단지 절반의 가열 가속링의 단면구조를 도시하고, 가열 가속링(3)은 전체적으로 환형 구조이며, 도면에서는 대칭되는 일측의 단면구조를 생략하였다. 본 실시예의 기류 가열 가속기는 기류 가열 가속기는 2개의 서로 대향되게 설치되는 환형의 융기 표면(612)을 갖는 가열 가속링(61)을 포함하고, 가열 가속링(61)의 내부에는 열원(611)이 구비되고, 그 중에서, 열원(611)은 복수 개일 수 있으며, 등간극의 방식으로 전체 가열 가속링의 원주에 균일하게 분포되는 것이 바람직하다. 도 2를 참조하면, 제2 기류 통로(32) 중의 2개의 가열 가속링(61)은 각기 상기 제1 디플렉터 배플(21)의 하면과 상기 제2 디플렉터 배플(22)의 상면에 고정되며, 제4 기류 통로 중의 2개의 가열 가속링(61)은 각기 제3 디플렉터 배플의 하면(23)과 노체의 최하부의 내벽(13)에 고정된다. 2개의 가열 가속링의 융기 표면은 서로 마주하고, 기체가 제1 환형 표면 사이에서 제2 환형 표면 사이로 유동한 후 기체의 압력 에너지는 동력 에너지로 전환될 수 있으며, 기체의 유속이 증가되므로, 2개의 가열 가속링은 별도의 동력을 입력하지 않아도 바로 기류를 가속화할 수 있어, 구조가 간단한 장점을 구비하고, 열원(예를 들면, 전열 소자를 사용할 수 있다)은 가열 가속링의 내부에 설치되며, 열원은 가열 가속링의 융기 표면에 의해 기체를 가열하는 동시에 기류에 방해를 초래하지 않아, 종래의 열원을 기류의 유로 사이에 설치하는 방식에 비해 필요하지 않은 열량 소모를 크게 감소시킬 수 있고, 전반적으로 더 많은 에너지를 절약하는 효과를 달성할 수 있는 동시에 전열 소자를 직접적으로 세정하여 표면 진동으로 발생하는 소자의 조기 실효를 감소시킨다. 이 밖에, 기류 가열 가속기가 형성한 기류 통로는 먼저 신속하게 긴축한 후 다시 점차 확대하는 기류 통로 구조이고, 전열 소자는 가열 가속링의 점차 확대하는 부분의 내부에 설치되고, 그 곳에는 기류의 와류 현상이 발생하므로, 높은 시너지로 전열 소자의 핀과 열교환을 진행한다. 이 밖에, 점차 확대되는 부분의 표면은 태핑되어 외부로의 복사 열전달 및 자체의 냉각에도 편리하고, 전열 소자가 냉각되는 것에 유리하며, 전열 소자의 사용 수명을 연장하는데 유리하다.

도 3에 도시된 바와 같이, 진일보로, 융기 표면(612)에서 융기 표면(612)의 최상부의 내측에 위치하는 부분은 제1 환형 표면(6121)이고, 융기 표면(612)에서 융기 표면(612)의 최상부의 외측에 위치하는 부분은 제2 환형 표면(6122)이며, 제1 환형 표면(6121)의 반경 방향 너비는 제2 환형 표면(6122)의 반경 방향 너비보다 작을 수 있다. 여기서 말하는 "반경 방향 너비”는 반경 방향 상의 투사 너비를 의미하고, 상기의 융기 표면의 최상부는 디플렉터 배플에 있어서 가열 가속링(3)의 융기 표면에 형성되는 곡면의 최고점(전체 가속 가열링에 있어서 최고점은 하나의 환상선을 형성한다)이 위치하는 위치를 의미하며, 도 3에 도시된 바와 같이, 단면도를 참조하면 최상부는 단면에 도시된 곡면의 최고점이 위치하는 위치이다. 바람직하게는, 제1 환형 표면(6121)의 경사도는 안쪽에서 밖으로 가면서 먼저 커진 후 작아지고, 제2 환형 표면(6122)의 경사도는 밖에서 안쪽으로 가면서 먼저 커진 후 작아진다. 이와 같은 형상을 사용하는 제1 환형 표면과 제2 환형 표면은 기류에 대한 가속이 더 용이하여 고레이놀즈수에서의 기류를 얻고, 또한 가열 가속링을 경유한 후, 기체는 온도와 유속이 동시에 향상될 수 있으며, 상기 향상된 정도는 제어할 수 있다. 도 3에서 2개의 융기 표면(612)의 단면 윤곽은 라발 노즐(laval nozzle)의 내벽의 횡단면 윤곽과 유사한 것을 쉽게 알 수 있다.

