KR20010078133A - 용기에 가스를 주입하는 장치 - Google Patents

Abstract

용기에 가스를 주입하기 위한 장치는 가스를 배출하기 위해 후단에서 전단36으로 신장된 가스 플로우 덕트31를 가지는 랜스26을 구비한다. 상기 덕트 전단내의 중심부에 위치한 긴 형태의 본체38에는 배출되는 가스에 소용돌이를 일으키는 플로우 안내 날개들39이 삽입된다. 팁44는 냉각수 공급로 및 배출로52와 56을 통해 공급 및 배출되는 냉각수에 의해 내부가 수냉된다. 또한 냉각수는 덕트내의 냉각수 공급로 및 배출로60을 통해 날개39와 중심 본체38에 있는 내부 냉각수로들66, 75, 76, 87로 흐른다.

Description

용기에 가스를 주입하는 장치{Apparatus for Injecting Gas into a Vessel}

본 발명은 용기에 가스를 주입하는 장치, 특히 고온에서 금속 용기에 가스를 주입하는 장치에 관한 것이다. 금속용기는 예를 들어 직접 용해 과정에 의해 용융금속이 만들어지는 용해 용기가 될 수 있다.

용융 금속층을 반응 매체로 이용하는 종래의 직접 용해 방법은 일반적으로 고용해 방법(HIsmelt process)이라 불리며 본 출원인이 출원한 국제 출원 제 PCT/AU96/00197 (WO 96/31627)에 개시되어 있다.

상기 고용해 방법은 (a) 용기에 용융 철과 슬래그(slag) 전해조(電解槽)를 형성하는 단계, (b) 상기 전해조에 (i)금속함유 이송제(feed material), 특히 금속 산화물과 (ii) 상기 금속 산화물의 환원제 및 에너지원으로 사용되는 고체 탄소 물질, 주로 석탄을 주입하는 과정, (c) 상기 금속 함유 이송제를 상기 금속층에서 금속으로 용해하는 단계로 구성된다.

"용해"라는 용어는 금속 산화물을 환원하는 화학반응이 일어나 금속 액체를 만들어내는 열 처리를 의미한다.

상기 고용해 과정에는 산소 포함 가스가 있는 전해조에서 그 상부로 CO 및 H₂와 같은 후연소(post-combusting) 반응 가스가 방출되어 후연소에 의해 발생된 열을 전해조로 전달함으로써 금속 함유 이송제를 용해하는데 필요한 열 에너지 발생에 기여하는 단계가 더 포함된다.

또한 상기 고용해 과정에는 전해조의 명목 정지면(nominal quiescent surface) 상부에 전달 영역(transition zone)을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 전달 영역에서는 용융 금속 및/또는 슬래그 방울이나 흐름이 상승하다가 하강하여 전해조 상부의 후연소 반응 가스에 의해 발생된 열 에너지를 전해조로 전달하는 효과적인 매체 역할을 한다.

고용해 과정에서, 여러 개의 랜스(lance)/트위어(tuyere)를 용해 용기의 측벽을 통해 하부로 들어가도록 수직으로 기울여 금속함유 이송제와 고체 탄소 물질을 용기 바닥에 있는 금속층에 넣는다. 반응가스의 후기 연소가 용기 상부에서 보다 원활히 일어나도록 용기 하부로 삽입한 열풍 주입 랜스를 통해 다량의 산소가 함유된 열풍을 용기 상부에 주입한다. 효과적인 후연소를 위해서는 주입되는 열풍이 소용돌이를 만들며 랜스를 빠져 나가도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위해서 랜스의 출구 단부에 내부 플로우 가이드들을 끼우면 적절한 소용돌이를 발생할 수 있다. 용기 상부의 온도는 2000°에 이르고 공기는 1100 내지 1400°의 온도에서 랜스로 들어간다. 따라서, 상기 랜스의 내부 및 외벽, 특히 용기의 연소 영역에 위치하는 랜스의 이송 단부는 아주 높은 온도를 견뎌낼 수 있어야 한다.

