KR101981461B1 - 냉각 타워 및 이를 이용한 유체의 냉각 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 냉각 타워는 냉각시키고자 하는 유체가 통과되는 복수의 홀이 마련된 용기를 구비하며, 용기 하측으로 낙하된 유체를 냉각시키는 냉각 장치, 용기의 상측에 설치되어, 용기로 유체를 공급하는 공급부 및 공급부의 내부에 설치되어, 공급부 내부로 흐르는 유체에 의해 회전 가능한 임펠러와, 용기를 타격할 수 있도록, 용기의 상측에 위치되어 상기 임펠러의 회전 동작에 의해 상하 방향으로 운동 가능한 타격봉을 구비하는 개공 장치를 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시형태에 의하면, 개공 장치가 용수가 용기로 공급될 때, 용수의 수압에 의해 동작되므로, 냉각 타워가 동작하는 동안 자동으로 복수의 홀을 개공시키거나, 막힘을 방지할 수 있다. 이에, 종래와 같이 인력으로 홀을 개공할 때에 비해, 홀의 막힘 방지 또는 개공 작업이 용이하다. 그리고, 냉각 타워에서 용수를 냉각하는 동안 실시간으로 홀을 개공시키거나 막힘을 방지할 수 있기 때문에, 냉각 타워 외측으로 용수가 낙수되는 것을 방지할 수 있다.

Description

냉각 타워 및 이를 이용한 유체의 냉각 방법{COOLING TOWER AND COOLING METHOD FOR FLUID}
본 발명은 냉각 타워 및 이를 이용한 유체의 냉각 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각 타워 내부로 유체를 유입시키는 홀의 막힘을 방지할 수 있는 냉각 타워 및 이를 이용한 유체의 냉각 방법에 관한 것이다.
제강 공정 중, 진공 탈가스 설비(Ruhrstahl-Herauesdegassing; RH)는 용강의 고품질, 고급화 요구에 부합하기 위해, 용강을 정련하는 설비이다. 이러한 진공 탈가스 설비는 진공 분위기 하에서 용강을 정련하는데, 진공 정련 중에 발생된 배기 가스(이하, 배가스)에는 CO2 등과 같은 가스 외에 다량의 더스트(dust)가 포함되어 있다.
진공 탈가스 설비에서 발생된 더스트가 포함되어 포함되어 있는 배가스는 콘덴서(condenser)라 불리는 응축 장치를 통과하며, 응축 장치 내부에서 분사되는 물에 의해 응축 및 냉각되며, 이에 따라 더스트가 포함된 액체 즉, 물이 된다. 이러한 물은 침전설비, 냉각 타워 또는 약품 설비를 거친 후, 다시 응축 장치로 보내진다.
한편, 냉각 타워는 내부 공간을 가지는 본체, 본체의 상부에 설치되며 물(즉, 용수)이 통과되는 복수의 홀이 마련된 상부 용기, 상부 용기로 냉각시키고자 하는 물을 공급하는 공급부, 본체의 상부에 설치되는 송풍기, 본체의 하부에 설치되며 냉각된 물(또는 냉각된 용수) 즉, 냉각수가 집수되는 하부 용기를 포함한다. 또한 본체의 측면에는 송풍기의 동작에 의해 외기가 흡입되는 통풍구가 마련된다. 이러한 냉각 타워에 의하면, 송풍기의 동작에 의해 외기가 통풍구를 통해 본체 내부로 흡입되고, 이때 공급부으로부터 상부 용기로 배출된 물은 상부 용기의 복수의 홀을 통과하여 하측으로 이동하는 물이 상기 통풍구로부터 유입된 외기에 의해 냉각되며, 냉각된 물은 하부 용기로 집수된다.
그런데, 물에는 상술한 바와 같이 다량의 더스트가 포함되어 있어, 공급부으로부터 배출된 물이 상부 용기의 복수의 홀을 통과하여 낙하될 때, 적어도 일부의 더스트는 홀을 통과하지 못하고, 홀의 적어도 일부를 막게된다. 그리고, 물의 냉각 처리 과정이 반복되면 홀을 완전히 막게되며, 이에 상부 용기 외부로 물이 넘쳐 낙수되어 환경을 오염시키는 요인이 된다.
이렇게 상부 용기 외부로 물이 넘쳐 낙수되는 것을 방지하기 위하여, 인력으로 상부 용기의 홀을 정기적으로 세정 또는 개공시켰다. 그러나, 인력으로 복수의 홀을 개공시키는데는 장시간이 소요되며, 개공이 필요한 시점을 정확하게 알 수 없어, 물이 냉각 타워 외부로 낙수되는 것을 적절하게 방지할 수 없는 문제가 있다.
한국공개특허 2001-0057690
본 발명은 내부로 유체가 통과하는 홀의 막힘을 방지할 수 있는 냉각 타워 및 이를 이용한 유체의 냉각 방법을 제공한다.
본 발명은 내부에 더스트가 누적되는 것을 방지할 수 있는 냉각 타워 및 이를 이용한 유체의 냉각 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 냉각 타워는 냉각시키고자 하는 유체가 통과되는 복수의 홀이 마련된 용기를 구비하며, 상기 용기 하측으로 낙하된 유체를 냉각시키는 냉각 장치; 상기 용기의 상측에 설치되어, 상기 용기로 상기 유체를 공급하는 공급부; 및 상기 공급부의 내부에 설치되어, 상기 공급부 내부로 흐르는 유체에 의해 회전 가능한 임펠러와, 상기 용기를 타격할 수 있도록, 상기 용기의 상측에 위치되어 상기 임펠러의 회전 동작에 의해 상하 방향으로 운동 가능한 타격봉을 구비하는 개공 장치;를 포함한다.