열원(611)은 가열 가속링(61) 내의 임의의 위치에 매설될 수 있고, 바람직하게는, 도 3에 도시된 바와 같이, 열원(611)은 제2 환형 표면(6122)의 하방에 매설될 수 있다. 제2 환형 표면(6122) 위치의 기류 유속에 비해 제1 환형 표면(6121) 위치의 기류 유속이 더 빠르고, 난류 정도가 더 높으며, 열원(611)은 제2 환형 표면(6122)을 이용하여 대류 열전달을 진행하므로, 시너지성이 더 높고, 기류에 대한 가열 속도가 더 높다. 더욱 중요한 것은 이러한 열원을 줌 채널의 후두부에 정위치시킨 후, 큰 통로의 확장각으로 엄중한 "역압력 구배”를 형성하므로, 경계층이 벽면에서 분리되고 와류를 형성하여, 기류가 열원 표면의 열량을 끊임없이 가져가는 것을 강화한다. 전열 소자를 유로 중에 위치하는 것에 비해, 시스템의 유동 저향력을 크게 감소시키는 동시에 충격진동이 전열 소자의 수명에 주는 손실을 피면한다.

진일보로, 도 4에 도시된 바와 같이, 이는 본 발명의 실시예 1의 기류 가열 가속기의 입체 구조의 모식도이고, 제2 환형 표면(6122)에는 복수 개의 열원(611)의 표면까지 연통되는 열교환 홀(61221)이 구비된다. 열교환 홀(61221)은 열원(611)이 별도로 복사 열전달의 방식으로 외부로 열전달시킬 수 있고, 기류가 제2 환형 표면(6122)을 경유할 경우에 단류의 형성을 촉진시킬 수 있으며, 열원(611)과 기류 사이의 열교환을 강화시킬 수 있으므로, 전반적으로 열원(611)의 열량을 더 빠르게 기류에 전달시켜, 열원(611)의 온도가 너무 높게 되지 않게 하고, 열전달 효과를 강화하는 동시에 열원(611)의 사용 수명을 연장할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 바람직하게는, 복수 개의 열교환 홀(61221)은 제2 환형 표면(6122)에서 여러 개의 환 형태로 분포될 수 있다. 매 하나의 환 형태의 열교환 홀(61221)은 제2 환형 표면(6122)에서 순차적 배열 형태로 배치될 수 있고, 바람직하게는 매 하나의 환 형태의 열교환 홀(61221)은 제2 환형 표면(6122)에서 교차적 배열 형태로 배치될 수 있다(즉 서로 인접된 2개의 환 형태의 열교환 홀의 위치는 서로 교차된다). 교차적 배열 형태로 배치되는 복수 개의 환 형태의 열교환 홀은 제2 환형 표면(6122) 위치의 대류 열전달의 필드 시너지성을 향상시켜, 진일보로 제2 환형 표면(6122) 위치의 대류 열전달을 강화할 수 있다.

바람직하게는, 복수 개의 열교환 홀(61221) 중에서 외측에 위치하는 열교환 홀의 깊이는 내측에 위치하는 열교환 홀의 깊이보다 깊은 바, 즉 복수 개의 열교환 홀(61221)은 가열 가속링(61)의 반경 방향에서 안쪽에서 밖으로 가면서 깊이가 점차 깊어지는 규칙을 나타내고, 이 경우 열교환 홀(61221) 내부의 열원을 충분히 이용하여 대류 열전달의 속도를 향상시킬 수 있다.

열원(611)은 가열기능을 구비하는 다양한 장치를 사용할 수 있고, 예를 들면 관 내에 고온의 열전달유가 유동하는 강관이며, 바람직하게는, 열원(611)은 전열 소자를 사용할 수 있고, 전열 소자는 단가가 낮고 설치가 용이한 우점을 구비하여, 전기 제어를 실현하기 편리하며, 전열 소자에 대한 전기 제어를 실현할 경우 반응 속도가 더 빠르다.

환형 부재(5)를 지지하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 노체의 최하부의 내벽(12)에는 환 방향에서 균일하게 분포될 수 있는 복수 개의 환형 부재의 지지부재(56)가 구비될 수 있다.

제1 원심 임펠러(41)를 구동하기 위하여, 노용 모터(10)의 회전축(101)은 노체 내로 연장되고, 제1 원심 임펠러(41)는 노용 모터(10)의 회전축(101)에 연결된다. 노용 모터(10)는 노체의 상부에 설치될 수 있고, 예를 들면 탑 플레이트의 상부에 설치되거나 탑 플레이트에 삽입될 수 있다.

바람직하게는, 노용 모터(10)는 노체의 하방에 위치하고, 노용 모터(10)의 회전축(101)은 노체 내에 연장되고, 제1 원심 임펠러(41)는 노용 모터(10)의 회전축(101)에 연결된다. 이 경우 노체의 하방에서 노용 모터(10)를 직접적으로 지지하고 고정할 수 있고, 노용 모터(10)를 노체의 상부에 설치하는 것에 비해, 노체는 노용 모터(10)를 지지할 필요가 없으므로, 노체에 대한 지지강도의 요구를 감소시켜, 환형 부재의 가열로의 제조 단가를 감소할 수 있고, 또한 노용 모터(10)의 진원은 하방에 있어, 이에 대한 직접적인 고정은 환형 부재의 가열로의 안정성을 더 강화할 수 있다.

