KR102418743B1 - Muffle structure for cylindrical furnace made of carbon/carbon composite material - Google Patents

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Abstract

(과제) 내구성이 우수하고, 열용량이 작으며, 대형의 제조설비를 필요로 하지 않고, 운용 비용을 대폭으로 저감하는 것이 가능한 원통로(세로형 원통로 및 가로형 원통로를 포함)용 머플 구조를 제공한다.
(해결수단) 원통로용 머플 구조에 있어서, 복수의 탄소/탄소 복합재료제의 판부재와, 복수의 탄소/탄소 복합재료제의 연결 부재로 구성되고, 상기 복수의 판부재를, 상기 복수의 연결부재를 매개로 결합함으로써 형성된 다각형 주상체로 이루어진 원통로용 머플 구조로 한다.(Task) A muffle structure for a cylindrical path (including vertical and horizontal cylindrical paths) that has excellent durability, small heat capacity, does not require large-scale manufacturing facilities, and can significantly reduce operating costs. to provide.
(Solution) A muffle structure for a cylindrical passage, comprising a plurality of carbon/carbon composite material plate members and a plurality of carbon/carbon composite material connecting members, wherein the plurality of plate members are configured to include the plurality of carbon/carbon composite material plate members. A muffle structure for a cylindrical path is made of a polygonal columnar body formed by coupling through a connecting member.

Description

탄소/탄소 복합재료로 제조된 원통로용 머플 구조Muffle structure for cylindrical furnace made of carbon/carbon composite material

본 발명은 고온 원통로용 탄소/탄소 복합재료로 제조된 머플(muffle) 구조에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 탄소/탄소 복합재료제의 판부재를 결합하여 형성한 다각형 주상체의 머플 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a muffle structure made of a carbon/carbon composite material for a high-temperature cylindrical furnace, and more particularly, to a muffle structure of a polygonal columnar body formed by combining plate members made of a carbon/carbon composite material. will be.

열처리 설비의 일종인 원통로(Cylindrical Furnace)(세로형 원통로 및 가로형 원통로 포함)이며 간접 가열 방식의 로(간접 가열로 또는 머플로라고도 함)에서는, 열원 혹은 발열체와 소성실 사이에 열전도성이 좋은 내화물에 의한 격벽(머플, muffle)이 설치된다.Cylindrical Furnace (including vertical and horizontal cylindrical furnaces), a type of heat treatment facility, and indirect heating type furnaces (also called indirect heating furnaces or muffle furnaces), thermal conductivity between the heat source or heating element and the firing chamber A bulkhead (muffle) made of good refractory material is installed.

종래에는, 이 격벽 구조(머플 구조)로서 내열강 등의 금속 재료가 사용되었으나, 금속제(製) 머플 구조로는 내열성이 충분하지 않고, 또한 열팽창 계수가 크기 때문에 가열·냉각을 반복할 때 금속제 머플은 열변형에 의해 크게 변형되어 장기간 사용을 견딜 수 없다고 하는 문제가 있었다.Conventionally, a metal material such as heat-resistant steel has been used as the partition structure (muffle structure). However, the metal muffle structure does not provide sufficient heat resistance and has a large coefficient of thermal expansion. Therefore, when heating and cooling are repeated, the metal muffle There was a problem that it was greatly deformed by thermal deformation and could not withstand long-term use.

그래서 금속제 머플 구조 대신 탄소 또는 그라파이트제(이하, 이들을 합쳐 그라파이트제라 칭함)의 머플 구조가 사용되게 되었다(특허문헌 1 참조). 그라파이트 재료는 내열성과 화학적 안정성이 높고 열팽창 계수도 금속 재료보다는 낮기 때문에 고온 환경에서 반복하여 사용하는 것이 가능하게 되었다.Therefore, instead of the metal muffle structure, a muffle structure made of carbon or graphite (hereinafter, these are collectively referred to as graphite) has come to be used (refer to Patent Document 1). Graphite material has high heat resistance and chemical stability, and its coefficient of thermal expansion is lower than that of metal materials, making it possible to repeatedly use it in a high-temperature environment.

그러나, 그라파이트 재료의 강도, 강성은 그다지 크지 않고 취성(脆性) 재료이기 때문에, 그라파이트 재료를 머플 구조로 사용하기 위해서는 매우 두께가 두꺼운 상태의 그라파이트 재료를 사용할 필요가 있다는 문제가 있었다. 이에 따라 머플 구조의 중량이 매우 커지게 되고, 노의 열용량이 과대하게 되는 결과, 노 몸체 자체의 승온에 많은 열에너지가 필요하게 되어 노의 열효율이 크게 저하되는 문제가 있었다.However, since the strength and rigidity of the graphite material is not so great and it is a brittle material, there is a problem that it is necessary to use a graphite material in a very thick state in order to use the graphite material as a muffle structure. Accordingly, the weight of the muffle structure becomes very large and the heat capacity of the furnace is excessive. As a result, a lot of heat energy is required to increase the temperature of the furnace body itself, so there is a problem that the thermal efficiency of the furnace is greatly reduced.

또한, 원통로에서 그라파이트제의 머플 구조를 채용하는 경우, 머플 구조를 원통형으로 할 필요가 있지만, 그라파이트 재료의 특성(강도, 취성) 상의 이유로 원통형으로 일체 성형한 머플 구조로 할 필요가 있었다. 이는 강도, 강성이 충분하지 않고, 취성적인 특성을 갖는 그라파이트 재료의 경우, 몇 개로 분할된 피스(piece)를 기계적으로 결합함으로써 원통형의 머플 구조로 구성하여도 충분한 강도, 강성을 갖는 머플 구조를 구축하기가 곤란하기 때문이다.In addition, in the case of employing a graphite muffle structure in a cylindrical furnace, it is necessary to make the muffle structure into a cylindrical shape, but for reasons of characteristics (strength, brittleness) of the graphite material, it was necessary to form a cylindrical muffle structure integrally. In the case of a graphite material with insufficient strength and rigidity and brittle properties, by mechanically combining several divided pieces, a muffle structure with sufficient strength and rigidity is constructed even with a cylindrical muffle structure. because it is difficult to do.

