KR900001418B1 - 열재생기 및 모래 대 모래 열교환기 조합체 장치를 구비한 모래 재생 시스템 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

열재생기 및 모래 대 모래 열교환기 조합체 장치를 구비한 모래 재생 시스템

제1도는 본 발명에 의한 열수단에 의해 고형입상이 혼합재료를 처리하는 시스템의 개략도.

제2a도는 본 발명에 의한 제1도의 시스템에 사용되기에 적합한 열재생기 및 모래 대 모래 열교환기 조합체 장치를 도시한 측단면도.

제2b도는 본 발명에 의한 제2a도의 열재생기 및 모래 대 모래 열교환기(sand-to-sand heat exchanger) 조합체 장치와 상호 작동되도록 결합되는 스크린데크의 개략도.

제3도는 본 발명에 의한 제2a도의 열재생기 및 모래 대 모래 열교환기 조합체 장치를 통과하는 재료의 유동통로의 개략도.

제4도는 본 발명에 의한 제1도의 시스템에 사용하기에 적합한 유동화 이송장치의 정단면도.

제5도는 본 발명에 의한 제4도의 유동화 이송장치의 측단면도.

제6도는 제1작동 상태에서의 재료 높이를 도시하는 본 발명에 의한 유동화 이송장치의 개략도.

제7도는 제2작동 상태에서의 재료 높이를 도시하는 본 발명에 의한 제4도의 유동화 이송장치의 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : 모래 공급수단 14 : 복수실 회전 유니트

15 : 열재생기 및 모래 대 모래 열교환기 조합체 수단

16 : 이송수단(feeder means) 18 : 냉각 및 운반수단

20 : 재생된 모래 저장수단

본 발명은 고형 입상의 혼합재료를 처리하기 위한 형태의 시스템에 관한 것으로, 특히 재료의 열재생 예를 들어 사용한 화학결합 주물사와 점토결합 주물사등의 재료를 재생하므로써 처리작업을 수행하는 열재생기 및 모래 대 모래 열교환기 조합체 장치를 구비한 시스템에 관한 것이다.

종래에도 이러한 재료를 열 재생하여 처리하고자 하는 많은 시도가 있었다. 종래의 이러한 시도의 한가지 촛점은 주물사의 열재생이 이루어지도록 하는 것이었다. 이러한 시도에 내재하는 한 이론적인 근거는 만약 주물사의 재생이용이 가능하게 된다면 이는 현존하는 주물사 공급원의 고갈에 대처하는데 크게 이바지한다는 것이다. 또한, 주물사의 재생이용이 주물사를 최초로 사용하는 주물장소 또는 이에 가까이에서 이루어지는 만큼, 그 효과는 주물사의 공급원으로부터 주물장소까지의 주물사의 운반에 따른 비용의 부담을 전체적으로는 아니지만 실질상 절감할 수 있다. 또한, 사용된 주물사를 재생하는 능력은 사용된 주물사의 적절한 처리장소를 찾아야 하는 필요성에 따른 문제점을 제거해 준다.

사용된 주물사의 재생에 관한한, 실제적인 관점에서 적어도 2가지의 중요한 요

사용된 주물사의 이러한 재생문제에 관련하여, 여러가지 다양한 형태의 장치가 제안되고 사용되어 왔다. 이들 장치는 용이한 참조를 위해 사용된 주물사에 그 재생이 이루어지도록 가해지는 처리형태에 따라 몇가지로 분류한다. 이러한 장치의 한 분류는 기계적 유니트의 분류이다. 이중 신뢰적인 것은 예를 들어 모래입자로부터 유기물 피복을 제거할 수 있도록 어떤 형태의 연마작용을 가하는 것이다. 이러한 연마작용은 어떤 종류의 기계적 부재의 작용에 의해 또는 소위 ＂공기 스크러버(air scrubber)＂의 사용에 의해 이루어진다. 공기 스크러버는 각 모래입자 사이에 비빔작용이 이루어지도록 압축공기에 의해 고속으로 모래입자를 가속시키는 형태의 장치이다. 다른 예에서, 가속된 후의 모래입자는 적절히 선택된 표면에 충돌되고 이러한 충돌로 인해 각 모래입자로부터 피복이 파손되고 분리되도록 한다. 주물사의 재생에 관하여 기계적인 유니트를 설치한 종래의 기술은 1981년 8월 11일자 미합중국 특허 제4,283,015호에 도시되어 있다. 상기 특허에는 주물사로부터 태워지지 않은 피복을 제거할 목적으로 사용하는 장치가 도시되어 있다.

상기와 같은 장치의 두번째 분류는 본 발명의 시스템과 같은 분류인 열적 유니트의 분류이다. 이에 따르면, 모래입자로부터 유기물 피복을 제거하기 위해 열이 사용된

사용된 주물사의 재생을 위한 시스템을 마련하는데 있어 중요한 점은 단지 모래입자로부터 유기질 피복을 제거하는 일에만 관련이 있다고 생각해서는 안된다는 것이다. 왜냐하면, 주물사를 사용하는 방법의 함수로써 재생하기를 원하는 주물사의 상태에 따라, 다른 여러가지 고려할 점이 매우 크지는 않지만 중요하기 때문이다. 예를 들면, 사용된 주물사에 유기질 재료, 금속, 먼지 및 미립자를 채우는 주물작업동안에 충분한 양의 사용된 주물사가 제조된다.

