KR101829200B1 - 애쉬 쿨러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 애쉬 쿨러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 애쉬(ash)를 이송하는 컨베어 시스템에 적용되어 운전중 파이프 용접부에서의 워터 리크가 발생하지 않도록 함은 물론 제조작업의 용이성도 확보하고, 나아가 냉각효율도 향상시킨 새로운 개념의 애쉬 쿨러에 관한 것이다.

Description

애쉬 쿨러{ASH COOLER}

본 발명은 애쉬 쿨러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 애쉬(ash)를 이송하는 컨베어 시스템에 적용되어 운전중 파이프 용접부에서의 워터 리크가 발생하지 않도록 함은 물론 제조작업의 용이성도 확보하고, 나아가 냉각효율도 향상시킨 새로운 개념의 애쉬 쿨러에 관한 것이다.

일반적으로, 화력발전소 등에서 애쉬(Ash)와 같은 분체를 이용하는데, 주로 'U' 형상의 스크류 컨베이어를 많이 사용한다.

이러한 스크류 컨베이어는 하기한 특허문헌에도 나타나 있듯이, 'U'형상의 홈통 안에서 스크류를 회전시켜 애쉬와 같은 분체를 축방향으로 이송시키는 수단이다.

이와 같은 스크류 컨베이어는 도 1 및 도 2의 예시와 같이, 쿨러를 포함하고 있는데, 이를 테면 상부가 평면적으로 되고 타면은 원호로 된 단면을 가지고 있으며, 상부 커버(21)의 일측에 재 투입구(22)가 설치되고, 타측 저부에는 배출구(23)가 설치된 케이스(20)가 형성된다.

그리고, 상기 케이스(20)의 내부에는 스크류 컨베이어(10)가 내삽되며, 내부가 중공으로 된 중공축(12)의 양측 단부는 베어링으로 지지 축설된다.

또한, 상기 중공축(12)의 일측 단부는 차단판에 의하여 차폐되고, 타측 단부는 로터리 조인트의 입수구와 연결하며, 상기 중공축(12)의 내부에는 중공축(12)보다 현저히 작은 직경의 냉각수 역류 파이프를 내삽하여 일측 단부는 상기 중공축(12)의 일측 단부와 냉각수가 통과되게 하며, 상기 중공축(12)과 냉각수 역류 파이프를 지지하는 통공이 형성된 지지판을 착설하고, 냉각수 역류 파이프의 일측 선단 내주면에는 스프라켓이 장착된 회전축을 축삽하고, 타측 단부는 로터리 조인트의 출수구와 연결된다.

상기와 같이 구성된 중공축(12) 외주면의 재 투입구(22) 하측에는 짧은 피치의 스크류(11)를, 이 스크류(11)와 연결되는 스크류는 비교적 긴 피치의 스크류로 구분하여 권회 입설하며, 케이스(20)의 원호부에는 일정한 폭을 가지는 냉각수 워터쟈켓(30)을 권포하고, 워터쟈켓(30)과 케이스(20) 사이에 다수개의 이격간을 지그재그식으로 배열하여 길이 방향으로 내설 장착한다.

그리하여, 상기 워터쟈켓(30)에 의한 냉각수는 스크류 컨베이어(10)의 외부를 냉각시키며, 스크류 컨베이어(10) 내부의 스크류축을 중공으로 하여 이 중공축에 지속적으로 냉각수를 공급하여 스크류 컨베이어(10)의 내·외부를 동시에 냉각하게 한다.

그런데, 종래 워터쟈켓(30)은 도 3의 예시와 같이, 길이가 긴 스크류 컨베이어(10)의 트로프(32)에 용접되어 있다 보니 수압에 의해 벌어짐이 발생하므로 이를 방지하기 위해 일정 길이마다 벌어짐 방지용 파이프(40) 다수개를 박고 용접하여 운용하고 있다.