본 발명의 목적은 내부가 수냉되고 매우 고온의 환경에서도 작동하는 랜스 구조를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 가스 주입 장치는 가스를 배출하기 위해 후단에서 전단으로신장된 가스 플로우 덕트, 상기 덕트 전단내의 중심부에 위치하여 상기 덕트의 전단에서 흘러나온 가스가 길이를 따라 흘러나가도록 하는 긴 형태의 본체, 상기 긴 중심 본체와 상기 덕트 사이에 배열되고 상기 덕트의 전단부를 통해 나오는 가스 플로우에 소용돌이를 발생하는 복수 개의 플로우 안내 날개, 상기 덕트 벽을 통해 덕트의 후단부에서 전단부로 신장되고 덕트의 전단부로 냉각수를 공급 및 배출하는 냉각수 공급로 및 배출로 수단, 및 상기 냉각수 공급로 및 배출로 수단과 연결되도록 상기 덕트 전단에 설치된 덕트 팁트 내에 위치하고 덕트 팁 내부를 냉각하기 위해 냉각수를 공급받고 배출하는 내부 냉각수로 수단을 구비하고, 상기 날개들과 상기 중심 본체 내에 냉각수로들이 형성되고 상기 냉각수로들은 덕트의 전단부에서 상기 냉각수 공급로 및 배출로 수단과 연결되어, 상기 공급로 수단에서 공급된 냉각수가 상기 날개를 통해 중심 본체의 냉각수로로 흘러 들어가고 이들 냉각수로에서 나온 냉각수는 상기 날개를 통해 덕트의 냉각수 배출로 수단으로 배출됨을 특징으로 한다.

바람직하기로는, 상기 냉각수 공급로 및 배출로 수단은 상기 덕트 팁에서 상기 내부 냉각수로 수단과 연결되는 제 1 공급로 및 배출로와, 날개 및 중심 본체에서 상기 냉각수로들과 연결되는 제 2 공급로 및 배출로를 구비한다.

상기 덕트의 팁은 덕트의 끝에서 전방으로 돌출되어 중공 환상 형태로 구성되고 상기 중공 구성은 덕트 팁의 상기 내부 냉각수로 수단을 구성하는 환상 수로를 한정할 수 있다.

상기 덕트는 상기 냉각수 공급로 및 배출로 수단을 제공하는 일련의 환상 공간을 한정하는 일련의 동심원 튜브들을 구비할 수 있다.

상기 중심 본체는 전단과 후단이 반구형인 원통형으로 형성될 수 있다.

바람직하기로는, 상기 날개들은 복수 기동 나선형으로 형성된다. 상기 날개들은 덕트의 원주방향으로 이격된 다수 위치에서 덕트와 연결될 수 있고, 특히, 상기 날개의 수는 네 개이고 4-기동 나선형으로 형성되며 날개의 전단에서 상기 덕트 원주방향으로 90도 간격 이격된 네 개의 위치에서 상기 덕트와 연결될 수 있다.

덕트 튜브들의 전단은 상기 덕트 팁에 연결되고 덕트 튜브들의 후단은 튜브들의 서로 다른 열 팽창과 수축을 수용하기 위해 길이 방향으로 상대적인 이동을 하도록 설치될수 있다.

열 팽창시 덕트를 따라 자유롭게 이동할 수 있도록 상기 날개들은 전단만 상기 덕트 및 중심 본체에 연결될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따라 한 쌍의 고체 주입 랜스와 하나의 고온 공기 주입 랜스를 구비한 직접 용해 용기의 종단면도이다.

도 2는 고온 공기 주입 랜스의 종단면도이다.

도 3은 상기 랜스 전단부의 확대 종단면도이다.

도 4는 도 3에 도시된 랜스 전단부의 라인 4-4에 따른 단면도이다.

도 5는 도 3에 도시된 랜스 전단부의 라인 5-5에 따른 단면도이다.

