KR20160140479A - 복사 하우징의 형태로 복사에 의한 간접 가열을 위한 장치 - Google Patents

복사 하우징의 형태로 복사에 의한 간접 가열을 위한 장치 Download PDF

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KR20160140479A
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드르베르 엥떼르나씨오날 에스.아.
드르베르 엥떼르나씨오날 에스.아.
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Abstract

본 발명은 2개의 정면 벽(2, 2')과 2개의 측면 벽(5)을 가지면서 적어도 하나의 열원을 구비하는 복사 하우징의 형태로 복사에 의한 간접 가열을 위한 장치(1)에 관한 것이고, 상기 복사 하우징은 서로 만나는 정면 벽(2, 2')을 가져서 하우징은 단면에서 렌즈 형상을 가진다.

Description

복사 하우징의 형태로 복사에 의한 간접 가열을 위한 장치{DEVICE FOR INDIRECT HEATING BY RADIATION IN THE FORM OF A RADIANT HOUSING}
본 발명은 2개의 정면 벽과 2개의 측면 벽을 가지면서 적어도 하나의 열원을 구비하는 복사 하우징의 형태로 복사에 의한 간접 가열을 위한 장치에 관한 것이다.
복사 요소(주로 금속 합금이나 세라믹으로 제조됨)로부터 시작되는 복사(이후 복사열로 지칭되어 있음)에 의한 열 전달의 사용에 기초하고 있는 이러한 가열 장치는 특히 열 처리 로(furnace)에서 사용되고, 열 처리 로 내부에서는 제품들, 통상적으로 금속 제품들(바, 튜브, 스트립과 같은 것들)이 처리될 뿐만 아니라, 예컨대 세라믹과 같은 다른 재료로 생산된 제품들이 처리된다.
"간접 가열"이라는 것은 처리될 제품과 열원(연소의 경우 불꽃임) 사이에서 직접 가열이 행해지지 않는 것을 의미한다.
특허문서 FR 1,315,564에는 타원형, 즉 무한한 원호로 구성된 형상이면서 그 직경들이 주어진 원의 평행한 보조 코드들인 원들로 된 포락선(envelope)으로서 정의되어 획득될 수 있는 형상을 가지는 하나의 특별한 타입의 가열 장치가 개시되어 있다. 타원은 사실, 고정된 선으로부터의 거리 만큼 나누어진 고정된 점으로부터의 거리가 1 보다 작은 양의 상수가 되도록 움직이는 점에 의해 생긴 닫힌 평면 곡선이다.
일반적으로, 열 처리 로는 수직방향 열에서 그리고/또는 수평방향 열에서 서로의 위에 그리고/또는 서로의 옆에 놓여 있는 일련의 전체 복사 요소를 구비한다. 일반적으로, 처리될 제품들은 복사열이 방출되는 이들 요소들의 반대방향에서 그리고/또는 이들 요소들의 사이에서 수직방향으로 그리고/또는 수평방향으로 이동된다. 이를 위하여, 각각의 복사 요소는 적어도 하나의 열원을 구비하는데, 예컨대 이 열원은 적어도 하나의 연소가능한 제품 인젝터, 적어도 하나의 연소 유입구 및 적어도 하나의 연소 가스 유출구가 제공되어 있는 버너의 형태를 취할 수 있어서, 연소가능한 제품 및 연소성인 것들이 공급되어 있는 버너는 복사 요소 내부에 불꽃을 일으키고, 복사 요소로부터 열은 처리될 제품을 향하여 복사된다.
주로, 현재 사용되며 당해 기술분야에서 알려진 복사 요소는 상이한 형상의 것들이 제안되어 있는 복사 튜브들로 이루어져 있다. 예를 들어, 제 1 타입의 복사 튜브는 원형 단면을 가진 4개의 스트랜드로 구성되어 있는 "W" 튜브이고, 제 2 타입의 복사 튜브는 실질적으로 중공 원형 단면을 가진 3개의 스트랜드로 구성되어 있는 "더블 P" 타입이다. 그러나, 복사 카트리지(아래 참조)와 같은 다른 형태의 복사 요소들이 제안되어 있다.
로 내에 위치결정되어 있는 복사 요소들 앞에서의 제품들(예컨대 금속 스트립들)의 연속적이거나 불연속적인 이동에 의해 행해지는 열 처리 공정에서, 열 전달은 전체 열 방출 표면적(즉 열이 복사되는 복사 요소들의 모든 표면적), 형태 계수(view factor)(또는 형상 계수(shape factor)) 및 처리될 제품과 복사 표면 사이의 온도의 차이(복사 전달에 관한 슈테판 볼츠만 법칙으로 특정된 바와 같음)에 좌우된다.