즉, 벌어짐 방지용 파이프(40)가 워터쟈켓(30)의 둘레를 따라 촘촘하게 박힌 상태로 용접됨으로써 워터쟈켓(30)이 수압에 의해 트로프(32)로부터 벌어지면서 리크가 생기는 것을 최대한 억제하고 있다.

하지만, 이러한 구조는 외관이 매우 조잡하고 지저분할 뿐만 아니라, 엄청난 양의 벌어짐 방지용 파이프(40)를 박고 용접해야 하므로 비용 낭비가 심하고, 제작하는데 시간도 많이 걸리며, 사후 관리도 매우 어려운 단점이 있다.

특히, 애쉬 이송용 컨베이어는 고열의 애쉬를 이송하는 것이므로 고열에 의해 열팽창과 냉각수에 의한 수축이 극심하게 이루어지고 있는 상황일 뿐만 아니라, 도 3에서 확대 도시한 바와 같이 구조적 한계로 인해 용접할 수 있는 용접포인트(P1,P2)가 두 지점 밖에 안되기 때문에 용접고정력이 약해 고압의 냉각수에 의한 부분 리크가 많고, 벌어짐 방지용 파이프(40)의 갯수만큼 비례하여 리크될 확률도 높아진다.

즉, 벌어짐 방지용 파이프(40)가 트로프(32)와 접촉되는 지점에서 용접토치가 들어갈 수 있는 곳은 벌어짐 방지용 파이프(40)의 내경인 파이프 속 뿐이므로 파이프의 접촉면 내경과 만나는 트로프(32) 지점인 P1과, 워터자켓(30)을 관통할 때 워터자켓(30)과 만나는 벌어짐 방지용 파이프(40)의 외경 부분이 P2에서만 용접비드를 형성할 수 있다.

때문에, 용접비드에 의한 용접 고정력이 약할 수 밖에 없다. 용접이 편면에서만 이루어지기 때문이다.

더 중요한 사실은 애쉬를 이송하고 있는 도중에 리크가 발생되면 엄청나게 큰 설비사고를 일으키고 인명피해도 커질 수 있으므로 안전사고의 위험을 미연에 방지할 필요도 있다.

국내 실용 등록번호 제0468813호(2013.08.28), '애쉬 쿨링 스크류 피이더'

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 애쉬(ash)를 이송하는 컨베어 시스템에 적용되어 운전중 파이프 용접부에서의 워터 리크가 발생하지 않도록 함은 물론 제조작업의 용이성도 확보하고, 나아가 냉각효율도 향상시킨 새로운 개념의 애쉬 쿨러를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 애쉬를 이송하는 스크류가 설치된 케이싱을 포함하는 트로프의 외주면에 설치된 애쉬 쿨러로서, 상기 애쉬 쿨러는 양단에 상향경사부를 갖고, 상향경사부의 단부가 상기 트로프의 하부 반경상에 용접고정되어 냉각수가 흘러가도록 구성되는 하부자켓; 사다리꼴 형상의 종단면을 갖고 일단은 제1하부경사부를 형성하여 상기 상향경사부의 외표면에 용접되고, 타단은 제1상부경사부를 형성하여 상기 트로프 상에 직접 용접되는 중간자켓; 상기 중간자켓과 동일형상을 갖고 일단은 제2하부경사부를 형성하여 상기 제1상부경사부의 외표면에 용접되고, 타단은 제2상부경사부를 형성하여 상기 트로프 상에 직접 용접되는 상부자켓;으로 분할된 워터자켓을 구비하여 분할 냉각토록 구성된 애쉬 쿨러에 있어서;
상기 제1하부경사부에 의해 밀폐되는 상향경사부의 단부, 상기 제2하부경사부에 의해 밀폐되는 제1상부경사부의 단부에는 일정크기의 연통슬릿이 형성되어 하부자켓과 중간자켓과 상부자켓의 냉각수가 연통되게 구성되며;
상기 트로프의 길이방향으로 일정간격을 두고 상기 워터자켓의 냉각수 흐름을 차단하는 파티션월을 구비하되, 상기 파티션월에는 좌우에 지그재그로 연통로를 만들어 냉각수가 호형상으로 회전했다가 전진한 후 다시 반대방향으로 호형상으로 회전했다가 전진하는 과정을 반복하면서 흘러가도록 구성하여 체류시간을 늘리도록 구성되고;
상기 애쉬 쿨러에서 분체가 투입되는 분체투입구 주변에는 리미테이션플레이트를 더 설치하되, 상기 리미테이션플레이트는 스크류 구경과 대응되는 스크류설치공간을 남기고 막혀 있는 형태이며, 상기 스크류설치공간의 둘레를 따라 일정간격을 두고 다수의 관류홈이 더 형성된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 애쉬 쿨러를 제공한다.