도 6은 도 5에 도시된 랜스 전단부의 라인 6-6에 따른 단면도이다.

도 7은 도 6에 도시된 랜스 전단부의 라인 7-7에 따른 단면도이다.

도 8은 상기 랜스 전단부와 함께 배치되는 중심 본체의 전단부에 형성된 냉각수로들을 도시한다.

도 9는 상기 중심 본체의 냉각수 공급로와 배출로들 및 상기 랜스 전단부에 형성된 네 개의 플로우 소용돌이 발생 날개들을 도시하는 전개도이다.

도 10은 상기 랜스 후단부의 확대 단면도이다.

도 1은 종래 기술 PCT/AU96/00197에서 개시한 고용해 방법으로 동작하는 직접 용해 용기를 나타낸다. 상기 금속 용기11은 내화 벽돌로 만든 베이스12와 측면13을 포함하는 화덕, 화덕의 측면13에서 상부로 신장하여 원통형의 배럴(barrel)을 형성하고 상부 배럴부15와 하부 배럴부16을 포함하는 측벽14, 지붕17, 가스 배출구18, 지속적으로 용융 금속을 배출하기 위한 전방 화덕19, 용융 슬래그를 배출하기 위한 탭-홀21을 구비한다.

상기 용기에는 용융 금속층22와 그 위에 용융 슬래그층23으로 된 전해조가놓여진다. 화살표24는 금속층22의 명목 정지면의 위치를 나타내고 화살표25는 슬래그층23의 명목 정지면의 위치를 나타낸다. "정지면"이란 용기로 가스와 고체 주입이 일어나지 않는 면을 말한다.

상기 용기에는 용기 상부로 열풍을 주입하기 위해 아래쪽으로 신장된 고온 공기 주입 랜스26과 철광석, 고체 탄소 물질, 산소-결핍 캐리어 가스에 실린 용제들을 금속층22에 주입하기 위해 측벽14를 통해 슬래그층23으로 신장된 두 개의 고체 주입 랜스27이 설치된다. 용해과정 중에 배출구 단부28이 금속층22의 표면위에 위치하도록 랜스27의 위치를 결정한다. 이런 경우, 랜스27이 용융 금속과 접촉함으로써 생길 수 있는 손상을 줄이고, 물이 용기내의 용융 금속과 접촉하지 않고도 상기 랜스27의 강제적인 내부 수냉이 가능해진다.

고온 공기 주입 랜스26의 구조는 도 2 및 3에 나타나 있다. 이들 도면에서 보듯이, 랜스26은 고온의 공기가 지나갈 수 있도록 세로로 긴 형태의 덕트31를 구비한다. 고온의 공기에는 산소가 다량 함유될 수 있다. 덕트31에서 네 개의 동심원 스틸 튜브32, 33, 34, 35가 덕트의 전단부36으로 신장되어 모두 팁 단부37에 연결된다. 덕트의 전단부36내의 중심에는 세로로 긴 본체38이 배치되고 상기 본체38은 네 개의 소용돌이 발생 날개39를 포함한다. 상기 중심 본체38은 양단41 및 42가 반구형인 긴 원통형으로 형성된다. 날개들39는 4-기동 나선형으로 배치되고 방사방향바깥쪽으로 신장된 날개 단부45는 덕트의 전단부에 연결된다.

덕트 전체 길이를 따라 최내부 금속 튜브35안에 내화 라이닝(lining)43이 들어 있다. 내화 라이닝43은 날개들의 전단부42로 신장되고 상기 날개들39는전단부42 뒤의 내화 라이닝에 끼워진다.

상기 팁 단부37은 중공 환상(環狀) 헤드 또는 팁44를 가지며 상기 팁44는 덕트를 흐르는 가스의 효과적인 플로우 통로를 형성하는 내화 라이닝43의 내면과 동일한 수준이 되도록 덕트 끄트머리에서 전방으로 돌출된다. 중심 본체38의 전단부는 팁44보다 전방으로 더 돌출하여, 팁44와 함께 날개들39에 의해 강하게 회전하는, 즉 소용돌이를 만들며 환상으로 발산되는 열풍이 배출되는 환상 노즐을 형성한다.

