KR820000748Y1 - 분 무 장 치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

분 무 장 치

제1도는 중심관이 라발(Laval) 노즐형상의 수축 확대 노즐이고, 이 중심관의 종축에 대하여 유체의 유동방향으로 경사진 다수의 측관이 상기 중심관의 확대의 단부 방향으로 개방된 분무기의 축횡단면도.

제2도는 제1도의 분무기와 유사한 분무기로서 나선형 축관으로 구성된 분무기의 측면도 및 그 분무기의 전방에 배치된 슬리이브의 횡단면도.

본 고안은 혼액, 혼기 및(또는) 혼유에 높은 윤동량을 부여할 수 있는 분무장치, 예컨대 냉각 목적으로 주어진 표면에 상기 유체를 방출시키기 위한 분무장치에 관한 것이다.

본 고안은 또한 그러한 장치의 이용에 관한 것이다.

전술한 분야에 있어서는, 다수종의 분무기가 존재하며, 이들은 특정용도에 다소는 만족스러운 것으로 보여진다. 그중 1종을 보면 수축 확대노즐(convergent-divergent nozzle) 또는 라발 노즐형으로 된 것을 들수 있다. 이 노즐의 종축에 대하여 경사진 다수의 측관은 중심관의 확대부 내로 개방되어 있다.

이러한 분무기는 용융 슬라그와 같은 고온 액면상에서 현저한 냉각작용을 일으킬 수 있으며, 이에 따라 슬라그를 만족스러운 방법으로 과립화시킬 수 있다.

본 고안은 또한 고온상태에 있기는 하나, 조작의 관점과는 완전히 상이한 조건하에 있고 냉각액이 주입되는 대상체의 성질에 관한 한 표면 냉각용으로 설계된 분무장치에 관한 것이다.

그러한 대상체는 로울러 또는 로울링밀이 될 수 있는데, 이들은 그의 담금질 상태를 파괴하거나 수정하는 위험성이 없이 로울러 수명을 연장하기 위하여 균일하고 조정 자재하게 제어하여야 한다.

그 대상체는 또한 고온에서 로울링 밀에서 나오는 권취된 제품일 수도 있다. 그러한 제품은 그의 강도와 균일도에 관한 한 잘 조정하여야 양호하게 구성되고 균형있는 구조를 가질 수 있다.

그 대상체는 또한 연속 주조 스트랜드일 수도 있는데, 이 스트랜드의 강력한 냉각작용은 그의 벽을 파열시키는 위험성이 없이 그의 추출속도를 상당히 증대시키는 것이 가능하다.

한편, 산화제(예컨대, 공기)와 접촉중인 고온의 표면 자체에는 후속 조작에 일반적으로 유해한 산화 피막층(스케일)이 신속하게 발생한다. 적절한 분무기를 사용하여 이 표면에 냉각 분출류를 분무하면 열충격을 받게 되고 그 결과 산화 피막층이 파열 또는 파괴되게 되며 따라서 그 피막층이 용이하게 제거된다.

이러한 분무기로는 예컨대 공기 중에 부유하는 미세한 물의 입자를 비롯한 미스트를 발생시킬 수 있는데, 이 미스트가 피냉각체의 표면에 고속으로 분사되는 것이다.

본 고안에 의한 분무장치는 그의 작은 크기(최대 크기는 일반적으로 20mm 이하임)에 비하여 특히 큰냉각효과를 달성할 수 있는 이점이 있다. 한편, 본 장치로는 우수한 균일성을 유지하면서 그의 냉각 성능을 매우 광법위한 범위내에서 변경시킬 수가 있다.

냉각된 표면이 1000 내지 1500℃인 제품의 동일한 냉각 조작에 대하여 종전에 사용되어온 분무기의 냉각용량과 비교시, 본 고안에 의한 분무장치의 냉각용량은 공지된 분무기의 냉각용량의 2배 이상이고 특히 냉각작용이 균일하다.

본 고안의 분무장치는 종단면의 형상이 직경 0.7mm 내지 2mm의 넥크(neck)를 가진 라발 노즐 형상으로 된 중심관과, 그의 확대부의 말단부 방향으로 상기 중심관내로 개방되거나 그 중심관의 출구에서 개방된 측관으로 구성되고, 상기 중심관을 통과하는 측관의 통과축들은 유체의 운동방향내에서 중심관의 종축에 대하여 경사지게 함을 특징으로 하는데, 그 경사도는 가급적 30°이상으로 하되 45°가량이 좋다.

본 고안의 일예에서는, 측관은 실질적으로 직선이며 측관을 4개 이하로 하는 것이 좋다. 다른 예에 의하면, 한개 이상의 측관은 나선형이며 라발 노즐을 둘러싸며 동축인 원추대 표면(frustoconical surfaee)상에 질서정연하게 분포되며 노즐의 출구 방향을 향해 수축되고, 이 나선형 도관은 상기 노즐의 출구, 예컨대 실질적으로 직선과의 가능한 출구의 하향류, 또는 이 출구의 근접부의 외측에 개방된다.

