KR200266513Y1 - 공업용 버너의 토치부 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 공업용 버너의 토치부 구조에 관한 것이다.

본 고안은 전기로의 하부에 용융금속이 구비되고 상부에 전극심재가 구비되어 전극심재와 용융금속의 사이에서는 아크가 발생되도록 하고, 로의 일측 내, 외면을 관통하여 불꽃을 분출하는 토치가 토치 지지대와 결합되어 구비되는 전기로에 있어서, 상기 토치는 외부에서 산소와 연료를 공급받는 산소공급실과 연료공급실이 내부에 각각 구분되어 형성되는 하우징; 상기 산소공급실측 하우징 끝단에 결합되어 산소공급실과 연통되는 산소공급관; 상기 하우징의 연료공급실에 일 끝단이 결합되어 연통되고 산소공급관의 내부에 타측끝단이 구비되도록 하는 연료공급관과, 상기 연료공급관의 내부에 구비되어 연료가 지나는 통로가 형성되도록 하며 상기 하우징의 양단을 관통하여 산소공급관의 내부에 일 끝단이 구비되도록 하는 공기공급관과, 상기 연료공급관의 끝단에 결합되어 공급되는 연료와 공기가 혼합되도록 하여 불꽃을 분출하는 노즐로 이루어진 연료공급부; 상기 산소공급관의 끝단에 결합되어 토치화구가 되는 토치팁; 상기 토치팁과 산소공급관의 외측에 끼워져 외부에서 공급되는 냉각수가 채워질수 있는 공간이 형성되도록 한 냉각 하우징으로 이루어진 것을 특징으로 하는 공업용 버너의 토치부 구조를 제공한다.

따라서, 본 고안은 토치의 화구부분에 냉각수단을 구비하여 열변형을 최소화하므로써 안정적인 불꽃의 분출에 의한 토치의 수명연장과 작업의 안정성에 기여할 수 있는 효과가 있다.

Description

공업용 버너의 토치부 구조{THE STRUCTURE OF TORCH PART FOR INDUSTRIAL BURNER}

본 고안은 공업용 버너의 토치부 구조(이하, 토치부 구조로 약칭함)에 관한 것으로써, 상세하게는 전기로등에 설치되어 로 내에서 화력을 분출하도록 한 토치부의 구성을 개선하여 토치의 안정된 목적수행과 토치에서 분출되는 불꽃에 의한 화력효율을 높이도록 한 것이다.

일반적으로 공업용으로 사용되는 버너는 전술된 것과 같이 전기로등의 내부에서 열을 발생시켜 각종 합금의 용해, 제강이나 합금철의 제조등의 작업을 수행하도록 하는 장치의 로 내부에 화력을 공급하도록 하는 장치이며, 이들은 주로 로의 외측에서 내부측으로 불꽃을 분출하기 위해 로의 내, 외면을 관통하여 구비된 토치를 포함하는 토치부가 장착된다.

상기 토치부의 종래 구성을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 토치부가 설치된 가열로를 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1에 설치된 토치의 내부구성을 나타낸 A - A선 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 토치부(1)는 연료와 공기를 공급받아 로(2)의 내부로 불꽃을 분출하는 토치(3)와, 상기 토치(3)를 로(2)에 고정시키기 위해 토치(3)의 플랜지(4)와 결합되는 플랜지(5)를 가지며, 로(2)의 일측 벽면에 장착되는 토치지지대(6)로 구성된다.

도 2를 참조하여 상기 토치(3)의 구성을 살펴보면, 토치(3)는 연료공급로(12)와 공기공급로(11)를 갖기 위해 내, 외측의 관체(13, 14)로 형성되며, 외측 관체(14)의 단면에는 방사상으로 다수개의 산소공급로(15)가 형성된다.

상기와 같이 구성된 토치(3)는 로(2)의 외부에 구비된 버너장치(도시되지 않았으며, 연료, 공기, 산소의 공급장치를 의미함)에 의해 공급된 연료와 공기가 혼합되도록 하여 로(2)의 내부로 불꽃을 분출하며, 토치(3)에서 불꽃이 분출될 때 산소공급로(15)를 통해 산소가 분출되어 불꽃의 주변에 연소분위기를 형성하므로써 연소효율이 높아지도록 한다.

