건식 소화 설비의 버킷 안전 장치(SAFETY APPARATUS FOR BUCKET IN COKE DRY QUENCHINGFACILITY)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2009년06월02일
(11) 등록번호 10-0900624
(24) 등록일자 2009년05월26일
(51) Int. Cl.

C10B 39/02 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2002-0080109
(22) 출원일자 2002년12월16일
심사청구일자 2007년12월14일
(65) 공개번호 10-2004-0052269
(43) 공개일자 2004년06월23일
(56) 선행기술조사문헌
KR2020010001751 U
KR2019990026365 U
KR1020020046067 A
KR200182397 Y1
(73) 특허권자
주식회사 포스코
경북 포항시 남구 괴동동 1번지
(72) 발명자
정태진
전라남도동광양시금호동700번지광양제철소내
(74) 대리인
특허법인 씨엔에스·로고스
전체 청구항 수 : 총 4 항 심사관 : 박진
(54) 건식 소화 설비의 버킷 안전 장치
(57) 요 약
본 발명은 건식 소화 설비의 버킷 안전 장치에 관한 것이다. 상기 버킷 안전 장치는 가이드 빔(102)을 따라 버
킷(100) 방향으로 형성된 기어 구조(202); 와이어 로프(104)가 감기고 시브 베이스(122)에 부착되는 시브(120);
상기 시브(120)를 상기 시브 베이스(122)에 대해 지지하도록 대향되게 설치된 두개의 상측 시브 기둥(144)과, 상
기 상측 시브 기둥(144)을 서로 연결하도록 상기 상측 시브 기둥(144)에 양쪽에 설치된 지지빔(126)과, 상기 지
지빔(126) 중간에 양쪽 지지빔(126)과 그 사이의 상기 시브(120)의 중심을 연결하도록 설치된 시브 샤프트(128);
상기 시브(120)에 결합되어 와이어 로프(104)에 의해 가해지는 힘을 하측으로 전달하는 전동수단; 상기 전동수단
에 의해 전달된 힘에 의해 펴지거나 접힐 수 있는 제1 및 제2 본체(180A, 180B)로 이루어지고, 한쌍의 상기 제1
및 제2 본체(180A, 180B) 돌출부(184)의 말단에 의해 상기 전동수단에 결합되고, 상기 돌출부(184)의 반대편에서
한 쌍의 핑거(182)에 의해 상기 기어 구조(202)에 맞물릴 수 있는 가위 조립체(180); 및 상기 가위 조립체(180)
를 하측에서 지지하면서 펴짐과 접힘을 안내하는 하부구조체(142, 192, 198)를 구비한다.
본 발명은 와이어 로프의 절단에 의한 버킷의 추락을 방지한다.
대 표 도
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특허청구의 범위
청구항 1
크레인(108)이 와이어 로프(104)를 이용해 버킷(100)을 가이드 빔(102)을 따라 상하로 이동시키고 상단 위치에
서 횡방향으로 이동시키는 건식 소화 설비에 있어서,
상기 가이드 빔(102)을 따라 버킷(100) 방향으로 형성된 기어 구조(202);
상기 와이어 로프(104)가 감기고 시브 베이스(122)에 부착되는 시브(120);
상기 시브(120)를 상기 시브 베이스(122)에 대해 지지하도록 대향되게 설치된 두개의 상측 시브 기둥(144)과,
상기 상측 시브 기둥(144)을 서로 연결하도록 상기 상측 시브 기둥(144)에 양쪽에 설치된 지지빔(126)과, 상기
지지빔(126) 중간에 양쪽 지지빔(126)과 그 사이의 상기 시브(120)의 중심을 연결하도록 설치된 시브 샤프트
(128);
상기 시브(120)에 결합되어 와이어 로프(104)에 의해 가해지는 힘을 하측으로 전달하는 전동수단;
상기 전동수단에 의해 전달된 힘에 의해 펴지거나 접힐 수 있는 제1 및 제2 본체(180A, 180B)로 이루어지고, 한
쌍의 상기 제1 및 제2 본체(180A, 180B) 돌출부(184)의 말단에 의해 상기 전동수단에 결합되고, 상기 돌출부
(184)의 반대편에서 한 쌍의 핑거(182)에 의해 상기 기어 구조(202)에 맞물릴 수 있는 가위 조립체(180); 및
상기 가위 조립체(180)를 하측에서 지지하면서 펴짐과 접힘을 안내하는 하부구조체(142, 192, 198)를 구비하는
것을 특징으로 하는 건식 소화 설비의 버킷 안전 장치.