사용된 주물사 특히 유기질 재료, 금속, 먼지 및 미립자를 함유하는 종류의 주물사의 열재생에 있어서는, 주물사 열재생 시스템을 상업적인 면에서 실행가능하도록 마

유기질 재료, 금속, 먼지 및 미립자를 함유한 사용된 주물사를 재생하기 위한 열 시스템을 마련하기 위해 주지해야 할 다른 인자는 유기질 재료가 연소될때 발생되는 가스에 뒤따르는 처리 특성이다. 이는 2가지 점을 고려한다. 첫째는 이러한 가스가 주물사 열재생 시스템의 작업을 수행하는 사람에게 위험을 주지 않도록 하여야 한다는 것이다. 둘째는 대기로 배출되는 어떠한 가스도 오염원이 돼서는 안된다는 것이다. 즉, 사용된 주물사를 재생하기 위한 열시스템을 작동함에 따라 대기로 배출되는 가스는 환경청에서 규정하는 법규정 범위의 것이어야 한다. 이러한 주물사 열재생 시스템을 마련하는데 필수적으로 고려되는 3번째 인자는 그 비용 문제이다. 즉, 먼저 시스템을 마련하는 면과 그

이러한 주물사 열재생 시스템의 사용에 의해 실현될 수 있는 재생된 주물사의 생산율의 문제는 이러한 경비에 관한 것이다. 상업적으로 유용한 이러한 주물사 열재생 시스템은 원하는 양, 즉 주물작업이 수행되어질 수 있는 어떤 주어진 장소에 존재할때 필요한 양의 재생된 주물사를 마련할 수 있는 능력을 가질 필요가 있다.

상기에 언급한 문제점중 가장 중요한 점은 사용된 주물사의 재생을 수행하기 위해 작동하는 시스템의 필요성이 이미 종래의 기술에서 존재함을 보여주고 있다는 것이다. 특히, 상기의 설명은 비철 또는 철성분의 금속, 유기질 재료, 먼지 및 미립자를 함유한 사용된 주물사를 재생하기 위해 작동하는 시스템의 필요성을 종래 기술에서 증명하고 있다. 또한, 사용된 주물사를 재생하기 위한 이러한 시스템에 포함되는 주요 구성부품의 하나는 사용된 주물사에 함유된 유기질 재료를 열적으로 제거해 주는 장치, 즉, 열재생기 장치이다.

요약하면, 종래기술에 있어서는 사용된 주물사로 부터 유기질 재료의 열적 제거를 수행할 목적으로 사용하기에 적합한 신규하고 개선된 형태의 열재생기 장치를 구비한 모래 열재생 시스템이 필요함을 보여주고 있다. 이러한 신규의 진보된 열재생기 장치를 구비하는데 필요한 다른 몇가지 특징은 상당한 에너지의 절감을 실현할 수 있는 동시에 종래의 열재생기 장치의 작동에 필수불가결한 구성의 일부를 제거할 수 있는 것이다. 최종적으로, 입상재료를 분산식으로 도관형 부재안에 공급할 목적으로 작동되며 그와 동시에 상기 언급한 모래 열재생 시스템안의 신규의 진보된 열재생기 장치와 결합하여

따라서, 본 발명의 목적은 고형 입상의 혼합 재료로부터 물질을 열 제거하기 위한 재생기 수단을 구비한, 상기 재료를 처리하기 위한 시스템을 마련하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 고형 입상의 혼합재료로부터 물질의 열제거가 이루어지도록 상기 재료를 처리하기 위한 시스템의 작동 요소중 하나를 구성하는 단일 구조체의 제1부분을 이루는 신규의 진보된 형태의 열재생기 수단을 마련하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 고형입상의 혼합재료로부터 물질의 열 제거가 이루어지도록 상기 재료를 처리하기 위한 시스템의 작동요소중 하나를 구성하는 단일 구조체의 제1부분을 형성하는 열재생기 수단의 제2부분을 이루는 신규하고 개선된 형태의 열교환기 수단을 마련하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 고형 입상의 혼합재료로부터 물질의 열 제거가 이루어지도록 상기 재료를 처리하기 위한 시스템의 작동요소중 하나를 구성하는 단일 구조체의 제1부분을 형성하는 열재생기 수단의 제2부분을 이루는 신규하고 개선된 형태의 열교한기 수단을 마련하는 것이다. 시스템안에 사용하기 특히 적합한 열재생기 및 모래 대 모래 열교환기 조합체 장치를 마련하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 이를 사용하여 충분한 에너지 절약이 이루어질 수 있는 동시에 종래 형태의 열재생 시스템의 완전한 작동에 필수적인 구성의 일부를 제거할 수 있는 것을 특징으로 하는 신규하고 개선된 열재생기 및 모래 대 모래 열교환기 조합체 장치를 구비한 시스템을 마련하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 고형 입상의 혼합재료를 분산식으로 수납 수단안으로

본 발명의 또다른 목적은 사용하기가 쉽고 작동이 손쉬우며 비교적 저렴한 것을 특징으로 하는 동시에 열재생기 및 모래 대 모래 열교환기 조합체 장치와 이송수단을 구비한, 고형 입상의 혼합 재료로부터 물질의 열적 제거가 이루어지도록 상기 재료를 처리하는 시스템을 마련하는 것이다.

본 발명에 의하면, 열수단에 의해 고형 입상의 혼합 재료를 처리하기 위한 시스템을 마련하고 있다. 유기물질, 금속, 먼지 및 미립자를 함유한 종류의 사용된 주물사를 열재생시키는데 사용하기에 특히 적합한 상기 시스템은 신규의 열재생기 및 모래 대 모래 열교환기 조합체 장치와 이송수단을 가지고 있다. 상기 열재생기 및 모래 대 모래 열교환기 조합체 장치는 고온의 재생된 모래와 고온 연도 가스를 사용하여 예열하는 것을 포함하는 여러 공정단계를 유입된 재생되지 않은 모래에 가해주는 복수실 회전 유니트를 포함한다. 이러한 복수실 회전 유니트는 그 한 단부가 단단히 고정되고 다른 단부는 자유롭게 팽창되도록 구성된다. 또한, 고온에 노출된 복수실 회전 유니트의 전체 외부영역은 절연되어서 그 작동시에 전체 복수실 회전 유니트의 외부면이 비교적 차도록 열손실을 최소로 유지한다.