정의상 형태 계수 또는 형상 계수가 제 1 표면(S1)에 의해 방출되는 열과 제 2 표면(S2)에 도달하는 열에 관한 총 (열)유량의 비율을 정의하는 것을 가능하게 한다는 것을 유의해야 한다. 실제로, 전체 열 방출 표면은 이동하는 경우의 제품의 운동 방향에 대하여 대체로 횡단방향으로 놓여있는 일련의 평행한 튜브들에 의해 형성되어 있다.
수직방향 열에서 그리고/또는 수평방향 열에서 로 내에서의 절차에 따라 설치된 이들 튜브들은 제품을 향하여 열을 복사하지만, 이와 동시에 나란한 위치결정 및/또는 서로의 위에서의 위치결정 때문에 동일한 복사 튜브들은 서로 복사한다(상호 복사). 사실, 연속적인 복사 튜브들의 상당한 표면적들은 서로 향하고 있고, 주어진 복사 요소의 표면은 다른 주어진 연속적인 복사 튜브의 복사를 방해하는데, 이는 제품의 최적의 가열을 보장하는 것을 가능하게 하지 않지만 특정 시나리오에서는 복사에 의해 서로 열을 전도하는 튜브들의 상호 과열로 이어진다.
한편으로는, 이는 처리될 제품을 향한 열의 전달의 제한을 초래하는데, 이는 무시할 수 없는 양의 열이 후자를 향하여 보내지는 것이 방지되기 때문이다. 사실, 당해 기술 분야에 알려진 2개의 복사 요소/튜브는 서로 다음에 오는 경우(서로 위쪽에 놓이거나 나란히 놓이는 경우)에는 서로 "방해"가 되고, 효과적인 복사 표면적의 손실은 이러한 복사 요소/튜브 각각 마다 관찰된다. 통상적으로, 상호 복사 현상은 연속적인 복사 요소/튜브, 즉 서로 위쪽에 놓여있거나 나란히 놓여있는 튜브들의 열 용량의 손실을 야기한다.
다른 한편으로는, 당해 기술분야에서의 복사 튜브로 현재 알려져 있는 형상은 복사 튜브를 따라 온도 경사의 생성에 기여하고, 이 온도 경사는 특히 복사 튜브의 수명에 상당한 영향을 미친다.
요약하자면, 실제로는 튜브 형태의 이러한 복사 요소들에 있어서, 몇몇 무시할 수 없는 문제점들을 직면하게 되는데, 그 문제점들은 튜브에 나란한 온도 경사의 존재 뿐만 아니라 각각의 튜브에 의해 처리될 제품들의 열 용량의 손실에 책임이 있는 연속적인 튜브들 사이의 상호 복사 현상을 포함한다. 열 용량의 이러한 손실은 로 내의 다수의 복사 튜브의 존재 및 복사 튜브들 사이의 작은 자유 공간과 관련되어 있다. 사실, 충분한 열 용량에 도달하기에 충분한 튜브가 있어야 하지만, 많은 튜브는 상호 복사 현상을 증폭시킨다. 이는 처리될 제품(스트립 등)을 향한 형상 계수(또는 형태 계수)의 악화를 초래하는데, 이는 복사에 의해 가열하기에 최적은 아니다. 사실, 당해 기술분야에 알려진 복사 요소에 있어서, 요소/튜브에 의해 방출되고 다른 요소/튜브의 표면에 의해 방해되는 복사의 파편은 무시할 수 없어서, 처리될 제품을 향해서는 낮은 형태 계수 값을 초래하고 복사 요소들(튜브들 또는 카트리지들) 사이에는 높은 형태 계수 값을 초래한다.
처리될 요소와 복사 요소들(튜브들 또는 하우징들) 사이에는 가능한 한 큰 형태 계수가 바람직하지만, 이와 반대로 서로 다음에 오는 복사 요소들(튜브들 또는 하우징들) 사이에는 가능한 한 작은 형태 계수가 바람직하다.
이러한 단점들을 해결하도록 노력하기 위하여, 특허문서 EP 1,203,921은 평행육면체 형상을 가지는 복사 카트리지의 형태로 복사에 의한 간접 가열을 위한 장치를 제안한다. 보다 상세하게, 이러한 카트리지는 연소 채널을 포함하고 있는데, 연소 채널의 한쪽 단부는 적어도 2개의 인젝터에 의하여 연소가능한 제품 및 연소성인 것에 공급되는 버너에 연결되어 있고, 연소 채널의 다른 단부는 연소 가스의 순환을 허용하도록 개방되어 있다. 이러한 연소 가스의 발사는 복사 카트리지의 표면 상에 존재하는 연소 가스 유출구를 통해 제공된다. 특허문서 EP 1,203,921에 따르는 이러한 가열 장치에 있어서, 카트리지에 의해 형성된 평행육면체 형상의 벽들을 향하여 열을 복사하는 연소 터널 내에서 불꽃이 일어나고, 이들 벽들은 이후 차례로 처리될 제품을 향하여 열을 복사한다.
