KR20120066620A - 장입 장치 - Google Patents

Abstract

슈트를 가동화할 수 있음과 아울러 구조 및 제어를 간단하게 할 수 있는 장입 장치를 제공한다. 프레임(3)과, 프레임에 설정된 선회축(D1)과, 프레임에 지지되어 선회축을 중심으로 회전할 수 있는 회전자(4)와, 회전자에 설정되어 선회축에 제 1 각도(A1)로 교차하는 조정축(D2)과, 회전자에 지지되어 조정축을 중심으로 회전할 수 있는 홀더(5)와, 홀더에 고정되어 조정축에 제 2 각도(A2)로 교차하는 방향으로 연장되는 슈트(6)와, 프레임에 고정되어 회전자를 프레임에 대해서 회전시키는 선회 구동 모터(70)와, 프레임에 지지되어 선회축을 중심으로 회전할 수 있는 전달측 베벨 기어(82)와, 홀더에 고정되어 전달측 베벨 기어에 맞물리는 홀더측 베벨 기어(81)와, 프레임에 고정되어 전달측 베벨 기어를 회전시킴으로써 홀더를 회전자에 대해서 회전시키는 조정 구동 모터(80)를 갖는다

Description

장입 장치{LOADING DEVICE}

본 발명은 장입 장치에 관한 것으로서, 고로 등의 용기 내부에 장입물(裝入物)을 장입하는 설비로서 이용된다.

종래, 제철용 고로에 있어서는 노 내에 장입물을 장입하는 설비로서 장입 장치가 이용되고 있다. 이러한 장입 장치는 다른 반응로나 반응탑, 촉매용기 등 용기 내부에 내용물을 충전할 때에도 이용되고 있다.

이러한 장입 장치에 있어서는 용기 내에 있어서의 장입물의 평면 분포를 균일하게 하는 등 장입물을 원하는 상태로 하는 것이 요구된다. 이 때문에, 장입 장치에 있어서는 장입물의 산포 방향이나 산포 상태를 자유롭게 제어하는 것이 요구되어 여러가지의 산포 기구가 개발되어 있다.

특허문헌 1의 장치는 장입물을 송출하는 원통 형상 또는 홈통 형상의 슈트를 경사지게 설치하고, 이 슈트를 연직의 선회축 주위에서 선회시킴으로써 슈트의 선단으로부터 방출되는 장입물을 도넛 형상으로 산포한다. 또한, 선회축에 대한 슈트의 경사 각도를 조정함으로써 슈트로부터 방출되는 장입물의 도달 영역을 변경하고, 이것에 의해 산포 상태의 제어를 실현하고 있다.

특허문헌 2의 장치는 상술한 슈트의 선회에 의한 장입물의 산포 제어를 행하는 점에서 같다. 단, 슈트의 선회는 선회축 주위의 회전 기구가 아니라 2세트의 회동 기구에 의한 목 흔들림 동작에 의해 선회 기능을 실현하고 있다. 이 때문에, 슈트의 회동 지지 기구를 서로의 회전축이 교차하도록 2세트 설치하고, 각 방향에 대응한 구동 실린더를 협조 동작시키고 있다.

일본 특허 공개 소49-41205호 공보 일본 특허 공표 제2008-521723호 공보

그러나, 상술한 특허문헌 1에서는 다음과 같은 문제가 있다.

슈트를 경사지게 하는 기구나 그 구동원을 일체적으로 선회시킬 필요가 있다. 따라서, 선회 부분을 비롯해서 구조가 복잡화되고, 설비 비용도 상승한다. 또한, 복잡한 기구의 선회를 유지하기 위해서 보수 점검이 번잡해진다.

한편, 상술한 특허문헌 2에서는 다음과 같은 문제가 있다.

2세트의 회동 기구를 협조 동작시키기 위해서 동작 제어가 복잡해짐과 아울러 산포 위치의 고정밀도화가 어렵다.

본 발명의 주목적은 슈트를 가동화할 수 있음과 아울러 구조 및 제어를 간단하게 할 수 있는 장입 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 장입 장치는 프레임과, 상기 프레임에 설정된 선회축과, 상기 프레임에 지지되어 상기 선회축을 중심으로 회전할 수 있는 회전자와, 상기 회전자에 설정되어 상기 선회축에 제 1 각도로 교차하는 조정축과, 상기 회전자에 지지되어 상기 조정축을 중심으로 회전할 수 있는 홀더와, 상기 홀더에 고정되어 상기 조정축에 제 2 각도로 교차하는 방향으로 연장되는 슈트와, 상기 프레임에 고정되어 상기 회전자를 상기 프레임에 대해서 회전시키는 선회 구동 모터와, 상기 프레임에 지지되어 상기 선회축을 중심으로 회전할 수 있는 전달측 베벨 기어와, 상기 홀더에 고정되어 상기 전달측 베벨 기어에 맞물리는 홀더측 베벨 기어와, 상기 프레임에 고정되어 상기 전달측 베벨 기어를 회전시킴으로써 상기 홀더를 상기 회전자에 대해서 회전시키는 조정 구동 모터를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서 선회 구동 모터는 기어열 등의 전달 경로를 통해서 회전자를 회전시키고, 조정 구동 모터는 기어열 등의 전달 경로를 통해서 전달측 베벨 기어를 회전시키는 구성으로 할 수 있다. 또는, 특허문헌 1과 같이, 선회 구동 모터는 기어열 등의 전달 기구를 통해서 회전자를 회전시킴과 아울러, 유성 기어를 포함하는 기어열을 통해서 전달측 베벨 기어를 회전시키고, 조정 구동 모터는 유성 기어를 포함하는 기어열을 통해서 상기 전달측 베벨 기어를 회전시키는 구성으로 할 수도 있다.

