KR20110087987A - 자유팽창지수 측정장치 - Google Patents

자유팽창지수 측정장치 Download PDF

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Abstract

자유팽창지수 측정장치에 대한 발명이 개시된다. 개시된 자유팽창지수 측정장치는: 열을 발생시키는 히터부재와, 히터부재가 외측에 설치되며 내측에는 외부와 연통되는 중공부를 구비하는 내화부재 및 내화부재에 걸려서 지지되며 중공부에 석탄이 담긴 도가니를 안착시키는 이동부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

자유팽창지수 측정장치{FREE-SWELLING INDEX MEASURING APPARATUS}
본 발명은 자유팽창지수 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 석탄의 자유팽창지수의 측정 정확도를 향상시킬 수 있는 자유팽창지수 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로, 석탄은 코크스오븐의 건류과정에서, 온도가 높아짐에 따라 연화되기 시작하여 용융, 팽창, 재고화의 물리적변화를 거쳐 고상의 코크스로 전환된다.
석탄의 물성 가운데 팽창과 관련된 특성은 코크스 제조에 있어서 주요 요소 중의 하나이다.
석탄의 팽창성을 측정하는 기준으로 자유팽창지수(Free-Swelling Index:FSI)가 사용된다. 이를 위해서 60메쉬(mesh) 이하로 분쇄된 석탄 1그램을 도가니에 넣고 820도 내외의 온도로 2분 30초간 급속 가열하여 도가니에 남은 석탄의 팽창형태를 1 내지 9의 숫자로 분류한다.
이러한 도가니의 가열에는 가스를 원료로 하는 가열로가 사용된다.
상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
본 발명은 설치비는 감소시키면서 자유팽창지수를 측정할 수 있는 안정적인 온도를 제공할 수 있는 자유팽창지수 측정장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 자유팽창지수 측정장치는: 열을 발생시키는 히터부재와, 히터부재가 외측에 설치되며 내측에는 외부와 연통되는 중공부를 구비하는 내화부재 및 내화부재에 걸려서 지지되며 중공부에 석탄이 담긴 도가니를 안착시키는 이동부재를 포함한다.
또한 중공부는 내화부재의 상측으로 개구되고 도가니가 안착되는 입구부를 구비하는 것이 바람직하다.
또한 입구부의 직경은 중공부의 내측 직경 보다 작은 것이 바람직하다.
또한 이동부재는, 도가니가 삽입되어 안착되는 링 형상의 지지부재와, 지지부재에서 절곡되어 입구부의 측면에 접하는 제1연결부재 및 제1연결부재에서 절곡되어 내화부재의 상측면에 접하는 제2연결부재를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 입구부의 측면에는 제1연결부재가 삽입되는 제1장착홈부가 구비되는 것이 바람직하다.
또한 내화부재의 상측면에는 제2연결부재가 삽입되는 제2장착홈부가 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 자유팽창지수 측정장치는, 전기를 이용하여 도가니를 가열하므로, 가스배관 및 역화방지기 등의 설치가 생략되어 설치비를 감소시킬 수 있다.
또한 본 발명은 전기의 공급으로 가열된 공기가 도가니의 표면을 급속 가열하므로, 도가니가 자유팽창지수를 측정하는 온도에 안정적으로 도달하여 측정값의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자유팽창지수 측정장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자유팽창지수 측정장치의 사용상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자유팽창지수 측정장치를 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입구부를 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 자유팽창지수 측정장치의 일 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 코크스 제조에 사용되는 석탄의 자유팽창지수 측정장치를 예로 들어 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자유팽창지수 측정장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자유팽창지수 측정장치의 사용상태를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자유팽창지수 측정장치를 개략적으로 도시한 측단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입구부를 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자유팽창지수 측정장치(1)는, 열을 발생시키는 히터부재(40)와, 히터부재(40)가 외측에 설치되며 내측에는 외부와 연통되는 중공부(24)를 구비하는 내화부재(20) 및 내화부재(20)에 걸려서 지지되며 중공부(24)에 석탄(54)이 담긴 도가니(50)를 안착시키는 이동부재(60)를 포함한다.
일 실시예에 따른 시험로(10)는, 중공부(24)를 구비하는 내화부재(20)가 케이스(12)의 내측에 설치되며, 이와 같은 내화부재(20)는 내화물로 성형되어 고온에서 변형이 방지된다.
중공부(24)의 상측(이하 도 1 기준)은 개구되고, 도가니(50)가 안착되는 입구부(26)를 형성하며, 이와 같은 입구부(26)의 직경은 중공부(24)의 내측 직경 보다 작고 도가니(50)의 외경보다 크게 형성된다.
중공부(24)에서 가열된 공기는 상측으로 이동하면서 도가니(50)가 설치된 입구부(26)로 집중된다.
입구부(26)로 집중된 공기는 도가니(50)의 외측을 감싸며 상측으로 이동하므로, 도가니(50)와 뚜껑(52)의 표면을 균일하게 가열할 수 있다.
내화부재(20)의 외측에는 전기를 동력원으로 하는 히터부재(40)가 설치된다. 히터부재(40)는 중공부(24) 내측에 있는 공기를 설정된 온도로 가열하며, 이렇게 가열된 중공부(24)의 내측 공기는 입구부(26)를 지나면서 도가니(50)를 가열하기 위한 적정 온도가 된다.
입구부(26)에는 이동부재(60)로 이동되는 도가니(50)가 안착된다. 도가니(50)는 분쇄된 석탄(54)이 내측에 인입되며, 도가니(50)의 상측은 뚜껑(52)으로 덮혀진다.
도가니(50)와 도가니(50)의 상측을 덮는 뚜껑(52)의 외측 온도가 950도 내외가 되면, 도가니(50)의 내측 온도는 자유팽창지수를 측정하기 위한 적정 온도인 820도 내외가 된다.
도가니(50)를 이동시키는 이동부재(60)는, 도가니(50)가 삽입되어 안착이 이루어지는 링 형상의 지지부재(62)와, 지지부재(62)에서 상측으로 절곡되어 입구부(26)의 측면(28)에 접하는 제1연결부재(64) 및 제1연결부재(64)에서 수평 방향으로 절곡되어 내화부재(20)의 상측면(22)에 접하는 제2연결부재(66)를 포함한다. 제2연결부재(66)에는 사용자가 파지하기 위한 손잡이부재(68)가 연결된다.
시험로(10)에 이동부재(60)가 고정된 상태로 설치되도록, 입구부(26)의 측면(28)에는 제1연결부재(64)가 삽입되는 제1장착홈부(30)가 구비되며, 내화부재(20)의 상측면(22)에는 제2연결부재(66)가 삽입되는 제2장착홈부(32)가 구비된다.
제1장착홈부(30)는 제1연결부재(64)의 수평 이동을 구속하며, 제2장착홈부(32)는 제2연결부재(66)의 수평 이동을 구속하므로, 도가니(50)가 입구부(26)에 안정적으로 설치될 수 있다.
제1장착홈부(30)의 하측에는 단차를 형성하는 받침부(34)가 구비되어 지지부재(62)의 하측을 지지한다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자유팽창지수 측정장치(1)의 작동상태를 상세히 설명한다.
시험로(10)의 히터부재(40)가 작동되어 내화부재(20)의 내측에 있는 중공부(24)의 공기를 가열한다. 중공부(24)의 내측 공기는 가열되면서 상측으로 이동하는 공기의 흐름을 형성하며, 가열된 공기는 입구부(26)를 통해 상측으로 이동한다.
중공부(24) 내측에 있는 공기가 1100도 내외로 가열되면, 입구부(26)를 지나는 공기의 온도는 950도의 온도가 된다. 입구부(26)의 온도가 950도에 미달하거나 초과하는 경우에는 히터부재(40)를 조절하여 중공부(24) 내측의 온도를 1100도를 기준으로 올리거나 내린다.
입구부(26)에 설치된 도가니(50)와 도가니(50)의 상측을 덮는 뚜껑(52)의 외측 온도는 950도가 되면, 도가니(50)의 내측 온도는 자유팽창지수를 측정하기 위한 적정 온도인 820도 내외가 된다.
한편, 미분된 석탄(54)이 담겨진 도가니(50)는 뚜껑(52)을 덮은 후, 지지부재(62)에 삽입시킨다.
작업자는 손잡이부재(68)를 잡고 이동부재(60)를 이동시켜 지지부재(62)와 도가니(50)를 입구부(26)에 안착시킨다. 이때, 제1연결부재(64)를 제1장착홈부(30)에 삽입시키고, 제2연결부재(66)를 제2장착홈부(32)에 삽입시켜 이동부재(60)의 이동을 구속한다.
도가니(50)는 입구부(26)에 고정된 상태에서 2분 30초가 경과한 후, 이동부재(60)에 의해 입구부(26)에서 분리된다.
작업자는 뚜껑(52)을 열고, 도가니(50) 내측에 있는 석탄(54)의 자유팽창지수를 측정한다.
상술한 바와 같은 구성에 의하면, 일 실시예에 따른 자유팽창지수 측정장치(1)는, 전기를 이용하여 도가니(50)를 가열하므로, 가스배관 및 역화방지기 등의 설치가 생략되어 설치비를 감소시킬 수 있다.
그리고, 전기의 공급으로 가열된 공기가 도가니(50)의 표면을 급속 가열하므로, 도가니(50)가 자유팽창지수를 측정하는 온도에 안정적으로 도달하여 측정값의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한, 코크스 제조에 사용되는 석탄의 자유팽창지수 측정장치를 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 다양한 종류의 연료탄의 팽창도 측정에도 본 발명의 자유팽창지수 측정장치가 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 자유팽창지수 측정장치
10: 시험로 20: 내화부재
22: 상측면 24: 중공부
26: 입구부 28: 측면
30: 제1장착홈부 32: 제2장착홈부
34: 받침부 40: 히터부재
50: 도가니 52: 뚜껑
54: 석탄 60: 이동부재
62: 지지부재 64: 제1연결부재
66: 제2연결부재 68: 손잡이부재