실시예 2

도 5에 도시된 바와 같이, 이는 본 발명의 실시예 2의 환형 부재의 가열로의 구조 모식도이고, 본 발명의 실시예 2의 환형 부재의 가열로와 실시예 1의 구별점은 하기와 같다. 제3 디플렉터 배플(23)과 노체의 최하부의 내벽(12) 사이에는 제2 원심 임펠러(42)가 구비되고, 기체가 제3 기류 통로(33)를 경유한 후 제2 원심 임펠러(42)의 흡입구로 진입하며, 제2 원심 임펠러(42)의 배출구에서 제4 기류 통로(34)로 유입된다.

기체가 환형 부재(5)의 내측벽에 충돌한 후 압력이 감소되고, 기체가 제4 기류 통로(34)로 흘러가기 전, 제2 원심 임펠러(42)는 기체를 승압시켜, 기체가 환형 부재(5)의 기타 표면에 충돌하는 속도가 향상되므로, 환형 부재의 내측벽 이외의 기타 표면의 대류 열전달이 강화되고, 환형 부재의 내측벽과 기타 표면의 열전달 효율 사이의 차이가 감소되어, 환형 부재(5)가 반경 방향에서의 열팽창이 더 균일하게 된다.

바람직하게는, 제2 원심 임펠러(42)의 직경은 제1 원심 임펠러(41)의 직경보다 크다. 기류가 환형 부재의 기타 표면을 경유한 것에 비해 환형 부재의 내측벽을 경유한 것은, 기류의 유동 행정이 더 길고, 단계가 더 많으며, 받는 저항력이 더 크고, 제2 원심 임펠러(42)의 직경이 제1 원심 임펠러(41)의 직경보다 더 크기 때문에 더 큰 유동 저항력을 극복할 수 있어, 기류가 환형 부재의 기타 표면을 경유할 경우 충분한 세정 속도를 보장하므로, 환형 부재의 내/외 표면이 받는 열 에너지가 더 균일하다.

진일보로, 본 실시예의 환형 부재의 가열로는 환형 부재가 볼트홀을 구비하는 상황에 대하여 진일보로 전문적인 개선을 진행하였고, 도 6에 도시된 바와 같이, 이는 본 발명의 실시예 2의 환형 부재의 구조 모식도이고, 본 실시예의 환형 부재와 앞선 실시예의 환형 부재의 구별점은 하기와 같다. 환형 부재(5)는 환형 부재의 내측벽(51), 환형 부재의 상면(52), 환형 부재의 하면(53)과 환형 부재의 외측벽(54)을 구비한 이외에, 환형 부재(5)에는 복수 개의 볼트홀(55)이 더 구비된다. 이에 대하여, 본 실시예의 환형 부재의 가열로는 제5 기류 통로의 내에는 환형 부재(5)의 외측벽(54)과 당접하는 분류 링(7)이 구비되며, 제5 기류 통로 중의 일부 기체는 분류 링(7)의 내측을 경유해 볼트홀(55)을 경유한 후 제5 기류 통로 중의 다른 일부 기체와 합류한다. 분류 링(shunt ring)(7)은 제4 기류 통로를 경유한 기체를 두 갈래로 나누고, 그 중 한갈래의 기체는 분류 링(7)의 외측에서 환형 부재의 외측벽(54)과 환형 부재의 상면(52)을 경유하면서 세정을 진행하며, 다른 한갈래의 기체는 볼트홀(55)에서 세정을 완성한 후 상기 한갈래의 기체와 합류하고 계속하여 환형 부재의 상면(52)을 세정하며, 기체가 볼트홀(55)에 대한 세정은 환형 부재(5)의 벽 두께를 얇게하는 것과 같은 효과이므로, 열전달 효율을 향상시킨다. 다른 한편, 환형 부재의 외측벽(54)을 세정하는 기체는 분류 링(7)을 경유해 분류한 후의 기체이지, 환형 부재의 하면(53)을 세정한 후의 온도가 이미 감소된 기체가 아니므로, 환형 부재(5)의 외측벽(54) 위치의 대류 열전달은 약화되지 않는다. 구체적으로 실시할 경우, 환형 부재(5)는 현재 풍력발전기세트에서 흔히 사용하는 큰 질량, 큰 사이즈의 베어링일 수 있다.

바람직하게는, 분류 링(7)에는 분류 링(7)의 내측면의 하부 가장자리에 위치하는 페더 에지(feather edge)부(71)가 구비될 수 있다. 기류는 페더 에지부(71) 위치에서 하나가 둘로 나뉘고, 페더 에지부(71)의 벽면은 기류에 대하여 채널링 작용이 있어, 기류가 분리될 경우 속도가 늦어지는 것을 피면한다.

분류 링(7)을 고정하기 위하여, 바람직하게는, 노체 내에는 하단이 노체의 최하부의 내벽(12)에 고정되고 상단에 분류 링(7)이 고정되는 분류 링 지지부재(72)가 더 구비된다.

