KR101832672B1 - 미분기의 미분탄관 가변 오리피스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래 반구형 개폐방식에서 문제되는 미분탄의 이송시 발생하는 개폐부의 마모에 따른 침식을 최소화하여 내구성을 향상시키고, 주요 침식부분을 용이하게 교체할 수 있도록 하여 유지 및 보수를 용이하게 하는 미분기의 미분탄관 가변 오리피스에 관한 것으로, 미분기로부터 보일러로 미분탄을 공급하는 미분탄관의 관로 상에 연결 설치되고, 상기 미분탄관의 직경보다 확경된 직경을 가진 확경부가 구비된 관체와, 상기 관체의 확경부 내부에 한 쌍의 곡면 형상을 가진 내측개폐판 및 외측개폐판이 서로 마주보도록 배치되어 상호 겹쳐져 전체적으로 반구형상이 되도록 설치되고, 상기 내측개폐판 및 외측개폐판이 함께 활개하면서 상기 관체의 단면적을 확장하거나 상기 내측개폐판 및 외측개폐판이 함께 닫히면서 상기 관체의 단면적을 축소시키는 개폐부와, 상기 내측개폐판 및 외측개폐판을 함께 활개시키거나 닫히도록 상호 다른 방향으로 회전시켜 상기 관체의 단면적을 확장 또는 축소시키는 회전작동부와, 공급되는 상기 미분탄의 충격으로부터 상기 내측개폐판 및 외측개폐판의 내주면 각각을 보호하도록 상기 내측개폐판 및 외측개폐판 각각의 내주면에 결합되는 개폐판보호부재를 포함하여 이루어진다.

Description

미분기의 미분탄관 가변 오리피스{VARIABLE ORIFICE OF DUST COAL FEEDER PIPE FOR PULVERIZER}

본 발명은 화력발전소의 미분기로부터 각 보일러로 이어지는 미분탄관의 미분탄 이송속도 및 압력을 조절하기 위하여 설치되는 미분기의 미분탄관 가변 오리피스에 관한 것이다.

석탄을 주원료로 이용하는 화력발전소는 미세하게 분말화된 미분탄을 공기와 함께 공급하여 보일러에서 연소시키고, 보일러 내에 배관된 수관 속의 물을 증기화시켜 터빈을 회전시킴으로써 발전할 수 있도록 되어 있다.

이러한 화력발전소는 통상적으로 제공된 석탄을 미세한 크기의 미분탄으로 분쇄하여 미분탄관을 통해 보일러로 공급하는 미분기와, 상기 미분탄관을 통해 공기를 공급하는 송풍기 및 미분탄관을 통해 이송되는 미분탄과 공기의 혼합물을 연소시키는 보일러를 포함한다.

상기와 같은 화력발전소는 하나의 미분기로부터 다수의 보일러로 미분탄을 이송할 수 있도록 미분기로부터 각 보일러로 미분탄관이 분기되게 접속되어 있다. 따라서, 미분기로부터 각 보일러까지의 이송거리가 다르기 때문에 보일러로 공급되는 미분탄의 분사 압력을 동일하게 하기 위하여 각 보일러로 이어지는 미분탄관의 미분탄 이송속도 및 압력을 조절할 필요가 있고, 이를 위하여 각 보일러로 연결되는 미분기의 미분탄관에는 각각 오리피스가 설치된다.

도 1은 일반적인 미분기를 도시한 정면도이고, 도 2는 도 1의 실시예의 평면도이며, 도 3은 종래 기술에 따른 미분기의 미분탄관 오리피스를 도시한 사시도이다.

미분기는 통상 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 프레임(10)과, 상기 프레임(10)의 상부와 연결되어 상기 프레임(10)의 내부로 석탄을 공급하는 석탄공급관(20)과, 상기 프레임(10)의 내부에 설치되어 공급된 석탄을 미분탄으로 분쇄하는 석탄분쇄기(미도시)와, 상기 프레임(10)의 상부와 각각 연결되어 상기 미분탄을 각각의 보일러로 공급하는 복수의 미분탄관(30)과, 상기 미분탄관(30)의 관로 상에 연결 설치되고, 상기 관로의 단면적을 축소시켜 상기 미분탄의 이송속도 및 압력을 조절하는 오리피스(40)를 포함하여 이루어진다.

상기와 같이 구성되는 미분기는, 먼저 상기 석탄공급관(20)을 통해 프레임(10)의 내부로 석탄이 유입되면, 프레임(10)의 내부에 설치된 석탄분쇄기에 의하여 석탄이 미분탄으로 분쇄된다. 미분탄은 프레임(10)의 내부로 공급되는 공기 또는 가스에 의해 상승기류를 타고 상승하여 상기 미분탄관(30)으로 배출됨으로써 각각의 보일러로 공급된다. 이때, 미분탄관(30)의 관로상에 연결 설치된 오리피스(40)에 의하여 각각의 미분탄관(30)을 이동하는 미분탄의 이송속도 및 압력이 조절된다.

