KR20120119802A - 원료 파쇄 장치 및 이를 이용한 원료 파쇄 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원료 파쇄 장치 및 이를 이용한 원료 파쇄 방법에 관한 것이다. 특히, 리크레이머 설비를 통해 채집 및 이송되는 원료 중에서 동결탄을 자동 선별하여 파쇄시킬 수 있는 원료 파쇄 장치 및 이를 이용한 원료 파쇄 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 원료 파쇄 장치는 일측 방향으로 인입된 제1원료가 하측 방향을 향해 낙하되도록 상기 제1원료의 이송 경로를 변경시키는 하우징과, 상기 제1원료에 혼입되어 상기 제1원료의 평균 입도보다 큰 제2원료의 낙하를 저지하도록 상기 하우징의 개방된 하부를 가로지르도록 설치되는 복수의 걸림바를 구비하는 지지프레임과, 상기 복수의 걸림바에 가해지는 압력을 측정하는 압력 측정기와, 상기 복수의 걸림바에 걸린 상기 제2원료를 파쇄하는 파쇄기와, 상기 압력 측정기의 측정값에 따라 상기 제2원료의 걸림을 감지하고, 상기 제2원료를 제3원료 또는 제4원료로 선별하는 제어기를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 원료 파쇄 방법은 복수의 걸림바가 구비되는 하우징의 내부로 제1원료를 통과시키는 단계와, 상기 복수의 걸림바에 연결되는 압력 측정기의 측정 압력을 통해 상기 제1원료에 혼입되는 제2원료의 걸림 여부를 감지하는 단계와, 상기 복수의 걸림바에 걸린 상기 제2원료에 미리 설정된 파쇄 압력을 가하는 단계와, 상기 압력 측정기의 측정 압력과 설정된 상기 파쇄 압력을 비교하여 상기 제2원료를 제3원료 또는 제4원료로 선별하는 단계를 포함한다.

Description

원료 파쇄 장치 및 이를 이용한 원료 파쇄 방법{Apparatus for crushing raw material and method for crushing raw material having the same}
본 발명은 원료 파쇄 장치 및 이를 이용한 원료 파쇄 방법에 관한 것이다. 특히, 리크레이머 설비를 통해 채집 및 이송되는 원료 중에서 동결탄을 자동 선별하여 파쇄시킬 수 있는 원료 파쇄 장치 및 이를 이용한 원료 파쇄 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 제철소에서는 실외 저장소에 야적되는 석탄, 철광석 등의 원료를 후속 공장으로 이송하기 위해 리크레이머(reclaimer) 설비를 사용한다.
종래의 리크레이머 설비에 관하여 도 1을 참조하여 살펴보면, 종래의 리크레이머 설비(10)는 실외 저장소에 설치되는 레일(20)을 따라 주행하는 주행대차(30)와, 주행대차(30)의 상부에서 회동 가능하도록 연결되며, 야적된 원료(1)를 채집(採集)하는 회전 버킷(bucket; 40) 및 채집된 원료(1)를 주행대차(30)의 하측으로 이송하는 서브 컨베이어(50)가 장착되는 회동 프레임(60)과, 주행대차(30)의 하측으로 슈트(chute; 70)를 통해 불출(拂出)되는 원료(1)를 소결 공장 등의 후속 공장으로 이송하는 메인 컨베이어(80)를 포함한다. (여기서, 도 1은 종래의 일실시예에 따른 리크레이머 설비를 도시한 도면이다.)
그런데, 종래의 리크레이머 설비(10)를 이용하여 실외에 야적된 원료(1)를 후속 공장으로 이송시키는 작업 과정에서, 동절기는 하절기와 달리 대기의 온도가 영하의 온도도 자주 내려가기 때문에 원료(1) 자체에 함유된 수분이나, 우천이나 비산 방지를 위해 살수되는 수분이 쉽게 결빙되어 석탄 등의 원료(1)가 단단하게 덩어리지는 동결 현상이 야기되었다. 즉, 원료(1)에 입도(粒度)가 커진 동결탄이 생성되어 혼입되었다.
이러한 동결탄은 원료(1)의 이송 경로(특히, 원료(1)가 불출되는 슈트(70)와 메인 컨베이어(80) 사이) 상에서 통과되지 못하고 병목(bottle-neck) 현상을 야기시켜 원료(1)가 후속 공장으로 원활하게 이송되지 못하였다. (도 1의 확대 부분은 동결탄이 동결된 크기로 인해 메인 컨베이어(80)의 상부면에 설치되는 스커트 플레이트(skirt plate; 82)의 내측 공간을 통과하지 못하는 상태를 나타낸다.)