본 실시예는 환형 부재의 외측벽(54) 위치의 강화 열전달에 대하여 진일보로 개선을 진행하였고, 도 5에 도시된 바와 같이, 노체 내에는 반경 방향 단면이 호형이고 하부 가장자리는 분류 링(7)의 밖에 위치하며 상부 가장자리는 분류 링(7)의 상부에 위치하고 환형 부재의 외측벽의 외측에 위치하는 환형의 디플렉터(deflector)(8)가 더 구비된다. 디플렉터(8)는 분류 링(7)의 외측의 기류를 유도하여, 유도한 후의 기류가 환형 부재의 외측벽(54)을 마주하면서 충돌하게 할 수 있으며, 이 경우 환형 부재의 외측벽(54) 위치의 기류의 속도 벡터와 온도 구배 사이의 협각을 감소시켜, 환형 부재의 외측벽(54) 위치의 대류 열전달의 필드 시너지성을 향상시키고, 환형 부재의 외측벽(54) 위치의 열전달을 강화시킨다. 이 밖에, 반경 방향 단면이 호형인 디플렉터(8)가 점하는 반경 방향 너비가 비교적 작아, 전체 가열로의 직경을 더 작게 하고, 더 컴팩트하게 할 수 있다.

바람직하게는, 디플렉터(8)의 수량은 적어도 2개이고, 내측의 디플렉터(8)의 상부 가장자리의 직경은 외측의 디플렉터(8)의 상부 가장자리의 직경보다 작다. 이 경우 디플렉터(8)의 내부 가장자리와 환형 부재의 외측벽(54) 사이의 환형 틈새가 위로부터 아래로 가면서 점차 작아져, 하층의 제트기류는 유체의 연속성 원리에 의해 상부로 합류되어, 기류가 환형 부재의 외측벽(54)의 상부 영역에 합류되여 발생하는 "초킹 현상” (choking phenomenon)을 방지한다.

진일보로, 노체의 최상부의 내벽(11)은 이젝터용 환형 곡면(111)을 구비하고, 이젝터용 환형 곡면(111)과 디플렉터(8) 및 환형 부재의 상면(52) 사이는 밖에서 안쪽으로 가면서 먼저 수축한 후 확장하는 줌 채널(Zoom channel)을 구성하며, 이젝터용 환형 곡면(111)의 외부 가장자리의 직경은 환형 부재(5)의 외경보다 크고, 이젝터용 환형 곡면(111)의 내부 가장자리의 직경은 환형 부재(5)의 내경보다 크다. 이 경우 기류는 당해 가변 단면의 줌 채널을 경유할 경우 가속을 얻어 정압을 감소하므로, 적시에 볼트홀 중의 기류를 인출할 수 있어, 환형 부재의 하면(53) 위치의 기체 유속을 증가시킬 수 있고, 환형 부재의 하면(53) 위치의 대류 열전달을 강화시킬 수 있다.

환형 부재의 상면(52)을 세정한 기체 중의 일부 기체는 앞서 환형 부재의 외측벽(54)와 열교환한 후의 온도가 감소된 기체이므로, 환형 부재의 상면(52)을 세정한 기체의 온도에 비해 환형 부재의 하면(53)을 세정한 기체의 온도가 낮고, 환형 부재의 상/하면의 가열을 균등하게 하기 위하여, 본 실시예는 진일보로 개선을 진행하였으며, 도 5에 도시된 바와 같이, 노체의 최상부의 내벽(11)에는 반경 방향 단면 라인이 아래로 연장되는 적어도 하나의 톱니를 이루는 온도 보상용 환형 곡면(112)을 구비한다. 본 실시예에서, 이른바 "반경 방향 단면라인”은 온도 보상용 환형 곡면(112)이 반경 방향의 단면에서 절단하여 얻은 라인이고, 면에서 절단하여 얻은 라인은 면이라고 부를 수 없으므로, 이 라인을 "반경 방향 단면라인”이라고 부른다. 기체가 환형 부재의 상면(52)을 경유할 경우, 온도 보상용 환형 곡면(112)은 기류를 유도하여, 기류가 일정한 각도로 환형 부재의 상면(52)에 충돌하게 하고, 이 경우 환형 부재의 상면(52) 위치의 기류의 속도 벡터와 온도구배 사이의 협각을 감소시킬 수 있어, 환형 부재의 상면(52) 위치의 대류 열전달을 강화시키고, 환형 부재의 상면의 온도를 보상하며, 환형 부재의 상/하면의 온도차를 감소시킨다.

바람직하게는, 톱니의 수량은 적어도 2개이고, 내측에 위치하는 톱니의 끝단의 높이는 외측에 위치하는 톱니의 끝단의 높이보다 낮다. 기류는 밖에서 안쪽으로 향하여 환형 부재의 상면(52)을 경유한 것이고, 유동 과정에서 기류는 방열로 인해 온도가 낮아지며, 이와 같은 톱니의 분포는 환형 부재의 상면(52)의 강화 열전달이 반경 방향을 따라 일치하게 되어, 환형 부재의 팽창이 더 균일하게 된다.

