KR101254156B1 - 용해로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기본적으로 전기히터의 자체 구조 및 설치구조를 개선하여 전기히터의 설치 및 유지보수가 손쉬운 용해로를 제공하고자 한다.
그리고 간소한 구조만으로 전기히터의 안정적인 고정 설치가 가능한 용해로를 제공하고자 한다.
이를 위해 본 발명은,
내부에 메인수용공간이 형성되어 있는 케이스, 상기 케이스의 상단 내부 둘레면을 따라 형성되어 있고 복수개의 설치공이 간격을 두고 배치되어 있는 거치판, 상기 메인수용공간에 위치하고 내부에 용해공간이 형성되어 있는 도가니, 막대 형태이고 상기 각 설치공에 삽입되어 상단부가 상기 케이스에 연결되어 있는 상태에서 상기 도가니의 외부면과 상기 케이스의 내부면 사이에 위치되어 있는 가열히터를 포함한다.

Description

용해로{FURNACE}

본 발명은 각종 비철금속재료의 용해 시 사용되는 용해로에 관한 것으로, 특히 전기가열히터의 구조를 개선하여 가열히터의 설치 및 유지보수가 용이한 특징을 갖는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 황동이나 청동 알루미늄, 아연과 같은 비철금속의 용해시 별도의 용해로가 사용되는데, 이러한 용해로는 전기히터를 통해 도가니를 가열하여 내부의 비철금속을 용해시키는 구조이다.

이러한 용해로는 기본적으로 케이스 내부에 도가니가 위치하고 있고 케이스 내벽면과 도가니 외벽면 사이에 전기히터가 배치되어 전기히터의 발열을 통해 도가니 자체를 가열하는 구조로 이루어져 있다.

그런데 기존 용해로는 전기히터가 도면과 같이 외부로 전혀 노출되지 않은 상태에서 도가니 외부둘레면을 동시에 감싸는 형태로 설치된다.

이러한 구조로 인해 사용과정에서 전기히터 중 특정지점에 문제가 발생하여 해당 지점의 보수가 필요할 경우, 불가피하게 케이스 전체를 분리시켜야만 하는 번거로움이 있다.

따라서 전기히터의 보수뿐만 아니라 용해로의 제작 과정에서 전기히터의 설치과정이 복잡한 문제점도 있다.

뿐만 아니라 전기히터가 지그재그 형태로 이루어짐에 따라 전기히터를 고정 설치하기 위한 구조도 복잡할 수밖에 없다.

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로,

기본적으로 전기히터의 자체 구조 및 설치구조를 개선하여 전기히터의 설치 및 유지보수가 손쉬운 용해로를 제공하고자 한다.

그리고 간소한 구조만으로 전기히터의 안정적인 고정 설치가 가능한 용해로를 제공하고자 한다.

이를 위한 본 발명의 여러 실시예는,

내부에 메인수용공간이 형성되어 있는 케이스, 상기 케이스의 상단 내부 둘레면을 따라 형성되어 있고 복수개의 설치공이 간격을 두고 배치되어 있는 거치판, 상기 메인수용공간에 위치하고 내부에 용해공간이 형성되어 있는 도가니, 막대 형태이고 상기 각 설치공에 삽입되어 상단부가 상기 케이스에 연결되어 있는 상태에서 상기 도가니의 외부면과 상기 케이스의 내부면 사이에 위치되어 있는 가열히터를 포함한다.

그리고 상기 전기히터는 상기 거치판을 관통하고 있는 발열부, 상기 발열부의 상단부로부터 수직방향으로 구부러져 있고 상기 케이스에 연결되어 있는 연결부를 포함할 수 있다.

또한 상기 케이스의 상단 테두리에는 삽입구가 간격을 두고 형성될 수 있고 상기 각 전기히터의 연결부가 상기 각 삽입구에 삽입될 수 있다.

그리고 상기 삽입구는 상기 케이스를 관통하고 있는 끼움공 및 상기 끼움공과 연결되어 상기 케이스 상단부를 절개하고 있는 절개공을 포함할 수 있고 상기 전기히터의 연결부가 상기 절개공을 통해 상기 끼움공에 삽입될 수 있다.

또한 상기 케이스의 내부 둘레면을 따라 간격을 두고 형성되어 있고 단부에 이탈방지턱이 형성되어 있는 보조고정프레임을 더 포함할 수 있고 상기 발열부의 하단부가 상기 보조고정프레임의 상면 상에 안착된 상태로 설치될 수 있다.

이러한 구조에 의한 본 발명의 여러 실시예는,

기본적으로 전기히터가 막대 형태로 이루어진 상태에서 거치판을 관통하여 케이스와 도가니 사이 공간에 삽입되는 구조로 설치되어 있기 때문에,

케이스의 분해작업 없이도 각 전기히터를 단순히 판침판으로부터 인출시키거나 끼워넣는 방식으로 설치 및 분리가 이루어짐으로 설치 및 유지 보수 시 분리가 손쉽게 이루어질 수 있는 장점을 갖는다.

