KR102600007B1

KR102600007B1 - 확장 제약 어셈블리 및 관련 방법

Info

Publication number: KR102600007B1
Application number: KR1020217022932A
Authority: KR
Inventors: 에드윈 엘. 라우치
Original assignee: 노벨리스 인크.
Priority date: 2019-01-29
Filing date: 2020-01-22
Publication date: 2023-11-09
Anticipated expiration: 2040-01-22
Also published as: ES2934235T3; EP3891453B1; BR112021012930A2; CA3125990A1; WO2020159769A1; US11698226B2; EP3891453A1; US20200240710A1; CA3125990C; DE202020005850U1; CN113316703A; KR20210106529A; HUE060617T2; PL3891453T3

Abstract

확장 제약 어셈블리는 킬른 실린더의 외부에 부착될 수 있다. 확장 제약 어셈블리는 외부 제약 구조, 내부 원형 구조, 및 내부 원형 구조와 외부 제약 구조 사이에서 연장되는 지지 구조를 포함할 수 있다. 지지 구조는 외부 제약 구조의 방사 방향에서 멀어지는 오프셋 각도로 연장될 수 있다. 확장 제약 어셈블리는 또한 내부 원형 구조와 외부 제약 구조 사이에 배치된 추가 링을 포함할 수 있다. 확장 제약 어셈블리는 예를 들어, 회전 이동으로 균일한 확장을 완화함으로써 킬른 실린더의 비대칭 확장을 제약하는 한편 상호 연결 부재의 인장 및 압축 응력을 통해 비대칭 확장을 제약할 수 있다.

Description

확장 제약 어셈블리 및 관련 방법

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2019년 1월 29일에 출원된 제목이 "EXPANSION CONSTRAINT ASSEMBLY AND RELATED METHODS"인 미국 가특허 출원 번호 62/798,058의 이익 및 우선권을 주장하며, 이의 내용은 모든 목적을 위해 전체가 본 출원에 참고로 통합된다.

기술 분야

본 개시는 회전식 킬른(rotary kiln) 및 회전로(rotary furnace)와 같은 산업용 처리 장비에 관한 것으로, 보다 구체적으로 이러한 회전식 킬른 및 회전로를 보강하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

회전식 킬른 및 회전로는 금속 및/또는 다른 재료를 처리하기 위한 다양한 맥락에서 사용될 수 있다. 한 가지 전형적인 예에서, 고철(scrap metal)은 킬른의 일 단부에 퇴적되어 금속 표면으로부터 이재료를 제거하기 위해 가열된다. 그런 다음 결과 생성된 깨끗한 금속은 추가 처리를 위해 킬른의 타 단부에서 배출된다.

많은 시나리오에서, 킬른 또는 노(furnace)는 이하 '킬른 실린더(kiln cylinder)'로 지칭되는 회전 처리 실린더를 포함한다. 킬른 실린더는 실린더의 국부적 가열로 인해 비대칭 확장에 취약하다. 이러한 확장으로 인해 킬른 실린더가 원형에서 벗어나(out-of-round) 실린더가 제대로 회전하지 못할 수 있다. 전통적으로, 이러한 비대칭 확장을 방지하기 위해 실린더 외부에 보강 링(reinforcing ring)을 부착한다. 이러한 링은 전형적으로 국부적 환경과 열을 교환하므로 링이 억제하려는 실린더와 다른 온도 (및 잠재적으로 다른 열 확장량)에 영향을 받을 것이다. 그러나 링이 가열되기 전에 실린더에 정확히 맞도록 디자인 및/또는 크기가 정해지면, 결과적인 확장으로 인해 링이 파손되어 실린더가 손상되고 링을 교체해야 할 수 있다. 반대로, 예상 가열이 발생한 후에 링이 킬른 실린더에 맞도록 디자인 및/또는 크기가 정해지면, 킬른이 디자인 지점을 벗어난 온도에서 동작될 때 링이 헐거워지거나 지나치게 조여진다. 느슨한 링은 킬른 실린더에 놓이는 경향이 있으며 킬른 실린더에 채널을 마모시켜 수리 또는 교체가 필요한 킬른 실린더를 필요로 할 수 있다. 너무 꽉 조이는(tight) 링은 계획에 없던 변형이나 링이나 킬른 실린더의 파손을 유발할 수 있다.

실시예 및 유사 용어라는 용어는 본 개시 및 하기 청구범위의 모든 주제를 광범위하게 지칭하도록 의도된다. 이러한 용어를 포함하는 진술은 본 출원에 설명된 주제를 제한하거나 아래 청구 범위의 의미 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 다루는 본 개시의 실시예는 이 요약이 아니라 아래의 청구항에 의해 정의된다. 이 요약은 본 개시의 다양한 양태에 대한 상위 레벨의 개요이며 아래의 상세한 설명 섹션에서 추가로 설명되는 개념 중 일부를 소개한다. 이 요약은 청구된 주제의 핵심 또는 필수 기능을 식별하기 위한 것이 아니며 청구된 주제의 범위를 결정하기 위해 별도로 사용되지도 않다. 주제는 본 개시의 전체 명세서, 일부 또는 모든 도면, 및 각각의 청구범위의 적절한 부분을 참조하여 이해되어야 한다.

본 출원의 특정 예는 금속 또는 다른 재료와 같은 산업용 재료를 처리하기 위한 산업용 처리 장비에 사용되는 회전식 킬른 및 회전로 (이하 모두 회전식 킬른으로 지칭됨)를 위한 시스템 및 방법을 다룬다. 이하의 산업용 처리 장비는 산업에서 사용되거나 산업에서 사용하기 위해 개발된 금속과 같은 산업 자재를 처리하는데 사용되는 임의의 장비를 지칭할 수 있다. 다양한 예는 킬른 실린더 및 열원(heat source)을 포함할 수 있는 회전식 킬른 시스템에서 구현될 수 있는 자체 완화 스티프너 링 어셈블리(self-relieving stiffener ring assembly)(본 출원에서 추가로 논의되는 확장 제약 어셈블리(expansion constraint assembly)의 예일 수 있음)를 활용한다. 처리 중인 산업 자재 내의 열원 또는 열 반응으로 인해 킬른 실린더가 불균일하게 가열되어 비대칭 확장을 향한 배치가 발생하여 확인되지 않을 경우 가마 실린더가 원형에서 벗어날 수 있다. 그러나 킬른 실린더 외부에 있는 스티프너 링 어셈블리의 배열 및 서브 컴포넌트는 예를 들어, 대신 킬른 실린더를 대칭 확장으로 제약하여 킬른 실린더가 비대칭적으로 확장하는 것을 방지하는데 도움이 될 수 있다.

예를 들어, 스티프너 링 어셈블리는 외부 링 (이는 외부 제약 구조의 예일 수 있음), 내부 링 (이는 본 출원에서 추가로 논의되는 링의 예일 수 있음) 및 킬른 실린더의 방사 방향에서 멀어지는 방향으로 내부 링과 외부 링 사이에 걸쳐 있는 지지 구조 (이는 본 출원에서 추가로 논의되는 오프셋 각도(offset angle)의 예일 수 있음)를 포함할 수 있다. 내부 링은 링이 킬른 실린더와 등온이 되도록 킬른 실린더의 외부에 밀접하게 부착되어 킬른 실린더와 내부 링이 비례적으로 확장하게 한다. 본 출원에서 등온(isothermal)은 온도의 동일성 또는 일정한 온도를 의미할 수 있다. 킬른 실린더와 내부 링의 정상적인 균일 가열은 외부 링에 비해 내부 링이 확장하는 결과를 낳을 것이다. 내부 링의 국부 차등 가열 및/또는 확장은 내부 링과 외부 링 사이의 지지 구조에 대응하는 상당한 압축 또는 인장 응력(tensile stress)을 가하고 킬른 실린더로부터 외부 링으로 힘을 전달할 수 있다. 킬른 실린더로부터 외부 링으로 힘이 전달되면 외부 링이 회전하여 결과적으로 발생하는 열 유도 응력(induced stress)의 다량 또는 대부분을 완화할 수 있다. 외부 링의 회전은 매우 낮은 응력 레벨에서 정상적인 균일한 열 확장을 흡수할 수 있지만 연결 지지 구조에서 높은 압축 및 인장 응력을 유지하여 국부 방사 방향 확장 또는 수축에 저항하고 킬른 실린더의 비대칭 확장에 저항한다.