바람직하게는, 톱니의 외측에 위치하는 변은 아크선변이고, 톱니의 내측에 위치하는 변은 직선변이다.

본 실시예는 기타 방면에서 진일보로 개선을 진해하였고, 도 5에 도시된 바와 같이, 노체는 탑 플레이트(14), 환형 실링 그랜드(Sealing Gland)(15)와 상부가 개구된 챔버(16)를 포함하고, 상기 개구의 직경은 환형 부재(5)의 외경보다 크고, 환형 실링 그랜드(15)의 외부 가장자리는 상기 개구의 가장자리와 밀봉 연결되며, 환형 실링 그랜드(15)의 내부 가장자리는 탑 플레이트(14)의 외부 가장자리와 밀봉 연결되고, 탑 플레이트(14)의 외경은 환형 부재(5)의 내경보다 작다. 작업할 때, 환형 부재(5)를 노체에 넣거나 노체에서 꺼내는 것이 필요할 경우, 먼저 중량이 비교적 가벼운 환형 실링 그랜드(15)를 이동할 수 있고, 리프팅용 실링으로 환형 부재(5)를 들어 올려, 환형 부재(5)를 챔버(16)의 개구와 탑 플레이트(14)의 외부 가장자리 사이의 틈새를 거쳐 수직되게 통과시키고, 환형 실링 그랜드(15)의 중량이 비교적 가벼워, 심지어 기존의 큰 사이즈의 노용 뚜껑을 달아 올리기 위한 크레인 기계를 생략할 수 있어, 에너지 소모를 감소하고, 리프팅 생산 효율을 향상시킨다. 바람직하게는, 앞서 설명한 이젝터용 환형 곡면(111)과 온도 보상용 환형 곡면(112)은 환형 실링 그랜드(15)에 설치할 수 있다.

진일보로, 본 실시예는 환형 실링 그랜드(15)의 구조를 개선하였고, 도 7에 도시된 바와 같이, 이는 본 발명의 실시예 2의 환형 실링 그랜드의 평면도이다. 본 실시예의 환형 실링 그랜드(15)는 2개의 반원형 커버(151)를 포함하고, 그 중 하나의 반원형 커버(151)의 양단은 다른 하나의 반원형 커버(151)의 양단에 각기 탈착 가능하게 밀봉 연결된다. 환형 실링 그랜드(15)를 이동해야 할 경우, 2개의 반원형 커버(151)를 각기 이동할 수 있고, 2개의 반원형 커버(151)로 나누어 각기 이동하는 것은 매번 이동할 때 필요 힘을 감소하여, 조작하는 노동강도를 진일보로 감소할 수 있다.

진일보로, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 탑 플레이트(14)는 환형 평판(141)과 정비용 커버(142)를 포함하고, 정비용 커버(142)의 가장자리는 환형 평판(141)의 내부 가장자리와 당접되고, 정비용 커버(142)와 제1 디플렉터 배플(21) 사이에는 제1 원심 임펠러(41)의 흡입구의 상방에 위치하는 제진장치(9)가 구비된다. 제진장치(9)는 기체 순환유동의 과정에서 기류 중의 먼지와 고온 산화로 인해 각 부품의 표면에서 박리된 잡질을 제거할 수 있다. 제진장치(9)는 고분자재료의 필터가 바람직하고, 이는 3~5미크론 이상의 먼지를 흡수할 수 있어, 노 내의 잡질을 크게 감소하고, 특히 고온에서 기타 열을 받는 면의 산화층의 탈락으로 초래하는 잡질이 베어링에 진입하는 현상을 감소할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 바람직하게는, 노용 모터(10)에는 컨버터(converter)(102)가 연결되어 있고, 컨버터(102)에 의해 노용 모터(10)의 회전 속도를 조정할 수 있으며, 컨버터(102)의 조정을 통하여 바람직한 회전 속도에 도달할 수 있어, 제1 원심 임펠러와 제2 원심 임펠러를 모두 바람직한 작동 상태에서 운행시킬 수 있다.

