KR20080078914A - 냉각 시스템에 설치된 수직로에 있어서 회전식 충전 장치 - Google Patents

냉각 시스템에 설치된 수직로에 있어서 회전식 충전 장치 Download PDF

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Abstract

수직로에, 특히 용광로, 회전식 충전 장치가 나타나 있다. 충전 장치는 냉각 시스템에 설치되어 있다. 회전식 충전 장치는 회전 지지대를 위한 고정식 하우징뿐만 아니라 회전식 분배 수단을 위한 회전식 지지대로 구성되어 있다. 냉각 시스템은 고정식 하우징 위에 고정식 냉각 회로뿐만 아니라 회전식 지지대를 가지고 회전하게 고정된 회전식 냉각 회로로 구성되어 있다. 열 전달 장치는 고정식 냉각 회로를 통해 냉각 유체를 흐르게 함으로써 냉각되도록 구성된 고정식 열 전달 요소를 포함하고 회전식 냉각 회로에서 순환되는 분리된 냉각 유체에 의해 뜨거워지도록 구성된 회전식 열 전달 요소를 포함하도록 제공된다. 이러한 열 전달 요소들은 서로 마주보도록 설치되어 있고 회전식과 고정식 냉각 회로의 분리된 냉각 유체의 혼합 없이 열 전달 지역을 통해 순환 또는 방출에 의해 열 전달을 달성하기 위한 열 전달 지역 사이에서 가지게 된다.

Description

냉각 시스템에 설치된 수직로에 있어서 회전식 충전 장치{A rotary charging device for a shaft furnace equipped with a cooling system}
본 발명은 일반적으로 금속 용광로와 같은 수직로에 설치된 회전식 충전 장치를 갖추고 있는 냉각 시스템에 관한 것이다.
오늘날, 많은 금속 수직로들, 특히 용광로에는 로 속에 충전 물질을 공급하기 위한 회전식 충전 장치가 설치된다. 그런 회전식 충전 장치는 전형적으로 로 쓰로트(throat) 위에 설치되어 있고 그래서 작동하는 동안 로 안쪽에 존재하는 고온에 적어도 부분적으로는 노출되어 있다. 결과적으로, 충전 장치의 노출된 부분 특히, 충전 장치의 드라이브와 기어 구성요소들의 효율적인 냉각은 충전 장치의 피해를 피하기 위해, 중간 유지를 줄이기 위해, 사용 수명을 늘리기 위해 중요하다. 특별히 어려운 점은 일반적으로 대부분 로 열에 노출되는 충전 장치의 회전부로부터 열을 효율적으로 없애는 데에 있다.
충전 장치의 냉각을 위해 알려진 방법은 쓰로트(throat)에서 작동하는 압력을 초과하는 압력에서 충전 장치의 하우징 속으로 비활성 냉각 기체를 주입하는 것이다. 이 방법은 충전 장치 안에서 먼지 축적을 줄이는 이점을 제공하는 반면에, 매우 제한된 냉각 효율을 가지고 있다. 이 방법은 일본 특허 JP　55　021577　A 에 나타나 있다.
EP　0　116　142에는 수직로의 충전 장치에 관한 특히, 가변성의 경사를 가진 회전식 슈트(chute)를 가지는 충전 장치에 관한 수세식 냉각 기관이 나타나 있다. 이 냉각 기관은 회전식 쉘(shell)의 상부에 붙어있고 쉘(shell)과 함께 움직일 수 있는 고리 모양의 공급 용기를 포함한다. 용기는 물이 회전식 재킷(jacket)에 관해 위치되는 다수의 냉각 코일을 통해 용기로부터 공급되는 중력인 적어도 하나 이상의 오프닝(opening)이 제공된다. 수집 용기는 코일로부터 흐르는 물을 받는다. 회전식 재킷(jacket)은 회전식 슈트(chute)를 지지하고 또한 로 내부와 충전 장치의 구성 요소 부분 사이에서 분리하는 구조로서 작동한다. 이러한 수세식 냉각 기관은 비활성 기체 냉각에 상당히 개선된 냉각 효율성을 제공한다. 그러나, 이 냉각 기관의 단점은 요구되는 냉각수 회로가 즉, 공급 용기와 수집 용기에서 부분적으로 환경에 노출되어 있다는 사실이다. 결과적으로 냉각수는 예를 들면, 미세한 입자들과 로 내의 먼지로 오염되는 일이 발생된다. 그러므로, 냉각수의 처리를 위해 특별한 설치가 요구된다. 완전히 제거되지는 않지만, 비활성 기체의 주입을 사용함으로 인해 이러한 문제를 줄일 수 있다.
WO99/28510는 고정된 링 모양의 부분과 회전식 냉각 코일에 냉각 액체를 공급하기 위한 회전식 링 모양의 부분을 가진 링 모양의 회전식 조인트(joint)를 가진 장치가 나타나있다. 본질적으로 WO99/28510에 따른 개선은 누설 흐름이 생기는 것과 같은,과도한 냉각 액체를 가진 회전식 조인트의 고정된 부분을 공급하는데 있다. 이러한 누설 흐름은 이러한 슬롯(slot)에서 액체 조인트(joint)를 형성하기 위 해 회전식 조인트의 고정부와 회전부 사이를 분리시키는 슬롯을 통과한다. 결과적으로, 냉각 액체의 오염은 상당히 줄어들거나 제거되게 된다. 그러나, 이러한 해결은 상대적으로 정교함을 요하고 그래서, 링 모양의 조인트 구조가 값이 비싸다. 불행하게도, 조인트의 요소들은 상당히 쉽게 닳아서 자주 교체해야 하고 교체에 있어 노동 소비를 필요로 하게 된다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 수직로에 있어 회전식 충전 장치를 제안하는데, 그것은 냉각 시스템에 설치됨에 있어서, 회전식 충전 장치는 회전식 지지대를 위해 고정된 하우징(housing) 뿐만 아니라, 회전식 분배 수단에 있어 회전식 지지대로 구성되어 있다. 냉각 시스템은 고정된 하우징 위에 고정된 냉각 회로뿐만 아니라 회전하는 지지대와 함께 회전하게 고정된 회전식 냉각 회로로 구성되어 있다.
본 발명에서 중요한 점은, 열 전달 장치는 고정된 냉각 회로를 통해 냉각 유체를 흐르게 함으로써 냉각되도록 형성되는 고정된 열 전달 요소와 회전식 냉각 회로에서 순환되는 분리된 냉각 유체에 의해 뜨거워지도록 형성되는 회전식 열 전달 요소로 구성되도록 제공된다. 이러한 열 전달 요소들은 서로 마주보도록 설치되어 있고, 회전식과 고정식 냉각 회로의 분리된 냉각 유체의 혼합 없이 열 전달 지역을 통해 순환 또는 방출에 의해 열 전달을 달성하기 위한 열 전달 지역 사이에 가지게 된다.
열 전달 장치에서, 회전식과 고정식 열 전달 요소들은 열 전달이 발생하는 지역을 형성하는 작은 간격 또는 인터벌(interval)에 의해 분리된다. 열 전달 장치는 또한, 회전식과 고정식 냉각 회로 사이에서 유체 분리를 제공하는 동안 회전식과 고정식 냉각 회로 사이에서 열 전달을 가능하게 한다. 그러므로, 회로들 사이에서 회전식 조인트의 필요는 완전히 제거되게 된다. 사실상, 냉각 회로들 사이에서 유체 연결에 있어 오랫동안 확립된 원리는 본 발명에 따른 열 전달 장치에 의해 쓸모 없게 된다. 게다가, 회전식 조인트의 닳는 부분의 교체와 관련되거나 회전식 냉각 코일을 깨끗하게 하는 것과 관련된 상대적으로 빈번한 중간 유지의 필요는 또한, 제거되게 된다.