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본 발명에 따르면, 애쉬(ash)를 이송하는 컨베어 시스템에 적용되어 운전중 파이프 용접부에서의 워터 리크가 발생하지 않도록 함은 물론 제조작업의 용이성도 확보하고, 나아가 냉각효율도 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 애쉬 이송 컨베이어를 보인 예시도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 애쉬 이송 컨베이어에 설치되는 애쉬 쿨러의 예시적인 부분 단면도이다.
도 3은 도 2와 같은 부분 단면도로서, 벌어짐 방지용 파이프가 설치된 지점의 예시적인 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 애쉬 쿨러의 예시적인 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 애쉬 쿨러를 구성하는 파티션월의 예시도 및 냉각수 파동을 보인 모식도이다.
도 6은 본 발명에 따른 애쉬 쿨러의 각 자켓간 냉각수 연통구조를 발췌하여 보인 부분 사시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 애쉬 쿨러는 스크류가 내장된 케이싱을 감싸 고정하는 기존과 동일한 구조의 트로프(100)를 그대로 포함한다.

다만, 상기 트로프(100)의 외주면에 설치되는 냉각기인 워터자켓(200)이 기존과 완전히 다른 새로운 개념과 형태로 이루어진다.

즉, 본 발명에서는 상기 워터자켓(200)이 하부자켓(210)-중간자켓(220)-상부자켓(230)과 같이 3분할된 분할 자켓 형태를 갖는다.

분할 자켓 형태는 기본적으로 냉각수량을 분배하므로 그 만큼 수압이 작용하는 범위를 줄이는 효과를 가지며 분할된 부분을 부분 고정할 수 있으므로 그 만큼 고정력도 향상된다.

예컨대, 종래의 경우는 도 3을 참고할 때 'U'형상의 워터자켓 양측 상단만이 트로프에 용접고정되어 있으므로 당연히 냉각수량이 엄청나게 많고 그로 인한 수압이 커 벌어짐이 발생되므로 이를 방지하기 위해 군데 군데 부분적으로 벌어짐 방지용 파이프를 사용할 수 밖에 없었으며, 이 벌어짐 방지용 파이프들도 일정간격을 두고 다수열 구비되어야만 하였고, 때문에 외관품질도 현저히 떨어졌다.

이에 반해, 본 발명에서는 분할형 자켓을 갖춤으로서 각 자켓을 통해 관류되는 냉각수량을 기존 워터자켓 대비 현저히 줄여 그 만큼 수압을 낮추고 대신 냉각수가 흘러갈 수 있는 통로를 구축함으로써 체류시간을 늘려 냉각효율은 반대로 상승시키도록 구성된다.

즉, 본 발명에 따른 하부자켓(210)은 케이싱(C)의 하측 반원 부분만 냉각시킬 수 있도록 양단에 상향경사부(212)가 형성된 상태에서 이 상향경사부(212)가 직접 트로프(100) 상에 용접 고정되는 형태로 이루어진다.

한편, 상기 중간자켓(220)은 대략 사다리꼴 종단면 형상을 갖는 것으로 양단중 일단은 제1하부경사부(222)를 이루고, 타단은 제1상부경사부(224)를 이룬다.