다양한 예에서 회전식 킬른 시스템이 제공된다. 시스템은 : 회전자, 가열 시스템; 및 상기 회전자에 의해 회전 가능한 킬른 실린더를 포함한다. 킬른 실린더는 가열 시스템과 연통하여 킬른 실린더에 열을 제공할 수 있다. 킬른 실린더는 : 중심 축; 외부 킬른 실린더 표면; 및 칼라(collar)를 포함할 수 있다. 칼라는 중심 축과 축방향으로(axially) 정렬될 수 있고 킬른 실린더의 적어도 일부를 수용할 수 있다. 킬른 실린더는 또한 가열 시스템 및/또는 처리되는 산업 자재의 열 작용 또는 반응에 의해 제공되는 킬른 실린더 내의 열로 인한 가변 열 프로파일에 반응하고 킬른 실린더의 방사 방향으로 가변 확장을 향해 추진(urge)될 수 있는 단면 두께를 포함할 수 있다. 회전식 킬른 시스템은 중심 축과 축방향으로 정렬되고 외부 킬른 실린더 표면에 고정된(anchor) 확장 제약 어셈블리(expansion constraint assembly)를 더 포함할 수 있다. 확장 제약 어셈블리는 킬른 실린더의 단면 두께의 가변 확장을 제한할 수 있다. 확장 제약 어셈블리는 외부 제약 구조 및 복수의 지지 구조를 포함할 수 있다. 각각의 지지 구조는 외부 제약 구조의 내부와 외부 킬른 실린더 표면 사이에서 연장될 수 있다. 각각의 지지 구조는 또한 외부 제약 구조의 방사 방향에서 멀어지는 오프셋 각도로 배열될 수 있다. 각각의 지지 구조는 외부 킬른 실린더 표면 및 외부 제약 구조에 추가로 고정될 수 있다.

다양한 예에서, 킬른 구조를 위한 확장 제약 어셈블리가 제공된다. 어셈블리는 외부 제약 구조, 내부 원형 구조 및 지지 구조를 포함할 수 있다. 내부 원형 구조는 외부 제약 구조로부터 방사 방향 안쪽으로 그리고 확장 제약 어셈블리 내에 배치될 수 있다. 지지 링 어셈블리는 외부 제약 구조의 방사 방향으로부터 멀어지는 오프셋 각도로 배열된 복수의 지지 구조를 더 포함할 수 있다. 복수의 버팀대(brace)는 또한 외부 제약 구조와 내부 원형 구조 사이에서 연장될 수 있다. 복수의 지지 구조는 외부 제약 구조 및 내부 원형 구조에 추가로 부착될 수 있다.

다양한 예에서, 산업용 처리 장비를 위한 확장 제약 방법이 제공된다. 방법은 외부 제약 구조 및 내부 원형 구조의 외부 표면에 정렬된 복수의 지지 구조를 수용하는 단계를 포함할 수 있다. 외부 제약 구조는 내부 원형 구조의 외부 둘레에 위치될 수 있다. 방법은 또한 복수의 지지 구조 중 적어도 하나의 인장(tension) 또는 압축의 증가 또는 내부 원형 구조의 중심 축 주위의 외부 제약 구조의 회전을 적어도 야기함으로써 내부 원형 구조의 불균일한 확장에 저항하는 단계를 포함할 수 있다.

다른 목적 및 장점은 비제한적인 예에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 명백할 것이다.

본 명세서는 다음의 첨부된 도면을 참조하며, 다른 도면에서 유사한 도면 번호의 사용은 비슷하거나 유사한 컴포넌트를 예시하기 위한 것이다.
도 1은 다양한 실시예에 따른 확장 제약 어셈블리를 갖는 회전식 킬른 시스템의 사시도이다.
도 2는 다양한 실시예에 따른 수평 아래로 틸트된 킬른 축을 갖는 도 1의 회전식 킬른 시스템의 측면도이다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 킬른 실린더 및 칼라와 맞물리는 리프를 갖는 도 2의 회전식 킬른 시스템의 일부의 측단면도이다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 도 1의 회전식 킬른 시스템에 통합될 수 있는 확장 제약 어셈블리에 포함될 수 있는 컴포넌트를 보여주는 횡단면 정면도이다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 연관된 원형 구조의 확장이 발생하기 전의 도 4의 확장 제약 어셈블리의 일부의 횡단면 정면도이다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 연관된 원형 구조의 확장이 발생한 후 도 4의 확장 제약어셈블리의 일부의 정면 횡단면도이다.

본 출원에 사용된, 용어 "발명", "상기 발명", "본 발명" 및 "상기 본 발명”은 본 특허 출원 및 하기 청구범위의 모든 주제를 광범위하게 지칭하도록 의도된다. 이러한 용어를 포함하는 진술은 본 출원에 설명된 주제를 제한하거나 아래 특허 청구범위의 의미 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 실시예의 주제는 법적 요건을 충족하기 위해 구체적으로 본 출원에 설명되지만, 이러한 설명은 반드시 청구범위의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 청구된 주제는 다른 방식으로 구현될 수 있고, 다른 엘리먼트 또는 단계를 포함할 수 있으며, 다른 기존 또는 미래의 기술과 함께 사용될 수 있다. 본 설명은 개별 단계의 순서 또는 엘리먼트의 배열이 명시적으로 설명된 경우를 제외하고는 다양한 단계 또는 엘리먼트 사이의 임의의 특정 순서 또는 배열을 의미하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 출원에 사용된, "a", "an" 및 "the"의 의미는 문맥이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 단수 및 복수 참조를 포함한다.

도 1은 산업 자재를 처리하기 위한 산업용 처리 장비를 구비한 재료 처리 시스템(101)을 도시한다. 본 출원에서 산업용 처리 장비는 산업에서 사용되거나 산업에서 사용하기 위해 개발된 금속과 같은 산업 자재를 처리하는데 사용되는 임의의 장비를 의미할 수 있다. 도 1에 도시된 재료 처리 시스템(101)은 킬른 실린더(111), 칼라(121), 회전자(131), 회전 지지체(141), 및 확장 제약 어셈블리(151)를 포함하고; 그러나, 재료 처리 시스템(101)은 임의의 수 및 다양한 엘리먼트를 포함할 수 있다.

도 1의 킬른 실린더(111)는 벽(122)에 의해 정의된 원형 형상을 갖는 것으로 도시된다(도 3에 도시됨). 벽(122)은 상이한 유형의 산업 자재를 처리할 때 달성될 수 있는 고온을 견딜 수 있다. 벽은 다양한 광석, 시멘트, 알루미늄, 강철(steel), 티타늄 또는 다른 순수 또는 합금 금속을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 벽(122)은 적절한 내화 재료를 포함할 수 있다. 벽(122)은 외부 킬른 실린더 표면(112)을 부분적으로 정의할 수 있다. 벽(122) 및/또는 외부 킬른 실린더 표면(112)은 알루미늄, 철, 티타늄, 또는 내화 재료에 부착하기에 적절한 임의의 재료를 포함하는 케이싱에 대응하거나 이를 포함할 수 있다.

본 출원에 사용된 용어 "내화성 재료(refractory material)"는 용융 금속에 의한 공격에 비교적 내성이 있고/있거나 사용 중인 재료에 대해 고려되는 고온에서 강도를 보유할 수 있는 임의의 재료를 포함할 수 있다. 이러한 재료는 세라믹 재료(무기 비금속 고체 및 내열성 유리) 및 비금속을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 적절한 재료의 비제한적인 목록은 다음을 포함한다: 알루미늄(알루미나), 실리콘(실리카, 특히 용융 실리카), 마그네슘(마그네시아), 칼슘(석회), 지르코늄(지르코니아), 붕소(산화 붕소)의 산화물; 금속 탄화물, 붕소화물, 질화물, 규화물, 예를 들어, 탄화규소, 특히 질화물-결합 탄화규소(SiC/Si3N4), 탄화 붕소, 질화 붕소; 알루미노실리케이트, 예를 들어, 칼슘 알루미늄 실리케이트; 복합 재료(예를 들어, 산화물 및 비산화물의 복합물); 기계처리 가능한 유리를 포함하는 유리; 다른 재료; 섬유의 울(wool) 또는 이들의 혼합물; 탄소 또는 흑연; 등등. 예시적인 예로서, 일부 상황에서 내화 재료는 최대 1200℃의 온도를 견딜 수 있지만 (예를 들어, 알루미늄 또는 구리의 처리에 적합할 수 있지만 강철은 아닐 수 있으며, 이는 다른 적절한 내화 재료를 사용할 수 있는 고온에서 처리되는 경향이 있음), 그러나, 일부 다른 상황에서 알루미늄 및 그 합금 처리에 적절한 내화 재료는 400 내지 800℃의 낮은 범위에서 작동 온도를 견디도록 선택될 수 있다.