이러한 본 발명에서는 프레임에 회전자가 지지되고, 회전자에 홀더가 지지되며, 홀더에 슈트가 고정된다. 선회 구동 모터에 의해 회전자를 회전시킴으로써 기본적인 선회 동작이 행해짐과 아울러 조정 구동 모터에 의해 홀더를 회전자에 대해서 회전시킴으로써 슈트의 각도를 변경할 수 있다.

즉, 조정축은 선회축에 대해서 제 1 각도로 교차하고, 슈트는 조정축에 대해서 제 2 각도로 교차하기 때문에 홀더와 회전자가 상대 회전하면 선회축에 대한 슈트의 각도는 제 1 각도와 제 2 각도의 차(최소값)로부터 제 1 각도와 제 2 각도의 합(최대값)까지의 사이에서 변화된다. 그 결과, 프레임 및 회전자에 대한 슈트의 각도를 상술한 최대값으로부터 최소값까지의 범위에서 임의로 선택할 수 있다.

여기서, 본 발명에서는, 홀더측 베벨 기어와 전달측 베벨 기어는 회전자가 선회축을 중심으로 회전하더라도 항상 맞물려져 있고, 선회축을 중심으로 전달측 베벨 기어를 회전시킴으로써 홀더를 회전자에 대해서 조정축을 중심으로 회전시킬 수 있다. 전달측 베벨 기어는 선회축을 중심으로 회전하기 때문에 기어열 등의 전달 경로를 통해서 프레임에 고정된 조정 구동 모터로부터 구동력을 전달할 수 있다.

본 발명에 있어서는 조정 구동 모터의 설치 형태에 따라 슈트의 각도 조정을 위한 제어가 다르다.

선회 구동 모터가 회전자를 단독으로 회전시키고, 조정 구동 모터가 전달측 베벨 기어를 단독으로 회전시킬 경우, 즉 선회 구동 모터에 의한 회전자의 구동과 조정 구동 모터에 의한 베벨 기어의 구동이 각각 독립되어 있을 경우, 선회 구동 모터의 회전수를 입력값으로 해서 조정 구동 모터의 회전수를 제어하게 된다.

즉, 통상시에는 회전자와 전달측 베벨 기어를 동기 회전시킴으로써 슈트의 각도가 일정한 상태에서 이들 회전자 및 홀더, 슈트를 선회시킬 수 있다. 한편, 조정시에는 회전자와 전달측 베벨 기어가 다른 회전수로 회전하도록 조정 구동 모터의 회전수를 제어함으로써 회전자에 대한 전달측 베벨 기어의 위상이 변경되고, 홀더측 베벨 기어에 구동력이 전달되며, 회전자에 대해서 홀더가 조정축을 중심으로 회전하고, 그 결과 슈트의 각도가 변경된다.

선회 구동 모터가 회전자를 회전시킴과 아울러, 그 전달 경로에 유성 기어를 개재시키고, 조정 구동 모터와 전달측 베벨 기어 사이에 유성 기어를 포함하는 기어열을 개재시키는 구성으로 할 수도 있다.

이러한 경우, 통상시에는 선회 구동 모터에 의해 회전자와 전달측 베벨 기어가 동기 회전시켜진다. 한편, 조정시에는 조정 구동 모터를 작동시킴으로써 유성 기어를 통해서 회전자의 회전수가 가속 또는 감속되고, 회전자에 대한 전달측 베벨 기어의 위상이 변경되며, 홀더측 베벨 기어에 구동력이 전달되고, 회전자에 대해서 홀더가 조정축을 중심으로 회전하고, 그 결과 슈트의 각도가 변경된다.

이와 같이, 본 발명에 있어서는 선회 구동 모터로 슈트를 선회시킴으로써 기본적인 산포 동작을 행함과 아울러 조정 구동 모터에 의해 회전자와 전달측 베벨 기어의 위상을 조정함으로써 선회축에 대한 슈트의 각도, 즉 프레임 및 회전자에 대한 홀더 및 슈트의 각도를 조정할 수 있고, 선회에 의한 산포의 반경을 조정할 수 있다.

이러한 본 발명에서는 기본적인 선회 동작을 계속하면서 슈트의 각도 조정을 행할 수 있기 때문에 제어는 매우 간략화된다. 또한, 회전자나 홀더 및 그 지지 구조, 선회 구동 모터로부터 회전자에 이르는 전달 경로에 대해서는 기능적으로도 단순하여 구조의 복잡화를 회피할 수 있다. 조정 구동 모터로부터 홀더에 이르는 전달 경로에 대해서도 상술한 베벨 기어를 이용한 간단한 구성으로 실현할 수 있어 구조의 복잡화를 회피할 수 있다.

본 발명의 장입 장치에 있어서 상기 제 1 각도와 상기 제 2 각도가 같은 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 전술한 바와 같이, 선회축에 대한 슈트의 중심축의 각도는 제 1 각도와 제 2 각도의 차(최소값)로부터 제 1 각도와 제 2 각도의 합(최대값)까지의 사이에서 변화된다. 따라서, 제 1 각도와 제 2 각도를 같게 함으로써 선회축에 대한 최소값을 0(슈트의 중심축이 연직 방향 바로 아래 방향)으로 할 수 있다.

