KR200438204Y1 - 균일가열장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 이송유닛의 상하부로 분기되는 가열공기관로의 노즐을 통해 가열공기를 처리대상물의 상하부로 동시분사함에 따라 처리대상물이 균일하게 가열될 수 있도록 하고 가열공기관로 및 그 노즐 상에 설치되는 댐퍼를 통해 가열공기를 균일한 유속으로 처리대상물에 분사함에 따라 처리대상물이 더욱 균일하게 가열될 수 있도록 한 균일가열장치에 관한 것이다.

본 고안에 따른 균일가열장치는, 내벽에 단열재가 구비되고 일측에는 투입구가 형성되며 타측에는 배출구가 형성되고 상부면에는 배기관이 설치되는 본체와, 상기 본체의 상부에 설치되며 상기 본체의 내부를 가열시키는 버너와, 상기 본체의 투입구와 배출구 사이에 설치되며 처리대상물을 상기 투입구로부터 상기 배출구로 이송시키는 이송유닛과, 상기 본체의 상부로부터 상기 이송유닛의 상하부로 분기되어 형성되며 상기 버너에 의해 가열된 공기를 처리대상물의 상하부로 동시에 제공하는 다수의 노즐이 구비되는 가열공기관로와, 상기 가열공기관로의 입구측에 설치되며 상기 버너에 의해 가열된 공기를 상기 가열공기관로로 흡인하는 순환팬과, 상기 가열공기관로 및 상기 노즐에 설치되며 가열공기가 상기 노즐들로부터 균일한 유속으로 분사되어 처리대상물에 제공되도록 하는 댐퍼를 포함하여 이루어진다.

균일가열장치, 본체, 버너, 이송유닛, 가열공기관로, 댐퍼, 순환팬

Description

균일가열장치{UNIFORM HEATING DEVICE}

도 1은 본 고안에 따른 균일가열장치의 부분단면도.

도 2는 본 고안에 따른 균일가열장치의 측단면도.

도 3은 본 고안에 따른 균일가열장치의 작동도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 본 고안에 따른 균일가열장치

3 : 가열대상물

10 : 본체

11 : 단열재

13 : 투입구

15 : 배출구

17 : 배기관

19 : 상하차단벽

20 : 버너

30 : 이송유닛

31 : 구동모터

40 : 가열공기관로

41 : 노즐

43 : 지지대

50 : 순환팬

51 : 임펠러가이드

60 : 댐퍼

61 : 제 1 댐퍼부재

63 : 제 2 댐퍼부재

70 : 위치검출센서

80 : 세라믹필터

본 고안은 균일가열장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이송유닛의 상하부로 분기되는 가열공기관로의 노즐을 통해 가열공기를 처리대상물의 상하부로 동시분사함에 따라 처리대상물이 균일하게 가열될 수 있도록 하고 가열공기관로 및 그 노즐 상에 설치되는 댐퍼를 통해 가열공기를 균일한 유속으로 처리대상물에 분사함에 따라 처리대상물이 더욱 균일하게 가열될 수 있도록 한 균일가열장치에 관한 것 이다.

일반적으로 LNG 선박에 사용되는 LNG 탱크는 구 형상으로 제조되는데, 이러한 구 형상의 LNG 탱크를 제조하기 위해서는, 알루미늄판재를 약 480℃ 정도의 높은 온도로 균일하게 가열한 상태에서 유압프레스기를 이용하여 소정의 곡률로 성형한 후 지그나 유압잭을 사용하여 강제적으로 각 판재들의 이음면을 맞춘 다음, 판재들을 서로 용접 등을 통해 접합시켜 구 형상으로 제조하게 된다.

그러나 유압프레스기로 알루미늄판재를 소정의 곡률로 가공하기가 매우 어려운데, 이의 주요 원인으로는 첫째로 유압프레스기의 곡률이 제조하고자 하는 LNG 탱크의 곡률과 차이가 나는 점을 들 수 있고, 둘째로 알루미늄판재의 각 부분별 온도의 편차가 너무 심해 유압프레스기에서 가공하더라도 알루미늄판재의 인장,수축량이 각 부분마다 상당한 차이가 발생하는 점을 들 수 있다.

