KR101889259B1 - 고체연료 습식 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

고체연료 습식 제조장치 및 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고체연료 습식 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로서, 고체연료를 습식의 짜내기 방식으로 성형 제작이 이루어지도록 함으로 낮은 프레스 압력으로 고체연료의 대량 생산이 가능하도록 하기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 고체연료용 재료가 투입되도록 다수의 투입공(11)이 상하 개방된 형태로 형성된 성형틀(10)과; 상기 성형틀(10) 하부에서 상하로 승하강 가능하게 구성되는 하부 승강대(20)와; 상기 하부 승강대(20) 상부에 구비되어 상기 투입공(11)에 투입된 고체연료 재료를 받쳐주는 하부 받침대(25)와; 상기 투입공(11)에 투입된 고체연료를 가압하기 위해 성형틀(10) 상부에 구성되는 상부 가압대(30)와; 상기 상부 가압대(30) 내에 구성되어 고체연료에 기공을 형성시키기 위한 승하강 구동이 이루어지는 성형핀(40)과; 상기 상부 가압대(30)에 의한 가압과정에서 고체연료용 재료의 수분 및 초과 투입된 원료가 배출되어질 수 있도록 성형틀(10)의 투입공(11) 내벽면에 형성된 미세통공(12);을 포함하는 구성을 이루는 것을 특징으로 한다.

Description

고체연료 습식 제조장치 및 제조방법{SOLID FUEL WET TYPE MANUFACTURE MACHINE AND METHOD}
본 발명은 고체연료 습식 제조기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연탄 등과 같은 고체연료를 습식 방식으로 생산함으로서 제품의 대량생산이 이루어질 수 있도록 하는 습식 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 연탄은 석탄을 원료로 하여 여기에 다른 탄화물을 분쇄, 배합하거나 점결제를 혼합하여 성형, 건조시킨 고체연료로 원통형에 공기구멍이 뚫려 있는 구공탄 부터 구멍탄이라 불리우는 것과 조개 모양의 조개탄으로 크게 대별된다.
한편, 연탄을 대체하기 위한 숯을 포함한 고체연료는 일정 형상으로 성형 제조가 이루어지게 되는데, 종래에는 고압의 압력으로 가압 성형을 실시하게 되며, 이때 입자간의 결합력 증대를 위한 점결제가 일정 비율로 혼합되어지게 된다.
그러나, 종래 기술에서는 고체연료의 성형 제조시 건식 방법으로 수만년간 수천기압으로 탄소 밀도가 높게 가압되어 있는 석탄에 소량의 수분을 포함하여 한장 당 약130톤의 가압력을 필요로 하는 연탄에 비해 탄소 밀도가 낮을 수 밖에 없어 열량이 현저하게 저하되며, 정량공급 장치의 정밀 설계로도 투입공이 여러개일 경우 투입량의 오차가 발생하기 때문에 연탄의 경우는 투입공을 한 개 씩 만들어 적용하므로 제조시간이 증가되어질 수 밖에 없고, 이에 따른 대량생산에 한계가 있는 문제점이 있었다.
(선행기술 0001) 대한민국 특허등록 제467188호(2013.05.24 등록) (선행기술 0002) 대한민국 특허공개 제2011-111837호(2011.10.12 공개)
본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 종래 건식 방식에서 습식 방식으로 제조 설비를 변경함으로서 낮은 압력에서 다수의 투입공을 통해 고체연료의 생산이 가능함과 함께 제품을 대량 생산할 수 있도록 하는데 목적이 있다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 고체연료 제조장치는, 고체연료용 재료가 투입되도록 다수의 투입공이 상하 개방된 형태로 형성된 성형틀과; 상기 성형틀 하부에서 상하로 승하강 가능하게 구성되는 하부 승강대와; 상기 하부 승강대 상부에 구비되어 상기 투입공에 투입된 고체연료 재료를 받쳐주는 하부 받침대와; 상기 투입공에 투입된 고체연료를 가압하기 위해 성형틀 상부에 구성되는 상부 가압대와; 상기 상부 가압대 내에 구성되어 고체연료에 기공을 형성시키기 위한 승하강 구동이 이루어지는 성형핀과; 상기 상부 가압대에 의한 가압과정에서 고체연료용 재료의 수분 및 초과 투입된 원료가 배출되어질 수 있도록 성형틀의 투입공 내벽면에 형성된 미세통공;을 포함하는 구성을 이루는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 고체연료 제조장치는, 고체연료를 습식의 짜내기 방식으로 성형 제작이 이루어지게 됨으로 낮은 프레스 압력으로 고체연료의 대량 생산이 가능한 효과를 나타낸다.