따라서 원통로가 대형화되면 살 두께가 크고 큰 원통형의 그라파이트가 필요한 결과, 그라파이트 제조 설비의 대형화가 요구되어 머플 구조의 비용이 증대된다고 하는 문제도 있었다.Therefore, when the cylindrical furnace is enlarged, as a result of the need for a large cylindrical graphite with a large flesh thickness, there is also a problem that the size of the graphite manufacturing facility is required to increase the cost of the muffle structure.

일본공개특허 특개평9-101086호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 9-101086

본 발명은 상술한 바와 같은 기술적 배경을 감안한 것으로, 내구성이 우수하고, 열용량이 작고, 대형 제조 설비를 필요로 하지 않으며, 운용 비용을 대폭 저감할 수 있는 원통로(세로형 원통로 및 가로형 원통로 포함)용 머플 구조를 제공하는 것을 과제로 한다.The present invention is made in consideration of the technical background as described above, and has excellent durability, small heat capacity, does not require large-scale manufacturing equipment, and is capable of significantly reducing operating costs (vertical cylindrical and horizontal cylindrical furnaces). Including) to provide a muffle structure for

상기 과제를 해결하기 위해 내열성, 강도, 강성이 높고, 인성이 풍부한 탄소/탄소 복합재료이고, 가장 단순한 기본 형태인 평판 모양으로 이루어진 복수의 탄소/탄소 복합재료를 기계적으로 결합함으로써 의사(疑似)적인 원통 형상을 갖는 다각형 주상체(柱狀體)로 이루어진 원통로용 머플 구조를 고안하였다.In order to solve the above problems, it is a carbon/carbon composite material that is high in heat resistance, strength, and rigidity, and is rich in toughness. A muffle structure for a cylindrical path composed of a polygonal columnar body having a cylindrical shape was devised.

즉, 제 1 관점에 따른 발명에서는, 원통로용 머플 구조로, 복수의 탄소/탄소 복합재료제의 판부재와 복수의 탄소/탄소 복합재료제의 연결부재로 구성되고, 상기 복수의 판부재를 상기 복수의 연결부재를 매개로 결합함으로써 형성된 다각형 주상체로 이루어진 원통로용 머플 구조로 하였다.That is, in the invention according to the first aspect, the muffle structure for a cylindrical passage is composed of a plurality of carbon/carbon composite material plate members and a plurality of carbon/carbon composite material connecting members, wherein the plurality of plate members are A muffle structure for a cylindrical passage made of a polygonal columnar body formed by coupling the plurality of connecting members as a medium was used.

또한, 제 2 관점에 따른 발명에서는, 원통로용 머플 구조로, 복수의 쉘(shell) 구조 요소와 복수의 탄소/탄소 복합재료제의 판부재를 강(剛)으로 결합함으로써 형성되고, 단면 산(山) 모양의 형상을 갖는 쉘 구조를 이루고, 상기 복수의 쉘 구조 요소를 상기 복수의 연결부재를 매개로 결합함으로써 형성된 다각형 주상체로 이루어진 원통로용 머플 구조로 하였다.Further, in the invention according to the second aspect, a muffle structure for a cylindrical passage is formed by joining a plurality of shell structural elements and a plurality of plate members made of a carbon/carbon composite material with steel, and a cross-sectional acid A shell structure having a (mountain) shape was formed, and the muffle structure for a cylindrical path was formed by coupling the plurality of shell structural elements through the plurality of connecting members.

또한, 제 3 관점에 따른 발명에서는, 제 1 또는 제 2 관점에 따른 발명의 원통로용 머플 구조로, 상기 복수의 판부재 중 적어도 하나의 판부재의 판 두께가, 다른 판부재의 판 두께와 다른 구성의 다각형 주상체로 이루어진 원통로용 머플 구조로 하였다. Further, in the invention according to the third aspect, in the muffle structure for a cylindrical passage of the invention according to the first or second aspect, the plate thickness of at least one plate member among the plurality of plate members is equal to the plate thickness of the other plate members It was set as the muffle structure for the cylindrical path which consists of a polygonal columnar body of a different structure.

또한, 제 4 관점에 따른 발명에서는, 제 1 내지 제 3 관점 중 어느 하나에 따른 발명의 원통로용 머플 구조로, 상기 복수의 판부재 중 적어도 하나의 판부재의 단면 다각형 둘레 방향 길이가 다른 판부재의 단면 다각형 둘레 방향 길이와 다른 구성의 다각형 주상체로 이루어진 원통로용 머플 구조로 하였다.Further, in the invention according to the fourth aspect, in the cylindrical muffle structure of the invention according to any one of the first to third aspects, at least one plate member among the plurality of plate members has different cross-sectional polygonal circumferential lengths. It was set as the muffle structure for cylindrical passages which consisted of polygonal columnar body of a structure different from the cross-sectional polygonal circumferential direction length of a member.

본 발명에서는, 상술한 바와 같은 구성의 다각형 주상체로 이루어진 원통로용 머플 구조로 함으로써, 내구성이 우수하고, 열용량이 작고, 대형 제조 설비를 필요로 하지 않고, 운용 비용을 대폭 저감할 수 있는 원통로용 머플 구조를 제공할 수 있게 되었다.In the present invention, by providing a muffle structure for a cylindrical passage made of a polygonal columnar body having the configuration as described above, the cylindrical furnace has excellent durability, has a small heat capacity, does not require large-scale manufacturing equipment, and can significantly reduce operating costs. It became possible to provide a muffle structure for

특히, 본 발명에 따른 원통로용 머플 구조는, 복수의 탄소/탄소 복합재료제의 판부재를 사용하고, 복수의 탄소/탄소 복합재료제의 연결부재에 의해 복수의 판부재를 기계적으로 결합함으로써, 의사(疑似) 원통형의 다각형 주상체로 이루어진 원통로용 머플 구조로 하였기 때문에, 탄소/탄소 복합재료가 갖는 내열성, 치수 안정성을 그대로 이용할 수 있고 내구성이 우수한 머플 구조로 할 수 있게 되었다.In particular, the muffle structure for a cylindrical path according to the present invention uses a plurality of plate members made of carbon/carbon composite material, and mechanically combines the plurality of plate members by connecting members made of a plurality of carbon/carbon composite materials. , since the muffle structure for a cylindrical path consisting of a pseudo-cylindrical polygonal columnar body was used, the heat resistance and dimensional stability of the carbon/carbon composite material could be used as it is, and a muffle structure with excellent durability was possible.