상기 타격봉은 자성체를 포함하는 재료로 형성되어, 하나의 극성을 가지고,
상기 개공 장치는 자성의 극성이 교번하여 대응 위치하도록 구동하는 자성체부를 포함한다.
상기 자성체부는, 상기 타격봉과 동일한 극성을 가지는 제 1 자성체 부재 및 상기 타격봉과 다른 극성을 가지는 제 2 자성체 부재를 포함하고, 상기 제 1 자성체 부재와 제 2 자성체 부재는 일 축을 동심으로 하여 나열 배치되며, 성기 자성체부는 상기 일 축을 중심으로 회전 가능하다.
상기 제 1 자성체 부재 및 제 2 자성체 부재 각각은 복수개로 마련되며, 상기 제 1 자성체 부재와 제 2 자성체 부재가 교번하여, 복수회 나열되도록 설치된다.
상기 타격봉은 N 극 및 S 극 중 어느 하나의 극성을 가지고,
상기 제 1 자성체 부재는 N 극 및 S 극 중 어느 하나의 극성이며, 상기 제 2 자성체 부재는 N 극 및 S 극 중 상기 제 1 자성체 부재와 다른 극성을 가진다.
상기 개공 장치는, 상기 용기의 폭 방향으로 연장 형성되며, 상기 임펠러의 회전에 의해 회전 가능하도록 일부가 상기 공급부 내부로 삽입되어, 일단이 상기 임펠러와 연결된 제 1 샤프트; 상기 임펠러의 회전에 의해 회전 가능하도록, 상기 제 1 샤프트와 연결된 회전부; 상기 제 1 샤프트의 연장 방향으로 연장 형성되며, 상기 자성체부의 회전에 의해 회전 가능하도록 상기 자성체부에 연결된 제 2 샤프트; 및 폐루프 형상으로, 일부가 상기 회전부의 외주면의 적어도 일부를 감싸고, 다른 일부가 상기 자성체부의 외주면의 적어도 일부를 감싸도록 설치된 벨트;를 포함한다.
상기 유체는, 진공 분위기에서 용강을 정련하는 진공 정련 설비로부터 배출된 배가스를 응축 및 냉각시켜 발생된 액상의 용수를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 유체의 냉각 방법은 냉각 장치의 용기로 유체를 공급하는 과정; 상기 용기에 마련된 홀을 통과하여 상기 용기 하측으로 낙하된 유체를 냉각시키는 과정; 상기 유체가 상기 용기로 공급되도록 흐르는 힘을 이용하여 임펠러를 회전시키는 과정; 및 상기 임펄러의 회전에 의해 상기 용기의 상측에 설치된 타격봉을 운동시켜, 상기 용기를 타격하는 과정;을 포함한다.
상기 타격봉은 상기 임펠러의 회전에 의해 상하 방향으로 반복하여 운동한다.
상기 용기를 타격하는 과정은, 자성체를 포함하는 타격봉과 동일한 극성 및 상기 타격봉과 다른 극성을 상기 타격봉의 상측에 교번하여 위치시켜 상기 타격봉을 밀거나 당기는 과정을 포함한다.
상기 타격봉과 동일한 극성과 상기 타격봉과 다른 극성을 상기 타격봉의 상측에 교번하여 위치시키는데 있어서, 상기 타격봉과 동일한 극성을 가지는 제 1 자성체 부재와, 상기 타격봉과 다른 극성을 가지는 제 2 자성체 부재를 일 축을 동심으로하여 배치하고, 상기 일 축을 중심으로 상기 제 1 자성체 부재와 제 2 자성체 부재를 회전시킨다.
상기 유체는, 진공 분위기에서 용강을 정련하는 진공 정련 설비로부터 배출된 배가스를 응축 및 냉각시켜 발생된 액상의 용수를 포함한다.
본 발명의 실시형태에 따른 개공 장치를 포함하는 냉각 타워에 의하면, 개공 장치가 용수가 용기로 공급될 때, 용수의 수압에 의해 동작되므로, 냉각 타워가 동작하는 동안 자동으로 복수의 홀을 개공시키거나, 막힘을 방지할 수 있다.
이에, 종래와 같이 인력으로 홀을 개공할 때에 비해, 홀의 막힘 방지 또는 개공 작업이 용이하다. 그리고, 냉각 타워에서 용수를 냉각하는 동안 실시간으로 홀을 개공시키거나 막힘을 방지할 수 있기 때문에, 냉각 타워 외측으로 용수가 낙수되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 개공 장치를 구비하는 냉각 타워의 단면
도 2는 냉각 장치의 용기 상측에 설치된 본 발명의 실시예에 따른 개공 장치를 도시한 입체도
도 3은 본 발명의 실시예 개공 장치를 도시한 입체도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 개공 장치에 있어서, 자성체부의 회전에 의한 타격봉의 동작을 설명하는 도면
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명은 냉각시키고자 하는 피처리물 즉, 유체가 통과하는 홀의 막힘을 방지할 수 있는 냉각 타워에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 유체가 통과하는 홀을 자동으로 개공시킬 수 있는 냉각 타워에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 냉각시키고자 하는 유체는 더스트를 포함하는 액상, 예컨대, 물로서 용수로 명명될 수 있다. 또한, 냉각시키고자 하는 용수는 용강을 정련시키는 진공 탈가스 설비에서 발생된 배가스를 응축 및 냉각시켜 생산된 용수일 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 냉각 타워에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 개공 장치를 구비하는 냉각 타워의 단면도이다. 도 2는 냉각 장치의 용기 상측에 설치된 본 발명의 실시예에 따른 개공 장치를 도시한 입체도이다. 