KR101880157B1 - 고체 입자를 로딩하기 위한 경량 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀봉체 내에 고체 입자를 로딩하기 위한 경량 장치에 관한 것으로, 고체 입자 순환을 위한 하나 이상의 파이프(18, 20) 및 상기 고체 입자의 침강 속도를 제어하기 위한 하나 이상의 이동 요소를 포함하고, 상기 이동 요소는 상기 도관(18, 20) 내에서 슬라이딩 이동하도록 형성된다. 상기 장치는 부착 수단에 의하여 서로 연결된 복수의 동일한 가이드 플레이트(12a, 12b)를 추가로 포함한다. 상기 하나 이상의 파이프(18, 20)은 가요성 물질로 형성되고, 각각의 가이드 플레이트(12a, 12b)는 상기 파이프의 종축이 각각의 가이드 플레이트의 평면에 거의 수직으로 연장되는 위치에서 상기 하나 이상의 파이프(18, 20)를 수용 및 가이드하기 위한 하나 이상의 관통 개구를 가진다.

Description

고체 입자를 로딩하기 위한 경량 장치{LIGHT-WEIGHT DEVICE FOR LOADING SOLID PARTICLES}

본 발명은 밀봉체, 특히 높이가 수십 미터 정도 되는 큰 밀봉체 내 고체 입자를 로딩하기 위한 경량 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 상기 장치는, 더 상세하게, 고정-층(fixed-bed) 촉매 화학, 석유 또는 석유 화학 반응기에 분리된 상태의 고체 입자를 로딩하기 위해 적용가능하며, 상기 고체 입자는 볼(ball), 펠렛(pellet), 원통, 디스크, 로드(rod) 또는 기타 임의의 모양을 가질 수 있으나, 일반적으로는 상대적으로 작은 크기다. 더 상세하게는, 이러한 고체 입자는 화학 반응기에 사용되는 화학적 불활성 볼(inert balls), 분자체(molecular sieves), 또는 촉매 펠렛(catalyst pellets)이고, 상기 촉매 펠렛은 화학적 생성물 또는 탄화수소 생성물의 변환 반응, 예를 들어 리포밍(reforming), 크래킹(cracking), 탄화수소 탈황(hydrocarbon desulfurization) 또는 더욱 일반적으로는 석유 유분(petroleum fractions)의 수소화처리에 사용된다. 이러한 입자들은 보통 볼, 돌출형 또는 멀티로브(multilobe)의 요소들의 모양을 가지며, 이러한 요소들의 크기는 수십 mm에서 수 cm까지 상황에 따라 다양하다.

이러한 고체 입자들이 반응기 내에 로딩될 때, 이들이 반응기의 바닥 또는 층 지지 플레이트(bed support plate)에 온전히 침전되는 것은 필수적인데, 왜냐하면 만약 고체 입자들이 작은 조각들로 부서질 경우 그 입자들이 반응기의 주입구와 배출구 사이의 압력차를 생성하여 반응기 또는 지지 플레이트의 다기관 배출구(outlet manifold)를 막을 수 있으며, 이는 반응기 내 반응의 효율성 및 궁극적으로는 조작자가 의도한 제조 공정의 질에 매우 역효과를 가져오기 때문이다.

그러므로 상기 고체 입자들(불확성 볼 또는 촉매 입자들)은 파손 또는 마멸 없이, 즉 입자들 사이 또는 반응기 벽에 충돌하지 않고, 바꾸어 말하면 예를 들어 반응기 내부의 과도한 침강 속도(fall velocity)로 인해 발생할 수 있는 에너지가 없는 상태에서 로딩되어야 한다.

FR-A1-2 829 107에서, 본 출원인은, 뱀 모양 또는 나선형의 반경성 슬리브(semi-rigid sleeve)로서, 슬리브 내 입자들이 안쪽 면을 따라 굴러 하강하고, 하강 속도(및 결과적으로는 이동 마지막에서의 운동에너지)가 슬리브 경사면의 기울기를 다양하게 함으로써 조정되는 슬리브를 제안하였다. 그러나, 이러한 장치는 뱀 모양 또는 나선형이기 때문에 부피가 크고, 슬리브를 만드는 물질은 상대적으로 단단하며, 이는 반응기의 통과 개구("맨홀")를 통하여 수송, 설치 및 분해가 어렵게 한다.

FR 2 874 212에서, 본 출원인은, 또한 원통형의 가요성 직선 슬리브로서, 슬리브 내부에서 중앙축에 고정되고 중앙축 주위를 감은 나선형 램프(ramp)가 이 램프 위에 있는 볼의 하강 속도를 제한하기 위해 사용되는 슬리브를 제안하였다. 그러나, 매우 큰 반응기, 예를 들어 30미터가 넘는 높이를 가진 반응기에서는, 입자들이 가득 로딩되었을 때, 즉 반응기의 전체가 고체 입자들로 가득 찰 때, 슬리브가 찢어지는 결과가 나타날 수 있는 잠재적인 위험이 있다. 이러한 위험 요소들은 잠재적으로 작동자가 반응기 하단에서 일을 할 때 위험에 빠지게 할 수 있다.

FR-A1-2 901 778에서, 본 출원인은, 또한 기본 유닛들의 바깥쪽에 위치한 나사산이 형성된 로드(rod) 및 너트의 세트에 의해서 서로 체결된 복수의 기본 유닛들로 형성된 경성 슬리브를 제안하였다. 각각의 기본 유닛에는 밀봉체 내부에 슬리브를 유지하기 위해 필수적인 하나 이상의 체결 체인 또는 라인을 부착 및/또는 가이드하기 위해서 각 설계된 두 개의 정반대로 된 체결 플랜지들이 구비된다. 이러한 경성 슬리브는 반응기 내부로 입자들을 도입하기 위한 하나 이상의 도관을 포함하는데, 반응기 안에서 입자들의 침강 속도를 제어하기 위한 이동 요소는 라인에 의해서 이동된다. 이러한 이동 요소는 원뿔형 또는 원통형이며, 높이가 도관의 내부 직경의 1 내지 5배이고, 이동 요소의 주변과 도관의 내벽 사이에 입자들이 통과하는 것을 방지하기 위하여 이동 요소 주변에 실(seal)이 제공된다.