본 발명의 시스템의 작동 모오드에 의하면, 재생되지 않은 모래가 복수실 회전 유니트의 외부 모래 예열실로 자동적으로 공급된다. 특히, 적절히 마련된 중앙국자형(scoop)부재에 의하여, 일정량의 모래를 복수실 회전 유니트의 매행정시에 들어올려 항상 적절한 밀봉이 유지될 수 있도록 중앙국자형 부재로 외부 모래 예열실에 공급하여, 재생되지 않은 모래가 이에 공급되는 동안에 상기 실로부터 가스 및 냄새가

열재생기 및 모래 대 모래 열교환기 조합체 장치안에서 재생된 모래는 이로부터 스크린데크상으로 배출되고, 여기에서 모든 금속 및 이물질 입자를 모래로부터 분리한다. 이 스크린데크로부터, 모래는 이송수단에 의해 상기 시스템에 구비된 냉각수단 안으로 이송되고, 여기서 모래는 대기온도로 냉각되어 모래 저장영역으로 운송된다. 상기 이송수단은 자동적으로 지지조절되는 유동화 이송장치(fluidized feeden)를 포함한다. 상기 유동화 이송장치의 작동 모오드에 의하면, 모래가 냉각수단에 공급될때, 냉각수단의 주공기흐름을 이를 통한 공기유동 방향으로 유입하도록 얇은 모래층을 형성하는 일련의 홈을 가진 앵글 차폐판을 마련하고 있다. 모래를 냉각수단을 통하여 저속으로 이동시켜 주는 공기 송풍기와 와선형 부스터의 결합작용에 의해 모래는 냉각수단을 통해 운반된다. 냉각 수단에 유입되는 모든 모래입자는 모래가 냉각 및 운반 수단의 전 길이에 걸쳐 유동될 때 와선운동으로 그안에 분배된다. 냉각수단의 길이에 걸친 모래의 와선 유동은 모든 모래입자가 냉각수단의 수냉벽면에 노출되어 모래의 온도가 거의 대기 온도까지 감소되도록 해준다.

이하, 본 발명은 첨부된 도면과 함께 양호한 실시예로써 보다 상세히 설명한다.

제1도에 의하면, 본 발명에 의한 고형 입상의 혼합 재료를 열수단에 의해 처리하기 위한 시스템(10)이 개략적으로 도시되어 있다. 이 시스템(10)은 주로 사용된 주물사, 특히 유기질과 철 또는 비철금속 그리고 먼지 및 미립자를 함유한 종류의 사용된 주물사의 열재생을 수행할 목적으로 사용되도록 설계되어 있다. 시스템(10)은 서로 직렬로 상

재생되지 않은 모래 공급수단(12)은 모래 저장 사일로(silo, 22)를 둘러싼다. 이러한 목적에 사용하기에 적합한 통상적인 구조의 어떠한 사일로의 형태로도 구성될 수 있는 저장 사일로(22)는 시스템(10)안에서 열처리될 재료를 적절히 공급한다. 이러한 재료는 추후의 설명을 위해 사용된 화학결합 주물사, 럼프(lumps), 금속 및 미립자(fines)등으로 언급될 것이다. 또한, 모래 저장 사일로(22)에 저장된 사용된 주물사의 입자는 통상 대기온도에 있고 양호하게는 약 19.05mm(3/4inch) 보다 적은 크기를 갖는다. 아래에서 설명의 목적을 위해서, 사용된 주물사에 관하여 주로 기술되어 있지만, 본 시스템(10)은 동등하게 다른 형태의 고형 입상의 혼합 재료의 열수단에 의한 처리를 수행할 목적으로 사용될 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 필요하다면, 모래 저장 사일로(22)에는 공지 형태의 계량수단(도시안됨)을 마련할 수도 있다. 특히, 이러한 계량 수단은 모래 저장 사일로(22)로부터의 재료의 흐름을 조절하도록 모래저장 사일로(22)의 출구에 설치할 수 있다. 또한, 계량수단은 사용된 주물사 등의 재료를 모래저장 사일로(22)로부터 조절된 유량으로 공급할 수 있도록 어떤 적절한 형태의 수단(도시안됨)을 사용하여 작동시킬 수도 있다.

제1도에 개략적으로 도시된 바와 같이, 모래 저장 사일로(22)로부터, 사용된 주물사는 종래의 어떤 적절한 형태의 운송수단(24)에 의해 열재생기 및 모래 대 모래 열교환기 조합체 수단(15)으로 이송된다. 열재생기 및 모래 대 모래 열교환기 조합체

특히, 모래저장 사일로(22)안에 저장된 상태에서 대기온도이던 사용된 주물사는 사용된 주물사가 열재생기 및 모래 대 모래 열교환기 조합체 수단(15)의 모래 대 모래 열교환기 부분을 떠날때 약430℃(800℉)까지 예열이 이루어진다. 다른 한편으로는, 열재생기 모래 대 모래 열교환기 조합체 수단(15)은 사용된 주물사가 이를 통과할때 열재생이 이루어지도록 작동하여, 사용된 주물사 안에 함유된 유기물을 소각시킨다.

제1도에 개략적으로 도시된 시스템(10)의 작동 구성부중의 하나를 구성하는 열재생기 및 모래 대 모래 열교환기 조합체 수단(15)의 작동 모오드 및 그 구조상의 특징으로 하기에서 설명한다. 이를 위해, 특히 제2a도, 제2b도 및 제3도가 참조될 것이다. 제2a도에 도시된 바와 같은 열재생기 및 모래 대 모래 열교환기 조합체 수단(15)은 후술되는 바와 같이 회전가능하게 설계된 복수실 회전 유니트(14)로 이루어진다. 또한, 본 발명의 양호한 실시예에 의하면, 복수실 회전 유니트(14)는 원통형이다.

제3도에 의하면, 복수실 회전 유니트(14)는 제2a도에 도시된 접수통(receiver bin, 26)과 통상적인 어떤 적당한 방식에 의해 상호 작동되도록 결합되어 있다. 접수통(26)은 모래 저장 사일로(22)로부터 복수실 회전 유니트(14)에 공급되는 사용된 주물사의 임시적인 저장통의 역할을 한다. 보다 상세히 설명하면, 접수통(26)은 접수통(26)안에 항상 사용된 주물사가 채워질 수 있을 정도의 유량으로 운송수단(24)에 의해 모래 저장 사일로(22)로부터 사용된 주물사를 받아들인다.