도 3은 본 발명의 실시예 개공 장치를 도시한 입체도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 개공 장치에 있어서, 자성체부의 회전에 의한 타격봉의 동작을 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉각 타워는 유체가 통과하는 복수의 홀(1131)을 가지는 용기(1130)를 구비하며, 용기(1130)를 통과한 유체를 냉각시키는 냉각 장치(1000), 용기(1130)의 상측으로 유체를 공급하는 공급부(3000), 용기(1130)의 상측에 설치되며, 공급부(3000)에서 용기(1130)로 유체를 공급하는 동안 동작하여, 용기(1130)에 마련된 홀(1131)의 막힘을 방지하는 개공 장치(2000)를 포함한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉각 장치(1000)는 냉각시키고자 하는 유체 예컨대, 용수의 통과 가능한 내부 공간을 가지는 본체(1100), 용수의 수용이 가능한 내부 공간을 가지는 형상이며, 용수의 통과가 가능한 복수의 홀(1131)이 마련된 용기(1130), 본체(1100) 내부에 설치되며, 내부로 유입된 외기 및 용기를 통과한 용수의 통과 가능하며, 외기와 용수가 만나 상호 접촉되어 냉각되는 충진물(1120), 본체(1100)의 상측에서 설치되어, 유체의 냉각을 위한 냉각 매체의 이동이 가능하도록 하는 송풍기(1150), 본체(1100)의 하부에 마련되어 본체를 거쳐 냉각 처리된 용수 즉, 냉각수가 집수되는 집수조(1140), 집수조(1140)와 연결되어 냉각수를 외부로 배출하는 배출관(1160)을 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 냉각 장치(1000)의 각 구성에 대해 보다 상세히 설명한다. 이때, 냉각 장치(1000)에서 냉각시키고자 하는 유체로서 물 즉, 용수를 예를 들어 설명한다. 보다 구체적인 예로, 실시예에 따른 용수는 진공 탈가스 설비(Ruhrstahl-Herauesdegassing; RH)에서 배기된 배가스를 응축 및 냉각시켜 발생된 것으로, 더스트를 포함한다.
용기(1130)는 공급부(3000)가 설치된 위치 즉, 상측이 개방되어 있으며, 용수의 수용이 가능한 내부 공간을 가진다. 그리고 용기(1130)의 바닥면에는 복수의 홀(1131)이 상호 이격되도록 형성되며, 용기(1130)로 공급된 용수는 복수의 홀(1131)을 통과하여 본체(1100) 내부로 살수된다. 이러한 용기(1130)는 복수개로 마련되어 본체 상부에 상호 이격 설치된다.
본체(1100)는 내부 공간을 가지는 통 형상으로, 본체(1100)의 외측면에 외부의 공기가 흡입되는 통풍구(1110)가 마련되고, 본체(1100)의 내부에는 복수의 용기(1130)의 각각의 하측에 충진물(1120)이 마련되어 있다.
충진물(1120)은 상술한 바와 같이 본체 내부에서 상측에 설치되며, 용기를 통과한 용수가 충진물(1120)에서 접촉하면서 냉각된다. 이를 위해, 통풍구는 충진물(1120)과 대응되는 높이 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 본체(1100)의 상부에는 상측 및 하측이 개방되고, 내부 공간을 가지는 펜스(1160)가 설치되는데, 펜스(1160)의 상측 개구는 본체(1100) 외부로 노출되어 있고, 하측 개구는 본체(1100) 내부로 노출되어 있을 수 있다. 이러한 펜스(1160)는 송풍기(1150)와 대응되는 갯수로 마련되며, 각각의 내부에 송풍기(1150)가 설치된다.
집수조(1140)는 본체(1100)의 하측에 설치되어, 본체(1100)를 거쳐 냉각 처리된 용수 즉, 냉각수를 받아 일시 저장한다. 이러한 집수조(1140)는 본체(1100)에서 냉각되어 낙하되는 냉각수를 받아 일시 저장할 수 있으며, 본체(1100)와 연통되는 내부 공간을 가지는 형상으로, 본체(1100)와 대응되는 형상인 것이 바람직하다. 그리고 집수조(1140)의 하부에는 배출관(1160)이 연결되어, 집수조(1140)에 모인 냉각수를 외부로 배출한다.
상술한 실시예에서는 본체(1100)와 집수조(1140)가 별도의 구성인 것으로 설명하였으나, 본체(1100)와 집수조(1140)는 상호 결합된 일체형의 구성일 수 있다.
송풍기(1150)는 냉각 장치(1000)의 외부의 공기 즉, 외기를 본체(1100)에 마련된 통풍구(1110)를 통해 흡입하고, 흡입된 외기가 충진물(1120)을 통과하여 송풍기(1150) 상측으로 배출되도록 흡입력을 제공한다. 이러한 송풍기(1150)는 일축을 동심으로 하여 연결된 복수의 날개를 구비하며, 회전 가능한 송풍팬, 송풍팬에 연결되어, 상기 송풍팬을 회전시키는 구동부(미도시)를 포함한다. 구동부는 송풍팬을 회전시킬 수 있는 다양한 수단이 가능하다. 실시예에 따른 구동부는 예컨대, 회전 동력을 제공하는 모터 및 모터의 회전 동력을 일정 수준 이하로 감속시키는 감속기를 포함하는 수단일 수 있다.
공급부(3000)는 용기(1130)로 냉각시키고자 하는 용수를 공급하는 수단으로, 용수가 이동하는 통로, 용수가 유입되는 개구 및 용수가 배출되는 배출구를 가진다. 공급부는 용수가 배출되는 배출구가 용기(1130)의 상측에 대응 위치하도록 설치된다.
실시예에 따른 공급부(3000)는 용수가 이동할 수 있는 통로인 내부 공간을 가지는 공급 부재(3100) 및 공급 부재(3100)에 비해 큰 직경을 가지도록 형성되어, 용기(1130)를 향하는 공급 부재(3100)의 끝단에 연결되어, 용수를 용기로 배출시키는 배출 부재(3200)를 포함한다. 실시예에 따른 배출 부재(3200)는 공급 부재(3100)의 직경에 비해 크고, 용기(1130)의 폭 방향 길이에 비해 작은 크기로 마련되며, 일단 및 타단이 개구된 형상으로, 일단이 배출 부재(3200)에 연결되어, 타단을 통해 용수가 용기(1130)로 배출된다. 이에, 실시예에 따른 공급부(3000)에 의하면, 배출 부재(3200)의 타단의 개구가 배출구가 된다.