본 발명에 따르면 덕트 팁44, 중심 본체38, 날개들39 모두 덕트 벽을 통해 형성되어 있는 냉각수 공급로 수단51에서 공급되는 냉각수에 의해 수냉된다. 냉각수 공급로 수단51은 덕트 튜브33과 34 사이의 환상 공간에 의해 한정된 냉각수 공급로52를 구비한다. 냉각수 공급로52는 팁 단부37에서 원주방향으로 이격된 오프닝들54를 통해 팁44의 중공 내부53으로 냉각수를 공급한다. 상기 냉각수는 역시 원주상으로 이격된 오프닝들55를 통해 덕트 튜브32 및 33에 의해 한정되고 상기 냉각수 공급로 수단51의 일부인 환상의 냉각수 배출로56으로 돌아나온다. 따라서 팁 단부37의 중공 내부53에는 끊임없이 냉각수가 공급되어 내부 냉각로 역할을 한다. 상기 랜스 팁을 위한 냉각수는 랜스 후단부에 있는 냉각수 공급구57에서 냉각수 공급로52로 흘러들고 배출수는 냉각수 배출로56을 통해 역시 랜스 후단부에 있는 냉각수 배출구58로 들어간다.

덕트 튜브34와 35 사이의 환상 공간59는 나선형으로 감긴 분리 바들에 의해 8개의 나선형 통로60으로 분리된다. 상기 나선형 통로들60은 덕트 후단부에서 전단부36으로 신장되어 있다. 날개들39와 본체38을 냉각하기 위해 독립적인 냉각수 공급이 이루어지도록 이들 나선형 통로들 8개중 네 개는 원주상으로 서로 이격된 냉각수 공급구들62를 각각 구비한다. 냉각수 공급구들62는 환상 공급 매니폴드90을 통해 공동 냉각수 공급 튜브80에 연결된다. 나머지 네 개의 나선형 통로들60은 공동 환상 매니폴드 배출로63과 단일 배출구64와 연결되어 냉각수 배출로 역할을 한다.

내부 수냉을 위한 수로가 형성되어 있는 중심 본체38에 물이 드나들 수 있도록 날개들39의 중공 내부가 분리되어 냉각수로들이 형성된다. 날개39의 전단부45는 네 개의 입수 슬롯65를 통해 최내 덕트 튜브35와 연결된다. 상기 입수 슬럿들65를 통해 상기 네 개의 입수로들로 부터 흘러 나온 물이 날개 전단부에 있는 방사방향 내부쪽으로 향한 냉각수 공급로들66으로 흘러 들어간다. 따라서 냉각수는 중심 본체38의 전단부로 흘러들어 가게 된다.

중심 본체38은 케이싱70에 실장된 내부 전단 본체부68과 내부 후단 본체부69를 구비한다. 상기 케이싱70은 주 원통부71과 반구형 전단부 및 후단부41과 42를 포함한다. 반구형 전단부41과 반구형 후단부42는 고온의 가스 플로우에 의해 유입되는 내화성 그릿이나 다른 물질 입자들로 인한 침식을 방지하기 위해 경질표면 처리된다. 내부 본체부들68및 69와 중심 본체의 외부 케이싱 사이의 클리어런스 공간74는 분리 립(rib)77 및 78에 의해 주변 냉각수로들75와 76으로 나누어진다. 상기 분리 립들77과 78은 내부 본체부68과 69의 외주면에 형성된다. 주변 냉각수로들75는 도 8에 도시된 방법으로 중심 본체의 전단에서 본체 주변으로 물을 흘려보내도록 배치된다. 플로우 가이드 삽입물81은 내부 본체부68내의 중심부에서 냉각수로67을 통해 신장되며 냉각수로67을 원주를 따라 이격된 네 개의 수로들로 분기시킨다. 상기 분기된 수로들은 각각 독립적으로 날개들 앞단에 있는 공급로들66을 통해 물을 공급받음으로써 중심 본체의 앞단으로 네 개의 독립적인 입수 플로우를 유지하는 역할을 한다. 이들 분리된 물 흐름은 중심 본체의 앞단 주변으로 물을 흘려보내는 네 개의 전단 주변 수로 채널들75와 연결된다.