측관은 횡단면이 원형이고 그의 직경은 4mm를 초과하지 않는다.

또 다른 예에 의하면, 측관은 사실상 환형이고 중심관의 출구를 둘러싸고 있다. 더우기 본 고안에 의하면, 본 장치는 2개 부품 이상으로 구성하는 것이 유익하다.

본 고안에 의한 라발 노즐의 넥크 직경은 0.5 내지 1mm가 바람직하다. 구조상 라발 노즐은 작은 확대도, 즉 8 내지 12°인데, 실질적으로는 10°가 더욱 바람직하다.

본 고안의 다른 예에 의하면, 노즐은 실질적으로 그의 출구에 배치된 하나의 부재에 의해 동축으로 신장되어 있고, 그 노즐의 것보다 큰 원추도(Conicity)를 가진 내측 원추대 보어(bore)를 가지는데, 이 보어의 작은 단부와 노즐의 출구 단부와의 간격은 작고 그 직경은 노즐 출구 단부의 직경과 같으나 노즐의 출구는 상당히 작으므로 축방향에서는 볼 수 없다.

본 분무장치는 예컨대 여기에 노즐 입구에서는 압축공기, 측관에서는 물을 공급함으로써 사용될 수 있다. 이들 조건 및 적절한 압력하에서 매우 균질한 미스트가 노즐을 통해 발산되어 라발 노즐에 인접한 확대 원추의 개방부를 통해서 분산된다는 것을 알게 되었다.

측관이 그 외면에 이들을 감싸고 있는 원추대의 수축면을 가진 경우에는, 이 면은 원형 슬라이브에 의해 유익하게 경계를 이루게 되는데, 이 슬리이브의 내면은 수축확대통로를 형성하고, 약 1mm 이상의 노즐 출구 직경과 동일한 직경을 가진 그의 작은 베이스에 인접하는 2개의 원추대 표면을 가지며 그 확대표면은 전술한 부재에 의해 경계를 이룬다.

본 고안자들은 사용시 이러한 장치로부터의 소음은 비교적 좁은 주파수대에 비하여 높다는 것을 발견했다. 따라서, 본 장치는 본 장치로 인해 발생하는 소음 대역(band) 범위내에서 공명시키도록 설계된 공명기(헬름 홀츠형)를 그의 출구부에 가지고 있다. 이로서 발생되는 소음의 강도를 상당한 수준으로 경감시킬 수 있다.

본 고안의 이점에 의하면, 상기 공명기는 본 장치의 출구부 방향으로 개방된 내측 방사상 원형 슬리트를 가진 사실상 원환형상을 가진다. 다수의 분무장치에 대하여 1개의 공명기를 사용하는 경우, 공명 공간은 본 장치의 출구 조립체를 둘러싸서 그 내부로 개방된다.

본 고안 장치의 사용 방법은 6kg/cm²까지의 압력하에서 물을 본 장치에 공급하고, 공기압이 수압을 0.5kg/cm²초과하는 비율로, 그러나 최소 3kg/cm²이상으로 중심관을 통하여 공기를 공급시키는 것을 특징으로 한다.

실시예로서, 노즐 넥크 직경이 1mm이고 4개의 직경 3mm의 경사구(inclined port)를 가지며 라발 노즐의 확대관내에 개방하는 분무장치에 3kg/cm²의 압력하에 물을, 3.5kg/cm²의 압력하에 공기를 공급한다. 각 유량은 물 7ℓ/min 공기 2Nm³/hr로 한다. 이들 압력하에서의 분무장치의 냉각용량은 1000 내지 1500℃에서 2Mw/m²으로서 냉각의 균일성이 현저하다.

본 장치의 또 다른 이점은 공급 수압을 광범위하게 변화시켜도 그러한 균일성이 변동되지 않는다는 사실이다. 그 수압이 낮을 경우 직경이 극히 작고 잘 분산된 미립자로 구성된 미스트를 얻을 수 있음을 알게 되었다. 이 입자는 전체 주입 원추를 균일하게 충전시킨다.

한편, 공급 수압이 증가하면 뮬의 입자는 더욱 커지고 고속으로 치환되어 미립화 공기중에 잘 분산되는데, 이 역시 주입원추를 통하여 균일하게 분산된다. 실질적인 결과는 이 장치는 그의 냉각 용량의 광범위한 변동범위(1 내지 10 가량)내에서 균일한 냉각을 확보한다는 것이다.

가급적 1회 분무시 물과 공기의 양은 물 : 공기의 중량비로서 20 : 1 내지 200 : 1로 한다.

