KR101047016B1 - 내화재 스프레이 설비의 워터 노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용강의 주조 설비인 고로, 래들, 턴디쉬 등에서 내화물을 시공하거나 보수할 때 사용되는 내화재 스프레이 설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스프레이 설비에 장착되어 내화재와 물을 혼련시키는 역할을 하는 워터 노즐에 관한 것이다.

본 발명의 워터 노즐은 파이프형의 노즐 몸체와, 상기 노즐 몸체내에 삽입 고정되고 복수의 물 분사공과 이 물 분사공에 연통하도록 복수의 공기 분사공이 형성되어 있는 유로관과, 상기 노즐 몸체의 외경면에 설치되어 노즐 몸체의 바깥 둘레에 물 분사공과 통하여지도록 물 통로를 형성하는 물통로 커버와, 상기 노즐 몸체의 외경면에 설치되어 노즐 몸체의 바깥 둘레에 공기 분사공과 통하여지도록 공기통로를 형성하는 공기통로 커버를 구비하여서 된 것이다.

스프레이. 내화물, 워터노즐, 물 분사공, 공기 분사공

Description

내화재 스프레이 설비의 워터 노즐{Water nozzle for refractories spray equipment}

본 발명은 용강의 주조 설비인 고로, 래들, 턴디쉬 등에서 내화재(내화물)를 시공하거나 보수할 때 사용되는 내화재 스프레이 설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스프레이 설비에 장착되어 내화재와 물을 혼련시키는 역할을 하는 워터 노즐에 관한 것이다.

일반적으로 내화재의 스프레이 시공에서 내화재료가 부착성 및 강도를 발현하기 위해서는 물(액체)을 첨가해야 하며, 물은 워터 노즐을 통해 내화재 측으로 분사되어 내화재와 혼련된다.

또한 상기와 같은 스프레이 설비에서 워터 노즐은 내화재의 시공이나 보수시 내화재의 부착성, 부착상태, 분진발생량 등에 관여하는 중요한 요소로 작용한다.

도 1과 도 2는 종래 내화재 스프레이 설비에 장착된 워터 노즐의 일예를 나타낸 단면도로서, 워터 노즐은 대략 파이프형으로 된 노즐 몸체(1)와, 상기 노즐 몸체(1)내에 삽입되고 복수의 물 분사공(3)이 있는 유로관(2)과, 상기 노즐 몸체(1)의 바깥둘레에 설치되어 물 분사공(3)과 연통하도록 물 통로(5)를 형성하는 커버(4)와, 상기 물 통로(5)내로 고압의 물을 분사하기 위해 커버(4)에 설치한 물 주입구(6)등으로 구성되어 있다.

상기 유로관(2)에 형성된 물 분사공(3)은 도 1과 같이 내화재의 이송방향을 향해 소정의 각도로 경사지게 형성되어 있으며, 도 2와 같이 유로관(2)의 외경면으로 부터 중앙부분을 향해 방사상으로 형성되어 있고 통상 8개~16개 정도가 등각도로 배열되어 있다.(도 2에는 8개로 도시됨)

따라서 물 주입구(6)를 통해 물을 고압으로 주입하면 주입된 물이 물 통로(5)와 복수의 물 분사공(3)을 통해 유로관(2)의 중앙부분으로 분사되고 이때 노즐 몸체(1)에 연결된 재료 이송관(7)을 통해 노즐 몸체(1)내로 들어오는 재료(내화재)는 물과 함께 혼합된 후 대상물을 향해 스프레이 된다.

상기 유로관(2)에 형성된 물 분사공(3)을 내화재의 이송방향에 대해 소정의 각도로 경사지게 한 이유는 분사되는 물이 내화재와 잘 혼련될 수 있도록 하기 위한 것으로, 물 분사공(3)의 경사 각도가 수평방향에 가까울수록 분사되는 물이 내화재의 이송 진행방향과 평행한 방향으로 분사되어 물과 내화재의 혼련이 잘 이루어지지 않고 반대로 물 분사공(3)이 수직방향에 가까운 방향으로 형성되는 경우에는 물이 내화재의 진행을 방해하는 방향으로 분사되므로 이때에도 물과 내화재의 혼련이 잘 이루어지지 않게 된다.