게다가, 이러한 이전의 특허문서에는 향상된 형태 계수 및 카트리지의 복사 벽들의 온도의 균일성을 보장하는 향상된 성능 수준을 가지는 것으로 나타나 있는 가열 장치가 기술되어 있지만, 그럼에도 불구하고 종래의 복사 튜브에서와 같이 2개의 연속적인 평행육면체 카트리지의 상부 표면과 하부 표면 사이에 상당한 상호 복사에 문제가 있다라는 사실은 그대로 있다.
본 발명은 고성능의 가열 장치를 확보함으로써 당해 기술분야에 남아있는 이러한 문제점을 적어도 상쇄하는 것을 목표로 하고 있는데, 여기서 고성능이란 처리될 요소들과 복사 하우징들 사이(여기에서 최적화는 이 형태 계수의 증가를 추구함) 및 연속적인 복사 하우징들 사이(여기에서 최적화는 이 형태 계수의 감소를 추구함)에 최적화된 형태 계수를 가지는 것을 말하고, 이는, 예컨대 열 처리 로 내에 서로 위쪽에 위치되어 있는 2개의 연속적인 복사 요소(튜브들 또는 하우징들)의 벽에서 기본적으로 관찰되는 상호 복사를 상당히 최소화하는 것을 가능하게 한다. 게다가, 본 발명은 또한 처리될 요소들의 균일한 가열을 보장하기 위하여 복사 벽들의 온도의 균일성을 향상시킬 수 있는 가열 장치를 확보하는 것을 목표로 한다.
이 문제점을 해결하기 위하여, 위에서 지시된 바와 같은 가열 장치를 가지도록 본 발명에 따라서 제공되어 있고, 상기 복사 하우징이 서로 만나는 정면 벽들을 가져서 하우징은 단면에서 코드(C)를 가지는 렌즈 형상을 가진다는 것을 특징으로 한다.
원에 있어서, 코드(chord; 도면상 세로방향의 화살표로 표시되어 있는 구간을 의미하고 상대적으로 도면상 가로방향의 화살표로 표시되어 있는 구간은 서지타(sagitta)로 정의되었으며, 이는 명세서 전체로 동일함)라는 개념은 원의 2 지점들을 만나는 세그먼트로서 정의되고, 원의 중심을 통과하는 코드는 직경이다. 유추하자면, 본 발명의 사상의 범위 내의 렌즈 형상에 있어서, 코드(C)가 도 3의 단면에서 예시로서 도시된 바와 같이 렌즈 형상을 2개의 부분들로 길이방향으로 절단하는 세그먼트라는 것은 이해된다.
"하우징이 단면에서 렌즈 형상을 가진다"라는 말은, 본 발명의 사상의 범위 내에서 하우징이 평행육면체 형상을 가지는 경우라면 그럴 수 있는 평평한 표면이나 하우징이 타원 형상을 가지는 경우라면 그럴 수 있는 연속적인 곡선 표면을 형성하지 않되 에지(edge) 또는 작은 평면(slight flat)을 형성하는 동안 렌즈 형상의 코드(C)의 적어도 어느 한쪽 단부에서 서로 만나는 정면 벽들을 복사 하우징이 구비한다는 것을 의미한다.
본 발명의 사상의 범위 내에서, 복사 하우징의 정면 벽들이 합쳐지는 경우에 형성되는 에지(즉 렌즈 형상의 코드(C)의 적어도 어느 한쪽 단부)는 일부 경우에 상대적으로 넓을 수 있는 용접 비드와 같은 크기를 가질 수 있다.
본 발명의 사상의 범위 내에서, 정면 벽들은 단면에서 직선형이거나 곡선형인 하나 또는 몇몇 다른 부분(면)들로 선행되거나 이어질 수 있는 적어도 하나의 곡선 부분을 가질 수 있고, 일련의 모든 이들 부분들은 실질적이면서도 전체적으로 렌즈모양인 정면 벽을 형성한다. 정면 벽들이 곡선형 요소들(부분들)로만 형성되거나 직선형 요소들(부분들 또는 면들)로만 형성될 수 있도록 본 발명에 따라 제공된다.
