KR101277714B1 - 탄소소재 반응용 열처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 석탄계나 석유계의 탄소원료를 사용해 고순도 및 고품질의 탄소나노소재로 조성하기 위한 반응작업에서 원료에 열을 가해 교반하는 동시에 분쇄하도록 구성하여 열전달을 고르게 유지하고 원료가 뭉치는 현상을 방지하여 작업이 원활하며 매우 효과적인 작업효율을 제공하도록, 작동컨트롤패널 및 지지대가 구비되는 베이스프레임과; 상기 베이스프레임에 고정 설치되고 내부에 교반공간을 형성하면서 외측 둘레를 따라 히터가 구비되는 드럼이 형성되며 외부로부터 상기 교반공간을 향해 원료가 유입될 수 있도록 투입구가 구비되는 히팅드럼부와; 상기 히팅드럼부의 상부에 결합 및 분리될 수 있도록 위치하고 상기 히팅드럼부로 유입된 원료에 교반을 행하도록 교반날개가 형성되는 교반믹서부;를 포함하고, 상기 히팅드럼부 및 상기 교반믹서부 간에 각각 장착 설치되고 상기 교반믹서부의 회전을 통해 원료를 분쇄토록 접촉하는 분쇄부를 포함하는 탄소소재 반응용 열처리장치를 제공한다.
Description
본 발명은 탄소소재 반응용 열처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 석탄계나 석유계의 탄소원료를 사용해 고순도 및 고품질의 탄소나노소재로 조성하기 위한 반응작업에서 원료에 열을 가해 교반하는 동시에 분쇄하도록 구성하여 열전달을 고르게 유지하고 원료가 뭉치는 현상을 방지하여 작업이 원활하며 매우 효과적인 작업효율을 제공하는 것이 가능한 탄소소재 반응용 열처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 항공기나 자동차, 반도체, 전자부품 등과 같은 다양한 공학분야에서는 고강도 고인성 경량구조재 및 내마모재, 전기전도성 소재 및 열방산 소재로 탄소나노소재를 사용한다. 나아가 탄소나노소재는 석탄계나 석유계의 탄소찌꺼기인 탄소 핏치(pitch)로부터 진공상태로 열을 가하면서 교반시키는 과정에 의해 상분리되어 변환하고 탄소전구체로 조성시키는 공정으로 제조되며, 이를 위하여 탄소반응용 열처리장치를 사용한다.
최근 다양한 재료분야에서는 나노소재의 제조와 응용에 관한 것이 단연 최대의 화제로 부각되고 있으며, 이들 나노소재 중에서도 탄소나노소재는 물리적, 기계적 특성이 우수하면서도 다른 나노소재에 비해 화학적으로 매우 안정하다는 장점 때문에 가장 큰 주목을 받고 있다. 이러한 시점에서 더욱 효과적인 탄소전구체를 갖는 탄소나노소재로 제조할 수 있는 탄소반응용 열처리장치에 대한 기술개발이 계속해서 요구되고 있는 실정이다.
이러한 탄소반응용 열처리장치는 실질적으로 대기압에서 질소와 같은 불활성 기체로 청소하면서 오븐에서 실시될 수 있도록 구성된다. 이때 온도는 약 900℃까지 점진적으로 상승하며, 탄소전구체 탄소로의 변환은 거의 전체이고, 생성된 탄소 함량은 일반적으로 95~99%에 도달하도록 제조된다.
종래 탄소반응용 열처리장치와 관련하여 대한민국 등록특허 제10-0489376호에는 내측에 공간부를 갖고 하부가 반구형으로 형성되며 상부 일측으로 가스를 유입하기 위한 가스유입관을 구비하고 하부에는 금속촉매와 반응한 반응가스를 배기하기 위한 배기관을 구비하고 상부 내측면에 소정의 배출틈새를 구비한 반응기와, 상기 반응기의 배기관에 연결되어 금속촉매의 가스 반응 전에 반응기 내부를 진공상태로 유지하고, 반응 후에 반응 가스를 배기시키기 위한 진공유도장치 및 펌프와, 상기 반응기 하부를 둘러싸고 있는 상태로 상기 반응기 내부로 열을 전달하기 위한 발열수단과, 상기 반응기 내측 하부에 착탈 가능하게 설치되고 동시에 내측에 금속촉매를 담을 수 있는 공간부를 갖는 반구형 반응조와, 상기 개폐커버 상단에 배치된 구동모터와, 상기 발열수단으로부터 반응기로 인가된 열을 통해 고온상태에서 상기 가스유입관을 거쳐 유입된 가스와 상기 반응조에 담겨있는 금속촉매를 골고루 반응시켜 반응성을 극대화하기 위해 상기 구동모터로부터 구동력을 인가 받아 상기 반응조에 담겨 있는 금속촉매를 연속적으로 교반시켜 주는 믹싱수단과, 열처리 과정 중에 발생하는 반응기 내벽에 맺힌 불순물을 함유한 액체가 반응기 내벽을 타고 흘러내릴 경우 이를 회수하기 위해 반응기 하부와 연통 형성된 회수탱크와, 상기 반응기 상부 내벽에 맺힌 상기 액체를 반응기 외부를 통해 회수하도록 일단이 상기 반응기의 배출틈새와 연통되고 타단이 상기 회수탱크와 연통되는 회수호스로 구성됨에 따라 탄소나노소재의 품질을 향상시키고 대량 생산이 가능하게 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소나노소재용 금속촉매의 열처리장치가 공지되어 있다.