그러나, 이러한 슬리브는 각각의 기본 유닛을 형성하기 위해 사용된 경성 물질 때문에 특히 무겁고 부피가 크다는 단점이 있으며, 그 결과, 서로 떨어져 있는 반응기 또는 유지 및 관리 센터와 떨어져 있는 산업 현장에서의 사용을 목적으로 수송하기가 어렵다. 또한, 조립할 때 각각의 기본 유닛을 정확하게 정렬시키기가 어렵고, 이는 이동 요소가 도관을 통과할 때 끼임(jam)을 유발하여 두 개의 인접한 기본 유닛의 내부 도관 부분에 오정렬(misalignment)을 야기할 수 있다.

FR-A1-2 829 107 및 FR-A1-2 874 212에 기재된 반경성 또는 가요성 슬리브와 달리, FR-A1-2 901 778에 기재된 경성 슬리브는 평평하게 또는 구부러지거나 변형될 수 없다.

본 발명의 목적은, 밀봉체 내에 고체 입자를 로딩하기 위한 장치로서, 경량이고, 매우 쉽게 결합, 해체 및 이송될 수 있으며, 밀봉체 내로 입자들이 이송될 때 고체 입자들에 마모가 매우 제한되는 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적 달성을 위하여, 본 발명은, 밀봉체, 특히 화학 또는 석유화학 반응기 내에 고체 입자를 로딩하기 위한 장치로서, 하나 이상의 고체 입자 통로용 도관 및 상기 입자의 침강 속도 제어를 위한 하나 이상의 이동 요소를 포함하며, 상기 이동 요소는 상기 도관 내에서 슬라이딩 이동하도록 형성되는, 고체 입자 로딩 장치에 있어서, 상기 장치는 체결 수단에 의해서 서로 연결되는 복수의 동일한 가이드 플레이트를 포함하며, 상기 하나 이상의 도관은 가요성 재료로 형성되고, 각각의 가이드 플레이트는, 상기 도관의 종축이 각 가이드 플레이트의 평면에 수직으로 연장되는 위치에서, 상기 하나 이상의 도관을 수용 및 가이드하는 관통 개구를 가지는 것을 특징으로 하는 고체 입자 로딩 장치를 제안한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 장치는 매우 가벼운 골격을 가지는데, 골격의 대부분의 무게는 가이드 플레이트들로 인한 것으로, 본 발명의 장치의 가이드 플레이트의 전체 표면적이 FR-A1-2 901 778에 기재된 장치와 비교하여 상당히 감소되기 때문이다.

본 발명에 따른 장치의 사용 위치에서, 상기 체결 수단은, 상기 가이드 플레이트가 상기 도관의 종축을 따라 서로 이격되도록, 또는 서로 연결된 두 개의 인접한 가이드 플레이트 세트들이 상기 도관의 종축을 따라 서로 이격되도록, 형성된다.

바람직하게는, 상기 가이드 플레이트들은 해체가능한 체결 수단(reversible fastening means)에 의해서 서로 연결된다. 이 경우, 본 장치는 각각의 가이드 플레이트를 인접한 플레이트로부터 계속적으로 해체함으로써 매우 쉽게 분해될 수 있으며, 상기 가이드 플레이트들은 전반적으로 작은 크기 때문에 쉽게 로딩된다.

비록 영구적인 체결 수단이 사용된다 하더라도, 본 장치는 전반적으로 작은 크기를 가지는데, 특히 도관이 가이드 플레이트들로부터 독립적일 경우 그러하다. 이때 상기 가이드 플레이트들은 도관들을 제거한 후 서로 연결되어 있는 동안 서로 적층될 수 있다.

각각의 가요성 도관은 로딩 과정 동안 파손되지 않는 충분한 기계적 강도를 가진 임의의 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 물질은 직물, 편성물과 같은 가요성 물질 또는 플라스틱 시트 물질일 수 있으며, 필요시 섬유 또는 가요성 물질로 보강될 수 있다. "가요성 도관(flexible conduit)"이라는 용어는 깨지거나 훼손되지 않고 쉽게 구부러질 수 있는 도관을 나타낸다. 본 발명에서, 상기 용어는 비어 있을 때 완전히 평평해질 수 있는 도관뿐만 아니라 슬리브가 구부러질 수 있으나 평평해지는 것은 방지하는 경성 환형 요소들(rigid annular elements)이 규칙적인 간격으로 보강된 반-경성 도관을 나타낸다. 따라서, 본 발명에서 사용되는 가요성 도관은 FR-A1-2 901 778에 기재된 경성 슬리브와 달리 평평해지거나, 구부러지거나, 변형될 수 있다.

바람직하게는, 상기 가요성 도관은 플레이트의 가이드 개구와 같은 원형 횡단면을 가진다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 장치의 전반적인 크기를 제한하기 위하여, 상기 가이드 플레이트는 일반적으로 가장 큰 도관의 직경보다 조금 더 큰 작은 직경을 가지는 타원형이다.

모든 플레이트들과 같이, 본 발명에 따른 가이드 플레이트들은 평평하고 상대적으로 얇은 경성 물질로 만들어진 요소이다; 달리 말해, 두께가 가장 작은 크기로, 즉 두께(플레이트의 수직방향의 크기로 한정함)가 길이 또는 너비보다 작다는 것을 의미한다.

상기 플레이트들의 두께는 재료의 기능으로서 결정되며, 특히 본 발명에 따른 장치를 사용하는 동안 플레이트의 변형을 방지하기에 충분하도록 결정된다. 그러나, 플레이트의 무게를 제한하기 위하여, 각 가이드 플레이트의 두께는 두 개의 인접한 가이드 플레이트 사이의 거리 또는 서로 결합된 두 개의 가이드 플레이트에 의해 각각 형성된 두 개의 세트 사이의 거리의 0.1% 내지 10%, 선택적으로 0.2% 내지 8.5% 또는 0.4% 내지 1.5%일 수 있다.