본 발명의 사상의 범위 내에서, 단면에서, 렌즈 형상은, 예컨대 타원 형상과 달리 불연속적인 형상, 즉 예컨대 교차점이나 팁의 형태로 각도 단부(angular end)를 형성하는 것과 같은 적어도 하나의 "각도 단절부(angular break)"를 가지는 형상이다. 따라서, 특허문서 FR 1,315,564에 개시된 바와 같이 타원 형상과 달리 무한한 원호로 구성되어 있을 뿐만 아니라 그 직경들이 주어진 원의 평행한 보조 코드들인 원들로 된 포락선으로서 정의되어 획득될 수 있는 연속적인 형상을 확실히 수반하지 않는다. 이와 동일하게, 고정된 선으로부터의 거리 만큼 나누어진 고정된 점으로부터의 거리가 1 보다 작은 양의 상수가 되도록 움직이는 점에 의해 생긴 닫힌 평면 곡선을 수반하지 않는다.
"열원"은 본 발명의 사상의 범위 내에서 복사 하우징 내부에 열 기여(heat contribution)를 허용하는 임의의 요소 또는 임의의 장치를 지칭한다. 예시로서, 열원은 적어도 하나의 연소가능한 제품 인젝터, 적어도 하나의 연소 유입구 및 적어도 하나의 연소 가스 유출구가 제공되어 있는 버너의 형태일 수 있다. 본 발명에 따른 열원은 전기 저항의 형태이거나 임의의 다른 형태일 수도 있다.
본 발명의 맥락에서, 단면에서 렌즈 형상을 가지는 이러한 복사 하우징이 2개의 연속적인 하우징들 사이의 상호 복사를 상당히 최소화하는 것과, 하나 이상의 복사 요소들(하우징들)과 처리될 하나 이상의 요소들 사이의 형태 계수를 최적화(형태 계수 값의 증가)할 뿐만 아니라 연속적인 복사 요소들(하우징들) 사이의 형태 계수를 최적화(형태 계수 값의 감소)하는 것을 가능하게 한다고 알려져 왔다.
본 발명에 따르면, 처리될 제품에 의해 방해되고 각각의 하우징에 의해 방출되는 복사의 파편은 당해 기술분야의 장치에 비해 최적화되고 개선되고(형태 계수 값이 증가됨), 동시에 2개의 연속적인 하우징들 사이의 형태 계수 값은 감소되는 상태이다. 이는 특히 의외인데, 복사 요소의 이상적인 형상이 처리될 제품에 대해 평행한 고르게 평평한 표면일 수 있다는 것이 분명하기 때문이다. 사실, 복사 요소의 이러한 평평하고 연속적인 표면은 평행하거나 적어도 반대방향에 위치해 있을 수 있는 다른 표면을 향하여 복사에 의한 최적의 열 전달을 보장하는 것을 가능하게 한다. 또한, 본 발명에 따르는 가열 장치는, 하우징이 단면에서 렌즈 형상을 가지도록 그 정면 벽들이 합쳐지는 복사 하우징의 형태를 취한다. 사실, 본 발명에 따르는 하우징은 에지를 형성하는 동안 렌즈 형상의 코드(C)의 적어도 어느 하나의 단부에서 합쳐지는 실질적으로 볼록한 정면 벽들을 가지고, 정면 벽들은 합쳐지지 않으면서 평평한 표면을 형성하고(평행육면체 복사 하우징에 관한 경우에 그러할 수 있음) 합쳐지지 않으면서 곡선을 형성하지만(타원 형상을 가지는 복사 요소에 관한 경우에 그러할 수 있음), 에지 또는 작은 평면은 형성하지 않는다.
게다가, 본 발명의 맥락에서 본 발명에 따르는 가열 장치는, 상술된 종래의 복사 튜브들에 대한 또한 특허문서 EP 1,203,921에 기술된 복사 카트리지에 대한 입방 미터의 부피 당 출력을 감소시키면서 복사 하우징의 복사 벽들의 온도의 균일성을 보장하는 향상된 성능 수준을 가지는 것으로 나타나 있다.
바람직하게도 본 발명에 따라, 복사 하우징은 양면이 볼록한 렌즈 형상을 가진다. 본 발명의 맥락에서, 이러한 양면이 볼록한 렌즈 형상은 고른 연속적인 평평한 복사 표면일 수 있는 최적의 복사 요소의 복사 특성에 보다 더욱 근접한 것으로 알려져 왔다.