또한, 상기와 같이 토치(3)가 불꽃을 분출할 때 로(2) 내부에서 발생되는 작용을 설명하면, 로(2)의 천정부에서는 금속재의 전극심재(7)가 구비되고, 상기 전극심재(7)에 전기 전력을 공급하면 전극심재(7)와 용융금속(8)의 사이에서는 아크가 발생되며, 상기 아크는 연료와 공기가 분출되는 토치(3)의 화구에 점화작용을 수행하게 되어 토치(3)는 불꽃을 용융금속(8)측으로 분출하게 된다.

상기와 같이 분출된 불꽃을 용융금속을 기화시키며 이 때 발생되는 열을 이용하여 전술된 것과 같이 목적하는 작업을 수행하게 된다.

상기와 같은 종래의 토치부는 아크에 의해 녹은 전극심재의 용융물이 비산되어 토치의 화구를 막아버리는 현상에 대한 대응책이 마련되지 않아 화구의 막힘에의한 작업지연이 불가피하게 되는 결점을 갖는다.

또한, 상기 토치가 장시간 불꽃을 분출하게 되면 토치의 화구는 열변형이 발생되고, 상기와 같은 열변형은 연료, 공기, 산소의 각 공급로의 분출구가 변형된다는 의미이며, 이는 토치의 사용수명을 단축시킬 뿐만 아니라 토치에서 분출되는 불꽃은 균일하지 않아 로 내의 온도조절이 안정적이지 못하게 되는 결점을 갖는다.

뿐만아니라, 상기 산소공급로는 산소의 분출이 토치에서 멀어질 수록 외측으로 퍼지는 현상이 발생되며, 이와 같은 현상으로 인해 토치의 불꽃도 외측으로 확산되어 용융금속에 가해지는 열 효율이 낮게 되며, 낮은 열 효율로 인해 목적하는 작업이 지연되어 작업능률이 향상되지 못하는 문제점을 갖게 된다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로써, 전극심재에서 비산되는 용융물이 토치의 화구로 떨어지는 것을 방지하도록 한 수단을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

본 고안은 토치의 화구 외면에 냉각수단을 제공하여 토치 화구의 열변형이 최소화되도록 하는 것에 다른 목적이 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 토치의 화구로 분출되는 산소가 와류되도록 하여 토치의 불꽃이 퍼지지 않고 한 곳으로 집중될 수 있도록 한 것에 있다.

도 1은 종래의 토치부 구조가 장착된 버너를 나타낸 단면도.

도 2는 도 1 에서의 A - A선 단면도.

도 3은 본 고안에 의한 토치부 구조가 장착된 버너를 나타낸 단면도.

도 4는 본 고안에 의한 토치부 구조에서 토치 지지대를 나타낸 일 측단면도.

도 5는 본 고안에 의한 토치부 구조에서 토치의 구성을 나타낸 단면도.

도 6은 도 5에서의 B - B선 단면도.

도 7은 본 고안에 의한 토치부 구조의 다른 실시예를 나타낸 일 측면도.

도 8은 도 7의 우측면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20: 토치지지대 24: 차양부 30: 토치부

40: 하우징 50: 산소공급관 60: 연료공급부

61: 연료공급관 62: 공기공급관 63: 노즐

64: 와류홈 70: 토치팁 80: 냉각하우징

상기의 목적을 달성하기 위해 본 고안은 아래와 같은 특징을 갖는다.