위와 같은 동결탄의 형성에 따른 문제점을 해결하기 위해 종래에는 동결탄을 작은 크기로 파쇄시키는 동결탄 파쇄 장치(미도시)가 회동 프레임(60)에 설치되었다. 그러나, 종래의 동결탄 파쇄 장치는 서브 컨베이어(50) 상측에서 회전 구동 또는 상하 구동되는 해머, 쐐기 등을 단순히 구비하여 서브 컨베이어(50)의 상부면에서 이송되는 원료(1) 전량을 파쇄 대상으로 하였다. 따라서, 종래의 동결탄 파쇄 장치는 원료(1) 중에 혼입된 동결탄을 선별할 수 없어서 서브 컨베이어(50)의 구동시에는 쉼없이 구동되어야 하는 문제점이 있었다. 따라서, 장시간 동안 반복적인 기계적 스트레스가 리크레이머 설비에 가해져 리크레이머 설비의 사용 수명이 단축되고, 안정성이 저하되는 문제점이 있었다. 즉, 리크레이머 설비를 이용하는 과정에서 보수 작업이 요구되어 원료 이송 작업의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 동결탄 파쇄 장치로는 원료(1)에 혼입되어 있는 동결탄 뿐만 아니라 경제적 가치가 없는 맥석 또는 철편 등과 같은 불순탄도 자동 선별할 수 없었다. 즉, 종래에는 원료(1)에 혼입되며 입도가 큰 조립(造粒)탄(1')에 의해 원료의 이송 경로가 막히는 현상, 즉 폐로 현상이 야기되기 전까지 조립탄(1'; 동결탄 또는 불순탄 포함)을 용이하게 제거할 수 없었다. 따라서, 종래에는 원료(1)의 이송 경로를 막는 조립탄(1')의 제거를 위해 원료 이송 작업이 수시로 중단되어 원료 이송 공정 및 원료를 필요로 하는 후속 공정의 생산성이 크게 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 원료 파쇄 장치 및 이를 이용한 원료 파쇄 방법을 제공한다.
본 발명은 리크레이머 설비를 통해 채집 및 이송되는 원료 중에서 동결탄을 자동 선별하여 파쇄시킬 수 있는 원료 파쇄 장치 및 이를 이용한 원료 파쇄 방법을 제공한다.
본 발명은 원료에 혼입된 조립탄 중에서 동결탄을 자동 선별하여 파쇄시키고, 동결탄 이외의 불순탄은 신속한 제거가 가능하도록 감지 신호를 자동 출력하는 원료 파쇄 장치 및 이를 이용한 원료 파쇄 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 원료 파쇄 장치는 일측 방향으로 인입된 제1원료가 하측 방향을 향해 낙하되도록 상기 제1원료의 이송 경로를 변경시키는 하우징과, 상기 제1원료에 혼입되어 상기 제1원료의 평균 입도보다 큰 제2원료의 낙하를 저지하도록 상기 하우징의 개방된 하부를 가로지르도록 설치되는 복수의 걸림바를 구비하는 지지프레임과, 상기 복수의 걸림바에 가해지는 압력을 측정하는 압력 측정기와, 상기 복수의 걸림바에 걸린 상기 제2원료를 파쇄하는 파쇄기와, 상기 압력 측정기의 측정값에 따라 상기 제2원료의 걸림을 감지하고, 상기 제2원료를 제3원료 또는 제4원료로 선별하는 제어기를 포함한다.
또한, 상기 하우징은 상기 제1원료가 통과되는 중공부가 내측에 구비되는 블록 형상으로 상기 중공부와 연통되어 일측 및 하측이 개방되고, 상기 파쇄기에 구비되는 복수의 쐐기가 관통 삽입되는 복수의 쐐기 삽입홀이 상측면에 형성될 수 있다.
또한, 상기 지지프레임은 상기 하우징의 내주면에 결합되고, 상기 제1원료가 낙하되도록 중앙 부위가 개방되는 하부 지지프레임과, 상기 하부 지지프레임 상에 위치되고, 상기 복수의 걸림바가 상호 이격된 상태로 상기 하부 지지프레임의 중앙 부위를 가로지르도록 결합되는 상부 지지프레임과, 상기 하부 지지프레임과 상기 상부 지지프레임 사이의 간격 변화에 따라 상기 압력 측정기를 눌러주도록 상기 상부 지지프레임의 측면에서 돌출되도록 결합되는 압축바를 포함할 수 있다.
또한, 상기 압력 측정기는 상기 하우징의 외주면에 결합되는 로드셀 안착플레이트와, 상기 로드셀 안착플레이트와 상기 로드셀 안착플레이트의 상측으로 돌출되는 상기 압축바 사이에 결합되는 이격 스프링과, 상기 로드셀 안착플레이트 상에 안착된 상태로 상기 이격 스프링의 내부에 위치되고, 상기 압축바를 통해 전달되는 압력을 측정하는 로드셀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 파쇄기는 상기 하우징의 상측에서 지지되는 쐐기 결합 플레이트와, 상기 쐐기 결합 플레이트의 하부면에 격자 형태로 정렬되어 결합되는 복수의 쐐기를 포함하고, 상기 쐐기는 상기 제2원료와 밀착되는 쐐기 헤드가 하단에 결합되고, 자성부가 상단에 구비되는 쐐기 로드와, 상기 쐐기 로드를 삽입시켜 지지하고, 상기 자성부에 자성을 가하는 전자석 수단을 구비하는 쐐기 몸체와, 상기 쐐기 로드와 상기 쐐기 몸체 사이에 구비되어 상기 쐐기 로드의 진동 구동을 가이드 하는 가이드 스프링을 포함할 수 있다.