그러나 상기한 종래 열처리장치는 탄소원료를 향해 지속적으로 열을 가하면서 단순히 교반날개만을 이용하여 작업이 이뤄지기 때문에 교반효율 면에서 충분한 성능을 제공하기 어렵고, 이는 탄소원료가 전체적으로 고르게 섞이지 못한 채 국부적으로만 교반 및 열이 가해지는 문제가 있었다.
또한 종래에는 탄소를 반응시키는 작업 도중 탄소원료가 일정온도(약 600℃)에 이르면 탄소원료는 자체적으로 숯과 같이 다양한 크기의 탄소덩어리로 생성되는데, 이는 생산된 탄소전구체의 크기가 고르지 못하여 품질을 낮추는 원인이 되고, 탄소원료를 교반하는 작업도중에 덩어리 상태로 굳어져 작업이 중단되거나 교반날개를 분리하는 과정에서 큰 탄소덩어리가 걸리는 현상이 발생하고, 이에 따라 탄소덩어리를 깨는 작업이 필요하여 작업이 번거로운 동시에 불편하며 생산성이 급격히 저하되는 문제점이 있었다.
그리고 종래 열처리장치는 반응기의 상부에 결합하는 교반날개의 분리가 수동으로 이루어져 분리작업이 어려우며, 열처리장치로부터 제조가 완료된 탄소전구체를 수득하는 작업이 어렵고 불편한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 탄소원료에 열을 가해 교반하는 동시에 분쇄할 수 있도록 분쇄수단을 구성하므로 탄소원료에 열전달을 고르게 하며 서로 섞이도록 교반성능을 향상시키고, 탄소전구체를 균일한 입자크기로 생산할 수 있어 품질을 높이는 동시에 작업의 편의성 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 탄소소재 반응용 열처리장치를 제공하는데, 그 목적이 있다.
그리고 본 발명은 탄소원료를 향해 교반하는 교반수단을 자동으로 결합하거나 분리시킬 수 있도록 승강수단을 구성하고 탄소전구체를 제조한 후 자동으로 기울여 쏟을 수 있게 구동수단을 구성하여 작업의 편리성 및 안전성을 증대할 수 있는 탄소소재 반응용 열처리장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 탄소소재 반응용 열처리장치는 작동컨트롤패널 및 지지대가 구비되는 베이스프레임과; 상기 베이스프레임에 고정 설치되고 내부에 교반공간을 형성하면서 외측 둘레를 따라 히터가 구비되는 드럼이 형성되며 외부로부터 상기 교반공간을 향해 원료가 유입될 수 있도록 투입구가 구비되는 히팅드럼부와; 상기 히팅드럼부의 상부에 결합 및 분리될 수 있도록 위치하고 상기 히팅드럼부로 유입된 원료에 교반을 행하도록 교반날개가 형성되는 교반믹서부;를 포함하고, 상기 히팅드럼부 및 상기 교반믹서부 간에 각각 장착 설치되고 상기 교반믹서부의 회전을 통해 원료를 분쇄토록 접촉하는 분쇄부를 포함하여 이루어진다.
상기 베이스프레임에는 상기 히팅드럼부를 외부로부터 보호하도록 고정 지지하는 드럼지지대를 구비한다.
또한 상기 드럼지지대의 한쪽에는 상기 히팅드럼부에 수용된 원료를 배출하도록 상기 드럼지지대를 회전시켜 기울이는 드럼구동수단을 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.
상기 교반믹서부는 상기 히팅드럼부의 상부를 폐쇄가능하게 연결 결합하는 드럼커버와, 상기 드럼커버로부터 상기 히팅드럼부를 향해 연장하여 회전가능하게 설치되고 상기 교반날개가 구비되는 회전축과, 상기 드럼커버의 상부에 고정 설치되고 상기 회전축에 동력을 인가하는 회전축구동수단으로 구성한다.
또한 상기 베이스프레임의 한쪽에 설치되고 상기 지지대를 따라 연장하여 상기 교반믹서부의 상단에 연결되며 상기 교반믹서부가 수직방향을 향해 상하로 왕복이동가능하게 형성되는 승강부를 더 포함하여 구성한다.
상기 승강부는 상기 베이스프레임의 한쪽에 고정 설치되고 로드가 상하로 신장운동하는 구동실린더와, 상기 구동실린더의 동력을 상기 교반믹서부에 전달하도록 한쪽 끝단은 상기 지지대의 상단에 고정 설치되고 반대쪽 끝단은 상기 교반믹서부의 상부에 고정 설치되는 체인부재와, 상기 체인부재가 걸려 상기 구동실린더를 경유토록 상기 로드의 상단에 자전가능하게 설치되는 제1스프라켓과, 상기 체인부재가 상기 제1스프라켓을 거쳐 상기 교반믹서부를 향하도록 상기 지지대의 상단에 자전가능하게 설치되는 제2스프라켓으로 구성한다.