이런 의미에서 유리하게도, 본 발명에 따르는 가열 장치의 정면 벽들은 렌즈 형상의 코드(C)의 적어도 어느 한쪽 단부에서 합쳐지면서, 예컨대 그 위치에서 에지 또는 작은 평면을 형성한다. 위에서 지시된 바와 같이, 정면 벽들의 이러한 접합은 본 발명의 맥락에서 고른 연속적인 평평한 복사 표면일 수 있는 최적의 복사 요소의 복사 특성에 가장 근접한 것으로 알려져 왔다. 양면이 볼록한 렌즈 형상을 복사 하우징의 형태로 가열 장치에 부여하는 이러한 접합이 연속적인 하우징들 사이의 상호 복사를 최소화하는 것과, 처리될 제품들의 최적의 가열을 보장하는 것 모두에 적당하다는 것은 사실상 알려져 왔다. 처리될 제품들의 최적의 가열 및 연속적인 하우징들 사이의 상호 복사의 최소화는 복사 요소(하우징)와 처리될 요소 사이의 형태 계수 값뿐만 아니라 연속적인 복사 요소들(하우징들) 사이의 형태 계수 값의 최적화에 의하여 획득된다.
바람직하게, 본 발명에 따르는 하우징의 단면에서의 상기 렌즈 형상은 주요 곡선 반경(R)을 가져서, 2개의 연속적인 하우징들의 2개의 중심들 사이에 정의된 주요 곡선 반경(R)과 피치(P) 사이의 비율은 0.5보다 크다. 본 발명에 따라, 2개의 연속적인 하우징들 사이에 정의된 주요 곡선 반경(R)과 피치(P) 사이의 0.5보다 큰 이러한 비율은 복사에 의한 최적의 가열을 보장하기 위하여, 즉 복사 요소(하우징)와 처리될 요소 사이 및 연속적인 복사 요소들(하우징들) 사이 모두에서 적합한 형태 계수를 획득하기 위하여 적당하고, 이는 2개의 연속적인 하우징들 사이에서의 상호 복사의 상당한 최소화로 반영된다.
선택적으로, 본 발명에 따른 가열 장치는 가스 흐름을 채널링(channeling; 채널과 같은 공간을 통과하게 하는 동작이나 그러한 상태 등을 의미하며, 이는 명세서 전체로 동일함)하는 것 그리고/또는 보강하는 것을 위한 적어도 하나의 내측 요소를 구비한다.
본 발명에 따르는 일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 내측 요소는 일정한 플레이트 및/또는 일정한 구조물의 형태와, 본 발명에 의해 커버되기에 적당할 수 있는 이러한 내측 요소들에 관한 임의의 다른 형상 및/또는 구조를 취한다. 연소에 의한 열 기여의 경우, 적어도 하나의 내측 요소의 존재는 플레이트의 형태이든 또는 다른 형태이든지 불꽃과 하우징의 불꽃 영역에 인접한 부분(들) 사이에 부분적인 또는 전체적인 분할을 구성하도록 배열되어 있는 경우라면 연소로부터의 가스의 흐름을 채널링하는 것을 가능하게 한다. 이러한 요소는 또한 인접한 채널(들) 내에 연소의 개시를 허용하고 그리고/또는 복사 하우징의 벽을 포함함으로써 시스템을 위하여 보강 및 유지 역할을 한다. 이 요소는 또한 가열 장치의 변형을 제어하는 것을 가능하게 할 수 있다. 본 발명에 따라, 구조는 막대와 같이 단순한 구조일 수 있다.
유리하게도, 본 발명에 따르는 가열 장치의 정면 벽들은 본 발명에 따르는 가열 장치의 교환면을 증가시키기 위하여 임의의 형상의 주름이나 임의의 형상의 압흔으로 윤곽형성될 수 있다.
바람직하게도, 연소 열원의 경우, 본 발명에 따르는 가열 장치는 내측 및/또는 외측 열회수 장치(heat recuperator)를 구비한다.
바람직하게도, 본 발명에 따르는 가열 장치의 내측 또는 외측 열회수 장치는 재생 열 교환기이다. 하우징 내에서 행해지는 연소의 성능을 최적화하기 위하여 연소가능한 제품 및/또는 연소성인 것의 양호한 가열을 허용하는 이러한 재생가능한 열교환기를 제공하는 것이 유리하다.
본 발명에 따르는 가열 장치의 다른 실시예는 첨부의 청구범위에 지시되어 있다.
본 발명은 또한 제품들의 열 처리를 위한 로(furnace)에 관한 것이고, 특히 바, 튜브, 스트립 또는 대체로 금속으로 생산된 부품 또는 특히 세라믹과 같은 다른 재료로 생산된 부품의 열 처리를 위한 로에 관한 것이고, 상기 로는 본 발명에 따르는 적어도 하나의 가열 장치를 구비한다.