본 고안은 로의 하부에 용융금속이 구비되고 상부에 전극심재가 구비되어 전극심재와 용융금속의 사이에서는 아크가 발생되도록 하고, 로의 일측 내, 외면을 관통하여 불꽃을 분출하는 토치가 토치 지지대와 결합되어 구비되는 전기로에 있어서,

상기 토치는 외부에서 산소와 연료를 공급받는 산소공급실과 연료공급실이 내부에 각각 구분되어 형성되는 하우징; 상기 산소공급실측 하우징 끝단에 결합되어 산소공급실과 연통되는 산소공급관; 상기 하우징의 연료공급실에 일 끝단이 결합되어 연통되고 산소공급관의 내부에 타측끝단이 구비되도록 하는 연료공급관과, 상기 연료공급관의 내부에 구비되어 연료가 지나는 통로가 형성되도록 하며 상기 하우징의 양단을 관통하여 산소공급관의 내부에 일 끝단이 구비되도록 하는 공기공급관과, 상기 연료공급관의 끝단에 결합되어 공급되는 연료와 공기가 혼합되도록 하여 불꽃을 분출하는 노즐로 이루어진 연료공급부; 상기 산소공급관의 끝단에 결합되어 토치화구가 되는 토치팁; 상기 토치팁과 산소공급관의 외측에 끼워져 외부에서 공급되는 냉각수가 채워질수 있는 공간이 형성되도록 한 냉각 하우징으로 이루어진 것에 그 특징이 있다.

이하, 상기와 같은 특징을 갖는 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 고안에 의한 토치부가 장착된 전기로를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 고안에 의한 토치부의 토치 지지대를 나타낸 일 측면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 고안에 의한 토치부 구조는 로(2)의 일측면에 장착된 토치지지대(20)와, 토치지지대(20)에 결합된 토치(30)로 이루어진다.

상기 토치 지지대(20)는 대략 중앙에 소정의 각도(θ)로 경사진 토치장착구멍(22)이 형성되고, 상기 토치장착구멍(22)에서 연장되어 플랜지관부(23)가 형성되며, 로(2)의 내측을 향하는 면에서 토치장착구멍(22)의 상단에 소정길이 돌출된 차양부(24)가 형성된다.

도 5는 본 고안에 의한 토치부에서 토치의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 6은 도 5에서의 B - B선 단면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 고안의 실시예에 따른 토치(30)는 하우징(40), 산소공급관(50), 연료공급부(60), 토치팁(70), 냉각하우징(80)의 조합으로 구성된다.먼저, 다수개의 관의 상호위치관계를 살펴보면, 도 6에 도시된 바와 같이 최외각의 관에는 냉각하우징(80)이 관형태로 형성되고, 상기 냉각하우징(80)의 내측에는 산소공급관(50)이 위치되고, 상기 산소공급관(50)의 내측에는 연료공급관(61)이 위치되고, 상기 연료공급관(61)의 내측에 위치되는 공기공급관(62)이 최내각의 관이 되어 냉각수(A)가 순환되고 산소(B) 및 연료(C), 공기(D)가 공급될 수 있도록 이루어진다.

상기 하우징(40)의 내부는 산소공급실(41)과 연료공급실(42)로 구분되며, 상기 산소공급실(41)과 연료공급실(42)의 관 측면의 일측에 산소(B)와 연료(C)가 공급될 수 있는 관이 외측으로 각각 형성되고 외부에서 공급된 산소(B)와 연료(C)는 산소공급실(41)과 연료공급실(42)에서 산소공급관(50)과 연료공급관(61)을 통하여 공급된다.

도 5에서, 상기 하우징(40)은 부품가공의 용이성을 제공하기 위하여 산소공급실(41)과 연료공급실(42)이 형성되어 있는 각각의 관이 분리결합가능하도록 이루어지며, 일체의 것으로 하여 내부에 산소공급실(41)과 연료공급실(42)이 구분되도록 형성하여도 무방하다.

상기 산소공급관(50)은 노즐(63)측 방향으로 산소(B)를 공급하기 위하여 산소공급실(41)측의 하우징(40) 끝단에 결합되어 산소공급실(41)과 연통되도록 형성된다.

상기 연료공급부(60)는 연료공급관(61), 공기공급관(62), 노즐(63)의 조합으로 이루어진다.

상기 연료공급관(61)은 연료(C)를 노즐(63)측으로 공급하기 위하여 하우징(40)의 연료공급실(42)에 일 끝단이 결합되어 연통되고 산소공급관(50)의 내부에 타측끝단이 구비되도록 한다.