또한 상기 승강부에는 상기 구동실린더의 로드가 상하방향으로 신장하는 이동거리를 감지하여 자동으로 제어하도록 상기 지지대에 상하 거리를 두고 설치되는 위치제어센서부를 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.
상기 분쇄부는 상기 히팅드럼부의 교반공간 내면에 상기 교반믹서부를 향해 수평방향으로 돌출 형성되고 상하로 간격을 두고 복수로 위치하는 분쇄날과, 상기 교반믹서부에서 상기 교반날개의 상하면에 각각 복수로 돌출 형성되는 분쇄돌기로 구성한다.
본 발명에 따른 탄소소재 반응용 열처리장치에 의하면, 원료가 수용되는 드럼과 원료를 교반하는 교반날개에 원료를 분쇄하기 위한 분쇄부가 장착되어 설치되므로 원료를 교반과 동시에 분쇄하여 탄소원료의 입자를 균일한 입경으로 생산하고 교반중인 탄소원료에 열전달이 균등하게 이뤄지도록 교반효율을 증대시키는 것이 가능하고, 나아가 품질이 우수한 탄소원료를 생산할 수 있는 효과를 얻는다.
뿐만 아니라 본 발명에 따른 탄소소재 반응용 열처리장치는 원료의 교반과 분쇄가 동시에 이루어져 원료가 뭉친 상태로 굳어버리는 현상을 방지하고, 나아가 반응기 내에서 굳어버린 탄소원료에 대한 추가적인 작업이 불필요하여 작업의 편의성을 도모하는 동시에 탄소원료의 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.
그리고 본 발명에 따른 탄소소재 반응용 열처리장치는 히팅드럼부로부터 교반믹서부의 결합 및 분리를 자동으로 행하는 승강부를 설치하여 구성하므로 기계화 및 자동화를 통해 생산성을 향상시키며 작업이 매우 안전하고 편리하게 이루어진다. 나아가 탄소원료를 제조를 완료한 후 배출가능하게 히팅드럼부를 회전시키는 드럼구동수단을 설치하여 구성하므로 작업의 기계화를 도모하여 작업의 편의성 및 안전성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 탄소소재 반응용 열처리장치는 위치제어센서부를 설치하여 교반믹서부에 동력을 전달하는 구동실린더의 작동상태를 제어하므로 승강부의 작동을 실시간 효율적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일실시예를 나타내는 정면도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예를 나타내는 측단면도.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 히팅드럼부에 장착된 교반믹서부의 사용상태를 나타내는 부분확대도.
도 4는 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 승강부의 사용상태를 나타내는 측단면도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예를 나타내는 측단면도.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 히팅드럼부에 장착된 교반믹서부의 사용상태를 나타내는 부분확대도.
도 4는 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 승강부의 사용상태를 나타내는 측단면도.
본 발명은 작동컨트롤패널 및 지지대가 구비되는 베이스프레임과; 상기 베이스프레임에 고정 설치되고 내부에 교반공간을 형성하면서 외측 둘레를 따라 히터가 구비되는 드럼이 형성되며 외부로부터 상기 교반공간을 향해 원료가 유입될 수 있도록 투입구가 구비되는 히팅드럼부와; 상기 히팅드럼부의 상부에 결합 및 분리될 수 있도록 위치하고 상기 히팅드럼부로 유입된 원료에 교반을 행하도록 교반날개가 형성되는 교반믹서부;를 포함하고, 상기 히팅드럼부 및 상기 교반믹서부 간에 각각 장착 설치되고 상기 교반믹서부의 회전을 통해 원료를 분쇄토록 접촉하는 분쇄부를 포함하는 탄소소재 반응용 열처리장치를 기술구성의 특징으로 한다.
또한 상기 베이스프레임에는 상기 히팅드럼부를 외부로부터 보호하도록 고정 지지하는 드럼지지대를 포함하는 탄소소재 반응용 열처리장치를 기술구성의 특징으로 한다.
또한 상기 드럼지지대의 한쪽에는 상기 히팅드럼부에 수용된 원료를 배출하도록 상기 드럼지지대를 회전시켜 기울이는 드럼구동수단을 더 포함하는 탄소소재 반응용 열처리장치를 기술구성의 특징으로 한다.
또한 상기 교반믹서부는 상기 히팅드럼부의 상부를 폐쇄가능하게 연결 결합하는 드럼커버와, 상기 드럼커버로부터 상기 히팅드럼부를 향해 연장하여 회전가능하게 설치되고 상기 교반날개가 구비되는 회전축과, 상기 드럼커버의 상부에 고정 설치되고 상기 회전축에 동력을 인가하는 회전축구동수단을 포함하는 탄소소재 반응용 열처리장치를 기술구성의 특징으로 한다.
또한 상기 베이스프레임의 한쪽에 설치되고 상기 지지대를 따라 연장하여 상기 교반믹서부의 상단에 연결되며 상기 교반믹서부가 수직방향을 향해 상하로 왕복이동가능하게 형성되는 승강부를 더 포함하는 탄소소재 반응용 열처리장치를 기술구성의 특징으로 한다.