상기 제어기는 상기 제2원료에 가해지는 파쇄 압력 및 파쇄 시간을 설정받는 압력 설정부와, 상기 압력 측정기의 측정값에 따라 상기 제2원료의 걸림 여부를 감지하고, 설정된 상기 파쇄 시간 동안 상기 파쇄 압력 이상으로 상기 파쇄기를 구동시켜 상기 제2원료를 상기 제3원료 또는 상기 제4원료로 선별하는 원료 선별부와, 상기 압력 설정부의 설정 정보 및 상기 원료 선별부의 선별 정보를 외부로 출력하는 정보 출력부를 포함할 수 있다.
상기 원료 선별부는 상기 압력 측정기의 측정값이 0 보다 큰 경우, 상기 제2원료가 상기 복수의 걸림바에 걸려 있다고 감지할 수 있다.
상기 원료 선별부는 설정된 상기 파쇄 압력에 대해 상기 압력 측정기에서 측정된 측정 압력이 큰 경우, 상기 제2원료를 상기 제4원료로 선별할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 원료 파쇄 방법은 복수의 걸림바가 구비되는 하우징의 내부로 제1원료를 통과시키는 단계와, 상기 복수의 걸림바에 연결되는 압력 측정기의 측정 압력을 통해 상기 제1원료에 혼입되는 제2원료의 걸림 여부를 감지하는 단계와, 상기 복수의 걸림바에 걸린 상기 제2원료에 미리 설정된 파쇄 압력을 가하는 단계와, 상기 압력 측정기의 측정 압력과 설정된 상기 파쇄 압력을 비교하여 상기 제2원료를 제3원료 또는 제4원료로 선별하는 단계를 포함한다.
상기 제1원료에 혼입되는 제2원료의 걸림 여부를 감지하는 단계에서 상기 압력 측정기의 측정 압력이 0 보다 큰 경우, 상기 제2원료가 상기 복수의 걸림바에 걸려 있다고 감지할 수 있다.
상기 압력 측정기의 측정 압력과 설정된 상기 파쇄 압력을 비교하여 상기 제2원료를 제3원료 또는 제4원료로 선별하는 단계는 상기 압력 측정기의 측정 압력이 설정된 파쇄 압력보다 큰 경우, 상기 제2원료를 상기 제4원료로 1차 선별하는 단계와, 설정된 파쇄 압력의 110% 이상의 압력으로 재가압되는 상기 제2원료가 파쇄되지 않는 경우, 상기 제2원료를 상기 제4원료로 최종 선별하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 원료 파쇄 장치 및 이를 이용한 원료 파쇄 방법에 의하면, 석탄 등의 원료에 혼입된 조립탄을 원료의 이송 과정에서 용이하게 구별하고, 조립탄이 중에서 파쇄가 용이한 동결탄을 자동 선별하여 파쇄시킬 수 있다. 따라서, 동결탄이 선별될 때에만 동결탄 타격 장치의 쐐기를 한시적으로 구동시킬 수 있어 리크레이머 설비에 가해지는 기계적인 스트레스를 감소시킬 수 있다. 즉, 리크레이머 설비의 사용 수명을 향상시킬 수 있으며, 파쇄 작업이 한시적으로 이루어져 원료 이송 작업의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 원료에 혼입되어 있는 조립탄 중에서 파쇄가 용이한 동결탄을 제외한 맥석이나 철편 등의 불순탄을 용이하게 선별할 수 있다. 이를 통해, 불순탄을 신속하고 용이하게 제거할 수 있어 원료의 이송 경로가 불순탄에 의해 가로 막히는 것을 사전에 방지할 수 있다. 따라서, 원료 이송 작업이 수시로 중단되는 것을 방지하여 원료 이송 작업의 효율을 향상시키고, 원료 이송 공정 및 원료를 필요로 하는 후속 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 일실시예에 따른 리크레이머 설비를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 원료 파쇄 장치를 도시한 도면.
도 3은 도 2에 도시된 원료 파쇄 장치의 일측면도.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 원료 파쇄 장치의 구동 상태도.