킬른 실린더(111)는 회전에 적절한 형상인 튜브 또는 임의의 다른 구조에 대응하거나 이를 포함할 수 있다. 킬른 실린더(111)는 제 1 부분(113), 제 2 부분(115), 및 제 1 부분(113)과 제 2 부분(115) 사이에 걸쳐 있는 중간 부분(117)을 가질 수 있다. 부분들은 킬른 실린더(111)를 형성하기 위해 연결된 더 짧은 실린더들에 대응할 수 있고 킬른 실린더(111) 외부에 라인으로 지정되거나 정식 지정이 없을 수 있다. 제 1 부분(113)은 킬른 실린더(111)의 재료 배출 단부(material discharge end)에 대응할 수 있고, 제 2 부분(115)은 킬른 실린더(111)의 재료 공급 단부(material feed end)에 대응할 수 있다. 열 매질은 병류 방향(co-current direction) 또는 역류 방향(counter-current direction)으로 킬른 실린더에 인가될 수 있다. 킬른 실린더(111)는 길이, 원주 및 반경과 같은 특정 치수로 정의될 수 있다. 킬른 실린더(111)는 10 내지 200미터와 같은 임의의 적절한 길이, 3 내지 20미터와 같은 임의의 적절한 원주, 및 1 내지 10미터와 같은 임의의 적절한 직경을 가질 수 있지만, 다른 상이한 치수가 개별적으로 또는 추가로 또는 대안적으로 조합이 적합할 수 있다.

킬른 실린더(111)는 또한 킬른의 내부로 금속을 수용하기에 적절한 적어도 하나의 개구(opening)를 가질 수 있다. 칼라(121)는 킬른 실린더(111)의 개구의 일부 또는 전부를 덮도록 사용될 수 있다. 칼라(121)는 하우징 구조에 대응하거나 이를 포함할 수 있다. 칼라(121)는 킬른 실린더(111)의 단부를 포함하여 킬른 실린더(111)의 길이를 따른 위치에 위치될 수 있다. 대안적으로, 칼라(121)의 위치는 킬른 실린더(111)의 개구에 대응하거나 대응하지 않을 수 있다. 칼라는 예를 들어, 킬른 실린더(111)의 원형과 일치하는 원형 개구를 갖는 킬른 실린더(111)의 단부에 위치된 단부 구조일 수 있다.

또한, 재료 처리 시스템(101)은 단일 칼라(121) 또는 다수의 칼라를 포함할 수 있다. 예를 들어, 재료 처리 시스템(101)은 도 1에 예시로 도시된 바와 같이 양 단부에 칼라(121)를 갖는 킬른 실린더(111)를 가질 수 있다.

킬른 실린더(111)는 가스 공급 버너(미도시)를 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적절한 가열 시스템 또는 시스템의 조합에 의해 열이 공급될 수 있다. 도 1에 예시로 도시된 바와 같이, 열(또는 열을 발생 및/또는 전달하기 위한 연료, 공기 및/또는 다른 엘리먼트)은 공급(예를 들어, 칼라(121)에 부착됨)을 위한 도관(123)을 통해 킬른 실린더(111)로 공급될 수 있는 반면, 배기는 제거를 위해 도관(123)을 통해 배출된다(예를 들어, 킬른 실린더(111)의 반대쪽 끝에서와 같은 다른 칼라(121)에서). 대안적으로, 공급 및 제거는 단일 도관(123)을 통해 라우팅될 수 있다(예를 들어, 개별 도관으로 세분화된 튜브 또는 공급 및 제거 모드 사이를 전환하도록 순환될 수 있는 튜브를 통해). 공급 및/또는 제거를 위한 임의의 수의 도관(123)이 이용될 수 있고(예를 들어, 복수의 도관을 통한 공급 및/또는 별도의 복수의 도관을 통한 배기 배출 포함), 단일 칼라(121) 또는 임의의 수 칼라(121)에 위치될 수 있다.

가열 시스템은 킬른 실린더(111)의 내부를 산업용 재료 처리에 적절한 온도로 가열할 수 있다. 예를 들어, 재활용 맥락에서, 킬른 실린더(111)의 내부는 페인트 또는 다른 코팅이 연소되고 금속으로부터 제거되어 후속 처리를 가능하게 하도록 충분히 가열될 수 있다. 페인트 제거 및/또는 다른 화학 반응과 관련된 발열 또는 흡열 반응은 예측할 수 없고 때로는 국부적인 방식으로 가열을 추가하거나 감소시킬 수 있다. 가열은 킬른 실린더(111)가 불균일한 열 프로파일을 갖도록 할 수 있다. 예를 들어, 킬른 실린더(111)는 또한 가열 시스템에 의해 킬른 실린더(111) 내에 제공된 열 또는 킬른 실린더 내의 열 반응 및 회전자(131)에 의한 회전으로 인한 가변 열 프로파일에 응답하여 킬른 실린더(111)의 방사 방향으로 가변 확장을 향해 추진될 수 있는 단면 두께(422)(도 7)를 포함할 수 있다. 또한, 불균일한 열 프로파일은 제 1 부분(113) (예를 들어, 핫 단부)의 국부적 영역이 제 1 부분(113)의 벌크, 또는 제 2 부분(115) (예를 들어, 콜드 단부) 및 중간 부분(117)의 국부적 영역 또는 벌크보다 더 뜨거워지게 할 수 있다. 대안적으로, 가열 시스템 또는 킬른 실린더(111) 내의 열 반응은 킬른 실린더(111)의 두 부분이 제 3 부분보다 더 뜨겁게 하거나, 또는 둘 이상의 부분이 동일한 온도가 되도록 할 수 있다.

킬른 실린더(111)는 회전자(131)에 의해 회전될 수 있다. 킬른 실린더(111)를 회전시키면 킬른 실린더(111)를 통해 운반되는 산업 자재 조각의 움직임을 유도할 수 있어서, 예를 들어, 산업 자재 조각이 굴러가게(tumble) 하고 킬른 실린더(111) 내에서 더 많은 표면적이 열에 노출시키거나 및/또는 산업용 재료 조각이 킬른 실린더(111)의 길이 아래로 진행하게 하게 할 수 있다. 재료 처리 시스템(101)은 도 1에 도시된 단일 회전자(131)를 포함할 수 있거나, 또는 예를 들어, 킬른 실린더(111)를 따라 다양한 지점에 위치된 다수의 회전자를 포함할 수 있다.

회전자(131)는 모터(133), 실린더 기어(135), 모터 기어(137), 및 체인(139)을 포함하는 것으로 도 1에 예시적으로 도시된다. 그러나, 회전자(131)는 추가적으로 또는 대안적으로 킬른 실린더(111)를 회전시키기에 적절한 임의의 다른 엘리먼트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 회전자(131)는 킬른 실린더(111)를 회전시키기 위해 자석을 사용할 수 있다. 모터(133)는 가스 엔진, 전기 엔진, 또는 임의의 다른 적절한 엔진일 수 있다. 실린더 기어(135)는 외부 킬른 실린더 표면(112)에 부착될 수 있고 임의의 수의 적절한 톱니를 가질 수 있다. 모터(133)가 킬른 실린더(111)를 성공적으로 회전시키는 것을 허용하는 기어비를 갖는 임의의 유형의 기어가 사용될 수 있다. 체인(139)은 모터(133)가 킬른 실린더(111)를 회전시키도록 모터 기어(137)와 실린더 기어(135)를 연결할 수 있거나 또는 모터 기어와 실린더 기어는 서로 직접 맞물릴 수 있다.