전술한 바와 같이, 본 분무 장치는 공기로 물을 무화시켜 미스트를 형성할때 특히 높은 냉각 용량을 가진다. 전술한 미스트의 조성과 구조를 수정하기 위하여 공기 및(또는) 기체를 본 장치에 공급하는 압력을 변동시킬 수 있음은 물론이다. 이들 변수는 냉각용량의 변수에 대응하는 것이지만, 가장 유용한 냉각용량의 값은 사용시 그 장치로부터 발생되는 소음의 정도가 80 내지 120 dB일때 얻어진다는 사실은 기대하지 않았던 바이다.

본 고안을 첨부 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에는 입구 공기 노즐(1), 입구 물 노즐(2) 및 공기-물 미스트용 출구 노즐(3)이 도시되어 있다. 이 분무기에는 2개의 동축 원통형 쇼울더(4)와 (6)이 있는데, 쇼울더(4)에는 밀폐부를 취부시키도록 설계된 요홈부(5)가 형성되어 있고, 쇼울터(6)에는 나선부(7)가 장설되어 있다.

2개의 헤더, 즉 내측 및 외측 헤더에 의해 분무기에 물과 공기를 공급하는 극히 만족스러운 공급시스템을 언급하는 것이 좋겠다. 외측 헤더는 물 공급으로 설계된 것으로서 용접된 관으로 고정된 U자형이다.

이 판은 분무기의 나선부(7)와 동일한 피치를 가진 다수의 나선형 통공으로 구성된다. 내측 헤더는 공기 공급용으로 설계된 것으로서, 역시 상기 외측 헤더에 있는 판의 통공과 동일한 수효의 통공을 가진 용접판으로 밀폐된 U자형이다. 내측 헤너의 판에 있는 통공은 외측 헤더의 판에 있는 통공과 동축상에 있으며, 이들의 직경은 분무기의 쇼울더(4)를 용이하게 그러나 밀폐상태로 도입할 수 있는 크기로 한다.

이 2개의 헤더는 용접된 스페이서 리브(spacer ribs)에 의해 상호 부분적으로 고정된다. 이들 2개의 헤더에는 이들 후방에 고착된 적절한 파이프에 의해 공기와 물이 공급된다. 이와 같이 하여 분무기에는 내측 헤더로부터는 공기가, 그리고 내외측 헤더간에 형성된 공간으로부터는 물이 직접 공급되는 것이다. 입구 물 공급노즐(2)은 분무기가 이들 헤더 내부에 나합될때 용접판들 사이에 있는 자유공간내에 개방된다.

제2도에 있어서, 분무기(8)는 실질적으로 원통형 형상과 축(9) 및 확대도가 작은 라발 노즐형의 축관(10)을 가진다. 이 노즐의 분기부는 면(11)에서 종단된다. 2열의 축관이 노즐의 출구방향을 향하고 있다.

제1열은 그의 확대부의 말단부, 즉, (13)에서 노즐내에 개방되는 4개의 직관(12)으로 구성되고 노즐 주위에 규칙적으로 분포되어 있다. 제2열은 지점(15)에서 그의 출구부 주위에 있는 풍구(tuyere)의 외면내로 개방되는 4개의 나선형의 원추상 수축관(14)으로 구성된다. 이들 관(14)의 외면에는 원형 슬리이브(16)가 형성되어 있는데 이 슬리이브의 내면은 상호 대향 배치된 2개의 원추대표면(17)과 (18)에 의해 경계를 이루고 있다. 수측면(17)은 관(14)의 외면을 형성하는 것이나, 면(18)은 점점 넓어진다. 넥크(19)의 직경은 노즐 출구부의 직경보다 약간 크고 면(15)에서의 관(14)의 출구부에 대응하는 최소 직경보다는 약간 작다.

본 고안에 의한 분무장치의 응용분야는 매우 광범위하며, 특히, 전술한 바와 같이, 용융 슬라그와 같은 고온의 액면을 과립화시키기 위한 냉각, 로울러의 수명을 연장시키기 위한 로울링 밀의 로울러 표면의 냉각, 열간 압연 제품의 구조를 양호하고 균일하게 형성하기 위한 냉각, 추출량을 증대시키기 위한 연속 주조 스트랜드의 냉각, 또는 산화된 표면에서 산화 피막의 제거를 촉진시키기 위한 냉각에 널리 이용된다.

Claims (1)

1. 유체의 유동방향에 있어서 종방향 형상이 넥크 직경 0.7 내지 2mm인 라발 노즐 형상을 가지며 계속하여 확대부가 접속되는 중심관(1, 3)과, 그 확대부의 출구 단부에 인접한 중심과의 종축을 향해 개방되는 한개 이상의 측관(2)으로 구성되고, 이 측관(2)의 출구측이 유동방향에서의 중심관(1, 3)의 종축에 대하여 경사짐을 특징으로 하는 분무장치.