KR20080086535A - 고로용 다중 호퍼형 충전설비 - Google Patents

Abstract

고로용 다중 호퍼형 충전설비(10)(10')는 고로의 중심축(A)에 대한 분배 부재의 회전에 의해 고로(12) 내에 벌크 재료를 분배하는 회전식 분배장치(14) 및, 회전식 분배장치 상부에 중심축(A)으로부터 이격되고 평행하게 배열되는 적어도 두 개의 호퍼(20)(22)를 포함한다. 각 호퍼는 배출구 부분(78)에서 끝나는 하부 깔때기 부품(76)을 구비하며, 각 호퍼는 그의 배출구 부분에 연관되는 셔터 부재(84)를 갖는 재료 통로밸브(82)를 구비한다. 본 발명에 따르면, 각 깔때기 부품(76)은 그의 배출구 부분(78)이 편심으로 놓이고 중심축(A)에 인접하게 배치되도록 비대칭적으로 형성되며, 각 배출구 부분(78)은 실질적으로 수직인 벌크 재료의 배출 흐름(140)을 생성하도록 수직으로 향하게 되며, 그리고, 각 재료 통로밸브(82)는 하나의 단일조각형 셔터 부재를 구비하고, 어떤 부분적 밸브 개방 영역이라도 중심축(A)에 인접한 연관된 배출구 부분(78)의 일측부에 위치하게 되도록, 그의 개별적인 셔터 부재(84)가 중심축(A)으로부터 멀어지는 방향으로 개방되도록 형성된다.

Description

고로용 다중 호퍼형 충전설비{MULTIPLE HOPPER CHARGING INSTALLATION FOR A SHAFT FURNACE}

본 발명은 일반적으로 용광로(blast furnace)용도의 고로용 충전설비에 관한 것으로, 특히 벌크 재료(bulk material)를 위한 적어도 두 개의 호퍼(hopper) 또는 저장용기를 포함하는 충전설비에 관한 것이다.

BELL LESS TOP 형 충전설비는 전세계의 용광로에서의 폭 넓은 사용이 확인되고 있다. 이들은 공통적으로, 노(furnace)의 수직 중심축에 대하여 회전가능하고 중심축과 직교하는 수평축에 대하여 선회가능한, 분배 슈트(distribution chute)를 구비하는 회전식 분배장치를 포함한다. 기본적으로, 두 가지 서로 다른 타입의 BELL LESS TOP 형 충전설비들로 구별된다. "중심 공급(central-feed)"형으로 불리는 충전설비들은, 분배장치에 공급될 벌크 재료의 임시적인 저장을 위하여, 회전식 분배장치 상부의 노의 중심축 상에 배열되는 하나의 호퍼를 구비한다. 이러한 충전설비들은 벌크 재료를 충전하고 호퍼를 다시 채우는 연속적인 사이클을 내포한다. "상부 평행 호퍼(parallel hopper top)"형으로 불리는 충전설비는 여러 개의, 바꿔 말하면 일반적으로 두 개의, 회전식 분배장치의 상부에 평행하게 배열되는, 호퍼를 포함한다. 이러한 충전설비들은, 미리 채워진 다른 호퍼가 분배장치에 공급하기 위해 비워지는 동안, 하나의 호퍼는 (다시) 채워질 수 있기 때문에, 벌크 재료의 준-연속적인 충전을 허용한다. "상부 평행 호퍼"형 충전설비에서, 호퍼들은 확실히 노의 중심축으로부터 이격될 필요가 있다.

공지의 "상부 평행 호퍼"형 충전설비에서, 벌크 재료의 흐름은, 호퍼들의 이격 배치에 따라, 호퍼와 분배장치 사이의 경사진 경로를 따른다. 결과적으로, 벌크 재료는 일반적으로 분배 슈트에 중심으로 낙하하지 않을 것이다. 그 결과, 분배 슈트의 회전 도중에, 분배 슈트의 충돌 영역(impact zone)은, 분배 슈트의 베이스와 중심축의 교차부분에 대하여, 왕복 이동을 실행할 것이다. 분배 슈트에서의 벌크 재료의 미끄럼이동 거리는 이와 같은 왕복 이동에 따라 달라진다. 벌크 재료의 흐름에 대한 분배 슈트의 제동효과로 인해, 이러한 상황은 노에서 벌크 재료의 비대칭적이고 불균일한 분배를 야기한다. 나아가, 벌크 재료의 경사진 경로 때문에, 분배 슈트의 바로 상류에 배열되는 중심 공급관(central feeder spout) 등과 같은 공지된 충전설비의 몇몇 부분들이 심각한 손상을 받을 수 있다.

이와 같은 문제점은, 회전식이자 각도조절가능한 분배 슈트 및 노의 중심축에 대하여 이격된 하나 이상의 저장 호퍼를 구비하는 BELL LESS TOP 형 고로 충전설비를 개시하는, US 4,599,028에서 검토된 바 있다. US 4,599,028에 따르면, 호퍼(들)로부터 분배 슈트로 방출되는 재료의 경로를 바로잡기 위한 조절가능한 안내판들이 제공된다. 다른 접근으로, 노의 축에 중심을 둔, 배출구를 구비하는 부가적 인 공급채널이 제공되는 것으로 알려져 있다. 이와 같은 설비들은 WO2005/028683 및 JP 2004-010980 에 개시된다. 그러나, 나중의 설비들은 노의 중심에 작은 코크스 무더기들(coke batches : "코크스 굴뚝들")을 충전하는 용도로 제한된다. 어떠한 충전 과정 도중이라 하더라도, 바꿔 말하면 중심 충전 도중에 국한되지 않고, 충전 재료의 흐름 경로를 조절할 수 있는 다른 설비가 JP 09-296206으로부터 알려진다. JP 09-296206는, 평행하게 배열되며 노의 중심축에 대하여 이격된, 여러 개의 상부 호퍼들을 구비하는 고로 충전설비를 개시한다. 이동 경로를 개선하기 위하여, 이 설비는 분배 슈트 상류측의 충전재료 안내장치에 배열되는 진동슈트(rocking chute)를 포함한다. 안내장치는 이러한 진동 슈트를 어떠한 방향으로도 경사지게 할 수 있어, 충전이 노의 중심을 향하도록 한다. 비록 이러한 설비가 불균일하고 비대칭인 분배의 문제점을 감소시킬 수 있다 하더라도, 파손되기 쉽고 수리에 필요한 작업중단시간을 발생시키는 값비싼 부가적 메커니즘을 요구하는, US 4,599,028로부터 알려진 설비와 같은 동일한 결점을 갖는다.

본 발명의 목적은, 특정 목적으로 전용화된 부가적인 장치의 사용 없이, 노 안에서 벌크 재료 분배의 비대칭성을 감소시키는, 고로용 다중 호퍼형 충전설비를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 고로의 중심축에 대한, 예를 들어 선회가능한 슈트와 같은, 분배 부재의 회전에 의해 고로 내에 벌크 재료를 분배하는 회전식 분배장치 및, 회전식 분배장치에 공급될 벌크 재료를 저장하기 위하여 회전식 분배장치 상부에 중심축으로부터 이격되고 평행하게 배열되는, 적어도 두 개의 호퍼를 포함하는 고로용 다중 호퍼 충전설비를 제안한다. 각 호퍼는 배출구 부분에서 끝나는 하부 깔때기 부품(funnel part)을 구비하며, 각 호퍼는, 배출구 부분에서 밸브 개방 영역을 변화시키기 위하여 배출구 부분에 연관되는, 셔터 부재(shutter menber)를 갖는 재료 통로밸브(material gate valve)를 구비한다. 본 발명의 중요한 양태에 따르면, 각 깔때기 부품은, 그의 배출구 부분이 편심으로 놓이고 중심축에 인접하게 배치되도록, 비대칭적으로 형성되며, 각 배출구 부분은, 실질적으로 수직인 벌크 재료의 배출 흐름을 생성하도록, 수직으로 향하게 되며, 그리고, 하나의 셔터 부재를 구비하는 슬라이딩 밸브 타입의 각 재료 통로밸브는, 어떤 부분적 밸브 개방 영역이라도 중심축에 인접한 연관된 배출구 부분의 일측부(the side of the associated outlet portion)에 위치하게 되도록, 그의 개별적인 셔터 부재가 중심축으로부터 멀어지는 방향으로 개방되도록 형성된다.