상기에서는 공급 부재(3100)와 배출 부재(3200)가 별도로 마련되는 것으로 설명하고, 배출 부재(3200)의 직경이 공급 부재(3100)의 직경에 비해 큰 예를 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 배출 부재(3200)의 직경이 공급 부재(3100)와 동일할 수 있다.
공급부(3000) 보다 구체적으로는 공급 부재(3100)의 일단에는 펌프가 연결될 수 있으며, 펌프의 펌핑력에 의해 용수가 저장된 탱크로부터 용수를 펌핑되어 공급 부재(3100)를 따라 흐르게 흐르게 된다.
이때, 공급부 내부를 흐르는 용수의 압력이 3kg/cm2의 이상, 보다 바람직하게는 5 kg/cm2 이상이 되도록 펌프를 구동한다. 예를 들어, 공급부를 따라 흐르는 용수의 압력이 3kg/cm2 미만인 경우, 임펠러가 회전되지 않아, 타격봉이 동작하지 않을 수 있다.
다른 말로 설명하면, 용수의 양정(揚程)이 30m 이상, 보다 바람직하게는 50m 이상이 되도록 펌프를 구동한다. 예를 들어, 공급부를 따라 흐르는 용수의 양정이 30m 미만인 경우, 임펠러가 회전되지 않아, 타격봉이 동작하지 않을 수 있다.
한편, 공급부(3000)로부터 배출된 용수는 용기(1130)의 복수의 홀(1131)을 통과하여, 상기 용기(1130) 하측 즉, 본체(1100) 내부로 낙하한다. 그런데, 용수에는 고상의 입자들인 다량의 더스트가 포함되어 있을 수 있으며, 이러한 용수가 반복하여 용기(1130)로 배출되는 경우, 더스트가 홀(1131)을 막는 일이 발생한다. 복수의 홀(1131)이 막히면, 용기(1130)의 외부로 용수가 흘러 넘치고, 이로 인해 주변 환경이 오염되는 문제가 있을 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 공급부(3000)로부터 용기(1130)로 용수가 공급 또는 배출될 때, 공급부(3000) 내부를 통과하는 용수의 힘에 의해 용기(1130)의 상측에서 상하 방향으로 운동하여 용기를 타격 또는 진동시킴으로써, 홀(1131)의 막힘을 방지하는 타격봉(2300)을 구비하는 개공 장치(2000)를 제공한다.
실시예에 따른 개공 장치(2000)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 공급부(3000) 내부에 설치되며, 공급부(3000)를 통과하도록 흐르는 용수에 의해 회전 가능한 임펠러(2100) 및 용기(1130)의 상측에 설치되며, 상하 방향으로 운동 가능한 타격봉(2300) 및 임펠러(2100)와 연결되어, 상기 임펠러(2100)의 회전에 의해 동작하며, 그 동작에 의해 타격봉(2300)을 상승시키거나, 하강시키는 구동 장치(2200)를 포함한다.
임펠러(2100)는 용수가 공급부를 따라 흐르는 또는 공급부(3000)를 통과하는 힘에 의해 회전하여, 구동 장치(2200)를 동작시키는 수단이다. 이러한 임펠러(2100)는 용수가 공급부(3000)를 따라 흐르는 이동 경로 상에 설치되는데, 보다 구체적으로는 공급 부재(3100)의 내부에 설치된다. 이때, 공급 부재(3100)의 연장 경로 중, 배출 부재(3200)와 인접한 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
실시예에 따른 임펠러(2100)는 일 방향으로 연장 형성되며, 회전 가능한 회전축(2110), 회전축(2110)의 외주면을 따라 상호 이격 설치된 복수의 블레이드(blade)(2120)를 포함한다.
실시예에 따른 회전축(2110)은 예컨대 그 횡단면의 형상이 원형인 형상이며, 복수의 블레이드(2120)는 판(plate) 형상이며, 등 간격으로 이격 설치될 수 있다.
복수의 블레이드(2120)는 상술한 바와 같이, 회전축(2110)의 외주면을 따라 둘레 방향으로 나열 배치되는데, 이를 다른 말로 설명하면, 복수의 블레이드(2120)는 그 각각의 높이가 다르면서, 회전축(2110)을 동심으로하여 방사형으로 나열 배치된다.
이에, 공급 부재(3100)의 연장 경로를 따라 흐르는 용수가 임펠러(2100)를 지나가도록 또는 통과하도록 흐를 때, 이 힘에 의해 임펠러(2100)가 회전한다. 그리고, 연속하여 임펠러(2100)를 통과하도록 흐르는 용수에 의한 수압에 의해, 임펠러(2100)가 연속 회전한다.
상술한 바와 같은 임펠러의 외부에는 일단이 임펠러와 연결되고, 타단이 공급 부재와 연결되어, 임펠러가 회전 가능하도록 공급 부재 내부에 고정 설치될 수 있도록 하는 고정부(미도시)가 설치될 수 있다. 예컨대, 고정부는 그 일단이 회전축(2110)과 체결되고, 타단이 공급 부재(3100)와 연결될 수 있으며, 회전축(2110)이 고정부에 체결된 상태로 회전 가능하도록 구성될 수 있다.