배플 플레이트82는 날개 및 중심 본체의 앞단에 있는 냉각수 공급로들66과 67, 날개 및 중심 본체 뒷단에 있는 수로들을 분리한다. 전단의 주변 채널들75에서 흘러나온 물은 냉각수 공급로들66 사이에 있는 배플의 슬롯들83을 통해 후단 본체부69의 중심 냉각수로84로 들어간다. 중심 냉각수로84는 다시 중심 플로우 가이드85에 의해 네 개의 플로우 채널들로 분기되어 중심 본체의 후단으로 네 개의 독립적인 수류가 지속적으로 들어가도록 한다.

후단 주변 플로우 채널들76 역시 중심 본체 전단에 있는 우회로들75와 마찬가지로 네 개가 하나의 셋트가 되어 정렬됨으로써 본체 후단에서 네 개의 독립적인 플로우를 공급받아 본체 주변부로 흘려보내고 이들 플로우가 케이싱에 형성된 네 개의 원주 방향으로 이격된 배출 슬롯들86을 통해 날개에 있는 배출로87로 간다.

중공 날개들의 내부는 세로 배플들에 의해 분리됨으로써 냉각수로들이 형성되어 날개들의 내부 전단에서 후단으로, 바깥쪽으로, 그리고 다시 날개들의 외부 길이방향을 따라 전단으로 신장되어 날개 전단42에서 방사방향으로 나 있는 배출로91에 이른다. 배출로91은 덕트 벽을 관통해 나 있는 네 개의 원주를 따라 이격된 배출로들을 형성하는 슬롯들93을 통해 덕트 후단에 있는 공동 배출로64에 이른다. 배플82는 날개 내부의 공급로 및 배출로66과 91을 분리하는 역할을 한다. 공급 슬롯65와 배출 슬롯93은 내부 덕트 튜브35의 앞단에서 도 3에 도시된 바와 같이 길이 방향에 대해 날개들의 나선각에 일치하는 각도로 날개 각각에 형성된다.

네 개의 동심원 덕트 튜브32, 33, 34, 35의 전단은 팁부55에 있는 세 개의 플랜지94, 95, 96에 용접되어 랜스 앞단에서 강력히 연결된 구조물이 된다. 덕트 튜브들의 후단은 랜스 동작시에 서로 다른 열 팽창을 허용할 수 있도록 길이 방향으로 상호 이동할 수 있게 되어 있다. 도 10에 분명히 도시된 바와 같이 덕트 튜브32의 후단에는 돌출된 플랜지101이 구비되고 상기 플랜지101은 여러 개의 입구 및 출구57, 58, 62, 64를 가진 구조물102가 연결된다. 구조물102는 덕트 튜브33의 미끄럼 마운팅(sliding mounting) 역할을 하는 오링 밀봉장치104가 끼워진 내부 환상 플랜지103를 포함하여 외부 덕트 튜브32와는 독립적으로 길이 방향으로 신장 및 축소되도록 한다. 덕트 튜브34에 용접 연결된 구조물105는 덕트 튜브34의 후단이 덕트 튜브32 후단에 고정된 외부 구조물102내에 있도록 미끄럼 마운팅 역할을 하는 오링 밀봉장치108 및 109에 끼여진 환상 플랜지106 및 107을 포함한다. 따라서, 덕트 튜브34는 덕트 튜브32와는 독립적으로 신장 및 축소 될 수 있다. 최내에 위치한 덕트 튜브35의 후단에는 외부 구조물102에 끼여진 환상 링113과 연결된 오링 밀봉장치112에 삽입된 구조물112가 설치된다. 상기 오링 밀봉장치113 역시 덕트 튜브35가 세로 방향으로 독립적으로 신장 및 축소될 수 있도록 미끄럼 마운팅 역할을 한다.