이러한 형태는, 각 호퍼를 위한, 실질적으로 수직이자 거의 중심의 바꿔 말하면 중심축과 거의 동축상의, 충전 재료 흐름 경로를 얻을 수 있도록 한다. 공지된 설비에서 생성되는 경사진 흐름 경로들과 관련되는 결점들이 제거된다.

본 발명에 따른 설비에 따르면, 어떠한 부가적인 기계적 고안물(contrivance)도 필요로 하지 않는다. 개선된 흐름 경로는, 어떠한 부가적인 작동 부품들도 없이, 완전하고 신뢰할 수 있는 설계의, 바꿔 말하면 예를 들어 US 4,599,028 또는 JP 09-296206에서 제안되는 것에 반대되는, 부품들을 사용하는 완전히 수동적인 형태에 의해 얻어진다. 제안되는 설비는 새로운 설계 및 고로용 충전설비에 필수인 부품들의, 즉 연관되는 재료 통로밸브 뿐만 아니라 깔때기 부품 및 배출구 부분을 각각 구비하는 호퍼들의, 혁신적인 상대적 배열에 의해 달성된다.

바람직하게, 각 깔때기 부품, 각 배출구 부분 및 각 통로밸브는, 각각의 재료 통로밸브가 개방될 때, 실질적으로 수직인 벌크 재료의 배출 흐름이 초기에 중심 삽입관(centering insert) 또는 공급관(feeder spout) 속으로 똑바로 낙하하도록, 형성된다. 중심 삽입관 또는, 이러한 중심 삽입관이 제공되지 않는다면, 공급관이, 적하 흐름(burden flow)을 분배 부재로 집중시키기 위하여, 배출구 부분의 하류이자 분배 부재의 상류에 중심축과 중심이 일치하도록 배열된다. 이와 관련하여, 초기는, 단지 통로밸브의 작은 개방 상태인, 즉 몇몇 %의 개방비(aperture ratio)까지인, 예를 들어 전체 밸브 단면의 10%까지인, 동안의 시간으로 이해되어야 할 것이다. 인식하게 될 것으로서, (또한, 때때로 밀봉밸브가 내부에 배열될 때 밀봉밸브 하우징으로 불리는) 회전식 분배기와 호퍼들 사이의 연결 케이싱(connecting casing)에서의 초기 충돌을 회피하는 것은 마모를 감소시키고, 따라서 영향을 받는 부품들의 수명을 증가시킨다. 나아가, 흐름 경로의 집중이 촉진된다.

더욱 바람직한 실시예에서, 각 깔때기 부품은 비스듬한 원뿔대(frustum of an oblique circular cone)의 표면(surface)을 따르는 형태로 형성된다. 이 경우, 수직(최소 경사)에 대하여 최대 기울기를 갖는 깔때기 부품의 절단선(section line)을 포함하는 수직 단면에서, 이 절단선은 최대 45°의, 바람직하게 30°와 45°사이의 범위 이내인 기울기 각도를 갖는 것이 유익하다. 유익하게, 비스듬한 원뿔은 최대 45°끼인각(included angle)을 갖는다. 나아가, 비스듬한 원뿔의 원뿔 축은, 중심축을 포함하는 수직 단면에서, 중심축에 인접한 깔때기 부품의 절단선이 수직이거나 바람직하게 0°와 10°사이의 범위 이내인 대응 기울기(counterslope)를 갖도록, 수직에 대하여 기울어지는 것이 바람직하다. 각각의 이러한 치수(measure)들은 충전 도중의 호퍼 내부에서 벌크 재료의 질량 흐름(mass flow)을 증진시키는데 기여하며, 그로 인해 충전 재료의 격리(segregation)를 회피하도록 하는데 기여한다.

충전설비는, 중심축에 중심을 두며 회전식 분배장치와 통하는 배출구를 갖는 깔때기 형상의 하부 부품, 및. 각 호퍼를 위한, 밀봉밸브 하우징 내부에 배열되는 연관된 밀봉밸브 및 유입구를 포함하는 상부 부품을 구비하는 공용의 상기 밀봉밸브 하우징을 더 구비하는 것이 바람직하며, 여기서 각 호퍼의 재료 통로밸브를 위한 독립적 재료 통로 하우징(independant material gate housing)이 밀봉밸브 하우징의 각 유입구의 상부에 분리가능하게 연결된다. 독립적 재료 통로 하우징들은 더 쉬운 접근 및 개선된 유지관리 절차를 허용한다.

유익하게, 각 재료 통로 하우징은 확고하고 분리가능하게 관련된 호퍼에 부착되고, 보정기(compensator)에 의해 유연하고 분리가능하게 밀봉밸브 하우징의 상부 부품에 부착된다. 바람직하게, 밀봉밸브 하우징은, 보정기에 의해 유연하게 또는 확고하게, 회전식 분배장치에 분리가능하게 부착된다. 이러한 형태는 각 밀봉밸브 하우징을 독립적으로 분해할 수 있도록 하여, 그로 인해 유지관리 절차가 더욱 개선된다.

다른 유익한 실시예에서, 각 밀봉밸브는 폐쇄 밀봉위치와 개방 정지위치 사이에서 선회가능한 날개판(flap)을 포함하며, 이때 각 밀봉밸브는, 날개판이 중심축에 대하여, 외측으로 개방되기 적합하도록 형성된다.

배출구 부분들의 형태와 관련하여, 각 배출구 부분은, 실질적으로 수직인 중심축에 인접한 측벽을 갖는, 8각형 슈트를 포함하는 것이 바람직하다.

통로밸브들의 형태와 관련하여, 각 재료 통로밸브는, 배출구 부분의 전방에서 회전하기에 적합하도록 형성되는, 하나의 단일조각형 셔터 부재를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 충전설비는 야금용 용광로(metallurgical blast furnace)를 설비하는데 특히 적합하다는 것을 이해하게 될 것이다.

본 발명의 더욱 상세한 사항 및 장점들은 첨부도면을 참조하는 비제한적인 몇몇 실시예들에 대한 뒤따르는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 고로용 2-호퍼형 충전설비를 도시한 측면도이다;

도 2는, 선택가능한 지지구조를 보여주는, 도 1과 유사한, 고로용 2-호퍼형 충전설비를 도시한 측면도이다;

도 3은 본 발명에 따른 충전설비에 사용하기 위한 호퍼를 도시한 수직 단면 도이다;

도 4는 2-호퍼형 충전설비에서 밀봉밸브 하우징과 재료 통로 하우징을 통한 충전 재료의 흐름을 개략적으로 도시한 수직 단면도이다;

도 5는 고로용 3-호퍼형 충전설비를 도시한 사시도이다;

도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선에 따른 고로용 3-호퍼형 충전설비를 도시한 측면도이다;

도 7은, 선택가능한 지지구조를 보여주는 도 6과 유사한, 고로용 3-호퍼형 충전설비를 도시한 측면도이다;

도 8은 3-호퍼형 충전설비를 위한 밀봉밸브 하우징을 도시한, 도 6의 Ⅷ-Ⅷ선에 따른 평면도;

도 9는 3-호퍼형 충전설비에서 밀봉밸브 하우징과 재료 통로 하우징을 통한 충전 재료의 흐름을 개략적으로 도시한, 도 8의 Ⅸ-Ⅸ선에 따른, 수직 단면도.