바람직하게는, 회전식 냉각 회로는 폐회로로서 형성된다. 폐순환 설치로 인해, 회전식 냉각 회로에서 사용되는 냉각 액체는 냉각 액체의 증발점을 증가시키기 위해 압력이 가해질 수 있다. 사실상, 냉각 시스템의 선행 기술에서, 중요한 압력의 가해짐은 둘 중의 하나의 회로가 완전히 닫혀지지 않기 때문에(참고로, EP　0　116　142) 또는 냉각 액체의 수용할 수 없는 손실이 회전식 조인트를 통해 발생할 수 있기 때문에(참고로, WO99/28510) 실용적이지 못하다.
액체가 손실되지 않고 오염되지 않도록, 회전식 냉각 회로에서 더 비싼 냉각 유체를 사용하는 것이 현재로서는 적당하다. 수증기에 의해 원인이 되는 침전물의 위험을 제거하기 위해, 과압과 적절한 유체 모두 회전식 냉각 회로의 작동 온도를 더 높게 만든다. 게다가, 충분한 냉각을 보장하기 위해 냉각 액체의 순수한 중력의 흐름을 유지할 필요가 없고, 더 높은 압력 강하는 회전식 냉각 회로에서 수용될 수 있다. 결과적으로, 구조적인 제한들과 비용들이 줄어든다.
첫 번째 형태에서, 회전식 냉각 회로는 폐루프(loop)인 자연 순환 회로로서 형성될 수 있다. 두 번째 형태에서, 회전식 냉각 회로는 적어도 하나 이상의 열 파이프로 구성될 수 있다. 이러한 형태들은 적당한 냉각 효율성을 보장하는 동안 작동되지 않는 부분들과 전력 공급이 없는 상대적으로 간단한 구조가 필요하다. 게다가, 이러한 형태들은 어떤 사용의 중재가 있다면 거의 필요로 하지 않고, 도움이 되도록 유지된다.
세번째 형태에서, 회전식 냉각 회로는 폐루프인 강제 순환 회로로서 구성될 수 있다. 네 번째 형태에서, 회전식 냉각 회로는 폐루프인 증기 압축 냉동법 사이클로서 구성되며, 다섯 번째 형태에서 회전식 냉각 회로는 흡착 냉각 유닛(unit)으로서 구성된다. 이러한 형태들은 펌프나 콤프레서(compressor)와 같은 일부 작동되거나 동력이 되는 부분과 조절 가능한 밸브들을 필요로 한다. 비록 후자의 각각의 구조들은 첫 번째나 두 번째 형태들과 비교하면 더 비싸지만, 그것들은 여전히 유지가 거의 필요 없는 동안 냉각 효율에 있어 더 많은 증가를 제공한다.
살펴볼 바와 같이,강제 순환을 가진 폐순환 형태는 냉각 효율에서 결과적으로 개선을 갖는 중력 흐름 냉각(EP　0　116　142 and WO99/28510에서 나타난)과 비교하면, 냉각 유체 속도에서 상당한 증가를 허용한다. 일반적으로 필요하지는 않지만, 냉각 시스템은 또한 이러한 형태들의 둘 또는 그 이상의 결합으로 구성될 수 있다. 펌프나 콤프레서(compressor) 동력은 회전식 지지대의 회전에 의해 동작되는 장치에 의해 기계적으로 달성될 수 있다. 대안적으로 또는 보충적으로, 동력은 회전식 지지대의 회전에 의해 작동되는 발전기에 의해 공급되는 배터리에 의해 또는 비접촉 유도성 전류 이동에 의해 전기적으로 달성될 수 있다. 회전식과 고정식 냉각 회로 사이에서 유체 분리를 제공하는 열 전달 장치에 의해, 고정식과 회전식 냉각 회로에서 냉각 액체 중의 하나에 대한 오염은 제거될 것이다. 그러므로, 처리를 위한 설치가 필요 없다. 게다가, 고정식 냉각 회로는 고정식 열 전달 요소에 이동되는 열을 제거하기 위해 수직로의 폐루프 냉각 회로의 통합부로서 설치될 수 있다. 수직로 특히, 용광로는 예를 들어, 로 쉘(shell)을 냉각하기 위한 폐순환 냉각 시스템에 설치된 대부분의 경우이다. 그러므로 충전 장치를 설치하는 냉각 시스템의 전체 비용은 처리 장치를 제거함으로써 그리고, 존재하는 하부 구조를 이용함으로써 상당히 감소된다.
열 전달 장치에서 실질적인 열 전달 표면을 제공하기 위해, 회전식 또는 고정식 열 전달 요소에서 제공되는 적어도 하나 이상의 오목과 고정식 또는 회전식 열 전달 요소에서 제공되는 적어도 하나 이상의 대응되는 돌출을 가지는 것이 유리하다. 이러한 오목과 돌출은 열 전달 지역에 굽이쳐 흐르는 모양의 수직 단면부를 제공하기 위해 함께 어울러져야 한다. 그래서 열 전달 요소의 전체적인 병렬로 되어 있는 마주보는 표면을 증가시킨다. 살펴볼 바와 같이, 다수의 상호 침투 또는 서로 끼어있는 오목과 돌출은 효과적인 열 전달 표면을 더욱 증가 시키기 위해 제공될 수 있다.
실질적인 열 전달 표면을 제공하기 위한 또 다른 간단한 구조에서, 회전식 열 전달 요소와 고정식 열 전달 요소 각각은 고리 모양의 기초부와 기초부로터 횡으로 돌출하는 적어도 하나 이상의 돌출과 열 전달 지역에 굽이쳐 흐르는 모양의 수직 단면부를 제공하기 위해 서로 마주보는 관계에서 설치되거나 함께 어울려지고 서로 마주보도록 설치되어 있는 돌출로 구성된다.
바람직하게는, 열 전달 지역은 열 전달 효율을 증가시키기 위하여 열 전도성 액체로 적어도 부분적으로는 가득 채워진다. 더욱더 유리한 설치에서, 적어도 상기 회전식 열 전달 요소 또는 상기 고정식 열 전달 요소의 하나 이상의 돌출은 상기 열 전도성 액체를 격동시키기 위한 수단으로 구성되어 있다. 액체에서 격동은 열 전달을 더욱 증가시키게 한다. 바람직하게는, 열 전달 지역의 횡 너비는 0,5-3mm의 범위에 있다.
게다가, 회전식 냉각 회로는 회전식 지지대에 의해 지지되는 회전식 분배 슈트(chute)를 냉각하기 위한 회로부로 구성되어 있는데, 이 회로부는 소위, BELL LESS TOP 형태로 불리는 충전 장치의 대부분의 노출된 구성 요소 중의 하나이다.
냉각 시스템이 용광로에서 사용을 위해 기꺼이 적당하기 때문에, 발명 또한 상기에서 나타난 것처럼 냉각 시스템에 설치된 충전 장치를 구성하고 있는 용광로에 관한 것이다.
본 발명은 하기의 동일한 참조 번호 또는 증가된 백자리를 포함하는 참조 번호와 동일하거나 유사한 요소 전부를 지정하기 위해 사용된 첨부 도면과 관련된 구현 예를 제한하지 않는 다양한 하기의 기재에 의해 더욱 확실해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 냉각 시스템이 설치된 수직로에 있어 충전 장치의 부 분 수직 단면부를 나타낸다.
도 2는 도 1의 냉각 시스템에서 사용을 위한 회전식과 고정식 열 전달 요소를 구성하고 있는 열 전달 장치의 수직 단면부를 나타낸다.
도 3은 또 다른 열 전달 장치의 수직 단면부를 나타낸다.