또한 상기 승강부는 상기 베이스프레임의 한쪽에 고정 설치되고 로드가 상하로 신장운동하는 구동실린더와, 상기 구동실린더의 동력을 상기 교반믹서부에 전달하도록 한쪽 끝단은 상기 지지대의 상단에 고정 설치되고 반대쪽 끝단은 상기 교반믹서부의 상부에 고정 설치되는 체인부재와, 상기 체인부재가 걸려 상기 구동실린더를 경유토록 상기 로드의 상단에 자전가능하게 설치되는 제1스프라켓과, 상기 체인부재가 상기 제1스프라켓을 거쳐 상기 교반믹서부를 향하도록 상기 지지대의 상단에 자전가능하게 설치되는 제2스프라켓을 포함하는 탄소소재 반응용 열처리장치를 기술구성의 특징으로 한다.
또한 상기 승강부에는 상기 구동실린더의 로드가 상하방향으로 신장하는 이동거리를 감지하여 자동으로 제어하도록 상기 지지대에 상하 거리를 두고 설치되는 위치제어센서부를 더 포함하는 탄소소재 반응용 열처리장치를 기술구성의 특징으로 한다.
또한 상기 분쇄부는 상기 히팅드럼부의 교반공간 내면에 상기 교반믹서부를 향해 수평방향으로 돌출 형성되고 상하로 간격을 두고 복수로 위치하는 분쇄날과, 상기 교반믹서부에서 상기 교반날개의 상하면에 각각 복수로 돌출 형성되는 분쇄돌기를 포함하는 탄소소재 반응용 열처리장치를 기술구성의 특징으로 한다.
다음으로 본 발명에 따른 탄소소재 반응용 열처리장치의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저 본 발명에 따른 탄소소재 반응용 열처리장치의 일실시예는 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 베이스프레임(10)과, 히팅드럼부(20)와, 교반믹서부(30)와, 분쇄부(40)를 포함하여 이루어진다.
상기 베이스프레임(10)은 전반적인 기술구성에 있어서 기본이 되는 구조체로서, 복수의 프레임이 서로 연결 결합한 구조를 이루고, 상기 히팅드럼부(20)나 교반믹서부(30)와 같은 주요구성들이 고정된 위치에 장착가능하게 구성된다.
상기 베이스프레임(10)에는 작동컨트롤패널(11) 및 지지대(13)가 각각 고정된 위치상에 구비된다.
상기 작동컨트롤패널(11)에는 상기 히팅드럼부(20) 및 교반믹서부(30) 등의 구성을 제어가능하게 작동스위치나 작동버튼, 표시판이 형성된다.
상기 지지대(13)는 상기 베이스프레임(10)의 상부 한쪽에 상측으로 높이 연장된 구조를 이루며 고정설치된다.
상기 베이스프레임(10)에는 상기 히팅드럼부(20)를 고정하여 지지하도록 드럼지지대(15)를 구성한다.
상기 드럼지지대(15)는 상기 히팅드럼부(20)를 외부로부터 보호하기 위한 것으로, 상기 베이스프레임(10)으로부터 구분된 위치상에 상기 히팅드럼부(20)를 구획하여 수용한 후 고정토록 지지한다.
상기 드럼지지대(15)에는 상기 히팅드럼부(20)에서 가해지는 열이 외부로 전달되지 못하도록 보온재(26)를 충전하여 구성하는 것도 가능하다.
상기와 같이 보온재(26)를 충전하여 구성하게 되면, 외부로 열이 전달되지 못하게 방지하여 안전성을 확보하고, 상기 히팅드럼부(20)를 향해 보온기능을 제공하여 가열효율을 높이는 것이 가능하다.
또한 상기 드럼지지대(15)의 한쪽에는 상기 히팅드럼부(20)에 수용된 원료를 배출하도록 상기 드럼지지대(15)를 회전시켜 기울이는 드럼구동수단(17)을 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.
예를 들면, 상기 드럼구동수단(17)은 도 1에서처럼 상기 드럼지지대(15)의 측면에 돌출하여 고정된 축(17a)을 구비하고, 상기 축(17a)을 회전시키도록 동력을 전달하는 모터(17c)를 구비하며, 상기 축(17a)과 상기 모터(17c) 간에 서로 결속하여 연결되는 기어(17b)가 구비된 구조로 구성된다.
상기 히팅드럼부(20)는 일정한 용량의 원료를 수용하고 원료에 점진적으로 열을 가해 가열하는 기능을 수행한다.
상기 히팅드럼부(20)는 상기 베이스프레임(10)의 드럼지지대(15)에 고정 설치된다. 즉, 상기 히팅드럼부(20)는 상기 드럼지지대(15)에 상부만 일부 돌출된 구조를 이루고 대부분이 상기 드럼지지대(15) 안쪽으로 수용된 상태를 이루며 고정된다.
상기 히팅드럼부(20)는 내부에 원료를 수용가능한 교반공간(23)이 구비된 드럼(21)이 형성되고, 외부로부터 상기 교반공간(23)을 향해 원료가 유입될 수 있도록 투입구(27)가 구비된다.