플로우 가이드 날개39와 내부 본체38의 열 팽창과 관련하여, 날개39의 앞단, 특히 공급수 및 배출수 플로우가 있는 위치에서만 덕트와 내부 본체부에 연결된다. 날개의 주요 부분들은 덕트의 내화 라이닝43과 중심 본체38의 케이싱 사이에 단순히 끼여져 있어서 길이 방향으로 자유로이 신장가능 하다. 내부 본체부 후단부에 있는 수류 분리부85는 배플82상의 관 형태 마개122의 가공면내에서 미끄럼 동작하는 원형의 전단 플레이트를 포함한다. 따라서 분리된 수로들간의 밀봉상태는 유지하면서 상기 중심 본체의 전단부와 후단부가 열 팽창이 일어날 때 서로 떨어지도록 한다. 열 팽창 조인트133은 중심 본체의 전단부와 후단부의 열팽창을 수용하기 위해 설치된다.

열팽창을 더 수용하기 위해, 단면상으로 볼 때 중심 본체 케이싱과 덕트의 내화 라이닝 사이에서 방사상 외부쪽으로 신장될 수 없도록 그러나 랜스 튜브들과 중심 본체가 수냉 상태에 있을시에는 정방사 방향에 대해 각을 이루며 약간 오프셋되도록 날개39 형태를 설정할 수 있다. 랜스 동작시 덕트 튜브의 후속 팽창으로 인해 날개들은 열팽창에 의한 스트레스없이 덕트 라이닝 및 중심 본체에 적절히 접촉하면서 정방사방향으로 접근하게 된다.

도시된 고온의 공기 주입 랜스 동작시, 독립적인 냉각수 플로우들이 네 개의 소용돌이 발생 날개39로 공급되어 서로 다른 플로우 효과에 따른 냉각 효율 손실은 일어나지 않는다. 우선적 플로우 효과로 인한 수류 결여로 발생되는 고온 스팟(spots)들을 제거하기 위해 상기 독립적인 냉각수 플로우들은 중심 본체38의 전후단에도 공급된다. 이는 용해 용기내의 고온 상태에 노출되어 있는 중심 본체의전단41을 냉각하는데 상당히 중요하다.

덕트 튜브들은 열팽창이나 수축 효과가 일어나도 길이 방향으로 독립적으로 신장 및 수축가능하다. 날개와 중심 본체부들 역시 랜스의 구조를 그대로 유지하고 다양한 독립적인 냉각수 흐름을 유지하면서 신장 내지 수축가능하다.

상기 랜스는 고용해 방법에 의해 용융 철이 만들어지는 직접 용해 용기내의 고온상태에서도 동작할 수 있다. 대개 네 개의 소용돌이 발생 날개와 중심 본체에서의 냉각수 유량은 90m³/hr이고 외부 하우징과 랜스 팁에서의 유량은 400m³/hr이다. 따라서 전체 유량은 최대 1500kPag의 동작 압력에서 490m³/hr이 된다.

상기 랜스는 직접 용해 용기로 열풍 주입을 위해 고안되었지만 이와 유사한 랜스로 산소, 공기, 또는 연료 가스를 용광로에 주입하는 것과 같이 전체적으로 고온상태에 있는 용기에 가스를 주입할 수 있다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

Claims (22)

1. 가스를 배출하기 위해 후단에서 전단(36)으로 신장된 가스 플로우 덕트(31);

   상기 덕트 전단내의 중심부에 위치하여 상기 덕트(31)의 전단(36)에서 흘러나온 가스가 길이를 따라 흘러나가도록 하는 긴 형태의 본체(38);

   상기 긴 중심 본체(38)과 상기 덕트(31) 사이에 배열되고 상기 덕트의 전단부를 통해 나오는 가스 플로우에 소용돌이를 발생하는 복수 개의 플로우 안내 날개(39);