본 발명의 양호한 실시예에 의하면, 사용된 주물사는 아래와 같은 방법으로 접수

국자형 부재(28)는 또한 제2a도에 도시된 바와 같이 복수실 회전 유니트(14)의 한단부, 즉 좌측 단부에 적절히 마련된 튜브(30)와 연통되어 있다. 복수실 회전유니트(14)가 회전을 계속할때, 국자형 부재(28)에 의해 접수통(26)에서 퍼내진 사용된 주물사는 복수실 회전유니트(14)의 회전운동에 따라 튜브(30)안으로 미끄러져 들어간다. 제3도에는 사용된 주물사가 국자형 부재(28)를 지난 연후에 튜브(30)안에서 이동되는 이송경로를 보다 상세히 도시하고 있다. 제3도에 도시된 바와 같이, 튜브(30)안으로 들어간 사용된 주물사는 일련의 화살표(32)로 도시된 유동 경로를 따라 미끄럼 이동된다.

튜브(20)안에서 약 360°회전한 연후에, 재생되지 않은 사용된 주물사는 튜브(30)로부터 외부 모래 예열실(34)안으로 배출되며, 튜브(30)는 이러한 배출이 이루어지도록 적절한 방법으로 제1실과 유체 연통되어 있다. 동시에, 국자형 부재(28)가 접수통(26)과 다시 나란히 위치하게 되면, 새로 충진된 재생되지 않은 사용된 주물사는 국자형 부재(28)에 의해 접수통(26)으로부터 퍼내지게 된다. 이로 인해, 일정량의 재생되지 않은 사용된 주물사가 항상 튜브(30)안에 있게 된다. 결론적으로, 튜브(30)안에 모래가

제2a도에 도시된 바와 같이, 예열된 재생되지 않은 사용된 주물사가 외부 모래 예열실(34)의 우측단에 도달하면, 주물사는 복수실 회전 유니트(14)에 마련된

제2a도에 도시된 바와 같이, 내부 튜브(46)의 우측단에는 종래 수단의 형태를 사용하여 버너(52)를 마련한다. 이 버너(52)는 외부 모래 예열실(34)안에서 약 430℃(약 800℉)로 예열된 재생되지 않은 사용된 주물사가 내부 튜브(46)를 통해서 우측단에서 좌측단으로 이동됨에 따라 약 815℃(약 1500℉)까지 가열될 수 있도록 충분한 열이 발생되는 적절한 크기를 갖는다.

외부 모래 예열실(34)의 경우와 같이, 내부 튜브(46)에는 적절한 칫수의 다수의 플라이트(54)를 마련한다. 플라이트(54)는 서로 적절히 이격될 수 있도록 종래 형태의 수단을 사용하여 내부 튜브(46)의 외벽면에 적절히 설치한다. 또한, 플라이트(54)는 복수실 회전 유니트(14)가 회전하고 있는 동안에 내부 튜브(46)의 우측단에 유입되는 사용된 주

제2a도를 참조하면, 내부 튜브(46)안에서 열재생 작용을 반은 사용된 주물사는 내부 튜브(46)의 좌측단에 도달했을 때 제1중앙실(58)로 통과한다. 제2a도에 도시된 바와 같이, 제1중앙실(58)의 외벽면(60)에는 적절한 크기의 부재, 즉 다수의 플라이트(62)를 마련하고 있다. 이 플라이트(62)는 외벽면(60)을 따라 적절히 이격되도록 종래 형태의 수단을 사용하여 제2중앙실(58)의 외벽면(60)에 장착된다. 플라이트(62)는 상기 언급한 플라이트(36,54)와 유사한 방법으로 복수실 회전 유니트(14)가 회전하는 동안에 사용된 주물사가 제1중앙실(58)을 통해 이송되도록 작동한다. 특히, 플라이트(62)는 사용된 주물사가 제2a도와 같이 제1중앙실(58)의 좌측단으로부터 우측단으로 제1중앙실(58)을 통해 이동될 때에 들어올려져서 내부 튜브(46)의 외부 벽면(56)과 접촉하게 떨어뜨려지도록 해준다. 사용된 주물사가 제1중앙실(58)을 통해 이동되는 동안에, 사용된 주물사는 완전히 재생되고 열재생 공정동안에 발생된 모든 유기 가스는 연소된다. 이를 위해 사용된 주물사의 열재생 공정이 완전히 이루어지도록 주물사는 미리 설정된 시간동안 예정

제2a도에서와 같이, 제1중앙실(58)의 우측단에 도달했을 때, 새로 재생된 주물사는 이로부터 배출되어 제2중앙실(64)로 떨어지게 된다. 제1중앙실(58)의 외벽면(60)과 제2중앙실(64)의 내벽면(68)은 공지의 절연수단(68)에 의해 모두 적절히 절연된다. 복수실 회전 유니트(14)가 회전할 때, 새로 재생된 주물사는 제2중앙실(64)의 길이를 따라 그 우측단으로부터 좌측단으로 이동된다.

제2중앙실(64)을 통한 새로 재생된 주물사의 이동은 복수실 회전 유니트(14)와 적절한 칫수의 다수의 플라이트(71)의 조합 회전작용에 의해 이루어진다. 특히, 플라이트(71)는 새로 재생된 주물사를 들어올려서, 절연되지 않은 벽면(40)에 떨어뜨리도록 작용하며, 상기 벽면은 외부 모래 예열실(34)과 제2중앙실(64) 사이의 역류 열전달 장벽의 기능을 갖는다. 제2중앙실(64)을 통해 이동하는 새로 재생된 주물사와 복수실 회전 유니트(14)안에서 이루어지는 연소공정에 의한 고온 가스에 의해 발생된 열과의 접촉에 의해, 벽면(40)은 가열된다. 또한, 전술한 바와 같이 재생되지 않은 사용된 주물사가 외부 모래 예열실(34)의 길이에 걸쳐 이동될 때의 이 사용된 주물사와 고온 벽면(40) 사이에서 발생하는 접촉 효과는 외부 모래 예열실(34)안의 재생되지 않은 이 사용된 주물사를 대