본 발명의 장입 장치에 있어서,

상기 슈트의 중심축과 상기 슈트의 하측 내면이 이루는 각도를 제 3 각도로 해서 상기 제 1 각도와 상기 제 2 각도와 상기 제 3 각도의 합이 상기 슈트에 요구되는 최대 경사 각도로 설정되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 전술한 바와 같이, 선회축에 대한 슈트의 각도는 제 1 각도와 제 2 각도의 차(최소값)로부터 제 1 각도와 제 2 각도와 제 3 각도의 합(최대값)까지의 사이에서 변화된다. 따라서, 제 1 각도와 제 2 각도와 제 3 각도의 합에서 주어지는 최대값을 슈트에 요구되는 최대 경사 각도에 따른 것으로 설정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시형태를 나타내는 종단면도이다.
도 2는 상기 실시형태를 나타내는 일부 파단한 사시도이다.
도 3은 상기 실시형태의 회전자의 상측 케이스를 나타내는 사시도이다.
도 4는 상기 실시형태의 회전자의 하측 케이스를 나타내는 상측 사시도이다.
도 5는 상기 실시형태의 회전자의 하측 케이스를 나타내는 하측 사시도이다.
도 6은 상기 실시형태의 홀더를 나타내는 사시도이다.
도 7은 상기 실시형태의 홀더 및 슈트를 나타내는 사시도이다.
도 8은 상기 실시형태의 선회 구동 기구 및 조정 구동 기구를 나타내는 모식도.
도 9는 상기 실시형태의 최대 산포각에서의 선회 동작을 나타내는 평면도이다.
도 10은 상기 실시형태의 최대 산포각에서의 선회 동작을 나타내는 측면도이다.
도 11은 상기 실시형태의 중간적인 산포각에서의 선회 동작을 나타내는 평면도이다.
도 12는 상기 실시형태의 중간적인 산포각에서의 선회 동작을 나타내는 측면도이다.
도 13은 상기 실시형태의 최소 산포각에서의 선회 동작을 나타내는 평면도이다.
도 14는 상기 실시형태의 최소 산포각에서의 선회 동작을 나타내는 측면도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시형태를 나타내는 종단면도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시형태를 나타내는 종단면도이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시형태를 나타내는 종단면도이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시형태의 슈트 최대 각도 상태를 나타내는 종단면도이다.
도 19는 상기 도 18의 실시형태의 슈트 최소 각도 상태를 나타내는 종단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다.

도 1 및 도 2에 있어서 본 실시형태의 장입 장치(1)는 고로(2)의 노 꼭대기부에 설치되어 노 내에 철광석 및 석탄을 주체로 하는 장입물을 산포하는 것이다.

고로(2)의 노 꼭대기부는 원추대 형상으로 형성되고, 그 상부 개구에는 프레임(3)이 설치되어 있다. 프레임(3)에는 회전자(4)가 지지되고, 회전자(4)에는 홀더(5)가 지지되며, 홀더(5)에는 슈트(6)가 지지되어 있다.

본 실시형태의 장입 장치(1)에 있어서는 선회축(D1), 조정축(D2), 슈트 중심축(D3)이 설정되고, 상술한 프레임(3), 회전자(4), 홀더(5) 및 슈트(6)는 이들 각 축을 따라 설치된다.

선회축(D1)은 연직 방향의 축선이며, 고로(2)의 중심축선과 일치한다.

조정축(D2)은 교점(O)에 있어서 선회축(D1)과 교차하고 있고, 서로의 교차 각도는 제 1 각도(A1)로 되어 있다.

슈트 중심축(D3)은 상술한 교점(O)에 있어서 조정축(D2)과 교차하고 있고, 서로의 교차 각도는 제 2 각도(A2)로 되어 있다.

슈트 중심축(D3)은 슈트(6)로부터 산포되는 장입물이 노 내로 산포되는 방향을 규정하는 것이며, 통상은 슈트(6)의 원추대 형상의 저면 방향으로 된다.

본 실시형태에 있어서는, 슈트(6)는 기본적으로 슈트 중심축(D3)을 중심축으로 하고, 각도(A3)의 경사를 가진 원추대이다. 기부[홀더(5)에 지지되어 있는 굵은 부분]의 상측의 일부분에 있어서는 장입물의 산포 방향을 규정하는 부분이 아니므로 프레임(3)과 간섭하지 않도록 원추면을 노치해서 윤곽을 변경하고 있다. 따라서, 본 실시형태에 있어서는 슈트(6)로부터 산포되는 장입물의 산포 방향은 슈트(6)의 원추면의 저면측의 방향, 즉 슈트 중심축(D3)에 대해서 각도(A3)를 이루는 슈트 저면의 방향(D3')으로 해도 좋다.

상세한 것은 후술하지만, 홀더(5)는 회전자(4)에 대해서 조정축(D2) 주위에서 회전한다. 이러한 회전자(4)에 대한 홀더(5)의 회전에 따라 슈트 중심축(D3)은 조정축(D2)에 대한 제 2 각도(A2)를 유지한 채 조정축(D2) 주위에서 회전한다. 이 회전에 의해 슈트(6)의 선단 개구에 있어서의 점(P)은 도 1의 궤적(L2)을 따라 원형으로 이동한다.

이러한 회전에 의해 슈트 중심축(D3)의 선회축(D1)에 대한 방향[즉 프레임(3)에 대한 방향]이 변화되고, 도 1에 있어서의 슈트 중심축(D3)은 도면 중 일점 쇄선으로 나타내는 상태로부터 교점(O)을 중심으로 도면 중 좌측으로 흔들리게 된다.