본 발명에 따르는 로의 다른 실시예들은 첨부의 청구범위에 지시되어 있다.
본 발명은 또한 바, 튜브, 스트립 또는 대체로 금속 부품 또는 특히 세라믹과 같은 다른 재료로 생산된 부품의 열 처리를 위한 본 발명에 따르는 가열 장치의 사용법에 관한 것이다.
본 발명에 따르는 가열 장치의 다른 사용 형태는 첨부의 청구범위에 지시되어 있다.
본 발명의 다른 특징, 세부사항 및 이점은 첨부의 도면을 참조하여 제한없이 제공되는 다음에 오는 발명의 상세한 설명으로부터 자명할 것이다.
도 1은 본 발명에 따르는 가열 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따르는 가열 장치의 개략적인 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따르는 가열 장치의 축(Ⅲ-Ⅲ)(도 2에 도시되어 있는 바와 같음)을 따라 절단된 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따르는 가열 장치를 구비한 하나의 특정 로의 개략적인 도면이다.
도 5는 본 발명에 따르는 로(도 4에 나타나 있는 것과 유사함) 내에 있는 경우로서 서로의 위쪽에 놓여있는 본 발명에 따르는 2개의 가열 장치의 개략적인 도면이다.
도 6은 본 발명에 따르는 다른 가열 장치의 개략적인 도면이다.
도면에서 동일하거나 유사한 요소들은 동일한 참조번호가 붙어있다.
도 1에는 본 발명에 따르는 가열 장치(1)의 사시도가 나타나 있다. 도시된 바와 같이, 가열 장치(1)는 그 절단면이 렌즈 형상을 가지는(양면이 볼록한) 하우징의 형태를 취한다. 이 하우징은 실질적으로 볼록한 2개의 정면 벽(2)으로 구성되어 있고, 그 상부 부분과 그 하부 부분, 즉 렌즈 형상의 코드(C)의 각각의 단부들에서 합쳐지고, 그 위치에서 에지(3, 3')를 형성한다. 열원을 위한 위치(4)는 가열 장치(1)의 측면 벽(5)을 통과하고, 그리고 제 2 측면 벽(미도시)은 열원을 위한 위치(4)를 수용하는 측면 벽(5) 반대방향의 하우징의 단부를 폐쇄한다. 이러한 제 2 측면 벽은 로 내에 놓여 있을 때 하우징의 부착 및/또는 고정 수단(6)에 연결된다.
도 2는 도 1 도시되어 있는 것과 같은 동일한 요소들이 나타나 있는 측면도이고, 여기서 내측 요소(7)들은 가스의 흐름을 채널링하는 것으로 나타나 있고 그리고/또는 플레이트의 형태로 강화하는 것으로 나타나 있다.
도 3은 단면이 렌즈모양인 하우징의 형태를 취하는 가열 장치(1)의 축(Ⅲ-Ⅲ)을 따라 절단된 단면도이고(도 2에 도시된 바와 같음), 이러한 렌즈 형상은 서지타(F)와 코드(C)를 가진다. 이러한 하우징은 실질적으로 볼록한 2개의 정면 벽(2)으로 구성되어 있고, 그 상부 부분과 그 하부 부분, 즉 렌즈 형상의 코드(C)의 각각의 단부들에서 합쳐지고, 그 위치에서 에지(3, 3')를 형성한다. 가열 장치(1)는 열원을 위한 위치(4)를 수용하고, 상기 위치(4)는 도시된 실시예에서 원형 단면을 가진다.
작동시, 위치(4)에 존재하는 버너가 연소가능한 제품과 연소성인 것이 공급되는 경우, 불꽃은 도시된 실시예에 따라 중심방향으로 가열 장치(1) 내, 즉 하우징 내에서 일어난다. 가스의 흐름을 채널링하는 것 및/또는 강화하는 것을 위한 내측 요소(7)들이 존재하는 경우, 이 요소들은 이 중심 불꽃과 하우징의 중심에 인접한 부분 사이에 스크린을 차지하고, 연소와 관련된 가스의 흐름을 채널링하는 것을 가능하게 한다.