킬른 실린더(111)의 회전은 회전 지지체(141)에 의해 보조될 수 있다. 회전 지지체(141)는 킬른 실린더(111)에 의해 경험되는 저항의 양을 감소시킴으로써 킬른 실린더(111)의 회전을 가능하게 하는데 사용되는 휠, 롤러, 또는 임의의 다른 구조일 수 있다.

회전 지지체(141)는 도 1에 도시된 베어링 휠(143) 및 휠 지지 표면(145)또는 다른 적절한 구조를 포함할 수 있다. 베어링 휠(143)은 자유 베어링 상에서 회전할 수 있거나 회전 동력을 제공함으로써 회전자(131)를 보조 및/또는 대신하도록 구동될 수 있다. 예를 들어, 베어링 휠은 견인력을 추가하거나 줄이기 위해 마찰 개질 재료(friction-modifying substance)로 표면을 덮은 고무 휠 또는 휠일 수 있다. 휠 지지 표면(145)은 외부 킬른 실린더 표면(112)에 대응하거나 이를 포함할 수 있거나 외부 킬른 실린더 표면(112)에 부착될 수 있다.

킬른 실린더(111)는 가열 시스템 또는 킬른 실린더 내의 열 반응에 의해 야기되는 증가된 내부 온도에 응답하여 방사 방향으로 확장할 수 있다. 가열 시스템 또는 킬른 실린더 내의 열 반응은 킬른 실린더(111)가 불균일하게 가열되도록 하여, 비대칭 확장을 향한 배치를 야기할 수 있으며, 이는 확인되지 않은 경우 킬른 실린더(111)가 원형을 벗어나게 할 수 있다. 예를 들어, 킬른 실린더(111)의 원주를 따른 한 부분은 상대적으로 더 차갑고 덜 확장하거나 또는 심지어 수축하기 쉬운 경향이 있는 킬른 실린더(111)의 원주를 따른 다른 부분보다 상대적으로 더 뜨겁고 확장하기 쉬울 수 있다. 아래에서 더 상세히 논의되는 확장 제약 어셈블리(151)는 킬른 실린더(111)의 외부에 배치될 수 있고, 예를 들어, 도 1에 도시된 임의의 적절한 수단에 의해 외부 킬른 실린더 표면(112)에 부착될 수 있다. 확장 제약 어셈블리(151)는 본 출원의 다른 곳에서 설명된 스티프너 링 어셈블리 또는 제약 구조 어셈블리를 포함하거나 이에 상응하거나 이에 의해 대체될 수 있다.

확장 제약 어셈블리(151)의 배열 및 서브 컴포넌트는 킬른 실린더(111)가 비대칭적으로 확장하는 것을 방지하는데 도움이 될 수 있으며, 예를 들어, 대신에 킬른 실린더(111)를 대칭 확장 쪽으로 제약할 수 있다. 일부 예에서, 확장 제약 어셈블리(151)는 킬른 실린더(111) 내부에 배치되고 외부 킬른 실린더 표면(112) 대신 내부 표면에 부착될 수 있다.

재료 처리 시스템(101)은 단일 확장 제약 어셈블리(151) 또는 다수의 확장 제약 어셈블리(151)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 재료 처리 시스템(101)은 킬른 실린더(111)의 외부를 따라 다양한 지점에 위치된 5개의 확장 제약 어셈블리(151)를 포함할 수 있다. 확장 제약 어셈블리(151)는 또한 킬른 실린더(111) 내부에 위치될 수 있거나, 내부 또는 외부 확장 제약 어셈블리(151)의 조합이 사용될 수 있다. 다수의 확장 제약 어셈블리(151)는 동일한 내부 구성을 가질 수 있거나 서로 구성이 상이할 수 있다. 확장 제약 어셈블리(151)의 가능한 구성을 위한 다양한 옵션이 도 4를 참조하여 아래에서 더 논의된다.

재료 처리 시스템(101)은 또한 처리되지 않은 산업 자재를 재료 처리 시스템(101)으로 이송하고 처리된 산업 자재를 재료 처리 시스템(101) 외부로 이송할 수 있는 공급 시스템(feeding system)(미도시)을 포함할 수 있다. 공급 시스템은, 예를 들어, 산업 자재를 킬른 실린더(111)의 일 단부 내로 및/또는 킬른 실린더(111)의 타 단부 밖으로 이송할 수 있다. 공급 시스템은 킬른 실린더(111) 내부에 있는 동안 산업 자재를 이송하기 위한 운송 시스템(conveyance system)을 더 포함할 수 있다. 공급 시스템 및/또는 운송 시스템은 일련의 이동 또는 고정 플레이트 또는 스쿠프(scoop), 벨트, 킬른 실린더 내부에 독립적이거나 고정된 회전 또는 고정 나선형 나사 블레이드, 자석 또는 적절한 이송 엘리먼트의 조합을 포함할 수 있으며, 재료 처리 시스템(101)을 통해 산업 자재의 전부 또는 일부를 이송하기 위해 사용될 수 있다.

도 2는 재료 처리 시스템(101)의 측면도를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 킬른 실린더(111)는 중심 축(119)을 가질 수 있다. 중심 축(119)은 킬른 실린더(111)의 원형 단면의 중심을 통과해 위치될 수 있다. 중심 축(119)은 지면에 평행하거나, 도 2에 도시된 바와 같이 수평 위로 기울어지거나, 또는 수평 아래로 기울어질 수 있다. 중심 축(119)은 수평이거나 수평 위 또는 아래로 기울어질 수 있다. 중심 축(119)의 각도는 킬른 실린더(111)의 일 단부가 킬른 실린더(111)의 타 단부보다 높게 위치되는 것에 의해 야기될 수 있다. 예를 들어, 킬른 실린더(111)는 2개의 칼라(121), 킬른 실린더(111)의 제 1 단부에 하나의 칼라(121) 및 킬른 실린더(111)의 제 2 단부에 제 2 칼라(121)를 가질 수 있고, 하나의 칼라(121)는 다른 칼라(121)보다 더 높은 수직 위치에 있다. 대안적으로 칼라(121)는 예를 들어, 동일한 높이에 있을 수 있어서, 중심 축(119)이 수평이 되도록 한다. 중심 축(119)을 수평보다 낮은 각도로 위치시키는 것은 킬른 실린더(111)를 통한 산업 자재의 이동을 가능하게 할 수 있다. 그러나, 중심 축(119)이 수평이거나 수평보다 높은 각도인 경우, 산업 자재는 또한 이동 또는 고정 플레이트 또는 스쿠프, 벨트, 킬른 실린더의 내부에 독립적이거나 고정된 고정 또는 회전 나선형 나사 블레이드, 자석 또는 이전에 논의된 다른 적절한 운송 수단을 이용하여 킬른 실러더(111)를 통해 이동될 수 있다.

가열 또는 냉각되는 산업용 재료의 존재는 이 산업용 재료가 킬른 실린더와 컨택하는 곳에서 국부적인 가열 또는 냉각을 유발할 수 있다. 처리 중인 산업 자재가 하부 지점(114)에서 킬른 실린더와 컨택하고 열을 흡수하고, 산업 자재가 상부 지점(116)과 컨택하지 않는 경우, 상부 지점(116)은 그런 다음 하부 지점(144)보다 더 높은 온도로 가열될 수 있고, 이는 킬른 실린더(111)가 하부 지점(114)보다 상부 지점(116)에서 더 많이 확장하도록 사전 배치되도록 할 수 있다. 상부 지점(116)과 하부 지점(114) 사이의 확장 차이는 적절한 확장 제약 어셈블리(151)가 없는 킬른 실린더(111)의 방사 방향 단면의 비대칭 확장으로 이어질 수 있다.

재료 처리 시스템(101)의 회전자(131) 및 회전 지지체(141)는 킬른 실린더(111)와 유사하게 기울어질 수 있고, 킬른 실린더(111)와 반대로 기울어 질 수 있거나, 또는 그것들이 비스듬히 위치되는 킬른 실린더(111)와 적절하게 기능하도록 허용하는 기울어 질 수 있다.