상기와 같은 종래의 워터 노즐은 물이 유로관에 형성된 복수의 물분사공을 통해 직선적으로 분사되는 구조이기 때문에 비 분무지역(물 분사공과 접하지 않은 지역)이 발생하게되며, 이러한 비 분무지역의 발생으로 인해 내화재와 물의 혼련성이 저하되고 재료의 부착성이 떨어져 치밀한 시공체를 형성하지 못한다.

또한, 물과 내화재의 혼련성 저하로 인해 분진이 많이 발생하여 시공자의 시야 확보가 어렵고 이로 인해 시공 상태가 균일하지 못하게 되어 전체적인 시공 품질의 저하를 초래하게 되며, 특히 혼련성의 저하에 따라 내화재의 사용 수명이 단축되는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 물이 물 분사공을 통해 직선적으로만 분사되는 종래의 워터 노즐과는 달리 복수의 물 분사공 중 일부의 물 분사공 또는 모든 물 분사공으로 물과 공기를 함께 분사하여 분사되는 물이 미립화(작은 물방울화)되게 함으로서 물과 내화재의 혼련성을 향상시킬 수 있는 워터 노즐을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 워터 노즐은 파이프형의 노즐 몸체와, 상기 노즐 몸체내에 삽입 고정되고 복수의 물 분사공과 이 물 분사공에 연통하도록 복수의 공기 분사공이 형성되어 있는 유로관과, 상기 노즐 몸체의 외경면에 설치되어 노즐 몸체의 바깥 둘레에 물 분사공과 통하여지도록 물 통로를 형성하는 물통로 커버와, 상기 노즐 몸체의 외경면에 설치되어 노즐 몸체의 바깥 둘레에 공기 분사공과 통하여지도록 공기통로를 형성하는 공기통로 커버를 구비하여서 된 것을 특징으로 한다.

상기 유로관에 형성된 모든 물 분사공에 공기 분사공을 연통시켜 작은 입자 상태의 물이 분무되도록 할 수도 있으며, 상기 유로관에 형성된 복수의 물 분사공 중 일부의 물 분사공에만 공기 분사공을 연통시켜 작은 입자 상태의 물이 분무되도록 하고 나머지 일부의 물 분사공에서는 물만 직선적으로 분사되게 할 수도 있다.

또한 상기 물 분사공의 전체 갯수에 대해 30 - 70%에 해당하는 물 분사공에 공기 분사공을 연통시키고 공기 분사공에 연통된 물 분사공과 연통되지 않은 물 분사공이 서로 교대되도록 배치되는 것이 좋다.

그리고 물 분사공에서 분사되는 물의 분사방향과 재료의 진행방향 사이에 이루어지는 사잇각은 90도 내지 150도로 형성되는 것이 좋다.

본 발명에 따른 워터 노즐은 물 분사공으로 물만 직선적으로 분사시켜 이송되어 오는 재료와 물을 혼련시키는 종래의 워터 노즐과는 달리 물 분사공의 일부 또는 전체 물 분사공에 공기 분사공을 연통시켜 물과 공기를 동시에 분사함으로서 미립화된 물 입자가 재료에 분무되도록 되어 있다.

따라서, 미립화된 물 입자가 재료에 쉽게 침투하게 되므로 재료와 물의 혼련성이 월등히 향상되며, 혼련이 양호하게 이루어짐에 따라 분진 발생이 감소되어 시공자의 시야 확보가 용이해 작업성이 향상된다.

또한, 재료와 물의 혼련성이 향상됨에 따라 치밀한 시공체를 얻을 수 있고 재료의 부착성이 좋아져 사용 수명이 연장된다.

도 3 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 도면으로서, 본 발명의 실 시예에 따른 내화재 스프레이 설비의 워터 노즐은 파이프형의 노즐 몸체(10)와, 상기 노즐 몸체(10)내에 삽입 고정되고 복수의 물 분사공(21)과 이 물 분사공(21)에 통하여지는 복수의 공기 분사공(22)이 형성되어 있는 유로관(20)과, 상기 노즐 몸체(10)의 외경면에 고정되어 노즐 몸체(10)의 바깥 둘레에 물 통로(31)를 형성하는 물통로 커버(30)와, 상기 노즐 몸체(10)의 외경면에 설치되어 노즐 몸체(10)의 바깥 둘레에 공기통로(41)를 형성하는 공기통로 커버(40)와, 상기 물통로 커버(30)내로 물을 주입하기 위한 물 주입구(32)와, 상기 공기통로 커버(40)내로 공기를 주입하기 위한 공기 주입구(42)로 구성되어 있다.