또한 전기히터의 상단부의 연결부를 케이스에 연결시키는 구조만으로도 전기히터의 설치고정이 가능하므로 기존에 비해 전기히터의 설치고정 구조가 간소해지는 장점도 갖는다.

그리고 전기히터가 보조고정프레임에 연결됨에 따라 전기히터의 흔들림 현상 및 아래로 쳐지는 현상이 방지되어 안정적인 설치가 가능한 장점도 갖는다.

도1은 전체 단면도
도2는 전기히터의 사시도
도3은 전기히터가 분리된 상태의 단면도

이하 도면에 예시된 구조를 참고하여 본 발명의 구체적인 구성 및 효과를 설명하도록 한다.

본 발명 용해로는 [도 1] 및 [도 2]에 도시된 바와 같이 크게 케이스(100)와 도가니(200), 가열히터(300)를 포함하여 구성된다.

먼저 케이스(100)는 용해로의 전체 몸체 역할 및 후술하는 전기히터의 설치기능을 동시에 하는 것으로, 다시 메인케이스(110)와 설치케이스(120)로 나뉘어 구성된다.

그 중 메인케이스(110)는 용해로의 실제 케이싱 역할을 하는 것으로 전체적으로 원형관 형태이고 상단부가 개방된 상태에서 내부에는 메인수용공간이 형성된 구조로 이루어져 있다.

그리고 메인케이스(110)의 내부벽면에는 내화벽돌 형태의 제1단열재(112)가 설치되어 후술하는 가열히터의 발열로 인해 케이스가 가열되는 현상을 방지한다.

참고로 메인케이스의 크기 및 모양은 후술하는 도가니(200)의 용량에 따라 다양하게 변형제작이 가능하다.

이러한 메인케이스(110)와 더불어 케이스(100)를 구성하는 설치케이스(120)는 후술하는 가열히터(300)의 설치기능을 하는 구성요소로, 다시 고정프레임(122)과 지지프레임(124) 및 거치판(126)으로 나뉘어 구성된다.

그 중 고정프레임(122)은 내경이 메인케이스(110)의 내경과 거의 동일한 링 형태이고 메인케이스(110) 상단에 안착되는 안착편(122a)의 내측단부에 연결편(122b)이 수직 방향으로 세워진 구조로 이루어진다.

따라서 안착편(122a)이 메인케이스 상단에 안착되면 연결편(122b)이 마치 메인케이스로부터 위를 향해 연장된 것과 같은 구조를 갖게 된다.

이때 연결편(122b)에는 후술하는 가열히터(300)와의 연결을 위한 삽입구(130)가 형성되는데, 삽입구(130)는 구멍형태의 끼움공(132)이 안착편(122a)을 내측에서 외측으로 관통하는 형태로 형성되고 절개공(134)이 끼움공(132)과 연결된 상태에서 안착편(122a)의 상단면까지 절개된 형태로 형성된다.

참고로 위 설명과 도면에서는 메인케이스(110)와 설치케이스(120)가 상호 분리제작된 것으로 설명되었으나, 메인케이스(110)와 설치케이스(120)가 일체화된 상태로도 제작이 가능하다.

그리고 지지프레임(124)은 후술하는 상부커버(500)의 설치 시 상부커버(500)의 받침대 역할을 하는 것으로, 각형 앵글구조이며 안착편(122a)의 상부면에 간격을 두고 복수개 배치된다. 이때 지지프레임(124)의 상하 길이는 연결편(122b)ㄷ 의 길이 이상이 되도록 하여 상부커버(500)에 의한 하중이 연결편(122b)에 가해지는 것을 최소화시킨다.

그리고 설치케이스(120)를 구성하는 마지막 요소인 거치판(126)은 후술하는 가열히터(300)가 실질적으로 삽입되는 부분으로, 링 형태이고 외부 둘레면이 연결편(122b)의 하단에 연결된 상태로 설치된다.

이때 거치판(126)의 상부면에는 가열히터(300)의 삽입을 위한 설치공(126a)이 거치판(126)의 형성경로를 따라 일정간격을 두고 형성되는데, 설치공(126a)의 형성개수는 설치할 가열히터의 개수에 따라 얼마든지 다양하게 변형된다.

그리고 거치판(126)의 상부면에는 제2단열재(140)가 설치되어 발열과정에서 거치판(126) 상부면으로 열기가 발산되는 것을 최소화한다.

이러한 케이스(100)에는 도가니(200)가 설치된다.