상기 본 발명의 실시예에서 알 수 있는 바, 본 발명의 실시예의 환형 부재의 가열로는 도치한 노용 모터의 2단 임펠러를 이용하여, 임펠러의 배출구의 하류에서 각기 "원주의 줌 가열채널”(기류 가열 가속기가 형성하는 통로)에 의해 기류를 전송하고 가열하여, 기류가 베어링의 열을 받는 면과 직접적으로 도킹되어 충돌 유로를 형성하고, 제1 단계에서 (제2 기류 통로(32) 중), 환형 부재에 부딪혀 사방으로 흩어진 후의 저품질의 기류는 연속적으로 제2 단의 임펠러 (제2 원심 임펠러(42))의 흡입구에 인입되고, 제2단의 임펠러는 이전 단에서 충돌한 저품질의 기류를 회수한 후, 하류의 "원주의 줌 가열채널”과 제2 단의 승압 가속 가열 유로를 형성하고, 특히 기류를 전송하고 분류하며, 베어링의 환형 부재의 하단면에 충돌하며, 외측 분류 기류는 외환 유도 통로(디플렉터(8)가 위치한 통로)의 유도구를 경유해, 수평 전송하고 베어링의 아웃 코스의 외면과 충돌하고, 충돌한 후의 기류는 베어링 상단면에서 승압과정을 거치고 "섭취 분지”(제1 기류 통로(31) 중)에 진입하여 제진장치와 도킹하며, 제진장치를 경유한 후의 기류는 이전 단의 임펠러(제1 원심 임펠러(41))의 흡입구에 인입되어, 밀폐형 순환, 승압, 가속, 승온, 전송, 충돌, 방열하는 2단 캐스케이드 릴레이 에너지 교환 유로를 형성한다. 베어링의 이너/아웃 코스의 장착면 및 상/하단면은 순차적으로 한갈래의 기류의 연속적인 충돌을 받고, 이러한 에너지 교환 유로가 순차적인 충돌용 에너지의 보충 문제를 적시에 해결하므로, 기류의 충돌 에너지 등급의 차이가 존재하지 않는다. 여기서, 기류가 이너 코스 내면에 충돌한 후, 기류 에너지는 다음 단의 열교환 유로에서 주는 보충을 적시에 받고, 다시 임펠러를 경유해 승압하며, 줌 채널은 기류를 가속화하고, 필드 시너지를 휴대하는 열교환면의 줌 채널의 점차 확대되는 부분에서 승온된 후 다시 베어링의 아웃 코스 표면에 충돌하며, 그 중의 "줌 채널”은 기류 가속과 시너지 열교환 승온의 2중 기능을 동시에 구비한다.

이 밖에, 전반적인 구조에 있어서, 본 발명은 단지 하나의 복합 재료의 환형 밀봉 보온 커버를 사용하여, 큰 사이즈의 노용 뚜껑의 리프팅이 무겁고, 크레인 기계가 에너지 소모와 노동 시간을 점용하는 문제를 해결하므로, 리프팅 작업의 효율을 크게 향상시켰다. 이 밖에, "한갈래”의 연속적인 기류가 베어링의 열을 받는 면에 충돌해 방열하고 감속 “무질서화”된 후, 기류 품질은 적시에 회복되어, 여전히 다시 승압, 가속, 흡열, 다음의 열을 받는 면과 충돌해 방열, 회수 과정을 거칠 수 있으므로, 열팽창이 필요한 큰 사이즈, 큰 질량의 베어링에 하나의 "필드 시너지” 정도가 매우 높은 대류 열전달“장”을 창조하고, 높은 "레이놀즈수” 하의 높은 "누셀트수”를 실현하여, 베어링을 가열해 높은 표면 열전달 효율을 얻는 동시에 에너지 소모를 실현하는 목적을 달성한다.

상기 설명은 단지 본 발명의 구체적인 실시방식일 뿐, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에 익숙한 어떠한 통상의 지식을 가진 자는 본 발명에서 개시한 기술범위 내에서 변화 또는 대체를 용이하게 생각해 낼 수 있으며, 이러한 것은 응당 모두 본 발명의 보호범위 내에 포함되어야 한다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 응당 상기 청구항의 보호범위를 기준으로 해야 한다.

10: 노용 모터 101: 회전축
102: 컨버터 11: 노체의 최상부의 내벽
111: 이젝터용 환형 곡면 112: 온도 보상용 환형 곡면
12: 노체의 최하부의 내벽 13: 노체의 내측벽
14: 탑 플레이트 141: 환형 평판
142: 정비용 커버 15: 환형 실링 그랜드
151: 반원형 커버 16: 챔버
11’: 노용 뚜껑 12’: 노용 트레이
21: 제1 디플렉터 배플 22: 제2 디플렉터 배플
23: 제3 디플렉터 배플 301: 디플렉터풀 로드
302: 제1 디플렉터 303: 제2 디플렉터
31: 제1 기류 통로 32: 제2 기류 통로
33: 제3 기류 통로 34: 제4 기류 통로
35: 제5 기류 통로 4: 원심 임펠러
41: 제1 원심 임펠러 42: 제2 원심 임펠러
5: 환형 부재 51: 환형 부재의 내측벽
52: 환형 부재의 상면 53: 환형 부재의 하면
54: 환형 부재의 외측벽 55: 볼트홀
56: 환형 부재의 지지부재 6: 가열기
61: 가열 가속링 611: 열원
612: 융기 표면 6121: 제1 환형 표면
6122: 제2 환형 표면 61221: 열교환 홀
7: 분류 링 71: 페더 에지부
72: 분류 링 지지부재 8: 디플렉터
9: 제진장치

Claims (26)