따라서 알루미늄판재를 일정한 곡률로 성형하기 위해서는 유압프레스기의 곡률을 제조하고자 하는 LNG 탱크의 곡률과 일치시키는 것이 1차적인 해결방안이며, 2차적으로는 알루미늄판재의 가열시 온도편차를 최소화하여 각부의 인장,수축량을 일정하게 유지시키는 방안이 필수적으로 강구되어야 한다.

그러나 종래의 가열장치의 경우에는 알루미늄 판재와 같은 처리대상물을 상부 또는 하부를 국부가열하는 형태가 대부분인 관계로 처리대상물의 온도편차가 ± 10℃ 이상이 됨에 따라 이러한 처리대상물을 유압프레스기를 이용하여 소정 곡률로 가공하더라도 각 부분별 인장,수축량의 차이가 발생하여 처리대상물의 접합시 틈새의 발생으로 인해 용접이 매우 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안의 목적은 이송유닛의 상하부로 분기되는 가열공기관로의 노즐을 통해 가열공기를 처리대상물의 상하부로 동시분사함에 따라 처리대상물이 균일하게 가열될 수 있도록 하고 가열공기관로 및 그 노즐 상에 설치되는 댐퍼를 통해 가열공기를 균일한 유속으로 처리대상물에 분사함에 따라 처리대상물이 더욱 균일하게 가열될 수 있도록 한 균일가열장치를 제공하는 것이다.

전술한 본 고안의 목적은, 내벽에 단열재가 구비되고 일측에는 투입구가 형성되며 타측에는 배출구가 형성되고 상부면에는 배기관이 설치되는 본체와, 상기 본체의 상부에 설치되며 상기 본체의 내부를 가열시키는 버너와, 상기 본체의 투입구와 배출구 사이에 설치되며 처리대상물을 상기 투입구로부터 상기 배출구로 이송시키는 이송유닛과, 상기 본체의 상부로부터 상기 이송유닛의 상하부로 분기되어 형성되며 상기 버너에 의해 가열된 공기를 처리대상물의 상하부로 동시에 제공하는 다수의 노즐이 구비되는 가열공기관로와, 상기 가열공기관로의 입구측에 설치되며 상기 버너에 의해 가열된 공기를 상기 가열공기관로로 흡인하는 순환팬과, 상기 가열공기관로 및 상기 노즐에 설치되며 가열공기가 상기 노즐들로부터 균일한 유속으로 분사되어 처리대상물에 제공되도록 하는 댐퍼를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 균일가열장치를 제공함에 의해 달성된다.

본 고안의 바람직한 특징에 따르면, 상기 본체의 내부에 설치되고 상기 이송유닛에 의해 처리대상물이 정위치에 위치되었음을 감지하는 위치검출센서를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

본 고안의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 본체의 내부 상측에 설치되며 상기 버너에 의해 가열된 공기를 정화시켜 상기 가열공기관로로 유입되도록 하는 세라믹필터를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

본 고안의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 본체의 내부에는 상하차단벽이 설치된다.

본 고안의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 이송유닛은 다수의 이송롤러, 메쉬벨트를 포함하는 컨베이어 또는 체인형 컨베이어로 형성될 수 있다.

본 고안의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 댐퍼는 상기 가열공기관로의 분기지점에 설치되어 분기량을 결정하는 제 1 댐퍼부재와 상기 노즐들에 설치되어 상기 노즐을 통해 분사되는 가열공기의 유속을 일정하게 조정하는 제 2 댐퍼부재를 포함하여 이루어질 수 있다.

이하에는, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하되, 이는 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 고안을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 고안의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

도 1에는 본 고안에 따른 균일가열장치(1)의 부분단면도가 도시되고, 도 2에는 본 고안에 따른 균일가열장치(1)의 측단면도가 도시된다.

