KR102071333B1 - 고로용 회전식 장입 장치 - Google Patents

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KR102071333B1
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풀 부르스 에스.에이.
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Abstract

고로용 회전식 장입 장치는 고정하우징(16) 및 실질적인 수직축(A)에 관해 회전할 수 있도록 지지되는 서스펜션 로터(22), 서스펜션 로터(22)에 대해 회전 가능하게 매달린 장입 분배기(28)를 포함한다. 회전 구동 수단은 축(A)에 관하여 서스펜션 로터를 회전하기 위해 제공된다. 틸팅 구동 수단은 상기 회전 구동 수단으로부터 독립적으로, 실질적인 수평 회전축(B)에 대하여 장입 분재기(28)를 회전하기 위해 제공된다. 틸팅 구동 수단은 서스펜션 로터(22)상에 장착되고, 서스펜션 로터와 함께 회전한다. 틸팅 구동 수단은, 메인 케이싱(36) 내부에 설치되고, 실질적으로 수평 출력축(52)를 포함하는 전자 틸팅 모터(MB), 틸팅 모터 출력축에 의해 구동되는 틸팅 입력 기어(54), 및 상기 슈트 분배기(28)의 서스펜션 암(34)와 회전 가능한 일체형인 틸팅 출력 기어(56)를 포함하고, 상기 틸팅 입력 기어는 상기 틸팅 출력 기어와 맞물린다.

Description

고로용 회전식 장입 장치{ROTARY CHARGING DEVICE FOR SHAFT FURNACE}
본 발명은 고로를 위한 장입 장치에 관한 것으로, 특히, 고로에 장입 물질을 분배하기 위한 회전식 장입 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 장입 물질의 원주 및 방사 방향 분배를 위한 슈트를 구비한 유형의 장비에 관한 것이다.
장입 물질의 원주 및 방사 방향 분재를 위한 슈트를 이용하는 회전식 장입 장치는 1970년대초의 산업에서 BELL LESS TOP®을 가져온 본 출원인으로 인해 주로 수 십년 동안 알려져 있다.
예를 들면, 상기 회전식 장입 장치는 미국특허 3,693,812에 공개된다. 이는 실질적으로 수직 회전축에 관해 회전하기 위해, 고정 하우징에서 지지되는 서스펜션 로터 및 슈트 조절 로터를 포함한다. 슈트는 서스펜션 로터에 매달려서, 잡입 물질의 원주 방향 분배를 위해 후자로 회전한다. 또한, 슈트는 장입 물질의 방사방향 분배를 위한 실질적인 수평축에 관하여 선회 조절 가능하도록 매달린다. 서스펜션 로터 및 조절 로터는 메인 회전 구동부, 즉 전자 모터 및 조절 구동부, 즉 전자 모터를 구비한 차동 구동 유닛에 의해 구동된다. 서스펜션 로터 및 조절 로터 사이에 차동 회전(differential rotation)을 생성한다. 회전 메커니즘은 슈트의 각도 조절을 제공한다. 슈트와 연결되고 로터에 의해 구동되는 상기 메커니즘은 회전 위치의 다양성, 즉, 슈트의 틸트(tilt) 각으로, 차동 회전으로 인하여 서스펜션 로터와 조절 로터 사이의 각도 변위의 다양성을 변형시킨다.
또한, 미국 특허 3,693,812의 회전식 장입 장치는 두 개의 로터를 구동하기 위한 구동 유닛과 함께 구비된다. 상기 유닛은 로터와 슈트를 지지하는 고정 하우징 상에 배치되는 케이싱에 둘러싸인다. 케이싱은 주 입력축, 보조 입력축, 제1출력축 및 제2 출력축을 포함하고, 제1축력축은 이하 회전축이라고 부르며, 제2출력축은 이하 조절축이라고 명명한다. 주 입력축은 메인 회전 구동부에 의해 구동된다. 케이싱 내부에서, 감소 메커니즘은 주 입력축을 서스펜션 로터의 기어링과 맞물리는 기어휠(gearwheel)과 함께 제공되는 고정 하우징 내부에 수직으로 확장되는 회전축과 연결한다. 또한, 조절축은 조절 로터의 기어링과 맞물리는 기어휠과 함께 제공되는 고정 하우징에 수직으로 확정된다. 구동유닛의 케이싱 내부에서, 회전축과 조절축은 유성(epicyclic) 차동 메커니즘, 즉, 유성 기어 트레인(sun-and-planet gear train)을 수단으로 상호 연결된다. 후자는 회전 축 상에 기어휠과 맞물리는 외부 치형을 갖는 수평 고리(링 기어)를 포함하고, 선 기어(sun gear)는 보조 입력 축, 고리의 외부 치형 및 선 기어와 맞물리는 적어도 두 개의 유성 기어와 연결된다. 보조 입력 축이 고정적인 경우, 즉, 조절 구동부가 멈춰진 경우, 회전축과 조절축이 회전 축과 조절축이 메인 회전 구동부에 의해 부여되는 동일 회전 속도를 가지도록 상기 유성 기어 트레인은 치수가 설정된다. 조절 구동부는 가역 구동부이고, 보조 입력 축과 연결된다. 차동 메커니즘으로 인하여, 조절 구동부는 회전축보다 더 빠른 속도 및 더 느린 속도로 조절축을 구동하도록 함으로써, 서스펜션 로터 및 조절 로터 사이 상대적인 회전, 즉 차동 회전을 생성하게 한다.