도 6은 본 발명에 따른 압력 측정기의 내부 구성을 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 쐐기의 내부 구성을 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 원료 파쇄 장치를 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 원료 파쇄 장치의 일측면도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 원료 파쇄 장치의 구동 상태도이고, 도 6은 본 발명에 따른 압력 측정기의 내부 구성을 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 쐐기의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 원료 파쇄 장치(1000)는 일측 방향(x방향)으로 인입된 원료(1)가 하측 방향(z방향)을 향해 낙하되도록 원료의 이송 경로를 변경시키는 하우징(100)과, 원료(1)에 혼입되는 조립탄(1')의 낙하를 저지하도록 하우징(100)의 개방된 하부를 가로지르도록 설치되는 복수의 걸림바(230)를 구비하는 지지프레임(200)과, 하우징(100)의 외주면에 결합되고 복수의 걸림바(230)에 가해지는 압력(P)을 측정하는 압력 측정기(300)와, 복수의 걸림바(230)에 걸린 제2원료, 즉 조립탄(1')이 파쇄되도록 복수의 쐐기(410)를 밀착시켜 진동시키는 파쇄기(400)와, 압력 측정기(300)의 측정값에 따라 조립탄(1')의 걸림을 감지하고, 파쇄기(400)와 연동되는 압력 측정기(300)의 측정값에 따라 조립탄(1')을 제3원료인 동결탄 또는 제4원료인 불순탄으로 선별하는 제어기(미도시)를 포함한다.
이하, 후술되는 내용에서 하우징(100)에 인입되는 원료(1)는 평균 입도를 갖는 제1원료를 의미하며, 하우징(100)에서 낙하되는 못하는 조립탄(1')은 평균 입도를 초과하는 제2원료를 의미한다. 또한, 제2원료는 동결탄과 같이 강도가 약해 용이하게 파쇄 가능한 제3원료와, 불순탄과 같이 제3원료를 파쇄하기 위해 설정되는 파쇄 압력보다 큰 압력 조건(설정 파쇄 압력의 110%의 압력)에서도 파쇄되지 않는 제4원료로 구별된다.
원료 파쇄 장치(1000)는 리크레이머 설비(10; 도 1 참조)에 설치되며, 특히, 회동 프레임(60)과 슈트(70) 사이에 설치되어 서브 컨베이어(50)를 통해 이송된 원료(1)가 메인 컨베이어(80) 상에 전달되도록 슈트(70)를 통해 낙하된다. 이와 같이, 하우징(100)은 원료(1)가 내측의 중공부로 인입될 수 있도록 서브 컨베이어(50)의 일단부를 형성하는 풀리(52)을 향해 일측이 개방된다. 이때, 하우징(100)의 개방된 일측에서 서브 컨베이어(50)의 일단부 사이의 간격은 서브 컨베이어(50)의 회전 속도, 서브 컨베이어(50)를 통해 이송되는 원료량 등을 통해 자유롭게 조절될 수 있어 원료(1)를 하우징(100)의 내측으로 손실없이 인입시킬 수 있다. 또한, 하우징(100)의 개방된 하부에는 슈트(70)가 연결되어 하우징(100)의 내측으로 인입된 원료(1)가 낙하 유도된다. 한편, 하우징(100)의 상부면에는 후술되는 복수의 쐐기(410)가 삽입되어 상하 구동될 수 있도록 복수의 쐐기 삽입홀(110)이 관통 형성된다. (여기서, 서브 컨베이어(50)는 폐곡선 형태의 벨트(belt)가 한 쌍의 풀리(52)에 감겨 무한궤도 방식으로 회전하는 벨트 컨베이어이다.)
실외 저장소에 야적되는 원료(1)에는 대기 온도의 강하에 따라 사이즈가 커진 동결탄이 생성되어 혼입되어 있거나 또는 원료의 수입시 포함되어 있는 맥석이나 철편 등의 불순탄이 혼입되어 있다. 이러한 동결탄이나 불순탄 등은 불규칙한 형상으로 원료(1)의 입도(粒度)보다 크게 형성되며, 이러한 동결탄이나 불순탄의 형상 또는 크기로 인해 슈트(70)에서 외부로 빠져나가지 못하게 된다. 즉, 슈트(70)의 내부에서 정체되는 동결탄이나 불순탄에 의해 원료의 이송 경로(통로)가 되는 슈트(70)의 내부 공간이 작아져 입도가 작은 원료(1)가 이송되는 것을 방해한다.