특히, 가압력에 의한 수분 및 초과투입된 원료의 배출이 미세통공을 통해 이루어지게 됨으로, 다수의 투입공을 설치하더라도 전체적으로 항상 일정한 수분 및 원료함유량을 갖는 고체연료의 대량 성형 제조가 이루어질 수 있는 이점을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고체연료 제조장치의 전체적인 개략 구조도.
도 2는 본 발명에서 고체연료 성형부 상세 구조도.
도 3은 본 발명에서 성형틀 부품 사시도.
도 4 내지 도 13은 본 발명의 고체연료 제조과정 동작도.
도 14 내지 도 17은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고체연료 성형시 분리종이 사용시 동작도.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 하부 받침대 구조도.
도 19는 도 18의 A부 확대 평면도 및 단면도.
이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.
먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 고체연료 습식 제조장치의 구성을 도 1 내지 도 3을 통해 살펴보면 다음과 같다.
본 실시 예에서의 고체연료 제조장치는, 고체연료용 재료가 투입되도록 다수의 투입공(11)이 상하 개방된 형태로 형성된 성형틀(10)과, 상기 성형틀(10) 하부에서 상하로 승하강 가능하게 구성되는 하부 승강대(20)와, 상기 하부 승강대(20) 상부에 구비되어 상기 투입공(11)에 투입된 고체연료 재료를 받쳐주는 하부 받침대(25)와, 상기 투입공(11)에 투입된 고체연료를 가압하기 위해 성형틀(10) 상부에 구성되는 상부 가압대(30)와, 상기 상부 가압대(30) 내에 구성되어 고체연료에 기공을 형성시키기 위한 승하강 구동이 이루어지는 성형핀(40)을 구성된다.
특히, 상기 상부 가압대(30)에 의한 가압과정에서 고체연료용 재료의 수분 및 원료 초과투입분이 유입되어질 수 있도록 성형틀(10)의 투입공(11) 내벽면에는 미세통공(12)이 형성된다. 성형틀(10) 일측에는 유입된 원료 및 수분의 외부 배출을 위한 배출파이프(13)가 연결 구비됨이 바람직하다.
또한, 하부 받침대(25)에는 고체연료를 관통한 성형핀(40)의 가이드를 위한 가이드공(26)이 형성되며, 가이드공(26)으로 유입된 고체연료 재료의 배출을 위한 배출안내공(27)이 가이드공(26)의 하부에 연장 형성된 것을 확인할 수 있다.
그리고, 성형틀(10)의 하부 일측에는 성형제작이 완료된 고체연료(A)를 받쳐주기 위한 받침판(51)을 공급하는 받침판 공급부(50)가 구성된다.
한편, 상부 가압대(30)는 가이드프레임(31)과 일체형 구조를 이루는 가운데, 상부의 승강실린더(35) 구동에 의해 수직봉(15)을 따라 승하강이 가이드 되어지게 되며, 성형핀(40) 역시 별도의 승강실린더(45) 구동에 의해 상부 가압대(30) 하부로 선택적인 돌출 구동이 이루어지게 된다.
그리고, 성형틀(10)의 상부 일측에는 구동실린더(71) 동작에 의해 수평 이동이 이루어지는 가운데 재료의 공급 및 투입이 이루어지는 재료 공급부(70)가 구성된다.
도면 중 미설명 부호는 72는 호퍼를 나타낸다.
이와 같은 구성을 이루는 본 발명 고체연료 제조장치를 이용한 고체연료 제조과정을 도 4 내지 도 13을 통해 살펴보기로 한다.
먼저, 하부 승강대(20)가 승강 실린더 구동에 의해 상승 동작이 이루어지면 도 4에서와 같이 하부 받침대(25)가 투입공(11) 내로 일정 높이 삽입된 상태를 이루게 된다.
이후, 도 5에서와 같이 재료 공급부(70)가 구동실린더(71) 구동에 의해 성형틀(10) 상부로 이동된 후 고체연료 재료(A)를 투입공(11)으로 일정량 투입시키게 된다. 이때 투입되는 고체연료 재료(A)는 숯 또는 석탄이 물과 일정 비율로 혼합된 질척한 습식상태를 이루는 것으로서, 필요에 따라서는 황토 등과 같은 성분이 추가로 혼합되어질 수 있게 된다.
이와 같이 재료 투입이 완료되면 도 6에서와 같이 재료 공급부(70)는 원위치로 이동이 이루어지고, 이후 고체연료 성형을 위한 프레스 가압 동작이 이루어지게 된다.