종래 기술에 따른 오리피스(40)는 도 3에 도시된 바와 같이, 미분기로부터 보일러로 미분탄을 공급하는 미분탄관의 관로 상에 연결설치된 관체(41)와, 상기 관체(41)의 외주면을 따라 결합된 함체(42)와, 상기 관체(41)의 단면적을 축소시키도록 상기 함체(42)의 내부에 상하 분리되어 서로 마주보도록 슬라이딩 가능하게 설치된 한 쌍의 개폐판(43)과, 상기 한 쌍의 개폐판(43)을 서로 근접하거나 멀어지도록 슬라이딩시켜 상기 관체(41)의 단면적을 축소 또는 확장시키는 회전손잡이(44)를 포함하여 이루어진다. 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 회전손잡이(44)의 회전운동을 상기 한 쌍의 개폐판(43)의 직선이동으로 변환하는 동력전달부(미도시)가 구비된다. 즉, 작업자가 회전손잡이(44)를 정회전시키면 한 쌍의 개폐판(43)이 서로 근접되도록 슬라이딩하여 상기 관체(41)의 단면적이 축소되고, 회전손잡이(44)를 역회전시키면 한 쌍의 개폐판(43)이 서로 멀어지도록 슬라이딩하여 상기 관체(41)의 단면적이 확대된다. 그에 따라, 상기 오리피스(40)를 통과하는 미분탄의 이송속도 및 압력이 조절되는 것이다.

그러나, 상기와 같이 구성되는 종래의 오리피스(40)는, 한 쌍의 개폐판(43)이 함체(42)의 내부로 슬라이딩 가능하게 설치되어 있는데, 미분탄이 개폐판(43)의 표면에 묻은 채로 함체(42)의 내부로 계속 밀려 들어가 종래에는 쌓인 미분탄에 의해 개폐판(43)의 슬라이딩 작동 자체가 불가능하게 되는 치명적인 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하고자 본 출원인이 출원 및 등록한 등록특허공보 제10-1140463호의 '미분기의 미분탄관 가변 오리피스'는, 미분탄의 이송속도 및 압력을 조절하기 위한 개폐판의 종래 함체 내부로의 슬라이드 인입 방식에서 탈피하여 도 4 및 5에 도시된 바와 같이 관체(41)의 단면적을 축소 또는 확장시키도록 한 쌍의 곡면 형상을 가진 내측개폐판(43a) 및 외측개폐판(43b)이 상호 다른 방향으로 회전 작동하면서 반구대관(43c)을 개폐하는 새로운 반구형 개폐방식으로 구성함으로써, 종래 함체의 내부에 미분탄이 쌓여 오작동하거나 작동 불능상태가 되는 것을 원천적으로 방지할 수 있게 되었다.

상기와 같은 반구형 개폐방식의 경우 내측개폐판(43a) 및 외측개폐판(43b)이 고강도의 탄소강으로 제작되는데, 도 5에 도시된 바와 같이 미분탄과 함께 고압의 공기가 통과하면서 빠른 유속에 의한 미분탄 입자의 충격으로 내주면의 마모가 활발히 이루어진다. 특히, 내측개폐판(43a) 및 외측개폐판(43b)의 서로 마주보는 상단부는 급격한 마모에 의해 침식(C)이 발생하게 되고, 그에 따라 정밀한 미분탄의 이송속도 및 압력 조절에 문제가 발생하게 된다.

이렇게 침식된 내측개폐판(43a) 및 외측개폐판(43b)의 상단부는 불특정한 형상이 되고, 각각을 전체로 교체할 경우 많은 비용이 소모되므로 침식된 부분만 각각 별도로 특정의 형상으로 커팅하고, 절개된 형상에 맞게 단편으로 제작하여 용접결합에 의한 수리를 통해 재사용하게 된다. 이러한 내측개폐판(43a) 및 외측개폐판(43b)의 수리에 따른 유지보수를 위한 시간 및 비용적인 소모 역시 문제가 되고 있다.

또한, 종래 기술에 따른 미분기의 미분탄관 가변 오피피스의 경우 도 4 및 5에 도시된 바와 같이 미분탄관(30)의 직경과 동일한 관체(41)의 내부에 고정리브(43d) 및 반구대관(43c)를 설치하고, 반구대관(43c)을 통해 내측개폐판(43a) 및 외측개폐판(43b)이 결합되므로 관체(41)를 통해 이송되는 미분탄의 이송량이 저하되고, 특히 반구대관(43c)과 관체(41) 사이의 공간에 미분탄이 적층되어 쌓이는 문제가 있다.

더욱이, 도 4에 도시된 바와 같이 내측개폐판(43a) 및 외측개폐판(43b)을 회전 개폐시키는 회전모터(45) 및 회전모터(45)의 회전력을 전달하는 기어부(46)의 구성이 내측회전축(46a)과 동축상으로 설계되어 있어, 길이가 길어져 설치시 공간활용성이 저하되는 문제가 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 종래 반구형 개폐방식에서 문제되는 미분탄의 이송시 발생하는 개폐부의 마모에 따른 침식을 최소화하여 내구성을 향상시키고, 주요 침식부분을 용이하게 교체할 수 있도록 하여 유지 및 보수를 용이하게 하는 미분기의 미분탄관 가변 오리피스를 제공하는 데 있다.