예를 들어, 두 개의 인접한 가이드 플레이트들 사이의 거리 또는 서로 결합된 두 개의 가이드 플레이트들에 의해 각각 형성된 두 개의 세트 사이의 거리는 1m 내지 1.2m 범위에 있다. 이 거리는 본 장치의 사용 위치에서 한정되며, 도관의 종축을 따라 측정된다.

두 개의 인접한 가이드 플레이트들 사이의 거리 또는 서로 결합된 두 개의 가이드 플레이트들에 의해 각각 형성된 두 개의 세트 사이의 거리를 위해, 각각의 가이드 플레이트의 두께는 예를 들어 0.2 cm 내지 10 cm 또는 바람직하게는 0.5 cm 내지 1.5 cm일 수 있다.

예를 들어, 상기 플레이트들은 요구되는 강도를 가진 금속 또는 플라스틱 물질로 형성될 수 있다.

이하에서, 본 발명에 따른 장치의 사용 위치는 상기 장치를 수직으로 연장되는 도관 또는 도관들로 밀봉체를 채우기 위해 사용하는 위치로 한정된다. "상부(upper)" 및 "하부(lower)", 그리고 "상단(top)" 및 "하단(bottom)"은 이러한 장치의 사용 위치와 관련이 있다.

변형 형태에서, 가요성 도관은 결합 수단에 의하여 상호 연결된 복수의 세그먼트에 의해 형성될 수 있다. 가요성 도관의 이러한 세그먼트들은 각 세그먼트의 말단에 제공된 플랜지들을 연결하는 칼라(collar)에 의해 연결될 수 있다.

특정 실시 형태에서, 본 발명에 따른 장치는 복수의 모듈을 포함하고, 각각의 모듈은 서로 연결된 상부 가이드 플레이트 및 하부 가이드 플레이트를 포함하며, 각각의 모듈은 다른 모듈과 체결을 위한 해체가능한 수단을 포함하는데, 따라서 두 개의 모듈이 결합될 때, 상부 및 하부 가이드 플레이트들은 중첩되고, 면대면 접촉한다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 장치는 특히 용이하게 해체될 수 있으며, 다른 장소에서 취급 및 조립이 가능하다.

이러한 조립 및 해체는, 각각의 도관이 복수의 세그먼트로 형성되고, 모듈의 각 가이드 플레이트에는 세그먼트의 말단을 체결하기 위한 수단이 제공되며, 각각의 모듈은 하나 이상의 도관 세그먼트를 포함하고, 도관 세그먼트의 말단은 모듈의 가이드 플레이트에 고정되는, 변형 형태에서 더욱 용이해 질 수 있다. 이에 따라, 모듈의 하부 및 상부 가이드 플레이트는 본 장치의 사용 위치에서 도관 세그먼트의 길이와 같은 거리로 분리된다.

예를 들어, 상기 해체가능한 체결 수단은 인접한 모듈의 가이드 플레이트들이 조립될 수 있도록 배열된다.

본 발명에 따른 장치의 모듈들은 선행 기술에 따른 장치보다 쉽게 정렬될 수 있는데, 이는 가이드 플레이트가 더 가벼워 가이드 플레이트들이 정확하게 중첩되어 도관의 정렬을 보장하도록 가이드 플레이트들을 용이하게 배치할 수 있기 때문이다. 또한, 낮은 오차로 제조하기 어려울 수 있는 상대적으로 복잡한 3차원의 형태를 가진 선행 기술에 따른 모듈과는 대조적으로, 낮은 제조 오차로 동일한 크기의 플레이트를 제조하기가 더욱 쉽다.

변형 형태에서, 상기 도관은 결합 수단에 의해 서로 연결된 세그먼트들로 형성되고, 가이드 플레이트들은 모듈에 두 개의 세트로 서로 연결될 수 있으며, 도관은 가이드 플레이트와 독립적일 수 있다.

특히, 바람직하게는, 상기 가이드 플레이트들에는 두 개의 인접한 모듈들 사이에 하나 이상의 도관에 실링(sealing)을 보장하도록 형성된 실링 요소가 제공된다.

특정 실시 형태에서, 이러한 실링 요소는 금속 프레임을 포함할 수 있으며, 상기 금속 프레임의 상부면 및 하부면에는 각각 실(seal)이 구비되고, 상기 실링 요소는 두 개의 인접한 모듈들의 두 개의 가이드 플레이트 사이에 개재될 수 있다. 이러한 구성은 도관이 음압일 때 실이 도관에 흡입되는 것을 방지할 수 있다.

명백히, 그 밖의 실링 구성이 가능하다.

가능하게는, 분리된 실링 요소가 각각의 도관을 위해 제공될 수 있고, 또는 단일 실링 요소가 모든 도관들을 실링하기 위해 제공될 수 있다.

바람직하게는, 일 실시 형태에서, 단일 모듈의 가이드 플레이트들이 두 개 이상의 라인에 의하여 서로 연결될 수 있다. 예를 들어, 이러한 라인은 가이드 플레이트의 대향 단부에 연결될 수 있다.

제1 변형 형태에서, 상기 라인이 가요성일 수 있으며, 이 경우, 상기 가이드 플레이트는 본 장치의 사용 위치에서 중력의 영향에 의해 서로 거리를 두고 유지된다. 이러한 가요성 라인은, 예를 들어 용접 또는 기타 적절한 방법에 의하여 영구적으로, 또는 예를 들어 스냅 후크(snap-hooks) 또는 기타 적절한 장치들에 의하여 해체가능하게 고정될 수 있다.

만약 이러한 라인이 단일 모듈의 가이드 플레이트들을 연결하기 위해 사용될 경우, 비록 해체가능한 체결이 바람직하더라도, 상기 라인은 각 가이드 플레이트에 영구적으로 체결될 수 있다.

제2 변형 형태에서, 각각의 가이드 플레이트와 나사로 고정된 바(bar) 또는 튜브(tube)와 같은 경성 라인들이 동일하게 사용될 수 있다.