청구항 2
제1항에 있어서, 상기 전동수단은
상단(154)이 상기 시브 베이스(122) 상측으로 돌출 가능하게 상기 상측 시브 기둥(144)과 결합되고 하단(158)이
상기 시브 베이스(122) 하측으로 연장되는 하측 시브 기둥(152);
상기 하측 시브 기둥(152)을 통해 전달되는 와이어 로프(104)로부터의 힘을 방향을 바꿔 상기 가위 조립체(18
0)에 전달하도록 상기 하측 시브 기둥(152)의 하단(158)과 상기 가위 조립체(180) 돌출부(184)의 말단에 피벗
가능하게 결합되는 연결 링크(160); 및
상기 시브 베이스(122)의 하측에서 상기 연결 링크(160)의 적어도 한 쪽으로 하향 연장되어 상기 연결 링크
(160)의 피벗을 지지하는 링크 브래킷(176)을 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 소화 설비의 버킷 안전 장치.
청구항 3
제2항에 있어서, 상기 연결 링크(160)는
상기 하측 시브 기둥(152)의 하단(158)과 피벗 가능하게 결합되는 제1암(164);
상기 제1암(164)으로부터 방향을 바꿔 연장되는 본체(168);
상기 본체(168)의 양단에서 상기 링크 브래킷(176)과 회전 가능하게 결합되는 결합부(166); 및
상기 본체(168)로부터 방향을 바꿔 하향 연장되어 상기 가위 조립체(180) 돌출부(184)의 말단의 결합부(186)에
피벗 가능하게 결합되는 제2암(170)을 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 소화 설비의 버킷 안전 장치.
청구항 4
제1항에 있어서, 상기 가위 조립체(180)는
상기 제1 및 제2 본체(180A, 180B) 돌출부(184)의 양단을 당기도록 그 사이에 배치되는 인장 스프링(190); 및
상기 제1 및 제2 본체(180A, 180B)가 겹쳐지는 부분에서 펴짐 및 접힘을 허용하도록 상기 하부구조체(142, 192,
198)에 결합되는 크로스 링크(181)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 소화 설비의 버킷 안전 장치.
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명 세 서
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 건식 소화 설비의 버킷 안전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건식 소화 설비의 크레인의 권상<14>
및 권하 작업 중에 와이어 로프에 급작스런 이완, 풀림, 절단 등의 문제가 발생되어도 버킷 브레이크 유닛의 가
위 조립체가 가이드 빔의 기어 구조와 맞물림으로써 버킷의 추락을 방지할 수 있는 버킷 안전 장치에 관한 것이
다.
일반적으로 코크스의 생산 후에 적열 코크스의 소화 작업은 소화탑에서 물을 이용한 습식(수세식) 소화를 기본<15>
으로 하고 있다. 그러나 분 코크스나 분진이 대기중으로 비산되면서 발생하는 환경오염을 방지하고 열 에너지
의 회수를 위하여, 질소를 이용해서 소화시키는 건식 소화 방법 즉 CDQ(Coke Dry Quenching) 설비를 이용한 소
화작업이 이용되고 있다.
도 1은 종래의 건식 소화 설비를 나타내는 개략적인 도면이다. 도 1을 참조하면, 캐리지 카를 이용해서 적열<16>
코크스를 버킷(100)에 실은 다음, 버킷(100)을 크레인(108)의 권상 위치로 이동한다. 크레인(108)은 권상 포지
션에 옮겨진 버킷(100)을 와이어 로프(104)를 이용해서 상부로 권상된 후 가이드 빔(102)에 의해 지지되는 주행
레일(106)을 따라 코크스를 하역할 챔버(110) 상부로 수평 이동한다.