   상기 덕트 벽을 통해 덕트의 후단부에서 전단부로 신장되고 덕트의 전단부로 냉각수를 공급 및 배출하는 냉각수 공급로 및 배출로 수단(51); 및

   상기 냉각수 공급로 및 배출로 수단(51)과 연결되도록 상기 덕트 전단에 설치된 덕트 팁(44)내에 위치하고 덕트 팁 내부를 냉각하기 위해 냉각수를 공급받고 배출하는 내부 냉각수로 수단(53)를 구비하고

   상기 날개들(39)와 상기 중심 본체(38) 내에 냉각수로들(66, 75, 76, 87)이 형성되고 상기 냉각수로들은 덕트(31)의 전단부(36)에서 상기 냉각수 공급로 및 배출로 수단(51)과 연결되어, 상기 공급로 수단에서 공급된 냉각수가 상기 날개(39)를 통해 중심 본체(38)의 냉각수로(75, 76)로 흘러 들어가고 이들 냉각수로(75, 76)에서 나온 냉각수는 상기 날개(39)를 통해 덕트(31)의 냉각수 배출로 수단(51)으로 배출됨을 특징으로 하는 가스를 용기에 주입하는 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 덕트의 팁은 덕트의 끝에서 전방으로 돌출되어 중공 환상 형태로 구성되고 상기 중공 구성은 덕트 팁의 상기 내부 냉각수로 수단을 구성하는 환상 수로를 한정함을 특징으로 하는 가스 주입장치.
3. 제 1 항 또는 2항에 있어서, 상기 냉각수 공급로 및 배출로 수단(51)은 상기 덕트 팁(44)에서 상기 내부 냉각수로 수단(53)과 연결되는 제 1 공급로 및 배출로(52, 56)과 날개(39)와 중심 본체(38)에서 상기 냉각수로들(66, 75, 76, 87)과 연결되는 제 2 공급로 및 배출로(60)을 구비함을 특징으로 하는 가스 주입 장치.
4. 제 1항 내지 3 항에 있어서, 상기 덕트(31)은 상기 냉각수 공급로 및 배출로 수단(51)을 제공하는 일련의 환상 공간(52, 56, 59)를 한정하는 일련의 동심원 튜브들(32, 33, 34, 35)를 구비함을 특징으로 하는 가스 주입 장치.
5. 제 4항에 있어서, 네 개의 동심원 튜브들이 구비되어 세 개의 동심원 환상 공간들이 한정됨을 특징으로 하는 가스 주입 장치.
6. 제 5항에 있어서, 두 개의 최외부 환상 공간들(52, 56)은 덕트 팁(440의 사익 내부 냉각수로 수단(53)으로 냉각수를 공급하고 배출받는 상기 냉각수 공급로 및 배출로를 제공함을 특징으로 하는 가스 주입 장치.
7. 제 4항 내지 6항에 있어서, 상기 최내부 환상 공간(59)는 내부가 분리되어 냉각수 공급로 및 재출로(60)을 형성하여 상기 날개와 중심 본체의 냉각수로들로 냉각수를 공급하고 배출받음을 특징으로 하는 가스 주입장치.
8. 제 4항 내지 7항의 어느 한 항에 있어서, 덕트 튜브들(32, 33, 34, 35)의 전단은 상기 덕트 팁에 연결됨을 특징으로 하는 가스 주입 장치.
9. 제 4항 내지 8항에 있어서, 튜브들의 서로 다른 열 팽창과 수축을 수용하기 위해, 상기 덕트 튜브들(32, 33, 34, 35)의 후단은 길이 방향으로 상대적인 이동을 하도록 설치됨을 특징으로 하는 가스 주입 장치.
10. 제 1항 내지 9항에 있어서, 상기 중심 본체(38)은 대체로 원통형으로 형성됨을 특징으로 하는 가스 주입 장치.