도 4는 또 다른 열 전달 장치의 수직 단면부를 나타낸다.
도 5는 한 층 더 나아간 또 다른 열 전달 장치의 수직 단면부를 나타낸다.
도 6은 도 1에 따른 냉각 시스템에서 사용을 위한 회전식 냉각 회로의 첫 번째 형태를 나타내는 구조적인 다이아그램이다.
도 7은 회전식 냉각 회로의 두 번째 형태의 구조도이다.
도 8은 회전식 냉각 회로의 세 번째 형태의 구조도이다.
도 9는 회전식 냉각 회로의 네 번째 형태의 구조도이다.
도 10은 회전식 냉각 회로의 다섯 번째 형태의 구조도이다.
도 11은 발명에 따른 또 다른 냉각 시스템이 설치된 수직로에 있어 충전 장치의 부분 수직 단면부를 나타낸다.
도 12는 도 11의 냉각 시스템에서 열 전달 장치의 확대된 수직 단면부를 나타낸다.
도 13은 도 12에서 열 전달 장치의 크기가 같은 부분을 나타낸다.
도 14는 도 13에 따른 분해된 크기가 같은 것을 나타낸다.
도 15는 공급 노즐을 보여주는 도 11의 냉각 시스템에서 열 전달 장치의 다른 수직 단면부를 나타낸다.
도 16은 배수 노즐을 보여주는 도 15에 따른 부분도를 나타낸다.
도 17은 클리닝(cleaning) 노즐을 보여주는 도 15에 따른 부분도를 나타낸다.
도 1은 용광로에 있어 일반적으로 참조 번호(10)에 의해 확인되는 회전식 충전 장치를 보여준다. 회전식 충전 장치(10)는 로 안에서 온도의 진행에 의해 뜨거워지는 구성요소의 냉각을 위한 냉각 시스템(12)에 설치되어 있다. 충전 장치(10)에서 회전식 지지부(14)는 회전식 슈트(16)를 지지하게 된다. 회전식 슈트(16)는 회전식 슈트(16)의 경사각을 다양화하기 위한 지지대에 의해 회전식 지지대(14)에 붙여진다. 회전식 충전 장치(10)는 회전식 지지대(14)에 설치된 고정식 하우징(18)으로 구성되어 있다. 고정식 하우징(18)은 로의 중심축 A에 설치된 고정된 중심 피드(feed) 채널(20)로 구성되어 있다. 충전 과정 동안, 각각의 셀렌(se)으로 알려진 방식에서, 주요한 물질은 피드 채널(20)을 통해, 슈트(16)의 경사와 회전에 따른 로 내에서 분배되는 회전식 슈트(16) 위에서, 주요한 물질은 피드 채널(20)을 통해, 고정식 하우징(18)과 회전식 지지대(14)를 통해 공급된다.
냉각 시스템(12)을 제외하고, 충전 장치(10)의 형태는 그것 자체로 알려지고, 일반적으로 BELL LESS TOPTM (BLT)로 불린다. 충전 장치(10)의 고정식과 회전식의 구성 요소로 다양하게 알려진 드라이브와 기어와 같은 구성요소는 도 1에 나타나지 않는다. 이것들은 US　3'880'302에 자세하게 나타나 있다.
도 1에서 보여지는 것과 같이, 지지대(14)는 베어링(22)에 의한 고정식 하우징(18) 내에서 축 A에 대해 회전하도록 설치된다. 회전식 지지대(14)는 중심의 피드(feed) 채널(20)의 연장에서 주요한 물질을 위해 중심 통과를 갖게 본질적으로 고리 모양의 형상을 가진다. 중심 피드 채널(20)에 인접한 실린더 내벽부(24), 슈트(16)를 지지하기 위한 하부의 플랜지(flange)부와 베어링(22)이 설치되어 있는 상부의 플랜지부(28)로 구성되어 있다. 고정식 하우징(18)과 회전식 지지대(14)는 회전식 충전 장치(10)의 케이싱으로 구성된다. 게다가, 그것들은 도 1에서 모두 보이지는 않지만 용광로의 쓰로트(throat)위에 맨 위의 커버를 형성한다.
도 1에서 더 보여지는 것처럼, 냉각 시스템(12)은 회전 지지대(14)에 고정되는 회전식 냉각 회로(30)와 고정식 하우징(18) 위에 (단지 부분적으로 보여지는) 고정식 냉각 회로(32)로 구성되어 있다. 작동하는 동안, 회전식 냉각 회로(30)는 고정식 냉각 회로(32)가 하우징(18)을 가진 고정식인 반면에, 지지대(14)와 함께 회전한다. 회전식 냉각 회로(30)는 로 열에 노출되어 있는 충전 장치(10)의 내벽부와 플랜지부의 냉각을 보장하기 위해 주요한 물질을 위한 통과 반대쪽에서, 내벽부(24)와 하부의 플랜지 부(26)에 열 접촉하도록 설치되어 있다. 게다가, 또한 충전 장치(10)의 (보이지는 않지만) 드라이브와 기어 구성 요소의 냉각을 제공한다.
작동하는 동안, 냉각 시스템(12)은 고정식 냉각 회로(32)를 통해서 회전식 냉각 회로(30)에 의해 수집된 열을 없애 버린다. 이러한 목적을 위해, 도 1에서 잘 보여지는 것과 같이, 냉각 시스템(12)은 고정식 냉각 회로(32)를 가진 회전식 냉각 회로(30)와 열로 연결되는 열 전달 장치(40)로 구성되어 있다. 열 전달 장치(40)는 상부 플랜지 부(28)에서 회전식 지지대(14)에 붙여져 있는 회전식 열 전달 요소(42)와 고정식 하우징(18)의 맨 위 커버 아래에 붙여있는 고정식 열 전달 요소(44)로 구성되어 있다. 회전식 요소(42)는 회전식 냉각 회로(30)의 부분에 연결되고 고정식 요소(44)는 고정식 냉각 회로(32)의 부분에 연결되어 있다. 작동하는 동안, 회전식 열 전달 요소(42)가 하기에서 상세히 설명될 바와 같이, 회전식 냉각 회로(30)에서 순환되는 분리된 냉각 유체에 의해 뜨거워지는 반면에, 고정식 열 전달 요소(44)는 고정식 냉각 회로(32)를 통해 냉각 유체가 흐름으로써 냉각된다. 고정식 요소(44)에 관한 회전식 요소(42)의 회전이 방해받지 않게 하기 위해, 요소(42),(44)는 열 전달 지역을 정의하는 상대적으로 작은 열린 공간에 의해 분리된다. 살펴볼 바와 같이, 요소(42),(44)는 서로 마주 보는 관계로 즉, 병렬로 접촉하지는 않게 설치되어 있다. 작동하는 동안, 요소(42),(44)의 사이에서 온도 강하 때문에, 회전식 냉각 회로(30)로부터 고정식 냉각 회로(32)에 효율적인 열 전달은 요소(42),(44) 사이에서 중간에 순환하거나 방출하는 것에 의한 열 전달 지역을 통해 달성될 수 있다. 회전식(30)과 고정식 냉각 회로(32)의 각각의 냉각 유체의 혼합은 없다고 평가될 것이다. 즉, 열 전달은 요소(42)와(44)사이에서 냉각 유체의 교환 없이 발생한다. 도 1로부터 회전식과 고정식 요소(42),(44)는 회전축 A를 중심으로 대칭적으로 회전하게 되는 형태를 가지고 있다. 비록 수평 단면부에서는 보이지는 않지만, 요소(42),(44)는 열 전달을 최대화하기 위해, 축 A에 대하여 전체 원주 주위로 본질적으로 넓힐 수 있는 원형 링으로서 설치되어 있다. 요소(42)와(44)는 수직 및 수평분사 둘 다에서 함께 어울리는 측면을 가지고 있다.