제2중앙실(46)의 길이를 따라 이동된 연후에, 즉 제2a도와 같이 그 좌측단에 도달했을 때, 새로 재생된 주물사와 함께 연소중에 발생된 연도 가스는 다음에 그곳으로부터 배출된다. 특히, 새로 재생된 주물사와 연도가스가 제2중앙실(64)로부터 배출될 뿐만 아니라, 그에 부수하여 복수실 회전 유니트(14)로부터 배출된다. 이를 위해서, 복수실 회전 유니트(14)에는 파이프 수단(70)이 적절히 마련되어 있다. 파이프 수단(70)은 이러한 목적에 사용하기 적합한 공지의 어떠한 수단을 취할 수 있다. 파이프 수단(70)을 통하여 복수실 회전 유니트(14)로부터 배출될 때에, 새로 재생된 주물사는 약 205℃(약 400℉)의 온도를 갖는다. 다음에, 복수실 회전 유니트(14)로부터 새로 재생된 모래는 제1도의 이송수단(16)으로 전달된다. 또한 이와 같이 복수실 회전 유니트(14)로부터 이송수단(16)으로 전달되는 동안에, 새로 재생된 주물사는 스크린된다. 이를 위해서, 어떤 적절한 공지 형태의 스크린 수단(도시안됨)이 사용된다. 이러한 스크린 수단은 복수실 회전 유니트(14)와 이송수단(16) 사이의 새로 재생된 주물사의 운반통로를 따라 어떤 적절한 위치에 설치된다.

스크린 문제와 관련하여, 주물사에 비철 금속을 함유하는 경우에는 복수실 회전 유니트(14)를 통과시키기 전에 재생되지 않은 사용된 주물사를 스크린시키는 것이 좋다. 특히, 복수실 회전 유니트(14)는 이러한 목적으로 스크린실을 구체화하도록 만들어질 수도 있다. 양호하게는, 제2b도에 도시된 바와 같이 스크린실은 분리된 실(72)로 이루어진다. 또한, 이 실(72)은 스크린형 부재(72)에 의해 한쌍의 격실(76,78)로 분할되고, 스크린형 부재(74)는(도시되지 않음) 공지 형태의 장착수단을 사용하여 실(72)안에 적절히 장착된다. 이러한 격실중 하나, 즉 격실(78)안에는 다수의 세라믹볼(80)을 수용하고 있다.

복수실 회전 유니트(14)의 작동 모오드를 요약하면, 재생되지 않은 사용된 주물사는 접수통(26)으로부터 외부 모래 예열실(34)로 자동적으로 공급된다. 즉, 국자형 부재(28)가 복수실 회전 유니트(14)의 매 회전시마다 일정량의 주물사를 끄집어올려서 재생되지 않은 사용된 주물사를 튜브(30)에 공급하고, 그 연후에 이 주물사는 외부 모래 예열실(34)로 공급된다. 이는 튜브(30)안에 항상 모래 시일이 이루어져서 외부 모래 예열실(34)로부터의 가스 및 냄새가 복수실 회전 유니트(14)의 외부로 빠져나가지 못하도록 작동하는 바와 같은 방법으로 이루어진다. 사용된 주물사가 외부 모래 예열실(34)로 공급된 연후에, 일련의 플라이트(36)는 재생되지 않은 주물사를 상기 예열실(34)을 통해서 들어올리고 내벽면(40)위에 떨어뜨리면서 이동시켜서 주물사의 온도를 내벽면(40)과의 직접적인 열교환에 의해 점진적으로 증가시킨다. 외부 모래 예열실(34)로부터, 사용된 주물사는 이송통로(44)로 또한 이로부터 내부 튜브(46)로 이동된다. 내부 튜브(46)에는

따라서, 복수실 회전 유니트(14)를 통한 사용된 주물사의 이동은 S자형 통로를 형성한다. 계속해서, 고온 주물사가 제2중앙실(64)을 통해 이동될 때, 플라이트(71)는 주물사를 들어올려 제2중앙실(64)과 외부 모래 예열실(34) 사이에 있는 벽면(40)과 접촉하도록 떨어뜨려서, 제2중앙실(64)을 통해 이동되는 재생된 모래를 냉각시키는 동시에 하부 모래 예열실(34)을 통해 이동되는 재생되지 않은 사용된 주물사를 가열시켜 준다. 또한, 복수실 회전 유니트(14)안에서 발생하는 연소공정에 의한 모든 고온 가스는 모래가 복수실 회전 유니트(14)안에 있는 동안 이 모래를 통과해 유동됨으로써, 모든 가스 및 냄새의 완전 산화를 초래할 뿐 아니라 재생되지 않은 사용된 주물사의 예열에 더욱 기여하게 된다. 복수실 회전 유니트(14)안에서 재생된 연후에, 주물사는 복수실 회전 유니트(14)로부터(도시되지 않은) 스크린 수단으로 배출되며, 이 수단은 주물사안에 여전히 잔류되어 있는 다른 입자물질을 재생된 주물사로부터 분리하도록 작동된다. 최종

본 발명의 양호한 실시예에 의하면, 1 내지 2ton/hr의 용량을 갖는 제2a도에 도시한 형태의 복수실 회전 유니트(14)의 전체 크기는 대략 폭 1.8m(6ft), 높이3.6m(12ft), 길이 6m(20ft)이다. 또한 복수실 회전 유니트(14)는 양호하게는 10HP 나선 삼단감속기어 모터에 의해 구동되고, 양단부에서 구형상 자립 로울러 베어링으로 지지된다. 또한 복수실 회전 유니트(14)는 한 단부가 단단히 고정되고 타단부가 자유롭게 팽창되도록 되어 있다. 고온에 노출된 복수실 회전 유니트(14)의 모든 외부영역은 절연수단(42,68)에 의해 적절히 절연되므로써, 전체 복수실 회전 유니트(14)가 냉각 상태에서 작동될 수 있는 정도까지는 열손실을 최소화 해준다. 양호하게는, 절연수단(68)은 고온 적용시에 사용하기 위해 제조된 상업적으로 입수 가능한 고온 세라믹 울 형태의 제품으로 구성된다. 이러한 절연수단(68)의 세라믹 섬유는 훌륭한 절연 특성을 가지며 품질이 떨어지지 않는다. 양호하게는 가스 버너 형태인 버너(52)는 189,000kcal/hr(750,000BTU/hr)의 열량을 배출한다. 또한, 버너(52)에는 다양한 조정을 만족하도록 설계된 자동 전기 점화식(직접 불꽃 점화식) 자외선 안전보호 제어장치를 설치한다. 내부 튜브(46)는 고온 저항 주조합금으로 제조되고, 반면에 복수실 회전 유니트(14)에 마련한 다른 실(34,58,64)은 스텐레스강으로 제조되는 것이 바람직하다.