11. 제 10항에 있어서, 상기 중심 본체(38)은 반구형 후단과 전단(41, 42)을 구비함을 특징으로 하는 가스 주입 장치.
12. 제 11항에 있어서, 상기 중심 본체(38)의 전단은 덕트 팁(44)보다 더 전방으로 돌출되어 상기 중심 본체 전단과 덕트 팁이 함께 덕트에서 나온 가스가 상기 날개(39)에 의해 소용돌이 형태로 발산되어 흐르도록 하는 환상 노즐을 형성함을 특징으로 하는 가스 주입 장치.
13. 제 11항 또는 12항에 있어서, 상기 중심 본체(38)이 반구형 전단과 후단은 가스에 의해 운반되는 물질 입자들에 의해 부식되지 않도록 표면 경화됨을 특징으로 하는 가스 주입 장치.
14. 제 1항 내지 13항의 어느 한 항에 있어서, 상기 날개들(39)는 복수 기동 나선형으로 형성됨을 특징으로 하는 가스 주입 장치.
15. 제 14항에 있어서, 상기 날개들(39)는 덕트(31) 원주방향으로 이격된 다수 위치에서 덕트와 연결됨을 특징으로 하는 가스 주입 장치.
16. 제 15항에 있어서, 상기 날개(39)의 수는 네 개이고 4-기동 나선형으로 형성되며 날개의 전단에서 상기 덕트 원주방향으로 90도 간격 이격된 네 개의 위치에서 상기 덕트와 연결됨을 특징으로 하는 가스 주입 장치.
17. 제 15항 또는 16항에 있어서, 상기 덕트(31)내의 상기 냉각수 공급로 및 배출로 수단(51)은 적절한 수의 상호 분리된 냉각수로들(60)을 구비하고 각 냉각수로(60)은 하나의 날개로 냉각수를 공급함을 특징으로 하는 가스 주입 장치.
18. 제 17항에 있어서, 상기 분리된 냉각수로들(6)은 덕트의 환상 공간(59)내에서 덕트를 따라 나선형으로 신장된 분리부들에 의해 형성됨을 특징으로 하는 가스 주입 장치.
19. 제 17항에 있어서, 상기 중심 본체(38)에 날개(39)에 있는 상기 냉각수로들(66, 87)과 연결된 서로 분리된 냉각수로들(75, 76)이 형성됨을 특징으로 하는 가스 주입 장치.
20. 제 19항에 있어서, 날개들(39)에 형성된 상기 냉각수로들은 상기 날개들의 전단부내에 입수부들(66) 및 배출부들(87)을 구비하고, 상기 입수부들(66)은 냉각수 공급로 및 배출로 수단(51)으로부터 덕트의 전단부로 공급된 냉각수가 내부 방사방향으로 흘러 중심 본체의 상기 분리 냉각수로들(75, 76)로 흐르도록 하고, 상기 배출부(87)들은 중심 본체의 상기 냉각수로들에서 나온 냉각수를 덕트의 상기 배출로 수단으로 배출함을 특징으로 하는 가스 주입 장치.
21. 제 20항에 있어서, 중심 본체(38)에 형성된 상기 냉각수로들은 전단 수로부들(75)와 후단 수로부들(76)을 구비하고, 상기 전단 수로부들(75)는 날개(39)의 입수로부(66)으로 부터 냉각수를 공급받아 중심 본체 후단부에 있는 배수부(76)의 가장자리로 전달하며, 상기 후단 수로부들(76)은 상기 전단 수로부들로부터 냉각수를 공급받아 상기 중심 본체 후단부의 가장자리로 전달하여 날개들(39)의 후단부에 있는 상기 배출부(87)로 배출시킴을 특징으로 하는 가스 주입 장치.
22. 제 1항 내지 21항에 있어서, 열 팽창시 덕트(31)을 따라 자유롭게 이동할 수 있도록 상기 날개들(39)는 전단만 상기 덕트(31) 및 중심 본체(31)에 연결됨을 특징으로 하는 가스 주입 장치.