또한, 탄소/탄소 복합재료는 고강도, 고강성, 고인성이라는 특성을 가지므로, 머플 구조의 박육(薄肉)화, 경량화를 도모할 수 있고, 머플 구조의 열용량을 최소화할 수 있게 되었다. 그 결과, 노 몸체 전체의 열관성을 작게 할 수 있어 노체의 열효율을 비약적으로 높일 수 있게 되었다.In addition, since the carbon/carbon composite material has characteristics such as high strength, high rigidity, and high toughness, it is possible to reduce the thickness and weight of the muffle structure and minimize the heat capacity of the muffle structure. As a result, the thermal inertia of the entire furnace body can be reduced, and the thermal efficiency of the furnace body can be dramatically increased.

또한, 본 발명에 따른 머플 구조에서는, 주요 부재로서 평판 모양의 탄소/탄소 복합재료를 사용하기 때문에 기존의 제조 설비를 사용할 수 있고 특별히 대형 제조 설비를 필요로 하지 않는다.In addition, in the muffle structure according to the present invention, since a flat carbon/carbon composite material is used as a main member, existing manufacturing equipment can be used, and a large-scale manufacturing facility is not particularly required.

본 발명에 따른 머플 구조에서는, 이상과 같은 효과를 갖는 결과, 머플 구조의 제조 비용을 저감할 수 있을 뿐만 아니라 노 몸체의 소비 전력(노 몸체의 운용 비용)을 저감하고, 노 몸체의 보수 비용(머플 구조의 갱신 비용)에 대해서도 절감을 도모하는 것이 가능하게 되었다.In the muffle structure according to the present invention, as a result of having the above effects, not only can the manufacturing cost of the muffle structure be reduced, but also the power consumption (operating cost of the furnace body) of the furnace body is reduced, and the maintenance cost of the furnace body ( It has become possible to reduce the cost of updating the muffle structure.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다각형 주상체로 이루어진 원통로용 머플 구조를 나타낸 것이다.
상세하게는, 도 1a는 다각형 주상체로 이루어진 원통로용 머플 구조 조립의 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 화살표 X 방향에서 본 도면이고, 도 1c는 도 1a의 화살표 Y 방향에서 본 도면이다. 또한, 도 1d는 다각형 주상체로 이루어진 원통로용 머플 구조의 분해 사시도이고, 도 1e는 도 1d의 화살표 X 방향에서 본 도면이고, 도 1f는 도 1d의 화살표 Y 방향에서 본 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다각형 주상체로 이루어진 원통로용 머플 구조를 나타낸 것이다.
상세하게는, 도 2a는 다각형 주상체로 이루어진 원통로용 머플 구조 조립의 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 화살표 X 방향에서 본 도면이고, 도 2c는 도 2a의 화살표 Y 방향에서 본 도면이다. 또한, 도 2d는 다각형 주상체로 이루어진 원통로용 머플 구조의 분해 사시도이고, 도 2e는 도 2d의 화살표 X 방향에서 본 도면이고, 도 2f는 도 2d의 화살표 Y 방향에서 본 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 다각형 주상체로 이루어진 원통로용 머플 구조를 나타낸 것이다.
상세하게는, 도 3a는 다각형 주상체로 이루어진 원통로용 머플 구조 조립의 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 화살표 X 방향에서 본 도면이고, 도 3c는 도 3a의 화살표 Y 방향에서 본 도면이다. 또한, 도 3d는 다각형 주상체로 이루어진 원통로용 머플 구조의 분해 사시도이고, 도 3e는 도 3d의 화살표 X 방향에서 본 도면이고, 도 3f는 도 3d의 화살표 Y 방향에서 본 도면이다. 1 shows a muffle structure for a cylindrical passage made of a polygonal columnar body according to a first embodiment of the present invention.
In detail, FIG. 1A is a perspective view of an assembly of a muffle structure for a cylindrical passage made of a polygonal columnar body, FIG. 1B is a view viewed from the arrow X direction of FIG. 1A , and FIG. 1C is a view viewed from the arrow Y direction of FIG. 1A . In addition, FIG. 1D is an exploded perspective view of the muffle structure for a cylindrical passage made of a polygonal columnar body, FIG. 1E is a view seen from the arrow X direction of FIG. 1D, and FIG. 1F is a view seen from the arrow Y direction of FIG. 1D.
2 shows a muffle structure for a cylindrical passage made of a polygonal columnar body according to a second embodiment of the present invention.
In detail, FIG. 2A is a perspective view of an assembly of a muffle structure for a cylindrical passage made of a polygonal columnar body, FIG. 2B is a view viewed from the arrow X direction of FIG. 2A , and FIG. 2C is a view viewed from the arrow Y direction of FIG. 2A . In addition, FIG. 2D is an exploded perspective view of a muffle structure for a cylindrical passage made of a polygonal columnar body, FIG. 2E is a view seen from the arrow X direction of FIG. 2D, and FIG. 2F is a view seen from the arrow Y direction of FIG. 2D.
3 shows a muffle structure for a cylindrical passage made of a polygonal columnar body according to a third embodiment of the present invention.
In detail, FIG. 3A is a perspective view of an assembly of a muffle structure for a cylindrical passage made of a polygonal columnar body, FIG. 3B is a view viewed from the arrow X direction of FIG. 3A , and FIG. 3C is a view viewed from the arrow Y direction of FIG. 3A . In addition, FIG. 3D is an exploded perspective view of the muffle structure for a cylindrical passage made of a polygonal columnar body, FIG. 3E is a view viewed from the arrow X direction of FIG. 3D , and FIG. 3F is a view seen from the arrow Y direction of FIG. 3D .