본 실시예에서는 원료(1)에 혼입된 동결탄이나 불순탄 등과 같이 대형화된 탄들, 즉 조립(造粒)탄이 슈트(70)에서 빠져나가지 못하고 걸려 있는 것을 방지하기 위해 하우징(100)의 내부에는 조립탄(1')을 용이하게 파쇄 또는 제거할 수 있도록 슈트(70)로 낙하되는 것을 저지하는 지지프레임(200)이 설치된다. (여기서, '파쇄'는 슈트(70)를 통과할 수 있도록 조립탄을 작은 크기로 부수는 것을 의미하고, '제거'는 지지프레임 상에 걸린 조립탄을 하우징으로부터 빼내는 것을 의미한다.) 지지프레임(200)은 하우징(100)의 내주면에 결합되고 원료(1)가 낙하되도록 중앙 부위가 개방되는 하부 지지프레임(210)과, 하부 지지프레임(210) 상에 위치되고, 복수의 걸림바(230)가 상호 이격된 상태로 하부 지지프레임(210)의 중앙 부위를 가로지르도록 결합되는 상부 지지프레임(220)과, 하부 지지프레임(210)과 상부 지지프레임(220) 사이의 미세한 간격 변화에 따라 압력 측정기(300)를 눌러주도록 상부 지지프레임(220)의 측면에서 돌출되도록 결합되는 압축바(240)를 포함한다.
본 실시예에서는 하우징(100)이 내측에 중공부를 갖는 사각 블록 형상으로 형성되기 때문에 하부 지지프레임(210)과 상부 지지프레임(220)은 중앙 부위가 개방된 사각 프레임으로 형성된다. 여기서, 하우징(100)의 다양한 형상 변경에 대응하여 하부 및 상부 지지프레임(210, 220)의 형상도 변경되는 것은 당연하다. 상부 지지프레임(220)은 하부 지지프레임(210)의 상측에서 포개어지도록 위치되며, 이들 사이는 미세하게 이격된다. 본 실시예에서는 하우징(100)의 내주면에 위치 고정되는 하부 지지프레임(210) 상에 압력 측정기(300)에 의해 상부 지지프레임(220)이 지지되도록 하여 이격시켰지만, 하부 지지프레임(210)과 상부 지지프레임(220) 사이에 탄성 스프링 등을 구비시켜 이격시킬 수 있다. 상부 지지프레임(220)의 측면에는 압력 측정기(300)를 가압시킬 수 있는 압축바(240)가 결합되며, 본 실시예에서는 상부 지지프레임(220)의 마주보는 양측에 한 쌍의 압축바(240)가 결합되었다. 여기서, 하우징(100)의 외주면에 결합되는 압력 측정기(300)의 개수가 증감됨에 따라 압축바(240)의 개수도 증감될 수 있음은 물론이다. 미도시되었지만, 압축바(240)가 관통되는 하우징(100)의 측면 개방 부위는 상부 지지프레임(220)의 상하 움직임에 따라 압축바(240)가 미세하게 연동될 수 있도록 압축바(240)의 크기보다 크게 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 하우징(100)의 측면 개방 부위와 압축바(240)의 외주면 사이의 간격은 하우징(100)의 내측으로 인입되는 원료(1)가 빠져나오지 못하도록 원료(1)의 입도보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.
하우징(100)의 내부로 인입된 원료(1) 중에 혼입된 조립탄(1')은 복수의 걸림바(230)에 걸려 낙하되지 못하며, 조립탄(1') 이외의 원료(1)는 복수의 걸림바(230) 사이의 개방 공간을 통해 낙하된다. 본 실시예에서는 상부 지지프레임(220) 상에 5개의 걸림바(230)를 결합시켰지만, 슈트(70)의 배출구 크기, 예상되는 동결탄의 크기, 야적된 원료(1)의 품질 상태 등에 따라 걸림바(230)의 개수를 증감시킬 수 있으며, 복수의 걸림바(230) 상호 간의 이격 거리(L2, L3, L4, L5)도 변경시킬 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 복수의 걸림바(230) 중에서 양측 가장자리 부위에서 중앙 부위로 갈수록 걸림바(230)의 높이가 낮아지도록 하여 복수의 걸림바(230)에 걸리는 조립탄(1')이 하중에 의해 중앙 부위로 미끄러지도록 하여 조립탄(1')이 하우징(100)의 내주면에 충돌되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 하우징(100)의 손상 또는 변형을 방지할 수 있다.
한편, 복수의 걸림바(230)의 양단을 지지하는 상부 지지프레임(220)의 가로 폭 길이(L1)는 하우징(100)의 개방된 일측에 위치되는 서브 컨베이어(50)의 폭 길이(W)보다 크게 형성된다. 따라서, 서브 컨베이어(50)의 상부면에서 이송되는 원료(1)가 손실되지 않고 원활하게 하우징(100)의 내부로 인입될 수 있다.