도 4는 본 발명에 따르는 복수의 가열 장치(1, 1')를 구비하는 하나의 특정 로(8)의 개략적인 도면이다. 도시된 실시예에 따라, 금속 스트립(9)은 반송 및 이송 롤러(10)들에 의해 구동되는 동안 로 내에서 이동한다. 따라서, 스트립(9)은 가열 장치의 정면(2, 2') 앞을 지나가는 동안 각각의 가열 장치(1, 1')에 의해 그 양쪽 면들 상에서 가열된다. 본 발명에 따르는 가열 장치(1, 1')의 양면이 볼록한 렌즈 형상 때문에, 금속 스트립(9)은 로(8) 내에서 그 전체 이동경로를 따라 균일한 가열을 하기가 쉽고, 연속적인 하우징(1, 1')들 사이의 상호 복사는 상당히 최소화된다. 본 발명에 따르는 가열 장치의 양면이 볼록한 렌즈 형상은 위에서 지시한 바와 같이 복사 요소들(하우징들)과 처리될 요소 사이의 형태 계수 값뿐만 아니라 연속적인 복사 요소들(하우징들) 사이의 형태 계수 값을 최적화하는 것을 가능하게 한다.
도 5는, 예컨대 본 발명에 따라 로(8) 내의 하우징에 있는 것과 같이 서로 위쪽에 놓여 있는 2개의 가열 장치(1, 1')의 개략적인 도면이다. 나타나 있는 바와 같이, 본 발명에 따르는 2개의 연속적인 하우징(1, 1')이 서로 위쪽에 놓여 있는 경우, 에지들(3, 3')만 서로를 향하고 있고, 이는 이들 동일한 하우징들(1, 1') 사이의 상호 복사를 크게 최소화하고 본 발명에 따르는 각각의 가열 장치(1, 1')의 형태 계수를 최적화시킨다.
게다가, 본 발명에 따르면, 바람직하게는 하우징(1, 1')이 단면에서 렌즈 형상(렌즈모양 형상)을 가진다는 것은 알려져 왔는데, 렌즈 형상은 주요 곡선 반경(R)을 가져서, 2개의 연속적인 하우징(1, 1') 사이에 형성된 이러한 주요 곡선 반경(R)과 피치(P) 사이의 비율은 0.5보다 크다.
도 6은 하우징(1)이 각각 3개의 면들(f1', f1'', f1'''/f2', f2'', f2''')로 구성된 정면 벽들을 가진다는 점을 고려해 볼 때 본 발명의 사상의 범위 내에 있는 렌즈 형상을 가지는 본 발명에 따르는 다른 가열 장치의 개략적인 도면이고, 이 벽들은 합쳐져서 하우징은 단면에서 코드(C)를 가지는 본 발명에 따르는 렌즈 형상을 가진다. 보다 상세하게, 정면 벽들은 도 6에 나타나 있는 바와 같이 하우징(1)의 코드(C)의 각각의 단부들에서 합쳐지고, 그 위치에서 에지(3, 3')를 형성한다. 이는 하우징들 사이의 상호 복사를 상당히 최소화하는 것과 본 발명에 따르는 가열 장치의 형태 계수를 최적화하는 것을 가능하게 한다. 물론, 도 6에 나타나 있는 가열 장치는 도면일 뿐이고, 본 발명에 따르는 다른 가열 장치는 본 발명에 따라 단면에서 렌즈 형상을 가지는 정면 벽을 전체적으로 형성하는 꽤 많은 수의 면들을 가질 수 있다.
예시들
예시 1: 상이한 타입의 복사 요소들을 위한 연소 공간의 부피의 입방 미터 당 출력의 비교
상술된 종래의 복사 튜브에 대한 그리고 EP 1,203,921에 기술된 복사 카트리지에 대한, 본 발명에 따르는 가열 장치의 불꽃 통로 단면의 제곱 미터 및 입방 미터 당 출력을 결정하기 위하여 비교가 행해졌다. 획득된 결과는 아래의 표에 나타나 있다.
Figure pat00001
나타나 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 단면에서 양면이 볼록한 렌즈 형상을 가지는 하우징에 있어서, 연소 영역의 부피의 입방 미터 당 출력은 복사 튜브에서 관찰되는 것과 당해 기술분야에서의 복사 카트리지에 비해 상당히 줄어든다. 이는 불꽃의 온도의 균일성 및 복사 벽들의 온도의 균일성에 상당한 향상을 초래한다. 따라서 더욱 매우 균일한 복사에 의한 가열은 본 발명에 따르는 가열 장치로 획득된다.
예시 2: 렌즈 형상을 가지는 복사 하우징의 형태 계수 값과 타원 형상을 가지는 복사 하우징의 형태 계수 값의 비교
동일한 외주나 동일한 표면적을 가지는 렌즈 형상이나 타?? 형상을 가지는 복사 하우징의 형태 계수 값을 결정하기 위하여 비교가 행해졌다. 이러한 비교를 실행하기 위하여 각각의 하우징에서는 2개의 렌즈모양 하우징들 사이 또는 2개의 연속적인 타원형 하우징 사이의 거리(피치)가 1444mm로 세팅되어 있다(아래의 표 참조).