제4도 내지 제7도는 이송수단(16)이 도시되어 있다. 비록 이송수단(16)이 도면에 도시되어 있고 그 용도가 하기에서 시스템(10)의 주요 부품의 하나로써 설명되어 있지

이송수단(16)의 구성 및 작동 모오드를 하기에서 설명하면, 제4도 및 제5도에 도시된 바와 같이 이송수단(16)은 적절한 형상의 하우징(84)을 가지고 있다. 도시된 실시예에 의하면, 하우징(84)은 파이프 수단(70)을 통해 복수실 회전 유니트(14)를 떠난 재생된 주물사를 받아 들이도록 설계된 주둥이부(86)를 가지고 있다. 재생된 주물사가 하우징(84)의 주둥이부(86)안에 수용된 연후에, 재생된 주물사는 하우징(84)의 유동층 부분(88)으로 이동된다. 이 유동층 부분(88)은 이를 통과하는 주물사에 본 기술분야에서 알려진 방법에 의해 유동화 작용을 가해주므로써 지정된 유동층을 갖게 된다. 즉, 다수의 유동관(90)이 제4도에 도시된 바와 같이 하우징(84)의 유동층 부분(88)내에 적절히 배치되어 예를 들어 그 내부에서 수평면내를 연장하게 되어 있다. 각 유동관(90)에는 공지의 방법으로(도시되지 않은) 적절한 크기의 다수의 개구부를 마련한다. 또한, 각 유동관(90)은 적절한 압력의(도시되지 않은) 공기 공급원에 연결되어 공기가 유동관(90)을 통과하여 각 유동관에 적절히 마련된(도시되지 않은) 상기 다수의 개구부를 통해 나가도록 되어 있다. 유동관(90)을 떠난 가압공기는 하우징(84)의 유동층 부분(88)안에 존재하는 재생된 주물사를 통과하고, 이렇게 함으로써 공지의 방법으로 주물사에 유동화 운동을 가하게 된다.

이송수단(16)의 구성상의 특징에 의하면, 하우징(84)은 제1차폐판(92)과 제2차폐판(94)을 또한 가지고 있다. 제1차폐판(92)은 제4도에서와 같이 하우징(84)의 주둥이부(86)를 규정해 주는 작용을 하는 측벽부재중의 하나와 동일하게 연장되도록 구성된다. 또한, 제1차폐판(92)은 유동층 부분(88)의 바닥으로부터 수인치 돌출하도록, 즉 하우징(84)의 바닥벽면에 대하여 간격을 두고 연장하도록 적절한 칫수로 되어 있다. 한

이송수단(16)은 예를 들어 제1도의 냉각 및 운반수단(18)과 같은 어떤 부품과 상호 협력하여 합체되게 구성되어 있다. 이를 위해, 제4도 및 제5도에 의하면, 이송수단(16)의 하우징(84)은 냉각 및 운반수단(18)의 운반기 도관(98)과 상호 협력하여 결합되어 왔다. 특히, 이송수단(16)의 하우징(84)과 냉각 및 운반수단(18)의 운반기 도관(98)은 제5도에서와 같이 서로 병렬로 배열된(도시되지 않음) 종래의 지지수단에 의해 적절히 지지된다. 운반기 도관(98)은 그안에 적절한 크기 및 형상의 다수의 슬롯(100)을 마련하고 있다. 제5도의 양호한 실시예에 의하면, 운반기 도관(98)에는 그와 같은 슬롯(100)이 3개가 제공되는데, 이 슬롯은 서로에 대하여 균일하게 간격을 두고 설치되며 형성되어 도관(98)의 유동방향에 대하여 약 45°각도로 경사지게 형성되어 있다. 각 슬롯(100)(도시되지 않은)은 종래의 수단을 사용하여 상호 결합된 안내판(102)을 가지고 있으며, 각 안내판(102)은 슬롯(100)중 대응하는 슬롯에 적당한 정도로 돌출되어 있다. 이송수단(16)의 하우징(84)은 그 하나가 각 안내판(102)에 대해 제공되는 다수의 세척 러그(104)와, 상기 세척 러그(104)가 안내판(102)에 대하여 왕복 운동하도록 작동될 때 세

이송수단(16)의 작동 모오드를 고려하여 보면, 주물사는 하우징(84)의 주둥이부(86)로 유입되어, 주물사가 하우징(84)의 유동층 부분(88)을 통과할 때 유동관(90)으로부터 빠져나가는 가압공기에 의해 야기된 유동화 작용을 받게 된다. 이러한 유동화 작용에 의하여, 주물사는 제1차폐판(92) 아래로 그리고 제2차폐판(94) 위로 이동되고, 이어서 주물사는 이러한 목적을 위해 마련된 슬롯(100)을 통하여 운반기 도관(98)으로 유입된다. 주물사는 안내판(102)에 의해 슬롯(100)쪽으로 그리고 슬롯안으로 안내된다. 안내판(102)에 의해 수행되는 또다른 기능은 모래 흐름이 운반기 도관(98)에 도달했을 때 이 모래 흐름을 운반기 도관내에 형성된 슬롯(100)을 통하여 운반기 도관(98)에 유입되게 할 목적으로 박층 모래로 분할해 줌으로써 운반기 도관(98)안으로 흐르는 모래 흐름의 에너지를 약화시키는 역할을 한다는 것이다. 이송수단(16)의 양호한 작동 모오드에 의하면, 일정한 간격으로 세척 실린더(106)는 세척 러그(104)가 안내판(102)에 대하여 왕복 이동되고 슬롯(100)안으로 이동되어서 그 작용에 의하여 슬롯(100)안에 쌓여 슬롯(100)의 막힘을 초래할지도 모르는 주물사를 몰아낼 수 있도록(도시되지 않은) 적절한 수단의 작용에 의해 작동된다.