또 다른 실시 형태에서, 두 개 이상의 라인들이 본 장치의 가이드 플레이트 전부를 서로 연결할 수 있다. 이 경우, 상기 라인들은 본 장치의 전체 높이에 대하여 연장되고, 가이드 플레이트를 통과하며, 상기 가이드 플레이트들은, 예를 들어 라인들에 있는 각각 플레이트를 고정하는 수단에 의하여 서로 이격된 상태로 유지된다. 이때 상기 라인들은 상기 장치가 밀봉체 내에서 하강 또는 상승되도록 장치를 위한 작동라인(handling lines)으로 사용될 수 있다.

또한 본 발명에 따른 장치는 두 개 이상의 작동라인(handling line)을 포함할 수 있으며, 상기 작동라인의 일단은 장치의 사용 위치의 하단 지점에서 가이드 플레이트에 연결되고, 타단은 리프팅 호이스트(lifting hoist)에 연결되도록 형성될 수 있다. 이러한 작동라인은 가장 낮은 모듈, 바람직하게는 가장 낮은 모듈의 상부 플레이트에 체결될 수 있으며, 하부 가이드 플레이트 또는 상기 모듈의 양 플레이트에 체결하는 것도 가능하다. 만약 모듈이 없을 경우, 상기 작동라인의 단부는 본 장치의 하단 가이드 플레이트에 체결될 수 있다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 장치는 가요성 물질로 형성된 두 개 이상의 도관, 즉 하나 이상의 고체 입자 통로용 도관 및 밀봉체 내의 임의의 먼지를 추출하기 위하여 음압을 유지할 수 있는 하나 이상의 도관을 포함할 수 있다. 대부분의 경우에, 먼지는 기본적으로 고체 입자를 로딩 전에 부분적으로 감싸고, 이러한 먼지는 고체 입자가 이동할때, 예컨대 고체 입자가 밀봉체 내에 로딩될 때 순환한다.

바람직하게는, 각각의 가이드 플레이트는, 액체, 가스 및 전기 공급 라인 및 기구 수송 라인으로부터 선택된 하나 이상의 동일 또는 상이한 길이방향 요소들을 수용 및 가이드하기 위한 하나 이상의 구멍(aperture)을 포함할 수 있다.

가이드 플레이트에 형성된 도관 가이드 개구들과 달리, 상기 구멍은 가장자리가 폐쇄되어 있지 않고, 길이방향 요소들의 도입이 가능하도록 개방되어 있다. 바람직하게는, 이러한 개방 부분은, 본 발명에 따른 장치를 조작하는 동안, 특히 로딩하는 동안 길이방향 요소들이 구멍에서 떨어져 나오는 것을 방지하기 위하여 구멍의 내부보다 작다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 각각의 가이드 플레이트에는 도관의 내부를 통과하는 이동 요소를 가이드 하기 위한 수단이 제공된다. 이러한 가이드 수단은 도관의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 특히, 상기 도관이 가이드 플레이트로부터 독립적일 경우, 예를 들어 일체형 도관의 경우 상기 가이드 수단은 도관 외부에 있을 것이다. 모듈들에 배열될 수 있는 세그먼트로 구성된 도관의 경우, 상기 가이드 수단은 도관의 내부 또는 외부에 있을 수 있다.

예를 들어, 상기 가이드 수단은 가이드 플레이트의 일 면 또는 잠재적으로 양 면에 위치한 벌어진 원뿔대형(flared truncoconical) 일 수 있다. 이러한 원뿔대형 면은 바람직하게는 도관의 가이드 개구의 전체 가장자리에 위치해 있다.

본 발명에 따른 장치의 도관에 상기 이동 요소를 도입하는 것을 용이하게 하기 위하여, 당해 도관의 상단 또한 벌어진 형태로 만들어질 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 상기 도관 또는 도관들은 가요성이기 때문에, 도관의 내부 직경은 본 장치의 전체 높이에 대하여 정확하게 원형이 아닐 수 있다. 또한, 모듈들로 형성된 상기 실시 형태에서, 실(seal)은 모든 모듈들 사이에 있을 수 있다: 이 경우, 도관과의 배열은 정확하지 않을 수 있다. 이러한 특성들 때문에, 경질 재료의 콤팩트 블록(compact block)에 의해 형성된 이동 요소는 본 발명에 따른 장치 내부에 끼이게 되어 시간적인 손실을 야기할 수 있거나, 만약 상기 이동 요소의 프로파일(profile)이 변형된 도관의 내벽과 맞지 않을 경우, 입자들이 통과되기 때문에 이동 요소의 기능을 수행하지 못할 수 있다.

이러한 결점들을 극복하기 위해, 본 발명은 가요성 물질로 만들어진 이동 요소를 제안하며, 상기 이동 요소는 조여질 때 이동 요소를 수용하는 도관의 횡단면의 크기보다 큰 크기를 가지고, 도관 내부에 있을 때 자유단이 상기 도관의 내벽과 맞추어지도록 변형되어 사발 형상이 되도록 형성된다.

상기 "사발 모양(bowl-shaped)"은 본 발명에 따른 로딩 장치의 상단면이 본 장치의 사용 위치에서 오목한 것을 말한다. 바람직하게는, 상기와 같은 오목한 모양은 빈틈이 없으며, 따라서 이동 요소 위에 있는 임의의 입자들이 상기 이동 요소를 통과할 수 없다.

그러므로, 이러한 유형의 이동 요소는, 이동 요소가 지나가는 도관의 내부 직경의 어떠한 변화에도 적응할 수 있으며, 또한 완벽한 원형이 아닌 도관에서도 이동 요소가 도관 내부에 끼이게 되는 위험 없이 적응할 수 있고, 이동 요소 아래로 입자들이 떨어지는 위험을 방지할 수 있다.

특정 실시 형태에서, 상기 이동 요소는, 가장자리에 절개부가 있는 가요성 물질로 형성된 하나 이상의 디스크를 포함할 수 있으며, 상기 디스크의 직경은 이동 요소를 수용하는 도관의 내경보다 크며, 각 디스크의 중심에는 지지 수단(support means)이 제공된다.

예를 들어, 상기 이동 요소의 디스크 직경의 도관 내경에 대한 비율은 1.1 내지 2, 바람직하게는 1.1 내지 1.5 범위 내에 있으며, 예를 들어 1.2이다.