타격봉(2300)은 용기(1130)의 상측에 위치하도록 설치되며, 임펠러(2100)의 회전에 따른 구동 장치(2200)의 구동에 의해 상하 방향으로 운동이 가능하다. 실시예에 따른 구동 장치(2200)는 자성을 가지는 자성체부(2240)를 구비하는 수단으로, 타격봉(2300)은 자성체부(2240)의 극성에 따라 상승 또는 하강한다. 즉, 타격봉(2300)은 자성을 가지는 자성체를 포함하는 재료로 형성된다. 그리고, 타격봉(2300)은 구동 장치(2200)의 자성체부(2240)가 가지는 복수의 극성 중, 어느 하나의 극성을 가지도록 형성된다. 예컨대, 자성체부(2240)는 N 극 및 S극의 자성 특성을 가지도록 구성될 수 있으며, 타격봉은 N극 및 S극 중 어느 하나의 극성을 가지도록 형성될 수 있다.
이러한 타격봉(2300)은 상술한 바와 같이, 용기(1130)의 상측에 대응 위치하는데, 홀(1131)과 홀(1131) 사이에 위치하도록 설치되는 것이 바람직하다. 물론, 홀(1131)의 상측에 바로 위치하여도 무방하다.
그리고, 타격봉(2300)은 내부 공간을 가지는 별도의 하우징(2400) 내에 설치될 수 있다. 하우징(2400)은 상측 및 하측이 개방되며 내부 공간을 가지는 통 형상으로, 용기의 상측에 고정 설치될 수 있다. 그리고, 내경이 타격봉(2300)의 직경에 비해 크도록 마련되며, 그 내부에 타격봉에 수용된다. 이러한 하우징(2400)의 하부는 용기(1130)의 상부에 고정 설치될 수 있으며, 타격봉(2300)이 하우징(2400) 상측으로 돌출이 용이하도록, 하우징(2400)의 상하 방향의 연장 길이 즉, 높이는 타격봉(2300)에 비해 짧도록 형성되는 것이 바람직하다.
실시예에 따른 타격봉(2300)은 상하 방향으로 연장 형성된 원기둥 형상이다. 하지만, 타격봉(2300)의 형상은 이에 한정되지 않고, 용기(1130)의 상측에 설치 가능하며, 구동 장치(2200)의 구동에 의해 상하 방향으로 운동 즉, 직선 운동 가능한 다양한 형상으로 변경 가능하다.
구동 장치(2200)는 타격봉(2300)의 상측에 대응 위치하여, 임펠러(2100)의 회전 동작에 의해 회전되며, 타격봉(2300)과 동일한 극성과, 타격봉(2300)과 다른 극성을 가지는 자성체부(2240)를 구비한다. 자성체부는 그 회전 방향으로 극성이 바뀌도록 구성될 수 있다. 이러한 구동 장치(2200)에 의하면, 임펠러(2100)의 회전에 의해 자성체부(2240)가 회전되며, 이에 타격봉(2300)의 상측에 대응하는 자성체부(2240)의 극성이 타격봉(2300)과 동일한 극성과, 다른 극성이 교번하도록 배치된다. 그리고, 도 4a과 같이, 타격봉(2300) 상측에 대응 위치하는 자성체부(2240)의 극성이 상기 타격봉(2300)의 극성과 다를 때, 타격봉(2300)이 자성체부(2240)와 가까워지도록 상승하고, 반대로, 도 4b에 도시된 바와 같이, 타격봉(2300) 상측에 대응 위치하는 자성체부(2240)의 극성이 상기 타격봉(2300)의 극성과 같을 때, 타격봉(2300)이 자성체부(2240)와 멀어지도록 하강한다. 이때 타격봉(2300) 상승하였다가 하강할 때, 타격봉(2300)의 하단부와 용기(1130)가 충돌되며, 이 충돌에 의해 홀(1131)에 고착 또는 채워져 있는 더스트가 홀(1131)로부터 분리되어 하측으로 낙하된다.
그리고, 자성체부(2240)가 연속하여 회전하면, 타격봉(2300)의 상측에 대응 위치하는 자성체부(2240)의 극성이 교번하여 바뀌므로, 타격봉(2300)이 상승, 하강 운동을 반복하게 되며, 이에 용기(1130)가 진동한다. 따라서, 타격봉(2300)의 상승, 하강에 의한 용기(1130)와의 충돌과, 반복 운동에 의한 용기(1130)의 진동에 의해, 더스트가 홀(1131)로부터 분리 또는 떨어져, 하측으로 낙하되며, 이에 홀이 개공된다.
이하, 실시예에 따른 구동 장치(2200)에 대해 보다 상세히 설명한다.
실시예에 따른 구동 장치(2200)는 용기(1130)의 폭 방향(X 축 방향)으로 연장 형성되어, 일단이 임펠러(2100)의 회전축(2110)에 연결되고, 타단이 용기(1130)의 외측에 위치하도록 설치되어, 임펠러(2100)의 회전에 의해 회전 가능한 제 1 샤프트(2210), 제 1 샤프트(2210)의 회전에 의해 회전 가능하도록 제 1 샤프트(2210)와 연결된 회전부(2220), 제 1 샤프트(2210)의 연장 방향으로 연장 형성되어, 제 1 샤프트(2210)의 연장 방향과 교차하는 방향 즉, Y 축 방향으로 이격 배치된 제 2 샤프트(2230), 제 2 샤프트(2230)와 연결되며, 회전 가능한 자성체부(2240), 회전부(2220)에서 자성체부(2240) 방향으로 연장 형성되어, 일부가 회전부(2220)의 외주면의 적어도 일부를 감싸고, 다른 일부가 자성체부(2240)의 외주면의 적어도 일부를 감싸도록 설치되어, 폐루프 형태를 이루도록 설치된 벨트(2250)를 포함한다.