이러한 도면들에서, 동일한 참조 부호는 전체에 걸쳐 동일한 또는 유사한 부품들을 지시하기 위하여 사용될 것이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 일반적으로 참조부호 10으로 지시되는 2-호퍼형 충전설비는 뒤따르는 상세한 설명의 첫 번째 부분에서 설명될 것이다.

도 1은 단지 목부분(throat) 만이 부분적으로 도시되는 용광로(12)의 상부에 배치되는 2-호퍼형 충전설비를 도시한다. 충전설비(10)는 용광로(12)의 목부분 상 부에 인접하게 배치되는 회전식 분배장치(14)를 포함한다. 회전식 분배장치(14) 그 자체는 기존의 BELL LESS TOP 형 충전설비들로부터 공지된 형태의 것이다. 용광로(12) 내부에 벌크 재료를 분배하기 위하여, 회전식 분배장치(14)는 분배 부재로서의 역할을 수행하는 슈트(미도시)를 포함한다. 슈트는 용광로(12)의 수직 중심축(A)에 대하여 회전가능하고 중심축(A)에 수직인 수평축에 대하여 선회가능하도록 목부분 내부에 배치된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 충전설비(10)는 회전식 분배장치(14) 상부에 평행하고 배열되며 중심축(A)으로부터 이격된 제1 호퍼(20) 및 제2 호퍼(22)를 포함한다. 그 자체로 알려진 방법에서, 호퍼들(20)(22)은, 회전식 분배장치(14)에 의해 분배될 벌크 재료를 위한 저장용기, 및 선택적으로 개방되고 폐쇄되는 상부 및 하부 밀봉밸브에 의해 용광로에서의 압력손실을 회피하도록 하는 압력 차단장치(pressure locks)로서의 역할을 수행한다. 각 호퍼(20)(22)는 각각의 하단부에 개별적인 재료 통로 하우징(26)(28)을 구비한다. 인식하게 될 것으로서, 분리된 독립적인 재료 통로 하우징(26)(28)이 각 호퍼(20)(22)를 위해 제공된다. 공통의 밀봉밸브 하우징(32)이 재료 통로 하우징(26)(28)과 회전식 분배장치(14) 사이에 배치되며, 재료 통로 하우징(26)(28)을 경유하여 호퍼들(20)(22)을 회전식 분배장치(14)에 연결한다. 도 1은 나아가 용광로(12)의 노 외통(furnace shell)에 호퍼들(20)(22)을 지지하기 위한 지지구조물(34)을 도시한다.

두 개의 상부 보정기(36)(38)가 밀봉밸브 하우징(32)의 유입구들을 각 재료 통로 하우징(26)(28)에 개별적으로 밀봉연결하기 위하여 제공된다. 하부 보정 기(40)가 밀봉밸브 하우징(32)의 배출구를 회전식 분배장치(14)에 밀봉연결하기 위하여 제공된다. 일반적으로, 보정기들(36)(38)(40)(벨로우즈(bellows) 보정기들이 도 4에 도시된다)은, 예를 들어 기밀 연결이 지켜지는 가운데 열팽창을 완화하기 위하여, 연결되는 부품들 간의 상대적인 이동을 허용하도록 설계된다. 더욱 구체적으로, 상부 보정기(36)(38)들은, 지지구조물(34) 상에서 호퍼(20)(22)를 떠받치는 중량측정시스템의 중량측정 저울대(weight beams)들에 의해 측정되는, 호퍼들(20)(22)및 재료 통로 하우징(26)(38))의 중량이 밀봉밸브 하우징(32)으로의 연결에 의해 해로운 영향을 받지 않는다는 것을, 보증한다. 도 1의 지지구조물에서. 밀봉밸브 하우징(32)은, 예를 들어 볼트를 사용하여, 수평의 지지빔들(42)(44)에 의해 지지구조물(34)에 분리가능하게 부착된다. 지지빔들(42)(44) 및 보정기들(36)(38)(40)의 덕택으로, 밀봉밸브 하우징(32)의 중량은 오직 지지구조물(34)에 의해 지탱된다(즉, 어떠한 하중도 밀봉밸브 하우징(32)의 중량에 의해 호퍼들(20)(22)에 또는 회전식 분배장치(14)에 작용하지 않는다).

도 1에 도시된 바와 같이, 밀봉밸브 하우징(32)은 직사각형 케이싱 형상을 갖는 상부 부품(46)과 깔때기 형상의 하부 부품(48)을 포함한다. 밀봉밸브 하우징(32)은, 분리될 수 있도록 예를 들어 볼트를 사용하여 해제가능하게 연결되는, 상부 부품(46) 및 하부 부품(48)을 갖도록 형성된다. 상부 부품(46) 및 하부 부품(48)은 각각, 예를 들어 유지보수의 목적을 위한 밀봉밸브 하우징(32)의 분해를 용이하게 하는, 한 세트의 지지롤러(50)(52)를 갖도록 제공된다. 하부 보정기(40)를 그리고 지지빔(44)으로의 고정을 연결해제한 후, 및 하부 부품(48)을 상부 부 품(46)으로부터 분리한 후, 하부 부품(48)은 지지빔(44) 상에서 지지롤러(52)와 함께 독립적으로 빠져나올 수 있게 된다. 유사하게, 상부 보정기들(36)(38)을 그리고 지지빔(42)으로의 고정을 연결해제한 후, 및 상부 부품(46)을 하부 부품(48)으로부터 분리한 후, 상부 부품(46)은 지지빔(42)에 의해 지탱되는 지지롤러(50)와 함께 독립적으로 빠져나올 수 있게 된다. 이해하게 될 것으로서, 밀봉밸브 하우징(32)은 또한, 보정기들(36)(38)(40)을 그리고 지지빔들(42)(44)로의 고정을 연결해제한 후, 지지롤러(50)를 사용하여 전체적으로 빠져나올 수도 있다. 또한 도 1에 도시한 바와 같이, 각 재료 통로 하우징(26)(28)은 각각, 지지구조물(34)에 부착되는 개별적인 지지레일(60)(62) 상에서 재료 통로 하우징(26)(28)을 빠져나오게 하기 위한, 지지롤러(54)(56)를 구비한다. 따라서, 각 재료 통로 하우징(26)(28)은, 각각의 상부 보정기들(36)(38)의 연결해제 및 호퍼(20)(22)의 아랫부분으로의 개별적인 고정을 연결해제 한 후, 쉽게 그리고 독립적으로 분해될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시한 것과 본질적으로 동일한 충전설비(10)를 도시한다. 도 1의 실시예와 도 2의 실시예 간의 차이점은 지지구조물(34)의 구성 및 밀봉밸브 하우징(32)이 지지되는 방식에 관계된다. 도 2에서, 밀봉밸브 하우징(32)은 직접적으로 용광로(12)의 목부분에 회전식 분배장치(14)의 케이싱에 의해 지지된다. 따라서, 도 2의 실시예에서, 밀봉밸브 하우징(32)과 회전식 분배장치(14) 사이에 보정기에 대한 필요가 없으며, 밀봉밸브 하우징(32)을 지지빔들(42)(44)에 고정할 필요가 없다. 따라서, 본 실시예에서, 도 2에 도시된 밀봉밸브 하우징(32)은, 단지 밀봉밸브 하우징(32)의 지지롤러들(50)(52)을 위한 레일로서의 역할을 수행하는, 지 지빔들(42)(44)에 부착되지 않는다. 상부 부품(46) 및/또는 하부 부품(48)의 하중을 지지빔들(42)(44)에 전달하기 위하여, 도 2의 지지롤러들(50)(52)은, 예를 들어 편심륜(eccentric)에 의하거나. 지지롤러들(50)(52)과 지지빔들(42)(44)사이에 삽입되도록 보조레일들(미도시) 위로 상부 부품(46) 및 하부 부품(48)을 들어올림에 의해, 지지빔들(42)(44) 위로 하강하기 적합하게 될 수 있다. 충전설비의 구성 및 밀봉밸브 하우징(32) 및 재료 통로 하우징(26)(28)의 분해 절차에 대한 다른 양태들은 도 1에 대하여 설명한 것과 유사하다.