상기 공기공급관(62)은 연료공급관(61)의 내부에 구비되어 공기공급관(62)의 외측으로는 연료(C)가 지나고 내측으로는 공기(D)가 지날 수 있는 통로가 형성되도록 하며 상기 하우징(40)의 양단을 관통하여 산소공급관(50)의 내부에 일 끝단이 구비되도록 하여 상기된 관들 중 직경이 가장 작으며 길이가 가장 길게 형성되어 있다.

상기 노즐(63)은 공기공급관(62)으로 공급된 공기(D)가 분출되는 측의 연료공급관(61) 끝단에 결합되며, 상기 연료공급관(61) 끝단에서 연료(C)가 분출될 때 공기(D)와 혼합될 수 있도록 하기위하여 공기공급관(62)이 연료공급관(61)에 비해 하우징(40)측으로 소정거리 후퇴되도록 위치되어 이루어진다.즉, 상기 공기공급관(62)으로부터 분출된 공기(D)는 연료공급관(61)으로부터 분출되는 연료(C)를 상기 연료(C)가 분출되는 위치보다 뒤측에서 밀어주면서 연료(C)와 혼합될 수 있도록 한다.

여기서, 상기 노즐(63)은 외면에 나선형태의 와류홈(64)이 다수줄 형성되어 있다.상기 와류홈(64)은 연료공급관(61)과 산소공급관(50) 사이의 공간으로 이동하게 되는 산소(B)를 와류시켜 분출시키기 위한 것으로서, 산소(B)를 더 강하게 분출시키고 분출되어 퍼지게 되는 직경을 작게하여 화력이 일정범위에 집중적으로 가해질 수 있도록 하기위하여 형성된 것이다.

상기 토치팁(70)은 일측 끝단에 위치되어 공급된 산소(B) 및 연료(C), 공기(D)를 기반으로 화력을 분출하는 것으로서, 화구의 기능을 하도록 구리재질로 이루어지며 산소(B)를 분출하는 산소공급관(50)의 끝단에 결합되어 형성된다.

상기 냉각하우징(80)은 토치팁(70)과 산소공급관(50)을 내장할 수 있도록 외측에 끼워져 외부에서 공급되는 냉각수(A)가 채워질 수 있는 공간이 형성되며, 상기 냉각하우징(80)의 외면 일측에는 냉각수(A)를 공급하는 관과 냉각수(A)를 배출하는 관이 형성되어 냉각수(A)가 순환될 수 있도록 하며, 본 고안의 토치(30)를 토치 지지대(20)에 설치하기 위하여 플랜지관부(23)에 결합되도록 하는 플랜지(81)가 상기 냉각하우징(80)의 외면 일측에 결합된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 고안에 의한 토치부의 작용을 설명하면 다음과 같다. 여기서, 로의 내부에서 발생되는 작용은 전술되어 있는 관계로 생략하기로 한다.

도 3을 참조하면, 본 고안에 의한 토치부(100)는 토치팁(70)이 위치되는 상부에 차양부(24)가 구비되어 전극심재(7)의 용융물이 비산되어 토치팁(70)의 화구를 막아버리는 결점을 해소하게 된다.

도 5를 참조하여 토치(30)에서 불꽃을 분출하는 과정을 설명하면, 토치(30)의 외부에서 산소(B)와 연료(C), 그리고 공기(D)를 하우징(40)으로 동시에 공급하게 되면, 상기 산소(B), 연료(C), 공기(D)는 산소공급관(50), 연료공급관(61), 공기공급관(62)을 통하여 토치팁(70) 측으로 분사되며, 전극심재(7)와 용융금속(8) 사이에서 발생된 아크에 의해 토치팁(70)의 화구에서는 점화작용이 발생되어 불꽃을 발생시키게 된다.

여기서, 상기 연료(C)와 공기(D)는 노즐(63)을 통하여 분사되어 불꽃을 발생시키게 되는 것이며, 노즐(63)의 외면에 형성된 와류홈(64)에 의해 와류되어 분사되는 산소(B)는 불꽃의 연소효율을 높일 수 있도록 한다.