제 1 샤프트(2210)는 임펠러(2100)에 의해 회전되어, 회전부(2220)를 회전 구동시키는 수단이다. 이러한 제 1 샤프트(2210)는 X 축 방향으로 연장 형성되며, 일부가 공급 부재를 관통하여 일단이 임펠러(2100)에 예컨대, 회전축(2110)에 연결된다. 그리고, X 축 방향으로 연장 형성된 제 1 샤프트(2210)의 연장 길이는 용기의 X 축 방향의 길이에 비해 길게 형성되어, 타단이 타단은 용기의 외측에 위치하도록 설치된다.
제 1 샤프트(2210)는 상술한 바와같이, 그 일단이 임펠러(2100)와 연결되도록 일부가 공급 부재(3100)를 관통하도록 설치된다. 이에, 제 1 샤프트(2210)가 관통하는 공급 부재(3100)의 외부 영역을 팩킹 또는 실링하도록 실링 부재(2222)가 설치되며, 실링 부재(2222)와 공급 부재(3100)는 예컨대 용접과 같은 방법으로 접합될 수 있다. 이에, 제 1 샤프트(2210)의 일부는 실링 부재(2222)와 공급 부재(3100)를 순차적으로 관통하여, 그 일단이 공급 부재(3100) 내부의 임펠러(2100)와 연결된다.
제 1 샤프트(2210)가 실링 부재(2222)를 관통하도록 설치되는데 있어서, 제 1 샤프트(2210)가 관통되는 실링 부재(2222)의 주변에 베어링 블록을 설치한다. 베어링 블록은 제 1 샤프트(2210)의 회전을 용이하게 하면서, 실링 부재의 관통 영역을 실링하는 역할을 할 수 있다.
또한, 용기의 타측에 제 1 샤프트(2210)의 타단과 연결되어, 상기 제 1 샤프트(2210)가 회전 가능하도록 지지하는 지지 블록(이하, 제 1 지지 블록(2213))이 설치될 수 있다. 예컨대, 제 1 샤프트(2210)의 타단은 제 1 지지 블록(2213)의 상부에 걸쳐지도록 연결될 수 있으며, 이에 제 1 샤프트(2210)가 용기(1130) 및 본체(1100)의 상부와 이격 되도록 설치된다.
제 1 지지 블록(2213)은 제 1 샤프트(2210)을 지지하는 것에 한정되지 않고, 제 1 샤프트(2210)의 연장 방향에 따라 제 1 지지 블록(2213)이 더 구비되어 제 1 샤프트(2210)를 지지 하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 용기(1120)의 일측에 제 1 지지 블록(2213)이 하나 더 설치될 수 있으며, 이 위치에서 제 1 샤프트(2210)를 회전 가능하도록 지지할 수 있다.
회전부(2220)는 그 중심으로 제 1 샤프트(2210)가 관통하도록 설치되며, 이에 제 1 샤프트(2210)의 회전에 의해 회전부(2220)가 함께 회전한다. 실시예에 따른 회전부(2220)는 대략 원형의 형상이며, 그 외주면에 복수의 톱니가 형성된 기어 형태일 수 있다.
제 2 샤프트(2230)는 제 1 샤프트(2210)의 연장 방향 즉, X 축 방향으로 연장 형성되며, 상기 제 1 샤프트(2210)와 Y 축 방향으로 이격 설치된다. 그리고 제 2 샤프트(2230)는 X 축 방향으로의 연장 길이가 용기의 X 축 방향의 길이에 비해 길도록 형성되어, 일단이 용기(1130)의 일측에 위치하고, 타단이 용기(1130)의 타측에 위치하도록 설치된다. 여기서, 용기(1130)의 일측 및 타측은 X 축 방향 기준이다.
그리고, 용기(1130)의 일측 및 타측 각각에 지지 블록(이하, 제 2 지지 블록(2231)) 설치되어, 제 2 샤프트(2230)의 일단 및 타단과 연결된다. 즉, 용기(1130)의 일측에 설치된 제 2 지지 블록(2231)은 제 2 샤프트(2230)의 일단과 연결되고, 용기(1130)의 타측에 설치된 제 2 지지 블록(2231)은 제 2 샤프트(2230)의 타단과 연결되며, 용기(1130) 및 본체(1100)의 상부와 이격 되도록 설치되어, 제 2 샤프트(2230)는 한 상의 제 2 지지 블록(2231) 상에 지지된 상태로 회전 가능하다.
자성체부(2240)는 회전부(2220) 및 이로 인한 벨트(2250)의 동작에 의해 회전 가능하며, 회전 방향으로 나열 배치된 서로 다른 극성을 가지는 복수의 자성체 부재(2241, 2242)를 포함한다. 즉, 자성체부(2240)는 일 극성을 가지는 제 1 자성체 부재(2241) 및 제 1 자성체 부재(2241)와 다른 극성을 가지는 제 2 자성체 부재(2242)를 포함한다. 예컨대 제 1 자성체 부재(2241)는 S극 극성을 가지는 영구 자석, 제 2 자성체 부재(2242)는 N극 극성을 가지는 영구 자석일 수 있다. 그리고, 이러한 제 1 자성체 부재(2241)와 제 2 자성체 부재(2242)는 자성체부(2240)의 회전 방향으로 나열되면서, 동심을 이루도록 배치된다.
실시예에 따른 제 1 자성체 부재(2241)와 제 2 자성체 부재(2242) 각각은 복수개로 마련되며, 제 1 자성체 부재(2241)와 제 2 자성체 부재(2242)가 교번하여 복수번 배치되도록 구성된다. 그리고 복수의 제 1 자성체 부재(2241)와 복수의 제 2 자성체 부재(2242)는 동심을 이루도록 배치된다.
이러한 자성체부(2240)는 그 중심으로 제 2 샤프트(2230)가 관통하도록 설치된다. 실시예에 따른 자성체부(2240)의 전체적인 형상은 원형일 수 있으며, 그 외주면에 복수의 톱니가 형성된 기어 형태일 수 있다. 즉, 회전 방향으로 나열 배치된 제 1 자성체 부재(2241)와 제 2 자성체 부재(2242)의 외주면 각각에 톱니가 형성될 수 있다.