제4도 및 제5도에 도시된 바와 같이, 운반기 도관(98)안에 압력이 발생되지 않은 경우에는 하우징(84)안의 주물사의 높이는 제1차폐판(92)의 양 측면상에서 동일한 것이다. 그러나, 운반기 도관(98)내부의 압력이 대기압과 약 ΔP만큼 다르다면, 하우징(84)안의 주물사의 높이는 이런 압력차를 조절하도록 그 자체가 조정된다. 이 상태가 제6도에 도시되어 있다. 한편, 모래와 같은 입자 재료가 일정 비율로 이송수단(16)에 공급될 때, 제1차폐판(92)의 공급측상의 모래의 높이는 ΔP와 Pd 모두를 조절하도록 그 자체가 조

제1도에 의하여 냉각 및 운반수단(18)을 설명한다. 그러나, 이를 설명하기 전에, 열재생기 및 모래 대 모래 열교환기 조합체 수단(15)을 통과한 재생된 주물사는 약 205℃(약 400℉)의 온도임을 다시 한번 주지하여야 한다. 냉각 및 운반수단(18)은 이미 언급한 운반기 도관(98)을 구체화 하고 있다. 운반기 도관(98)의 크기와 관련하여, 그 직경은 주로 그곳을 통과하는데 필요한 재생된 주물사의 양을 기초로 결정된다. 이와 마찬가지로, 운반기 도관(98)의 길이는 주로 재생된 주물사 운반기 도관(98)의 길이를 따라 이동될 때 발생하기 위해 요구되는 재생된 주물사의 냉각량을 기초로 결정된다. 제1도에 의하면, 운반기 도관(98)은 직선으로 도시되어 있지만, 필요하다면 본 발명의 요지를 벗어나지 않고 적절한 다른 형상을 사용할 수도 있다.

운반기 도관(98)의 한 단부는 재생된 주물사가 이송수단(16)으로부터 운반기 도관(98)으로 들어가는 위치의 상류지점에서 공기 송풍기(108)에 연결된다. 공기 송풍기(108)는 후술하는 바와 같은 방법으로 사용하기 적절한 종래의 구조의 어떠한 형태의 공기 송풍기를 사용할 수도 있다. 공기 송풍기(108)는 미리 설정된 속도로 재생된 주물사 입자를 운반기 도관(98)을 통해 운송시키기에 충분한 공기유동을 발생시킬 목적으로 작동된다. 재생된 주물사 입자가 운반기 도관(98)을 통해 이동되는 속도는 주물사 입자가 운반기 도관(98)을 통과하는 공기유동을 따라 이송될 수 있도록 설정된다. 즉, 주물사 입자의 속도는 주물사 입자를 운반기 도관(98)의 단부로 이송시키고 운반기 도관(98)의 양단 사이의 공기흐름에서 벗어나지 않게 해야 하며, 이것은 운반기 도관(98)내에 주물사 입자가 쌓여서 운반기 도관(98) 내부에서 일어나려고 하는 냉각작

운반기 도관(98)은 재생된 모래가 운반기 도관(98)으로 유입될 때의 온도, 예를 들어 약 430℃(약 800℉)에 적응할 수 있는 어떤 적절한 재료로 제조될 수 있다. 운반기 도관(98)안에서 재생된 주물사의 냉각이 이루어지도록, 운반기 도관(98)은 냉각실(water jacket, 110)내에 둘러싸여진다. 냉각실(110)은 종래의 적절한 형태의 구조를 갖는다. 이와 관련하여, 물은 종래 형태로 냉각실(110)을 순환한다. 이를 위해, 제1도에는 물이 입구수단(112)을 통해 냉각실(110)로 유입되어 출구수단(114)으로 배출되는 것이 개략적으로 도시되어 있다. 입구수단(112)은 냉각수 등의 적당한 냉각 유체원(도시안됨)에 유체 연통되도록 작동적으로 연결되어 있음을 알 수 있을 것이다.

본 발명의 양호한 실시예에 의하면, 운반기 도관(98)에는 또한 그 길이를 따라 이격된 간격으로 스피너 수단(spinner means, 116)을 마련하고 있다. 이러한 스피너 수단(116)은 주물사 입자가 각 스피너 수단(116)을 통해 이동될 때 주물사 입자에 나선작용, 즉 스핀 작용을 가해주도록 작동하는 나선형의 내부 표면을 각각 구비하고 있다. 이러한 스핀 작용을 주기적 간격으로 모래입자에 가함으로써, 주물사 입자는 운반기 도관(98)의 길이를 따라 이동할 때 그 필요한 속도를 유지할 수가 있으며, 모든 모래 입자가 운반기 도관(98)의 물에 의해 냉각된 벽면에 노출되게 된다. 스피너 수단(116) 사이의 적절한 간격은 약 3.04m(10ft)임이 발견되었다. 즉, 운반기 도관(98)은 그 길이를 따라 각각 약 3.04m(10ft)의 간격으로 스피너 수단(116)을 합체하고 있다. 이와 관련하여 이미 언급한 바와 같이, 운반기 도관(98)의 길이는 주물사 입자가 원하는 냉각을 수행하기 위해서 운반기 도관(98)안에 보유되어야만 하는 시간의 함수이다.

운반기 도관(98)의 길이를 따라 이동된 연후에, 운반기 도관(98)에서 냉각된 재생

따라서, 본 발명에 의하면 재료의 열적 제거가 이루어지는 재생기 수단을 갖는 고형 입상의 혼합재료를 처리하기 위한 신규하고 개선된 시스템을 마련하고 있다. 또한, 물질의 열적 제거를 수행하기 위해 고형 입상의 혼합 재료를 처리하기 위한 시스템의 한 작동부품을 구성하는 단일 구조체의 제1부분을 이루는 신규하고 개선된 형태의 열재생기 수단이 제공된다. 또한 본 발명에 의하면 물질의 열적 제거를 수행하기 위해 고형 입상의 혼합 재료를 처리하기 위한 시스템의 한 작동 부품을 구성하는 단일 구조체의 제1부분을 형성하는 열재생기 수단의 제2부분을 이루는 신규하고 개선된 형태의 열교환기 수단이 제공된다. 또한, 물질의 열적 제거를 수행하기 위해 고형 입상의 혼합 재료를 처리하기 위한 시스템에서 사용하기에 특히 적합한 신규하고 개선된 열재생기 및 모래 대 모래 열교환기 조합체 장치가 제공된다. 따라서, 본 발명에 의한 열재생기 및 모래 대 모래 열교환기 조합체 장치를 구체화한 시스템은 상당한 에너지 절약은 실현시킬 수 있으며 종래 형태의 열재생 시스템의 성공적인 작동에 필수적이라고 생각되었던 부품중 일부를 제거할 수 있다. 또한 재료로부터 물질의 열적 제거가 이루어지도록 고형 입상의