도 3은, 본 발명에 따른 충전설비(10)에 사용하기 위한 호퍼(20)의 형태를, 수직 단면으로, 보여준다. 호퍼(20)는 벌크 재료의 투입을 위한 유입구 부분(70)을 구비한다. 호퍼(20)의 외통은 일반적으로 원뿔대형(frusto-conical)의 상부 부품(72), 실질적으로 원통형의 중앙 부품(74) 및 하부 깔때기 부품(76)으로 만들어진다. 깔때기 부품(76)은, 그 개방된 하단부에서, 배출구 부분(78)으로 이끌린다. 도 3에 도시한 바와 같이, 일반적인 호퍼(20)의, 특히 깔때기 부품(76)의 형태는 호퍼(20) 중심축(C)(즉, 중앙 부품(74)을 정의하는 원통의 축)에 대하여 비대칭이다. 더욱 정확하게, 중심축(C)에 대하여, 배출구 부분(78)은, 도 1 내지 도 2 및 도 4 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 용광로(12)의 중심축(A)에 매우 인접하게 배열될 수 있도록 편심된다. 이러한 효과를 얻기 위하여, 상부 부품(72) 및 중앙 부품(74)의 형상은 반드시 도 3에 도시한 바와 같을 필요는 없으나, 배출구 부분(78)은 편심되게 배열될 것이 요구됨을 이해하게 될 것이다.

또한 도 3(및 도 5)에 나타나는 바와 같이, 호퍼(20)의 하부 깔때기 부 품(76)은 비스듬한 원뿔대(frustum of an oblique circular cone)의 표면을 따르는 형태로 형성된다, 이러한 비스듬한 원뿔의 모선(generatrix)은 원통형의 중앙 부품(74)의 기본 원(base circle)과 일치한다. 도 3의 수직 단면이 중심축(C) 및 비스듬한 원뿔의 (이론적 위치의) 정점(apex)을 통과하기 때문에, 도 3은 수직(또는 최소 경사)에 대하여 최대 기울기를 갖는 깔때기 부품(76)의 절단선을 보여준다. 깔때기 부품의, 도 3에서 θ로 지시되는, 이 단면에서의 수직에 대한 기울기 각도는 최대 45°이고, 방출 도중에 벌크 재료의 가압 유동(plug flow)을 피하기 위하여, 30°와 45°사이의 범위 이내인 것이 바람직하다. 도 3에 도시된 실시예에서, 기울기 각도(θ)는 대략 40°이다. 나아가, 도 3에서 α로 지시되는, 깔때기 부품(76)의 형상을 정의하는 비스듬한 원뿔의 끼인각은, 방출 도중에 벌크 재료의 질량 흐름을 증진시키기 위하여, 45°이하인 것이 바람직하다. 질량 흐름 도중에, 벌크 재료가 배출구 부분(78)을 통해 배출될 때는 언제나, 벌크 재료는 호퍼 내부의 실질적으로 모든 지점에서 이동 중에 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 비스듬한 원뿔은 대략 35°의 끼인각(α)을 갖는다. 원뿔축(D), 즉 비스듬한 원뿔의 정점과 원형 모선의 중심을 관통하는 축과 관하여, 원뿔축(D)은, 배출구 부분(78)을 중심축(A)과 매우 인접하게 위치시키기 위하여 충분히 큰, 경사각(β) 만큼 수직에 대하여 경사진다. 결과적으로, 경사각(β)은, 중심축에 가장 가까운 깔때기 부품(76)의 절단선이 수직이거나 바람직하게 수직에 대하여 0°와 10°사이의 범위 이내인 각도(γ) 만큼의 대응 기울기(counterslope)를 갖도록, 기울기 각도(θ) 및 끼인각(α)에 따라 선택된다. 도 3의 실시예에서, 대응 기울기 각도(γ)는 대략 5°이 며, 결과적으로 경사각(β)은 대략 22.5°로 설정된다.

도 4는 재료 통로 하우징들(26)(28)을 수직 단면으로 개략적으로 보여준다. 각 재료 통로 하우징(26)(28)은, 예를 들어 볼트를 사용하여, 자체의 상부 유입구와 함께, 깔때기 부품(76)의 하단부에 있는 연결 플랜지(80)에 부착된다. 각 재료 통로 하우징(26)(28)은 재료 통로밸브(82) 및 외부에 장착되는 관련 작동기(도 5에 도시됨)의 지지 프레임을 형성한다. 재료 통로밸브(82)는 하나의 단일 조각으로 형성된 원통형으로 굽은 셔터 부재(84) 및 굽은 셔터 부재(84)에 들어맞게 형성되는 하부 배출구를 구비하는 8각형 슈트 부재(86)를 포함한다. 이러한 타입의 재료 통로밸브는 US 4,074,835에서 더욱 상세하게 설명된다. 8각형 슈트 부재(86)는 호퍼(20)의 배출구 부분(78)을 형성하며, 재료 통로 하우징(26)(28)과 함께 연결 플랜지(80)에 부착된다. 알려진 방법 그 자체로, 8각형 슈트 부재(864)의 전방에서의 (자체의 곡률 축에 대한 회전에 의한) 셔터 부재(84)의 회전 운동은, 배출구 부분(78)에서 재료 통로밸브(82)의 밸브 개방 영역을 변화시킴에 의해, 호퍼(20 또는 22)로부터 방출되는 벌크 재료의 정확한 계량(metering)을 가능하게 한다.

그러나 인식하게 될 것으로서, 슈트 부재(86)의 종방향축(E) 및 그로 인해 배출구 부분(78)은 수직으로 지향하게 된다. 이것은 각 호퍼(20)(22)로부터 벌크 재료의 실질적으로 수직인 배출 흐름을 가능하도록 한다. 또한, 8각형 슈트 부재(86)의 측벽들(88)(90)(단지, 두 개의 측벽만 나타난다)은, 벌크 재료의 실질적으로 수직인 배출 흐름을 확실히 함과 더불어, 원뿔형으로 형성되는 깔때기 부품(76)으로부터 배출구 부분(78) 즉 8각형 슈트 부재(86)로 부드러운 본질적으로 가장자리가 없는 이동(edgeless transitions)을 보장하기 위하여, 수직으로 배열되거나 수직에 대하여 작은 각도를 갖도록 배열된다는 것을 인식하게 될 것이다. 배출 흐름은, 각 호퍼(20)(22)의 편심 형태로 인해, 정확하게 수직은 아니지만 거의 중심축(A) 방향을 지향하게 될 것임을 주의해야 할 것이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 각 재료 통로밸브(82)는 중심축(A)으로부터 멀어지는 방향으로 개방되는 셔터 부재(84)를 구비하는 형태로 형성된다. 달리 표현하면, 셔터 부재(84)는 밸브 개방 영역을 증가시키기 위하여 중심축(A)으로부터 멀어지게 회전하고, 밸브 개방 영역을 감소시키기 위하여 중심축(A)을 향하여 회전한다. 따라서, 재료 통로밸브(82)의 어떤 부분적 밸브 개방 영역도 (도 4의 좌측에 도시된 바와 같이) 중심축(A)에 인접한 배출구 부분(78)의 일측부에 위치한다. 이러한 형태, 즉 재료 통로밸브(82)의 형태와 함께, 각 호퍼(20)(22), 특히 그 깔때기 부품(76) 및 그 배출구 부분(78)의 형태 덕택으로, 각 호퍼로부터 방출되는 벌크 재료의 흐름은 중심축(A)에 대하여 거의 동축상에 놓인다.