이에 한정되지 않고, 자성체부(2240)는 제 1 및 제 2 자성체 부재(2241, 2242)의 외주면을 감싸도록 설치될 수 있도록, 제 1 및 제 2 자성체 부재(2241, 2242)의 나열 방향으로 연장되고, 중앙이 빈 중공형의 형상인 바디를 더 포함할 수 있다. 그리고 바디(2243)의 외주면에 톱니가 형성될 수 있다.
벨트(2250)는 폐루프 형태로서, 일부가 회전부(2220)의 외주면의 일부를 감싸고, 다른 일부가 자성체부(2240)의 외주면을 감싸도록 설치된다. 그리고, 제 1 샤프트(2210)의 회전에 의한 회전부(2220)의 회전 동력을 자성체부(2240)로 전달시켜, 자성체부(2240)를 회전시킨다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 냉각 타워의 동작에 대해 설명한다. 이때, 냉각시키고자 하는 유체는 진공 탈가스 설비(Ruhrstahl-Herauesdegassing; RH)에서 배기된 배가스를 응축 및 냉각시켜 발생된 용수를 예를 들어 설명한다.
탈가스 설비(Ruhrstahl-Herauesdegassing; RH)에서 배기된 배가스를 응축 및 냉각시켜 발생된 용수는 공급부를 통해 용기의 상측으로 배출 또는 공급된다. 즉, 용수는 공급 부재(3100)를 따라 흐르다가, 공급 부재(3100)의 타단에 연결된 배출 부재(3200)를 통해 용기로 배출된다. 용기(1130)로 배출된 용수는 용기에 마련된 복수의 홀(1131)을 통과하여, 용기의 하측 즉, 본체(1100)의 내부로 낙하되며, 이때 본체(1100) 내부의 충진물(1120)을 통과하도록 낙하한다. 이때, 한편에서는 송풍기(1150)가 동작하고 있어, 본체(1100)의 측부에 마련된 복수의 통풍구(1110)를 통해 외기가 본체(1100) 내부로 유입된다. 이에, 본체(1100) 내부로 낙하된 용수는 통풍구(1110)를 통해 유입되는 외기에 의해 냉각되며, 냉각된 용수 즉, 냉각수는 하측에 마련된 집수조(1140)로 낙하되어 일시 저장된다. 그리고, 본체(1100)를 통과하여 용수를 냉각시킨 외기는 송풍기(1150)의 흡인력으로 송풍기 방향으로 이동된 후, 배출된다.
상술한 바와 같이 공급부(3000)의 용수가 용기로 배출 또는 공급될 때, 용수의 흐름 또는 수압에 의해 본 발명의 실시예에 따른 개공 장치(2000)가 동작하여, 용기(1130)에 마련된 복수의 홀(1131)이 더스트에 의해 막히는 것을 방지한다.
즉, 용수가 공급 부재(3100)의 연장 경로를 따라 흐르는데, 이때 용수가 이동하는 힘 즉, 수압에 의해 공급 부재(3100) 내부에 마련된 임펠러(2100)가 회전한다. 그리고 임펠러(2100)의 회전에 의해 제 1 샤프트(2210)가 회전하며, 이에 따라 회전부(2220)가 회전한다. 또한 회전부(2220)의 회전력은 벨트(2250)를 통해 자성체부(2240)로 전달되며, 자성체부(2240)가 회전한다.
실시예에 따른 자성체부(2240)는 N 극 극성의 제 1 자성체 부재(2241)와, S극 극성의 제 2 자성체 부재(2242)가 회전 방향으로 나열 배치된 구성이다. 이에, 자성체부(2240)의 연속된 회전에 의해, 제 1 자성체 부재(2241)와 제 2 자성체 부재(2242)가 교번하여 타격봉(2300)의 상측에 대응 위치된다.
그리고, 타격봉(2300)이 예컨대 제 1 자성체 부재(2241)와 동일한 극성인 N극을 가질 때, 도 4a에 도시된 바와 같이, 타격봉(2300)과 극성이 다른 제 2 자성체 부재(2242)가 상기 타격봉 상측에 대응 위치되면, 제 2 자성체 부재(2242)와 타격봉(2300) 사이에 인력이 발생되어, 유동이 가능한 타격봉(2300)이 자성체부(2240) 방향으로 상승한다.
반대로, 도 4b에 도시된 바와 같이, 타격봉(2300)과 극성이 동일한 제 1 자성체 부재(2241)가 상기 타격봉(2300) 상측에 대응 위치되면, 제 1 자성체 부재(2241)와 타격봉(2300) 사이에 척력이 발생되어, 유동이 가능한 타격봉(2300)이 제 1 자성체 부재(2241)와 멀어지도록 하강한다.
그리고, 자성체부(2240)의 연속된 동작에 의해, 상술한 바와 같이, 제 1 자성체 부재(2241)와 제 2 자성체 부재(2242)가 교번하여 타격봉(2300)의 상측에 대응 위치된다. 따라서, 타격봉이 상승, 하강하는 동작이 교대로 복수번 반복되며, 간헐적으로 또는 시간차를 두고 타격봉이 용기(1130)를 타격하며, 이에 용기(1130)에 진동이 발생된다.