도가니(200)는 실제 금속재료의 열처리가 이루어지는 부분으로, 전체적으로 원형용기 형태이고 상단부가 개방된 상태에서 내부에는 용해공간(210)이 형성된 구조로 이루어진다.

이러한 도가니(200)는 메인케이스(110)의 메인수용공간(111) 내에 삽입된 상태로 위치되되 도가니(200)의 외부면과 메인케이스(110)의 내부면에는 일정한 간격이 유지되는데, 이때 형성된 간격이 후술하는 가열히터의 설치공간(S)이 된다.

이렇게 도가니(200)까지 설치된 케이스(100)에는 가열히터(300)가 설치된다.

가열히터(300)는 실제 열처리에 필요한 열이 발산되는 요소로, 전체적으로 막대 형태이고 재질은 SiC(실리콘 카바이드)를 사용한 비금속발열체 구조를 갖는다.

이러한 SiC히터는 팽창계수가 낮고 변형이 거의 일어나지 않으며 화학적 안정성을 가지고 있고 수명이 긴 장점을 갖는다.

그리고 SiC히터는 보통 600~1600℃로 발열이 가능하며 공기 분위기에서는 다른 보호 분위기 없이 직접 사용할 수 있는 장점도 있다.

이러한 가열히터는 다시 발열부(310)와 연결부(320) 및 집전체(330)로 나뉘어 구성되는데 발열부(310)는 전기적 반응에 의해 발열이 이루어지는 부분으로, 중공의 직선배관 구조이고 내부에는 히팅부재가 삽입된 구조로 이루어진다.

그리고 발열부(310)는 두개가 구비되어 상호 수평상태로 배치된 상태에서 하단부가 연결편(312)을 통해 상호 연결된다.

연결부(320)는 가열히터를 설치하는 과정에서 케이스와의 연결기능을 하는 것으로, 단순 중공관 형태이고 일단부가 각 발열부(310)에 연결되되 발열부(310)와 수직방향으로 꺽여 구부러진 상태로 위치된다.

그리고 집전체(330)는 별도의 전원공급장치(미도시)와의 적기적 연결기능을 하는 것으로, 캡 형태로 이루어져 각 연결부(320)의 단부가 관통된 상태로 설치된다.

이상 설명한 구조에 의해 본 발명의 가열히터(300)는 전체적으로 막대 형태로 이루어지되 상단부가 90도 구부려진 구조의 막대 형태를 갖는다.

이러한 가열히터(300)는 거치판(126)의 설치공(126a)과 동일한 개수로 복수개 구비된 상태에서 각 발열부(310)가 각 설치공(126a)을 관통한 후 메인케이스(110)와 도가니(200) 사이의 설치공간(S)에 위치된다.

이 상태에서 연결부(320)는 설치케이스(120)의 연결편(122b)에 형성된 절개공(134)에 끼워진 뒤 끼움공(132)에 끼워지고 연결부의 단부는 끼움공(132)을 통해 외부로 노출된 상태가 된다.

이렇게 연결부가 설치케이스(120)의 삽입구에 끼워진 상태로 연결됨에 따라 가열히터 전체가 연결부(320)를 통해 메인케이스에 걸쳐진 상태로 설치되어 아래로 떨어지지 않게 된다.

이 상태에서 메인케이스(110)의 내벽면 하측에는 보조고정프레임(400)이 형성된다.

보조고정프레임(400)은 가열히터(300)의 흔들림 등을 원천적으로 방지하기 위한 요소로, 전체적으로 블록 형태이고 일단부에 이탈방지턱(410)이 수직 방향으로 세워진 형태로 형성된 구조로 이루어져 있다.

이러한 보조고정프레임은 일단부가 메인케이스(110) 내벽면에 형성된 제1단열재(112)에 삽입되어 이탈방지턱(410)이 외측에 노출된 상태로 설치된다.

이러한 보조고정프레임(400)은 가열히터(300) 간의 간격과 동일한 간격을 두고 복수개 배치되고 각 가열히터(300)의 발열부(310)의 하단부가 이탈방지턱의 내면에 접촉된 상태에서보조고정프레임의 상부면에 안착되며 이탈방지턱된다.

따라서 가열히터(300)는 상단부가 연결부(320)와 삽입구간의 연결구조에 의해 고정되고 하단부는 보조고정프레임(400)에 의해 고정되므로 전체적인 흔들림이 방지된다.

참고로 연결부(320)와 케이스(100)간의 연결만으로도 가열히터의 흔들림 등이 방지될 수 있다면 보조고정프레임(400)은 생략될 수도 있다.

이렇게 보조고정프레임(400)까지 설치된 상태에서 설치케이스(120)의 상부에는 별도의 상부커버(500)가 설치되어 제2단열재(140)가 형성된 구간이 외부로 노출되지 않ㄱㅔ된다.