열 전달 요소(42),(44)는 요소(42),(44)의 냉각 유체가 섞이지 않도록 회전식과 고정식 냉각 회로(30)과(32)사이에서 유체 분리를 제공한다. 게다가, 열 전달 요소(42),(44)는 하기에서 상세히 설명할 것처럼, 폐순환 형태에서 회전식 냉각 회로(30)와 고정식 냉각 회로(32) 중 각각의 하나를 형성하게 한다. 비록, 냉각 시스템(12)은 용광로에서 BLT 형태의 충전 장치(10)의 배경에서 나타나 있으며, 또한 수직로에 있어 회전식 충전 장치의 다른 형태와 연결되는데 사용될 수 있다.
도 2-5에 의해, 일부 적당한 열 전달 요소의 변형들은 아래에서 상세히 설명될 것이다. 설명을 함에 있어, 이전에 설명된 변형의 반복되는 특징은 생략될 것이다. 도 2는 회전식 열 전달 요소(142)와 고정식 열 전달 요소(144)를 구성하는 열 전달 장치(140)의 좀 더 상세한 첫 번째 변형을 보여준다. 도 2의 변형에서, 회전식 요소(142)는 고정식 요소(144)의 접합된 수직의 돌출(145)로 확장하는 수직의 오목(143)으로 구성되어 있다. 그러므로, 고정식 요소(144)가 일반적으로 T자형의 수직 단면부를 가지는 반면에, 회전 요소(142)는 일반적으로 U자형의 수직 단면부를 가지고 있다. 병렬 요소인 (142)와(144) 둘 다, 특히 돌출(143)과 오목(145)은 대략 동일한 횡 너비의 상대적으로 작은 열 전달 지역(146)이 그것들의 각각의 열 전달 표면(148)과(150)사이에서 존재하도록 대응되게 형성되어 있다. 열 전달 지역(146)의 횡 너비는 충전 장치(10)의 회전 구성부분의 수직과 수평의 움직일 수 있는 허용범위와 보통 수직과 수평 방향에서 대략 밀리미터의 10분의 1정도로 열팽창이 다르기 때문에 허용 범위에 따라 설치된다. 그러므로, 상대적으로 작은 동일한 횡 너비(예를 들면, 1미리미터)의 지역(146)은 열 전달과 타협 없이 방해 없는 회전을 보장한다. 그럼에도 불구하고, 수평과 수직의 횡 너비들의 다름은 또한 충전 장치(10)의 실제적인 요구에 가능한한 의존하고 있다. 도 2의 수직 단면부에서 보여지는 바와 같이, 서로 마주보는 요소 (142)와(144)의 보충적으로 접합되는 모양은 상대적으로 열 전달 표면(148)과(150)의 큰 효율적인 지역을 제공하는 지역(146)의 수직 단면부에서 굽이쳐 흐르는 모양을 제공한다. 구조적인 제한에 의해 요구되며 방해받지 않는 곳에서, 이 지역은 더욱 더 증가 될 수 있다. 예를 들면, 고리 모양의 요소(142)와(144)의 지름을 확대함으로써, 도 11-17에 의해 아래에서 상세히 설명할 것처럼, 도 4와 도 5에 의해 아래에서 상세히 설명될 것처럼 추가적으로 굽이쳐 흐르는 모양을 함으로써 증가될 수 있다.
도 2에서 보여지는 바와 같이, 각각의 열 전달 요소(142),(144)는 냉각 유체를 위해 각각 내부 채널 (152) ,(154)로 구성되어 있다. 도 1로부터 명백하듯이, 각각의 내부 채널 (152) 또는 (154)는 각각 회전식 또는 고정식 냉각 회로(30), (32) 각각의 부분이다. 열 전달의 효율을 증가시키기 위해, 지역(146)의 하부의 V형 홈통은 열 커플링 유체(156)로 가득 채워져 있고, 도 2에서는 높은 증발점과 윤활 능력으로 높은 전도성 액체 또는 물과 같은 열 전도성 액체를 나타낸다. 열 전도성의 그리스(grease)와 같은 높은 점성을 가진 반 액체 유체가 또한 커플링 유체로서 사용될 수 있다. 열 커플링 유체(156)로서 물의 사용, 회전 동안 약 20'000W/(m2)와 휴식일 때 6'0000W/(m2)의 열 전달은 횡 너비가 1mm 인 열 전달 지역을 통해 달성될 수 있다. 이러한 가치들은 요소 (142)와(144)사이에서 0,8m/s 의 상대적인 회전 속도와 40℃의 온도 차 △T로 추정된다. 결과적으로, 회전 냉각 회로(30)와 고정식 냉각 회로(32) 사이에서 냉각 유체 교환 없이 열 전달 장치(140)는 회전 냉각 회로(30)에서 고정식 냉각 회로(32)까지 효율적인 열 전달을 보장한다. 액체(156)의 형태에 의존하면서, 단계 검출, 단계 검출에 의해 제어되는 채움선과 지역(146)의 하부에 이르고 (보이지는 않지만) 채움선의 중점인 공급 탱크는 액체(156)의 자동적으로 가능한 증발의 보상을 위해 제공된다.
도 3은 회전식과 고정식 열 전달 요소(242)와 (244)를 구성하고 있는 열 전달 장치(240)의 두 번째 변형을 보여준다. 도 3에서 수평의 오목(245)은 고정식 요소(244)에 제공된다. 회전식 열 전달 요소(242)는 오목(245)에 접합되는 수평의 돌출(243)로 구성되고 돌출로 확장된다. 병렬 요소(242)와(244)는 특히, 돌출(243)과 오목(245)은 동일한 횡 너비의 굽이치는 모양의 열 전달 지역(246)을 형성한다. 더욱이 측정이 없다면, 도 3에 따른 변형은 액체 커플링 유체를 가진 열 전달 지역(246)으로 채움을 허용하지 않지만, 열 커플링 유체로서 공기조차도 그것들의 각각의 열 전달 표면(248)과(250)의 전체 효율적인 지역에 의존하는 첫 번째에서 두 번째 내부 채널 (252)와(254)까지 충분한 열 전달을 보장할 수 있다. 사실상, 요소 (242)와(244)의 상대적인 회전 동안, 대략 2'000W/(m2)의 열 전달이 (회전 속도 0,8m/s와 40℃의 온도차 △T상기 가정 아래에서 1mm 횡 너비의 열 전달 지역을 가득 채운 공기를 통해 달성될 수 있다. 비교하건데, 대략 단지 600W/(m2)의 열 전달은 작동되지 않을 때에 달성될 수 있다. 그러나 중요한 단계는 대부분의 시간의 상 대적인 회전에서 일반적으로 작동 중일 때이다. 도 3에 따른 열 전달 장치(240)는 예를 들면, 충전 장치(10)의 분해가 도 2에 따른 현상으로 불가능한 곳인 구조적인 제한 때문에 선호될 수 있다.
도 4는 회전식과 고정식 열 전달 요소(342)와(344)를 가진 열 전달 장치(340)의 세 번째 변형을 보여준다. 도 4에서 보여지는 바와 같이, 회전식 요소(342)는 다수의 수직 오목(343)과 돌출(343') 둘로 구성되어 있다. 고정식 요소(344) 또한 다수의 수직 돌출(345)과 오목(345') 둘로 구성되어 있다. 실행에 있어서, 이러한 형태는 예를 들면, 각각의 요소에 있어 열 전도성 금속의 단단한 고리모양 속의 적절한 간격에서 직사각형 단면부의 고리 모양의 홈에 대응시킴으로써 얻어질 수 있다. 돌출(345),(343')과 오목(343),(345')은 접합되는 모양을 갖고 서로 맞물리도록 설치되어 있다. 병렬 요소(342)와(344) 사이에서 열 전달 지역(346) 중간의 넓은 굽이쳐 흐르는 모양은 이러한 접합된 돌출(345),(343')과 오목(343),(345')에 의하여 달성될 수 있다. 결과적으로 열 전달 표면(348)과(350)의 효율적인 지역은 열 전달 요소(342),(344)의 크기에서 상당한 증가 없이 증가된다.