이하, 본 발명에 따른 탄소/탄소 복합재료제의 다각형 주상체로 이루어진 원통로(세로형 원통로 및 가로형 원통로 포함)용 머플 구조에 대해 설명한다.Hereinafter, a muffle structure for a cylindrical passage (including a vertical cylindrical passage and a horizontal cylindrical passage) consisting of a polygonal columnar body made of a carbon/carbon composite material according to the present invention will be described.

탄소/탄소 복합재료(C/C Composite라고도 함)는, 강화 섬유인 탄소 섬유를 흑연 또는 탄소의 매트릭스로 굳힌 섬유강화 복합재료로서, 종래의 탄소 재료 또는 흑연 재료에 비해 몇 배의 강도, 탄성률을 갖는 동시에, 우수한 내열성, 내마모성, 인성을 갖는 재료이다. 또한 탄소/탄소 복합재료는 비중이 작고, 강도, 강성(탄성률)이 높아 고비강도, 고비강성 재료로도 알려져 있다.Carbon/carbon composite material (also called C/C Composite) is a fiber-reinforced composite material in which carbon fiber, which is a reinforcing fiber, is hardened with graphite or a matrix of carbon, and has several times the strength and modulus compared to conventional carbon materials or graphite materials. It is a material having excellent heat resistance, abrasion resistance and toughness at the same time. Carbon/carbon composite materials are also known as high specific strength and high specific rigidity materials because of their small specific gravity and high strength and rigidity (modulus of elasticity).

더욱이, 탄소/탄소 복합재료는 열전도율이 높고, 또한 열팽창 계수도 작기 때문에, 구조 부재로 사용할 경우 열적 안정성이 높고, 가열, 냉각을 반복하더라도 열적 안정성이 높아 쉽게 변형되지 않는 특성을 가지고 있다.Moreover, since the carbon/carbon composite material has high thermal conductivity and a small coefficient of thermal expansion, it has high thermal stability when used as a structural member, and is not easily deformed due to its high thermal stability even after repeated heating and cooling.

본 발명에 따른 머플 구조에서는, 주로 평판 형태의 탄소/탄소 복합재료가 사용되고, 탄소 섬유를 평면적으로 2방향으로 배향한 것, 탄소 섬유(단섬유)를 평면적으로 랜덤하게 배향한 것, 탄소 섬유를 직포(평직 혹은 주자직)로 하여 이를 판 두께 방향으로 적층한 것 등을 이용할 수 있다.In the muffle structure according to the present invention, a carbon/carbon composite material in the form of a flat plate is mainly used, and carbon fibers are oriented in two directions in a plane, carbon fibers (short fibers) are randomly oriented in a plane, and carbon fibers are used. A woven fabric (plain weave or main weave) and laminated in the thickness direction can be used.

또한, 탄소/탄소 복합재료의 제조 방법에 대해서도, 레진챠(resin-char) 법, CVD 법, 프리폼드 얀(preformed yarns)을 사용하는 방법 등 외에도, 단 섬유 탄소 섬유와 바인더 피치 분말과 코크스 분말과 점결제로 이루어진 시트 모양의 중간 재료(프리프레그 모양의 시트)를 사용하는 방법을 채용할 수 있다.In addition, with respect to the manufacturing method of the carbon/carbon composite material, in addition to the resin-char method, the CVD method, the method using preformed yarns, etc., short fiber carbon fibers, binder pitch powder, and coke powder A method of using a sheet-like intermediate material (prepreg-like sheet) composed of a binder and a binder can be employed.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다각형 주상체로 이루어진 원통로용 머플 구조(10)를 나타낸 것이다. 이 머플 구조(10)에는, 8장의 탄소/탄소 복합재료제의 판부재(11)와, 8개의 탄소/탄소 복합재료제의 연결부재(12)로 구성되어 있다.1 shows a muffle structure 10 for a cylindrical passage made of a polygonal columnar body according to a first embodiment of the present invention. This muffle structure (10) is composed of eight carbon/carbon composite material plate members (11) and eight carbon/carbon composite material connecting members (12).

각 판부재(11)는, 그 양측단에 있어서 연결부재(12)와 파스너(fastener)를 통해 결합되어 있다. 또한, 연결부재(12)는, 인접하는 판부재(11)의 측단부를 서로 연결하기 위한 부재이고, 머플 구조(10)의 축심 방향으로 신장된 부재이다. 연결부재(12)의 단면 형상은, 예를 들면 삼각 형상이어도 좋지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Each plate member 11 is coupled to a connecting member 12 via a fastener at both ends thereof. Further, the connecting member 12 is a member for connecting the side ends of the adjacent plate members 11 to each other, and is a member extending in the axial direction of the muffle structure 10 . The cross-sectional shape of the connecting member 12 may be, for example, a triangular shape, but is not limited thereto.

각 판부재(11)와 각 연결부재(12)를 결합하기 위한 파스너로서는, 예를 들면, 내열강제의 볼트·너트를 사용할 수도 있고, 탄소/탄소 복합재료제의 볼트·너트를 사용할 수도 있다.As a fastener for coupling each plate member 11 and each connecting member 12, for example, a bolt/nut made of heat-resistant steel may be used, or a bolt/nut made of a carbon/carbon composite material may be used.