본 고안에 따른 균일가열장치(1)는 LNG 선박에 사용되는 구 형상의 LNG 탱크의 제조를 위해 사용되는 알루미늄판재와 같은 처리대상물(3)을 유압프레스기를 이용하여 소정곡률로 가공하기에 앞서 균일하게 가열하는 장치로서, 도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이, 내벽에 단열재(11)가 구비되고 일측에는 투입구(13)가 형성되며 타측에는 배출구(15)가 형성되고 상부면에는 배기관(17)이 설치되는 본체(10)와, 본체(10)의 상부에 설치되며 본체(10)의 내부를 가열시키는 버너(20)와, 본체(10)의 투입구(13)와 배출구(14) 사이에 설치되며 처리대상물(3)을 투입구로(13)부터 배출구(15)로 이송시키는 이송유닛(30)과, 본체(10)의 상부로부터 이송유닛(30)의 상하부로 분기되어 형성되며 버너(20)에 의해 가열된 공기를 처리대상물(3)의 상하부로 동시에 제공하는 다수의 노즐(41)이 구비되는 가열공기관로(40)와, 가열공기관로(40)의 입구측에 설치되며 버너(20)에 의해 가열된 공기를 가열공기관로(40)로 흡인하는 순환팬(50)과, 가열공기관로(40) 및 노즐(41)에 설치되며 가열공기가 노즐들(41)로부터 균일한 유속으로 분사되어 처리대상물(3)에 제공되도록 하는 댐퍼(60)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 본체(10)는 본 고안에 따른 균일가열장치(1)의 하우징을 형성하는 것으로, 사각형 박스 형태로 형성된다.

본체(10)의 내벽에는 내부단열을 위한 단열재(11)가 구비되는데, 이러한 단열재(11)로는 통상적으로 사용되는 세라믹 재질의 내화단열재가 적용될 수 있다.

본체(10)의 일측에는 알루미늄판재와 같은 처리대상물(3)이 투입되는 투입구(13)가 형성되며 타측에는 본체(10) 내에서 균일하게 가열처리된 처리대상물(3)이 배출되는 배출구(15)가 형성되는데, 이러한 투입구(13) 및 배출구(15)는 개폐도어와 같은 구조로 형성될 수 있다.

본체(10)의 상부면에는 배기관(17)이 설치되는데, 이 배기관(17)은 배기가스를 외부로 배출시켜 본체(10) 내부의 압력을 조절하는 것으로, 배기관(17) 내에는 배기가스의 양을 조절하는 배기댐퍼(17a)가 회동가능하게 설치된다. 또한 본체(10)의 일측에는 연소를 위한 외부공기가 유입되는 공기유입구(도시되지 않음)가 구비된다.

또한 본체(10)의 내부에는 상하차단벽(19)이 지지대(19a)에 의해 설치되는데, 이 상하차단벽(19)은 차후에 설명될 가열공기관로(40)로부터 처리대상물(3)에 제공된 가열공기가 순환팬(60)으로 바로 공급되지 않고 버너(20)를 거치도록 함으로써 처리대상물(3)에 빼앗긴 열을 다시 공급받을 수 있도록 하는 역할을 한다.

전술한 본체(10)의 상부에는 버너(20)가 설치되는데, 이 버너(20)는 본체(10)의 내부를 소정 온도로 가열시키는 것으로, LNG 탱크의 제조를 위해 사용되는 알루미늄판재와 같은 처리대상물(3)의 경우에는 상온에서 480 ℃ 이상의 온도까지 가열할 수 있는 용량으로 선정되어야 한다.

전술한 본체(10) 내에서 투입구(13)와 배출구(15) 사이에는 이송유닛(30)이 설치되는데, 이 이송유닛(30)은 투입구(13)를 통해 투입된 처리대상물(3)을 가열처리를 위한 정위치로 위치시키고 가열처리된 처리대상물(3)을 배출시키는 것으로, 도면에 도시되는 바와 같이 다수의 이송롤러로 구성될 수 있으며, 실시예에 따라서는 메쉬벨트를 포함하는 컨베이어 또는 체인형 컨베이어로 형성될 수 있다.

이송유닛(30)의 이송속도는 처리대상물(3)의 투입시 1 m/min 내지 2 m/mim의 속도로 투입되고, 처리대상물(3)의 배출시에는 온도하강을 최소화하기 위하여 10 m/min 내지 15 m/mim의 속도로 배출되도록 구동되는 것이 바람직하다.