고정식 열 전달 요소(344)는 더욱이 수세식 가스에 있어 다수의 원주주위로 분배된 채널(358)로 구성되어 있다.
도 5는 열 전달 장치(440)의 네 번째 변형을 보여준다. 이전의 변형과 유사하게, 회전식(442)과 고정식 열 전달 요소(444)는 그것들 사이에서 작은 횡 너비의 굽이쳐 흐르는 모양의 열 전달 지역(446)을 만들기 위해, 서로 마주보는 관계로 설치되고 상호 침투에 의해 함께 가깝게 어울리게 되어 있다. 열 전달 장치(440)는 세 가지 면에서 본질적으로 앞선 변형과 다르다. 첫 번째로, 회전식 열 전달 요소(442)는 방사상으로 나타나는 지역(446)과 높이에서 서로 끼어있는 돌출(443'),(445)과 오목(443),(445')을 초과하는 고리모양의 측면 벽(460)으로 구성되어 있다. 그러므로, 내벽(460)은 서로 끼어있는 돌출과 오목을 포함하는 V자 모양의 홈통을 만든다. 결과적으로, 지역(446)은 커플링 액체(456)로 거의 완전히 가득 채워질 수 있다. 두 번째로, 방전 채널(462)은 열전도성 액체(456)를 대체하기 위한 회전식 열 전달 요소(442)에 설치되어 있다. 방전 채널(462)은 각각의 오목(443)에 관련되어 있는 적어도 하나 이상의 방전 채널(462), 고리 모양의 회전식 요소(442)에서 주위로 분배된다. 세 번째로, 공기 출혈 채널(464)은 고정식 요소(444)에 설치되고 각각의 오목(445')에 연결되어 있다. 공기 출혈 채널(464)은 일단 액체(456)가 방전되었다면, 가스 또는 액체 수세식에 의해 지역(446)을 깨끗하게 하기 위해 또한 사용될 수 있다. 살펴볼 바와 같이, 지역(446)의 넓은 굽이쳐 흐르는 모양 때문에, 열 전달 표면(448),(450)의 효율적인 지역은 반대 표면 쪽보다 상당히 더 넓다.
도 6-10에 따르면, 발명에 따른 냉각 시스템의 일부 형태들은 특히, 회전식 냉각 회로에 대해, 아래에서 상세히 설명될 것이다. 상기에서 이미 언급된 되풀이된 특징들은 아래에서는 생략될 것이다. 비록 (140),(240),(340),(440)의 변형들이 동등하게 적용될지라도, 도 6-9에서 열 전달 장치는 참조 번호(40)에 의해 확인된다. 게다가, 고정식 냉각 회로는 도 6-10을 통해 참조 번호(32)에 의해 확인된다.열 전달 요소(42),(44) 때문에, 고정식 냉각 회로(32)는 상세한 설명에서 환경에 대한 어떤 오프닝(opening)도 전혀 없다. 이것은 (보이지는 않지만) 용광로의 폐회로 단물 냉각 시스템과 함께 고정식 냉각 회로(32)의 통합을 가능하게 한다. 마찬가지로, 회전식 냉각 회로는 폐순환 사이클로서 설치된다. 그러므로 충전 장치(12)에 있어 냉각 시스템에서 사용되는 냉각 액체의 처리에 있어 값비싼 설치가 더 이상 필요 없게 된다. 회전신 냉각 회로에서 사용되는 냉각 유체의 형태는 하기에서 명백해질 것과 같이 각각의 디자인에 의존할 것이다.
냉각 시스템(112)의 첫 번째 형태는 도 6에서 매우 구조적으로 보여진다. 회전식 냉각 회로(130)는 폐루프의 자연 순환 회로로서 형성되고 열 전달 장치(40)에 연결되어 있다. 냉각 시스템(112)은 그것의 증발점을 증가시키기 위해 커플링 유체를 압력화하는 것을 허용하기 위해서, 충전 장치(10)의 (예를 들면, 내벽부(24)와 하부의 플랜지부(26)) 대부분 노출된 부분과 열 접촉하고 있는 코일로 된 냉각 파이프(170)와 확장 탱크(172)로 구성되어 있다. 냉각 액체의 순환은, 예를 들면 부드러운 순화물, 노출된 회전식 부분에서 냉각 액체를 뜨겁게 함으로써 그리고 회전식 열 전달 요소(42)에서 냉각 액체를 냉각함으로써 원인이 되는 자연스러운 순환에 의해 냉각 시스템(112)에서 발생한다.작동하는 동안, 회전식 열 전달 요소(42)가 회전식 냉각 회로(130)에서 순환되는 분리된 냉각 유체에 의해 뜨거워 지는 반면에, 고정식 열 전달 요소(44)는 고정식 냉각 회로(32)를 통해 냉각 유체가 흐름으로써 냉각되는 것은 도 6으로부터 명백하다. 요소(42),(44)사이에서 결과적으로 온도 강하는 열 전달 장치(40)에서 바람직한 열 전달이 되게 한다.
도 7은 회전식 냉각 회로(230)가 폐루프의 강제 순환 회로로서 형성되는 이 전의 형태와 다른 냉각 시스템(212)의 두 번째 형태를 보여준다. 첫 번째 형태와 유사하게 되는 다른 부분, 냉각 시스템(212)은 예를 들면, 회전식 냉각 회로(230)에서 사용되는 부드러운 순화물, 냉각 액체의 강제 순환을 보장하기 위해 열 전달 장치(40)의 하부에 설치된 순환 펌프(274)로 구성되어 있다. 순환 펌프(274)에 있어 전기적인 전력 공급은 변화하는 접촉 콜렉터(collector) 링(ring) 또는 발전기-배터리 설치(지지대(14)에 설치되고 발전기-배터리 설치의 회전에 의해 작동되는 발전기) 또는 비접촉 유도 전류 이동(보이지는 않지만)과 같은 다양한 연구에 의해 달성될 수 있다. 대안적으로, 순환 펌프(274)는 LU　84520에서 나타난 것처럼 회전식 지지대(14)의 회전에 의해 작동되는 장치에 의해 기계적으로 또한 작동될 수 있다.
도 8은 냉각 시스템(312)의 세 번째 형태를 보여준다. 여기에서 나타나는 다른 형태들과 비교하건데, 도 8에 따른 회전식 냉각 회로(330)는 그것들 자체로 잘 알려진 다수의 열 파이프(376)로 구성되어 있다. 열 파이프(376)의 차가운(상부) 부분이 회전식 열 전달 요소(42)와 열 접촉하도록 설치되어 있는 반면에, 각각의 열 파이프(376)의 뜨거운(하부) 부분은 충전 장치(10)의 노출된 회전식 구성부분과 열 접촉하도록 설치되어 있다. 따라서, 열 파이프(376)는 충전 장치(10)의 내부 구조에 적응하는 구부러진 모양을 갖을 수 있다. 열 파이프(376) 때문에, 냉각 시스템(312)의 회전부는 완전히 수동적이고 즉, 기계적인 부분이 없고 냉각 되기 위한 부분에서 회전식 열 전달 요소(42)까지 열을 운송하는데 에너지가 필요 없다. 그럼에도 불구하고 잠재적인 열에 관련되는 중요한 에너지 양 때문에, 열 파이프(376) 는 열 전달에 있어 매우 효과적이다.