또한, 볼트·너트와 내열 접착제(예를 들어, 세라믹 접착제)를 함께 사용하거나, 또는 내열 접착제 단독으로 결합하도록 하여도 좋다. 파스너로서 볼트·너트를 사용하는 경우에는, 하나의 판부재(11)와 하나의 연결부재의 결합부에 대하여, 머플 구조의 중심축을 따라 1열 복수 개소, 또는 복수 열 복수 개소를 고정하도록 해도 좋다.In addition, the bolt/nut and the heat-resistant adhesive (eg, ceramic adhesive) may be used together, or the heat-resistant adhesive may be used alone. When bolts and nuts are used as fasteners, with respect to the coupling portion of one plate member 11 and one connecting member, a plurality of locations in one row or a plurality of locations in a plurality of rows may be fixed along the central axis of the muffle structure. .

이와 같이 머플 구조를 구성함으로써, 원통로의 내경에 따른 의사(擬似) 원통 모양의 머플 구조를 얻을 수 있다. 또한 여기서 설명한 머플 구조(10)는, 본 발명의 머플 구조의 일례를 나타낸 것이고, 판부재(11)와 연결부재(12)의 개수, 치수 등은 자유롭게 선택할 수 있다.By configuring the muffle structure in this way, a pseudo-cylindrical muffle structure corresponding to the inner diameter of the cylindrical passage can be obtained. In addition, the muffle structure 10 described here shows an example of the muffle structure of the present invention, and the number, size, etc. of the plate member 11 and the connecting member 12 can be freely selected.

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다각형 주상체로 이루어진 원통로용 머플 구조(20)를 나타낸 것이다. 이 머플 구조(20)에는, 4조의 탄소/탄소 복합재료제의 쉘 구조 요소(100)와, 4개의 탄소/탄소 복합재료의 연결부재(22)로 구성되어 있다.2 shows a muffle structure 20 for a cylindrical passage made of a polygonal columnar body according to a second embodiment of the present invention. The muffle structure 20 is composed of four sets of shell structural elements 100 made of a carbon/carbon composite material and four connecting members 22 made of a carbon/carbon composite material.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 쉘 구조 요소(100)는, 2장의 탄소/탄소 복합재료 판부재(21)와 1개의 탄소/탄소 복합재료제의 강 접합부재(23)로 구성되어 있다. 이 강 접합부재(23)는 2장의 탄소/탄소 복합재료제의 판부재(21)를 서로 소정의 각도를 가지고 맞닿게 한 형태로 강(剛)에 결합하기 위한 부재이며, 머플 구조(20)의 축심 방향으로 신장된 부재이다.The shell structural element 100 according to the second embodiment of the present invention is composed of two carbon/carbon composite material plate members 21 and one carbon/carbon composite material steel bonding member 23 . The steel joining member 23 is a member for joining the two carbon/carbon composite material plate members 21 to the steel in a form in which they are brought into contact with each other at a predetermined angle, and a muffle structure (20) is a member extending in the axial direction of

쉘 구조 요소(100)의 강 접합부재(23)의 단면 형상은 연결부재(22)와 마찬가지로, 예를 들어 삼각 형상이어도 좋지만 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 강 접합부재(23)에 의해 2장의 판부재(21)를 강에 결합하기 위해, 강 접합부재(23)를 연결부재(22)보다도 폭이 넓게 하는 것이 바람직하다. 또한 도 2에 도시한 바와 같이, 강 접합부재(23)에는 둘레 방향으로 연장된 1 또는 복수의 스티프너(23-1)를 구비하도록 하여도 좋다.The cross-sectional shape of the steel bonding member 23 of the shell structural element 100, like the connecting member 22, may be, for example, a triangular shape, but is not limited thereto. In addition, in order to couple the two plate members 21 to steel by the steel joining member 23, it is preferable to make the width of the steel joining member 23 wider than the connecting member 22. As shown in FIG. In addition, as shown in FIG. 2, the steel joining member 23 may be provided with one or a plurality of stiffeners 23-1 extending in the circumferential direction.

2장의 판부재(21)와 강 접합부재(23) 및 스티프너(23-1)를 결합하기 위한 파스너로서는, 예를 들면, 내열강제의 볼트·너트를 사용하는 것도 가능하고, 탄소/탄소 복합재료제의 볼트·너트를 사용하는 것도 가능하다.As a fastener for joining the two plate members 21, the steel joining member 23, and the stiffener 23-1, it is also possible to use, for example, a bolt/nut made of heat-resistant steel, and a carbon/carbon composite material It is also possible to use bolts/nuts made by the manufacturer.

또한, 2장의 판부재(21)와 강 접합부재(23) 및 스티프너(23-1)의 결합을 보다 강하게 하기 위해, 볼트·너트와 내열 접착제(예를 들면, 세라믹 접착제)를 함께 사용하도록 해도 좋다. 파스너로서 볼트·너트를 사용할 경우에는, 1장의 판부재(21)와 1개의 강 접합부재(23)의 결합부에 대하여, 머플 구조의 중심축에 따라 1열 복수 개소, 또는 복수열 복수 개소를 고정하도록 해도 좋다. In addition, in order to further strengthen the bond between the two plate members 21, the steel bonding member 23, and the stiffener 23-1, a bolt/nut and a heat-resistant adhesive (eg, ceramic adhesive) may be used together. good night. When a bolt/nut is used as a fastener, with respect to the joint portion of one plate member 21 and one steel joining member 23, a plurality of locations in one row or a plurality of locations in a plurality of rows are arranged along the central axis of the muffle structure. It may also be fixed.

이렇게 구성된 쉘 구조 요소(100)는 단면 산(山) 모양의 형상(삼각형 모양의 산(山) 모양 형상)으로 되어 있다.The shell structural element 100 thus constructed has a cross-sectional mountain-shaped shape (triangular mountain-shaped shape).

다음으로 4조의 쉘 구조 요소(100)와 4개의 연결부재(22)를 결합하여 머플 구조(20)를 구성하는 방법에 대해 설명한다.Next, a method of configuring the muffle structure 20 by combining four sets of shell structural elements 100 and four connecting members 22 will be described.