또한, 종래 반구형 개폐방식에서 미분탄의 이송량이 저하되는 문제와 미분탄이 적층되어 쌓이는 문제를 구조적으로 개선하여 해결하고, 특히 공간활용성을 제고할 수 있는 미분기의 미분탄관 가변 오리피스를 제공하는 데 있다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 미분기의 미분탄관 가변 오리피스는, 미분기로부터 보일러로 미분탄을 공급하는 미분탄관의 관로 상에 연결 설치되고, 상기 미분탄관의 직경보다 확경된 직경을 가진 확경부가 구비된 관체와, 상기 관체의 확경부 내부에 한 쌍의 곡면 형상을 가진 내측개폐판 및 외측개폐판이 서로 마주보도록 배치되어 상호 겹쳐져 전체적으로 반구형상이 되도록 설치되고, 상기 내측개폐판 및 외측개폐판이 함께 활개하면서 상기 관체의 단면적을 확장하거나 상기 내측개폐판 및 외측개폐판이 함께 닫히면서 상기 관체의 단면적을 축소시키는 개폐부와, 상기 내측개폐판 및 외측개폐판을 함께 활개시키거나 닫히도록 상호 다른 방향으로 회전시켜 상기 관체의 단면적을 확장 또는 축소시키는 회전작동부와, 공급되는 상기 미분탄의 충격으로부터 상기 내측개폐판 및 외측개폐판의 내주면 각각을 보호하도록 상기 내측개폐판 및 외측개폐판 각각의 내주면에 결합되는 개폐판보호부재를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 개폐판보호부재는, 알루미늄(Al), 규소(Si), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 탄탈럼(Ta), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W)의 질화물, 탄화물, 산화물, 복합 질화물, 복합 탄화물, 복합 산화물, 탄질화물, 산질화물 및 탄산화물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 주원료로 성형되는 세라믹 재질인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 개폐판보호부재는, 상기 내측개폐판 및 외측개폐판 각각의 내주면에 형합되도록 각각의 곡률반경을 가진 판상으로 제작된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내측개폐판 및 외측개폐판 각각은, 서로 마주보는 상단부의 일정부분이 절개된 절개판과, 상기 절개판으로부터 남은 나머지부분인 본체판을 포함하고, 상기 절개판은, 상기 본체판으로부터 탈착 가능하게 결합된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 개폐판보호부재는, 상기 내측개폐판 및 외측개폐판 각각의 절개판 내주면에 형합되도록 각각의 곡률반경을 가진 판상으로 제작된 절개판보호부재와, 상기 내측개폐판 및 외측개폐판 각각의 본체판 내주면에 형합되도록 각각의 곡률반경을 가진 판상으로 제작된 본체판보호부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본체판보호부재는, 일정한 두께를 가지고, 상기 절개판보호부재는, 상기 본체판보호부재의 두께로부터 상단으로 갈수록 점진적으로 두께가 커지도록 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 개폐판보호부재는, 상기 내측개폐판 및 외측개폐판 각각의 내주면에 부착되는 복수의 타일로 제작된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전작동부는, 정역회전하는 회전모터와, 상기 회전모터로부터 동력을 전달받아 회전하고, 상기 내측개폐판 일단의 회전중심과 고정 결합되어 상기 내측개폐판을 회전시키는 내측회전축과, 내경이 상기 내측회전축의 외경보다 큰 중공이고, 상기 내측회전축의 회전에 간섭되지 않도록 내부로 상기 내측회전축이 삽입되며, 상기 외측개폐판 일단의 회전중심과 고정 결합되어 상기 외측개폐판을 회전시키는 외측회전축과, 상기 회전모터의 주동축으로부터 회전력을 전달받아 상기 내측회전축 및 외측회전축 각각이 서로 반대 방향으로 회전하도록 상기 내측회전축 및 외측회전축 각각에 회전력을 전달하는 동력전달수단과, 상기 내측개폐판의 타단 및 외측개폐판의 타단 각각의 회전중심을 상기 관체의 확경부 측벽을 통해 관통 연결하여 상기 내측개폐판 및 외측개폐판의 회전을 자유롭게 하는 회전핀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 동력전달수단은, 상기 회전모터의 주동축 상에 결합되어 함께 회전하는 주동웜기어와, 상기 주동웜기어와 치합되는 주동피니언기어와, 상기 주동피니언기어와 동축 상에 결합되어 함께 회전하는 제1 종동웜기어와, 상기 외측회전축 상에 결합되어 함께 회전하고, 상기 제1 종동웜기어와 치합되는 제1 종동피니언기어와, 상기 주동피니언기어와 동축 상에 결합되어 함께 회전하는 제1 평행축기어와, 상기 제1 평행축기어와 치합되어 상기 제1 평행축기어와 반대 방향으로 회전하는 제2 평행축기어와, 상기 제2 평행축기어와 동축 상에 결합되어 함께 회전하는 제2 종동웜기어와, 상기 내측회전축 상에 결합되어 함께 회전하고, 상기 제2 종동웜기어와 치합되는 제2 종동피니언기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 미분기의 미분탄관 가변 오리피스는, 관체에 확경부를 형성하고, 관체의 단면적을 축소 또는 확장시키는 개폐부가 관체의 확경부에 설치되어 한 쌍의 곡면 형상을 가진 내측개폐판 및 외측개폐판이 상호 다른 방향으로 회전 작동하면서 관체의 단면적을 확장 또는 축소시키는 새로운 구조를 제시함으로써, 미분탄의 충분한 이송량을 확보하고, 미분탄이 적층되어 쌓이는 것을 방지할 수 있다.