도 9는 냉각 시스템(412)의 네 번째 형태를 보여주는데, 회전식 냉각 회로(430)는 적당한 냉각제를 예를 들면, 할로겐화된 탄화수소 형태, 사용하는 폐루프의 수증기 압력 냉각 사이클로서 형성되어 있다. 냉각되는 부분들과 열 접촉하게 설치된 코일로 된 냉각 파이프(470)는 냉각 사이클의 증발기를 나타낸다. 열 전달 장치(40)의 콤프레서(474) 상부는 응축기를 나타내는 회전식 요소(42)에서 응축되는 코일로 된 냉각 파이프(470)에서 생산되는 수증기 압력을 증가시킨다. 응축된 냉각 유체는 회전식 요소(42)의 하부의 확장 설치(478)에 의하여 증발기 압력에 확장된다. 두 번째 형태와 관련하여 언급된 연구들 중 어떤 것은 응축기(474)에 전력을 공급하게 할 수 있다.
도 10은 냉각 시스템(512)의 다섯 번째 형태를 보여주는데, 회전식 냉각 회로(530)는 냉각을 위한 흡수 사이클에 기초한 흡수 유닛(unit)으로서 형성된다. 두 갈래의 폐순환으로 설치된 흡수 유닛(530)은 고체의 흡착성을 가진 흡착기와 액체/가스의 흡착성 물질을 위한 응축기로 구성되어 있는데, 둘 다 수정된 열 전달 장치(540)의 회전식 요소(542) 내에 설치되어 있다. 흡착성 물질을 위한 증발기는 냉각되는 부분과 열 접촉하도록 설치된 코일로 된 커플링 파이프(570)에 의해 형성된다. 추가적인 코일로 된 열 파이프(580)에 의해 형성된 열 시스템은 용광로 내에서 서로 마주보게 하기 위하여 회전할 수 있는 하부의 플랜지부(26)에 설치되어 있다.
파이프(570),(580)의 회로 둘 다, 열 전달 장치(540)에 연결되어 있다. 알려진 방법에서, 흡수 유닛(530)는 한 사이클 동안 4개의 다른 주기를 통해 지나감으로써 간헐적인 냉각을 제공한다. 코일로 된 열 파이프(580)가 예를 들면, 로 내에서, 반대편에 설치되어 있는 반면에, 도 10에 구조적으로 표시되는 것처럼, 코일로 된 냉각 파이프(570)는 하부의 플랜지부(26)에 로 밖과 내벽부(24)에 설치되어 있다. 결과적으로, 다섯 번째 형태에 있어서 열 전달 장치(540)는 코일로 된 냉각 파이프(570)에 의해 차지되는 열을 제거하고 흡수 유닛(530)의 흡착기와 응축기 둘 다처럼 행동하는 3가지 기능을 갖고 있다. 간헐적인 사이클, 예를 들면, 흡수 유닛(530)의 다른 주기를 통해 통과(가열&압력->탈착&응축->냉각&감압->냉각&흡수)는 첫 번째와 두 번째 펌프(574),(574')에 의해 조절되고, (보이지는 않지만) 밸브에 적절히 설치된다. 후자의 구성 요소에 있어 기계적인/전기적인 에너지는 두 번째 형태에 관해 앞에서 언급한 구성 중 어떤 것에 의해 제공된다. 비록 도면에서 보이지는 않지만, 이 기술분야에서의 사람들은 응축기와 증발기의 준 연속적인 작용과 준 연속적인 냉각을 위해 열 재생으로 흡수 사이클에 기초해서 상상할 수 있다. 그러나 그런 형태는 특히 두 번째 흡수 유닛 사이에서 추가적인 부분을 필요로 하는데, 첫 번째 흡수 유닛에 비유되는 단계로부터 작동된다.
도 11은 용광로의 맨 위에 설치된 충전 장치(10)에서 발명에 따른 냉각 시스템(612)의 또 다른 구체화를 보여준다. 다른 부분들과 유사하게, 단지 도 1에서 보여지는 구체화에 관한 차이점은 하기에서 설명될 것이다. 도 11에 보여지는 것과 같이, 냉각 시스템(612) 또한 회전식 열 전달 요소(642)와 고정식 열 전달 요소(644)를 가진 열 전달 장치(640)로 구성되어 있다. 도 11에 따른 형태에서, 열 전달 장치(640)는 회전식 충전 장치(10)의 케이싱의 하부에서 더 자세하게는, 회전 식 지지대(14)의 하부의 플랜지부(26)의 하부의 바깥주위에 설치되어 있다. 그러므로, 회전식 냉각 회로(630)는 이 하부 지역에서 회전식 열 전달 요소(642)에 연결되어있다. 살펴볼 바와 같이, 회전식 냉각 회로(630)의 실제적인 형태는 도 6-10 또는 그 결합에 관해 상기에서 나타난 것들 중 어떤 것일 수 있다. 고정식 냉각 회로(632)는 또한 고정식 하우징(18)의 하부 지역에서 고정식 열 전달 요소(644)에 연결되어 있다. 상기에서 설명했듯이, 열이 냉각을 필요로 하는 충전 장치(10)의 구성부분으로부터 회전식 냉각 회로(630)에서 순환되는 냉각 유체에 의해 회전식 열 전달 요소(642)까지 이동되는 반면에, 고정식 열 전달 요소(644)는 고정식 냉각 회로(632)를 통해 냉각 유체 흐름에 의해 냉각된다. 열 전달 장치(640)에 의해, 후자의 냉각 유체는 분리되고 고정식 냉각 회로(632)에서 냉각 유체와 섞이지 않는다. 살펴볼 것처럼, 도 11에 따른 구체화에서 일반적으로 고리 모양의 열 전달 장치(640)의 증가된 지름은 요소(642),(644)의 마주보는 표면의 더 넓은 전체 지역을 가능하게 해주고, 결과적으로 도 1의 구체화와 비교할 때, 열 전달이 증가된다.
도 12는 도 11의 열 전달 장치(640)를 더 상세하게 보여준다. 도 12에서 보여지는 바와 같이, 회전식과 고정식 열 전달 요소(642),(644) 둘 다 맞물리도록 하기 위해 그리고 굽이쳐 흐르는 모양의 수직 단면부의 작은 열 전달 지역(646) 사이에서 발생시키기 위해 구성된 각각의 돌출 (643),(645)로 구성되어 있다. 작동하는 동안, 회전식 요소(642)로부터 고정식 요소(644)까지 열 전달은, 특히 돌출(643)에서 돌출(645)까지, 열 전달 지역(646)을 통해 달성될 수 있다. 살펴볼 것처럼, 이러한 열 전달은 열 전달 지역(646)의 중간에서 순환과 방출에 의해 발생한다. 각각 의 열 전달 요소(642),(644)는 A축에서 회전 대칭이 되게 설치된 부피가 큰 형태에서 각각의 기초 부(651),(653)로 구성되어 있다. 돌출(643),(645)은 도 12의 경우에 그것들 각각의 기초부(651),(653)로부터 횡으로 설계한다. 회전식 열 전달 요소(642)의 기초부(651)에서 내부 채널(652)은 도 12에서 보여지는 바와 같이, 연결 콘딧(conduit)(655)에 의해 회전식 냉각 회로(630)에 연결되어 있다. 마찬가지로, 연결 콘딧(657)은 고정식 냉각 회로(632)에 고정식 열 전달 요소(644)의 기초부(653)에서 내부 채널에 연결된다.