그리고 메인케이스(110)의 측부에는 별도의 이동붐대(600)가 회전가능하도록 설치되고 이동붐대(600)의 끝단부에는 덮개(700)가 설치되어 이동붐대(600)의 이동에 의해 덮개(700)가 도가니(200)의 상단 입구를 개폐할 수 있게 된다.

이하에서는 이러한 구조에 의한 본 발명의 작용 및 그 과정에서 발생되는 특유의 효과를 설명하도록 한다.

먼저 가열히터(300)를 설치하고자 할 경우,

각 가열히터(300)의 발열부(310)를 단순히 거치판(126)의 설치공(126a)에 완전히 끼워넣은 후 보조고정프레임(400)의 고정공(410)에 끼워지도록 하고, 이 과정에서 연결부(320)는 절개공(134)을 통과한 뒤 끼움공(132)에 끼워져 걸쳐지도록 하는 방식만으로 완료된다.

따라서 가열히터는 연결부(320)와 끼움공 간의 걸쳐짐 구조에 의해 아래로 떨어지지 않게 된다.

그리고 사용과정에서 어느 특정 가열히터에 문제가 발생되어 교체가 요구될 경우, 단순히 상부커버(500)만 분리시키면 각 가열히터(300)의 연결부(320)가 외부로 노출된다.

따라서 이 상태에서 교체하고자 하는 가열히터의 연결부를 잡고 단순히 위로 들어올려 연결부를 삽입구(130)로부터 외부로 빼낸 뒤, 계속 들어올려 발열부(310)를 보조고정프레임과 거치판(126)으로부터 완전히 빼내는 것만으로 가열히터의 분리가 완료된다.

이처럼 본 발명은 가열히터를 교체하고자 할 때 본체 전체를 분리해야 하는 종래기술과 달리 상부커버를 들어올리기만 하면 가능하고, 더 나아가 가열히터를 막대형태로 제작하여 단순 끼움 형태로 설치됨에 따라 기존에 비해 설치 및 분리 작업이 손쉽게 이루어질 수 있는 장점을 갖는다.

이상 설명한 본 발명의 여러 특징들은 당업자에 의해 다양하게 변형 및 조합되어 실시될 수 있으나, 본 발명의 권리범위는 위 설명 및 도면에 한정되지 않고 아래에 명시된 특허청구범위를 통해 판단되어야 한다.

100 : 케이스 110 : 메인케이스
112 : 제1단열재 120 : 설치케이스
122 : 고정프레임 122a : 안착편
122b : 연결편 130 : 삽입구
132 : 끼움공 134 : 절개공
124 : 지지프레임 126 : 거치판
126a : 설치공 140 : 제2단열재
200 : 도가니 210 : 용해공간
S : 설치공간 300 : 가열히터
310 : 발열부 312 : 연결편
320 : 연결부 400 : 보조고정프레임
410 : 이탈방지턱 500 : 상부커버
600 : 이동붐대 700 : 덮개

Claims (5)

1. 내부에 메인수용공간이 형성되어 있는 케이스,
   상기 케이스의 상단 내부 둘레면을 따라 형성되어 있고 복수개의 설치공이 간격을 두고 배치되어 있는 거치판,
   상기 메인수용공간에 위치하고 있고 내부에 용해공간이 형성되어 있는 도가니,
   막대 형태이고 상기 각 설치공에 삽입되어 상단부가 상기 케이스에 연결되어 있는 상태에서 상기 도가니의 외부면과 상기 케이스의 내부면 사이에 위치되어 있는 가열히터,
   를 포함하고,
   상기 가열히터는 상기 거치판을 관통하고 있는 발열부,
   상기 발열부의 상단부로부터 수직방향으로 구부러져 있고 상기 케이스에 걸쳐지는 형태로 연결되어 있는 연결부를 포함하며,
   상기 케이스의 상단 테두리에는 삽입구가 간격을 두고 형성되어 있고,
   상기 각 가열히터의 연결부가 상기 각 삽입구에 삽입되어 걸쳐져 있는
   용해로.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에서,
   상기 삽입구는 상기 케이스를 관통하고 있는 끼움공 및 상기 끼움공과 연결되어 상기 케이스 상단부를 절개하고 있는 절개공을 포함하고,
   상기 가열히터의 연결부가 상기 절개공을 통해 상기 끼움공에 삽입되어 있는
   용해로.
   
5. 제1항 또는 제4항 중 어느 한 항에서,
   상기 케이스의 내부 둘레면을 따라 간격을 두고 형성되어 있고 단부에 이탈방지턱이 형성되어 있는 보조고정프레임을 더 포함하고,
   상기 발열부의 하단부가 상기 보조고정프레임 상부면 상에 안착되어 있는 상태로 설치되어 있는
   용해로.
   

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