그리고, 상기 제1하부경사부(222)의 단부는 상기 하부자켓(210)의 상향경사부(212)의 경사면 외측표면 상에 접촉된 상태에서 용접고정된다.

또한, 상기 제1상부경사부(224)는 상기 트로프(100) 상에 직접 용접 고정된다.

이와 같이 고정되게 되면 중간자켓(220) 속으로 냉각수가 채워졌을 때 그 수압중 일부는 상기 하부자켓(210)의 상향경사부(212)의 외측표면 일부를 가압하게 되므로 수압이 오히려 씰링 효과를 증대시키는 방향으로 영향을 미치게 된다.

마찬가지의 구조로 상부자켓(230)이 구비되는데, 상기 상부자켓(230)도 대략 사다리꼴 종단면 형상을 갖는 것으로 일단은 제2하부경사부(232)를 이루고, 타단은 제2상부경사부(234)를 이룬다.

그리고, 상기 제2하부경사부(232)의 단부는 상기 중간자켓(220)의 제1상부경사부(224)의 경사면 외측표면 상에 접촉된 상태에서 용접고정된다.

또한, 상기 제2상부경사부(234)는 상기 트로프(100) 상에 직접 용접 고정된다.

때문에, 이 경우도 중간자켓(220)과 마찬가지로 상부자켓(230) 속으로 냉각수가 채워졌을 때 그 수압중 일부는 상기 중간자켓(220)의 제1상부경사부(224)의 외측표면 일부를 가압하게 되므로 이 경우에도 수압이 오히려 씰링 효과를 증대시키는 방향으로 영향을 미치게 된다.

한편, 가장 취약할 것으로 예상되는 상기 상부자켓(230)의 제2상부경사부(234)의 단부, 즉 트로프(100)에 용접고정된 단부는 상부자켓(230) 자체의 크기가 기존 대비 현격히 작아졌기 때문에 이를 관류하는 냉각수량이 극히 작아졌으므로 그 수압이 미는 힘은 용접고정력에 미치지 못하므로 고정안정성이 극대화된다.

더구나, 본 발명에 따른 분할형 자켓 구조는 외관품질이 매우 깨끗하여 양호하고, 길이방향으로 그대로 길게 뽑을 수 있으므로 냉각성능, 냉각효율이 우수할 뿐만 아니라, 제조하기도 쉽고 제조부품도 줄어들어 제조원가도 줄이는 엄청난 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 상기 하부자켓(210), 중간자켓(220), 상부자켓(230)을 관류하는 냉각수는 단위길이별로 서로 연통되면서 믹싱되면서 순환되게 하여 냉각효율을 더욱 높이도록 구성된다. 이것은 냉각수가 체류하는 시간을 길게하여 열교환효율을 높이도록 한 것이다.

예컨대, 도 5의 예시와 같이 일정 간격을 두고 워터자켓(200)을 종방향으로 구획하는 다수의 파티션월(300)이 설치되는데, 이때 상기 파티션훨(300)에 하부자켓(210)과 중간자켓(220) 및 상부자켓(230)이 서로 통할 수 있는 연통로(310)를 구성하되, 구간별로 상기 연통로(310)들이 지그재그 방식으로 좌측과 우측에 나누어 형성되게 함으로써 냉각수가 호형상으로 회전했다가 전진한 후 다시 반대방향으로 호형상으로 회전했다가 전진하고, 이 과정을 반복하면서 도시한 화살표형태로 진행하도록 구성하게 되면 그 만큼 체류시간이 길어지고 접촉면적이 넓어짐에 따라 냉각효율이 급격히 향상되게 된다.

뿐만 아니라, 도 5의 예시와 같이 분체투입구(IN) 주변에는 투입되는 분체의 이송효율을 높이기 위해 리미테이션플레이트(400)가 설치되는데, 상기 리미테이션플레이트(400)는 스크류 구경에 거의 일치되는 스크류설치공간(410)을 남기고 막혀 있는 형태를 갖는다.