복수의 걸림바(230)에 조립탄(1')이 걸리게 되면 상부 지지프레임(220)에 조립탄(1')의 하중에 의한 압력(P1)이 가해지고, 이러한 압력(P1)은 하우징(100)의 외주면에 결합되는 압력 측정기(300)를 통해 감지된다. 즉, 복수의 걸림바(230)에 조립탄(1')이 걸리게 되면 상부 지지프레임(220)과 하부 지지프레임(210) 사이의 간격이 미세하게 변동되고, 상부 지지프레임(220)에 연결되는 압축바(240)가 압력 측정기(300)를 가압하여 압력이 측정된다. 이를 위해 압력 측정기(300)는 하우징(100)의 외주면에 결합되는 로드셀 안착플레이트(310)와, 로드셀 안착플레이트(310)와 로드셀 안착플레이트(310)의 상측으로 돌출되는 압축바(240) 사이에 결합되는 이격 스프링(320)과, 로드셀 안착플레이트(310) 상에 안착된 상태로 이격 스프링(320)의 내부에 구비되고, 압축바(240)를 통해 전달되는 압력을 측정하는 로드셀(load cell; 330)을 포함한다. (여기서, 로드셀(330)에서 측정되는 압력은 압축바(240)가 로드셀(330)을 향해 눌려진 거리(t1)에 비례할 수 있다.)
또한, 압력 측정기(300)는 압축바(240)의 하부면 및 로드셀 안착플레이트(310)의 상부면에서 이격 스프링(320)의 외부를 감싸고, 상하 포개어지도록 결합되는 한 쌍의 가이드 원통(340; 340a, 340b)을 포함할 수 있다. 미도시되었지만, 로드셀(330)에는 신호선이 연결되어 로드셀(330)에서 측정된 압력값 또는 측정값이 제어기로 전송된다.
위와 같은 압력 측정기(300)에서 압력(P)이 감지되면, 즉 압력 측정기(300)의 측정 압력이 0이 아닌 경우(0 보다 큰 경우)에는 제어기는 조립탄(1')이 복수의 걸림바(230)를 통과하지 못하고 걸려있다고 판단한다. 이후, 제어기는 동결탄 또는 불순탄일 수 있는 조립탄(1')을 일단 파쇄시키기 위해 하우징(100)의 상측에 구비되는 파쇄기(400)를 구동시킨다.
파쇄기(400)는 하우징(100)의 상측에서 편평하게 지지되는 쐐기 결합 플레이트(420)와, 쐐기 결합 플레이트(420)의 하부면에 결합되는 복수의 쐐기(410)를 포함한다. 또한, 쐐기 결합 플레이트(420)의 상부면에는 복수의 쐐기(410)를 조립탄(1')에 근접 또는 밀착되도록 이동시키는 쐐기 승강 수단(430)이 구비되고, 쐐기 승강 수단(430)은 쐐기 연결 수단(440)을 통해 주행대차(30; 도 1 참조)에 결합되어 하우징(100)의 상측에서 지지된다. 본 실시예에서 복수의 쐐기(410)는 격자 형태로 정렬되어 쐐기 결합 플레이트(420)의 하부면에 결합된다. 따라서, 복수의 쐐기(410)는 복수의 걸림바(230) 사이의 이격 공간에서 상하 구동되어 복수의 걸림바(230)의 상하 구동 거리를 최대로 확보할 수 있으며, 이를 통해 조립탄(1')을 파쇄시킬 수 있는 파쇄 압력(P2)을 크게 형성시킬 수 있다. 복수의 쐐기(410) 사이의 정렬 간격(M1, M2, M3)은 복수의 걸림바(230) 사이의 간격(L2 내지 L5)에 대응하여 변경될 수 있다. 여기서, 복수의 걸림바(230) 사이의 간격(L2 내지 L5)가 등간격일 경우에는 복수의 쐐기(410) 사이의 정렬 간격(M1, M2, M3)도 등간격으로 형성되는 것이 바람직하다.
조립탄(1')에 밀착되고 진동을 통해 조립탄(1')을 파쇄시키는 복수의 쐐기(410) 각각은 조립탄(1')과 밀착되는 쐐기 헤드(411)가 하단에 결합되고, 자성부(413)가 상단에 구비되는 쐐기 로드(412)와, 쐐기 로드(412)를 삽입시켜 지지하고, 자성부(413)에 자성(magnetic force)을 가하는 전자석 수단(415)을 내측 상부에 구비하는 쐐기 몸체(414)와, 쐐기 로드(412)와 상기 쐐기 몸체(414) 사이에 구비되어 쐐기 로드(412)의 진동 구동을 가이드 하는 가이드 스프링(416)을 포함한다. 쐐기 몸체(414)는 하우징(100)의 상부면에 관통 형성되는 쐐기 삽입홀(110)에 삽입되고, 하우징(100)의 내측 중공부로 돌출되는 쐐기 몸체(414)로부터 쐐기 로드(412)가 자성에 의해 상하로 진동된다. 자성의 세기에 의해 쐐기 로드(412)의 상하 진동되는 거리(t2)가 조절되고, 진동 거리(t2) 조절, 단위 시간당 진동 횟수 등을 조절하여 조립탄(1')의 파쇄 압력(P2)을 증감시킬 수 있다.