따라서, 용기(1130)의 복수의 홀(1131)에 고착되어 있거나, 홀(1131)을 채우고 있던 더스트가 타격봉(2300)으로 인한 용기(1130)의 충격 및 진동에 의해, 홀(1131)로부터 분리되어, 상기 홀(1131)이 개공된다. 이러한 개공 장치(2000)의 동작은 공급부(3000)로부터 물이 용기(1130)로 공급되는 동안, 즉, 용수를 냉각시키는 동안 계속 실시되므로, 홀(1131)이 더스트에 의해 막히는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 개공 장치(2000)는 용수가 용기(1130)로 공급될 때, 용수의 수압에 의해 동작되므로, 냉각 타워가 동작하는 동안 자동으로 복수의 홀(1131)을 개공시키거나, 막힘을 방지할 수 있다. 이에, 본 발명의 실시예에 따른 개공 장치(2000)에 의하면, 종래와 같이 인력으로 홀(1131)을 개공할 때에 비해, 홀(1131)의 막힘 방지 또는 개공 작업이 용이하다. 그리고, 냉각 타워에서 용수를 냉각하는 동안 실시간으로 홀(1131)을 개공시키거나 막힘을 방지할 수 있기 때문에, 냉각 타워 외측으로 용수가 낙수되는 것을 방지할 수 있다.
1000: 냉각장치 1100:본체
1130: 용기 2000: 개공 장치
2100: 임펠러 2300: 타격봉
2240: 자성체부 3000: 공급부

Claims (12)

  1. 냉각시키고자 하는 유체가 통과되는 복수의 홀이 마련된 용기를 구비하며, 상기 용기 하측으로 낙하된 유체를 냉각시키는 냉각 장치;
    상기 용기의 상측에 설치되어, 상기 용기로 상기 유체를 공급하는 공급부; 및
    상기 공급부의 내부에 설치되어, 상기 공급부 내부로 흐르는 유체에 의해 회전 가능한 임펠러와, 상기 용기를 타격할 수 있도록, 상기 용기의 상측에 위치되어 상기 임펠러의 회전 동작에 의해 상하 방향으로 운동 가능한 타격봉을 구비하는 개공 장치;
    를 포함하고,
    상기 타격봉은 자성체를 포함하는 재료로 형성되어, 하나의 극성을 가지고,
    상기 개공 장치는 자성의 극성이 교번하여 대응 위치하도록 구동하는 자성체부를 포함하는 냉각 타워.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 자성체부는, 상기 타격봉과 동일한 극성을 가지는 제 1 자성체 부재 및 상기 타격봉과 다른 극성을 가지는 제 2 자성체 부재를 포함하고,
    상기 제 1 자성체 부재와 제 2 자성체 부재는 일 축을 동심으로 하여 나열 배치되며,
    성기 자성체부는 상기 일 축을 중심으로 회전 가능한 냉각 타워.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 1 자성체 부재 및 제 2 자성체 부재 각각은 복수개로 마련되며,
    상기 제 1 자성체 부재와 제 2 자성체 부재가 교번하여, 복수회 나열되도록 설치된 냉각 타워.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 타격봉은 N 극 및 S 극 중 어느 하나의 극성을 가지고,
    상기 제 1 자성체 부재는 N 극 및 S 극 중 어느 하나의 극성이며, 상기 제 2 자성체 부재는 N 극 및 S 극 중 상기 제 1 자성체 부재와 다른 극성을 가지는 냉각 타워.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 개공 장치는,
    상기 용기의 폭 방향으로 연장 형성되며, 상기 임펠러의 회전에 의해 회전 가능하도록 일부가 상기 공급부 내부로 삽입되어, 일단이 상기 임펠러와 연결된 제 1 샤프트;
    상기 임펠러의 회전에 의해 회전 가능하도록, 상기 제 1 샤프트와 연결된 회전부;
    상기 제 1 샤프트의 연장 방향으로 연장 형성되며, 상기 자성체부의 회전에 의해 회전 가능하도록 상기 자성체부에 연결된 제 2 샤프트; 및
    폐루프 형상으로, 일부가 상기 회전부의 외주면의 적어도 일부를 감싸고, 다른 일부가 상기 자성체부의 외주면의 적어도 일부를 감싸도록 설치된 벨트;
    를 포함하는 냉각 타워.
  7. 청구항 1, 청구항 3 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체는, 진공 분위기에서 용강을 정련하는 진공 정련 설비로부터 배출된 배가스를 응축 및 냉각시켜 발생된 액상의 용수를 포함하는 냉각 타워.
  8. 냉각 장치의 용기로 유체를 공급하는 과정;
    상기 용기에 마련된 홀을 통과하여 상기 용기 하측으로 낙하된 유체를 냉각시키는 과정;
    상기 유체가 상기 용기로 공급되도록 흐르는 힘을 이용하여 임펠러를 회전시키는 과정; 및
    상기 임펠러의 회전에 의해 상기 용기의 상측에 설치된 타격봉을 운동시켜, 상기 용기를 타격하는 과정;
    을 포함하고,
    상기 용기를 타격하는 과정은,
    자성체를 포함하는 타격봉과 동일한 극성 및 상기 타격봉과 다른 극성을 상기 타격봉의 상측에 교번하여 위치시켜 상기 타격봉을 밀거나 당기는 과정을 포함하는 유체의 냉각 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 타격봉은 상기 임펠러의 회전에 의해 상하 방향으로 반복하여 운동하는 유체의 냉각 방법.
  10. 삭제
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 타격봉과 동일한 극성과 상기 타격봉과 다른 극성을 상기 타격봉의 상측에 교번하여 위치시키는데 있어서,
    상기 타격봉과 동일한 극성을 가지는 제 1 자성체 부재와, 상기 타격봉과 다른 극성을 가지는 제 2 자성체 부재를 일 축을 동심으로하여 배치하고,
    상기 일 축을 중심으로 상기 제 1 자성체 부재와 제 2 자성체 부재를 회전시키는 유체의 냉각 방법.
  12. 청구항 8, 청구항 9, 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체는, 진공 분위기에서 용강을 정련하는 진공 정련 설비로부터 배출된 배가스를 응축 및 냉각시켜 발생된 액상의 용수를 포함하는 유체의 냉각 방법.



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