분배 슈트를 갖는 상기 회전식 장입 장치는 산업에서 매우 성공적임을 증명했고, 다양한 제조업체는 자신들의 버전(version)을 개발했다. 대부분의 설계에서, 구동 모터, 구동 유닛, 회전 축 및 조절 축은 수직으로 배치되고, 고정 하우징의 상부 상에 일반적으로 배치된다. 상술한 바와 같이, 회전 구동부는 지지 로터에 부착된 링 기어를 결합하는 피니언(pinion)에 의해 상대적으로 쉽게 달성될 수 있다. 틸링 구동부는 수직 전자 모터에 의해 제공된 토크(torque)로서 더 복잡하고, 수평축에 관하여 분배 슈트를 회전할 수 있는 방식으로 변환된다. 이와 관련하여, 틸팅 메커니즘의 설계는 커넥팅 로드(connecting rod), 케이블 또는 유압 실린더 및 특수 설계된 기어를 이용하여 많은 발전을 이끌어 왔다. 특히, 상술된 틸팅 구동 유닛은 장입 물질을 분배하기 위한 장치의 주요 요소이다. 이는 맞춤으로 형성되기 때문에, 장치의 총 비용이 상당부분을 나타낸다. 또한 구동 유닛이 서비스 또는 주요 수리가 요구되는 경우, 고로의 연속 가동을 가능하게 하기 위해, 완전한 스페어 유닛은 고로 운영자에 의해 재고가 유지되는 것이 일반적이다.
수년에 걸쳐서, 새로운 설계의 발전을 이끈 동기 유발 요소는 다음과 같다:
- 장치, 특히 작은/중간의 용광로 설치의 소형화 향상;
- 회전식 및 틸팅 구동 메커니즘의 신뢰도 향상;
- 장착된 다양한 외구 케이싱에 의한 복잡하고 어려운 고정 하우징에 대한 접근의 편의성;
- 케이싱 개구부(casing opening)(씰(seal), 개스켓(gasket)…)의 양적 감소;
- 회전식 및 틸팅 구동 메커니즘의 신뢰도 향상.
유럽 특허 0 863 215에서, 이는 회전부(서스펜션 로터)상에 장착된 전자식 모터를 수단으로 슈트를 작동시키도록 제안된다. 상기 해결책은 슈트의 기울기를 다양화하기 위한 매우 발전된 기계적 기어 배치에 대한 필요성을 제거한다. 그러나, 이는 슈트 지지 로터에 대한 전자 모터에 전원을 공급하기 위해, 고정 부분에서 회전 부분으로 전자 에너지 전달을 위한 수단을 요구한다.
그러나, 유럽 특허 0 863 215에서 제안된 해결책은 상당한 먼지와 열을 갖는 냉혹한 산업 조건에 직면하여 실제 사용을 위해서 미완성적이고, 부적절하다. 틸팅 구동부에 대한 전력 공급은 해결되지 않은 다른 문제이다.
본 발명의 목적은 간단하고 강력한 매커니즘을 이용하여 분배 슈트를 쉽게 제어하기 위한 회전식 장입 장치의 다른 설계를 제공하는 것이다.
본 목적은 청구항 1항에서 청구된 회전식 장입 장치에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 회전식 장입 장치는,
고로의 스로트(throat)(12) 상에 장착하기 위한 고정 하우징(16);
실질적인 수직축에 관해 회전할 수 있도록 지지되는 상기 고정 하우징(16)의 서스펜션 로터 (22);
상기 서스펜션 로터(22)에 대해 회전 가능하게 매달린 장입 분배기(charge distributor)(28), 상기 서스펜션 로터 및 고정 하우징은 상기 회전식 장입 장치의 메인 케이싱(36)을 형성하도록 함;
축(A)에 관하여 상기 서스펜션 로터를 회전하기 위한 회전식 구동 수단;
상기 회전식 구동 수단으로부터 독립적으로, 실질적 수평 회전축(B)에 관하여 상기 장입 분배기(28)를 회전하기 위한 틸팅 구동 수단을 포함하고,
상기 틸팅 구동 수단은 회전하기 위해 상기 서스펜션 로터에 장착되고,
틸팅 모터, 바람직하게는 전자 모터는 메인 케이싱 내부에 설치되고, 수평 실질적인 출력축을 포함하고,
틸팅 입력 기어는 상기 틸팅 모터 출력축에 의해 구동되고, 틸팅 출력 기어는 상기 슈트 분배기의 서스펜션 암과 회전가능한 일체형이고, 상기 틸팅 입력기어는 상기 틸팅 출력 기어와 맞물린다.
따라서, 본 발명은 회전 및 틸팅 구동부가 별도로/독립적으로 제어될 수 있는 고로를 위한 회전식 분배 장치를 제공한다. 회전 하기 위해, 관련된 구동 기어장치/수단을 갖는 틸팅 모터가 메인 하우징 내부에 배치되고, 상기 서스펜션 로터에 의해 수행된다. 본 실시예에 따르면, 틸팅 모터는 서스펜션 로터에 의해 직접 지지될 수 있거나, 서스펜션 로터에 의해서 수행되기 위해 측면으로 퇴거될 수 있어서, 이는 두 경우에 서스펜션 로터와 회전하기 위해 배치된다.
본 회전식 분배 장치는 많은 이점을 가진다.
- 상기 틸팅 및 회전식 구동 수단은 전달 메커니즘의 기계적 설계를 용이하게 분리되고 독립적이고,
- 상기 틸팅 모터의 수평적 설치는 상기 고정 하우징 상의 영역에서 일부 공간을 비우고,
- 상기 틸팅 모터는 메인 케이싱 내부에 배치되어 거친 외부 환경으로부터 보호된다.
바람직하게, 서스펜션 로터는 원통형 본체 및 실질적인 수평 하부 플랜지를 포함하고, 그러나, 상기 구성은 한정되지 않고 다른 설계가 사용될 수 있다. 그러므로, 틸팅 구동 수단은 하부 플랜지에 의해 지지되고, 하부 플랜지 상에 장착될 수 있다. 특히, 수평 이동으로 수직축의 회전을 변환하는 것은 더 이상 요구되지 않기 때문에, 서스펜션 로터의 하부플랜지 상에서 틸팅 모터(수평한 출력축을 가짐)의 설치는 틸팅 구동 메커니즘을 크게 간소화한다.