상세한 것은 후술하지만, 홀더(5) 및 회전자(4)는 프레임(3)에 대해서 선회축(D1) 주위에서 회전한다. 이러한 회전자(4) 및 홀더(5)의 회전에 따라 슈트(6)의 선단의 점(P)은 궤적(L1)을 따라 선회한다. 도 1의 상태에서는 슈트 중심축(D3)은 선회축(D1)에 대해서 최대 각도를 이루고 있고, 궤적(L1)은 최대이다. 여기서, 홀더(5)를 회전자(4)에 대해서 회전시키고, 슈트 중심축(D3)을 조정축(D2) 주위에서 회전시킴으로써 슈트 중심축(D3)의 선회축(D1)에 대한 각도가 작아져 가고, 궤적(L1)은 서서히 작아진다. 이것에 의해 선회 산포 및 산포 반경의 조정이 가능하게 된다.

본 실시형태에서는 선회축(D1)과 조정축(D2)이 교차하는 제 1 각도(A1)가 예컨대 20도로 되고, 조정축(D2)과 슈트 중심축(D3)이 교차하는 제 2 각도(A2)가 예컨대 20도로 되며, 즉 제 1 각도(A1)와 같게 되어 있다. 이 때문에, 홀더(5)의 회전에 의해 슈트 중심축(D3)이 도 1의 가장 왼쪽에 있는 상태에서는 슈트 중심축(D3)은 선회축(D1)에 일치하고, 궤적(L1)의 반경이 0이 된다.

이상과 같은 선회축(D1), 조정축(D2), 슈트 중심축(D3)을 기준으로 해서 이하에 프레임(3), 회전자(4), 홀더(5) 및 슈트(6)의 각 부 및 이들의 구동 기구에 대해서 설명한다.

도 1 및 도 2에 있어서 프레임(3)은 편평한 원통 형상의 케이스(30)와, 그 상면을 덮는 상면판(31)과, 하면을 덮는 하면판(32)을 갖는다. 상면판(31)의 중앙에는 공급관(33)이 설치되고, 이 공급관(33)으로부터 공급되는 장입물이 슈트(6)로 넘겨지고, 슈트(6)로부터 고로(2) 내로 산포된다. 하면판(32)의 중앙에는 개구(34)가 형성되고, 이 개구(34) 내에는 회전자(4)가 유지된다. 프레임(3)의 각 부는 선회축(D1)을 중심으로 해서 대칭으로 형성되어 있다.

도 1 및 도 2에 있어서 회전자(4)는 공급관(33)의 외주를 둘러싸는 통형상의 부분을 가지는 상측 케이스(41)와, 상측 케이스(41)의 하측에 접속되어 내부에 홀더(5)를 수용하는 하측 케이스(42)와, 상측 케이스(41)의 상측에 접속되어 선회용 베어링(431)에 지지되어 있는 마운트(43)를 구비하고 있다.

도 3에 있어서 상측 케이스(41)는 공급관(33)의 외주를 둘러싸는 통형상의 부분(411)의 하단에 원반 형상 부분(412)을 갖는다. 통형상의 부분(411)은 중심축이 선회축(D1)으로 되어 있지만, 원반 형상 부분(412)은 중심축이 조정축(D2)으로 되어 있다.

원반 형상 부분(412)의 외주는 하향으로 형성되고, 그 외주 가장자리에는 하측 플랜지(413)가 형성되어 있다.

원반 형상 부분(412)의 변 가장자리 중 통형상의 부분(411)이 가장 근접하는 측은 둘레 방향으로 소정 길이에 걸쳐 노치되어 있고, 이것에 의해 전달용 개구(414)가 형성되어 있다.

도 4 및 도 5에 있어서 하측 케이스(42)는 통형상의 본체(421)와, 그 상단에 형성된 상측 플랜지(422)와, 본체(421)의 외주에 형성된 가스 시일판(423)을 갖는다.

상측 플랜지(422)에는 상술한 상측 케이스(41)의 하측 플랜지(413)가 접속되고, 이것에 의해 본체(421)의 상측 개구가 덮여짐과 아울러, 본체(421)의 내부로부터 상측 케이스(41)를 경유해서 공급관(33)까지가 연통된다.

가스 시일판(423)은 본체(421)에 대해서 경사지게 형성되어 있다. 이 경사는 본체(421) 및 상측 플랜지(422)의 중심축을 조정축(D2)에 맞추었을 때에 가스 시일판(423)의 중심축이 선회축(D1)에 맞도록 설정되어 있다.

가스 시일판(423)의 외형은 프레임(3)의 개구(34)에 맞추어 형성되고, 하측 케이스(42)를 프레임(3)에 수용했을 때에는 가스 시일판(423)이 개구(34) 전체 둘레에 걸쳐 소정의 오버랩 마진(overlap margin)으로 겹치도록 형성되어 있어 고로의 노 내의 가스가 노 꼭대기 삽입 장치에 침입하는 것을 방지하고 있다. 또한 이 부분에 패킹 등을 실시해서 가스 시일성을 향상시킬 수도 있다.

본체(421)의 외주면에는 본체(421)의 중심축 방향을 따라 복수의 보강 리브(424)가 형성되어 있다.

도 1 및 도 2로 돌아가서, 마운트(43)는 상측 케이스(41)의 상측에 접속되고, 선회용 베어링(431)에 지지되며, 회전자(4)를 프레임(3)에 회전 가능하게 지지하는 것이다.

선회용 베어링(431)은 공급관(33) 주위의 프레임(3)의 상면판(31)의 하면측에 고정되고, 이것에 의해 회전자(4) 전체가 선회축(D1)을 중심으로 회전 가능하게 지지되어 있다.

도 1 및 도 2에 있어서 회전자(4)의 상측 케이스(41)에 홀더(5)가 지지되어 있다.