특히, 종래 반구형 개폐방식에서 문제되는 미분탄의 이송시 발생하는 개폐부의 마모에 따른 침식을 개폐판보호부재를 통해 최소화하여 내구성을 향상시키고, 내측개폐판 및 외측개폐판 각각을 절개판 및 본체판으로 구성하여 주요 침식부분인 절개판을 용이하게 교체할 수 있도록 함으로써 유지 및 보수를 용이하게 하는 효과가 있다.

더욱이, 회전모터로부터 내측개폐판 및 외측개폐판으로 회전력을 전달하는 동력전달수단의 구조를 새로운 메카니즘으로 구성하여 공간활용성을 제고할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 미분기를 도시한 정면도이고,
도 2는 도 1의 실시예의 요부 평면도이며,
도 3은 종래 기술에 따른 미분기의 미분탄관 오리피스의 일 실시예를 도시한 사시도이고,
도 4는 종래 기술에 따른 미분기의 미분탄관 오리피스의 다른 실시예를 도시한 측면투시 단면도이며,
도 5는 도 4의 실시예의 내측개폐판 및 외측개폐판의 침식과정을 도시한 요부 사시도이고,
도 6은 본 발명에 따른 미분기의 미분탄관 가변 오리피스의 일 실시예를 도시한 측면투시 단면도이며,
도 7은 도 6의 실시예의 평면도이고,
도 8은 도 7의 실시예에서 내측개폐판 및 외측개페판이 관체의 단면적을 폐쇄하는 과정을 도시한 도시한 평면도이며,
도 9는 도 7의 실시예의 A-A'선에서 바라본 단면도이고,
도 10은 도 8의 실시예의 B-B'선에서 바라본 단면도이며,
도 11은 도 10의 실시예를 기준으로 다른 실시예를 도시한 단면도이고,
도 12는 도 10의 실시예를 기준으로 또 다른 실시예를 도시한 단면도이며,
도 13은 도 6의 실시예 중 동력전달수단을 확대 도시한 측면투시 단면도이고,
도 14는 도 7의 실시예 중 동력전달수단을 확대 도시한 측면투시 단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 미분기의 미분탄관 가변 오리피스의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 미분기의 미분탄관 가변 오리피스는 도 6 내지 14에 도시된 바와 같이 관체(100), 내측개폐판(210)과 외측개폐판(220)으로 구성된 개폐부(200), 회전작동부(300) 및 개폐판보호부재(400)를 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(220) 각각은 절개판(231) 및 본체판(232)으로 분리될 수 있고, 상기 개폐판보호부재(400)는 절개판보호부재(410) 및 본체판보호부재(420)로 구획될 수 있으며, 복수의 타일(430)로 제작될 수 있다.

관체(100)는 도 1 및 6을 참조할 때 미분기로부터 보일러(미도시)로 미분탄을 공급하는 미분탄관(30)의 관로 상에 연결 설치되고, 상기 미분탄관(30)의 직경보다 확경된 직경을 가진 확경부(110)가 구비된다. 관체(100)는 명칭 그대로 원형관 형상의 몸체를 가지며, 미분탄관(30)과 연통되도록 설치되어 관로의 내부를 따라 미분탄이 공급된다. 이때, 관체(100)에는 미분탄관(30)의 직경 보다 확경된 확경부(110)가 구비되는데, 미분탄관(30)을 통해 공급되는 미분탄의 이송속도 및 압력을 조절하기 위한 개폐부(200)가 상기 관체(100)의 확경부(110)에 각각 취부, 결합된다. 그에 따라, 미분탄의 충분한 이송량을 확보하고, 미분탄이 적층되어 쌓이는 것을 방지할 수 있다.

개폐부(200)는 도 6 내지 12에 도시된 바와 같이 상기 관체(100)의 확경부(110) 내부에 한 쌍의 곡면 형상을 가진 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(220)이 서로 마주보도록 배치되어 상호 겹쳐져 전체적으로 반구형상이 되도록 설치되고, 상기 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(220)이 함께 활개하면서 상기 관체(100)의 단면적을 확장하거나 상기 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(220)이 함께 닫히면서 상기 관체(100)의 단면적을 축소시킨다.

내측개폐판(210)은 명칭 그대로 외측개폐판(220) 보다 작은 지름을 가지면서 내측에 위치하고, 반구형상의 일측면을 형성한다. 또한, 외측개폐판(220)은 명칭 그대로 내측개폐판(220) 보다 큰 지름을 가지면서 외측에 위치하고, 반구형상의 타측면을 형성한다. 이러한 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(220)은 서로 마주보도록 겹층되어 전체적으로 반구 형상을 가지게 되고, 각각의 마주보는 상단부가 서로 근접하거나 이격하도록 회전하면서 상기 관체(100)의 단면적을 확장하거나 축소시키게 된다.

회전작동부(300)는 상기 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(220)을 함께 활개시키거나 닫히도록 상호 다른 방향으로 회전시켜 상기 관체(100)의 단면적을 확장 또는 축소시킨다. 즉, 상술한 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(220)이 서로 다른 방향으로 동시에 회전 작동할 수 있도록 회전작동부(300)가 설치되는 것이다. 그에 따라 회전작동부(300)의 작동에 의해 개폐부(200)가 동작하여 관체(100)의 단면적 변화를 통해 공급되는 미분탄의 이송속도 및 압력을 변화시킬 수 있는 것이다.