상기 이동 요소를 구성하는 물질은 필요에 따라 보강된 엘라스토머(elasomer) 유형의 가요성 또는 반-경성 물질일 수 있다.

바람직하게는, 상기 절개부는, 장치의 사용 위치에서, 상기 이동 요소가 도관 내부에 있을 때 절개부의 가장자리들이 서로 인접하도록 형성된다. 바람직하게는, 이러한 절개부들은 디스크 가장자리에 규칙적으로 분포되고, 및/또는 절개부들은 동일하다.

예를 들어, 상기 디스크의 가장자리에 형성된 절개부는 꼭지점이 디스크의 중심으로부터 떨어져 있는 개방된 부채꼴 형이다. 예를 들어, 상기 개방된 부채꼴의 꼭지점들은 예컨대 디스크의 중심으로부터 디스크 반지름의 0.4 내지 0.6배의 거리, 예컨대 디스크 반지름의 0.5배의 거리에 위치한다.

상기 개방된 부채꼴은 5° 내지 40°, 또는 바람직하게는 10° 내지 35°, 예를 들어 15° 내지 30° 범위의 각도를 가진다. 바람직하게는, 각각의 개방된 부채꼴은 두 각, α 및 β에 의해서 형성된다.

α각은 부채꼴의 안쪽 부분에 위치하며 β보다 작다; 예를 들어, α는 0.4β 내지 0.6β, 바람직하게는 0.5β이다.

β각은 부채꼴의 바깥쪽 부분에 위치하며, 10° 내지 40°, 바람직하게는 25° 내지 35°의 범위에 있으며, 예를 들어 30°이다. 이러한 β각은 디스크 반지름의 0.6배 내지 0.8배, 예를 들어 디스크 반지름의 0.7배의 거리에서 시작한다.

더 구체적으로, 상기 지지 수단은 로드이고, 상기 로드를 따라 하나 이상의 스테이지에 복수의 디스크가 분포될 수 있다. 각각의 스테이지는 오직 한 개의 디스크를 포함할 수 있지만, 바람직하게는 두 개 또는 세 개 이상이 중첩되어 서로 접해 있는 가요성 디스크들에 의해 형성된다.

복수의 디스크 스테이지들의 존재는, 본 발명에 따른 장치의 사용 위치에서 상기 이동 요소가 수직적으로 하강할 수 있게 함으로써 이동 요소의 하강을 용이하게 한다.

두 스테이지 사이의 거리는 이동 요소를 수용하는 도관의 내경의 1 내지 2배, 또는 바람직하게는 1.2 내지 1.8배, 예를 들어 1.5배일 수 있다. 바람직하게는, 상기 이동 요소의 지지 로드는 상기 스테이지들 사이의 거리가 조정가능하도록 나사산 로드이다.

상기 디스크들은 고정 수단(retaining means)에 의해 상기 로드에 고정된다. 예를 들어, 이러한 고정 수단들은 디스크 또는 복수의 중첩된 디스크들의 양면에 위치한 와셔들일 수 있고, 로드 위의 제 위치에서 고정되는데, 만약 로드가 나사로 되어 있을 경우 나사로 된 핀 또는 볼트에 의하여 상기 로드에 고정되거나, 기타 적절한 고정 수단에 의하여 상기 로드에 고정된다. 상기 와셔들의 크기는 바람직하게는 와셔들이 디스크의 절개부를 덮지않도록 선택된다.

이에 따라, 사용되는 이동 요소의 형태는 필요에 따라 쉽게 조정될 수 있으며, 여러 가지 요소들은 선행 기술에 따른 이동 요소들과는 대조적으로 훼손이 있을 경우 쉽게 교체될 수 있다. 그러므로 이러한 요소는 도관이 완벽한 원형이 아니더라도 도관의 내벽과 정확히 맞추어질 수 있는 반면에, 특히 단순하고 제조가 쉬우며, 저렴하다.

상기 이동 요소는 복수의 디스크(44)를 5점형(quincuncial) 배열로 포함할 수 있다.

이러한 특이적인 배열(복수의 스테이지들 및/또는 디스크들의 5점형 배열)에 의하여, 본 장치의 사용 위치에서, 상기 이동 요소 위에 있는 입자들이 장치의 하단으로 통과하는 것 및 장치가 너무 높이 있을 때 반응기 하부로 추락하는 것을 방지할 수 있다.

예를 들어, 상기 이동 요소는 다음의 배열을 포함할 수 있다(마지막의 구성이 선호됨):

- 각각 두 개의 중첩된 디스크들에 의해 형성된, 바람직하게는 5점형 배열인, 두 개의 스테이지;

- 각각 두 개의 중첩된 디스크들에 의해 형성된, 바람직하게는 5점형 배열인, 세 개의 스테이지;

- 각각 세 개의 중첩된 디스크들에 의해 형성된, 바람직하게는 5점형 배열인, 두 개의 스테이지.

또한 상기 이동 요소의 하부에는, 본 장치의 사용 위치에서, 상기 이동 요소가 도관에서 하단부로 추출될 수 있도록 하는 그립 수단(grippable means)이 제공될 수 있다.

상기 그립 수단은 단순한 링일 수 있으며, 상기 링에는 훅(hook) 또는 스프링 훅이 부속될 수 있다.

이하, 첨부된 비제한적 도면을 참조하여 본 발명을 더 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 일부의 측면도;
도 2는 본 발명에 따른 장치의 일 실시예에 사용되는 가이드 플레이트의 평면도;
도 3은 본 발명에 따른 장치의 이동 요소를 특정 위치에서 개략적으로 도시한 도면; 및
도 4는 본 발명에 따른 장치의 이동 요소의 디스크의 평면도이다.

도 1은 본 발명에 따른 밀봉체 내에 고체 입자를 로딩하는 장치의 바람직한 실시예의 모듈(10)을 도시한다. 본 발명에 따른 장치는 FR 2 901 778 A1에 기재된 장치와 비교하여 경량이라는 이점이 있다. 본 도면에서, 상기 모듈은 로딩 장치의 사용 위치에서 도시되어 있으며, 이때 도관들의 종축이 수직, 각 가이드 플레이트의 평면에 직각으로 배열된다.