각 재료 통로 하우징(26)(28)은, 재료 통로밸브(82)의 내부 부품들의 유지보수를 용이하게 하는, 비교적 큰 접근 도어(92)를 포함한다. 재료 통로 하우징(26)(28)의 적당한 전체 높이 덕택으로, 접근 도어(92)는, 재료 통로 하우징(26)(28)을 분해할 필요없이 8각형 슈트 부재(86) 및/또는 셔터 부재(84)의 교체를 가능하게 할 정도로, 충분히 크게 만들어질 수 있다. 각 재료 통로 하우징(26)(28)은 8각형 슈트 부재(86)의 연장부분(prolongation)에 배치되는 하부 배출구 깔때기(94)를 더 포함한다.

도 4는 또한, 직사각형 박스 형상의 상부 부품(46) 및 깔때기 형상의 하부 부품(48)을 갖는, 밀봉밸브 하우징(32)을 수직단면으로 보여준다. 밀봉밸브 하우징(32)의 상부 부품(46)은, 비교적 적은 거리만큼 떨어져 위치하는, 두 개의 유입구(100)(102)를 구비한다. 유입구들(100)(102)은 상부 보정기(36 또는 38)를 경유하여 대응하는 재료 통로 하우징(26)(28)의 배출구 깔때기(94)에 연결된다. 도 4는 또한 호퍼들(20)(22)의 (하부) 밀봉밸브(110)(112)의 형태를 보여준다. 각 밀봉밸브(110)(112)는 밀봉밸브 하우징(32)의 상부 부품(46)에 배치되며, 날개판(116: flap)과 밸브 받침대(118: valve seat)를 구비한다. 밸브 받침대(118)은 밀봉밸브 하우징(32) 속으로 하방으로 돌출하는 슬리브(sleeve)에 부착된다. 도 4에 도시한 바와 같이, 각 날개판(116)은, 그 밸브 받침대(118)와의 밀봉결합상태 및 밀봉결합해제상태가 되도록, 암(120: arm)에 의해 수평축에 대하여 선회가능하다. 알려진 방법 그 자체로, 각 밀봉밸브(110 또는 112)는 대응하는 호퍼(20)(22)를, 호퍼가 그 유입구 부분(70)을 통해 벌크 재료로 채워질 때, 격리하기 위하여 사용된다. 밀봉밸브 하우징(32)의 상부 부품(46)은, 유지보수를 용이하게 하기 위하여 개별적으로 각 밀봉밸브(110)(112)에 관련되는, 비교적 큰 측방 접근 도어(122)를 구비한다.

밀봉밸브 하우징(32)의 하부 부품(48)은, 중심축에 대하여 대칭인 쐐기형상을 형성하도록 배열되는, 경사진 측벽들(124)과 함께 일반적으로 깔때기 형상으로 형성되며, 중심축(A)에 중심을 둔 배출구(125)로 이끌린다. 측벽들(124)은 내측이 마모저항 물질 층으로 덮인다. 하부 부품(48)은, 하부 보정기(40)를 경유하여 회전 식 분배장치(14)의 케이싱에 연결되도록 하는, 하부 연결 플랜지(126)을 구비한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 원뿔대형(frusto-conical) 중심 삽입관(130)이 밀봉밸브 하우징(32)의 배출구(125)에 중심축(A)과 동심으로 배치된다. 중심 삽입관(130)은 마모저항 물질로 만들어지며, 그 유입구(132)의 상단면이 배출구(125) 상부의 고도까지 하부 부품(48) 속으로 돌출하도록 배열된다. 배출구(125) 내에서 중심 삽입관(130)은 회전식 분배장치(14)의 공급관(feeder spout)과 통하게 된다.

호퍼(20 또는 22)로부터 방출되는 벌크 재료의 흐름 경로와 관련하여, 경로는 거의 중심축에 중심을 두거나 중심축과 동축상에 놓임을 인식하게 될 것이다. 호퍼(20)에 대한 전형적인 흐름 경로가, 재료 통로밸브(82)의 특정 밸브 개방 영역과 관련하여, 도 4에 도시된다. 배출구 부분(78)으로부터 방출되는 배출 흐름에 대응하는 첫 번째 흐름 부분(140)에서, 흐름은, 중심축(A)을 향하는 작은 수평 속도성분을 갖는 가운데, 실질적으로 수직이다. 중심 삽입관(130)의 돌출하는 유입구(132) 덕택으로, 충전 재료의 작은 무더기(142: pile-up)가 밀봉밸브 하우징(32)의 하부 부품(48)에 유지된다. 무더기(142)로 인해, 증가하지만 여전히 작은 중심축(A)을 향하는 속도성분을 갖는 가운데 실질적으로 수직으로 유지되는, 두 번째 흐름 부분(144)으로 흐름이 편향된다. 인식하게 될 것으로서, 두 번째 흐름 부분(144)은 공급관(134)에 충격을 가하지 않는다. 형상 및, 특히 원뿔대형 중심 삽입관(130)의 끼인각 및 그 밀봉밸브 하우징(32) 속으로의 돌출 높이는, 중심축(A)에 중심을 둔 회전식 분배장치(14)의 슈트(미도시)에 두 번째 흐름 부분(144)의 충돌이 일어나도록 선택된다. 나아가, 벌크 재료의 흐름(140)(144)은 배출구 부 분(78) 및 슈트(미도시) 위에서의 흐름의 충돌 사이에서 실질적인 수평 속도성분을 갖지 않는다.

도 4에 단면으로 도시되는 충전설비는, 중심축(A)에 인접한 깔때기 부품(76)의 절단선이 (도 3에 도시된 바와 같이) 대응 기울기를 갖는 대신 도 4에서는 수직이라는 것인 단지 주의해야 할 차이점인 가운데, 도 1에 도시된 것과 본질적으로 동일함을 여전히 주의해야 한다.

도 5 내지 도 9를 참조하면, 일반적으로 참조부호 10'으로 식별되는, 3-호퍼형 충전설비가 뒤따르는 상세한 설명의 두 번째 부분에서 설명될 것이다.

도 5는, 제1호퍼(20), 제2호퍼(22) 및 제3호퍼(24)를 포함하는, 3-호퍼형 충전설비의 부분적 사시도이다. 호퍼들(20)(22)(24)은 120°간격을 갖는 가운데 중심축(A)에 대한 회전대칭으로 배열된다. 호퍼들(20)(22)(24)의 형태는 도 3에 관하여 설명된 것에 대응하며, 바꿔 말하면 동일한 호퍼가 2-호퍼형 충전설비 및 3-호퍼형 충전설비에 사용될 수 있다. 각 호퍼(20)(22)(24)는 분리되어 독립적인 연관된 재료 통로 하우징(26)(28)(30)을 구비한다. 호퍼들(20)(22)(24)과 동일하게, 재료 통로 하우징(26)(28)(30)들은, 이상에서 설명한 2-호퍼형 충전설비(10)에서 사용되는 동일한 재료 통로 하우징이 3-호퍼형 충전설비(10')에 사용될 수 있도록 모듈화된 설계(modular design)을 갖는다. 충전설비(10')는 3-호퍼형 설계에 적합하게 되는 밀봉밸브 하우징(32')을 더 포함한다. 도 5는 또한 재료 통로 하우징(26)(28)(30) 또는 밀봉밸브 하우징(32')에 각각 외부적으로 장착되는 재료 통로밸브 작동기(31) 및 밀봉밸브 작동기(33)를 보여준다.