이러한 회전작동부(300)의 상세 구성은, 도 6 내지 8, 13 및 14에 도시된 바와 같이 회전모터(310), 내측회전축(320), 외측회전축(330), 동력전달수단(340) 및 회전핀(350)으로 구성된다. 회전모터(610)는 정역회전하는 일반적인 전기모터로서, 회전모터(310)로부터 발생하는 회전력을 인풋(input)이라고 한다면, 결국 아웃풋(output)은 내측개폐판(210) 및 외측개페판(220)의 서로 다른 방향의 회전이라 할 것이다. 이때, 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(220)은 관체(100)의 단면적을 개방 또는 폐쇄하는 작동을 하므로 정회전 및 역회전할 수 있어야 한다. 따라서, 상기 회전모터(310)는 정역회전이 가능한 모터이다.

내측회전축(320)은 상기 회전모터(310)로부터 동력을 전달받아 회전하고, 상기 내측개폐판(210) 일단의 회전중심과 고정 결합되어 상기 내측개폐판(210)을 회전시킨다. 내측회전축(320)은 회전모터(310)의 인풋(input) 회전력을 전달받아 회전하고, 상기 내측개폐판(210) 일단의 회전중심과 고정 결합되므로 내측 아웃풋(output) 회전력이 된다.

외측회전축(330)은 내경이 상기 내측회전축(320)의 외경보다 큰 중공이고, 상기 내측회전축(320)의 회전에 간섭되지 않도록 내부로 상기 내측회전축(320)이 삽입되며, 상기 외측개폐판(220) 일단의 회전중심과 고정 결합되어 상기 외측개폐판(220)을 회전시킨다. 여기서 상기 외측회전축(330)의 경우 회전모터(310)의 인풋(input) 회전력을 전달받아 회전하고, 상기 외측개폐판(210) 일단의 회전중심과 고정 결합되므로 외측 아웃풋(output) 회전력이 된다.

상기 내측회전축(320)의 내측 아웃풋 회전력과 외측회전축(330)의 외측 아웃풋 회전력은 각각 회전모터(310)의 인풋 회전력을 전달받아 서로 반대 방향으로 회전해야 하므로 회전모터(310)의 인풋 회전력을 발생하는 주동축(311)과 내측회전축(320) 및 외측회전축(330) 사이에 동력전달수단(340)이 필요하다.

즉, 동력전달수단(340)은 상기 회전모터(310)의 주동축(311)으로부터 회전력을 전달받아 상기 내측회전축(320) 및 외측회전축(330) 각각이 서로 반대방향으로 회전하도록 상기 내측회전축(320) 및 외측회전축(330) 각각에 회전력을 전달한다. 보다 상세하게 동력전달수단(340)은 도 13 및 14에 도시된 바와 같이 주동웜기어(341), 주동피니언기어(342), 제1 종동웜기어(343), 제1 종동피니언기어(344), 제1 평행축기어(345), 제2 평행축기어(346), 제2 종동웜기어(347), 제2 종동피니언기어(348)을 포함할 수 있다.

주동웜기어(341)는 상기 회전모터(310)의 주동축(311) 상에 결합되어 함께 회전하고, 주동피니언기어(342)는 상기 주동웜기어(341)와 치합되며, 제1 종동웜기어(343)는 상기 주동피니언기어(342)와 동축 상에 결합되어 함께 회전하고, 제1 종동피니언기어(344)는 상기 외측회전축(330) 상에 결합되어 함께 회전하면서 상기 제1 종동웜기어(343)와 치합된다. 따라서, 회전모터(310)의 주동축(311)으로부터 인풋 회전력이 발생하면 상기 주동웜기어(341)가 주동피니언기어(342)를 회전시키고, 주동피니언기어(342)와 동축 상에 결합된 제1 종동피니언기어(344)가 회전하여 상기 외측회전축(330)을 회전시킴에 따라 외측 아웃풋 회전력이 발생하게 된다.

또한, 제1 평행축기어(345)는 상기 주동피니언기어(342)와 동축 상에 결합되어 함께 회전하고, 제2 평행축기어(346)는 상기 제1 평행축기어(345)와 치합되어 상기 제1 평행축기어(345)와 반대 방행으로 회전하며, 제2 종동웜기어(347)는 상기 제2 평행축기어(346)와 동축 상에 결합되어 함께 회전하고, 제2 종동피니언기어(348)는 상기 내측회전축(320) 상에 결합되어 함께 회전하면서 상기 제2 종동웜기어(347)와 치합된다. 따라서, 회전모터(310)의 주동축(311)으로부터 인풋 회전력이 발생하면 상기 주동웜기어(341)가 주동피니언기어(342)를 회전시키고, 주동피니언기어(342)와 동축 상에 결합된 제1 평행축기어(345)가 제2 평행축기어(346)를 반대방향으로 회전시킨다. 제2 평행축기어(346)와 동축 상에 결합된 제2 종동웜기어(347)가 회전하면 제2 종동피니언기어(348)가 회전하여 상기 내측회전축(320)을 회전시킴에 따라 내측 아웃풋 회전력이 발생하게 된다.