도 3은 재료 처리 시스템(101)의 일부의 단면도를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 칼라(121)는 리프(leaves)(125) 및 에어록(airlock)(127)을 포함할 수 있다. 리프(125)는 외부 킬른 실린더 표면(112) 사이에 맞물릴 수 있고 칼라(121)의 외부 또는 내부에 부착될 수 있다. 리프(125)는 외부 킬른 실린더 표면(112) 주위에 가요성 밀봉부(seal)로서 기능할 수 있다. 리프(125)는 예를 들어, 외부 환경으로부터 킬른 실린더(111)의 단부를 밀봉함으로써 리프가 없는 때보다 킬른 실린더(111)가 제어 가능한 산소 분위기에서 동작하고 더 높은 온도에 도달하도록 할 수 있다. 리프(125)는 경화된 강철, 스테인리스 스틸, 고무, 또는 킬른 실린더(111)의 외부와 칼라(121) 사이에 밀봉이 형성되는 것을 여전히 허용하면서 가요성인 임의의 다른 재료로 만들어질 수 있다. 리프는 리프의 수명을 연장하기 위해 킬른 실린더와 컨택 지점에 윤활 또는 자체 윤활 엘리먼트가 구비될 수 있다.

칼라(121)는 또한 외부 환경으로부터 킬른 실린더(111)를 밀봉하기 위해 사용될 수 있는 추가 엘리먼트를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 에어록(127) 또는 유사한 메커니즘이 통합될 수 있고 산업 자재가 킬른 실린더(111)의 밀봉을 여전히 유지하면서 킬른 실린더(111)의 단부 안팎으로 통과할 수 있게 한다. 에어록(127)은 주변 공기가 킬른 실린더(111)로 유입되거나 뜨거운 공기가 빠져 나가는 것을 방지하기 위해 교대로 열리고 닫히는 두 세트의 도어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 산업 자재가 킬른 실린더(111)로부터 칼라로 운송 시스템에 의해 이동될 때, 가마 실린더(111)의 단부에서 칼라(121)에 제 1 도어 세트는 산업 자재를 스테이징 위치(staging position)로 이동시키기 위한 이송 메커니즘을 허용하도록 개방될 수 있다. 그런 다음 제 1 세트의 도어가 닫힐 수 있고 제 2 세트의 도어가 열릴 수 있어 운송 메커니즘이 스테이징 위치로부터 외부 환경으로 산업 자재를 이동할 수 있다.

이전에 언급한 바와 같이, 킬른 실린더(111)의 증가된 온도는 방사 방향으로 확장을 야기할 수 있다. 확장 제약 어셈블리(151)는 킬른 실린더(111)가 비대칭적으로 확장하는 것을 억제하거나 방지할 수 있다. 확장 제약 어셈블리(151)에 포함될 수 있는 다양한 엘리먼트가 도 4를 참조하여 추가로 설명된다.

도 4는 비대칭 확장을 억제하거나 방지하기 위해 사용될 수 있는 확장 제약 어셈블리(151)의 예의 단면 정면도를 도시한다. 설명된 확장 제약 어셈블리(151)는 도 1에 도시된 확장 제약 어셈블리(151)로부터 추가 또는 대안적인 엘리먼트를 포함할 수 있다.

확장 제약 어셈블리(151)는 외부 제약 구조(411), 내부 원형 구조(421), 및 적어도 하나의 지지 구조 어셈블리(431)를 포함하는 것으로 도 4에 예로서 도시된다. 지지 구조 어셈블리(431)에 의해 내부 원형 구조(421)와 직접 연결된 외부 제약 구조(411)를 갖는 확장 제약 어셈블리(151)의 예가 도 4의 사분면 III에 도시되어 있다. 일부 예에서, 내부 원형 구조(421)는 킬른 실린더(111)일 수 있어서 예를 들어, 외부 제약 구조(411)는 킬른 실린더(111)의 외부 둘레에 배치된 링, 튜브, 또는 다른 적절한 구조에 대응할 수 있다. 대안적으로, 외부 제약 구조(411)는 킬른 실린더(111)일 수 있어서 예를 들어, 내부 원형 구조(421)는 킬른 실린더(111)의 내부에 위치된 튜브, 링, 또는 다른 엘리먼트에 대응할 수 있다. 비제한적인 예에서, 내부 원형 구조(421)은 직경이 1-5미터이고 금속으로 만들어질 수 있지만, 다른 크기 및/또는 재료가 추가적으로 또는 대안적으로 사용될 수 있다.

확장 제약 어셈블리(151)는 하나 이상의 지지 구조 어셈블리(431)를 포함할 수 있으며, 이들의 일부 또는 전부는 내부 원형 구조(421)의 외부에 부착될 수 있다. 하나 이상의 지지 구조 어셈블리(431)는 버팀대 또는 인대(ligament)를 포함하거나 이에 상응하거나 이에 의해 대체될 수 있다. 도 4는 예로서 10개의 지지 구조 어셈블리(431)를 도시하지만, 확장 제약 어셈블리(151)는 임의의 수의 지지 구조 어셈블리(431)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 지지 구조 어셈블리(431)는 킬른 실린더(111) 내부, 킬른 실린더(111) 외부 또는 킬른 실린더(111) 내부와 외부의 조합에 위치될 수 있다.

하나 이상의 지지 구조 어셈블리(431) 각각은 방사 방향으로부터 멀어지는 오프셋 각도(451)로 내부 원형 구조(421)로부터 외측으로 연장될 수 있다. 하나 이상의 지지 구조 어셈블리(431)는 인장 및/또는 압축에 저항하는 금속 또는 다른 재료로 만들어질 수 있다. 비제한적인 예에서, 지지 구조 어셈블리(431)는 강철로 만들어질 수 있고, 1 내지 10평방 센티미터의 단면을 가질 수 있고, 1 내지 3 미터의 내부 원형 구조(421)과 1.1 내지 3.1 미터의 외부 제약 구조(411) 사이에 걸쳐 있을 수 있다. 그러나, 하나 이상의 지지 구조 어셈블리(431)의 재료 및 크기는 확장 제약 어셈블리(151) 및 이것이 구현되는 관련 컴포넌트의 동작 파라미터에 따라 달라질 수 있다.

하나 이상의 지지 구조 어셈블리(431)는 베이스(base)(433) 및 인대(435)의 추가 엘리먼트를 포함할 수 있다. 베이스(433)는 발(foot)을 포함하거나, 이에 상응하거나, 발로 대체될 수 있으며, 본딩을 용이하게 하기 위한 임의의 적절한 인터페이스에 상응할 수 있다. 예를 들어, 베이스(433)는 내부 원형 구조(421)의 외부 또는 외부 제약 구조(411)의 내부에 용접될 수 있는 강철과 같은 용접에 적절한 재료로 만들어질 수 있다. 추가로 또는 대안적으로 베이스(433)는 볼트 체결을 용이하게 하기 위해 적절한 표면적을 가진 베이스에 대응하거나 접착을 가능하게 하는 접착제에 의해 적절한 커버리지를 가질 수 있다.

베이스(433)와 인대(435)는 착탈 가능한 구조로 연결될 수 있다. 예를 들어, 내부 나사산 또는 외부 나사산이 베이스(433)에 통합될 수 있고 인대(435)의 외부 나사산 또는 내부 나사산에 대응할 수 있다. 나사산 연결을 갖는 것은 인대가 사전 토크를 받을 수 있게 하여 내부 원형 구조(421)의 가열 및 확장 동안에 추가적인 자유도를 제공할 수 있다. 베이스(433) 및 인대(435)는 또한 클레비스(clevis) 부착물(예를 들어, 베이스(433) 또는 인대(435)에 통합됨) 및 핀을 사용하여 연결될 수 있다. 핀과 클레비스 부착물을 사용하면 내부 원형 구조(421)의 확장 및 수축 시 추가적인 자유도를 제공하여 베이스(433)와 인대(435) 사이의 조인트에서 발생할 수 있는 피로를 극복할 수 있다.