챔버(110) 상부에서 크레인(108)의 권하 작업을 통해 코크스를 챔버(110)에 장입한 다음 챔버(110) 내부에 질소<17>
가스를 투입해서 적열 코크스의 소화를 실시하게 된다. 한편 발생되는 먼지는 연결된 더스트 호퍼(112)로 이송
된다.
도 2는 위와 같은 버킷(100)과 와이어 로프(104)의 연결을 도시하는 부분적인 사시도이다. 도 2를 참조하면,<18>
와이어 로프(104)의 단부는 시브(120)에 감겨 있어서 시브(120)의 회전은 와이어 로프(104) 풀림과 감김을 도와
준다. 시브(120)는 시브 베이스(122)를 기반으로 해서 2 세트가 설치된다.
시브 베이스(122)에 시브(120)를 중심으로 각각 두 개의 시브 지지기둥(124)이 대향되어 직립으로 세워지고, 시<19>
브 지지기둥(124)을 서로 연결하는 지지빔(126)이 각각의 시브(120) 양쪽에 설치된다. 지지빔(126) 중간에 양
쪽 지지빔(126)과 그 사이의 시브(120)의 중심을 연결하는 연결 핀(128)이 설치되어 시브(120)의 회전축을 구성
한다.
한편, 시브 베이스(122)의 양 단부에는 베이스 롤러(132)가 설치되고, 네 개의 모서리에는 각각 가이드 로드<20>
(130)가 설치된다.
이와 같은 공정으로 이뤄진 종래 기술에서, 코크스 생산 가동율에 따라 다소의 차이가 있지만, 통상적인 작업에<21>
서 크레인(100)의 권상 및 권하 작업은 대략 10분에 1회씩 이뤄지고 있으며 1회당 운전시간은 대략 6분이고 주
행 높이는 대략 30미터이다. 이러한 반복적인 작업에서 크레인(108)과 버킷(100)을 연결시켜 주고 있는 와이어
로프(104)의 역할은 중요하다.
하지만 크레인(108)의 잦은 권상 및 권하 작업이 이뤄지는 도중에 발생하는 와이어 로프(104)의 이완, 풀림 및<22>
절단 등으로 인해 버킷(100)이 추락할 사고 위험이 있다. 즉 크레인(108)의 반복되는 권상 및 권하 작업 중에
와이어 로프(104)는 반복적으로 마찰되므로 쉽게 마모된다. 와이어 로프(104)가 이러한 마모에 의해 절단되거
나 기기의 이상 동작으로 급격한 풀림 또는 이완 등이 발생되면 버킷(100)은 하부로 추락한다. 한편 버킷(10
0)은 통상 고소지역에서 이동되므로 낙하되는 그 피해가 커지게 된다.
하지만 종래의 기술에서는 이와 같이 버킷의 하부 추락의 문제점에 대한 대책이 수립되어 있지 않은 실정이다.<23>
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
따라서 본 발명은 전술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 건식 소화 설비에서 크레인의 권상<24>
및 권하 작업 중에 와이어 로프에 급작스런 이완, 풀림, 절단 등의 문제가 발생되어도 버킷 브레이크 유닛의 가
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위 조립체가 가이드 빔의 기어 구조와 맞물림으로써 버킷의 추락을 방지할 수 있는 버킷 안전 장치를 제공하는
것을 목적으로 한다.
