KR102453366B1 - 절단 설비의 역화방지를 위한 토치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절단 설비의 역화방지를 위한 토치에 관한 것으로 본 발명의 일 면에 따른 절단 설비의 역화방지를 위한 토치는 노즐과 체결되는 노즐 체결부, 노즐 체결부와 연결되고 절단을 수행하기 위해 노즐 체결부에 고압 산소를 공급하는 절단 산소관, 노즐 체결부와 연결되고 예열 불꽃을 생성하기 위해 노즐 체결부에 저압 산소를 공급하는 예열 산소관, 노즐 체결부와 연결되고 노즐 체결부에 연료 가스를 공급하는 연료 가스관 및 예열 산소관과 연료 가스관 중 적어도 하나 상에 설치되고, 소염소자가 내장되는 역화방지수단을 포함한다.

Description

절단 설비의 역화방지를 위한 토치{TORCH FOR PREVENTING A BACK FIRE OF TORCH CUTTING MACHINE}

본 발명은 절단 설비의 역화방지를 위한 토치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 토치의 가스 및 산소 공급 라인 상에 설치되어 역화 발생시 역화의 진행을 막아 역화로 인한 폭연과 폭굉을 미연에 방지할 수 있는 절단 설비의 역화방지를 위한 토치에 관한 것이다.

절단 설비(Torch Cutting Machine, TCM)는 제철소 연속주조 공정에서 나오는 슬라브의 길이를 일정하게 절단하는 등에 쓰이는 설비로 저압의 산소와 연료 가스를 혼합한 기체에 점화하여 예열 불꽃을 형성하고 모재가 용융되기 시작하면 고압의 산소를 배출하여 절단을 수행하게 된다.

부식이나 노즐의 열팽창에 의해 염공이 커지거나, 이물질에 의해 염공이 작아지는 등의 원인으로 가스의 연소속도가 염공의 가스 유출속도보다 빠르게 되면 역화가 발생하게 되는데, 불꽃이 취관 안으로 들어가 연속적으로 연소를 일으키고 불꽃이 취관을 빠져나와 호스 또는 조정기 내부까지 들어가는 등 역화가 대형 폭발 사고로 이어질 수 있다.

이에 역화를 방지하기 위해 역화방지장치가 개발되고 있으나, 종래의 역화방지장치는 가스배관과 토치 사이의 밸브 상에 설치되는 것으로 토치에서의 역화를 저지할 수단을 제시하지 못한다.

즉, 종래에는 수소와 같은 폭발 지수가 높은 기체를 사용하는 설비에 역화가 발생하는 경우 불꽃이 밸브에 도달하기 전 토치 내에서 폭연에서 폭굉으로 발전됨에 따라 큰 피해가 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허번호 제10-1278639호 대한민국 등록특허번호 제10-1505164호

본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 토치의 가스 및 산소 공급 라인 상에 설치되어 역화가 발생하는 경우 토치 내의 역화를 방지할 수 있는 절단 설비의 역화방지를 위한 토치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 절단 설비의 역화방지를 위한 토치는 노즐과 체결되는 노즐 체결부, 노즐 체결부와 연결되고 절단을 수행하기 위해 노즐 체결부에 고압 산소를 공급하는 절단 산소관, 노즐 체결부와 연결되고 예열 불꽃을 생성하기 위해 노즐 체결부에 저압 산소를 공급하는 예열 산소관, 노즐 체결부와 연결되고 노즐 체결부에 연료 가스를 공급하는 연료 가스관 및 예열 산소관과 연료 가스관 중 적어도 하나 상에 설치되고, 소염소자가 내장되는 역화방지수단을 포함한다.

본 발명은 토치의 내부에서 가스 및 산소 공급 라인 상에 설치되어 토치의 내부에서 발생하는 역화의 진행을 막아 역화로 인한 폭연을 방지함에 따라 폭연이 폭굉으로 전이되는 폐단을 해소할 수 있는 효과를 가진다.

본 발명의 효과는 상기에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절단 설비의 역화방지를 위한 토치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 절단 설비의 역화방지를 위한 토치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 절단 설비의 역화방지를 위한 토치의 역화방지수단을 도시한 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 절단 설비의 역화방지를 위한 토치의 역화방지수단을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 절단 설비의 역화방지를 위한 토치의 역화방지수단과 유입관 및 분기관의 결합 상태를 도시한 단면도이다.
도 6은 종래의 절단 설비의 토치를 나타낸 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로서, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절단 설비의 역화방지를 위한 토치를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 절단 설비의 역화방지를 위한 토치(10)는 노즐 체결부(100), 절단 산소관(200), 예열 산소관(300), 연료 가스관(400), 역화방지수단(500), 케이스(600)를 포함하는 것일 수 있다.