상술한 바와 같이 회전모터(310)의 주동축(311)으로부터 발생한 인풋 회전력은, 첫째 주동웜기어(341), 주동피니언기어(342), 제1 종동웜기어(343) 및 제1 종동피니언기어(344)를 거쳐 외측회전축(330)의 외측 아웃풋 회전력으로 전달되고, 둘째 제1 평행축기어(345), 제2 평행축기어(346), 제2 종동웜기어(347) 및 제2 종동피니언기어(348)를 거치면서 반대 방향의 회전력이 내측회전축(320)의 내측 아웃풋 회전력으로 전달되는 것이다. 따라서, 내측회전축(320)과 함께 회전하는 내측개폐판(210)이 정방향으로 회전한다면, 외측회전축(330)과 함께 회전하는 외측개폐판(220)은 역방향으로 회전하므로 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(220)은 서로 다른 방향으로 회전하게 되는 것이다.

이때, 내측개폐판(210) 일단의 회전중심은 내측회전축(320)과 연결되어 회전하고, 외측개페판(220) 일단의 회전중심은 외측회전축(330)과 연결되어 회전하지만, 내측개폐판(210)의 타단과 외측개폐판(220)의 타단이 회전 가능하게 고정되어 있지 않다면 제대로 회전 작동이 일어나지 않을 것이다. 따라서, 도 6 내지 12에 도시된 바와 같이 회전핀(350)은 상기 내측개폐판(210)의 타단 및 외측개폐판(220)의 타단 각각의 회전중심을 상기 관체(100)의 확경부(110) 측벽을 통해 관통 연결하여 상기 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(220)의 회전을 자유롭게 한다.

한편, 상기와 같은 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(220)의 반구형 개폐방식의 경우 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(220)이 고강도의 탄소강으로 제작되는데, 도 9 및 10에 도시된 바와 같이 미분탄과 함께 고압의 공기가 통과하면서 빠른 유속에 의한 미분탄 입자의 충격으로 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(220) 각각의 내주면의 마모가 활발히 이루어진다. 특히, 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(220)의 서로 마주보는 상단부는 급격한 마모에 의해 침식이 발생하게 되고, 그에 따라 정밀한 미분탄의 이송속도 및 압력 조절에 문제가 발생하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 도 6 내지 12에 도시된 바와 같이 개폐판보호부재(400)가 설치된다.

즉, 개폐판보호부재(400)는 공급되는 상기 미분탄의 충격으로부터 상기 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(220)의 내주면 각각을 보호하도록 상기 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(220) 각각의 내주면에 결합된다. 구체적으로, 상기 개폐판보호부재(400)는 고온의 환경에서도 내충격성 및 내마모성이 높은 재질이어야 하며, 그 중에서도 대표적으로 세라믹 재질일 수 있다.

세라믹 재질은 열처리 공정을 거쳐 얻어지는 비금속무기재료로서, 유기 및 금속과 더불어 3대 재료로 불리운다. 도자기, 유리, 시멘트 등은 세라믹스로 널리 사용되어 왔고, 최근에는 기계 공업 분야에서 중요한 위치를 차지하고 있다. 이러한 세라믹스의 특징은 내열성, 고강도, 내식성 및 내마모성 등의 이점을 적극적으로 활용한 뉴세라믹스(파인세라믹스)가 등장하여 주목을 받고 있다. 예컨대, 상기 개폐판보호부재(400)는 알루미늄(Al), 규소(Si), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 탄탈럼(Ta), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W)의 질화물, 탄화물, 산화물, 복합 질화물, 복합 탄화물, 복합 산화물, 탄질화물, 산질화물 및 탄산화물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 주원료로 성형되는 세라믹 재질일 수 있다.

이러한 세라믹 재질로 된 개폐판보호부재(400)는 도 6 내지 12에 도시된 바와 같이 상기 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(220) 각각의 내주면에 형합되도록 각각의 곡률반경을 가진 판상으로 제작될 수 있다. 그에 따라, 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(220)이 개폐판보호부재(400)에 의해 내주면이 보호되어 고압의 공기와 함께 이송되는 미분탄과의 충격 및 마모로부터 보호될 수 있을 것이다.

이때, 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(220)의 내주면 중에서도 서로 마주보는 상단부가 집중적으로 침식되므로 개페판보호부재(400)의 침식이 완료되고 나면, 내측개폐판(210) 및 외측개페판(220)이 침식될 수밖에 없다. 다만, 내측개페판(210) 및 외측개폐판(220)의 내주면 하단부나 중앙에 비하여 상단부의 침식이 대부분이므로 주요 침식부분인 상단부를 용이하게 교체할 수 있도록 함으로써 유지 및 보수를 편리하게 수행할 수 있도록 할 필요가 있다.

즉, 상기 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(220) 각각은, 도 11에 도시된 바와 같이 서로 마주보는 상단부의 일정부분이 절개된 절개판(231)과 상기 절개판(231)으로부터 남은 나머지부분인 본체판(232)으로 구성될 수 있으며, 이때 상기 절개판(231)은 상기 본체판(232)으로부터 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 예컨대, 절개판(231)이 본체판(232)에 삽입되어 볼트 결합되거나, 별도의 덧댐부재(미도시)를 통해 볼트 결합되는 등의 탈착 가능한 결합을 가능하게 할 수 있다.