각 쉘 구조 요소(100)는, 그 양측단에 있어서 연결부재(22)와 파스너를 통해 결합되어 있다. 또한, 연결부재(22)는, 인접하는 쉘 구조 요소(100)의 판부재(21)의 측단부를 서로 연결하기 위한 부재이고, 머플 구조(20)의 축심 방향으로 연장된 부재다. 이 연결부재(22)는, 제 1 실시예에 따른 머플 구조(10)에서 사용되고 있는 연결부재(12)와 같은 것을 사용할 수 있다.Each shell structural element 100 is coupled to the connecting member 22 via fasteners at both ends thereof. In addition, the connecting member 22 is a member for connecting the side ends of the plate members 21 of the adjacent shell structural element 100 to each other, and is a member extending in the axial direction of the muffle structure 20 . As the connecting member 22, the same connecting member 12 used in the muffle structure 10 according to the first embodiment can be used.

각 쉘 구조 요소(100)와 연결부재(22)를 결합하기 위한 파스너로서는, 예를 들면, 내열강제의 볼트·너트를 사용하는 것도 가능하고, 탄소/탄소 복합재료제의 볼트·너트를 사용하는 것도 가능하다.As a fastener for coupling each shell structural element 100 and the connecting member 22, it is possible to use, for example, a bolt/nut made of heat-resistant steel, and a bolt/nut made of a carbon/carbon composite material is used. It is also possible

또한, 볼트·너트와 내열 접착제(예를 들면, 세라믹 접착제)를 함께 사용하거나, 또는 내열 접착제 단독으로 결합하도록 하여도 좋다. 파스너로서 볼트·너트를 사용하는 경우의, 볼트·너트의 배치 방법에 대해서는, 제 1 실시예에서 설명한 방법과 같은 방법을 채용할 수 있다.In addition, the bolt/nut and the heat-resistant adhesive (eg, ceramic adhesive) may be used together, or the heat-resistant adhesive may be used alone. As for the bolt/nut arrangement method in the case of using the bolt/nut as the fastener, the same method as the method described in the first embodiment can be adopted.

이와 같이 머플 구조(20)를 구성함으로써, 원통로의 내경에 따른 의사 원통 모양의 머플 구조(20)를 얻을 수 있다. 또한, 여기에서 설명한 머플 구조(20)에서는, 4조의 쉘 구조 요소(100)를 결합하여 구성한 것이고, 각 쉘 구조 요소(100)에 있어서의 2장의 판부재(21)는 강 접합부재(23)에 의해 견고하게(강(剛)으로) 결합되어 있기 때문에, 머플 구조(20)의 단면은 4개의 코너부를 가지고, 다시 말하면, 4각 구조와 역학적으로 등가적인 특성을 가지고 우수한 구조적 안정성을 가지고 있다.By configuring the muffle structure 20 in this way, the pseudo-cylindrical muffle structure 20 according to the inner diameter of the cylindrical path can be obtained. In addition, in the muffle structure 20 described here, it is comprised by combining four sets of shell structural elements 100, and the two plate members 21 in each shell structural element 100 are steel joining members 23. Because it is firmly (steelly) coupled by .

또한, 여기에서는 머플 구조(20)는 4조의 쉘 구조 요소(100)을 결합하여 구성되는 것으로서 설명되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 3조의 쉘 구조 요소(100)와 3개의 연결부재(22)를 결합하여 머플 구조(20)를 구성하도록 해도 좋다.In addition, although the muffle structure 20 has been described herein as being configured by combining four sets of shell structure elements 100 , the present invention is not limited thereto. For example, the muffle structure 20 may be constituted by combining three sets of shell structural elements 100 and three connecting members 22 .

이 경우, 머플 구조(20)의 단면은 3개의 코너부를 갖는, 다시 말해 3각 구조와 역학적으로 등가한 특성을 가지고 있으며, 더욱 우수한 구조적 안정성을 갖게 된다.In this case, the cross-section of the muffle structure 20 has three corners, that is, has characteristics mechanically equivalent to the triangular structure, and has more excellent structural stability.

도 3은 본 발명의 제 3 실시예와 관련된 다각형 주상체로 이루어진 원통로용 머플 구조(30)를 나타낸 것이다. 이 머플 구조(30)에는, 3조의 탄소/탄소 복합재료제의 쉘 구조 요소(200)와, 3개의 탄소/탄소 복합재료제의 연결부재(32)로 구성되어 있다.3 shows a muffle structure 30 for a cylindrical passage made of a polygonal columnar body related to a third embodiment of the present invention. The muffle structure 30 includes three sets of shell structural elements 200 made of a carbon/carbon composite material, and three connecting members 32 made of a carbon/carbon composite material.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 쉘 구조 요소(200)는, 3장의 탄소/탄소 복합재료제의 판부재(31)와, 2개의 탄소/탄소 복합재료제의 강 접합부재(33)로 구성되어 있다. 이 강 접합부재(33)는 인접하는 2장의 탄소/탄소 복합재료제의 판부재(31)를 각각 소정의 각도를 가지고 서로 맞닿게 한 형태로 강(剛)에 결합하기 위한 부재이며, 머플 구조(30)의 축심방향으로 신장된 부재이다.The shell structural element 200 according to the third embodiment of the present invention is composed of three carbon/carbon composite material plate members 31 and two carbon/carbon composite material steel bonding members 33 . has been The steel joining member 33 is a member for joining two adjacent carbon/carbon composite material plate members 31 to the steel in the form of abutting each other at a predetermined angle, and has a muffle structure. It is a member extending in the axial direction of (30).