본 실시예에서, 상기 장치는 복수의 모듈(10)을 포함한다.

각 모듈(10)은 서로 연결된 상부 가이드 플레이트(12a) 및 하부 가이드 플레이트(12b)를 포함한다.

각 모듈(10)은 또한 인접한 다른 모듈(10)과의 해체가능한 체결 수단(14)들을 포함하는데, 두 개의 모듈은 도 1에 도시된 바와 같이 두 모듈의 상부 및 하부 가이드 플레이트가 중첩되어 면 접촉하도록 조립된다. 도 1에서, 상기 모듈(10)(실선 표시됨)의 위 및 아래에 있는 인접한 모듈들의 요소는 파선으로 도시되어 있다.

일반적으로, 두 개의 가이드 플레이트의 해체가능한 체결 수단(14)은 플레이드의 단부, 가장 빈번하게는 맞은편 단부에 위치된다.

본 실시예에서, 상기 해체가능한 체결 수단(14)은 나사 및 너트 세트이다.

도시된 모듈의 상부 가이드 플레이트(12a) 및 하부 가이드 플레이트(12b)는 각각 가이드 플레이트의 일단에 위치한 두 개의 라인(16)에 의해서 연결된다.

상기 모듈(10)은 제1 가요성 도관의 세그먼트(18), 예컨대 입자들을 밀봉체로 이동시키기 위한 도관과, 제2 가요성 도관 세그먼트(20), 예컨대 로딩 중 밀봉체 내에 있는 먼지를 추출하기 위한 도관을 포함한다.

또한, 모듈의 가이드 플레이트, 특히 하부 가이드 플레이트(12b)에는, 도관 내부에서 슬라이딩하여 이동하는 이동 요소를 가이드하기 위한 가이드 수단(22)이 제공된다; 즉, 상기 이동 요소는 도관의 종축을 따라 병진 이동된다.

본 실시예에서, 상기 가이드 수단(22)은, 가이드 플레이트에 형성된 도관 가이드 개구의 모서리에서 또는 모서리 가까이에서, 하부 가이드 플레이트(12b) 면에 위치해 있는 벌어진 원뿔대형(flared truncoconical) 면이다. 일반적으로, 상기 가이드 수단(22)은, 도관 또는 도관의 세그먼트의 내부 또는 외부에 위치될 수 있다.

마지막으로는, 두 개의 인접한 모듈 사이의 각 도관을 실링하기 위하여 실링 요소(sealing element)(도시되지 않음)가 일반적으로 두 개의 인접한 모듈의 조립된 가이드 플레이트 사이에 개재된다.

예를 들어, 상기 실링 요소는 고무 또는 기타 적절한 물질로 만들어진 실(seal)일 수 있다. 바람직하게는, 두 개의 실이 제공될 수 있으며, 이러한 실은 가이드 플레이트의 하나 이상의 가이드 개구, 예컨대 상기 추출 도관 세그먼트(20)를 수용하기 위한 개구의 가장자리를 따라 상기 가이드 플레이트들 사이에 개재된 금속 프레임의 대향면에 위치될 수 있다.

상기 가이드 플레이트(12a 또는 12b)는 본 발명에 따른 각각의 로딩 장치에서 모두 동일하다. 도 2는 가이드 플레이트(12a)의 일 예의 평면도이다.

상기 가이드 플레이트(12a)는 일반적으로 가장 큰 도관(본 실시예에서는 도관(18))의 직경보다 약간 더 큰 작은 직경을 가지는 타원형이다. 명백히, 본 발명에 따른 가이드 플레이트는 다양한 다른 형태를 가질 수 있다.

상기 가이드 플레이트(12a)는 각각 도관(18 및 20)을 수용 및 가이드하기 위한 두 개의 개구(28 및 30)를 가진다. 더 큰 개구(28)는 입자 로딩 도관(18)을 수용하고, 바람직하게는 상기 플레이트의 거의 중앙에 위치해 있다. 더 작은 직경을 가진 개구(30)는 추출 도관(20)을 수용하고, 상기 개구(28)와 상기 플레이트(12a) 말단 사이에 위치한다.

상기 도관 세그먼트(18 및 20)는 적절한 수단에 의하여 상기 플레이트에 체결될 수 있다. 예를 들어, 각각의 세그먼트 단부를 상기 가이드 플레이트(도시되지 않음)의 해당 플랜지(flange)에 고정시키는 클램핑 칼라(clamping collar)를 사용하는 것이 가능한데, 상기 플랜지는 상기 도관을 수용하는 개구의 원통형 연장부(업스텐드(upstand))에 의해 형성될 수 있다.

따라서, 상기 플랜지는 가요성 도관 내부에 위치한다. 이때, 바람직하게는, 상기 플랜지의 자유단이 위에서 기술한 가이드 수단(22)을 형성하기 위해 벌어질 수 있다.

상기 개구(28)의 다른 쪽에는, 액체, 가스 및 전기 공급선들 및 램프 또는 충전 제어 장치, 기타 통상적으로 사용되는 장치와 같은 툴의 이송선에서 선택된 하나 또는 그 이상의 동일 또는 상이한 길이방향 요소들을 수용 및 가이드하도록 형성된 구멍(aperture)(32)이 있다.

폐쇄된 원형인 상기 개구들(28 및 30)과 달리, 상기 개방구(32)는 도 2에 도시된 바와 같이 길이방향 요소들이 삽입될 수 있는 임의의 개방된 형태를 가진다.

마지막으로, 상기 가이드 플레이트(12a)의 대향 말단에는 두 개의 인접한 플레이트(12a 및 12b)를 체결하기 위한 체결 수단(14)이 관통하는 개구(34)가 제공된다.