도 6은 지지 구조물(34')의 첫 번째 변형 예를 갖는 도 5의 3-호퍼형 충전설비(10')를 보여준다. 도 6의 지지 구조물에서, 밀봉밸브 하우징(32')은 지지빔(42)에 독립적으로 지지되며, 하부 보정기(40)에 의해 회전식 분배장치(14)의 케이싱에 밀봉연결된다. 세 개의 재료 통로 하우징(26)(28)(30)(마지막 재료 통로 하우징은 도 6에서 볼 수 없음) 각각은 개별적인 상부 보정기(단지 두 개의 보정기(36)(38)만 도 6에서 볼 수 있다)에 의해 밀봉밸브 하우징(32')에 밀봉결합된다. 재료 통로 하우징들(26)(28)(30)은 분해를 용이하게 하기 위한 지지 롤러들 및 지지 레일들(단지 두 개의 지지 레일(60)(62)만 볼 수 있음)과 함께 제공된다. 비록 이것은 가능할지라도, 밀봉밸브 하우징(32')은 도 6의 실시예에서 분해를 위한 지지 롤러들과 함께 제공되지 않는다. 도 1 및 도 2의 2-호퍼형 밀봉밸브 하우징(32)에 관해 설명된 것과 유사하게, 밀봉밸브 하우징(32')은 또한 분리될 수 있는 상부 부품(46') 및 하부 부품(48')을 포함한다는 것을, 주의해야 한다.

도 7은 지지 구조물(34')의 두 번째 변형 예를 갖는 3-호퍼형 충전설비(10')를 보여준다. 도 7의 3-호퍼형 충전설비(10')는, 도 7의 밀봉밸브 하우징(32')이 용광로(12)의 목부분에서 회전식 분배장치(14)의 케이싱에 직접적으로 지지된다는 점이, 도 6의 그것과 본질적으로 다르다. 결과적으로, 밀봉밸브 하우징(32')과 회전식 분배장치(14)의 케이싱 사이에 하부 보정기(40)가 없고, 밀봉밸브 하우징(32')을 독립적으로 지지하기 위한 지지빔이 없다. 도 5 내지 도 7을 참조하면 인식하게 될 것으로서, 재료 통로 하우징들(26)(28)(30)은 각각 서로로부터 독립적이며, 밀봉밸브 하우징(32')으로부터 또한 독립적이다. 나아가, 아무런 하중도, 밀 봉밸브 하우징(32')에 호퍼들(20)(22)(24)이 연결됨에 의해, 호퍼들(20)(22)(24)에 가해지지 않는다.

도 8은 밀봉밸브 하우징(32)을, 더욱 상세하게는 밀봉밸브 하우징의 상부 부품(46')을 평면도로 도시한다. 밀봉밸브 하우징(32')은 각 호퍼(20)(22)(23)에의 연결을 위한 제1유입구(150), 제2유입구(152) 및 제3유입구(154)를 포함한다. 도 8에 도시한 바와 같이, 상부 부품(46')은 중앙 부분(156)과, 제1연장부(160), 제2연장부(162) 및 제3연장부(164)를 구비하는, 삼분할 된 별모양(tripartite stellate)의 수평 단면 형태를 갖는다. 중앙 부분(156)은 일반적으로 6각형의 베이스를 구비함에 반하여, 연장부들(160)(162)(164)은 일반적으로 직사각형 베이스를 갖는다. 유입구들(150)(152)(154)은 중앙 부분(156)의 중심축(A)에 대한 삼각 관계로 인접하게 배열된다. 도 8의 실시예에서, 유입구들(150)(152)(154)의 중심선들은 정삼각형(165)의 꼭지점들에 위치하게 되도록 등거리에 있다. 연장부들(160)(162)(164)은 방사형으로 대칭으로 (120°의 동일한 각도 간격으로) 중앙 부분(165)으로부터 외부로, 즉 삼각형(165)의 중선을 따르는 방향에서 연장된다.

유입구들(150)(152)(154)은 반지름 r의 동일한 원형 단면을 갖는다. 각 유입구(150)(152)(154)의 중심선과 중심축(A) 사이의 거리 d는 유입구들(150)(152)(154)의 원형 단면의 반지름 r의 1.15배와 2.5배 사이의 범위 이내이다. 인식하게 될 것으로서, 삼각 관계로 배열되는 유입구들을 갖는 이러한 삼분할 된 별모양의 형태는 거의 중심, 즉 중심축(A)과 동축상에 놓이는 밀봉밸브 하우징(32') 속으로의 흐름 경로들을 가능하게 한다.

도 8은 또한 각 배출구 부분(78)의 하부 배출구 단면 및 중심 삽입관(130)의 유입구(132') 상단면 (파선의 원들)을 개략적으로 도시한다. 도 4 및 도 9에 명확하게 보이는 바와 같이, 그리고 도 8에 도시된 바와 같이, 배출구 부분들(78)의 하류측 배출구 단부 및 중심 삽입관(130)(또는 중심 삽입관이 제공되는 않는 경우 공급관(134))의 상류측 유입구(132') 각각의 수평 단면들에 관하여 평면도에 보이는, 작지만 일정한 교차(intersection)는, 각 재료 통로밸브(82)가 개방될 때, 벌크 재료의 실질적으로 수직인 배출 흐름(140)이 초기에 중심 삽입관(130) 속으로 똑바로 또는 공급관(134) 속으로 똑바로 낙하하는 것을 보장한다. 비록 도 1 내지 도 4의 2-호퍼형 충전설비에 대한 수평 단면에 나타나지는 않지만, 유사한 교차가 제공된다는 것이 도 4로부터 나타난다. 중심 삽입관(130) 속으로 초기에 직접적으로 낙하하는 재료의 영향은, 이상에서 언급된 바와 같이, 각 배출구 부분(78)으로부터의 배출 흐름(140)이 제안된 배치형태의 호퍼(20) 및 재료 통로밸브(82)로 인해 다소 중심축(A)을 향하는 경향이 있을 것이라는 사실에 의해, 더욱 촉진된다. 따라서, 고려된 교차가 바람직한 영향을 얻기 위해 클 필요가 없다.

도 9는, 3-호퍼형 충전설비의 수직 단면에서, 그 중에서도 밀봉밸브 하우징(32')을 보여준다. 도 9는 또한, 보정기(36)(38)(39)에 의해 밀봉밸브 하우징(32')의 유입구들(150)(152)(154)에 각각 연결되는 재료 통로 하우징들(26)(28)(30)을 보여준다. 각 밀봉밸브 하우징(26)(28)(30)의 형태는 도 4에 관하여 설명한 것에 대응하며, 다시 설명되지 않을 것이다. 3-호퍼형 충전설비에서 각 호퍼(20)(22)(24)의 형태는 도 3의 호퍼(20) 형태와 동일하다는 것을 주의해야 할 것이다.