도 6에 있어서 홀더(5)는 편평한 원통 형상의 본체(50)를 갖고, 본체(50)의 상하의 개구 주위에는 상측 플랜지(51) 및 하측 플랜지(52)가 형성되고, 본체(50)의 외주에는 이들 상측 플랜지(51) 및 하측 플랜지(52)를 연결하는 보강 리브(53)가 형성되어 있다. 본체(50) 및 하측 플랜지(52)는 2개소에 노치가 형성되고, 이 노치에 면해서 슈트 고정용 핀이 관통 가능한 수용부(54)가 형성되어 있다. 본 실시형태에 있어서 슈트(6)는 수용부(54)에 슈트 수용부를 도입해서 슈트 고정용 핀을 관통시킴으로써 홀더(5)에 고정된다(도 7 참조).

도 1 및 도 2로 돌아가서, 회전자(4)의 내부[도 3에 있어서의 상측 케이스(41) 상면, 원반 형상 부분(412)의 하측]에는 조정용 베어링(55)이 고정되고, 이것에 홀더(5)가 지지되어 있다. 이에 따라, 홀더(5)는 회전자(4)에 대해서 조정축(D2)을 중심으로 회전 가능하게 지지되어 있다.

또한, 도 1 및 도 2에서는 조정용 베어링(55)이 상측 케이스(41) 상면[원반 형상 부분(412), 도 3 참조]의 하측에 고정되어 있지만 그 상측에 고정해도 좋다(도 16 참조).

도 1 및 도 2에 있어서 슈트(6)는 각각 원통 형상의 기단부(60), 본체(61), 접속부(62)를 구비하고 있다.

기단부(60)는 상단이 홀더(5)에 접속되고, 중심축이 홀더(5)와 마찬가지로 조정축(D2)에 일치되어 있다. 본체(61)는 기단부(60)의 하단에 접속되고, 중심축이 슈트 중심축(D3)에 일치되어 있다. 접속부(62)는 상술한 본체(61)와 프레임 하면(34)이 간섭하기 때문에 노치한 부분에서 기단부(60)와 본체(61)를 접속시키고 있다.

도 7에도 나타내는 바와 같이, 슈트(6)는 기단부(60)가 홀더(5)에 접속되고, 홀더(5)가 회전자(4) 내에 수용됨으로써 기단부(60)에 공급관(33)의 선단이 도입된 상태로 된다. 이 상태에서는 공급관(33)으로부터 장입물이 공급되면 이 장입물은 슈트(6)를 통해 그 선단으로부터 고로(2) 내로 산포된다. 이 때, 고로(2) 내로 방출된 시점의 장입물의 방향은 슈트(6)의 저면의 방향(D3')을 따른 것으로 되고, 슈트(6)의 방향을 조정함으로써 고로(2) 내로의 산포 상태를 제어할 수 있다.

보다 상세하게는, 고로(2) 내로 방출되는 장입물은 슈트(6)의 저면의 방향(D3')을 따라 선단으로 보내진다. 따라서, 고로(2) 내로 방출되는 장입물의 방향은 슈트(6)의 내면을 따른 방향이 된다. 여기서, 슈트(6)의 중심축과 슈트(6)의 내면이 이루는 각도를 제 3 각도(A3)로 해서 제 1 각도(A1)와 제 2 각도(A2)와 제 3 각도(A3)의 합은 슈트(6)에 요구되는 최대 경사 각도가 되도록 설정되어 있다(도 1 참조).

본 실시형태의 장입 장치(1)는 전술한 바와 같이 슈트(6)로부터 장입물을 산포함에 있어서 회전자(4) 내지 슈트(6)를 일체로 선회시킴으로써 장입물을 고로(2) 내에 소정 반경의 원주 형상으로 산포함과 아울러, 회전자(4)와 홀더(5)를 상대 회전시킴으로써 슈트(6)의 경사를 조정하고, 이에 따라 산포 반경을 변화시켜서 고로(2) 내의 전체 영역에 장입물을 산포할 수 있다.

이 때문에, 장입 장치(1)는 회전자(4)를 회전 구동하는 선회 구동 기구(7)와, 홀더(5)를 회전 구동하는 조정 구동 기구(8)를 구비하고 있다.

도 1 및 도 2에 있어서 선회용 베어링(431)의 외주에는 기어(71)가 형성되고, 이 기어(71)에는 기어(72)가 맞물려지고, 이 기어(72)에는 기어(73)가 맞물려지며, 이 기어(73)는 선회 구동 모터(70)에 의해 회전 구동된다. 이들 선회 구동 모터(70), 기어(71,72,73)에 의해 선회 구동 기구(7)가 구성되어 있다. 또한, 기어(73)를 이용하지 않고 기어(72)를 선회 구동 모터(70)로 회전 구동시키는 것도 가능하다.

한편, 조정용 베어링(55)의 외주에는 홀더측 베벨 기어(81)가 형성되고, 이 홀더측 베벨 기어(81)에는 전달측 베벨 기어(82)가 맞물려져 있다.

전달측 베벨 기어(82)는 프레임(3)의 상면판(31)의 하면으로부터 연장되는 지지 부재(83)에 의해 프레임(3)에 고정되어 있는 조정용 동력 전달 베어링(84)에 지지되고, 선회축(D1)을 중심으로 해서 회전 가능하다. 홀더측 베벨 기어(81)는 홀더(5)와 일체로 조정축(D2) 주위에서 회전하지만, 베벨 기어로 함으로써 홀더측 베벨 기어(81)와 전달측 베벨 기어(82)는 서로 회전력을 전달할 수 있다.

또한, 홀더측 베벨 기어(81)는 회전자(4) 내에 수용되고, 전달측 베벨 기어(82)는 회전자(4)의 외부에 설치되지만, 회전자(4)의 상측 케이스(41)에는 전달용 개구(414)가 형성되어 있으므로 이 전달용 개구(414)를 통해서 상호의 맞물림이 확보되어 있다.