따라서, 본 발명에 따른 상기 장치는 상기 모듈들을 탈착함으로써 매우 쉽게 결합 및 해체될 수 있음이 분명할 것이다. 예를 들어, 로딩 중, 밀봉체의 바닥에 이를 때까지 모듈의 높이를 서서히 늘리기 위하여, 상기 장치의 상단에 모듈들이 부가될 수 있다. 상기 장치를 밀봉체로부터 제거하기 위하여 올릴 때, 상기 모듈들 역시 장치의 상단에서 분리될 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 상기 장치는 일반적으로 총 두 개의 작동라인(handling lines)에 의해 상승 및/또는 하강될 수 있는데, 상기 작동라인의 단부들은 한편으로는 사용 위치에서 상기 장치의 하단에 있는 가이드 플레이트에 연결되고, 다른 한편으로는 리프팅 호이스트(lifting hoist)에 연결된다.

도관이 장치의 전체 높이에 대하여 연장되는 실시예(도시되지 않음)에서, 가이드 플레이트는 장치가 밀봉체 안으로 하강될 때 장치의 상단에 점진적으로 부가될 수 있고, 또는 장치가 다시 상승될 때 (다시 한번 상단으로부터) 분리될 수 있다. 후자의 경우, 장치가 상승될 때 가요성 도관을 절단할 필요가 있을 수 있다.

또한, 종래에 알려진 적절한 결합 수단들(미도시)에 의해 서로 연결된 세그먼트들로 형성된 가요성 도관을 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 가요성 도관의 세그먼트들은 각 세그먼트의 말단에 구비된 플랜지들을 연결하는 칼라(collar)에 의해 연결될 수 있다. 이때 각각의 세그먼트는 장치가 하강 및/또는 상승될 때 쉽게 결합 및/또는 분리될 수 있다.

만약 가이드 플레이트와 독립한 가요성 도관들이 사용되는 경우, 두 개의 연속하는 가이드 플레이트들을 면대면 결합하는 것은, 비록 이것이 행해질 수 있을지라도, 필수적이지 않을 것이다; 장치의 전체 높이에 대하여 규칙적으로 분포된 가이드 플레이트를 제공하는 것으로 충분하다.

본 발명에 따른 장치에 의하여 밀봉체 내에 로딩될 입자들의 하강을 제어하기 위하여, 장치는 또한 도관 내부에서 슬라이딩 이동하도록 설계된 이동 제어 요소(movable control element)를 포함한다.

본 발명에 따르면, 상기 이동 요소는 가요성 재료로 만들어지는데, 상기 이동 요소의 형상 및 재료는 한편으로는 조여지지 않은 상태에서 이를 수용하는 도관의 단면의 크기보다 크고, 다른 한편으로는, 도관의 내벽과 맞추어지도록, (도관의 삽입에 의해) 조여진 상태에서 변형되어 사발 모양이 될 수 있도록 선택된다.

도 3은 이러한 유형의 이동 요소(40)의 전형적인 실시예를 도시한다.

도시된 이동 요소(40)는 지지 수단을 형성하는 로드(42)를 포함하며, 상기 로드에는 필요에 따라 보강된 엘라스토머(elastomer)와 같은 가요성 물질로 된 복수의 디스크(44)가 장착된다.

본 실시예에서, 상기 이동 요소는 두 개의 스테이지(stage)에 각각 세 개의 디스크들이 분포된 여섯 개의 디스크(44)들을 포함한다. 각각의 스테이지에서, 상기 디스크는 서로 반대로 놓여 있고, 상기 로드를 통과하고 디스크들의 각 면에 고정된 두 개의 와셔(45)에 의하여 제 위치에 고정된다. 이러한 와셔들은, 예를 들어, 로드를 통과하는 핀(pin) 또는 로드가 나사로 되어 있을 때는 너트, 또는 기타 적절한 수단에 의하여 제 위치에 고정될 수 있다. 또한 상기 이동 요소는 그립 수단(grippable means)을 형성하는 링(46)을 포함하는데, 이 링(46)은 로드(42)의 하단에 고정되고, 따라서 상기 링은 장치의 사용 위치에서 로드의 하단을 통하여 도관으로부터 추출될 수 있다.

각각의 디스크(44)는 이동 요소를 수용하는 도관의 내부 직경보다 큰 직경을 가진다.

따라서, 상기 이동 요소(44)가 도관의 외부에 있을 때, 각각의 디스크는 (도 3의 상부 스테이지에서와 같이) 거의 수평이다. 상기 요소가 도관으로 삽입될 때, 디스크들은, 도 3의 디스크 하부 스테이지에서 볼 수 있듯이, 사발 모양으로 변형되고, 따라서 도관의 내벽과 맞추어지기 때문에 입자들을 지지한다.

이런 식으로, 이동 요소는 점진적으로 도관 내부로 하강하고, 로딩될 입자들은 디스크의 가장 높은 스테이지 위에 위치된다. 상기 이동 요소가 도관의 하단에 이르면, 예컨대 링(46)을 당김으로써 도관 하단으로 추출되며, 밀봉체로부터 본 발명에 따른 상기 장치 외부로 제거된다.

도 4는 디스크(44)의 전형적인 실시예의 평면도이다. 본 실시예에서, 디스크(44)는 도관 직경의 1.5배의 직경을 가진다.

상기 디스크(44)의 중심은 로드(42)의 통로로서 구멍이 뚫려있다.

상기 디스크(44)는 절개부(48)를 가지며, 상기 절개부의 가장자리는 이동 요소가 도관 내로 삽인됨으로써 변형될 때 서로 인접하게 된다.

도시된 실시예에서, 상기 절개부(48)은 개방된 부채꼴(open sector)인데, 각각의 절개부의 꼭지점(S)은 디스크의 반지름의 절반의 거리로 디스크 중앙으로부터 분리되어 있다. 각각의 개방된 부채꼴은 두 각 α및 β에 의해서 형성된다. 각 α는 부채꼴의 내부에 위치하고, 각 β는 부채꼴의 외부에 위치한다. 본 실시예에서, 각 α는 각 β의 절반과 같고, 각 β는 디스크의 반지름(R)의 0.7배의 거리에서 시작한다.

마지막으로는, 연속하는 두 개의 절개부(48)의 가장자리는 도시된 실시예에서 45도의 각 γ를 형성한다. 명백히, 각 γ는 360도를 스트립(strip)의 수로 나눈 각과 같고, 스트립(50)은 두 절개부(48) 사이에 위치한 재료로 한정된다. 본 실시예에서, 디스크는 8개의 스트립(50)을 포함한다.