즉, 이때에는 도 7에서와 같이 상부 가압대(30)의 1차적인 하강 구동이 이루어짐으로서, 고체연료 재료(A)가 충진된 상면 높이에 위치되도록 한다.
이후, 성형핀(40)을 하향 구동시키게 되면 도 8에서와 같이 고체연료 재료(A)를 관통되어지게 되며, 이때 성형핀(40)의 하단부는 하부 받침대(25)에 형성된 가이드공(26)으로 삽입된 상태를 이루게 된다.
이때, 성형핀(40)에 의해 밀려난 일부 연료 입자는 가이드공(26)으로 유입된 후 배출안내공(27)을 통해 배출이 이루어지게 된다.
이와 같이 성형핀(40)의 관통 구동이 이루어진 상태에서 상부 가압대(30)의 2차적인 하강 구동이 추가로 이루어지게 되며, 이때에는 도 9에서와 같이 수분을 함유하고 있는 고체연료 재료(A)에 상부 가압작용이 가해짐으로서 수분과 함께 초과 투입된 원료가 투입공(11)의 내벽면에 형성된 다수의 미세통공(12)을 통해 성형틀(10) 내부로 유입되어지게 된다.
이에 따라 적절한 원료량 및 수분함량으로 가압 성형이 이루어지면, 도 10에서와 같이 하부 승강대(20) 구동에 의해 하부 받침대(25)의 하강 구동이 이루어진 후, 받침판 공급부(50) 구동에 의해 도 11에서와 같이 받침판(51)이 성형틀(10) 하부로 이동되어지게 된다.
이후, 상부 가압대(30)가 더욱 하강되면 성형틀(10) 내부에 있던 고체연료가 낙하되어짐으로서 도 12에서와 같이 받침판(51) 위에 안착되어지게 되며, 고체연료의 안착이 완료되면 하부 승강대(20)는 더욱 하강되어지는 과정에서 받침판(51)은 도 13에서와 같이 컨베이어(52)에 걸려지는 상태를 이루게 된다.
즉, 컨베이어(52)는 2개가 일정 간격을 이루어 양측에 구성되고, 컨베이어(52) 사이의 공간에 하부 승강대(20) 및 하부 받침대(25)가 승하강 구동 가능하게 배치됨으로서 받침판(51)의 컨베이어(52) 안착이 이루어지게 된다.
그리고, 컨베이어(52)의 구동에 의해 받침판(51)에 안착된 고체연료는 다음 공정을 위해 수평 이동이 이루어지게 된다.
따라서, 이러한 공정이 연속적으로 반복 수행되어짐으로서 고체연료의 대량 생산이 이루어질 수 있게 되며, 이때 성형 생산되는 고체연료는 짜내기 방식에 의해 최적의 수분상태를 균일하게 유지할 수 있게 됨으로 생산 신뢰성 및 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
한편, 도 14 내지 도 17은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 구성 및 제조과정을 나타낸 것으로서, 성형틀(10)의 상부 일측에는 투입공(11)에 투입된 고체연료 재료 상면을 덮어줄 수 있도록 덮개종이(P)를 공급하는 종이 공급부(60)가 구성되되, 상기 종이 공급부(60)는 다수의 흡착판(61)이 연결대(62)에 의해 연결된 구조를 이루며, 상기 덮개종이(P)에는 도 15에서 나타내어지는 바와 같이 투입공(11)의 형상 및 성형핀(40)의 대응 위치에 절개가 용이하게 이루어질 수 있도록 절개선이 형성된 것을 확인할 수 있다.
이와 같은 구성을 이루게 되면, 고체연료 재료(A)가 성형틀(10)의 투입공(11)에 투입된 상태에서 연결대(62)가 실린더 구동에 의해 수평이동되어 도 14와 같이 덮개종이(P)를 상부에 덮어준 상태에서, 상부 가압대(30)의 하강 구동이 이루어지면 가압력에 의해 절개선 부위를 따라 덮개종이(P)의 절취가 이루어짐으로서 도 16에서와 같이 고체연료의 상면에 덮개종이(P)가 위치된 상태를 이루게 되고, 최종적으로는 도 17에서와 같이 덮개종이(P)가 일체로 구비된 고체연료의 성형 제작이 이루어지게 된다.
이와 같이 덮개종이(P)가 구비된 상태로 고체연료의 제작이 이루어지면, 고체연료의 보관 및 사용과정에서 고체연료 상호간에 붙는 현상을 방지할 수 있게 된다.