도 9에 도시된 밀봉밸브 하우징(32')은 상부 부품(46')과 깔때기 형상의 하부 부품(48')으로 분해될 수 있다. 상부 부품(46')은 호퍼들(20)(22)(24)과 각각 연관되는 제1 밀봉밸브, 제2 밀봉밸브 및 제3 밀봉밸브를 포함한다. 비록 단지 제1 호퍼(20) 및 제2 호퍼(22)를 위한 밀봉밸브들(170)(172)만 도 9에 도시되지만, 제3 호퍼(24)를 위한 제3 밀봉밸브가 배치되고 유사하게 형성된다는 것을 이해하게 될 것이다. 각 밀봉밸브(170)(172)는 디스크 형상의 날개판(176) 및 대응하는 환형의 받침대(178)를 구비한다. 받침대(178)는 각 유입구(150)(152)(154)의 바로 밑에 수평으로 배열된다. 각 날개판(176)은, 받침대(178) 위의 폐쇄 밀봉위치와 개방 정지위치 사이에서 날개판(176)을 선회시키기 위한, 대응하는 밀봉밸브 작동기(33: 도5 참조)에 의해 구동되는 수평축에 선회가능하게 장착되는 암(180)을 갖는다. 도 8 및 도 9로부터 명백해지는 바와 같이, 각 작동기(33) 및 각 선회축은, 중심축(A)에 대하여, 각 유입구(150)(152)(154)의 외측, 즉 연장부(160)(162)(164)에 장착된다. 따라서, 제1 밀봉밸브, 제2 밀봉밸브 및 제3 밀봉밸브(단지 제1 밀봉밸브(170) 및 제2 밀봉밸브(172)만 도 9에 도시된다) 각각은, 그 날개판(176)이 상부 부품(46')의 각 연장부(160)(162)(164)에 위치하는 정지위치로 중심축(A)에 대하여 외측을 향해 개방되기에, 적합하게 형성된다. 이런 취지로, 연장부(160)(162)(164)의 높이는 날개판(176)의 직경을, 바람직하게는 날개판(176)의 선회반경을 초과한다. 나아가, 날개판(176)의 선회각도는, 정지위치에서 충전재료(흐름 부분(140))의 흐름에 방해를 야기할 수 없도록, 90°를 초과한다. 비록 도 8 및 도 9는 각 밀봉밸 브(170)가 삼각형(165)의 중선 방향으로 외측으로 개방되는 바람직한 실시예를 나타내지만, 적절히 적합하게 형성된 별모양 형태의 밀봉밸브 하우징을 사용하여, 중선들과 수직인 방향에서 중심선으로부터 멀어지게 개방되도록, 밀봉밸브들을 형성하는 것도 가능하다.

도 9에 또한 나타나는 바와 같이, 상부 부품(46')은 각 연장부(160)(162)(164)의 전방면을 형성하는 접근 도어들(122)을 포함한다. 하부 부품(48')은 상부 부품(46')의 삼분할 된 별모양 베이스 형상에 따라 배열되는 경사진 측벽들(124')을 포함한다. 밀봉밸브 하우징(32')의 배출구(125)에 있는 삽입관(130')은, 하부 부품(48') 속으로 돌출하는 자체의 유입구(132')의 상단면을 갖는 원통형 상부 섹션, 및 회전식 분배장치(14)의 공급관(134)와 연통되는 원뿔대형 하부 섹션으로 구성되는, 결합된 형상을 갖는다. 호퍼(20)(22)(24)로부터 방출되는 벌크 재료의 흐름 경로에 관하여는, 도 4의 설명을 참조하면 된다.

마지막으로, 이상에서 설명된 충전설비(10))(10'에 대한 몇몇 관련 장점들이 언급된다. 2-호퍼형 충전설비(10) 및 3-호퍼형 충전설비(10')에 관하여, 다음과 같이 인식될 것이다.

- 호퍼들(20)(22)(24)의 형상(즉, 그들의 개별적인 배출구 부분들(78)의 편심성)은 재료 통로밸브들(82)을 중심축(A)에 더 가깝게 위치시킬 수 있도록 한다. 나아가, 재료 통로밸브(82)는 수직을 지향하고 중심축(A)에 대하여 외측으로 개방된다. 결과적으로, 실질적으로 수직이자 거의 고로의 중심축(A)에 중심을 둔 벌크 재료의 배출 흐름(140)을 얻게 된다. 노에서의 벌크 재료의 분배 대칭(즉, 적하 윤 곽(burdening profile)의 원형성)이 그로 인해 개선되고, 특히 공급관(134)의 손상이 감소하게 된다. 나아가, 중심 코크스 무더기들이 더욱 정확하게 충전될 수 있다.

- 벌크 재료의 흐름 경로에서 날카로운 편향이 본 실시예들에서 야기되지 않으며, 이는 호퍼들(20)(22)(24)( 및 그들의 배출구 부분들(78), 즉 8각형 슈트 부재들(86)) 내부의 흐름에 동일하게 작용한다. 그로 인해, 벌크 재료의 격리가 감소하게 된다. 나아가, 특히 호퍼들(20)(22)(24) 및 그들의 배출구 부분들 내부의 손상이 감소하게 된다.

-. 호퍼들(20)(22)(24) 및 더욱 구체적으로 그들의 깔때기 부품(78)들의 형상은, 날카로운 편향들의 부재와 더불어, 호퍼들(20)(22)(24) 내부에서 벌크 재료의 질량 흐름을 촉진한다. 질량 흐름 덕택으로, 격리가 더욱 감소하게 된다.

- 중량측정을 그릇되게 하는 공지된 설비들의 경사진 8각형 슈트들 아래에서의 먼지 축적 문제가, 8각형 슈트 부재들(86)이 수직으로 향하게 되기 때문에, 제거된다. 따라서, 대응하는 청소 유지보수가 더 이상 요구되지 않는다.

- 공지된 설비들에서 호퍼 배출구 부분들을 형성하는 경사진 슈트들은 상당한 손상을 받기 쉬우며, 그들의 교체는 제한된 접근 공간으로 인해 어렵다. 8각형 슈트 부재들(86)이 수직으로 향하게 됨에 따라, 손상이 덜 두드러지게 된다. 독립적인 재료 통로 하우징들(26)(28)(30)의 덕택으로, 접근 및 분해가 단순화되고, 8각형 슈트 부재들(86)은 쉽게 교환될 수 있다.

- 재료 통로 하우징들(26)(28)(30)은 제거될 수 있고 독립적으로 교체될 수 있으며, 그로 인해 잠재적인 작업중단시간이 감소하게 된다.

- 즉시 접근할 수 있는 큰 접근 도어들(92)(112)은 재료 통로밸브들(82) 및 밀봉밸브들(110)(112)(170)(172)의 유지보수를 용이하게 한다.

- 공지된 충전설비에서, 재료 통로밸브들은 종종 밀봉밸브들과 함께 공통의 하우징 내부에 설치된다. 배출구 위의 위치에 통로밸브를 유지하기 위하여, 이 공통의 하우징 위에 재료 통로 구동기(drive)의, 호퍼 중량 측정 결과에 반대로 영향을 미치는, 유연성 있는 완충기(suspension)가 요구된다. 개별적인 호퍼들(20)(22)(24)에 확고하게 부착되며, 재료 통로밸브들(82)의 구성부품을 지지하는 독립적인 재료 통로 하우징들(26)(28)(30)의 사용으로 인해, 유연성 있는 완충기에 대한 필요 및 중량측정 결과들에 관련되는 영향이 제거된다.

- 검증된 기존의 구동 유닛들(즉, 작동기들(31)(33))이 재료 통로밸브들(82) 및 밀봉밸브들(110)(112)(170)(172)을 위하여 사용될 수 있다.

- 밀봉밸브 하우징(32)(32')의 하부 부품(48)(48')이 분해될 수 있고 독립적으로 빠져나올 수 있기 때문에(단지 2-호퍼형 충전설비에 관하여 설명됨), 공급관(134) 및 중심 삽입관(130)의 교환이 용이하게 된다.

- 충전설비(10)(10')는 각각의 분리된 재료 통로 하우징(26)(28)(30) 및 밀봉밸브 하우징(32)(32')에, 예를 들어 유지보수 목적 및 부품 교환을 위해, 편안한 접근을 제공하도록 형성된다.

이상의 장점들에 더하여, 개시된 3-호퍼형 충전설비(10')는 2-호퍼형 충전설 비 및 단일 호퍼형("중앙 공급") 충전설비 모두를 뛰어넘는 다음과 장점들을 갖는다.

- 밀봉밸브 하우징(32')의 형태 덕택으로, 하부 밀봉밸브들(예를 들어 170, 172)이 동시에 개방될 수 있다. 따라서, 두 유형의 재료가 동시에 두 개의 분리된 호퍼(예를 들어, 20, 22)로부터 충전될 수 있다. 그 중에서도, 이는 소결물(sinter) 및 펠리트(pellets)와 같은 서로 다른 입자 크기 갖는 두 재료의 혼합물을 충전하는 것을 가능하게 한다. 단일 호퍼에서의 사전 혼합에서처럼 그러한 혼합물이 저장될 때 발생하는 격리가 회피된다.