부가적으로는, 디스크들이 도관에 도입될 때 디스크의 변형을 간섭하는 것을 방지하기 위해, 사용되는 고정 와셔(45)의 크기는 와셔가 절개부를 덮지 않도록 선택된다.

Claims (19)

1. 밀봉체 내에 고체 입자를 로딩하기 위한 장치로서, 하나 이상의 고체 입자 통로용 도관 및 상기 입자의 침강 속도 제어를 위한 하나 이상의 이동 요소를 포함하며, 상기 이동 요소는 상기 도관 내에서 슬라이딩 이동하도록 형성되는, 고체 입자 로딩 장치에 있어서,
   상기 장치는 체결 수단에 의해서 서로 연결되는 복수의 동일한 가이드 플레이트를 포함하며, 상기 하나 이상의 도관은 가요성 재료로 형성되고, 각각의 가이드 플레이트는, 상기 도관의 종축이 각 가이드 플레이트의 평면에 수직으로 연장되는 사용 위치에서, 상기 하나 이상의 도관을 수용 및 가이드하는 관통 개구(through opening)를 가지는 것을 특징으로 하는 고체 입자 로딩 장치.
2. 제1항에 있어서,
   각각의 상기 도관은 결합 수단에 의하여 상호 연결된 복수의 세그먼트에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 입자 로딩 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 장치의 사용 위치에서, 상기 체결 수단은, 상기 가이드 플레이트들이 상기 도관의 종축을 따라 서로 이격되도록, 또는 서로 연결된 두 개의 인접한 가이드 플레이트 세트들이 상기 도관의 종축을 따라 서로 이격되도록, 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 입자 로딩 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 장치는 복수의 모듈을 포함하고, 각각의 상기 모듈은 서로 연결된 상부 가이드 플레이트 및 하부 가이드 플레이트를 포함하며, 각 모듈은 다른 모듈과 체결시키고 해체가 가능한 상기 체결 수단을 포함하여, 두 모듈이 조립될 때, 상기 두 모듈의 상부 가이드 플레이트 및 하부 가이드 플레이트가 중첩되고 면대면 접하는 것을 특징으로 하는 고체 입자 로딩 장치.
5. 제4항에 있어서,
   각각의 도관은 복수의 세그먼트로 형성되고, 하나의 모듈의 각 가이드 플레이트에는 세그먼트 단부를 고정하기 위한 수단이 제공되며, 각각의 모듈은 하나 이상의 도관 세그먼트를 포함하고, 상기 도관 세그먼트의 단부는 상기 모듈의 가이드 플레이트에 고정되는 것을 특징으로 하는 고체 입자 로딩 장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 가이드 플레이트에는 두 개의 인접한 모듈 사이의 하나 이상의 도관의 실링(sealing)을 보장하도록 형성된 실링 요소가 제공되는 것을 특징으로 하는 고체 입자 로딩 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 실링 요소는 금속 프레임을 포함하고, 상기 금속 프레임의 상단면 및 하단면에는 각각 실(seal)이 제공되며, 상기 실링 요소는 두 개의 인접한 모듈의 두 개의 가이드 플레이트 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 고체 입자 로딩 장치.
8. 제4항에 있어서,
   단일 모듈의 상기 가이드 플레이트들은 두 개 이상의 라인에 의하여 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 고체 입자 로딩 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 두 개 이상의 라인은 상기 장치의 모든 가이드 플레이트들을 서로 연결하는 것을 특징으로 하는 고체 입자 로딩 장치.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 장치는 두 개 이상의 작동라인(handling line)을 포함하고, 상기 작동라인의 일단은 상기 장치의 사용 위치의 하단 지점에서 가이드 플레이트에 연결되고, 타단은 리프팅 호이스트(lifting hoist)에 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 입자 로딩 장치.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 장치는 가요성 물질로 형성된 두 개 이상의 도관을 포함하고, 상기 두 개 이상의 도관은 고체 입자를 통과시키기 위한 하나 이상의 도관 및 밀봉체 내의 임의의 먼지를 추출하기 위하여 음압을 유지할 수 있는 하나 이상의 도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 입자 로딩 장치.
12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    각각의 가이드 플레이트는, 액체, 가스 및 전기 공급 라인 및 기구 수송 라인으로부터 선택된 하나 이상의 동일 또는 상이한 길이방향 요소들을 수용 및 가이드하기 위한 하나 이상의 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 입자 로딩 장치.
13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    각각의 가이드 플레이트에는 상기 도관의 내부를 통과하는 상기 이동 요소를 가이드하기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 고체 입자 로딩 장치.
14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 이동 요소는 가요성 물질로 형성되며, 상기 이동 요소는 조여지지 않았을 때 상기 이동 요소를 수용하는 도관의 횡단면의 크기보다 큰 크기를 가지고, 상기 이동 요소는 도관 내부에 있을 때 상기 이동 요소의 자유단이 상기 도관의 내벽과 맞추어지도록 변형되어 사발 형상이 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 입자 로딩 장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 이동 요소는, 가장자리에 절개부가 있는 가요성 물질로 형성된 하나 이상의 디스크를 포함하고, 상기 디스크의 직경은 상기 이동 요소를 수용하는 도관의 내경보다 크며, 각 디스크의 중심에는 지지 수단(support means)이 제공되는 것을 특징으로 하는 고체 입자 로딩 장치.
16. 제15항에 있어서,
    상기 지지 수단은 로드이고, 상기 로드를 따라 하나 이상의 스테이지(stage)에 복수의 디스크가 분포되는 것을 특징으로 하는 고체 입자 로딩 장치.
17. 제16항에 있어서,
    각각의 스테이지는 서로 중첩되고 접하도록 배치된 두 개 이상의 가요성 디스크로 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 입자 로딩 장치.
18. 제14항에 있어서,
    상기 이동 요소는 복수의 디스크를 5점형 배열(quincuncial arrangement)로 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 입자 로딩 장치.
19. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 이동 요소는 상기 이동 요소의 하부면에 그립 수단(grippable means)이 제공되는 것을 특징으로 하는 고체 입자 로딩 장치.
    

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