또한, 도 18 및 도 19는 본 발명의 또 다른 실시 예를 나타낸 것으로서, 가이드공(26)의 상단 입구부에는 고체연료 재료의 유입을 최대한 방지하는 가운데 성형핀(40)의 삽입이 가능하도록 다수의 절개홈(27a)이 방사방향으로 형성된 고무층(27)이 형성되고, 상기 고무층(27)에는 탄성 지지력 향상을 위한 탄성핀(28)이 구비된다.
이와 같은 구성을 이루게 되면, 고체연료 성형과정에서 연료입자가 가이드공(26)을 통해 낙하되는 것이 고무층(27)에 의해 최소화 됨으로서 재료 손실을 방지할 수 있게 된다.
특히, 고무층(27) 하부에는 탄성핀(28)이 방사형태로 구비됨으로서 보다 안정적인 탄성 지지가 이루어질 수 있는 이점을 나타낸다.
그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 고체연료 제조장치 구조가 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.
그러나, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.
10 : 성형틀 11 : 투입공
12 : 미세통공 15 : 수직봉
20 : 하부 승강대 25 : 하부 받침대
26 : 가이드공 27 : 배출안내공
30 : 상부 가압대 31 : 가이드프레임
35,45 : 승강실린더 40 : 성형핀
50 : 받침판 공급부 51 : 받침판
52 : 컨베이어 60 : 종이 공급부
70 : 재료 공급부 72 : 호퍼

Claims (7)

  1. 고체연료용 재료가 투입되도록 다수의 투입공(11)이 상하 개방된 형태로 형성된 성형틀(10)과;
    상기 성형틀(10) 하부에서 상하로 승하강 가능하게 구성되는 하부 승강대(20)와;
    상기 하부 승강대(20) 상부에 구비되어 상기 투입공(11)에 투입된 고체연료 재료를 받쳐주는 하부 받침대(25)와;
    상기 투입공(11)에 투입된 고체연료를 가압하기 위해 성형틀(10) 상부에 구성되는 상부 가압대(30)와;
    상기 상부 가압대(30) 내에 구성되어 고체연료에 기공을 형성시키기 위한 승하강 구동이 이루어지는 성형핀(40)과;
    상기 상부 가압대(30)에 의한 가압과정에서 고체연료용 재료의 수분 및 초과투입된 원료가 배출되어질 수 있도록 성형틀(10)의 투입공(11) 내벽면에 형성된 미세통공(12);을 포함하는 구성을 이루고,
    상기 성형틀(10)의 상부 일측에는 투입공(11)에 투입된 고체연료 재료 상면을 덮어줄 수 있도록 덮개종이(P)를 공급하는 종이 공급부(60)가 구성되되, 상기 종이 공급부(60)는 다수의 흡착판(61)이 연결대(62)에 의해 연결된 구조를 이루며;
    상기 덮개종이(P)에는 투입공(11)의 형상 및 성형핀(40)의 대응 위치에 절개가 용이하게 이루어질 수 있도록 절개선이 형성된 것을 특징으로 하는 고체연료 습식 제조장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 받침대(25)에는 고체연료를 관통한 성형핀(40)의 가이드를 위한 가이드공(26)이 형성되고, 상기 하부 받침대(25)에는 가이드공(26)으로 유입된 고체연료 재료의 배출을 위한 배출안내공(27)이 가이드공(26)의 하부에 연장 형성된 것을 특징으로 하는 고체연료 습식 제조장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 성형틀(10)의 하부 일측에는 성형제작이 완료된 고체연료(A)를 받쳐주기 위한 받침판(51)을 공급하는 받침판 공급부(50)가 구성된 것을 특징으로 하는 고체연료 습식 제조장치.
  5. 삭제
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 가이드공(26)의 상단 입구부에는 고체연료 재료의 유입을 최대한 방지하는 가운데 성형핀(40)의 삽입이 가능하도록 다수의 절개홈(27a)이 방사방향으로 형성된 고무층(27)이 형성되고, 상기 고무층(27)에는 탄성 지지력 향상을 위한 탄성핀(28)이 구비된 것을 특징으로 하는 고체연료 습식 제조장치.
  7. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 4, 청구항 6중 어느 한 항의 제조장치에 의해 고체연료 습식 제조가 이루어짐에 있어서, 성형틀(10)의 투입공(11)에 투입된 고체연료용 재료를 상부 가압대(30)가 가압시킴에 따라 수분 및 초과 투입된 원료가 미세통공(12)을 통해 배출되어지면서 정량으로 가압 성형이 이루어짐을 특징으로 하는 고체연료 습식 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102653249B1 (ko) * 2024-01-08 2024-04-01 이호익 하수슬러지 재활용방법 및 재활용장치

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