발명의 구성 및 작용
전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따라 제공되는 건식 소화 설비의 버킷 안전 장치는<25>
크레인이 와이어 로프를 이용해 버킷을 가이드 빔을 따라 상하로 이동시키고 상단 위치에서 횡방향으로 이동시
키는 건식 소화 설비에 있어서, 가이드 빔을 따라 버킷 방향으로 형성된 기어 구조; 와이어 로프가 감기고 시브
베이스에 부착되는 시브; 상기 시브를 상기 시브 베이스에 대해 지지하도록 대향되게 설치된 두개의 상측 시브
기둥과, 상기 상측 시브 기둥을 서로 연결하도록 상기 상측 시브 기둥에 양쪽에 설치된 지지빔과, 상기 지지빔
중간에 양쪽 지지빔과 그 사이의 상기 시브의 중심을 연결하도록 설치된 시브 샤프트; 상기 시브에 결합되어 와
이어 로프에 의해 가해지는 힘을 하측으로 전달하는 전동수단; 상기 전동수단에 의해 전달된 힘에 의해 펴지거
나 접힐 수 있는 제1 및 제2 본체(180A, 180B)로 이루어지고, 한쌍의 상기 제1 및 제2 본체(180A, 180B) 돌출부
(184)의 말단에 의해 상기 전동수단에 결합되고, 상기 돌출부(184)의 반대편에서 한 쌍의 핑거(182)에 의해 상
기 기어 구조(202)에 맞물릴 수 있는 가위 조립체(180); 및 상기 가위 조립체(180)를 하측에서 지지하면서 펴짐
과 접힘을 안내하는 하부구조체(142, 192, 198)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 버킷 안전 장치에서, 크레인의 권상 및 권하 작업 중에 와이어 로프가 절단되면 버킷 브레이크 유닛<26>
의 가위 조립체가 가이드 빔의 기어 구조와 맞물려 버킷의 추락을 막는다.
하기의 상세한 설명 및 첨부 도면과 연계되어 설명되는 본 발명의 여러 가지 특징 및 장점은 해당 기술 분야의<27>
통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 이하 본 발명의 기재에 있어서, 도 1 및 2의 종래 기술에서와 동일
한 구성요소에는 동일한 도면부호를 부여한다.
도 3은 건식 소화 설비에 사용되는 본 발명에 따른 버킷 안전 장치의 개략도이고, 도 4는 도 3의 B 부분의 확대<28>
사시도이고, 도 5는 도 4의 C 부분의 분해 사시도이다.
도 3 내지 5를 참조하면, 본 발명에 따른 버킷 안전 장치는 건식 소화 설비의 가이드 빔(102)에 형성된 후크 기<29>
어 구조(202) 및 시브(120) 하측의 버킷 브레이크 유닛(140)을 구비한다.
상기 버킷 브레이크 유닛(140)은 시브 베이스(122)의 하측에는 형성된 버킷 브레이크 베이스(142)를 포함한다.<30>
상기 버킷 브레이크 베이스(142)는 네 개의 가이드 로드(130)에 의해 시브 베이스(122)에 연결된다. 또한, 버
킷 브레이크 유닛(140)은 시브(120)에 연결된 2 개의 구동기구 및 상기 구동기구에 의해 각각 구동되는 2 개의
가위 조립체(180)를 더 포함한다. 가위 조립체(180)는 2 개의 분리된 가위 본체(180A, 180B)로 구성되며, 크로
스 링크(181)에 의해 펴짐 또는 접힘 가능하게 결합된다.
상기 각각의 구동기구는 상기 시브(120)를 지지하는 2 개의 상측 시브 기둥(144), 상기 상측 시브 기둥(144)에<31>
각각 결합된 시브 베이스(122) 하측의 2 개의 하측 시브 기둥(152), 상기 하측 시브 기둥(152)에 각각 피벗 가
능하게 결합된 2 개의 연결 링크(160) 및 상기 연결 링크(160)에 쌍으로 결합되는 모두 네 개의 링크 브래킷
(176)을 포함한다.