Claims (6)

  1. 열을 발생시키는 히터부재;
    상기 히터부재가 외측에 설치되며, 내측에는 외부와 연통되는 중공부를 구비하는 내화부재; 및
    상기 내화부재에 걸려서 지지되며, 상기 중공부에 석탄이 담긴 도가니를 안착시키는 이동부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자유팽창지수 측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중공부는 상기 내화부재의 상측으로 개구되고, 상기 도가니가 안착되는 입구부를 구비하는 것을 특징으로 하는 자유팽창지수 측정장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 입구부의 직경은 상기 중공부의 내측 직경 보다 작은 것을 특징으로 하는 자유팽창지수 측정장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 이동부재는,
    상기 도가니가 삽입되어 안착되는 링 형상의 지지부재;
    상기 지지부재에서 절곡되어 상기 입구부의 측면에 접하는 제1연결부재; 및
    상기 제1연결부재에서 절곡되어 상기 내화부재의 상측면에 접하는 제2연결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자유팽창지수 측정장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 입구부의 측면에는 상기 제1연결부재가 삽입되는 제1장착홈부가 구비되는 것을 특징으로 하는 자유팽창지수 측정장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 내화부재의 상측면에는 상기 제2연결부재가 삽입되는 제2장착홈부가 구비되는 것을 특징으로 하는 자유팽창지수 측정장치.
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