쉘 구조 요소(200)의 강 접합부재(33)의 단면 형상은, 연결부재(32)와 마찬가지로, 예를 들면 삼각 형상이어도 좋지만 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 강 접합부재(33)에 의해 인접하는 2장의 판부재(31)를 강에 결합하기 위하여, 강 접합부재(33)를 연결부재(32)보다 폭이 넓게 하는 것이 바람직하다. 또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 강 접합부재(33)에는 둘레 방향으로 신장된 1 또는 복수의 스티프너(33-1)를 구비하고, 이 스티프너(33-1)가 인접하는 2개의 강 접합부재(33)에 걸쳐 배치하여도 좋다.The cross-sectional shape of the steel joining member 33 of the shell structural element 200, like the connecting member 32, may be, for example, a triangular shape, but is not limited thereto. In addition, in order to connect the two adjacent plate members 31 to the steel by the steel joining member 33 , it is preferable to make the steel joining member 33 wider than the connecting member 32 . Further, as shown in Fig. 3, the steel joining member 33 is provided with one or a plurality of stiffeners 33-1 extending in the circumferential direction, and the stiffeners 33-1 are adjacent to two steel joints. You may arrange|position across the member 33.

3장의 판부재(31)와 2개의 강 접합부재(33) 및 스티프너(33-1)를 결합하기 위한 파스너로서는, 예를 들면, 내열강제의 볼트·너트를 사용하는 것도 가능하고, 탄소/탄소 복합재료제의 볼트·너트를 사용하는 것도 가능하다. As a fastener for joining the three plate members 31, the two steel joining members 33, and the stiffener 33-1, it is also possible to use, for example, a bolt/nut made of heat-resistant steel, and carbon/carbon It is also possible to use bolts and nuts made of composite materials.

또한, 3장의 판부재(31)와 2개의 강 접합부재(33) 및 스티프너(33-1)의 결합을 보다 강하게 하기 위하여, 볼트·너트와 내열 접착제(예를 들면, 세라믹 접착제)를 함께 사용하도록 해도 좋다. 파스너로서 볼트·너트를 사용하는 경우에는, 하나의 판부재(31)와 하나의 강 접합부재(33)의 결합부에 대하여, 머플 구조의 중심축에 따라 1열 복수 개소, 또는 복수열 복수 개소를 고정하도록 해도 좋다.In addition, in order to strengthen the bond between the three plate members 31 and the two steel joining members 33 and the stiffener 33-1, a bolt/nut and a heat-resistant adhesive (eg, ceramic adhesive) are used together. You can do it. In the case of using a bolt/nut as a fastener, with respect to the joint portion of one plate member 31 and one steel joining member 33, one row or multiple locations along the central axis of the muffle structure, or multiple rows or multiple locations may be fixed.

이렇게 구성된 쉘 구조 요소(200)는 단면 산(山) 모양의 형상(사다리꼴 산(山) 모양 형상)으로 되어 있다.The shell structural element 200 thus constructed has a cross-sectional mountain-shaped shape (a trapezoidal mountain-shaped shape).

다음으로 3조의 쉘 구조 요소(200)와 3개의 연결부재(32)를 결합하여 머플 구조(30)를 구성하는 방법에 대해 설명한다.Next, a method of configuring the muffle structure 30 by combining three sets of shell structural elements 200 and three connecting members 32 will be described.

각 쉘 구조 요소(200)는, 그 양측단에 있어서 연결부재(32)와 파스너를 통해 결합되어 있다. 또한, 연결부재(32)는, 각 쉘 구조 요소(200)의 판부재(31)의 측단부를 서로 연결하기 위한 부재이고, 머플 구조(30)의 축심 방향으로 신장된 부재이다. 이 연결부재(32)는, 제 1 실시예에 따른 머플 구조(10)에서 사용되고 있는 연결부재(12)와 같은 것을 사용할 수 있다.Each of the shell structural elements 200 is coupled to the connecting member 32 through fasteners at both ends thereof. In addition, the connecting member 32 is a member for connecting the side ends of the plate member 31 of each shell structural element 200 to each other, and is a member extending in the axial direction of the muffle structure 30 . As the connecting member 32, the same connecting member 12 used in the muffle structure 10 according to the first embodiment can be used.

각 쉘 구조 요소(200)와 연결부재(32)를 결합하기 위한 파스너로서는, 예를 들면, 내열강제의 볼트·너트를 사용할 수도 있고, 탄소/탄소 복합재료제의 볼트·너트를 사용할 수도 있다.As a fastener for coupling each shell structural element 200 and the connecting member 32, for example, a bolt/nut made of heat-resistant steel may be used, or a bolt/nut made of a carbon/carbon composite material may be used.

또한, 볼트·너트와 내열 접착제(예를 들면, 세라믹 접착제)를 함께 사용하거나, 또는 내열 접착제 단독으로 결합하도록 하여도 된다. 파스너로서 볼트·너트를 사용하는 경우의 볼트·너트의 배치방법에 대해서는, 제 1 실시예에서 설명한 방법과 같은 방법을 채용할 수 있다.In addition, the bolt/nut and the heat-resistant adhesive (eg, ceramic adhesive) may be used together, or the heat-resistant adhesive may be used alone. As for the bolt/nut arrangement method in the case of using the bolt/nut as the fastener, the same method as the method described in the first embodiment can be adopted.

이와 같이 머플 구조(30)를 구성함으로써, 원통로의 내경에 따른 의사 원통 모양의 머플 구조(30)를 얻을 수 있다. 또한, 여기에서 설명한 머플 구조(30)에서는, 3조의 쉘 구조 요소(200)를 결합하여 구성한 것이고, 각 쉘 구조 요소(200)에서의 3장의 판부재(31)는 강 접합부재(33)에 의해 견고하게(강(剛)으로) 결합되어 있기 때문에, 머플 구조(30)의 단면은 3개의 코너부를 가지고, 다시 말하면, 3각 구조와 역학적으로 등가인 특성을 가지고, 우수한 구조적 안정성을 가지고 있다.By configuring the muffle structure 30 in this way, the pseudo-cylindrical muffle structure 30 according to the inner diameter of the cylindrical path can be obtained. In addition, in the muffle structure 30 described here, it is constituted by combining three sets of shell structural elements 200 , and the three plate members 31 in each shell structural element 200 are attached to the steel joint member 33 . Because it is rigidly (steelly) bonded by the .