상측 시브 기둥(144)은 하단이 리브(146)를 형성하며, 이 리브(146)는 시브 베이스(122)의 기둥 구멍(148)보다<32>
직경이 크다. 하측 시브 기둥(152)은 중간의 확장된 리브(156) 및 하측의 평탄부(158)를 갖는다. 하측 시브 기
둥(152)의 상단(154)은 시브 베이스(122)에 형성된 기둥 구멍(148)보다 직경이 작고 리브(156)는 직경이 크므로
상단(154)만이 기둥 구멍(148)을 통해 시브 베이스(122) 위로 돌출하여 상측 시브 기둥(144)과 결합된다. 상측
시브 기둥(144)의 리브(146)와 하측 시브 기둥(152)의 리브(156) 사이에는 완충 스프링(150)이 설치된다.
하측 시브 기둥(152)의 평탄부(158)는 연결 링크(160)의 제1암(164)의 단부에 있는 상측의 원판형 결합부(162)<33>
에 링크 핀(174)에 의해 결합되고 너트(175)로 조여진다. 한편, 링크 브래킷(176)은 기둥 구멍(148)의 양측에서
시브 베이스(122)의 하측에 고정되어 하향 연장되고 그 말단이 연결 링크(160)의 본체(168)의 양측에 있는 한
쌍의 원판형 결합부(166)에 링크 핀(174a)에 의해 결합된다. 연결 링크(160)의 하측의 제2암(170)은 그 말단의
원판형 결합부(172)가 가위 조립체(180)의 어느 하나의 본체(180A 또는 180B)의 돌출부(184)의 말단에 있는 원
판형 결합부(186)에 역시 링크 핀(174) 및 너트(175)에 의해 결합된다. 한편, 연결 링크(160)는 일체로 구성되
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어 어느 하나의 암 예컨대 제1암(164)이 힘을 받으면 나머지 암 즉 제2암(170)이 본체(168)를 중심으로 대응하
여 회전하게 된다.
가위 조립체(180)는 2 개의 별개 부재가 크로스 링크(181)에 의해 힌지 가능하게 결합된다. 가위 조립체(180)<34>
후방의 돌출부(184)의 하측에는 철(凸)자형의 홈(194)이 형성된 가이드 레일(192)이 설치되며, 돌출부(184) 하
측의 (도시 생략된) 철자형의 후크가 홈(194) 내에서 활주한다. 양쪽 돌출부(184)의 대향된 부분에는 돌기
(188)가 형성되고 이들 대향 돌기(188)에는 인장 스프링(190)이 결합된다.
가위 조립체(180)의 돌출부(184) 반대편에는 한 쌍의 핑거(182)가 설치되고 핑거(182)와 크로스 링크(181)의 중<35>
간에는 핀(196)의 헤드가 돌출된다. 핀(196)의 하부에는 가위 조립체(180) 하측의 (도시 생략된) 철자형 후크
가 각각 결합된다. 가위 조립체(180) 하측의 철자형 후크는 하측의 호형 레일(198)의 철자형 홈(200) 내에 활
주 가능하게 결합된다.
이때, 상기 버킷 브레이크 베이스(142)는 상기 가이드 레일(192) 및 상기 호형 레일(198)을 하부에서 지지할 수
있다.
상기와 같이, 상기 버킷 브레이크 베이스(142), 가이드 레일(192) 및 호형 레일(198)을 구비한 하부구조체는 상
기 가위 조립체(180)를 하측에서 지지하면서 펴짐과 접힘을 안내할 수 있다.
한편 도시의 편의상 도 4의 C 부분만을 분해하여 도시하였으나 도 4의 나머지 부분도 동일한 구성을 갖는다.<36>
도 6은 도 4의 동작도이며, 도 7은 본 발명의 버킷 안전 장치의 동작을 나타내는 도 3의 D 부분의 확대 사시도<37>
이다. 이하 도 6 및 7을 선행하는 도 1 및 3 내지 5와 함께 참조하여 본 발명의 버킷 안전 장치의 동작을 설명
한다.