일반적으로, 회전 구동 수단은 고정 하우징(수직 또는 수평 출력축을 가짐) 외부 또는 내부에 장착될 수 있고 메인 전달에 의해 서스펜션 로터와 동작 가능하게 결합되는 회전식 모터, 바람직하게는 전자 모터를 포함할 수 있다. 예를 들면, 회전식 모터는 출력축이 실질적으로 수직이고, 상기 메인 전달은 상기 출력축에 의해 구동되고 상기 회전식 지지부와 회전 가능하게 일체형이며 동축인 치형 링과 맞물리는 입력기어를 포함하도록 장착될 수 있다.
그러나, 틸팅 모터용으로, 회전식 모터는 바람직하게, 메인 케이싱 내부 고정식 하우징 측면에 장착되어, 출력죽은 실질적으로 수평이다. 상기 경우에, 회전 구동 수단은 회전식 모터의 출력축에 의해 구동되고 회전 지지부와 회전가능하게 일체형이며 동축인 치형링과 맞물리는 입력 기어를 갖는 메인 전달을 포함할 수 있다. 회전식 모터의 측면 배치는 높이를 감소시키고, 회전식 분배 장치 상에 일부 공간을 다시 확보한다. 그러므로, 공로 상의 상부 장입 장비의 전체 높이는 감소되고, 또한, 비용을 감소시킨다. 상술된 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 고정 하우징의 전체 높이는 약 1m까지 감소될 수 있고, 0.5m 내지 1.5m로 감소될 수 있다.
특히 소형의 실시예에서, 회전 구동 수단의 치형링은 서스펜션 로터의 하부 플랜지의 하부측에 고정되고, 회전식 모터에 의해 구동되는 입력 기어는 맞물리기 위해 하부 플랜지 아래 배치된다. 상기 실시예에서, 서스펜션 로터는 상기 고로의 상부링에 장착되는 구름 베어링에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있고, 구름 베어링의 하나의 레이스(race)는 서스펜션 로터의 하부 플랜지의 하부측에 고정될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 첨부된 종속항에서 인용된다.
본 발명은 간단하고 강력한 매커니즘을 이용하여 분배 슈트를 쉽게 제어하기 위한 회전식 장입 장치의 다른 설계를 제공할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 대한 참조로 예를 들어 설명될 것이다.
도 1은 본 회전식 장입 장치의 제1실시예의 단면 모식도이다.
도 2는 본 회전식 장입 장치의 제2실시예의 반을 나타내는 단면 모식도이다.
도 3은 본 회전식 장입 장치의 제3실시예의 단면 모식도이다.
도 4는 본 회전식 장입 장치의 다른 실시예의 반을 나타내는 단면 모식도이다.
도 5 내지 도 12는 본 회전식 장입 장치의 또 다른 실시예의 단면 모식도이다.
도 1은 대량 장입 물질(?揚瀆?)을 고로로, 특히, 용광로의 장입 기준선(stock-line)상에 분배하기 위한 회전식 분배 장치(10)의 제1실시예 중 주요 요소를 보여주고 있다. 종래에 공지된 바와 같이, 장치(10)는 상부 장입 설치 부분이고, 리액터(reactor), 예를들어, 용광로의 스로트(12)의 상부 개구부를 닫도록 배치된다. 분배 장치(10)는 예를 들어, WO　2007/082633에 공지된 바와 같은 구성에 따라, 하나 이상의 중간 저장 호퍼(미도시)로부터 장입 물질로 공급된다. 도 1에서, 퍼넬(funnel)(14)는 호퍼로부터 회전식 분배 장치(10)로 배출되는 장입 물질을 안내한다.
분배 장치(10)는 노(furnace) 스로트(12)에 밀봉 장착되고, 상부 및 하부 플랜지 구조물(20a, 20b) 사이에서 연장되는 고정형 외부 케이싱(18)을 포함하는 고정 하우징(16)을 형성하는 고정된 구조를 포함한다. 도 1의 변형에서, 고정 하우징(16)는 하부 플랜지 구조물(20b)에 의해 가공된 플랜지를 구성하는 노(furnace) 스트로(12)의 상부링(21)에 고정된다.
하우징(16) 내부에서, 22로 일반적으로 한정된는 서스펜션 로터는 예를 들어 용광로 축에 해당하는 실질적인 수직 회전축(A)에 관하여 회전가능하게 장착된다. 이는 고정 하우징 구조물(16)에 의해 지지되고, 축(A)에 관하여 원주방향으로 확장되는 큰 직경의 환형 구름 베어링(24), 일반적으로 롤러 베어링 및 바람직하게 선회 베어링을 이용하여 수행될 수 있다.
상기 장치로부터 배출되고 퍼널(funnel)(14)에 의해 안내되는 장입물 물질은 장치(10)의 중심 채널(26)을 통해 흐르고, 28로 일반적으로 한정되는 분배 슈트에 도착한다. 중심 채널(26)의 내부 치수는 일반적으로 서스펜션 로터(22)의 단면에 의존한다. 그러나, 공급 스파우트(feeding spout)(30)는 서스펜션 로터(22) 내부에 배치되고, 고정 하우징(16)에 고정되게 장착되는 것이 바람직하다. 공급 스파우트(30)의 축 범위는 설계에 따라 다를 수 있다. 본 변형에서, 공급 스파우트(30)는 장치(10)의 상부 개구부(32)로부터 슈트(28) 아래로 연장된다. 여기서, 공급 스파우트(30)는 로터(22) 내부에 배치되기 때문에, 채널(26)의 단면은 공급 스파우트(30)에 따라 다르다.
분배 슈트(28)는 축(A)에 관하여 일체로 회전하기 위해 서스펜션 로터(22)에 장착된다. 슈트(28)는 종래 방식으로 로터(22)의 장착 베어링(미도시)에 슈트가 매달리는 수단으로, 수평축(B)에 관하여 틸팅/회전하는 한 쌍의 측면 서스펜션 암(34) (또는 트러니언(trunnion))을 실제 포함한다. 슈트(28)는 공급 채널(26)의 하부 영역에 일반적으로 설치되고, 장입물 물질-상부에 분배 장치(10)를 들어가게 함-은 노(furnace)에 분배되기 위해 로터(22)를 통해 슈트(28)로 떨어진다.