이들 홀더측 베벨 기어(81)와 전달측 베벨 기어(82) 및 전달용 개구(414)에 의해 축방향 변환 기구(9)가 구성되어 있다.

조정용 동력 전달 베어링(84)의 외주에는 기어(85)가 형성되고, 이 기어(85)에는 기어(86)가 맞물려지고, 이 기어(86)에는 기어(87)가 맞물려지며, 이 기어(87)열은 조정 구동 모터(80)에 의해 회전 구동된다. 이들 조정 구동 모터(80), 홀더측 베벨 기어(81), 전달측 베벨 기어(82), 기어(85, 86 및 87)에 의해 조정 구동 기구(8)가 구성되어 있다. 또한, 기어(87)를 이용하지 않고 기어(86)를 조정 구동 모터(80)로 회전 구동시키는 것도 가능하다.

도 8에는 선회 구동 기구(7) 및 조정 구동 기구(8)의 구동력 전달 경로가 모식적으로 나타내어져 있다.

선회 구동 기구(7)에 있어서는 선회 구동 모터(70)의 구동력이 기어(73,72)를 통해서 기어(71)에 전달되어 프레임(3)에 대해서 회전자(4)를 회전시킨다.

조정 구동 기구(8)에 있어서는 조정 구동 모터(80)의 구동력이 기어(87,86)를 통해서 기어(85)에 전달되어 프레임(3)에 대해서 전달측 베벨 기어(82)를 회전시킨다. 상술한 전달측 베벨 기어(82)로부터 홀더측 베벨 기어(81)로 전달되어 회전자(4)에 대해서 홀더(5)를 회전시킨다.

이러한 선회 구동 기구(7) 및 조정 구동 기구(8)에 있어서는 각각의 회전 구동이 동기되어 있고, 프레임(3)에 대한 회전자(4)의 회전 속도와 전달측 베벨 기어(82)의 회전 속도가 같을 경우, 상술한 전달측 베벨 기어(82)와 홀더측 베벨 기어(81)가 상대 회전하지 않으므로 회전자(4)와 홀더(5)는 일체로 회전하고, 슈트(6)는 현재의 경사 각도인 채로 프레임(3)에 대해서 선회한다.

이에 대해서, 선회 구동 기구(7) 및 조정 구동 기구(8)에 의한 회전 속도에 차를 부여해서 회전자(4)와 홀더(5) 사이에 상대 회전을 생기게 함으로써 슈트(6)의 경사 각도가 변경된다. 즉, 회전자(4)와 홀더(5)의 상대 회전은 조정용 베어링(55)에 의해 실현되지만, 이 조정용 베어링(55)의 중심인 조정축(D2)이 선회축(D1) 및 슈트(6)의 중심축(D3) 중 어느 것에 대해서도 경사져 있다. 이 때문에, 회전자(4)와 홀더(5)의 상대 회전에 의해 슈트(6)가 조정축(D2) 주위에서 흔들리도록 회전하고, 이것에 의해 슈트(6)의 경사 각도의 조정이 행해진다.

본 실시형태의 장입 장치(1)에 있어서는 상기한 바와 같은 선회 구동 기구(7)와 조정 구동 기구(8)의 협조 동작에 의해 선회축(D1) 주위의 선회 산포를 행한다. 그리고, 조정축(D2) 주위에서 회전자(4)와 홀더(5)를 상대 회전시킴으로써 슈트(6)의 산포 각도의 조정에 의해 장입물의 산포 반경을 조정하고, 복수의 동심원 형상이 되도록 선회 산포를 반복해 간다.

도 9 및 도 10에 있어서 슈트(6)를 선회축(D1)에 대해서 가장 경사진 상태[각도(A1+A2)]에서는 슈트(6)의 선단(P)은 선회축(D1)으로부터 가장 떨어진 상태[반경(Rx)]가 된다. 이 상태에서 회전자(4) 및 홀더(5)를 일체로 회전시키면 슈트(6)의 선단(P)은 반경(Rx)의 궤적(L1)을 따라 선회한다.

회전자(4) 및 홀더(5)를 일체로 회전시키기 위해서는 선회 구동 기구(7)와 조정 구동 기구(8)를 동기시켜 회전자(4) 및 홀더(5)를 동일한 속도로 회전시키면 좋다.

회전자(4)에 대해서 홀더(5)를 상대 회전시키기 위해서는 선회 구동 기구(7)와 조정 구동 기구(8)의 동기를 어긋나게 하고, 예컨대 홀더(5)의 회전 속도를 회전자(4)의 회전 속도보다 느리게 하거나 또는 일시적으로 정지시키는 등으로 하면 좋다. 반대로 홀더(5)의 회전 속도를 회전자(4)의 회전 속도보다 빠르게 해도 좋다.

도 11 및 도 12에 있어서 슈트(6)의 선단(P)을 궤적(L2)을 따라 이동시키고, 슈트(6)와 선회축(D1)의 경사 각도를 작게 함으로써 슈트(6)의 선단(P)의 선회축(D1)으로부터의 거리[반경(Rt)]도 작아진다. 이 상태에서 회전자(4) 및 홀더(5)를 일체로 회전시킴으로써 슈트(6)의 선단(P)은 반경(Rt)의 궤적(L1)을 따라 선회한다.

도 13 및 도 14에 있어서 슈트(6)의 선단(P)을 궤적(L2)을 따라 더욱 이동시켜 슈트(6)와 선회축(D1)을 일치시킴으로써 서로의 경사 각도가 0이 되어 슈트(6)의 선단(P)의 선회축(D1)으로부터의 거리(반경)도 0이 된다. 이 상태에서는 슈트(6)의 선단(P)은 선회축(D1) 위치에서 선회한다.