본 발명은 상기에서 하나의 실시예로써 도시하고 있지만, 본 분야에 속한 사람에 의해 많은 변형 및 수정이 가해질 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 정신 및 영역을 벗어남이 없이 다른 변형 및 수정된 것이 포함될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (6)

1. 열적으로 처리될 소정량의 공급재료를 함유하는 모래 공급수단(12)과, 이 모래 공급수단(12)으로부터 재료를 받아들이기 위해 모래 공급수단에 유체 연통되도록 연결된 열재생기 및 모래 대 모래 열교환기 조합체 수단(15)과, 상기 열재생기 및 모래 대 모래 열교환기 조합체수단(15)으로부터 열적으로 처리된 재료를 받아들이기 위해 열재생기 및 모래 대 모래 열교환기 조합체 수단에 유체 연통하도록 연결됨과 동시에 분산식으로 재료의 공급이 이루어지도록 작동하는 이송수단(16)과, 상기 이송수단(16)으로부터 공급된 재료를 받아들이기 위해 이송수단에 상호 작동하도록 결합됨과 동시에 재료가 이를 통해 운반될때 이렇게 받아들인 재료를 예정된 온도로 냉각하도록 작동되는 냉각 및 운반수단(18)과, 상기 냉각 및 운반수단(18)으로부터 상기 예정된 온도의 재료를 받아들이기 위해 냉각 및 운반수단에 유체 연통되도록 연결된 모래 저장수단(20)으로 구성되어, 고형 입상의 혼합재료를 열적으로 처리하기 위한 시스템에 있어서, 상기 열재생기 및 모래 대 모래 열교환기 조합체수단(15)은 상기 모래 공급수단(12)으로부터 받아들인 재료를 위한 복수실 회전 유니트(14)안으로의 입구로써 작동하는 입구수단과, 상기 입구수단으로부터 재료를 받아들이기 위해 입구 수단에 유체 연통되도록 연결됨과 동시에 대기 온도로부터 약 430℃(약 800℉)까지 예열시키기 위해 재료를 그 한 단부에서 다른 단부로 통과시키도록 작동하는 외부 모래 예열실(34)과, 상기 외부 모래 예열실(34)로부터 예열된 재료를 받아들이기 위해 예열실과 유체 연통하도록 연결됨과 동시에 재료를 열처리 하기 위해 한 단부에서 다른 단부로 그 내부를 통과하는 재료를 약 815℃(약 1500℉)까지 가열하도록 작동하는 버너(52)가 상호 결합된 내부 튜브(46)와, 상기 내부 튜브(46)로부터 열처리된 재료를 받아들이기 위해 내부 튜브에 유체 연통되도록 연결됨고 동시에 이를 통과하는 재료를 더욱 처리하도록 작동하는 실수단 및, 상기 복수실 회전 유니트(14)로 부터 처리된 재료를 이를 통해 배출하도록 작동하는 배출 도관수단(82)을 구비한 복수실 회전 유니트(14)를포함하는 것을 특징으로 하는 열재생기 및 모래 대 모래 열교환기 조합체 장치를 구비한 모래 재생 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 복수실 회전 유니트(14)의 입구수단은 접수통(26)과 국자형 부재(28)로 구성되고, 상기 접수통(26)은 상기 모래 공급수단(12)으로부터 받아들인 재료를 그 안에 임시적으로 저장하도록 작동되고, 상기 국자형 부재(28)는 상기 복수실 회전 유니트(14)의 매 행정시 상기 접수통(26)으로부터 일정량의 재료를 제거하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 복수실 회전 유니트(14)는 한 단부가 상기 국자형 부재(28)와 유체 연통되도록 연결되고 다른 단부가 상기 외부 모래 예열실(34)과 연체 연통되도록 연결된 튜브(30)를 포함하고, 상기 튜브(30)가 상기 국자형 부재(28)로부터 외부 모래 예열실(34)로의 재료의 통로로써 작동되는 것을 특징으로 하는 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 복수실 회전 유니트(14)는 한 단부가 상기 외부 모래 예열실(34)과 유체 연통되도록 연결되고 다른 단부가 상기 내부 튜브(46)와 유체 연통되도록 연결된 이송통로(44)를 포함하고, 상기 이송통로(44)가 상기 외부 모래 예열실(34)로부터 내부 튜브(46)로의 재료의 통로로써 작동되는 것을 특징으로 하는 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 실수단은 제1중앙실(58)과 제2중앙실(64)로 구성되고, 상기 제1중앙실(58)은 그 한 단부가 상기 내부 튜브(46)에 연결되고 다른 단부는 상기 제2중앙실(64)의 한 단부에 연결되며, 상기 제2중앙실(64)의 다른 단부는 상기 배출도관 수단(82)에 연결되고, 상기 제1중앙실(58)이 내부 튜브(46)로부터 제2중앙실(64)로의 재료의 통로로써 작동하고, 상기 제2중앙실(64)은 제1중앙실(58)로부터 배출도관 수단(82)으로의 재료의 통로로써 작동하는 것을 특징으로 하는 시스템.
6. 제5항에 있어서, 상기 이송수단(16)은 상기 열재생기 및 모래 대 모래 열교환기 조합체 수단(15)으로부터 재료를 받아들이도록 작동하는 주둥이부(86)와, 이를 통해 통과하는 재료에 유동화 운동을 가하도록 작동하는 유동층 부분(88)과, 상기 하우징(84)을 통해 미리 설정된 통로에 따라 재료를 보내주는 수단으로써 작동하는 제1 및 제2차폐판(92,94)및, 상기 냉각 및 운반수단(18)안으로 재료를 안내하기 위한 안내판(102)으로 구성된 하우징(84)을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.

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