이해된 봐와 같이, 서스펜션 로터(22) 및 고정 하우징(16)은 회전식 장입 장치(10)의 메인 케이싱(36)을 형성하기 위해 동작하고, 이로써, 중심 공급 채널(26) 주변에 실질적으로 폐쇈된 환형 챔버를 정의한다. 이와 관련하여, 모든 도면에서, 서스펜션 로터(22)는 그림만을 돕기위해서 점선으로 표시된다. 이는 본체/하부에서 일부 통과하는 개구부가 있어야 한다는 것을 의미하지 않는다. 일부 경우에, 메인 케이싱(36)는 외주부의 전체 또는 일부 상에 연장되는 하나 이상의 내부 격벽(partition wall)을 포함할 수 있고, 하기에 설명될 것이다.
서스펜션 로터(22)는 회전축(A)과 동축으로 배치되고 슈트(28)를 실제로 지지하는 관 모양의 지지부 또는 본체(38)를 포함한다. 관 모양의 본체(38)는 중심 채널(26)에서 수직으로 연장되고, 구름 베어링(24)의 하나의 레이스에 의해 동장상(operationally) 연결되고 지지된다. 이 때, 본 실시예에서 다른 레이스는 구조물(16)의 고정된 환형의 벽(39)에 고정되도록 부착된다. 로터(22)는 환형의 플랜지로 형성되는 바닥부(bottom)(40)을 포함한다. 바닥부(40)은 메인 케이싱(36) 내부와 노(furnace)의 내부 사이 일종의 스크린을 형성하여 보호 기능을 그들 사이에서 가진다. 서스펜션 로터(22)의 바닥부(40)은 고정 하우징(16)의 하부 플랜지 구조물(20b)에 근접하여 측면으로/방사상으로 연장한다.
회전 구동 수단은 축(A)에 관하여 서스펜션 로터(22)를 회전하기 위해 제공된다. 이는 수직으로 배치된 출력축(46)을 갖는 (그 외측) 하우징의 상부에 고정되는 전자 모터(MR)를 포함한다. 회전식 모터(MR)은 메인 전달에 의해 서스펜션 로터(22)에 작동가능하게 결합된다. 메인 전달은 서스펜션 로터(22)와 회전 가능하게 일체형이고, 서스펜션 로터(22)를 둘러 싸는 치형의 환형 링(50)을 구동하는 출력축(46)상에 고정된 입력 기어(48)을 포함할 수 있다. 치형 링(50)은 베어링 레이스 지지 로터(22)에 고정되는 것이 바람직하다.
또한, 장치(10)는 회전 구동 수단을 이용하여 회전 하기 위해 상기 방법으로 서스펜션 로터(22)에 장착되고, 회전 구동 수단으로부터 독립적인 틸팅 구동 수단을 포함한다. 바람직하게, 틸팅 구동 수단은 로터(22)의 하부 플랜지(40) 상에 배치된다.
틸팅 구동 수단은 메인 케이싱(36)에 설치되고, 실질적인 수평 출력축(52)을 갖는 틸팅 모터(MB), 바람직하게, 전자 모터를 포함한다. 틸팅 입력 기어(54)는 틸팅 모터 출력축(52)에 의해 구동되는 반면, 틸팅 출력 기어(56)은 슈트 분배기(28)의 하나의 회전 암(pivoting arm)(34)과 회전 가능하게 일체형이다. 이 때, 틸팅 입력 기어(54)는 틸팅 출력 기어(56)에 맞물린다. 필요하지 않을 지라도, 틸팅 모터 출력축(52)은 회전축(B)와 실질적으로 평행하고, 실질적으로 그것과 함께 정렬되는 것이 바람직하다.
실제로, 입력기어(54)는외부 치형을 갖는 휠(wheel)일 수 있고, 출력 기어(56)는 슈트 암(34)과 일체형인 오목한 치형 세그먼트 형태를 취할 수 있다. 입력 기어(54)는 모터(MB)의 출력축(52)에 직접적으로 장착될 수 있다. 그러나, 감속 장치 세트(reduction gear set)(60)는 모터의 출력축(52) 및 입력 피니언(input pinion)(54)을 작동 가능하게 결합 배치된다. 그러므로, 입력 피니언은 중간 틸팅 축(62) 상에 장착된다. 도면 부호(Reference sign)(64)은 회전 축(62)을 지지하는 하나의 베어링을 나타내지만, 하나 이상의 베어링이 사용될 수 있다. 도시되지 않았지만, 적절한 장비는 상기 설명된 회전 및 틸팅 구동 수단의 메인 부분을 지지하고 고정하도록 사용될 수 있다.
바람직하게, 제어를 쉽게 하기 위해, 틸팅 구동 수단은 바닥부(40)상에 기초하고 바닥부와 함께 회전하는 슈트(28)의 양측 상에 유사한 구동 수단을 포함한다.
격벽(37)은 메인 챔버(36)를 두 개의 중심이 같은 환형 서브-챔버(361, 362)로 나눈다.
그러므로, 사용 중에, 분배 슈트(28)는 회전식 모터(MR)의 작동을 통해 축(A)에 관하여 회전될 수 있다. 또한, 분배 슈트는 슈트의 틸팅 각을 조절하고 다양한 반경에 도달하기 위해 수평축에 관해 회전할 수 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 회전식 모터(MR)가 작동되는 경우, 로터는 그것이 운반하는 틸팅 구동 수단을 이용하여 축(A) 주위를 회전한다. 틸팅 구동 수단은 바닥부(40)에 고정되고, 틸팅 구동 수단 및 로터(22)사이에서 축(A)에 관한 상대 회전은 없다.