상기 투입구(27)는 상황에 따라 개폐가능하도록 밸브(28)를 설치하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 드럼(21)에 원료를 투입하는 경우에는 상기 밸브(28)를 이용하여 상기 투입구(27)를 개방하고, 상기 드럼(21)의 히터(25)로부터 원료에 열을 가하면서 작업이 이뤄지는 동안에는 상기 밸브(28)를 이용하여 상기 투입구(27)를 폐쇄하도록 구성한다.
상기 드럼(21)의 한쪽에는 상기 교반공간(23)의 질소가스를 배출시키는 질소배출구(29)가 형성된다.
상기 드럼(21)에는 외측 둘레를 따라 상기 교반공간(23)을 향해 열을 가하도록 발열하는 히터(25)를 구비한다.
상기 교반믹서부(30)는 상기 히팅드럼부(20)의 교반공간(23)으로 유입된 원료에 교반을 행하도록 회전하는 기능을 수행하는 것으로서, 상기 히팅드럼부(20)의 상부에 결합 및 분리가능하게 위치하고, 드럼커버(31)와 회전축(33) 및 회전축구동수단(35)으로 구성된다.
상기 드럼커버(31)는 상기 히팅드럼부(20)의 개방된 상부 면을 폐쇄가능하게 연결하여 결합된다. 즉, 상기 드럼커버(31)는 상기 히팅드럼부(20)의 직경보다 큰 직경을 이루어 상기 히팅드럼부(20)의 상면을 폐쇄하고 상기 베이스프레임(10)에 구비된 별도의 고정수단(19)에 의해 결합하여 고정된다.
상기 고정수단(19)은 상기 드럼커버(31)의 둘레를 따라 대응하여 복수로 구성하는 것이 바람직하다.
상기 드럼커버(31)의 하면에는 하부로 돌출된 구조의 스토퍼(32a)를 형성하고, 상기 스토퍼(32a)에 접하도록 대응하는 위치인 상기 베이스프레임(10)의 상부에는 완충패킹(32b)을 구비하여 구성하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 스토퍼(32a) 및 완충패킹(32b)을 구성하는 것에 의하면, 상기 교반믹서부(30)가 상기 히팅드럼부(20)를 향해 결합할 때 충격을 흡수하여 서로 간에 접촉되는 충격하중을 최소화하는 것이 가능하다.
상기 드럼커버(31)에는 상기 히팅드럼부(20)의 드럼(21)을 밀폐토록 결합한 후 상기 교반공간(23)을 향해 질소가스를 주입가능하게 구비되는 질소투입구(39)를 구성한다.
상기 회전축(33)은 상기 드럼커버(31)로부터 상기 히팅드럼부(20)의 교반공간(23)을 향해 연장하여 회전가능하게 설치된다.
상기 회전축(33)에는 상하로 간격을 두고 복수의 교반날개(34)가 구비된다.
상기 교반날개(34)는 상기 회전축(33)으로부터 직각을 이루며 상기 드럼(21)의 내부 측면을 향해 수평방향으로 연장된 구조로 형성한다.
상기 교반날개(34)에는 상기 회전축(33)이 회전하는 방향에 대응하여 한쪽 면이 경사진 뾰족한 날 형태로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 회전축구동수단(35)은 상기 작동컨트롤패널(11)의 작동스위치나 작동버튼의 조작상태에 따라 그 작동이 연계되는 것으로 상기 회전축(33)에 동력을 인가하도록 구동하고, 상기 드럼커버(31)의 상부에 고정 설치된다.
그리고 상기 베이스프레임(10)의 한쪽에는 상기 교반믹서부(30)가 수직방향을 향해 상하로 왕복이동가능하게 형성되는 승강부(50)를 더 포함하여 구성한다.
상기 승강부(50)는 상기 베이스프레임(10) 중 상기 지지대(13)가 위치한 한쪽에 설치되고 상기 지지대(13)를 따라 연장하여 상기 교반믹서부(30)의 상단 즉 상기 드럼커버(31)의 상면에 연결된다.
상기 승강부(50)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 히팅드럼부(20)의 한쪽에 소정의 거리를 두고 위치하여 상기 교반믹서부(30)를 이동시키기 위한 것으로서, 구동실린더(51)와 체인부재(53) 및 제1,2스프라켓(55)(57)으로 구성한다.
상기 구동실린더(51)는 상기 지지대(13)가 위치한 상기 베이스프레임(10)의 한쪽에 고정하여 설치되고, 상기 교반믹서부(30)를 이동시키기 위해 로드(52)가 상하로 신장운동하도록 작동한다.
상기 체인부재(53)는 상기 구동실린더(51)의 동력을 상기 교반믹서부(30)에 전달하기 위해 작동을 서로 연계시키도록 형성된다. 즉, 상기 체인부재(53)는 상기 지지대(13)의 상단에 한쪽 끝단이 고정 설치되고 상기 구동실린더(51)를 거쳐 반대쪽 끝단은 상기 교반믹서부(30)의 상부에 고정 설치되어 상기 구동실린더(51)의 동력을 상기 교반믹서부(30)에 전달한다.
상기 체인부재(53)는 상기 교반믹서부(30)가 어느 정도 수평으로 균형을 이룬 상태에서 상하이동될 수 있게 상기 회전축(33)을 중심으로 전후방에 각각 구비토록 복수로 구성하는 것이 바람직하다.