인대(435)는 외부 제약 구조(411)를 내부 원형 구조(421)에 연결하기 위해 베이스(433)와 모놀리식이거나 베이스에 부착될 수 있다. 추가적으로, 인대(435)는 도 4에 도시된 바와 같이 2개의 개별 베이스(433) 사이에 걸쳐 있을 수 있다. 대안적으로, 인대(435)는 베이스(433)를 사용하지 않고 외부 제약 구조(411) 및 내부 원형 구조(421)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에는 확장 제약 어셈블리(151)의 컴포넌트가 어셈블리를 형성하기 위해 후속적으로 함께 접합되는 개별 부품일 수 있으며, 어셈블리 전체 또는 부분은 대안적으로 예를 들어 주조, 화염 절단(flame cutting) 또는 다른 적절한 기술과 같은 모놀리식 구조로 형성될 수 있다.

동작시, 외부 제약 구조(411)는 내부 원형 구조(421)로부터의 전체적으로 대칭적인 힘 분포에 반응하여 회전할 수 있다. 내부 원형 구조(421)의 비대칭 확장은 이러한 비대칭 확장에 대응하기 위해 내부 원형 구조(421)로부터 외부 제약 구조(411)로 힘을 전달함으로써 하나 이상의 지지 구조 어셈블리(431)가 반응하게 할 수 있다. 예를 들어, 도 4는 외부 제약 구조(411)가 시계 방향으로 회전하도록 하는 10개의 지지 구조 어셈블리(431)에 작용하는 내부 원형 구조(421)로부터의 균일한 확장력의 예를 도시한다. 도 7은 명확성을 위해 과장된 비대칭 가열 및 확장의 예시적인 조건, 내부 원형 구조(421)의 변위, 인장 상태의 지지 구조(431T)(화살표 (471)로 표시) 및 압축 상태의 지지 구조(431C)(화살표 (473)로 표시)를 도시한다.

확장 제약 어셈블리(151)는 링(441)을 추가로 포함할 수 있다. 링(441)은 내부 원형 구조(421)에 부착될 수 있거나 대안적으로 외부 제약 구조(411)에 부착될 수 있다. 도 4의 사분면 II는 외부 제약 구조(411)에 부착된 링(441)을 도시하고, 도 4의 사분면 IV는 내부 원형 구조(421)에 부착된 링(441)을 도시한다. 확장 제약 어셈블리(151)는 대안적으로 다수의 링(441)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 링(441)은 내부 원형 구조(421)에 부착될 수 있고, 제 2 링(441)은 외부 제약 구조(411)에 부착될 수 있다. 다양한 예에서, 지지 구조 어셈블리(431)는 내부 링(441) 중 하나 이상에 의해 내부 원형 구조(421) 및/또는 외부 제약 구조(411)에 부착될 수 있다. 일부 예에서, 하나 이상의 내부 링(441)을 사용하면 추가적인 확장 저항 제약을 제공하고/하거나 이종 재료를 결합하기 위한 적절한 전이 구조를 제공할 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 일부 예에서 내부 링(441) 중 적어도 하나는 이미 제자리에 있고 확장 제약 어셈블리(151)에 통합되도록 개조될 수 있는 링에 대응할 수 있다.

도 5 및 도 6은 도 4의 확장 제약 어셈블리(151)의 단면 정면도의 일부를 도시하고, 확장 전후의 내부 원형 구조(421)를 개별적으로 도시한다. 도 5는 : 내부 원형 구조(421)(실선으로 확장 전 및 가상선으로 확장 후); 지지 구조 어셈블리(431)의 오프셋 각도(451); 및 외부 제약 구조(411) 상의 기준점(461)을 포함한다.

도 6은 : 내부 원형 구조(421)(가상선으로 확장 전 및 실선으로 확장 후); 오프셋 각도(451); 및 기준점(461)을 도시한다. 내부 원형 구조(421)가 확장되기 전에(예를 들어, 도 5), 지지 구조 어셈블리(431)는 제 1 오프셋 각도(451)에 있을 수 있고, 기준점(461)은 제 1 위치에 있을 수 있다. 내부 원형 구조(421)는 예를 들어, 도 5에서 실선으로 표시된 위치로부터 도 6에서 실선으로 도시된 위치로 이동하면서 확장될 수 있다. 내부 원형 구조(421)의 확장은 외부 제약 구조(411)가 회전하도록 할 수 있고, 예를 들어, 오프셋 각도(451)를 도 5에 도시된 것에서 도 6에 도시된 것으로 증가시키고 및/또는 기준점(461)을 도 5에 도시된 제 1 위치로부터 도 6에 도시된 제 2 위치로 회전시킨다.

도 7에 도시된 바와 같이, 내부 원형 구조(421)의 열적 프로파일이 방사 방향으로 비대칭(470)이면, 개별 지지 구조 어셈블리(431)는 비대칭 열 프로파일에 의해 구동되는 국부적인 확장 변위력에 저항하기 위해 인장(화살표 (471)로 표시됨) 또는 압축(화살표 (473)으로 표시됨)으로 강제될 수 있다. 확장 변위력은 지지 구조 어셈블리(431)를 통해 외부 제약 구조(411)의 호(arc)를 따라 힘을 재지향(redirect)함으로써 완화될 수 있다. 외부 제약 구조(411)는 재지향된 확장 변위력을 경감하기 위해 내부 원형 구조(421)에 대해 회전할 수 있다. 확장 변위에 의해 야기된 힘을 재지향시키는 것은 내부 원형 구조(421)의 높은 응력 및 항복 또는 파단을 방지할 수 있다.

내부 원형 구조(421)의 차등 확장이 도 5 및 도 6에 예로서 도시되지만, 내부 원형 구조(421)의 변화 정도 및/또는 방향은 변화할 수 있다. 예를 들어, 내부 원형 구조(421)가 외부 제약 구조(411)에 거의 닿을 때까지 확장하거나 외부 제약 구조(411)이 회전하지 않도록 동일한 속도로 확장할 수 있다. 또한, 비록 도 5, 6 및 7은 확장을 제약하거나 분배하는 측면에서 설명되었지만, 일부 예에서 관련 엘리먼트는 대신 수축을 제약하거나 분배할 수 있어서 예컨대, 내부 원형 구조(421)의 수축이 적어도 부분적으로 반시계 방향으로 회전하는 외부 제약 구조(411)에 의해 및/또는 지지 구조 어셈블리(431)의 각도(451)의 감소에 의해 제약된다.

외부 제약 구조(411)의 동작 예가 기준점(461)의 상대적인 이동과 오프셋 각도(451)의 증가에 의해 도 5 및 도 6에 도시된다. 기준점(461)은 0.1mm와 10mm 사이에서 이동할 수 있지만, 확장 제약 어셈블리(151)의 동작에 따라 이동이 더 작거나 더 클 수 있다. 오프셋 각도(451)는 예를 들어, 40도에서 시작하여 45도의 각도까지 증가할 수 있다. 그러나, 오프셋 각도(451)의 다른 범위 및/또는 변화량이 적절할 수 있다.

일부 양태에서, 다음 예 중 하나 이상에 따라 또는 그 엘리먼트의 일부 조합에 따라 디바이스, 시스템 또는 방법이 제공된다. 일부 양태에서, 이러한 예 중 하나 이상에서 설명된 디바이스 또는 시스템의 특징은 다른 예 중 하나에서 설명된 방법 내에서 활용될 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지이다.

예시

예시 1은 금속 또는 다른 재료(이후 예시 중 임의의 것의 특징을 개별적으로 또는 조합하여 포함할 수 있음)를 처리하기 위한 산업용 처리 장비용 확장 제약 어셈블리이며, 상기 어셈블리는 : 외부 제약 구조(outer constraining structure); 상기 외부 제약 구조로부터 방사 방향 안쪽으로 그리고 상기 확장 제약 어셈블리 내에 배치된 내부 원형 구조; 및 상기 외부 제약 구조의 방사 방향으로부터 멀어지는 오프셋 각도로 배열되고, 상기 외부 제약 구조와 상기 내부 원형 구조 사이에서 연장되고, 상기 외부 제약 구조와 상기 내부 원형 구조에 부착된 복수의 지지 구조를 포함한다.

예시 2는 예시(들) 1(또는 개별적으로 또는 조합된 임의의 다른 선행 또는 후속 예시)의 어셈블리이며, 상기 외부 제약 구조 내에 그리고 상기 외부 제약 구조와 상기 내부 원형 구조 사이에 배치된 적어도 하나의 링을 더 포함하고, 상기 복수의 지지 구조는 상기 적어도 하나의 링을 통해 부착된다.