본 회전식 분배 장치(10)는 많은 이점을 가진다:
- 틸 전달 시스템이 기계적 설계에 용이한 틸팅 및 회전 구동 수단은 분리되고 독립적이고,
- 틸팅 모터(MB)의 수평 설치는 고정 하우징 상에 영역에 일부 공간을 확보하고,
- 특히, 수평 이동으로 수직 축의 회전을 변환하도록 더 이상 요구되지 않기 때문에, 서스펜션 로터의 하부 플랜지(40) 상에 틸팅 모터(MB)의 설치는 틸팅 구동 메커니즘을 크게 간소화하고,
- 틸팅 모터(MB)는 메인 케이싱(36) 내부에 배치되어, 거친 외부 환경으로부터 보호된다.
회전하는 전자 모터(MR)는 고정되고 전력원과 쉽게 연결될 수 있다. 로터(22)를 이용하여 회전하는 틸팅 모터(MB)는 적절한 전기 공급을 요구한다. 슬립 링(Slip ring)은 고정된 하우징 부분으부터 회전하는 바닥부에 전력을 전달하는데 사용될 수 있다. 그러나, 유도식 전력 공급과 같이 접촉 없는 방법이 각 모터(MB)를 위해 바람직하다. 따라서, 예를 들어 바닥부(40)의 주변부에서 고정 구조물(16)에 고정된 고정 인덕터(70) 및 로터(22)에 고정된 회전 인덕터(72)를 포함하는 유도식 결합 장치는 사용될 수 있다. 회전식 바닥부(40)상에 배치되고 회전 인덕터(rotary inductor)(72)에 연결되는 틸팅 모터(MB) 에 전력을 공급하기 위해 방사상의 간격을 통해 자기적(magnetic) 결합을 수단으로 고정 지지부(16)로부터 로터(22)에 접촉 없이 전자 에너지를 전달하기 위하여 고정 인덕터(70) 및 회전 인덕터(72)는 방사상의 간격에 의해 분리되고, 회전식 변압기(transformer)로 구성된다. 상기 유도식 결합 장치는 종래에 개시되었고, 예를들면 WO　2008/074596에 설명되어 있다. 따라서, 이들은 본 명세서에서 더 설명되지 않을 것이다.
통상적으로, 현재 회전식 장입 장치는 메인 케이싱(36)에 먼지가 들어가는 것을 방지하기 위해, 임의의 적절한 수단과 함께 구비될 수 있다. 예를 들어, 질소 과압은 메인 케이싱(36)에서 유지될 수 있다. 또한, 씰, 예를 들어 워터 씰(water seal)은 로터(22) 및 해당 고정 하우징(16)의 영역 사이에 동작 간격(operating gap)을 좁히기 위해 배치될 수 있다.
도2는 회전식 모터(MR)의 수평 장착에 의해 도 1의 실시예와 다른 제2실시예(10')를 보여주고 있다. 회전식 모터(MR)는 실질적으로 수평이고, 메인 케이싱(36) 외부에 배치되는 출력축에 고정된다. 이는 반경상 대신에 위쪽으로 대향하는 치형 부(teeth)를 갖는 입력 기어(48), 이제 수직 링 기어(50)의 구성의 작은 변화를 요구한다.
도 3은 모터(MR)가 수평하게 장착되는 도2의 실시예와 유사한 제3실시예(10?)를 나타낸다. 그러므로, 회전식 모터(MR)는 수평인 출력축에 고정되지만, 여기서 상기 모터(MR)는 메인케이싱(36) 내부에 배치된다.
고정 하우징(16)의 상부에서 회전식 모터(MR)의 제거는 장치(10)의 높이를 줄이고, 회전식 분배 장치(10) 자체 또는 저장 호퍼 및 회전식 분배 장치 상에서만 위치된 관련 값에 대한 유지(예를 들면 슈트 유지/교체)를 위해 접근하는 것이 바람직한 상기 영역에서 일부 공간을 확보한다(free up). 또한, 이는 모터(MR)에 대한 접근을 용이하게 한다.
도4를 참조하면, 본 장치(110)의 제3실시예는 구름 베어링(124)((선회 링(slewing ring))이 노 상부콘(furnace top cone)(112)의 상부링(121)(가공된 플랜지) 상에 직접 장착된다는 것을 보여주고 있다. 도1과 비교하면, 동일하거나 유사한 요소들은 100에 의해 보강된 같은 도면 부호에 의해 표시된다. 그러므로, 구름 베어링(124)의 하나의 레이스는 상부링(121)에 고정되고, 다른 레이스는 바닥부(140)의 하부 표면에 고정된다. 다른 실시예로서, 틸팅 구동 수단은 회전식 바닥부(140)에 의해 수행되고, 바람직하게, 협동 인덕터(cooperating inductor)(70, 72)를 갖는 유도 결합 장치를 이용하여 공급된다. 틸팅 구동 수단은 바람직하게 대칭적으로 배치되고, 틸팅 모터의 출력축(152)에 결합되는 감소 기어 세트(미도시)를 포함한다. 출력축(152)은 입력 기어(154)와 회전가능한 일체형이다. 그러나, 상기 실시예에서, 노 상부 콘(furnace top cone)(113) 보다 위에서 장치(110)의 높이를 더 감소시키기 위해, 슈트(128)의 선회 암(134)과 연결되는 출력 기어(156)는 바닥부(40)에 제공되는 오목부(155)에서 입력 기어(154) 아래 배치된다. 또한, 바람직하게, 회전식 모터(MR)는 틸팅 축(152) 수준까지 상부 프랜지(120a) 로부터 연장되는 환형의 격벽(174)에 의해 구분되는 서브-챔버(137) 내부의 틸팅 모터(MB)를 갖는 메인 케이싱(136) 내부에 배치된다.
하나는 상기 변형에서 로터(122)의 독특한 형태를 나타낼 수 있으며, 메인 케이싱(136)의 내부를 향한 공급 채널로부터 연장되는 수평 벽부(176)을 포함한다. 로터(122)와 관련된 링 기어(150)는 상기 벽 부(176)의 외부 단부에 고정된다.