3-호퍼형 충전설비는 향상된 유효 충전시간을 허용한다. 두 번째 호퍼가 비워지고 세 번째 호퍼가 채워지는 시간 동안 하나의 호퍼는 회전식 분배장치에 공급하기 위하여 준비될 수 있기 때문에, 밀봉밸브 및 재료 통로밸브의 작동시간이 숨겨질 수 있다. 회전식 분배장치가 충전 재료를 연속적으로 공급받을 수 있기 때문에, 적하(burden)는 노에 더욱 정확하게 배치될 수 있다. 사실, 효과적인 방출과 더불어 증가한 수의 슈트 회전이, 주어진 시간의 충전 사이클 동안, 수행될 수 있다. 따라서, 적하 윤곽(burden profile resolution)이 개선된다.

- 작은 무더기들, 예를 들어 중심 코크스 무더기들은 용량(capacity)과 정확성 감소를 야기함이 없이 충전될 수 있다. 나아가, 몇몇의 그러한 무더기들은, 처음 두 개의 호퍼들이 충전을 위해 이용가능하게 유지되는 동안, 세 번째 호퍼에 저장될 수 있고, 연속적으로 방출될 수 있다. 아무런 중간 균일화(intermediate equalising)도 요구되지 않는다.

- 복잡한 충전 순서(sequence)들, 예를 들어 몇몇의 서로 다른 철을 함유하는 재료들 및 작은 중심 코크스 무더기들과 관련되는 순서들이, 더 짧은 시간에 달성될 수 있다.

- 호퍼 및 그 재료 통로밸브와 밀봉밸브의 수명이 2-호퍼형 충전설비와 비교하여 증가하게 된다.

- 3-호퍼형 충전설비는 충전설비의 충전용량을 증가시킨다.

- 하나의 호퍼는, 두 개의 호퍼가 운전가능하게 유지될 것임에 따라 유효 충전시간의 과도한 감소 없이, 예를 들어 결함으로 인한 유지보수 도중에, 사용하지 않는 상태에 있을 수 있다.

- 이상에서 설명한 바와 같이 2 호퍼형 충전설비 및 3-호퍼형 충전설비 모두에서, 재료 통로밸브의 작은 개방 상태일 때, 벌크 재료의 실질적으로 수직인 배출 흐름은 초기에 중심 삽입관 또는 공급관 속으로 똑바로 낙하하게 된다. 따라서, 재료 통로밸브의 작은 개방 상태일 때, 밀봉밸브 하우징 내부에서 충전 재료의 충돌이 없고, 그로 인해 손상이 최소화되며 집중된 충전에 유리하게 된다.

본 발명에 따른 충전설비는 야금용 용광로(metallurgical blast furnace)를 설비하는데 특히 적합하다는 것을 이해하게 될 것이다.

Claims (13)

1. 고로의 중심축에 대한 분배 부재의 회전에 의해 상기 고로 내에 벌크 재료를 분배하는 회전식 분배장치;

   상기 회전식 분배장치 상부에 상기 중심축으로부터 이격되고 평행하게 배열되며, 각각 배출구 부분에서 끝나는 하부 깔때기 부품을 구비하고, 각각 상기 배출구 부분에서 밸브 개방 영역을 변화시키기 위하여 그 배출구 부분에 연관되는 셔터 부재를 갖는 재료 통로밸브를 구비하는, 상기 회전식 분배장치에 공급될 벌크 재료를 저장하기 위한 적어도 두 개의 호퍼;를 포함하는 고로용 다중 호퍼형 충전설비에 있어서:

   각 깔때기 부품은, 그의 배출구 부분이 편심으로 놓이고 상기 중심축에 인접하게 배치되도록, 비대칭적으로 형성되고;

   각 배출구 부분은, 실질적으로 수직인 벌크 재료의 배출 흐름을 생성하도록, 수직으로 향하게 되며; 그리고

   각 재료 통로밸브는, 어떤 부분적 밸브 개방 영역이라도 상기 중심축에 인접한 상기 연관된 배출구 부분의 일측부에 위치하게 되도록, 그의 셔터 부재가 상기 중심축으로부터 멀어지는 방향으로 개방되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고로용 다중 호퍼형 충전설비.
2. 제 1항에 있어서,

   각 깔때기 부품, 각 배출구 부분 및 각 재료 통로밸브는, 각각의 재료 통로밸브가 개방될 때, 실질적으로 수직인 벌크 재료의 배출 흐름이 초기에, 상기 배출구 부분과 상기 분배 부재 사이에 상기 중심축과 중심이 일치하도록 배열되는, 중심 삽입관 또는 공급관 속으로 똑바로 낙하하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고로용 다중 호퍼형 충전설비.
3. 제 2항에 있어서,

   각 깔때기 부품은 비스듬한 원뿔대의 표면을 따르는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 고로용 다중 호퍼형 충전설비.
4. 제 3항에 있어서,

   수직에 대하여 최대 기울기를 갖는 상기 깔때기 부품의 절단선을 포함하는 수직 단면에서, 이 절단선은 최대 45°의, 바람직하게는 30°와 45°사이의 범위 이내인 기울기 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 고로용 다중 호퍼형 충전설비.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 비스듬한 원뿔은 최대 45°끼인각을 갖는 것을 특징으로 하는 고로용 다중 호퍼형 충전설비.
6. 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 비스듬한 원뿔의 원뿔 축은, 상기 중심축을 포함하는 수직 단면에서, 상기 중심축에 인접한 상기 깔때기 부품의 절단선이 수직이거나 0°와 10°사이의 범위 이내인 대응 기울기를 갖도록, 수직에 대하여 기울어지는 것을 특징으로 하는 고로용 다중 호퍼형 충전설비.
7. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 중심축에 중심을 두며 상기 회전식 분배장치와 통하는 배출구를 갖는 깔때기 형상의 하부 부품, 및, 각 호퍼를 위하여, 밀봉밸브 하우징의 내부에 배열되는 연관된 밀봉밸브 및 유입구를 포함하는 상부 부품을 구비하는 공용의 상기 밀봉밸브 하우징을 더 포함하며,

   각 호퍼의 재료 통로밸브를 위한 독립적 재료 통로 하우징이 상기 밀봉밸브 하우징의 각 유입구의 상부에 분리가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 고로용 다중 호퍼형 충전설비.
8. 제 7항에 있어서,

   각 재료 통로 하우징은 확고하고 분리가능하게 그와 관련된 호퍼에 부착되고, 보정기에 의해 유연하고 분리가능하게 상기 밀봉밸브 하우징의 상기 상부 부품에 부착되는 것을 특징으로 하는 고로용 다중 호퍼형 충전설비.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 밀봉밸브 하우징은, 보정기에 의해 유연하게 또는 확고하게, 상기 회전식 분배장치에 분리가능하게 부착되는 것을 특징으로 하는 고로용 다중 호퍼형 충전설비.
10. 제 7항에 있어서,

    각 밀봉밸브는 폐쇄 밀봉위치와 개방 정지위치 사이에서 선회가능한 날개판을 포함하며, 이때 각 밀봉밸브는 그의 날개판이 상기 중심축에 대하여 외측으로 개방되기 적합하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고로용 다중 호퍼형 충전설비.
11. 제 6항에 있어서,

    각 배출구 부분은, 실질적으로 수직인 상기 중심축에 인접한 측벽을 갖는, 8각형 슈트를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로용 다중 호퍼형 충전설비.
12. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

    각 재료 통로밸브는, 상기 배출구 부분의 전방에서 회전하기에 적합하도록 형성되는, 단일 셔터 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로용 다중 호퍼형 충전설비.
13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 따른 충전설비를 포함하는 것을 특징으로 하는 용광로.

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