도 12에서, 열 전달 요소(642),(644)는 요소(642),(644) 사이에서 그리고 그것들의 돌출(643),(645) 사이에서 열 전달 지역(646)에 커플링 유체로서 열 전도성 액체를 포함하도록 고리 모양의 V자 홈통(690) 내에 설치되어있다. (690)을 통해 안에서 열 전달 장치(640)를 설치함으로써, 요소(642),(644) 둘 다 그 사이에서 열 전달을 증가시키기 위해 열 전도성 액체에 파묻힐 수 있다. 도 12에서 보여진 대로, V자 홈통(690)은 회전식 열 전달 요소(642)와 함께 회전하도록 고정되어 있고 또한, 하부의 플랜지부(26)에 후자를 지지한다. 도 12에서 더 보여지는 것처럼, 각각의 열 전달 요소(642),(644)는 경사가 있는 상부 표면과 함께 지붕 모양의 두건으로 형성되어 있는 각각의 커버(692),(694)가 제공된다. 커버(692),(694)는 상대적인 회전을 허용하는 단지 작은 간격 사이에서 남겨진 채로 인접하게 설치된다.
커버(692),(694)는 공중에 떠 있는 먼지에 노출되는 열 전달 지역(646)에서 열 전도성 액체의 표면을 줄이도록 허용한다. 고정식 커버(694)의 부분은 열 전달 지역(646)에서 액체속으로 먼지(예를 들면, 화로 먼지)의 관통을 줄이기 위해 회전식 커버(692)에 겹쳐지도록 설치된다. 동일한 효과에서, V자 홈통(690)의 외측벽은 고정식 열 전달 요소(644)와 그것의 커버(694)를 따라 위 쪽으로 인접하게 확장된다.비록 도 12에서 보이지는 않지만, 로 내부에 노출되어 있는 V자 홈통(690)의 하부 측면에서, V자 홈통(690)의 벽을 통해 열 전달 장치(640)에 전송되는 많은 양의 열을 줄이기 위해 적당한 온도 격리가 제공된다.
도 13은 열 전달 요소(642),(644)의 고리모양 구조를 부분적으로 보여준다. 더 자세히, 기초부(651),(653)와 그것들의 각각의 돌출(643),(645)은 도 13에서 부분적으로 보여진다. 각각의 돌출(643),(645)은 상대적으로 평평한 고리모양의 밴드를 가지고 있다. 돌출은 예를 들면, 용접에 의해, 회전식 기초부(651) 또는 고정식 기초부(653)에 대신으로 고정된다. 방해받지 않는 상대적인 회전이 보장되어야 하기 때문에, 돌출(643),(645)과 결과적으로 또한 열 전달 지역(646)은 회전축A에 관해 본질적으로 회전하게 대칭적인 설치를 가진다. 각각의 돌출(643),(645)의 각각의 지름은 A축을 향하여 줄어든다. 완화 목적을 위해, 회전식 열 전달 요소(642)의 가장 깊숙한 돌출은 도 13과 도 14의 부분도에서는 보이지 않는다.
도 14는 분해된 상태에서 열 전달 요소(642),(644)를 부분적으로 보여준다.도 14로부터 명백한 것처럼, 각각의 고리 모양 밴드의 돌출(643),(645)은 오프닝(opening)(696)을 통해 다수의 원주주변으로 분배된 횡으로 제공된다. 살펴볼 바와 같이, 오프닝(opening)(696)을 통해, 회전식 지지대(14)의 회전 동안, 열 전달 지역(646) 예를 들면, V자 홈통(690)에 의해 포함되는 열 전도성 액체에서, 커플링 유체에서 격동을 발생하도록 허용한다. 요소 (642),(644) 사이에서 커플링 유체에 서 격동은 열 전달 장치(640)에 의해 달성될 수 있는 열 전달을 증가시킨다. 비록 도면에서 보이지는 않지만, 돌출(643),(645)은 반드시 밴드 형태의 모양을 갖을 필요는 없다. 사실상, 격동을 달성하기 위해, 돌출의 다른 형태는 사용될 수 있으며, 열 전달 표면이 충분하게 제공될 수 있다. 회전은 방해되지 않고 각각의 회전식 또는 고정식 냉각 회로(30) 또는 (32)에 열을 통해 연결이 달성될 수 있다. 예를 들면, 일 측면에 비관통 함몰을 가진 밴드 모양의 돌출 또는 원주 주변으로 분배되는 고리모양 열 또는 회전식 또는 고정식 요소의 각각의 기초부로부터 분사함으로써 돌출을 형성하는 바가 상상될 수 있다.
도 15는 다른 부분에서 도 12의 열 전달 장치(640) 수직 단면부를 보여준다.도 12에서 보여지는 바와 같이, 고정식 하우징(18)에 설치된 공급 콘딧(700)은 고정식 열 전달 요소(644)의 돌출 중의 하나를 방해시킨다. 공급 콘딧(700)은 V자 홈통(690)의 하단부에 설치된, 회전식 열 전달 요소(642)에서 가장 가까운 그것의 하부 말단에서 공급 노즐(702)을 갖는다. 공급 콘딧(700)은 밸브(704)에 의하여 열 전도성 액체의 소스에 연결되어 있다. 상기 언급한 대로, 밸브(704)를 조절하는 적당한 단계 검출을 사용하면서, 공급 콘딧(700)은 열 전달 지역(646)에서 열 전도성 액체가 자동으로 다시 채춰지는 것을 보장한다. 그것에 의해, 증발로 인한 액체의 손실은 보상되고 충분한 액체 수준은 자동적으로 보장된다.
도 16은 또 다른 부분에서 도 12의 열 전달 장치(640)의 수직 단면부를 보여준다. 도 16은 도 15에 따라 설치된 배수 콘딧(conduit)(708)에 연결된 배수 노즐(706)을 보여준다. 대기 압력 위에 열 전달 지역(646)에서 액체를 압력화하는 로 쓰로트(throat) 압력에 의해, 액체는 배수 콘딧(708) 위에 밸브에(보통 닫혀진) 대응하는 간단한 오프닝(opening)에 의해 쉽게 깨끗해질 수 있다.액체 배수는 후자가 과도하게 먼지 입자들로 오염되었거나 열 전달 요소(642),(644)의 깨끗함이 과도하게 침전물을 제거할 필요가 될 때 요구될 수 있다.
도 17은 한 층 나아간 또 다른 부분에서 도 12의 열 전달 장치(640)의 수직 단면부를 나타낸다. 도 17에서 보여지는 바와 같이, 클리닝(cleaning) 노즐(710)은 도 15에서 보여지는 것처럼, 밸브로 제공되는 대응하는 클리닝 콘딧(712)의 말단에 설치된다. 클리닝 노즐(710)은 수평적으로 분사되는 분말에 의해 고압의 플러싱(flushing)을 제공하기 위해 형성된다. 회전식 열 전달 요소(642)가 V형 홈통(690)의 바닥부에 설치되기 때문에, 먼지 침전물 또는 다른 미사에 대부분 노출될 것이다. 도 12에 따른 형태는 회전할 때, 전체의 회전식 열 전달 요소(642)는 하나 또는 약간의 클리닝 노즐(710)에 의하여 쉽게 깨끗해지기 때문에 열 전달 장치(640)의 클리닝을 용이하게 한다. 클리닝(cleaning) 목적을 위한 열 전달 장치(640)의 분해는 그러므로 보통 필요로 하지 않는다. 클리닝(cleaning) 동안, 열 전달 지역(646)에서 수집되는 클리닝 액체는, 단지 열 전도성 액체와 같은, 로 쓰로트 압력을 이용하여 더욱 측정하는 것 없이 도 16의 배수 콘딧(708)을 통해 실행될 수 있다.