또한, 상기 산소(B)가 와류되어 분사된다는 의미는 산소(B)가 토치팁(70)을 통과한 후에도 방사상으로 퍼지지 않고 직진성을 갖을 수 있도록 한다는 의미로써, 이는 불꽃이 퍼지지않고 용융금속(8)의 한 곳을 집중적으로 가열할 수 있도록 하여 연소효율을 보다 더 증가시킬 수 있음을 의미한다.

그리고, 상기 노즐(63)에서 불꽃을 분출할 때, 노즐(63)과 노즐(63)에 인접한 산소공급관(50) 및 토치팁(70) 등은 그 화력으로 인해 가열되는데, 이를 냉각하기 위해 작업자는 냉각하우징(80)의 내부로 냉각수(A)를 주입 및 배출하는 과정을 반복하여 수행하여 노즐(63)과 토치팁(70) 및 산소공급관(50)의 열변형을 최소화하게 된다.

도 7은 본 고안의 실시예에 의한 토치부 중 하우징의 다른 실시예를 나타낸 일 측면도이며, 도 8은 도 7의 우측면도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 다른 실시예에 의한 하우징(90)은 단일의 몸체로 이루어지며, 원실시예에서의 원료는 기름을 사용할 경우를 나타낸 것이기 때문에 공기공급관(62)을 필요로 하는 것이고, 다른 실시예에서의 경우에는 원료를 LPG나 LNG가스를 이용하는 것이기 때문에 공기공급관(62)이 제외되는 구성이 된다.

이상에서 설명된 것과 같이 본 고안은, 토치의 화구에 전극심재의 용융물이 떨어지는 것을 방지하여 작업이 지연되지 않으므로써 생산성의 향상에 기여할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 고안은 토치의 화구부분에 냉각수단을 구비하여 열변형을 최소화하므로써 안정적인 불꽃의 분출에 의한 토치의 수명연장과 작업의 안정성에 기여할 수 있는 효과가 있다.

뿐만아니라, 본 고안은 산소가 와류되어 분출되도록 하므로써 불꽃의 직진성을 제공하고, 이로인해 열효율이 높아지도록 하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 로의 일측 내,외면을 관통하여 불꽃을 분출하는 토치와, 상기 토치가 설치되도록 로의 일측에 형성된 토치 지지대와, 상기 토치 지지대의 상단에서 로의 내측으로 돌출형성된 차양부로 이루어지며,

   상기 토치는

   외부에서 산소와 연료를 공급받는 산소공급실과 연료공급실이 내부에 각각 구분되어 형성되는 하우징;

   상기 산소공급실측 하우징 끝단에 결합되어 산소가 공급될 수 있도록 산소공급실과 연통되는 산소공급관;

   상기 산소공급관보다 작은 직경의 관으로서 상기 산소공급관의 내부에 일측 끝단이 위치하며 상기 연료공급실에 타측 끝단이 결합되어 상기 연료공급실로부터 연료가 공급될 수 있도록 연통되는 연료공급관과, 상기 연료공급관보다 작은 직경의 관으로서 상기 연료공급관의 내부에 구비되어 외측으로는 연료가 지나는 통로가 되고 내측으로는 공기가 지나는 통로가 되도록 이루어져 상기 하우징의 양단을 관통하여 연료공급관의 내부에 일 끝단이 구비되는 공기공급관과, 상기 연료공급관과 공기공급관으로부터 공급된 연료와 공기가 혼합되어 불꽃을 분출하도록 상기 연료공급관의 끝단에 결합된 노즐로 이루어진 연료공급부;

   상기 산소공급관의 끝단에 결합되어 토치화구가 되는 토치팁;

   상기 토치팁과 산소공급관의 외측에 끼워져 외부에서 공급되는 냉각수가 채워지며 외면 일측에 냉각수를 공급하는 관과 냉각수를 배출하는 관이 형성되어 냉각수가 순환될 수 있도록 이루어진 냉각 하우징;

   상기 토치 지지대에 설치할 수 있도록 상기 냉각 하우징의 외면 일측에 결합된 플랜지로 이루어진 것을 특징으로 하는 공업용 버너의 토치부 구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐은

   외면에 나선형태의 와류홈이 다수줄 형성된 것을 특징으로 하는 공업용 버너의 토치부 구조.
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