이와 같이 하여 슈트(6)의 선단(P)의 선회 반경을 조정할 수 있고, 각 선회 반경에 있어서 선회하면서 장입물을 산포함으로써 고로(2) 내에 균일하게 또는 임의의 분포로 장입물을 산포할 수 있다.

이와 같이, 본 실시형태에 있어서는 선회 구동 기구(7)와 조정 구동 기구(8)를 협조 동작시켜 홀더(5)와 회전자(4)를 일체적으로 회전시킴으로써 장입물의 선회 산포가 행해짐과 아울러 홀더(5)와 회전자(4)의 상대 회전에 의해 상대 각도를 조정함으로써 선회축(D1)에 대한 슈트(6)의 경사를 임의로 조정할 수 있어 고로(2) 내에 있어서의 장입물의 산포 반경을 자유롭게 조정할 수 있다.

본 실시형태에 있어서는 슈트(6)의 경사의 조정에 있어서 선회 구동 기구(7)와 조정 구동 기구(8)의 속도 제어에 의해 회전자(4)와 홀더(5)를 동기 회전 상태로부터 상대 회전 상태로 스위칭함으로써 간단하게 행할 수 있다.

그리고, 본 실시형태에서는 회전자(4), 홀더(5), 슈트(6)에 대한 상술한 경사 설정[선회축(D1)과 조정축(D2)의 제 1 각도(A1) 및 조정축(D2)과 슈트 중심축(D3)의 제 2 각도(A2)]에 의해 슈트(6)의 경사를 조정하도록 하였으므로 회전 방향별의 복잡한 지지 기구 등을 설치할 필요가 없어 구성을 간략하게 할 수 있다.

특히, 선회 구동 기구(7)와 조정 구동 기구(8)의 속도 제어로 선회 및 각도 조정이 자유롭게 행해지므로 제어 장치에 있어서의 제어의 설계에 의해 다양한 동작을 자유롭게 설정할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 각 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 구체적인 각 부의 구성 등은 실시시에 적절하게 변형할 수 있다.

상술한 실시형태에서는, 도 1 또는 도 2에 나타내는 바와 같이, 선회 구동 모터(70) 및 조정 구동 모터(80)를 동축에 설치했지만, 선회 구동 모터(70) 및 조정 구동 모터(80)를 인접한 다른 축선에서 설치 또는 떨어진 위치에 설치해도 좋다. 또한, 상술한 실시형태에서는 선회 구동 모터(70)에 의한 회전자(4)의 구동과 조정 구동 모터(80)에 의한 홀더(5)의 구동을 독립시켜 각 모터의 속도 제어에 의해 각 계통의 회전에 위상차가 생기게 했지만 유성 기어를 이용하여 위상차를 제어하는 기구이여도 좋다.

도 15에는 본 발명의 다른 실시형태가 나타내어져 있다. 본 실시형태에서는 선회 구동 모터(70) 및 조정 구동 모터(80)가 케이스(30)의 상면판(31)의 다른 위치에 설치되어 있다. 각 모터로부터의 구동력을 전달하는 수단으로서는 상술한 도 1의 실시형태와 같은 기어열을 포함하는 전달 기구가 설치되고, 이들에 의해 선회 구동 기구(7) 및 조정 구동 기구(8)가 독립적으로 설치되어 있다.

이러한 본 실시형태에 의해서도 상술한 도 1의 실시형태와 같은 효과를 얻을 수 있다.

또한, 선회 구동 모터(70) 및 조정 구동 모터(80)는 선회축(D1)의 반대측에 배치했지만, 이들 모터의 위치는 선회축(D1)을 중심으로 한 원주 상의 임의의 점에 설치해도 좋다.

도 16에는 본 발명의 다른 실시형태가 나타내어져 있다. 본 실시형태에서는 유성 기어를 이용하여 선회 구동 기구(7) 및 조정 구동 기구(8)가 관련된 구성으로 되어 있다.

선회 구동 모터(70)의 출력축에는 기어(70A,70B)가 고정되고, 이 중 기어(70B)는 기어(70C)에 맞물려지고, 통형상의 축(70D)을 통해서 기어(73)를 구동한다. 이 기어(73)로부터 회전자(4)에 이르는 구동 경로는 상술한 도 1의 실시형태와 같다.

조정 구동 모터(80)는 선회 구동 모터(70)와 병렬로 설치되어 있다. 조정 구동 모터(80)의 출력축에는 기어(80A)가 고정되고, 그 주위에는 복수의 유성 기어(80B)가 배치되며, 각각의 외측에는 내부 기어(80C)가 맞물려져 있다. 내부 기어(80C)가 형성된 환상의 부재의 외주에는 기어(80D)가 형성되고, 이 기어(80D)에는 상술한 기어(70A)가 맞물려져 있다. 유성 기어(80B)의 회전축은 회전판(80E)에 지지되고, 그 중심축(80F)은 기어(87)에 고정되어 있다. 이 기어(87)로부터 전달측 베벨 기어(82)에 이르는 구동 경로는 상술한 도 1의 실시형태와 같다.

이러한 본 실시형태에서는 조정 구동 모터(80)를 정지시킨 상태에서 선회 구동 모터(70)를 회전시킴으로써 선회 구동 기구(7)에 의한 회전자(4)의 선회 동작이 행해짐과 아울러 유성 기어(80B)에 의해 조정 구동 기구(8)에도 회전이 전달되어 홀더(5) 내지 슈트(6)의 선회 동작도 행해진다. 한편, 조정 구동 모터(80)를 회전시키면 그 회전에 의해 회전자(4)의 선회 동작과 슈트(6)의 선회 동작에 위상차가 생겨 슈트(6)의 경사 각도의 조정이 행해진다.