도 5에 도시된 실시예(110’)는 유사하게 구성된 서스펜션 로터(122’)를 가지며, 도 4의 실시예와 매우 유사하다. 그러나, 서스펜션 로터(122’)는 장치(110’)의 상부에 배채된 구름 베어링(124)을 이용하여 매달리고, 하나의 레이스는 상부 플랜지 구조물(120a)에 부착되고, 다른 레이스는 서스펜션 로터(122’)의 수평 벽 부(176)에 연결된다.
도 6의 실시예에 도시된 바와 같이, 회전식 분배 장치 및 상부 장입 설치의 높이를 더욱 감소시키기 위해, 회전식 모터(MR)는 틸팅 모터(MB) 하에 배치될 수 있다. 동일 또는 유사한 요소는 도 4에 관하여 100에 의해 보강된 동일한 도면 부호에 의해 정의된다. 여기서, 다시 구름 베어링(224)만 요구되고, 노 상부콘(212)의 상부링(221) 에 직접 장착된다. 바닥부(240) 상 공간이 틸팅 구동 수단을 수용하고 슈트(228)을 고정하기 위해 요구되기 때문에, 서스펜션 로터(222)는 도 1과 비교하여 짧은 원통형 본체(238)를 갖는다. 도 4에서와 같이, 협동 레이스가 상부링(221)에 고정되면서, 회전식 바닥부(240)는 구름 베어링(224)의 하나의 레이스에 의해 직접 지지된다. 또한, 바닥부(240)상에서 틸팅 구동 수단의 배치는도 4와 유사하다.
그러므로, 높이의 실질적인 감소는 회전식 바닥부(240) 각각 아래, 틸팅 모터(MB) 하의 고정된 회전식 모터(MR)의 배치에 의해 제공된다. 실제로, 약 0.5m의 회전식 분배 장치의 총 높이(하부(220b) 및 상부(220a) 플랜지의 사이)에 이르고, 약 2/3의 높이 감소가 달성된다.
상기 변형으로, 치형 링(250)은 바닥부의 하부측에 직접 고정되거나, 짧은 스페이서 슬리브(spacer sleeve) 상에 직접 고정된다. 모터(MR)는 수평하게 배치되고, 수평 출력축(246) 상에 치형링(250)과 맞물리는 입력기어(248)을 포함한다.
도 7및 도 8은 구름 베어링(324)(선회 링)이 고정 하우징(316)의 하부 플랜지(320b)에 장착되는 두 개의 다른 실시예를 설명한다. 하부 플랜지(320)는 예를 들어 상부링(321)에서 노(furnace) 스로트(312)에 통상적으로 고정된다. 동일하거나 유사한 요소는 도 4와 비교하여 200에 의해 보강되는 동일한 도면부호로 설계된다.
서스펜션 로터(322)는 구름 베어링(324)에 의해 지지되고, 하나의 레이스는 예를 들어, 주변부 영역에서, 로터 바닥부(340)의 하부측에 고정되고, 다른 하나는 지지부재(미도시)를 통해 선택적으로 또는 하부 플랜지(320b)에 직접 고정된다.
틸팅 구동 수단은 서스펜션 로터(322)의 바닥부(340)에 장착되지만, 슈트(328)에 근접한다. 출력기어(356)는 도 4의 변형과 같이, 하지만 바닥부(340)에 오목부 없이 틸팅 이력 기어(354) 하기에 위치된다.
회전 구동 수단은 고정된 전자 모터(MR)를 포함하고, 로터(322) 중 로터의 수평 벽부(376)에 부착되는 링 기어(350)와 협력하는 입력 기어(348)를 포함한다.
도 7의 실시예에서, 환형 벽부(374)는 고정 하우징(316)의 상부 플랜지(320a)dp 고정되고, 외부 환형 챔버 및 내부 환형 챔버로 분리되게 메인 케이싱(336)을 나눈다. 그러므로, 회전식 모터(MR)는 외부의 환형 서브-챔버 및 내부의 환형 챔버에서의 틸팅 모터(MB)에 배치된다.
대조적으로, 도 8의 실시예에서, 측면으로 소형 기술, 두 모터(MR, MB)를 제시하고, 세분화되지 않은 메인 케이싱(336)에 위치되다. 도 4 내지 도 8의 실시예에서, 틸팅 출력 기어(156, 256또는 356)는 오목한 로터 플랜지(140)에서 입력기어(154, 254, 354) 아래 도시된다. 그러나, 하부 플랜지(140)는 평평할 수 있고, 도 1과 같이 틸팅 출력 기어는 입력 기어 상에 배치될 수 있다.
도 9는 도 7의 실시예와 유사하지만, 구름 베어링(424)이 고정 하우징(416)의 상부 영역에 위치되는 회전식 분배 장치(410) 실시예를 나타낸다. 도 7과 비교하여, 동일하거나 유사한 요소는 100에 의해 보강된 동일한 도면부호에 의해 나타난다. 고정식 로터(422)의 설계 및, 틸팅 및 회전 구동부 배치는 도 7과 유사하다.
구름 베어링(424)는 고정 하우징(416)의 상부 플랜지(420a)에 고정되는 하나의 레이스 및 서스펜션 로터(422), 예를 들어 상부 벽(476)에 고정 되는 다른 레이스를 포함한다.
도 10의 실시예(410')은 출력 기어(456)가 입력 기어(454) 상에 위치되는 틸팅 구동 수단에서 도 9와 다소 다르다.