노즐 체결부(100)는 노즐과 체결되는 것일 수 있다.

노즐은 산소와 연료 가스를 혼합하여 분출시키는 것일 수 있다.

절단 산소관(200)은 노즐 체결부(100)와 연결되고 절단을 수행하기 위해 노즐 체결부(100)에 고압 산소를 공급하는 것일 수 있다.

예열 산소관(300)은 노즐 체결부(100)와 연결되고 예열 불꽃을 생성하기 위해 노즐 체결부(100)에 저압 산소를 공급하는 것일 수 있다.

예열 산소관(300)은 저압 산소가 유입되는 유입관(310)과, 유입관(310)의 후단에 양갈래로 분기되게 선단이 연결되어 저압 산소를 분기시켜 노즐 체결부(100)로 공급하는 한 쌍의 분기관(320)으로 구성되는 것일 수 있다.

연료 가스관(400)은 노즐 체결부(100)와 연결되고 노즐 체결부(100)에 연료 가스를 공급하는 것일 수 있다.

연료 가스관(400)은 연료 가스가 유입되는 유입관(410)과, 유입관(410)의 후단에 양갈래로 분기되게 선단이 연결되어 연료 가스를 분기시켜 노즐 체결부(100)로 공급하는 한 쌍의 분기관(420)으로 구성되는 것일 수 있다.

역화방지수단(500)은 예열 산소관(300)과 연료 가스관(400) 중 적어도 하나 상에 설치되고, 소염소자가 내장되는 것일 수 있다.

케이스(600)는 노즐 체결부(100)의 후단에 설치되고 관 형상으로 형성되어, 절단 산소관(200)과 예열 산소관(300)과 연료 가스관(400)과 역화방지수단(500)을 내부에 수용하는 것일 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 절단 설비의 역화방지를 위한 토치의 단면도이며,도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 절단 설비의 역화방지를 위한 토치의 역화방지수단을 도시한 확대도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 절단 설비의 역화방지를 위한 토치의 역화방지수단을 도시한 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 절단 설비의 역화방지를 위한 토치의 역화방지수단과 유입관 및 분기관의 결합 상태를 도시한 단면도이다.

이하, 도 2 내지 5를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 역화방지수단(500)을 구체적으로 설명하도록 한다.

역화방지수단(500)은 몸체(501), 제1 삽입공간(510), 제2 삽입공간(520), 역화차단공간(530), 소염소자(700)를 포함하는 것일 수 있다.

몸체(501)는 케이스(600)의 내부에 수용되도록 외주면이 케이스(600)의 내주면과 대응되게 볼록한 곡면이고 내주면이 절단 산소관(200)의 외주면과 대응되게 오목한 곡면인 형상을 가지는 것일 수 있다.

몸체(501)는 케이스(600)와 절단 산소관(200)의 사이에서 유동하지 않도록 케이스(600) 내주면에서 절단 산소관(200)의 외주면에 이르는 거리에 대응되는 두께를 가지는 것일 수 있다.

제1 삽입공간(510)은 몸체(501)의 일단 내부에 소정 깊이로 함몰 형성되어 유입관(310, 410)의 후단이 삽입되는 것일 수 있다.

제2 삽입공간(520)은 한 쌍으로 구성되고 몸체(501)의 타단 내부에 소정 깊이로 함몰 형성되어 한 쌍의 분기관(320, 420) 선단이 삽입되는 것일 수 있다.

제2 삽입공간(520)은 분기관(320, 420)의 삽입 깊이가 제한되도록 일정 깊이부터 분기관(320, 420)의 외경보다 작은 내경으로 함몰 형성되는 것일 수 있다.

역화차단공간(530)은 몸체(501)의 내부에 형성되고 제1 삽입공간(510)과 제2 삽입공간(520)을 연통시키며, 소염소자(700)가 내장되는 것일 수 있다.

역화차단공간(530)은 몸체(501)의 내부에 형성되고, 상측이 제1 삽입공간(510)과 연통되고 양측이 제2 삽입공간(520)과 연통되어 제1 삽입공간(510)과 제2 삽입공간(520)을 연통시키는 것일 수 있다.

즉 역화차단공간(530)은 한 쌍의 제2 삽입공간(520) 사이의 간격보다 큰 내경으로 형성되어 제1 삽입공간(510)과 제2 삽입공간(520)을 연통시킬 수 있다.