이러한 본 실시형태에 의해서도 상술한 도 1의 실시형태와 같은 효과를 얻을 수 있다.

상술한 도 1의 실시형태에서는 홀더측 베벨 기어(81)를 외측 톱니 기어로 하고, 전달측 베벨 기어(82)를 내측 톱니 기어로 했지만 이들의 다른 기어이여도 좋다.

도 17에는 본 발명의 다른 실시형태가 나타내어져 있다. 본 실시형태에서는 홀더측 베벨 기어(81)를 내측 톱니 기어, 전달측 베벨 기어(82)를 외측 톱니 기어로 하고 있다. 그 외의 구성은 상술한 도 1의 실시형태와 같다.

이러한 본 실시형태에 의해서도 상술한 도 1의 실시형태와 같은 효과를 얻을 수 있다.

그 외에 상술한 각 실시형태의 세부 구성 등은 적절히 변경해도 좋고, 상술한 경사 설정[선회축(D1)과 조정축(D2)의 제 1 각도(A1) 및 조정축(D2)과 슈트 중심축(D3)의 제 2 각도(A2)]이 얻어지는 구성이면 본 발명에 적절하게 이용할 수 있다.

도 18 및 도 19에는 본 발명의 다른 실시형태가 나타내어져 있다.

상기 각 실시형태에서는 선회축(D1), 조정축(D2) 및 슈트 중심축(D3) 3개를 교점(O)에서 서로 교차시켰다. 또한, 슈트(6)의 본체(61)가 프레임 하면(34)과 간섭하지 않도록 본체(61)에 노치한 후 접속부(62)로 접속하고, 이것에 의해 슈트(6)의 일부에 오목한 도피 형상을 형성하고 있었다.

이것에 대해서, 본 실시형태에서는 서서히 소경이 되는 테이퍼 관 형상의 본체(61A)와, 홀더(5)에 접속하는 근원 부분의 중심축이 조정축(D2)에 일치하도록 중심축의 각도를 서서히 변경하고 있는 중간부(62A), 기단부(60A)를 연결해서 슈트(6)를 형성하고 있다. 기단부(60A)의 홀더에 접속하는 근원 부분의 단면의 중심축은 조정축(D2)에 일치되어 있고, 본체(61A)의 중심을 통과하는 슈트 중심축(D3)은 조정축(D2)과 교차하지만 그 교점은 선회축(D1) 및 조정축(D2)의 교점(O)과는 다른 위치로 되어 있다.

이러한 본 실시형태에 의해서도 도 18과 같은 최대 경사 각도에 있어서 최대 산포 반경이 얻어지고, 도 19와 같은 최소 경사 각도 즉 연직 방향 하향이 됨으로써 최소 산포 반경이 얻어진다. 그리고, 일련의 기단부(60A), 중간부(62A), 본체(61A)가 말하자면 하방으로 만곡되는 형상을 이룸으로써 프레임 하면(34)과의 간섭을 회피할 수 있다. 또한, 기단부(60A), 중간부(62A), 본체(61A)가 각 부분에서 모두 원형의 단면이 되므로 경사 조정을 위해서 슈트(6)가 여러가지의 방향을 향한 경우에도 단면 형상이 항상 원형이 되어 내부를 흐르는 장입물로의 영향이 생길 일이 없다.

<산업상 이용가능성>

본 발명은 장입 장치에 관한 것으로서, 고로 등의 용기 내부에 장입물을 장입하는 설비로서 이용할 수 있다.

1 … 장입 장치 2 … 고로
3 … 프레임 4 … 회전자
5 … 홀더 6 … 슈트
7 … 선회 구동 기구 8 … 조정 구동 기구
9 … 축방향 변환 기구 70 … 선회 구동 모터
80 … 조정 구동 모터 81 … 홀더측 베벨 기어
82 … 전달측 베벨 기어 414 … 전달용 개구
A1 … 제 1 각도 A2 … 제 2 각도
A3 … 제 3 각도 D1 … 선회축
D2 … 조정축 D3 … 슈트 중심축

Claims (3)

1. 프레임과, 상기 프레임에 설정된 선회축과, 상기 프레임에 지지되어 상기 선회축을 중심으로 회전할 수 있는 회전자와, 상기 회전자에 설정되어 상기 선회축에 제 1 각도로 교차하는 조정축과, 상기 회전자에 지지되어 상기 조정축을 중심으로 회전할 수 있는 홀더와, 상기 홀더에 고정되어 상기 조정축에 제 2 각도로 교차하는 방향으로 연장되는 슈트와, 상기 프레임에 고정되어 상기 회전자를 상기 프레임에 대해서 회전시키는 선회 구동 모터와, 상기 프레임에 지지되어 상기 선회축을 중심으로 회전할 수 있는 전달측 베벨 기어와, 상기 홀더에 고정되어 상기 전달측 베벨 기어에 맞물리는 홀더측 베벨 기어와, 상기 프레임에 고정되어 상기 전달측 베벨 기어를 회전시킴으로써 상기 홀더를 상기 회전자에 대해서 회전시키는 조정 구동 모터를 갖는 것을 특징으로 하는 장입 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 각도와 상기 제 2 각도가 같은 것을 특징으로 하는 장입 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 슈트의 중심축과 상기 슈트의 하측 내면이 이루는 각도를 제 3 각도로 해서 상기 제 1 각도와 상기 제 2 각도와 상기 제 3 각도의 합이 상기 슈트에 요구되는 최대 경사 각도로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 장입 장치.

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