이를 통하여, 주요 침식부분인 절개판(231)을 미리 제작하여 두고, 사용에 의해 절개판(231)의 내주면 또는 상단부가 침식될 경우 기 제작된 절개판(231)을 본체판(232)으로부터 용이하게 교체할 수 있는 것이다.

이때, 상기 개폐판보호부재(400)는 도 11에 도시된 바와 같이 상기 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(210) 각각의 절개판(231) 내주면에 형합되도록 각각의 곡률반경을 가진 판상으로 제작된 절개판보호부재(410)와, 상기 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(210) 각각의 본체판(232) 내주면에 형합되도록 각각의 곡률반경을 가진 판상으로 제작된 본체판보호부재(420)를 포함할 수 있다. 즉, 기 제작된 절개판(231) 및 본체판(232)의 형상에 맞게 절개판보호부재(410) 및 본체판보호부재(420)도 미리 제작해두거나 결합해 둠으로써 용이하게 수리 및 교체할 수 있는 것이다.

또한, 상기 개폐판보호부재(400) 중 절개판보호부재(410)가 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(220) 각각의 내주면 상단부, 즉 주요 침식부를 구성하므로 본체판보호부재(420)와 대비하여 보다 강화된 구조를 가질 필요가 있다. 이를 위하여, 상기 본체판보호부재(420)는 일정한 두께를 가지고, 상기 절개판보호부재(410)는 상기 본체판보호부재(420)의 두께로부터 상단으로 갈수록 점진적으로 두께가 커지도록 형성될 수 있다. 즉, 고압의 공기와 함께 미분탄이 이동할 때 본체판보호부재(420)에 접촉하여 가이드되면서 절개판보호부재(410)의 하단까지 저항없이 이동하고, 절개판보호부재(410)의 상단으로 갈수록 침식이 커지더라도 절개판보호부재(410)의 두께가 점진적으로 커지면서 침식에 따른 내구성을 보다 강화할 수 있는 것이다.

또한, 상기 개폐판보호부재(400)를 하나 또는 두 개의 판상으로 제작하지 않고, 도 12에 도시된 바와 같이 복수의 타일(430)로 제작함에 따라 마모 및 침식된 타일(430)만 교체하도록 하여 교체비용을 최소화할 수 있다. 즉, 상기 개폐판보호부재(400)는 상기 내측개페판(210) 및 외측개폐판(220) 각각의 내주면에 부착되는 복수의 타일(430)로 제작될 수 있다. 이 경우에도 상기 개폐판보호부재(400)는 상기 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(220) 각각의 내주면에 부착되는 복수의 타일(430)이 하단으로부터 상단으로 갈수록 점진적으로 두께가 커지도록 형성될 수도 있다.

다만, 상기 개폐판보호부재(400)를 복수의 타일(430)로 제작할 경우에는 개폐판보호부재(400)의 재료비를 절감할 수 있는 효과는 있지만, 반대로 수리 및 교체시의 공수가 늘어남에 따른 불리함이 있는 반면에, 하나 또는 두 개의 판상으로 제작할 경우에는 재료비에 손해는 보지만, 수리 및 교체를 용이하게 수행할 수 있는 장점이 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 미분기의 미분탄관 가변 오리피스는, 관체(100)에 확경부(110)를 형성하고, 관체(100)의 단면적을 축소 또는 확장시키는 개폐부(200)가 관체(100)의 확경부(110)에 설치되어 한 쌍의 곡면 형상을 가진 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(220)이 상호 다른 방향으로 회전 작동하면서 관체(100)의 단면적을 확장 또는 축소시키는 새로운 구조를 제시함으로써, 미분탄의 충분한 이송량을 확보하고, 미분탄이 적층되어 쌓이는 것을 방지할 수 있다.

특히, 종래 반구형 개폐방식에서 문제되는 미분탄의 이송시 발생하는 개폐부(200)의 마모에 따른 침식을 개폐판보호부재(400)를 통해 최소화하여 내구성을 향상시키고, 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(220) 각각을 절개판(231) 및 본체판(232)으로 구성하여 주요 침식부분인 절개판(231)을 용이하게 교체할 수 있도록 함으로써 유지 및 보수를 용이하게 하는 효과가 있다.

더욱이, 회전모터(310)로부터 내측개폐판(210) 및 외측개폐판(220)으로 회전력을 전달하는 동력전달수단(340)의 구조를 새로운 메카니즘으로 구성하여 공간활용성을 제고할 수 있는 효과가 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

100 : 관체 110 : 확경부
200 : 개폐부
210 : 내측개폐판 220 : 외측개폐판
231 : 절개판 232 : 본체판
300 : 회전작동부
310 : 회전모터 311 : 주동축
320 : 내측회전축 330 : 외측회전축
340 : 동력전달수단 341 : 주동웜기어
342 : 주동피니언기어 343 : 제1 종동웜기어
344 : 제1 종동피니언기어 345 : 제1 평행축기어
346 : 제2 평행축기어 347 : 제2 종동웜기어
348 : 제2 종동피니언기어
350 : 회전핀
400 : 개폐판보호부재
410 : 절개판보호부재 420 : 본체판보호부재
430 : 타일