상기 제1스프라켓(55)은 상기 체인부재(53)가 걸려 상기 구동실린더(51)를 경유토록 구성되는 것으로 상기 로드(52)의 상단에 자전가능하게 설치된다. 즉, 상기 지지대(13)의 상단에 한쪽 끝단이 고정된 상태로 하측을 향해 연장하여 상기 제1스프라켓(55)을 경유하면서 다시 상측을 향해 방향이 전환된 후 상기 제2스프라켓(57)을 향해 연장한다.
상기 제2스프라켓(57)은 상기 지지대(13)의 상단에 자전가능하게 복수로 설치된다.
상기 제2스프라켓(57)은 상기 제1스프라켓(55)을 거쳐 상향토록 연장된 상기 체인부재(53)를 다시 상기 교반믹서부(30)를 향해 연장되도록 하측으로 방향을 전환하는 기능을 한다.
상기 승강부(50)에는 상기 구동실린더(51)의 로드(52)가 상하방향으로 신장하는 이동거리를 감지하여 자동으로 제어하도록 위치제어센서부(59)를 더 포함하여 구성한다.
상기 위치제어센서부(59)는 상기 지지대(13)에 상하 거리를 두고 설치되어 각각 감지하도록 구성된다. 예를 들면, 상기 위치제어센서부(59)는 상기 교반믹서부(30)를 하향 이동시키도록 상기 구동실린더(51)의 로드(52)가 상향이동하는 경우 상측에 위치한 상기 위치제어센서부(59)의 감지에 의해 상기 로드(52)가 신장작동을 정지토록 구성하고, 상기 교반믹서부(30)를 상기 히팅드럼부(20)로부터 분리하여 상향 이동시키도록 상기 구동실린더(51)의 로드(52)를 하향이동하는 경우 하측에 위치한 상기 위치제어센서부(59)의 감지에 의해 상기 로드(52)의 작동을 정지토록 제어하게 구성된다.
상기와 같이 승강부(50)에 위치제어센서부(59)를 구성하게 되면, 상기 구동실린더(51)의 로드(52)가 신장하는 이동거리를 매우 정확하게 감지한 후 자동으로 제어하여 상기 히팅드럼부(20)로부터 상기 교반믹서부(30)의 결합 및 분리가 용이하고 편리하게 도모하는 것이 가능하다.
상기 분쇄부(40)는 상기 교반믹서부(30)의 회전을 통해 원료에 접촉하여 원료를 분쇄하는 기능을 수행한다.
상기 분쇄부(40)는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 히팅드럼부(20) 및 상기 교반믹서부(30) 간에 각각 장착 설치되는 것으로서, 상기 히팅드럼부(20)의 내면에 설치되는 분쇄날(41)과, 상기 교반믹서부(30)의 교반날개(34)에 설치되는 분쇄돌기(43)로 구성된다.
상기 분쇄날(41)은 상기 히팅드럼부(20)의 교반공간(23) 내면에 상기 교반믹서부(30)를 향해 수평방향을 돌출 형성된다.
상기 분쇄날(41)은 상기 히팅드럼부(20)의 드럼 내면에 상하로 간격을 두고 복수로 위치한다.
상기 분쇄날(41)은 상기 교반날개(34)의 회전반경에 간섭되지 않도록 상하 간격을 두고 배치하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 분쇄날(41)의 사이 공간으로 상기 교반날개(34)가 회전될 수 있도록 배치한다.
상기 분쇄날(41)은 상기 드럼(21)의 내면 둘레를 따라 부분적으로 구비토록 구성한다. 즉, 상기 교반믹서부(30)가 결합 및 분리하는 과정에서 상기 분쇄날(41)에 걸리지 않도록 공간을 여유 공간을 확보하는 것이 바람직하다.
상기 분쇄돌기(43)는 상기 교반날개(34)의 상하면에 각각 복수로 돌출 형성된다.
상기 분쇄부(40)의 분쇄돌기(43)는 도 3에서처럼 상기 교반믹서부(30)의 회전력에 의해 원료와 접촉하여 분쇄함은 물론 상기 분쇄날(41)과 상기 분쇄돌기(43)의 사이에서 원료가 접하여 분쇄한다.
다음으로 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 탄소소재 반응용 열처리장치의 작동관계를 살펴본다.
먼저 히팅드럼부(20)의 투입구(27)를 통해 상기 드럼(21)의 내부 교반공간(23)에 정해진 일정량의 탄소원료를 투입한 후 승강부(50)의 작동을 통해 상기 교반믹서부(30)를 상기 히팅드럼부(20)의 드럼(21) 상부에 접하도록 결합시켜 상기 드럼(21)의 교반공간(23)을 폐쇄상태로 유지하거나, 우선적으로 상기 승강부(50)에 의해 상기 교반믹서부(30)를 상기 히팅드럼부(20)의 상부에 결합하여 상기 드럼(21)의 교반공간(23)을 폐쇄상태로 유지한 후 상기 히팅드럼부(20)의 투입구(27)로 탄소원료를 투입하는 작업준비절차를 선택적으로 거친 상태에서 작업을 개시한다.