도 11을 참조하면, 구성은 도 10과 동일하지만, 추가적인 냉각 시스템(480)의 실현 가능성을 더욱 보여주고 있다. 냉각 시스템은 서스펜션 로터(422) 상에 고정된 회전식 회로부(482) 및 고정 하우징(461), 실제로는 환형의 L-형 벽부(475)에 고정된 고정식 회로부(484)를 포함한다. 작동하는 동안, 회전식 회로부(4482)는 서스펜션 로터(422)와 회전하는 반면, 고정식 회로부(484)가 하우징(416)과 함께 움직이지 않게 유지된다. 회전식 회로부(482)는 임의의 적합한 열교환기를 포함한다. 예를 들어, 열교환기는 서스펜션 로터(422) 상에 배치되는 복수의 냉각 파이프 코일(486)을 포함한다. 코일(486)은 노(furnace) 열에 대부분 노출되는 장입 장치(410')의 부분을 냉각시키기 위해, 메인 케이싱(436) 측 상에 로터의 본체부(438) 및 하부 플랜지(440)과 열접촉 한다. 추가로, 회전식 회로부(482)도 하우징(416)에 배치된 구동부 및 기어 구성요소들을 냉각시킨다.
도 11에 도시되지 않았지만, 회전식 회로부(482)는 예를 들어 분배 슈트(428) 자체를 냉각시키기 위해 추가적인 냉각 파이프/코일을 포함할 수 있거나, 임의의 적합한 종류의 열 교환기 구성을 포함할 수 있다. 회전식 분배 장치를 위한 냉각 시스템은 종래에 공지되어 있고, 여기서 더 자세히 설명되지 않을 것이다. 냉각 시스템에 대해 더 상세한 내용을 위해, 본 명세서의 참고로 인용되는 WO　2011/023772을 참조할 수 있다. 이와 관련하여, 시스템(480)은 고정 회로부(484)에서 회전식 회로부(482)로, 회전식 회로부(482)에서 고정 회로부(484)로 냉각수(예. 물)의 강제적 순환을 달성하도록 구성되는 것이 바람직하고, 후자 부분(482)는 전자 부분(484)에 관하여 회전한다. 상기 효과로 인하여, 냉각 시스템(480)은 두 회로부(482, 484)와 유동적으로 결합하는 환형의 스위블 조인트(swivel joint)(488)를 포함한다. 환형의 스위블 조인트(488)은 예를 들면 환형의 벽부(475)의 수평 부분 상의 고정하우징(416)의 상부에서 제공되며, 다른 위치가 가능할 수 있다. 예를들어, 공급 채널(426)를 둘러싸기 위해서, 스위블 조인트(488)은 환형 구성이 일반적이고, 축(A)과 동축상에 배치된다.
마지막 실시예는 도 12에 도시된다. 도1처럼 동일한 실시예는 500에 의해 보강되는 동일한 도면 부호에 의해 표시된다. 상기 실시예는 틸팅 모터(MB)가 방사상으로 퇴거되는 것과 다르고, 더 이상 로터의 하부 플랜지(540) 상에 직접적으로 기초하지 않는다. 이는 틸팅 구동 수단의 다른 구성을 요구한다. 틸팅 모터(MB)가 로터 플랜지(540) 상에 설치되지 않지만, 회전하여 로터(522)에 따라서 수행된다. 그러므로, 틸팅 모터(MB)는 모든 둘레에 대하여 모터(MB)의 회전을 허용하는, 플랜지 구조물(520b)에 고정되는 더 큰 지름의 환형 구름 베어링(594) 상에 수평으로 배치되고 지지되는 출력축(552)을 가진다. 틸팅 모터(MB)는 출력축(522)을 위해 환형 슬롯(slot)(596)을 갖는 중간 벽(595) 뒤에 배치되는 것이 바람직하다. 모터의 토크는 전달 메커니즘에 의해 로터 바닥부(540)에 장착되는 틸팅 축(562)으로 전달된다. 상기 전달 메커니즘은 중간 기어(597a) 와 중간기어에 고정된 웜(597b)을 포함하는 중간 축(597)을 포함한다. 중간 기어(579a)는 출력축(594)에 장착된 구동 피니언(598)과 맞물린다. 웜(597b)는 틸팅 축(562)의 단부에 장착되는 웜 휠(599)과 차례로 맞물린다. 틸팅 축(562)의 다른 단부는 슈트의 서스펜션 암(534)과 회전 가능한 일체형인 출력기어(556)와 맞물리는 입력기어(544)를 운반한다.
일부 내용은 상술한 모든 실시예에 관하여 이루어질 수 있다.
도면을 간략하고 명확하게 나타내기 위해, 대부분의 실시예는 반-단면, 특히 축(A)의 좌측 단면도를 기초로 설명된다. 상기 반-단면도에서, 분배 슈트의 하나의 서스펜션암만이 틸팅 모터(MB) 및 관련 전달과 함께 도시된다. 그러나, 실제로 틸팅 구동 수단은 분배슈트의 각각의 서스펜션 암에 각각연결된 수평 틸팅 모터(MB)와 적절한 전달을 갖는 두 개의 유사한 틸팅 구동 수단을 포함한다는 것을 이해할 수 있다. 분배 슈트의 반대측 상에서 유사한 틸팅 구동 수단의 사용은 도 1 및 도 3에 도시된다.
다양한 실시예의 다른 일반적 측면은 전력 공급(power supply)이다. 바람직하게, 유도 전력 공급은 틸팅 모터(MB)를 공급하는데 사용된다. 회전식 모터(MR)은 고정되고, 이는 간단하고 효율적으로 선에 의해 전원이 공급된다. 또한, 그럼에도 불구하고, 메인 케이싱 내부에 설치되는 경우, 하나는 회전식 틸팅 모터(MB)로서 무선 전력 공급을 사용할 수 있다.
도면들 중 일부에서, MR을 위한 두 공급 가능성이 도시되고, 하기의 표기법이 사용된다:
- 유선 전원 공급은 90, 190, 290, 390 지정되고;
- 및 유도 전원 공급은 일반적으로 192, 292, 392, 492로 나타낸다.
마지막으로, 도 1과 관련하여 상술된 바와 같이, 본 회전식 분배 장치가 예를 들어, 질소 과입력을 이용하여 메인케이싱(36)에 먼지가 들어가는 것을 방지하기 위해 적절한 임의의 수단을 구비하는 것은 바람질할 수 있다. 또한, 씰, 예를 들어 워터 씰은 로터(22) 및 고정 하우징(16)의 해당 부분 사이에서 동작 간격을 좁히기 위해 배치될 수 있다.