그런데, 간혹 바이오매스를 처리하는 경우도 생기게 되는데, 이 경우에는 애쉬와 달리 입자가 굵은 것이 포함되므로, 그럴 경우 굵은 입자가 리미테이션플레이트(400)와 간섭되면서 이를 휨변형시켜 설비사고를 야기하는 문제가 간혹 발생된다.

본 발명에서는 이러한 문제까지 일소할 수 있도록 상기 리미테이션플레이트(400)의 스크류설치공간(410)의 둘레, 즉 원주를 따라 일정간격을 두고 다수의 관류홈(420)을 더 형성함으로써 스크류를 따라 돌더 굵은 입도의 바이오매스가 관류홈(420)을 만나는 순간 빠져나갈 수 있도록 하여 상술한 설비사고를 미연에 방지할 수 있도록 구성한 것이다.

이러한 구성은 아주 단순해 보이지만, 쉽게 착상할 수 없는 구성이라고 볼 수 있다.

특히, 도 6의 예시와 같이, 하부자켓(210)과 중간자켓(220), 중간자켓(220)과 상부자켓(230)의 냉각수 연통은 상기 제1하부경사부(222)에 의해 밀폐되는 상향경사부(212)의 단부, 그리고 상기 제2하부경사부(232)에 의해 밀폐되는 제1상부경사부(224)의 단부에 일정크기의 연통슬릿(SL1,SL2)이 각각 형성되어 밀폐된 각 자켓 속에서 연통되면서 유동되게 구성함으로써 원활한 냉각작용이 일어나도록 구현할 수 있다.

100: 트로프 200: 워터자켓
210: 하부자켓 220: 중간자켓
230: 상부자켓 300: 파티션월
400: 리미테이션플레이트

Claims (3)

1. 애쉬를 이송하는 스크류가 설치된 케이싱을 포함하는 트로프의 외주면에 설치된 애쉬 쿨러로서, 상기 애쉬 쿨러는 양단에 상향경사부를 갖고, 상향경사부의 단부가 상기 트로프의 하부 반경상에 용접고정되어 냉각수가 흘러가도록 구성되는 하부자켓; 사다리꼴 형상의 종단면을 갖고 일단은 제1하부경사부를 형성하여 상기 상향경사부의 외표면에 용접되고, 타단은 제1상부경사부를 형성하여 상기 트로프 상에 직접 용접되는 중간자켓; 상기 중간자켓과 동일형상을 갖고 일단은 제2하부경사부를 형성하여 상기 제1상부경사부의 외표면에 용접되고, 타단은 제2상부경사부를 형성하여 상기 트로프 상에 직접 용접되는 상부자켓;으로 분할된 워터자켓을 구비하여 분할 냉각토록 구성된 애쉬 쿨러에 있어서;
   상기 제1하부경사부에 의해 밀폐되는 상향경사부의 단부, 상기 제2하부경사부에 의해 밀폐되는 제1상부경사부의 단부에는 일정크기의 연통슬릿이 형성되어 하부자켓과 중간자켓과 상부자켓의 냉각수가 연통되게 구성되며;
   상기 트로프의 길이방향으로 일정간격을 두고 상기 워터자켓의 냉각수 흐름을 차단하는 파티션월을 구비하되, 상기 파티션월에는 좌우에 지그재그로 연통로를 만들어 냉각수가 호형상으로 회전했다가 전진한 후 다시 반대방향으로 호형상으로 회전했다가 전진하는 과정을 반복하면서 흘러가도록 구성하여 체류시간을 늘리도록 구성되고;
   상기 애쉬 쿨러에서 분체가 투입되는 분체투입구 주변에는 리미테이션플레이트를 더 설치하되, 상기 리미테이션플레이트는 스크류 구경과 대응되는 스크류설치공간을 남기고 막혀 있는 형태이며, 상기 스크류설치공간의 둘레를 따라 일정간격을 두고 다수의 관류홈이 더 형성된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 애쉬 쿨러.
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