이후 작동컨트롤패널(11)을 조작하여 상기 교반믹서부(30)를 작동한다. 즉, 도 3에서처럼 상기 교반믹서부(30)의 작동은 회전축구동수단(35)에 의해 회전축(33)이 회전하고, 상기 회전축(33)에 장착된 교반날개(34)가 원료에 접하면서 회전하여 원료를 교반한다.
이때 상기 교반날개(34)의 회전에 의한 교반과 더불어 분쇄부(40) 중 분쇄돌기(43)가 상기 회전축(33)의 회전력에 의해 원료와 접촉하여 분쇄하고, 상기 드럼(21)의 내면에 장착된 분쇄날(41)과 상기 분쇄돌기(43)의 사이에서 원료가 접하여 분쇄된다.
이와 같이 상기 교반믹서부(30)를 통한 교반상태에서는 상기 히팅드럼부(20)의 히터(25)로부터 상기 교반공간(23)의 원료에 열을 가해 가열하고, 질소투입구(39)를 통해 질소가 투입된 상태로 교반환경을 조성한다.
이처럼 히팅드럼부(20)와 교반믹서부(30)를 통한 교반환경에서 탄소원료를 가열과 함께 교반하면 300℃에 이르러 초기 액상을 갖는 리퀴드 상태를 생성하고, 지속적인 가열 및 교반을 통해 600℃에 이르면 휘발성 물질은 모두 날아간 숯과 같은 탄소덩어리 즉 본 발명을 통해 얻고자하는 형태인 메소페이스된 탄소원료가 제조된다.
이후 원료의 교반 및 분쇄작업이 완료되면 상기 승강부(50)를 작동하여 상기 교반믹서부(30)를 상기 히팅드럼부(20)의 드럼(21)으로부터 수직으로 이동시켜 분리한다.
여기서 상기 승강부(50)의 작동은 도 4에서처럼 구동실린더(51)의 로드(52)가 상하로 신장운동함에 따라 상기 구동실린더(51)로부터 상기 교반믹서부(30)에 연계된 체인부재(53)에 의해 이동한다. 즉, 상기 구동실린더(51)의 로드(52)가 상측을 향해 이동되면 상기 교반믹서부(30)는 상기 히팅드럼부(20)를 향해 하측으로 이동되어 결합가능하게 작동하며, 반면 상기 구동실린더(51)의 로드(52)가 하측을 향해 이동되면 상기 교반믹서부(30)는 상측으로 이동되어 상기 히팅드럼부(20)로부터 분리가능하게 작동한다. 또한 상기 구동실린더(51)의 작동은 위치제어센서부(59)의해 이동과 정지가 자동으로 제어되면서 작동한다.
이어 상기 히팅드럼부(20)가 장착된 드럼지지대(15)를 어느 한쪽 방향으로 회전시키되, 상기 드럼구동수단(17)에 의해 회전력이 전달되고 상기 히팅드럼부(20)의 드럼(21)에 수용되어 제조를 완료한 원료를 배출하므로 작업을 완료한다.
즉 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 탄소소재 반응용 열처리장치에 의하면, 원료가 수용되는 드럼(21)과 원료를 교반하는 교반날개(34)에 원료를 분쇄하기 위한 분쇄부(40)가 장착되어 설치되므로 원료를 교반과 동시에 분쇄하여 탄소원료의 입자를 균일한 입경으로 생산하고 교반중인 탄소원료에 열전달이 균등하게 이뤄지도록 교반효율을 증대시키는 것이 가능하고, 나아가 품질이 우수한 탄소원료를 생산하는 것이 가능하다.
뿐만 아니라 본 발명은 원료의 교반과 분쇄가 동시에 이루어져 원료가 뭉친 상태로 굳어버리는 현상을 방지하고, 나아가 드럼 내에서 굳어버린 탄소원료에 대한 추가적인 작업이 불필요하여 작업의 편의성을 도모하는 동시에 탄소원료의 생산성을 높이는 것이 가능하다.
그리고 본 발명은 히팅드럼부(20)로부터 교반믹서부(30)의 결합 및 분리를 자동으로 행해지도록 승강부(50)를 설치하여 구성하므로 기계화 및 자동화를 통해 생산성을 향상시키며 작업이 매우 안전하고 편리하게 이루어진다. 나아가 탄소원료를 제조를 완료한 후 배출가능하게 히팅드럼부(20)를 회전시키는 드럼구동수단(17)을 설치하여 구성하므로 작업의 기계화를 도모하여 작업의 편의성 및 안전성을 극대화하는 것이 가능하다.
또한 본 발명은 위치제어센서부(59)를 설치하여 교반믹서부(30)에 동력을 전달하는 구동실린더(51)의 작동상태를 제어하므로 승강부(50)의 작동을 실시간 효율적으로 제어하는 것이 가능하다.