비록 도면에서 명백하게 보이지는 않지만, 살펴볼 바와 같이, 요구되는 곳에서, 상기 냉각 시스템 (12),(112),(212),(312),(412),(512) 또는 (612) 중 어떤 것을 회전식 슈트(chute)(16) 냉각을 위한 수단을 포함한다. 사실상, 충전 장치(10) 의 구성부분 사이에서, 회전식 슈트(16)는 로의 내부 대기에서 대부분 노출된다. 그러므로, 미국 특허US　5,252,063에서 나타난 것과 유사한 슈트 냉각을 위해 수정된 설치가 필요로 된다면 냉각 시스템에 포함된다.
이러한 구체화에서, 회전식 분배 슈트(15)는 (보이지는않지만) 회전식 냉각 회로(30),(130),(230),(330),(430),(530),(630)와 유체 연결에 있는 그것의 바디(body)의 하부 표면을 냉각하기 위한 회로부로 구성된다. 연결은 미국 특허 US　5,252,063에서 알려진 것과 같이, 슈트(16)가 중요하게 회전식 지지대(14)에 부착된 지지 수직로(shaft)와 적절한 회전식 연결부를 통해 통과하는 채널을 통해 달성된다. 미국 특허 US　5,252,063에 대항되게, 본 발명에 따라, 슈트 냉각을 위한 회로부는 그러나 회전식 냉각 회로 (30),(130),(230),(330),(430),(530) 또는 (630)의 폐순환 구성의 통합부이다.
더욱이 변형에서, 회전식 냉각 회로에서 사용되는 냉각 유체의 경우에는 액체인데, 후자는 커플링 액체(156),(456)를 가진 열 전달 장치(140),(440)에서 열 전달 지역(146),(446)을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 이것은 열 전달 지역(146),(446)에서 액체 공급을 조절하는 단계 검출과 적절한 공급 밸브에 의해 달성될 수 있다. 공급 탱크는 바람직하게는, 커플링 액체(156),(456)의 수증기 손실에 대한 보상을 위해 열 전도성의 액체를 제공하기 위해 충전 장치의 고정부에 설치된다.
상기 변형과 형태 중 어떤 것에 있어서, 회전식과 고정식 열 전달 요소(42),(44);(142),(144);(242),(244);(342),(344);(442),(444);(542),(544) 또는 (642),(644)는 은, 구리 또는 알루미늄 또는 이러한 금속들의 하나 또는 그 이상을 포함하는 적절한 합금과 같은 높은 열 전도성을 가지는 물질로 만들어진다.
살펴볼 바와 같이, 반부식 열 전도성 코팅은 바람직하게는 그것들의 사용 수명을 증가시키기 위해 열 전달 요소들에 적용된다.
결국, 상기 냉각 시스템에 의해 공유되는 일부 장점들은 요약되어져야 한다.회전식 냉각 회로의 폐순환 설치 때문에, 수세식 처리 설치를 갖는 독립적인 회로의 필요가 제거된다. 고정식 냉각 회로는 대개 이미 로에서 제공된 폐루프 냉각 회로와 완전히 통합될 수 있다. 냉각 시스템은 어떤 주목할 만한 닳는 부분이 전혀 없다. 유지 횟수와 비용은 줄여진다. 회전식 냉각 회로에서 압력 강하 또는 흐름 저항은 유체가 중력에 의해 독점적으로 전송되지 않기 때문에, 덜 중요하다. 손으로 휘게하기 위해 적당한 작은 직경의 구리 파이프와 같은, 콘딧을 설치하기 위해 덜 비싸고 더 쉽게 사용될 수 있다. 회전식 냉각 회로의 최대 작동 온도는 이전의 기술에 관해 증가될 수 있다. 사실상, 첫번째로 더 비싼 냉각제는 페순환에서 사용될 수 있는데, 거기에서 회전식 냉각 회로에서 어떤 유해한 침전물은 피해지고, 두번째로 회전식 회로의 폐순환 형태 때문에, 냉각제는 그것의 증발점을 증가시키기 위해 압력이 가해질 수 있다.

Claims (17)

  1. 냉각시스템이 설치된 수직로를 위한 회전식 충전 장치에 있어서,
    상기 회전식 충전장치는 회전식 분배 수단을 위한 회전식 지지대와 상기 회전식 지지대를 위한 고정식 하우징을 포함하고,
    상기 냉각 시스템은 상기 회전식 지지대와 함께 회전하도록 고정된 회전식 냉각 회로와 상기 고정식 하우징 위에 고정식 냉각 회로를 포함하고,
    상기 고정식 냉각 회로를 통해 냉각 유체를 흐르게 함으로써 냉각되도록 형성되어 있는 고정식 열 전달 요소와 상기 회전식 냉각 회로에서 순환되는 분리된 냉각 유체에 의해 뜨거워지도록 형성되는 회전식 열 전달 요소로 구성되되, 상기 열 전달 요소는 서로 마주보고 상기 분리된 냉각 유체의 혼합 없이 열 전달 지역을 통해 순환 또는 방출에 의해 열 전달을 달성하기 위해 열 전달 지역 사이에 위치하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템에 설치된 수직로에 있어서 회전식 충전 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전식 냉각 회로는 폐회로(closed circuit)로서 구성되는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 회전식 냉각 회로는 폐루프(closed loop)인 자연 순환 회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 회전식 냉각 회로는 적어도 하나 이상의 열 파이프(pipe)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 회전식 냉각 회로는 폐루프인 강제 순환 회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 회전식 냉각 회로는 폐루프인 수증기 압력 냉각 사이클(cycle)로 구성되는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 회전식 냉각 회로는 흡수식 냉각 유닛(unit)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  8. 청구항 5 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전식 냉각 회로는 상기 회전식 지지대의 회전에 의해 작동되는 설치에 의하여 기계적으로 동력되는 적어도 하나 이상의 펌프 또는 콤프레서(compressor)로 구성되는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  9. 청구항 5 내지 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전식 냉각 회로는 상기 회전식 지지대의 회전에 의해 작동되는 발전기에 의해 공급되는 배터리, 변화하는 접촉 또는 비접촉 유도 전류 이동 중 어느 하나에 의해 전기적으로 동력되는 적어도 하나 이상의 펌프 또는 콤프레서로 구성되는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  10. 청구항 1 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정식 냉각 회로는 상기 고정식 열 전달 요소에 이동되는 열을 없애기 위한 상기 수직로의 폐루프 냉각 회로의 부분인 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  11. 청구항 1 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 전달 지역에 굽이쳐 흐르는 모양의 수직 단면부를 주기 위해 상기 오목과 상기 돌출은 함께 어울러져 있고, 적어도 하나 이상의 오목은 상기 회전식 또는 고정식 열 전달 요소에서 제공되고 적어도 하나 이상의 대응하는 돌출은 상기 고정식 또는 회전식 열 전달 요소에서 제공되는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  12. 청구항 1 내지 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전식 열 전달 요소와 상기 고정식 열 전달 요소 각각은 고리 모양의 기초부와 상기 기초부로부터 돌출되어 있는 적어도 하나 이상의 돌출로 구성되고, 상기 돌출은 상기 열 전달 지역에 굽이쳐 흐르는 모양의 수직 단면부를 주기 위해 서로 마주 보고 함께 어울리도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  13. 청구항 11 또는 12에 있어서,
    상기 열 전달 지역은 적어도 부분적으로는 열 전도성 액체로 가득 차 있는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 회전식 열 전달 요소와 상기 고정식 열 전달 요소의 적어도 하나 이상의 돌출은 상기 열 전도성 액체를 격동시키기 위한 수단으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  15. 청구항 1 내지 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 전달 지역의 횡 폭은 0,5-3mm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  16. 청구항 1 내지 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전식 냉각 회로는 상기 회전식 지지대에 의해 지지되는 회전식 분배 슈트(chute)를 냉각하기 위한 회로부로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  17. 청구항 1 내지 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    냉각 시스템에 설치된 충전 장치를 구성하고 있는 용광로.
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