위에서 언급된 바와 같이, 계산된 형태 계수 값들을 비교할 수 있도록 다음의 사항들이 고려되어 있다.
- 타원형 복사 하우징의 직경이 단면에서 주어진 렌즈모양 하우징의 직경과 동일함
- 타원형 복사 하우징의 표면적이 단면에서 주어진 렌즈모양 하우징의 표면적과 동일함
형태 계수 값들은 당해 기술분야에서의 통상의 기술자에 의해 잘 알려진 교차 스트링 방법(the crossed strings method)을 이용하여 계산되었다.
아래의 표에는 계산에 의해 획득된 결과가 나타나 있다.
Figure pat00002
이러한 비교에서 볼 수 있는 바와 같이, 동일한 외주(2732.4 mm)나 동일한 표면적(312,001 mm2)을 가지는 연속적인 복사 하우징들(1440 mm) 사이의 동일한 간격에 있어서, 연속적인 복사 하우징들 사이의 낮은 형태 계수 값(0.0384)은 타원형 복사 하우징들과 비교되어 본 발명에 따르는 렌즈 형상을 가지는 복사 하우징들을 위하여 관찰된다(렌즈모양 하우징의 외주와 동일한 외주를 위한 형태 계수(0.0478) 및 렌즈모양 하우징의 표면적과 동일한 표면적을 위한 형태 계수(0.0419)).
따라서 최적화된 형태(형상) 계수는 본 발명에 따르는 가열 장치를 가지고 획득되고, 이는 연속적인 하우징들 사이의 상호 복사에서의 상당한 감소를 허용한다. 결과적으로, 본 발명에 따르는 렌즈모양 복사 하우징에 있어서, 연속적인 복사 요소들(복사 하우징들) 사이의 형태 계수는 형태 계수가 실제 최소화되는 경우, 즉 제 1 복사 하우징의 표면(S1)으로부터 방출되고 제 2 복사 하우징의 표면(S2) 상에 도달하는 총 열 흐름이 최소화되는 경우 최적화된다.
본 발명이 상술된 실시예들로 제한되지 않는다는 점, 그리고 첨부된 청구범위의 범위를 벗어나지 않으면서 변경이 가해질 수 있다는 점은 명확히 알 수 있다.

Claims (10)

  1. 2개의 정면 벽(2, 2')과 2개의 측면 벽(5)을 가지면서 적어도 하나의 열원을 구비하는 복사 하우징의 형태로 복사에 의한 간접 가열을 위한 장치(1)로서,
    상기 복사 하우징이 서로 만나는 정면 벽(2, 2')을 가져서 하우징은 단면에서 코드(C)를 가지는 렌즈 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 가열 장치(1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정면 벽(2, 2')은 상기 렌즈 형상의 상기 코드(C)의 적어도 어느 한쪽 단부에서 합쳐지면서, 그 위치에서 에지 또는 작은 평면(3, 3')을 형성하는 것을 특징으로 하는 가열 장치(1).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 렌즈 형상은 주요 곡선 반경(R)을 가져서, 2개의 연속적인 하우징(1, 1')의 2개의 중심들 사이에 정의된 이러한 주요 곡선 반경(R)과 피치(P) 사이의 비율은 0.5 보다 큰 것을 특징으로 하는 가열 장치(1).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가스 흐름을 채널링하는 것 그리고/또는 보강하는 것을 위한 적어도 하나의 내측 요소(7)를 구비하는 것을 특징으로 하는 가열 장치(1).
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 내측 요소(7)는 플레이트 및/또는 구조물의 형태를 취하는 것을 특징으로 하는 가열 장치(1).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징의 상기 정면 벽(2, 2')은 임의의 형상의 주름이나 임의의 형상의 압흔으로 윤곽형성되는 것을 특징으로 하는 가열 장치(1).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    연소 열원의 경우, 내측 및/또는 외측 열회수 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 가열 장치(1).
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 내측 또는 외측 열회수 장치는 재생 열 교환기인 것을 특징으로 하는 가열 장치(1).
  9. 제품들의 열 처리, 특히 바, 튜브, 스트립 또는 대체로 금속으로 생산된 부품 또는 특히 세라믹과 같은 다른 재료로 생산된 부품의 열 처리를 위한 로(8)로서,
    제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따르는 적어도 하나의 가열 장치(1)를 구비하는 것을 특징으로 하는 로(8).
  10. 바, 튜브, 스트립 또는 대체로 금속 부품 또는 특히 세라믹과 같은 다른 재료로 생산된 부품의 열 처리를 위하여 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따르는 가열 장치(1)의 로(8)에서의 사용법.
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