전술한 바와 같이 구성되는 원료 파쇄 장치(1000)에서 제어기는 조립탄(1')에 가해지는 파쇄 압력 및 파쇄 시간을 작업자로부터 설정받을 수 있는 압력 설정부와, 압력 측정기(300)의 측정값에 따라 조립탄(1')의 걸림 여부를 감지하고, 작업자에 의해 설정된 파쇄 시간 동안 설정된 파쇄 압력 이상으로 파쇄기(400)를 구동시켜 조립탄(1')을 동결탄 또는 불순탄으로 선별하는 원료 선별부와, 압력 설정부의 설정 정보 및 원료 선별부의 선별 정보를 외부로 출력하는 정보 출력부를 포함한다.
예를 들어, 원료(1)에 조립탄(1')이 혼입되어 있지 않을 경우에는 복수의 걸림바(230) 사이의 공간으로 원료(1) 전량이 빠져나가게 되어 압력 측정기(300)에서 압력(P)이 감지되지 않는다. 그러나, 원료(1)에 조립탄(1')이 혼입되어 복수의 걸림바(230)에 걸리는 경우에는 조립탄(1')의 하중에 의한 압력(P1)이 압력 측정기(300)를 통해 감지되고, 모니터, 스피커 등의 정보 출력부를 통해 감지되었음을 알리는 정보가 외부로 출력된다. 이후, 조립탄(1')을 파쇄하여 복수의 걸림바(230) 사이의 공간으로 낙하시키기 위해 복수의 쐐기(410)가 조립탄(1')을 향해 하강되고, 조립탄(1')에 근접하거나 또는 밀착되면 복수의 쐐기(410)가 작업자가 설정한 파쇄 압력 및 파쇄 시간 동안 구동하게 된다. 여기서, 파쇄 압력(P2)은 복수의 쐐기(410)의 단위시간당 진동 횟수 및 진동 거리(t2) 등을 통해 설정된다.
조립탄(1')이 동결탄인 경우에는 위와 같은 파쇄기(400)의 구동을 통해 파쇄되며, 파쇄가 되지 않는 경우에는 설정된 파쇄 시간 동안 파쇄 압력의 110%를 이상의 압력이 되도록 압력을 증가시킨 상태에서 조립탄(1')을 재가압한다. (본 실시예에서는 압력 측정기(300)에서 측정된 측정 압력이 설정된 파쇄 압력보다 큰 경우에는 조립탄(1')을 동결탄이 아닌 불순탄으로 1차 판별하고, 설정된 파쇄 압력의 10% 크기의 오차 범위를 설정하여 재가압 시, 설정된 파쇄 압력의 110% 이상의 압력에서도 파쇄가 되지 않으면 조립탄(1')을 불순탄으로 최종 판별하게 된다.)
이러한 재가압에도 조립탄(1')이 파쇄되지 않는 경우에는 조립탄(1')을 불순탄으로 판별하여 정보 출력부를 통해 판별 정보를 출력한다. 이와 같은 판별 정보를 통해 작업자는 하우징(100)에서 불순탄을 실시간으로 제거하여 원료 이송 작업의 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 전술한 본 발명의 원료 파쇄 장치를 이용하는 원료 파쇄 방법에 대하여 살펴보기로 한다. 후술되는 내용 중에서 원료 파쇄 장치의 설명과 동일한 내용은 생략하거나 간략하게 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 원료 파쇄 방법은 복수의 걸림바가 구비되는 하우징의 내부로 원료(제1원료)를 통과시키는 단계와, 복수의 걸림바에 연결되는 압력 측정기의 측정 압력을 통해 원료에 혼입되는 조립탄(제2원료)의 걸림 여부를 감지하는 단계와, 복수의 걸림바에 걸린 조립탄에 미리 설정된 파쇄 압력을 가하는 단계와, 압력 측정기의 측정 압력과 미리 설정된 파쇄 압력을 비교하여 조립탄을 동결탄(제3원료) 또는 불순탄(제4원료)으로 선별하는 단계를 포함한다.
본 실시예에서는 원료에 혼입되는 조립탄의 걸림 여부는 압력 측정기의 측정 압력이 0 이 아닌 경우, 즉 0 보다 큰 압력이 감지되는 경우에 조립탄가 복수의 걸림바에 걸려 있다고 감지한다. 변형예로서, 원료가 하우징을 통과하면서 복수의 걸림바를 미세하게 움직이게 하는 경우에는 복수의 걸림바에 연결되는 압력 측정기의 측정 압력이 미세한 측정값으로 나타날 수 있다. 따라서, 원료 이송 작업의 조건들, 예를 들어 단위 시간당 원료 이송량, 하우징의 용량 등에 따라서 조립탄의 감지 여부를 결정하는 기준 압력을 '0'이 아닌 일정한 값으로 설정하고, 설정된 기준 압력을 초과하는 경우에 조립탄이 복수의 걸림바에 걸려 있다고 감지할 수 있다.