상기 노즐 몸체(10)의 일측에는 재료 이송관(50)이 연결되어 있으며, 재료는 상기 재료 이송관(50)을 통해 노즐 몸체(10)내로 진입된다.

상기 물통로 커버(30)와 공기통로 커버(40)는 각각 노즐 몸체(10)의 전체 둘레면 중 절반에 해당하는 부분에 설치되어 있고 또한 이들은 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이 서로 통하여지지 않는 상태로 어긋나게 배치되어 있다.

따라서, 노즐 몸체(10)의 외경면에 형성되는 물 통로(31)와 공기통로(41)는 각각 독립적으로 구획된 공간을 이루며, 도 5와 같이 상기 물 통로(31)는 유로관(20)에 형성된 물 분사공(21)과 통하여 지고 공기통로(41)는 유로관(20)에 형성된 공기 분사공(22)과 통하여 진다.

상기 유로관(20)에 형성된 물 분사공(21)은 도 8과 도 9에 도시한 바와 같이 유로관(20)의 외경면으로 부터 중심을 향해 방사상으로 형성되어 있으며, 그 갯수는 첨부도면에 12개로 도시되어 있으나 이에 한정하지 않고 8개에서 16개의 범위내 로 형성될 수 있다.

또한, 상기 유로관(20)에 형성된 공기 분사공(22)은 그 일측이 유로관(20)의 외경면에 형성된 공기통로(32)와 통하여 지고 반대측은 물 분사공(21)과 통하여 지도록 형성되어 있다.

따라서, 물통로 커버(30)에 형성된 물 주입구(32)와 공기통로 커버(40)에 형성된 공기 주입구(42)로 각각 고압의 물과 공기를 주입하면 물이 물통로 커버(30)와 노즐 몸체(10)사이에 형성된 물 통로(31)와 유로관(20)에 형성된 물 분사공(21)을 통해 고압으로 분사됨과 동시에 공기가 공기통로(41)와 공기 분사공(22)을 통해 고압으로 분사되는데, 이때 물 분사공(21)으로 분사되는 물이 공기 분사공(22)으로 분사되는 공기와 만나면서 고압의 공기에 의해 미립화된 후 유로관(20)의 중심부를 향해 분사된다.

즉, 물 분사공(21)으로 분사되는 물이 공기 분사공(22)으로 분사되는 고압의 공기와 만나면서 작은 물방울 상태로 변화된 후 재료를 향해 분사된다.

한편, 상기 유로관(20)에 형성되는 공기 분사공(22)은 유로관(20)에 형성된 모든 물 분사공(21)에 연통되도록 물 분사공(21)과 같은 갯수로 형성될 수도 있고 복수의 물 분사공(21) 중 일부의 물 분사공(21)에 선택적으로 연통시킬 수도 있다.

상기와 같이 복수의 물 분사공(21)중 일부의 물 분사공(21)에 선택적으로 공기 분사공(22)을 연통시키는 경우 공기 분사공(22)과 연통된 일부의 물 분사공(21)에서는 미립화된 작은 입자 상태의 물방울이 분무되고 공기 분사공(22)과 연통되지 않은 나머지 일부의 물 분사공(21)에서는 고압의 물만 직선적으로 분사된다.

본 발명의 워터 노즐을 스프레이 설비에 장착하여 실험한 결과 유로관(20)에 형성된 모든 물 분사공(21)에 공기 분사공(22)을 연통시킨 워터 노즐을 사용한 경우에도 종래 워터 노즐에 비해 물과 재료의 혼련이 월등히 양호하게 이루어지지만, 복수의 물 분사공(21)중 일부를 공기 분사공(22)과 연통시킨 워터 노즐을 사용하는 경우 더욱 향상된 혼련 효과를 얻을 수 있었다.

이때, 공기 분사공(22)과 연통되는 물 분사공(21)은 전체 물 분사공의 갯수에 대해 30% - 70%의 비율로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 비율이 70% 이상이면 재료와 물의 접촉면적이 많아지는 반면 미립화된 물 입자의 속도 저하로 인해 물이 내화재 내부로 원활히 침투되지 못하여 혼련성이 저하되고 반대로 30% 이하이면 재료와 물의 접촉면적이 적어져 혼련성이 저하된다.

또한 공기 분사공(22)에 연통되는 물 분사공(21)과 연통되지 않는 물 분사공(21)은 가능한 한 나란히 배치되지 않고 서로 교대되게 배치되는 것이 바람직하다.