Claims (16)

  1. 회전식 장입 장치로서,
    고로의 스로트(throat)(12) 상에 장착하기 위한 고정 하우징(16);
    수직축에 관해 회전할 수 있도록 지지되는 상기 고정 하우징(16)의 서스펜션 로터 (22), 상기 서스펜션 로터 및 고정 하우징은 상기 회전식 장입 장치의 메인 케이싱(36)을 형성하도록 함;
    상기 서스펜션 로터(22)에 대해 회전 가능하게 매달린 장입 분배기(charge distributor)(28);
    축(A)에 관하여 상기 서스펜션 로터를 회전하기 위한 회전식 구동 수단;
    상기 회전식 구동 수단으로부터 독립적으로, 수평 회전축(B)에 대하여 상기 장입 분배기(28)를 회전하기 위한 틸팅 구동 수단을 포함하고,
    상기 틸팅 구동 수단은 상기 서스펜션 로터(22) 에 장착되어 회전하고,
    틸팅 모터(MB)는 상기 메인 케이싱(36) 내에 설치되고, 수평 출력축(output shaft)(52)을 포함하고, 상기 틸팅 모터(MB)는 상기 서스펜션 로터와 회전하기 위해 배치되고,
    틸팅 입력 기어(tilting 입력 기어)(54)는 상기 틸팅 모터 출력축에 의해 구동되고,
    틸팅 출력 기어(tilting 출력 기어)(56)는 상기 장입 분배기(28)의 서스펜션 암(suspension arm)(34)와 회전 가능한 일체형이고, 상기 틸팅 입력기어는 상기 틸팅 출력 기어와 맞물리는 것을 특징으로 하는 고로용 회전식 장입 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서스펜션 로터(suspension rotor)(22)는 원통형 본체(38) 및 하부 플랜지(bottom flange)(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로용 회전식 장입 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 틸팅 구동 수단(tilting drive means)은 하부 플랜지(40)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 고로용 회전식 장입 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    회전식 모터(MR)는 상기 고정 하우징(16)에 측면으로 장착되거나 수평인 출력축(46)을 가지는 상기 고정 하우징 내부에 장착되고,
    상기 회전식 구동 수단은 상기 출력축(46)에 의해 구동되고, 상기 서스펜션 로터(22)와 회전 가능한 일체형이며 같은 축인 치형 링 (50)과 맞물리는 입력 기어(48)를 갖는 메인 전달(main transmission)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고로용 회전식 장입 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    치형 링(250)은 하부 플랜지(240)의 하부측에 고정되고, 상기 회전식 모터(MR)에 의해 구동되는 입력 기어(248)는 치형 링(250)과 맞물린 체결로 상기 하부 플랜지 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는 고로용 회전식 장입 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    서스펜션 로터(222)는 상기 고로(212)의 상부링(221)에 장착되는 구름 베어링(rolling bearing)(224)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 상기 구름 베어링 중 하나의 레이스(race)는 서스펜션 로터의 하부 플랜지(240)의 하측에 고정되는 것을 특징으로 하는 고로용 회전식 장입 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서스펜션 로터는 구름 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되고, 상기 구름베어링의 제1레이스는 상기 서스펜션 로터의 벽부(wall portion)에 부착되고, 상기 구름베어링의 제2레이스는 고정된 구조물에 부착되는 것을 특징으로 하는 고로용 회전식 장입 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제1레이스는 서스펜션 로터(122, 422)의 상부 수평 벽부(176, 476)에 부착되고, 상기 제2레이스는 상기 고정 하우징의 상부 플랜지(120a, 420a)에 직접 또는 간접적으로 부착되거나, 상기 제1레이스는 서스펜션 로터(322)의 하부 플랜지(340)에 부착되고, 상기 제2레이스는 상기 고로의 상기 고정 하우징 및 상부링의 하부 플랜지(320b) 중 하나에 부착되는 것을 특징으로 하는 고로용 회전식 장입 장치.
  9. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 틸팅 모터 출력축(52)은 상기 회전축(B)에 평행한 것을 특징으로 하는 고로용 회전식 장입 장치.
  10. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    서스펜션 로터(122, 122', 222)는 오목부(155, 255)을 가진 하부를 포함하고, 상기 틸팅 모터(MB)에 의해 구동되고, 분배 슈트(128, 228)의 서스펜션 암(134, 234)과 회전 가능한 일체형인 출력 기어(156, 256)는 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 고로용 회전식 장입 장치.
  11. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 틸팅 모터(MB)는 메인 케이싱의 격벽(174)을 통과하는 출력축(152)를 갖는 메인 케이싱(136)의 서브-챔버(sub-chamber)에 위치되는 것을 특징으로 하는 고로용 회전식 장입 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    회전식 모터(MR)는 수직인 출력축(46)과 함께 장착되고, 메인 전달은 상기 출력축에 의해 구동되고 상기 서스펜션 로터(22)와 회전가능한 일체형이며 동축인 치형 링(50)과 맞물리는 입력 기어(48)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로용 회전식 장입 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 틸팅 구동 수단은 상기 틸팅 모터(MB) 출력축(552)을 입력 기어(554)에 결합하는 웜 기어 세트(worm gear set)(597)을 포함하고, 상기 틸팅 모터는 회전하는 서스펜션 로터에 의해서 수행되기 위해 환형 구름 베어링(594)에 의해 출력축(522)으로 지지되는 것을 특징으로 하는 고로용 회전식 장입 장치.
  14. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 틸팅 모터(MB)에 전력을 공급하기 위한 유도 전력 공급 수단(70, 72)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고로용 회전식 장입 장치.
  15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    서스펜션 로터(422) 상에 고정된 회전식 회로부(428) 및 고정 하우징(416)에 고정된 고정식 회로부(484)를 포함하는 추가 냉각 시스템(480)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고로용 회전식 장입 장치.
  16. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 회전식 장입 장치를 포함하는 고로.

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