예시 3은 예시(들) 2(또는 개별적으로 또는 조합된 임의의 다른 선행 또는 후속 예시)의 어셈블리로서, 상기 적어도 하나의 링은 제 1 링 및 제 2 링을 포함하고, 상기 제 1 링은 상기 내부 원형 구조에 부착되고 상기 제 2 링은 상기 외부 제약 구조에 부착되고, 상기 복수의 지지 구조는 상기 제 1 링과 상기 제 2 링을 통해 부착된다.

예시 4는 예시(들) 1(또는 개별적으로 또는 조합된 임의의 다른 선행 또는 후속 예시)의 어셈블리이며, 상기 복수의 지지 구조 중 적어도 하나의 오프셋 각도는 1도와 89도 사이이다.

예시 5는 예시(들) 1(또는 개별적으로 또는 조합된 임의의 다른 선행 또는 후속 예시)의 어셈블리이며, 상기 복수의 지지 구조 중 적어도 하나의 단면은 적어도 1제곱 센티미터이다.

예시 6은 예시(들) 1(또는 개별적으로 또는 조합된 임의의 다른 선행 또는 후속 예시)의 어셈블리이며, 상기 복수의 지지 구조 중 적어도 하나는: 상기 내부 원형 구조에 부착되도록 구성된 베이스(base); 및 상기 베이스에 부착된 인대(ligament)를 포함한다.

예시 7은 회전식 킬른 시스템(개별적으로 또는 조합하여 진행 또는 후속 예시 중 임의의 것의 특징을 포함할 수 있음)이며, 회전자; 가열 시스템; 상기 회전자에 의해 회전 가능한 킬른 실린더(kiln cylinder)로서, 상기 킬른 실린더는 상기 킬른 실린더에 열을 제공하기 위해 상기 가열 시스템과 연통하고, 상기 킬른 실린더는 : 중심 축; 외부 킬른 실린더 표면; 상기 가열 시스템으로부터 또는 처리중인 재료의 반응 또는 열 작용에 의해 상기 킬른 실린더 내에 제공된 열로 인한 가변 열 프로파일에 응답하고, 상기 킬른 실린더의 방사 방향으로 가변 확장을 향해 추진되는 단면 두께(cross-sectional thickness); 상기 중심 축과 축방향으로 정렬되고 상기 킬른 실린더의 적어도 일부를 수용하는 칼라(collar); 및 상기 중심 축과 축방향으로 정렬되고 상기 킬른 실린더로부터 방사 방향 외측에 배치된 확장 제약 어셈블리(expansion constraint assembly)로서, 상기 확장 제약 어셈블리는 상기 킬른 실린더의 단면 두께의 가변 확장을 제한하도록 구성되고, 상기 확장 제약 어셈블리는: 외부 제약 구조; 및 상기 외부 제약 구조의 내부와 상기 외부 킬른 실린더 표면 사이에서 각각 연장되고, 각각이 상기 외부 제약 구조의 방사 방향으로부터 멀어지는 오프셋 각도로 배열되고, 각각이 상기 외부 킬른 실린더 표면 및 상기 외부 제약 구조에 고정(anchor)되는 복수의 지지 구조를 포함한다.

예시 8은 예시(들) 7(또는 개별적으로 또는 조합된 임의의 다른 선행 또는 후속 예시)의 회전식 킬른 시스템이며, 상기 칼라는 : 상기 칼라에 부착되고 상기 외부 킬른 실린더 표면과 맞물리는 복수의 리프(leaf)를 더 포함한다.

예시 9는 예시(들) 7(또는 개별적으로 또는 조합된 임의의 다른 선행 또는 후속 예시)의 회전식 킬른 시스템이며, 상기 킬른 실린더는 제 1 단부에 제 1 부분, 제 2 단부에 제 2 부분, 및 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분 사이의 중간 부분을 더 포함한다.

예시 10은 예시(들) 9(또는 개별적으로 또는 조합된 임의의 다른 선행 또는 후속 예시)의 회전식 킬른 시스템이며, 상기 칼라는 상기 킬른 실린더의 상기 제 1 부분과 맞물리는 제 1 칼라이고; 및 상기 회전식 킬른 시스템은 상기 킬른 실린더의 다른 부분과 맞물리는 제 2 칼라를 더 포함한다.

예시 11은 예시(들) 7(또는 개별적으로 또는 조합된 임의의 다른 선행 또는 후속 예시)의 회전식 킬른 시스템이며, 상기 중심 축은 상기 킬른 실린더의 제 1 단부가 상기 킬른 실린더의 제 2 단부보다 수직으로 더 높게 위치되도록 기울어진다.

예시 12는 예시(들) 7(또는 개별적으로 또는 조합된 임의의 다른 선행 또는 후속 예시)의 회전식 킬른 시스템이며, 상기 확장 제약 어셈블리는 상기 킬른 실린더와 축방향으로 정렬되고 상기 외부 킬른 실린더 표면에 고정된 링을 더 포함하고, 상기 복수의 지지 구조는 상기 외부 제약 구조 및 내부 링과 맞물린다.

예시 13은 예시(들) 7(또는 개별적으로 또는 조합된 임의의 다른 선행 또는 후속 예시)의 회전식 킬른 시스템이며, 상기 확장 제약 어셈블리는 제 1 확장 제약 어셈블리이고; 및 상기 킬른 실린더는 상기 킬른 실린더 주위로 연장되는 제 2 확장 제약 어셈블리를 더 포함한다.

예시 14는 예시(들) 7(또는 개별적으로 또는 조합된 임의의 다른 선행 또는 후속 예시)의 회전식 킬른 시스템이며, 상기 킬른 실린더의 가변 확장은 상기 복수의 지지 구조 중 적어도 하나의 오프셋 각도를 증가시킨다.

예시 15는 예시(들) 14(또는 개별적으로 또는 조합된 임의의 다른 선행 또는 후속 예시)의 회전식 킬른 시스템이며, 상기 복수의 지지 구조 중 적어도 하나의 오프셋 각도의 증가는 상기 외부 제약 구조가 상기 킬른 실린더의 중심 축을 중심으로 회전하게 한다.

예시 16은 금속 또는 다른 재료(이전 또는 후속 예시 중 임의의 것의 특징을 개별적으로 또는 조합하여 포함할 수 있음)를 처리하기 위한 산업용 처리 장비를 위한 확장 제약 방법이며, 상기 방법은 : 외부 제약 구조 및 상기 산업용 처리 장비의 내부 원형 구조의 외부 표면에 복수의 지지 구조를 수용하는 단계; 및 상기 복수의 지지 구조 중 적어도 하나의 인장 또는 압축의 증가를 야기하거나 상기 내부 원형 구조의 중심 축 주위로 상기 외부 제약 구조의 회전을 적어도 야기함으로써 상기 내부 원형 구조의 불균일한 확장에 저항하는 단계를 포함한다.

예시 17은 예시(들) 16(또는 개별적으로 또는 조합된 임의의 다른 선행 또는 후속 예시)의 방법이며, 상기 내부 원형 구조의 불균일한 확장에 저항으로 인해 상기 복수의 지지 구조 중 적어도 하나의 상기 외부 제약 구조의 방사 방향으로부터 멀어지는 오프셋 각도의 변화를 야기하는 단계를 더 포함한다.

예시 18은 예시(들) 17(또는 개별적으로 또는 조합된 임의의 다른 선행 또는 후속 예시)의 방법이며, 상기 복수의 지지 구조 중 적어도 하나의 오프셋 각도의 변화를 야기하는 단계는 추가로 상기 외부 제약 구조가 회전하게 한다.

예시 19는 예시(들) 16(또는 개별적으로 또는 조합된 임의의 다른 선행 또는 후속 예시)의 방법이며, 상기 복수의 지지 구조 중 적어도 다른 하나는 인장의 증가를 경험하고, 상기 복수의 지지 구조 중 적어도 다른 하나는 압축의 증가를 경험한다.

예시 20은 예시(들) 16(또는 개별적으로 또는 조합된 임의의 다른 선행 또는 후속 예시)의 방법이며, 상기 불균일한 확장은 상기 내부 원형 구조 내부의 온도 상승 또는 하강에 의해 야기된다.