1. 노체(furnace body), 제1 원심 임펠러(impeller) 및 상기 제1 원심 임펠러를 구동시키는 노용 모터를 포함하고,
   상기 노체 내부에는 위로부터 아래로 가면서 순차적으로 제1 디플렉터 배플(deflector baffle), 제2 디플렉터 배플과 제3 디플렉터 배플이 설치되어 있고, 상기 노체의 최상부의 내벽, 제1 디플렉터 배플, 제2 디플렉터 배플, 제3 디플렉터 배플과 상기 노체의 최하부의 내벽 등 5개 부분 사이는 위로부터 아래로 가면서 순차적으로 제1 기류 통로, 제2 기류 통로, 제3 기류 통로와 제4 기류 통로로 구성되며, 상기 제2 기류 통로와 제4 기류 통로에는 모두 기류 가열 가속기가 구비되고, 상기 제1 원심 임펠러는 상기 제1 디플렉터 배플과 제2 디플렉터 배플 사이에 설치되며, 환형 부재의 내측벽은 상기 제1 디플렉터 배플의 외부 가장자리 및 제3 디플렉터 배플의 외부 가장자리와 당접되고, 환형 부재의 상면, 하면 및 외측벽은 상기 노체의 최상부의 내벽, 최하부의 내벽 및 내측벽과 함께 제5 기류 통로를 구성하며,
   상기 제1 원심 임펠러는 기체가 순환 유동하도록 구동하여, 기체가 제1 원심 임펠러의 배출구에서 제2 기류 통로로 진입하고, 기류 가열 가속기를 경유한 후 환형 부재의 내측벽에 부딪치며, 다음 순차적으로 제3 기류 통로, 제4 기류 통로, 제5 기류 통로와 제1 기류 통로를 경유해 제1 원심 임펠러의 흡입구로 진입하는 것을 특징으로 하는 환형 부재의 가열로.
2. 제1항에 있어서,
   상기 기류 가열 가속기는 서로 대향되게 설치되는 환형의 융기 표면을 갖는 2개의 가열 가속(加速)링을 포함하고, 상기 가열 가속링의 내부에는 열원이 구비되고, 상기 제2 기류 통로 중의 2개의 가열 가속링은 각기 상기 제1 디플렉터 배플의 하면과 상기 제2 디플렉터 배플의 상면에 고정되며, 상기 제4 기류 통로 중의 2개의 가열 가속링은 각기 상기 제3 디플렉터 배플의 하면과 상기 노체의 최하부의 내벽에 고정되는 것을 특징으로 하는 환형 부재의 가열로.
3. 제2항에 있어서,
   상기 융기 표면에서 융기 표면의 최상부의 내측에 위치하는 부분은 제1 환형 표면이고, 상기 융기 표면에서 융기 표면의 최상부의 외측에 위치하는 부분은 제2 환형 표면이며, 상기 제1 환형 표면의 반경 방향 너비는 상기 제2 환형 표면의 반경 방향 너비보다 작은 것을 특징으로 하는 환형 부재의 가열로.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 환형 표면의 경사도는 안쪽에서 밖으로 가면서 먼저 커진 후 작아지고, 상기 제2 환형 표면의 경사도는 밖에서 안쪽으로 가면서 먼저 커진 후 작아지는 것을 특징으로 하는 환형 부재의 가열로.
5. 제2항에 있어서,
   상기 융기 표면에서 융기 표면의 최상부의 내측에 위치하는 부분은 제1 환형 표면이고, 상기 융기 표면에서 융기 표면의 최상부의 외측에 위치하는 부분은 제2 환형 표면이며, 상기 열원은 상기 제2 환형 표면의 하부에 매설되는 것을 특징으로 하는 환형 부재의 가열로.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제2 환형 표면에는 상기 열원의 표면까지 연통되는 복수 개의 열교환 홀이 구비되는 것을 특징으로 하는 환형 부재의 가열로.
7. 제6항에 있어서,
   상기 복수 개의 열교환 홀은 상기 제2 환형 표면에서 여러 개의 환 형태로 분포되고, 매 하나의 환 형태의 상기 열교환 홀은 상기 제2 환형 표면에서 교차적 배열 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 환형 부재의 가열로.
8. 제6항에 있어서,
   상기 복수 개의 열교환 홀 중에서 외측에 위치하는 열교환 홀의 깊이는 내측에 위치하는 열교환 홀의 깊이보다 깊은 것을 특징으로 하는 환형 부재의 가열로.
9. 제2항에 있어서,
   상기 열원은 전열(電熱) 소자인 것을 특징으로 하는 환형 부재의 가열로.
10. 제1항에 있어서,
    상기 제3 디플렉터 배플은 평판부와 디플렉터 아크보드(arc board)부를 포함하고, 디플렉터 아크보드부의 내부 가장자리는 평판부의 외부 가장자리와 연결되고, 디플렉터 아크보드부의 외부 가장자리는 환형 부재의 내측벽과 당접하는 것을 특징으로 하는 환형 부재의 가열로.
11. 제1항에 있어서,
    상기 제3 디플렉터 배플과 상기 노체의 최하부의 내벽 사이에는 제2 원심 임펠러가 구비되고, 기체가 상기 제3 기류 통로를 경유한 후 상기 제2 원심 임펠러의 흡입구로 진입하며, 상기 제2 원심 임펠러의 배출구에서 상기 제4 기류 통로로 유입하는 것을 특징으로 하는 환형 부재의 가열로.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 원심 임펠러의 직경이 상기 제1 원심 임펠러의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 환형 부재의 가열로.