또한, 여기에서는 머플 구조(30)는 3조의 쉘 구조 요소(200)를 결합해서 구성되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 4조의 쉘 구조 요소(200)와 4개의 연결부재(32)를 결합하여 머플 구조(30)를 구성하도록 하여도 좋다. In addition, although it has been described herein that the muffle structure 30 is configured by combining three sets of shell structure elements 200 , the present invention is not limited thereto. For example, the muffle structure 30 may be configured by combining four sets of shell structural elements 200 and four connecting members 32 .

이 경우, 머플 구조(30)의 단면은 4개의 코너부를 가지고, 다시 말하면, 4각 구조와 역학적으로 등가인 특성을 가지고, 우수한 구조적 안정성을 가지게 된다.In this case, the cross section of the muffle structure 30 has four corners, that is, it has characteristics that are mechanically equivalent to the quadrilateral structure, and has excellent structural stability.

또한, 이상 설명한 제 1 내지 제 3 실시예에 따른 머플 구조(10, 20, 30)에서 사용하는 판부재(11, 21, 31)의 판 두께 및 원주 방향의 길이(폭 치수)는 모두 동일하게 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 동일한 머플 구조(10, 20, 30)에 사용되는 복수의 판부재(11, 21, 31)의 중 적어도 하나의 판부재(11, 21, 31)의 판 두께 및/또는 단면 다각형의 둘레 방향 길이가, 다른 판부재(11, 21, 31)의 그것들과 다르게 하여도 좋다. In addition, the plate thickness and the length (width dimension) in the circumferential direction of the plate members 11, 21, 31 used in the muffle structures 10, 20, 30 according to the first to third embodiments described above are the same. Although illustrated, the present invention is not limited thereto. The plate thickness and/or the circumferential length of the cross-sectional polygon of at least one plate member 11, 21, 31 among the plurality of plate members 11, 21, 31 used in the same muffle structure (10, 20, 30) (a), it may be different from those of the other plate members (11, 21, 31).

이와 같이 함으로써, 머플 구조(10, 20, 30)의 단면 다각형의 둘레 방향에서, 판부재(11, 21, 31)의 판 두께를 변경하여 일부 영역의 강도를 높임으로써, 머플 구조(10, 20, 30)에 작용하는 비대상 하중을 견디도록 하거나, 또는, 판부재(11, 21, 31)의 단면 다각형의 둘레 길이를 변경하여 머플 구조(10, 20, 30)의 단면 다각형의 형상을 어느 정도 편평화시킴으로써 머플 구조(10, 20, 30)의 외측에서 원통로 내에 존재하는 구조물 등과의 간섭을 피할 수 있게 된다. By doing in this way, in the circumferential direction of the cross-sectional polygon of the muffle structures 10, 20, 30, the plate thickness of the plate members 11, 21, 31 is changed to increase the strength of some regions, so that the muffle structures 10, 20 , 30) to withstand the non-target load, or by changing the circumferential length of the cross-sectional polygon of the plate members 11, 21, 31 to change the shape of the cross-sectional polygon of the muffle structure 10, 20, 30. By flattening to a degree, it is possible to avoid interference with structures, etc. existing in the cylindrical path from the outside of the muffle structures 10 , 20 , 30 .

10, 20, 30 : 머플 구조
11, 21, 31 : 판 부재
12, 22, 32 : 연결부재
23, 33 : 강 접합 부재
23-1, 33-1 : 스티프너
100, 200 : 쉘 구조 요소10, 20, 30: muffle structure
11, 21, 31: plate member
12, 22, 32: connecting member
23, 33: steel joint member
23-1, 33-1: stiffener
100, 200: shell structural element

Claims (4)

삭제delete 원통로용 머플 구조에 있어서,
복수의 쉘(shell) 구조 요소와
복수의 탄소/탄소 복합재료제의 연결부재로 구성되고,
상기 쉘 구조 요소는, 복수의 고강성 탄소/탄소 복합재료제의 판부재를 적어도 하나의 스티프너를 구비한 강 접합부재에 의해 결합함으로써 형성되고, 단면이 산(山) 모양의 형상을 갖는 쉘 구조를 이루고,
상기 복수의 쉘 구조 요소를, 상기 복수의 연결부재를 매개로 결합함으로써 형성된 다각형 주상체로 이루어진 원통로용 머플 구조.In the muffle structure for a cylinder,
a plurality of shell structural elements and
Consists of a plurality of carbon/carbon composite material connecting members,
The shell structural element is formed by joining a plurality of plate members made of a high-stiffness carbon/carbon composite material by a steel joining member having at least one stiffener, and a shell structure having a mountain-shaped cross section. make up,
A muffle structure for a cylindrical passage comprising a polygonal columnar body formed by coupling the plurality of shell structural elements via the plurality of connecting members. 제 2 항에 있어서,
상기 복수의 판부재 중 적어도 하나의 판부재의 판 두께가 다른 판부재의 판 두께와 다른 것을 특징으로 하는 다각형 주상체로 이루어진 원통로용 머플 구조.3. The method of claim 2,
A muffle structure for a cylindrical path made of a polygonal columnar body, characterized in that the plate thickness of at least one plate member among the plurality of plate members is different from the plate thickness of the other plate members. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 복수의 판부재 중 적어도 하나의 판부재의 단면 다각형의 둘레 방향 길이가 다른 판부재의 단면 다각형의 둘레 방향 길이와 다른 것을 특징으로 하는 다각형 주상체로 이루어진 원통로용 머플 구조.4. The method of claim 2 or 3,
A muffle structure for a cylindrical path made of a polygonal columnar body, characterized in that the circumferential length of the cross-sectional polygon of at least one of the plurality of plate members is different from the circumferential length of the cross-sectional polygon of the other plate member.
KR1020207017748A 2017-12-21 2018-12-19 Muffle structure for cylindrical furnace made of carbon/carbon composite material KR102418743B1 (en)

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