전술한 본체(10)의 상부로부터는 가열공기관로(40)가 이송유닛(30)의 상하부로 분기되어 형성되는데, 이 가열공기관로(40)는 버너(20)에 의해 가열된 공기를 처리대상물(3)의 상하부로 동시에 제공하는 관로 역할을 하는 것으로, 처리대상물(3)의 상하부로 분기된 관로부분에는 가열공기를 처리대상물(3)로 분사하는 다수의 노즐(41)이 구비된다. 이 노즐(41)은 가열공기를 처리대상물(3)로 10 m/sec 내지 15 m/sec의 분사속도를 분사하는 것이 바람직하다.

가열공기관로(40)는 고온에서 변형되지 않는 재질로 제조되는 것이 바람직하며, 자중에 의한 처짐을 방지하게 위하여 지지대(43)에 의해 견고히 설치되는 것이 바람직하다.

전술한 가열공기관로(40)의 입구측에는 순환팬(50)이 설치되는데, 이 순환팬(50)은 버너(20)에 의해 가열된 공기가 가열공기관로(40)로 제공되는 사이클이 계속적으로 반복될 수 있도록 버너(20)에 의해 가열된 공기를 가열공기관로(40)로 강제공급시키는 역할을 하는 것으로, 전술한 사이클이 분당 20회 정도로 발생될 수 있는 용량을 가지는 것이 바람직하다.

순환팬(50)의 전방에는 가열공기관로(40)로 공급되는 가열공기의 풍량을 일 정하게 유지시키기 위한 임펠러가이드(51)가 설치된다.

전술한 가열공기관로(40) 및 노즐(41)에는 댐퍼(60)가 설치되는데, 이 댐퍼(60)는 가열공기가 노즐들(41)로부터 균일한 유속으로 분사되어 처리대상물(3)에 제공되도록 함으로써 처리대상물(3)이 균일하게 가열될 수 있도록 하는 것으로, 가열공기관로(40)의 분기지점에 설치되어 처리대상물(3)의 상하부로 공급되는 가열공기의 양을 분기량을 결정하는 제 1 댐퍼부재(61)와, 노즐들(41)에 설치되어 노즐(41)을 통해 분사되는 가열공기의 유속을 일정하게 조정하는 제 2 댐퍼부재(63)를 포함하여 이루어진다. 제 1 댐퍼부재(61)와 제 2 댐퍼부재(63)는 구동모터(도시되지 않음)의 축에 연결되어 회동가능한 원판 형태로 구성될 수 있다.

처리대상물(3)이 균일하게 가열되기 위해서는 이송유닛(30) 상에서 정위치에 위치될 필요가 있는데, 이릉 위해 이송유닛(30)에 의해 처리대상물(3)이 정위치에 위치되었음을 감지하는 위치검출센서(70)가 본체(10)의 내부에 설치되는 것이 바람직하다.

또한 본체(10) 내부에서 버너(20)에 의해 가열된 공기는 가열공기관로(40)로 유입되기에 앞서 불순물을 제거할 필요가 있는데, 이를 위해 본체(10)의 내부 상측에는 버너(20)에 의해 가열된 공기를 정화시켜 가열공기관로(40)로 유입되도록 하는 세라믹필터(80)가 설치되는 것이 바람직하다.

또한 도시되지는 않았지만 본체(10) 상에는 운전자의 조작, 위치검출센서(70)의 센서신호 등에 따라 버너(20), 이송유닛(30), 순환팬(50), 댐퍼(60) 등의 작동을 제어하는 컨트롤러가 설치된다.

도 3에는 본 고안에 따른 균일가열장치(1)의 작동도가 도시되는데, 이하, 도 3을 참조하여 본 고안에 따른 균일가열장치(1)의 전체 작동을 상세히 설명한다:

우선 본체(10) 내부가 버너(20)에 의해 소정의 온도(LNG 탱크의 제조를 위해 사용되는 알루미늄판재의 처리시에는 약 480 ℃)로 가열되고 투입구(13)를 통해 처리대상물(3)이 이송유닛(30)에 의해 정위치로 위치된 상태에서, 버너(20)에 의해 가열된 공기는 순환팬(50)에 의해 순환되면서 세라믹필터(80)를 거쳐 불순물이 제거된 상태로 가열공기관로(40)로 유입된다.