상기 인용된 모든 특허, 간행물 및 요약은 그 전체가 참고로 본 출원에 통합된다. 예시된 실시예를 포함하는 실시예의 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로만 제시되었으며, 개시된 정확한 형태를 망라하거나 제한하려는 의도가 아니다. 수많은 수정, 개조 및 사용이 당업자에게 자명할 것이다.

Claims

산업 자재를 처리하는데 사용되는 산업용 처리 장비용 확장 제약 어셈블리에 있어서, 상기 어셈블리는,
외부 제약 구조(outer constraining structure);
상기 외부 제약 구조로부터 반경 방향(radially) 안쪽으로 그리고 상기 확장 제약 어셈블리 내에 배치된 내부 원형 구조; 및
상기 외부 제약 구조의 반경 방향으로부터 멀어지는 오프셋 각도로 배열되고, 상기 외부 제약 구조와 상기 내부 원형 구조 사이에서 연장되고, 상기 외부 제약 구조와 상기 내부 원형 구조에 부착된 복수의 지지 구조를 포함하고,
상기 외부 제약 구조 내에 그리고 상기 외부 제약 구조와 상기 내부 원형 구조 사이에 배치된 적어도 하나의 링을 더 포함하고,
상기 복수의 지지 구조는 상기 적어도 하나의 링을 통해 부착되고, 상기 적어도 하나의 링은 제 1 링 및 제 2 링을 포함하고, 상기 제 1 링은 상기 내부 원형 구조에 부착되고, 상기 제 2 링은 상기 외부 제약 구조에 부착되고, 상기 복수의 지지 구조는 상기 제 1 링과 상기 제 2 링을 통해 부착되는, 어셈블리.
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청구항 1에 있어서, 상기 복수의 지지 구조 중 적어도 하나의 상기 오프셋 각도는 1도와 89도 사이인, 어셈블리.
청구항 1에 있어서, 상기 복수의 지지 구조 중 적어도 하나의 단면은 적어도 1제곱 센티미터인, 어셈블리.
청구항 1에 있어서, 상기 복수의 지지 구조 중 적어도 하나는,
상기 내부 원형 구조에 부착되도록 구성된 베이스(base); 및
상기 베이스에 부착된 인대(ligament)를 포함하는, 어셈블리.
회전식 킬른 시스템(rotary kiln system)에 있어서,
회전자;
가열 시스템;
상기 회전자에 의해 회전 가능한 킬른 실린더(kiln cylinder); 및
제1항에 따른 확장 제약 어셈블리(expansion constraint assembly)를 포함하고,
상기 킬른 실린더는 상기 킬른 실린더에 열을 제공하기 위해 상기 가열 시스템과 연통하고, 상기 킬른 실린더는,
중심 축;
외부 킬른 실린더 표면;
상기 가열 시스템으로부터 또는 처리중인 재료의 반응 또는 열 작용에 의해 상기 킬른 실린더 내에 제공된 열로 인한 가변 열 프로파일에 응답하고, 상기 킬른 실린더의 반경 방향으로 확장될 수 있는 단면 두께(cross-sectional thickness);
상기 중심 축과 축방향으로 정렬되고 상기 킬른 실린더의 적어도 일부를 수용하는 칼라(collar)를 포함하고;
상기 확장 제약 어셈블리는 상기 중심 축과 축방향으로 정렬되고 상기 킬른 실린더로부터 반경 방향 외측에 배치되고, 상기 확장 제약 어셈블리는 상기 킬른 실린더의 단면 두께의 가변 확장을 제한하도록 구성되고, 상기 확장 제약 어셈블리는,
외부 제약 구조; 및
상기 외부 제약 구조의 내부와 상기 외부 킬른 실린더 표면 사이에서 각각 연장되고, 각각이 상기 외부 제약 구조의 반경 방향으로부터 멀어지는 오프셋 각도로 배열되고, 각각이 상기 외부 킬른 실린더 표면 및 상기 외부 제약 구조에 고정(anchor)되는 복수의 지지 구조를 포함하는, 회전식 킬른 시스템.
청구항 7에 있어서, 상기 칼라는 상기 칼라에 부착되고 상기 외부 킬른 실린더 표면과 맞물리는 복수의 리프(leaf)를 더 포함하는, 회전식 킬른 시스템.
청구항 7에 있어서, 상기 킬른 실린더는 제 1 단부에 제 1 부분, 제 2 단부에 제 2 부분, 및 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분 사이의 중간 부분을 더 포함하는, 회전식 킬른 시스템.
청구항 9에 있어서, 상기 칼라는 상기 킬른 실린더의 상기 제 1 부분과 맞물리는 제 1 칼라이고; 및
상기 회전식 킬른 시스템은 상기 킬른 실린더의 다른 부분과 맞물리는 제 2 칼라를 더 포함하는, 회전식 킬른 시스템.
청구항 7에 있어서, 상기 중심 축은 상기 킬른 실린더의 제 1 단부가 상기 킬른 실린더의 제 2 단부보다 수직으로 더 높게 위치되도록 기울어진, 회전식 킬른 시스템.
청구항 7에 있어서, 상기 확장 제약 어셈블리는 상기 킬른 실린더와 축방향으로 정렬되고 상기 외부 킬른 실린더 표면에 고정된 링을 더 포함하고, 상기 복수의 지지 구조는 상기 외부 제약 구조 및 내부 링과 맞물리는, 회전식 킬른 시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 확장 제약 어셈블리는 제 1 확장 제약 어셈블리이고; 및
상기 킬른 실린더는 상기 중심 축과 축방향으로 정렬되고 상기 킬른 실린더로부터 반경 방향 외측에 배치된 제 2 확장 제약 어셈블리를 더 포함하는, 회전식 킬른 시스템.
청구항 7에 있어서, 상기 킬른 실린더의 가변 확장은 상기 복수의 지지 구조 중 적어도 하나의 오프셋 각도를 증가시키는, 회전식 킬른 시스템.
청구항 14에 있어서, 상기 복수의 지지 구조 중 적어도 하나의 오프셋 각도의 증가는 상기 외부 제약 구조가 상기 킬른 실린더의 중심 축을 중심으로 회전하게 하는, 회전식 킬른 시스템.
산업 자재를 처리하는데 사용되는 산업용 처리 장비의 확장 제약 방법에 있어서,
외부 제약 구조 및 상기 산업용 처리 장비의 내부 원형 구조의 외부 표면에 복수의 지지 구조를 수용하는 단계;
상기 복수의 지지 구조 중 적어도 하나의 인장 또는 압축의 증가를 야기하거나 상기 내부 원형 구조의 중심 축 주위로 상기 외부 제약 구조의 회전을 적어도 야기함으로써 상기 내부 원형 구조의 불균일한 확장을 제약하는 단계;
상기 내부 원형 구조의 불균일한 확장을 제약함으로 인해 상기 복수의 지지 구조 중 적어도 하나의 상기 외부 제약 구조의 반경 방향으로부터 멀어지는 오프셋 각도의 변화를 야기하는 단계;
상기 외부 제약 구조 내에 그리고 상기 외부 제약 구조와 상기 내부 원형 구조 사이에 배치된 적어도 하나의 링을 제공하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 링을 통해 상기 복수의 지지 구조를 부착하는 단계를 포함하고,
상기 적어도 하나의 링을 제공하는 단계는 제 1 링 및 제 2 링을 제공하고, 상기 제 1 링을 상기 내부 원형 구조에 부착하고 상기 제 2 링을 상기 외부 제약 구조에 부착하는 것을 포함하고,
상기 복수의 지지 구조를 부착하는 단계는 상기 복수의 지지 구조를 상기 제 1 링과 상기 제 2 링을 통해 부착하는 것을 포함하는, 방법.
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청구항 16에 있어서, 상기 복수의 지지 구조 중 적어도 하나의 오프셋 각도의 변화를 야기하는 단계는 추가로 상기 외부 제약 구조가 회전하게 하는, 방법.
청구항 16에 있어서, 상기 복수의 지지 구조 중 적어도 하나에서 인장이 증가하고, 상기 복수의 지지 구조 중 적어도 다른 하나에서 압축이 증가하는, 방법.
청구항 16에 있어서, 상기 불균일한 확장은 상기 내부 원형 구조 내부의 온도 상승 또는 하강에 의해 야기되는, 방법.
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