13. 제1항에 있어서,
    상기 환형 부재에는 복수 개의 볼트홀이 구비되고, 상기 제5 기류 통로 내에는 상기 환형 부재의 외측벽과 당접하는 분류 링(shunt ring)이 구비되며, 상기 제5 기류 통로 중의 일부 기체는 분류 링의 내측을 경유해 상기 볼트홀을 경유한 후 상기 제5 기류 통로 중의 다른 일부 기체와 합류하는 것을 특징으로 하는 환형 부재의 가열로.
14. 제13항에 있어서,
    상기 분류 링에는 상기 분류 링의 내측면의 하부 가장자리에 위치하는 페더 에지(feather edge)부가 구비되는 것을 특징으로 하는 환형 부재의 가열로.
15. 제13항에 있어서,
    상기 노체 내에는 하단이 상기 노체의 최하부의 내벽에 고정되고 상단에 상기 분류 링이 고정되는 분류 링 지지부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 환형 부재의 가열로.
16. 제13항에 있어서,
    상기 노체 내에는 반경 방향 단면이 호형이고 하부 가장자리는 상기 분류 링의 밖에 위치하며 상부 가장자리는 상기 분류 링의 상부에 위치하고 상기 환형 부재의 외측벽의 외측에 위치하는 환형의 디플렉터(deflector)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 환형 부재의 가열로.
17. 제16항에 있어서,
    상기 디플렉터의 수량은 적어도 2개이고, 내측의 디플렉터의 상부 가장자리의 직경은 외측의 디플렉터의 상부 가장자리의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 환형 부재의 가열로.
18. 제16항에 있어서,
    상기 노체의 최상부의 내벽은 이젝터용 환형 곡면을 구비하고, 상기 이젝터용 환형 곡면과 상기 디플렉터 및 환형 부재의 상면 사이는 밖에서 안쪽으로 가면서 먼저 수축한 후 확장하는 줌 채널(Zoom channel)을 구성하며, 상기 이젝터용 환형 곡면의 외부 가장자리의 직경은 상기 환형 부재의 외경보다 크고, 상기 이젝터용 환형 곡면의 내부 가장자리의 직경은 상기 환형 부재의 내경보다 큰 것을 특징으로 하는 환형 부재의 가열로.
19. 제1항에 있어서,
    상기 노체의 최상부의 내벽에는, 반경 방향 단면 라인이 적어도 하나의 아래로 연장되는 톱니를 이루는 온도 보상용 환형 곡면을 구비하는 것을 특징으로 하는 환형 부재의 가열로.
20. 제19항에 있어서,
    상기 톱니의 수량은 적어도 2개이고, 내측에 위치하는 상기 톱니의 끝단의 높이는 외측에 위치하는 상기 톱니의 끝단의 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 환형 부재의 가열로.
21. 제19항에 있어서,
    상기 톱니의 외측에 위치하는 변은 아크선 변이고, 상기 톱니의 내측에 위치하는 변은 직선변인 것을 특징으로 하는 환형 부재의 가열로.
22. 제1항에 있어서,
    상기 노체는 탑 플레이트, 환형 실링 그랜드(Sealing Gland)와 상부가 개구되는 챔버를 포함하고, 상기 개구의 직경은 상기 환형 부재의 외경보다 크고, 상기 환형 실링 그랜드의 외부 가장자리는 상기 개구의 가장자리와 밀봉 연결되며, 상기 환형 실링 그랜드의 내부 가장자리는 상기 탑 플레이트의 외부 가장자리와 밀봉 연결되고, 상기 탑 플레이트의 외경은 상기 환형 부재의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 환형 부재의 가열로.
23. 제22항에 있어서,
    상기 환형 실링 그랜드는 2개의 반원형 커버를 포함하고, 하나의 반원형 커버의 양단은 다른 하나의 반원형 커버의 양단에 각기 탈착 가능하게 밀봉 연결되는 것을 특징으로 하는 환형 부재의 가열로.
24. 제22항에 있어서,
    상기 탑 플레이트는 환형 평판과 정비용 커버를 포함하고, 상기 정비용 커버의 가장자리는 상기 환형 평판의 내부 가장자리와 연결되고, 상기 정비용 커버와 상기 제1 디플렉터 배플 사이에는 상기 제1 원심 임펠러의 흡입구의 상방에 위치하는 제진장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 환형 부재의 가열로.
25. 제1항에 있어서,
    상기 노용 모터는 상기 노체의 하방에 위치하고, 상기 노용 모터의 회전축은 상기 노체 내로 연장되며, 상기 제1 원심 임펠러는 상기 노용 모터의 회전축에 연결되는 것을 특징으로 하는 환형 부재의 가열로.
26. 제1항에 있어서,
    상기 노용 모터에는 컨버터(converter)가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 환형 부재의 가열로.
    

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