가열공기관로(40)로 유입된 가열공기는 분기지점에 설치되는 제 1 댐퍼부재(61)와 노즐(41)에 설치되는 제 2 댐퍼부재(63)에 의해 조정되어 일정한 유속으로 노즐(41)을 통해 처리대상물(3)의 상하부로 동시분사됨에 따라 처리대상물(3)은 전면적에 걸쳐 상하부가 동시가열된다.

처리대상물(3)로 분사되어 열을 빼앗긴 공기는 상하차단벽(19)에 의해 순환팬(50)으로 직접 유입되지 않고 버너(20) 측으로 제공됨에 따라 다시 재가열되어 세라믹필터(80)를 거쳐 가열공기관로(40)로 유입되는 사이클이 반복되게 된다.

이러한 사일클의 반복에 의해 적정온도가 가열된 처리대상물(3)은 비교적 빠른 속도로 배출구(15)를 통해 배출되어 차후의 가공공정을 위한 장치(유압프레스기)로 제공된다.

이상에서와 같은 본 고안에 따른 균일가열장치에 의하면, 이송유닛의 상하부로 분기되는 가열공기관로의 노즐을 통해 가열공기를 알루미늄판재와 같은 처리대상물의 상하부로 동시분사함에 따라 처리대상물이 균일하게 가열될 수 있는 장점이 있다.

또한 가열공기관로 및 그 노즐 상에 설치되는 댐퍼를 통해 가열공기가 균일한 유속으로 처리대상물의 상하부에 분사될 수 있어 처리대상물이 더욱 균일하게 가열됨에 따라 처리대상물의 각부 온도편차가 ± 5℃ 이하로 될 수 있는 탁월한 효과가 있다.

Claims (6)

1. 알루미늄판재와 같은 처리대상물을 가열처리하는 균일가열장치에 있어서,

   내벽에 단열재가 구비되고 일측에는 투입구가 형성되며 타측에는 배출구가 형성되고 상부면에는 배기관이 설치되는 본체;

   상기 본체의 상부에 설치되며 상기 본체의 내부를 가열시키는 버너;

   상기 본체의 투입구와 배출구 사이에 설치되며 처리대상물을 상기 투입구로부터 상기 배출구로 이송시키는 이송유닛;

   상기 본체의 상부로부터 상기 이송유닛의 상하부로 분기되어 형성되며 상기 버너에 의해 가열된 공기를 처리대상물의 상하부로 동시에 제공하는 다수의 노즐이 구비되는 가열공기관로;

   상기 가열공기관로의 입구측에 설치되며 상기 버너에 의해 가열된 공기를 상기 가열공기관로로 흡인하는 순환팬; 및

   상기 가열공기관로 및 상기 노즐에 설치되며 가열공기가 상기 노즐들로부터 균일한 유속으로 분사되어 처리대상물에 제공되도록 하는 댐퍼;를 포함하여 이루어지고,

   상기 댐퍼는 상기 가열공기관로의 분기지점에 설치되어 분기량을 결정하는 제 1 댐퍼부재와, 상기 노즐들에 설치되어 상기 노즐을 통해 분사되는 가열공기의 유속을 일정하게 조정하는 제 2 댐퍼부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 균일가열장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 본체의 내부에 설치되고 상기 이송유닛에 의해 처리대상물이 정위치에 위치되었음을 감지하는 위치검출센서를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 균일가열장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 본체의 내부 상측에 설치되며 상기 버너에 의해 가열된 공기를 정화시켜 상기 가열공기관로로 유입되도록 하는 세라믹필터를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 균일가열장치.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 본체의 내부에는 상하차단벽이 설치되는 것을 특징으로 하는 균일가열장치.
5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 이송유닛은 다수의 이송롤러, 메쉬벨트를 포함하는 컨베이어 또는 체인형 컨베이어로 형성되는 것을 특징으로 하는 균일가열장치.
6. 삭제

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