상기에서는 본 발명에 따른 탄소소재 반응용 열처리장치의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 명세서 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
10 : 베이스프레임 11 : 작동컨트롤패털 13 : 지지대
15 : 드럼지지대 17 : 드럼구동수단 17a : 축
17b : 기어 17c : 모터 19 : 고정수단
20 : 히팅드럼부 21 : 드럼 23 : 교반공간
25 : 히터 26 : 보온재 27 : 투입구
28 : 밸브 29 : 질소배출구 30 : 교반믹서부
31 : 드럼커버 32a : 스토퍼 32b : 완충패킹
33 : 회전축 34 : 교반날개 35 : 회전축구동수단
39 : 질소투입구 40 : 분쇄부 41 : 분쇄날
43 : 분쇄돌기 50 : 승강부 51 : 구동실린더
52 : 로드 53 : 체인부재 55 : 제1스프라켓
57 : 제2스프라켓 59 : 위치제어센서부
15 : 드럼지지대 17 : 드럼구동수단 17a : 축
17b : 기어 17c : 모터 19 : 고정수단
20 : 히팅드럼부 21 : 드럼 23 : 교반공간
25 : 히터 26 : 보온재 27 : 투입구
28 : 밸브 29 : 질소배출구 30 : 교반믹서부
31 : 드럼커버 32a : 스토퍼 32b : 완충패킹
33 : 회전축 34 : 교반날개 35 : 회전축구동수단
39 : 질소투입구 40 : 분쇄부 41 : 분쇄날
43 : 분쇄돌기 50 : 승강부 51 : 구동실린더
52 : 로드 53 : 체인부재 55 : 제1스프라켓
57 : 제2스프라켓 59 : 위치제어센서부
Claims (8)
- 작동컨트롤패널 및 지지대가 구비되는 베이스프레임과;
상기 베이스프레임에 고정 설치되고 내부에 교반공간을 형성하면서 외측 둘레를 따라 히터가 구비되는 드럼이 형성되며 외부로부터 상기 교반공간을 향해 원료가 유입될 수 있도록 투입구가 구비되는 히팅드럼부와;
상기 히팅드럼부의 상부에 결합 및 분리될 수 있도록 위치하고 상기 히팅드럼부로 유입된 원료에 교반을 행하도록 교반날개가 형성되는 교반믹서부;를 포함하고,
상기 히팅드럼부 및 상기 교반믹서부 간에 각각 장착 설치되고 상기 교반믹서부의 회전을 통해 원료를 분쇄토록 접촉하는 분쇄부를 포함하여 이루어지되,
상기 베이스프레임에는 상기 히팅드럼부를 외부로부터 보호하도록 고정 지지하는 드럼지지대를 포함하여 이루어고,
상기 드럼지지대의 한쪽에는 상기 히팅드럼부에 수용된 원료를 배출하도록 상기 드럼지지대를 회전시켜 기울이는 드럼구동수단을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소소재 반응용 열처리장치.
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 교반믹서부는, 상기 히팅드럼부의 상부를 폐쇄가능하게 연결 결합하는 드럼커버와, 상기 드럼커버로부터 상기 히팅드럼부를 향해 연장하여 회전가능하게 설치되고 상기 교반날개가 구비되는 회전축과, 상기 드럼커버의 상부에 고정 설치되고 상기 회전축에 동력을 인가하는 회전축구동수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소소재 반응용 열처리장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 베이스프레임의 한쪽에 설치되고 상기 지지대를 따라 연장하여 상기 교반믹서부의 상단에 연결되며 상기 교반믹서부가 수직방향을 향해 상하로 왕복이동가능하게 형성되는 승강부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소소재 반응용 열처리장치.
- 청구항 5에 있어서,
상기 승강부는, 상기 베이스프레임의 한쪽에 고정 설치되고 로드가 상하로 신장운동하는 구동실린더와, 상기 구동실린더의 동력을 상기 교반믹서부에 전달하도록 한쪽 끝단은 상기 지지대의 상단에 고정 설치되고 반대쪽 끝단은 상기 교반믹서부의 상부에 고정 설치되는 체인부재와, 상기 체인부재가 걸려 상기 구동실린더를 경유토록 상기 로드의 상단에 자전가능하게 설치되는 제1스프라켓과, 상기 체인부재가 상기 제1스프라켓을 거쳐 상기 교반믹서부를 향하도록 상기 지지대의 상단에 자전가능하게 설치되는 제2스프라켓을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소소재 반응용 열처리장치.
- 청구항 6에 있어서,
상기 승강부에는 상기 구동실린더의 로드가 상하방향으로 신장하는 이동거리를 감지하여 자동으로 제어하도록 상기 지지대에 상하 거리를 두고 설치되는 위치제어센서부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소소재 반응용 열처리장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 분쇄부는, 상기 히팅드럼부의 교반공간 내면에 상기 교반믹서부를 향해 수평방향으로 돌출 형성되고 상하로 간격을 두고 복수로 위치하는 분쇄날과, 상기 교반믹서부에서 상기 교반날개의 상하면에 각각 복수로 돌출 형성되는 분쇄돌기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소소재 반응용 열처리장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020120049359A KR101277714B1 (ko) | 2012-05-09 | 2012-05-09 | 탄소소재 반응용 열처리장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120049359A KR101277714B1 (ko) | 2012-05-09 | 2012-05-09 | 탄소소재 반응용 열처리장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| KR1020120049359A KR101277714B1 (ko) | 2012-05-09 | 2012-05-09 | 탄소소재 반응용 열처리장치 |
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| KR (1) | KR101277714B1 (ko) |
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