크레인(108)의 권상 및 권하를 통해 버킷(100)을 와이어 로프(104)에 매달아 오르내리는 작업을 수행할 때, 기<38>
기의 이상으로 와이어 로프(104)가 이완되거나, 급격히 와이어 로프(104)가 풀리거나, 와이어 로프(104)의 불량
으로 절단되는 사태가 발생했을 경우, 긴장된 와이어 로프(104)는 도 6에서와 같이 이완된다. 이렇게 되면, 와
이어 로프(104)의 장력으로 팽창하고 있던 인장 스프링(190)은 상부의 장력이 소멸되므로 급격한 수축 작용을
하게 된다.
다시 말하면, 와이어 로프(104)가 정상 상태인 경우, 버킷(100) 및 적재물의 하중에 의해 긴장된 와이어 로프<39>
(104)는 시브(120), 지지빔(126), 상/하측 시브 기둥(144, 152)을 통해 연결 링크(160)의 제1 암(164)을 위쪽
으로 당기게 된다. 제1 암(164)이 위쪽으로 당겨지면 연결 링크(160)의 한 쌍의 제2 암(170)은 본체(168)를 중
심으로 서로 멀어지게 피벗하여 한 쌍의 돌출부(184)를 서로 멀어지게 당기게 된다. 따라서 인장 스프링(190)은
이러한 힘에 의해 팽창한 상태로 유지된다.
이와 같이 팽창된 상태에서 전술한 바와 같이 와이어 로프(104)의 이완에 의해 팽창시키는 구동력이 없어지면,<40>
인장 스프링(190)은 자체의 수축력에 의해 급격히 수축하면서 가위 조립체(180)의 한 쌍의 돌출부(184)를 서로
를 향해 당기게 된다. 이렇게 되면, 가위 조립체(180)의 한 쌍의 핑거(182)는 크로스 링크(181)를 중심으로 피
벗하여 서로를 향해 이동하게 된다. 이 때, 전술한 가이드 레일(192), 호형 레일(198) 및 그 홈(194, 200)은
가위 조립체(180)의 하측의 (도시 생략된) 돌출부를 맞물림식으로 안내하여 가위 조립체(180)가 정해진 경로로
접혀지게 한다.
이와 같이 접혀진 가위 조립체(180)의 핑거(182)는 도 7에서와 같이 가이드 빔(102)의 기어 구조(202)의 홈에<41>
맞물리게 되어 버킷(100)의 추락을 막게된다.
한편, 완충 스프링(150)은 와이어 로프(104)의 이완에 의한 시브(120)의 하락을 소정 정도로 규제하여 시브<42>
(120)가 시브 베이스(122)에 충돌하여 손상되는 것을 방지한다.
발명의 효과
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 버킷 안전 장치에 의하면, 크레인의 권상 및 권하 작업 중에 와이어 로프에<43>
급작스런 이완, 풀림, 절단 등의 문제가 발생되어도 버킷 브레이크 유닛의 가위 조립체가 가이드 빔의 기어 구
조와 맞물림으로써 버킷의 추락을 방지할 수 있다. 그 결과, 버킷 및 설비의 파손과 같은 설비사고 또는 안전
사고가 방지된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자<44>
라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을
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등록특허 10-0900624
다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도면의 간단한 설명
도 1은 종래의 건식 소화 설비의 개략도.<1>
도 2는 도 1의 A 부분의 확대 사시도.<2>
도 3은 건식 소화 설비에 사용되는 본 발명에 따른 버킷 안전 장치의 개략도.<3>
도 4는 도 3의 B 부분의 확대 사시도.<4>
도 5는 도 4의 C 부분의 분해 사시도.<5>
도 6은 도 4의 동작도.<6>
도 7은 도 3의 D 부분의 확대 사시도.<7>
<도면의 주요 부분의 부호의 설명><8>
104: 와이어 로프 120: 시브<9>
122: 시브 베이스 142: 버킷 브레이크 베이스<10>
144: 상측 시브 기둥 152: 하측 시브 기둥<11>
160: 연결 링크 180: 가위 조립체
190: 인장 스프링 192: 가이드 레일
198: 호형 레일 194, 200: 홈
삭제<12>
삭제<13>
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도면
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