Claims (9)

1. 미분기로부터 보일러로 미분탄을 공급하는 미분탄관의 관로 상에 연결 설치되고, 상기 미분탄관의 직경보다 확경된 직경을 가진 확경부가 구비된 관체와, 상기 관체의 확경부 내부에 한 쌍의 곡면 형상을 가진 내측개폐판 및 외측개폐판이 서로 마주보도록 배치되어 상호 겹쳐져 전체적으로 반구형상이 되도록 설치되고, 상기 내측개폐판 및 외측개폐판이 함께 활개하면서 상기 관체의 단면적을 확장하거나 상기 내측개폐판 및 외측개폐판이 함께 닫히면서 상기 관체의 단면적을 축소시키는 개폐부와, 상기 내측개폐판 및 외측개폐판을 함께 활개시키거나 닫히도록 상호 다른 방향으로 회전시켜 상기 관체의 단면적을 확장 또는 축소시키는 회전작동부와, 공급되는 상기 미분탄의 충격으로부터 상기 내측개폐판 및 외측개폐판의 내주면 각각을 보호하도록 상기 내측개폐판 및 외측개폐판 각각의 내주면에 결합되는 개폐판보호부재를 포함하고,
   상기 개폐판보호부재는,
   알루미늄(Al), 규소(Si), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 탄탈럼(Ta), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W)의 질화물, 탄화물, 산화물, 복합 질화물, 복합 탄화물, 복합 산화물, 탄질화물, 산질화물 및 탄산화물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 주원료로 성형되는 세라믹 재질이고,
   상기 내측개폐판 및 외측개폐판 각각은,
   서로 마주보는 상단부의 일정부분이 절개된 절개판과,
   상기 절개판으로부터 남은 나머지부분인 본체판을 포함하고,
   상기 절개판은,
   상기 본체판으로부터 탈착 가능하게 결합되고,
   상기 개폐판보호부재는,
   상기 내측개폐판 및 외측개폐판 각각의 절개판 내주면에 형합되도록 각각 결합되는 절개판보호부재와,
   상기 내측개폐판 및 외측개폐판 각각의 본체판 내주면에 형합되도록 각각 결합되는 본체판보호부재를 포함하고,
   상기 본체판보호부재는,
   일정한 두께를 가지고,
   상기 절개판보호부재는,
   상기 본체판보호부재의 두께로부터 상단으로 갈수록 점진적으로 두께가 커지도록 형성된 것을 특징으로 하는 미분기의 미분탄관 가변 오리피스.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 개폐판보호부재는,
   상기 내측개폐판 및 외측개폐판 각각의 내주면에 형합되도록 각각의 곡률반경을 가진 판상으로 제작된 것을 특징으로 하는 미분기의 미분탄관 가변 오리피스.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 개폐판보호부재는,
   상기 내측개폐판 및 외측개폐판 각각의 내주면에 부착되는 복수의 타일로 제작된 것을 특징으로 하는 미분기의 미분탄관 가변 오리피스.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 회전작동부는,
   정역회전하는 회전모터와,
   상기 회전모터로부터 동력을 전달받아 회전하고, 상기 내측개폐판 일단의 회전중심과 고정 결합되어 상기 내측개폐판을 회전시키는 내측회전축과,
   내경이 상기 내측회전축의 외경보다 큰 중공이고, 상기 내측회전축의 회전에 간섭되지 않도록 내부로 상기 내측회전축이 삽입되며, 상기 외측개폐판 일단의 회전중심과 고정 결합되어 상기 외측개폐판을 회전시키는 외측회전축과,
   상기 회전모터의 주동축으로부터 회전력을 전달받아 상기 내측회전축 및 외측회전축 각각이 서로 반대 방향으로 회전하도록 상기 내측회전축 및 외측회전축 각각에 회전력을 전달하는 동력전달수단과,
   상기 내측개폐판의 타단 및 외측개폐판의 타단 각각의 회전중심을 상기 관체의 확경부 측벽을 통해 관통 연결하여 상기 내측개폐판 및 외측개폐판의 회전을 자유롭게 하는 회전핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 미분기의 미분탄관 가변 오리피스.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 동력전달수단은,
   상기 회전모터의 주동축 상에 결합되어 함께 회전하는 주동웜기어와,
   상기 주동웜기어와 치합되는 주동피니언기어와,
   상기 주동피니언기어와 동축 상에 결합되어 함께 회전하는 제1 종동웜기어와,
   상기 외측회전축 상에 결합되어 함께 회전하고, 상기 제1 종동웜기어와 치합되는 제1 종동피니언기어와,
   상기 주동피니언기어와 동축 상에 결합되어 함께 회전하는 제1 평행축기어와,
   상기 제1 평행축기어와 치합되어 상기 제1 평행축기어와 반대 방향으로 회전하는 제2 평행축기어와,
   상기 제2 평행축기어와 동축 상에 결합되어 함께 회전하는 제2 종동웜기어와,
   상기 내측회전축 상에 결합되어 함께 회전하고, 상기 제2 종동웜기어와 치합되는 제2 종동피니언기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 미분기의 미분탄관 가변 오리피스.

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