역화차단공간(530)은 유입관(310, 410)의 삽입 깊이가 제한되도록 제1 삽입공간(510)의 내경보다 작은 내경으로 형성되는 것일 수 있다.

소염소자(700)는 역화차단공간(530)과 대응되는 길이를 가지고 역화차단공간(530)과 대응되게 원통 형상을 가지며 내부에 길이방향으로 통과공(701)이 형성되어 역화차단공간(530)에 충진되는 것일 수 있다.

소염소자(700)는 유입관(310, 410)을 통해 역화차단공간(530)의 상측을 통과하여 통과공(701)으로 유입되는 기체인 저압 산소와 연료 가스를 원활하게 투과시키기 위해 무수히 많은 미세기공을 가진 다공성 구조를 가지는 것일 수 있다.

소염소자(700)는 노즐 체결부(100)에서 발생하여 분기관(320, 420)을 통해 몸체(501) 내부로 유입되는 역화에 따른 화염을 차단하는 것일 수 있다.

따라서 역화방지수단(500)은 발화에너지가 상대적으로 높은 기체에서 역화가 발생하는 경우 화염이 분기관(320, 420)을 통과하여 유입관(310, 410)으로 유입되기 전에 소염소자(700)의 미세기공에 의해 화염을 완전히 소화시킬 수 있다.

그리고 역화방지수단(500)은 발화에너지가 상대적으로 낮은 기체에서 역화가 발생하는 경우 화염이 소염소자(700)를 통과하는 과정에서 화염을 완전히 소화시키지 않더라도 화염으로 인한 폭연이 폭굉으로 전이되는 폐단을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 절단 설비의 역화방지를 위한 토치(10)는 유입관(1001)과 분기관(1002)을 용접하는 기존의 공정을 유입관(310, 410)과 분기관(320, 420)의 사이에 역화방지수단(500)을 용접하여 연결하는 공정으로 대체하면 되므로 역화방지수단(500)을 케이스(600)의 내부에 설치하기 위한 공정을 최소화할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 기술적 사상이 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 절단 설비의 역화방지를 위한 토치
100 : 노즐 체결부
200 : 절단 산소관
300 : 예열 산소관
400 : 연료 가스관
500 : 역화방지수단

Claims (4)

1. 노즐과 체결되는 노즐 체결부;
   상기 노즐 체결부와 연결되고 절단을 수행하기 위해 상기 노즐 체결부에 고압 산소를 공급하는 절단 산소관;
   상기 노즐 체결부와 연결되고 예열 불꽃을 생성하기 위해 상기 노즐 체결부에 저압 산소를 공급하는 예열 산소관;
   상기 노즐 체결부와 연결되고 상기 노즐 체결부에 연료 가스를 공급하는 연료 가스관; 및
   상기 예열 산소관과 상기 연료 가스관 중 적어도 하나 상에 설치되고, 소염소자가 내장되는 역화방지수단;을 포함하고,
   상기 예열 산소관은
   상기 저압 산소가 유입되는 유입관과, 상기 유입관의 후단에 양갈래로 분기되게 선단이 연결되어 상기 저압 산소를 분기시켜 상기 노즐 체결부로 공급하는 한 쌍의 분기관으로 구성되는 것이며,
   상기 연료 가스관은
   상기 연료 가스가 유입되는 유입관과, 상기 유입관의 후단에 양갈래로 분기되게 선단이 연결되어 상기 연료 가스를 분기시켜 상기 노즐 체결부로 공급하는 한 쌍의 분기관으로 구성되는 것이고,
   상기 역화방지수단은
   상기 유입관의 후단과 상기 분기관의 선단이 내부에 수용되게 연결하는 것으로, 몸체, 상기 몸체의 일측 내부에 형성되고 상기 유입관의 후단이 삽입되는 제1 삽입공간, 상기 몸체의 타측 내부 양측에 각각 형성되고 상기 분기관의 선단이 삽입되는 한 쌍의 제2 삽입공간 및 상기 몸체 내부에 형성되고 상기 제1 삽입공간과 상기 제2 삽입공간을 연통시키고 상기 소염소자가 내장되는 역화차단공간을 포함하는 것
   인 절단 설비의 역화방지를 위한 토치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 역화차단공간은
   상기 몸체의 내부에 형성되고, 상측이 상기 제1 삽입공간과 연통되고 양측이 상기 제2 삽입공간과 연통되어 상기 제1 삽입공간과 상기 제2 삽입공간을 연통시키는 것
   인 절단 설비의 역화방지를 위한 토치.

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