예를 들어 전체 12개의 물 분사공(21)이 형성되고 그중 50%인 6개의 물 분사공(21)에 공기 분사공(22)을 연통시키는 경우 연통된 물 분사공(21)과 연통되지 않는 물 분사공(21)을 하나 걸러 하나씩 배치하는 것이 바람직하고, 12개의 물 분사공(21)중 8개 또는 6개의 물 분사공(21)에 공기 분사공(22)을 연통시키는 경우에도 상기와 같은 배열을 기본으로 하여 적절히 배치하는 것이 바람직하다.

이와 같이 물만 직선적으로 분사되는 분사공과 물과 공기가 혼합되어 미립화된 물방울이 분사되는 분사공을 교대로 배치하는 경우 물과 재료의 혼련이 보다 양 호하게 이루어진다.

또한 실험 결과 재료의 진행방향에 대한 물의 분사각도인 사이각(도 8의 θ)은 90도 내지 150도로 설정되는 것이 바람직하다.

이 사이각이 90도 미만이면 물 투입방향이 재료의 진행방향의 역방향으로 투입되어 재료와 물의 혼련성이 저하되고, 150도를 초과하게 되면 분무되는 물이 재료 내부로 투입되는 것이 어려워 혼련성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다.

한편, 본 발명에 따른 워터 노즐에서 물 분사공(21)을 통해 분사되는 물의 압력과 공기 분사공(22)을 통해 분사되는 공기의 압력은 2 - 7Kg/㎠ 으로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 물과 공기의 분사 압력이 2Kg/㎠ 이하이면 분사되는 물의 속도가 너무 느려 재료 내부로 투입되기 어렵고, 7Kg/㎠ 이상이면 분사되는 물의 속도가 너무 빨라 재료가 비산됨은 물론 혼련성이 저하된다.

도 1은 종래 내화재 스프레이 설비의 워터 노즐을 나타낸 단면도

도 2는 물 분사공을 설명하기 위한 도 1의 종단면도

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 워터 노즐의 정면도

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 워터 노즐의 평면도

도 5는 도 3의 A-A선에 따른 단면도

도 6은 도 4의 B-B선에 따른 단면도

도 7은 도 4의 C-C선에 따른 단면도

도 8은 본 발명에 적용되는 유로관의 단면도

도 9는 유로를 설명하기 위한 도 8의 D-D선 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 노즐 몸체 20 : 유로관

21 : 물 분사공 22 : 공기 분사공

30 : 물통로 커버 31 : 물 통로

40 : 공기통로 커버 41 : 공기 통로

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 파이프형의 노즐 몸체와,

   상기 노즐 몸체 내에 삽입 고정되는 복수의 물 분사공과 상기 물 분사공의 물과 함께 분사하여 분산되는 물이 미립화(작은 물방울화)를 생성하도록 상기 노즐 몸체 내에 삽입 고정되고 상기 물 분사공에 연통하는 복수의 공기 분사공이 형성되어 있는 유로관과,

   상기 노즐 몸체의 외경면에 설치되어 노즐 몸체의 바깥 둘레에 물 분사공과 통하여지도록 물 통로를 형성하는 물통로 커버와,

   상기 노즐 몸체의 외경면에 설치되어 노즐 몸체의 바깥 둘레에 공기 분사공과 통하여지도록 공기통로를 형성하는 공기통로 커버를 구비하고,

   상기 유로관에 형성된 복수의 물 분사공 중 일부의 물 분사공에 공기 분사공을 연통시키고 나머지 일부의 물 분사공에는 공기 분사공을 연통시키지 않는 것을 특징으로 하는 내화물 스프레이 설비의 워터 노즐.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 물 분사공의 전체 갯수에 대해 30 ~ 70%에 해당하는 물 분사공에 공기 분사공을 연통시킨 것을 특징으로 하는 내화물 스프레이 설비의 워터 노즐.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 공기 분사공에 연통된 물 분사공과 연통되지 않은 물 분사공이 서로 교대되도록 배치한 것을 특징으로 하는 내화물 스프레이 설비의 워터 노즐.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 물 분사공에서 분사되는 물의 분사방향과 재료의 진행방향 사이에 이루어지는 사이 각이 90도 내지 150도인 것을 특징으로 하는 내화물 스프레이 설비의 워터 노즐.

Images