위와 같이 조립탄이 감지된 이후에는 복수의 걸림바에서 조립탄을 파쇄시키기 위해 미리 설정된 파쇄 시간 및 파쇄 압력에 따라 조립탄이 가압 또는 진동 타격된다. (본 실시예에서는 복수의 쐐기를 사용하여 조립탄을 진동 타격하는 방식을 사용하였다.)
조립탄은 설정된 파쇄 압력 이하 또는 오차 범위를 두어 설정된 파쇄 압력의 110% 미만의 압력에서 용이하게 파쇄될 수 있는 강도를 갖는 동결탄과, 설정된 파쇄 압력의 110% 이상의 압력에서도 파쇄되지 않도록 동결탄의 강도보다 큰 강도를 갖는 맥석 또는 철편 등의 불순탄으로 구분된다. 이를 위해 압력 측정기의 측정 압력과 설정된 파쇄 압력을 비교하여 조립탄을 동결탄 또는 불순탄으로 선별하는 단계는 압력 측정기의 측정 압력이 설정된 파쇄 압력보다 큰 경우, 조립탄을 불순탄으로 1차 선별하는 단계와, 설정된 파쇄 압력의 110% 이상의 압력으로 재가압되는 조립탄이 파쇄되지 않는 경우, 조립탄을 불순탄으로 최종 선별하는 단계를 포함한다.
본 실시예들에서는 석탄 등과 같은 '탄' 재료에 관하여 예를 들어 설명하였지만, '탄' 이외의 다양한 재질에 대해서도 본 발명에 따른 원료 파쇄 장치 및 파쇄 방법의 적용이 가능하다.
전술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 따른 원료 파쇄 장치에 의하면, 석탄 등의 원료에 혼입된 조립탄을 원료의 이송 과정에서 용이하게 구별하고, 조립탄이 중에서 파쇄가 용이한 동결탄을 자동 선별하여 파쇄시킬 수 있다. 따라서, 동결탄이 선별될 때에만 동결탄 타격 장치의 쐐기를 한시적으로 구동시킬 수 있어 리크레이머 설비에 가해지는 기계적인 스트레스를 감소시킬 수 있다. 즉, 리크레이머 설비의 사용 수명을 향상시킬 수 있으며, 파쇄 작업이 한시적으로 이루어져 원료 이송 작업의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 원료에 혼입되어 있는 조립탄 중에서 파쇄가 용이한 동결탄을 제외한 맥석이나 철편 등의 불순탄을 용이하게 선별할 수 있다. 이를 통해, 불순탄을 신속하고 용이하게 제거할 수 있어 원료의 이송 경로가 불순탄에 의해 가로 막히는 것을 사전에 방지할 수 있다. 따라서, 원료 이송 작업이 수시로 중단되는 것을 방지하여 원료 이송 작업의 효율을 향상시키고, 원료 이송 공정 및 원료를 필요로 하는 후속 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예들 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
1: 원료 1': 조립탄
100: 하우징 110: 쐐기 삽입홀
200: 지지프레임 230: 걸림바
300: 압력 측정기 400: 파쇄기
410: 쐐기 1000: 원료 파쇄 장치

Claims (11)

  1. 일측 방향으로 인입된 제1원료가 하측 방향을 향해 낙하되도록 상기 제1원료의 이송 경로를 변경시키는 하우징과;
    상기 제1원료에 혼입되어 상기 제1원료의 평균 입도보다 큰 제2원료의 낙하를 저지하도록 상기 하우징의 개방된 하부를 가로지르도록 설치되는 복수의 걸림바를 구비하는 지지프레임과;
    상기 복수의 걸림바에 가해지는 압력을 측정하는 압력 측정기와;
    상기 복수의 걸림바에 걸린 상기 제2원료를 파쇄하는 파쇄기와;
    상기 압력 측정기의 측정값에 따라 상기 제2원료의 걸림을 감지하고, 상기 제2원료를 제3원료 또는 제4원료로 선별하는 제어기;
    를 포함하는 원료 파쇄 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 제1원료가 통과되는 중공부가 내측에 구비되는 블록 형상으로 상기 중공부와 연통되어 일측 및 하측이 개방되고, 상기 파쇄기에 구비되는 복수의 쐐기가 관통 삽입되는 복수의 쐐기 삽입홀이 상측면에 형성되는 원료 파쇄 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지프레임은,
    상기 하우징의 내주면에 결합되고, 상기 제1원료가 낙하되도록 중앙 부위가 개방되는 하부 지지프레임과;
    상기 하부 지지프레임 상에 위치되고, 상기 복수의 걸림바가 상호 이격된 상태로 상기 하부 지지프레임의 중앙 부위를 가로지르도록 결합되는 상부 지지프레임과;
    상기 하부 지지프레임과 상기 상부 지지프레임 사이의 간격 변화에 따라 상기 압력 측정기를 눌러주도록 상기 상부 지지프레임의 측면에서 돌출되도록 결합되는 압축바;
    를 포함하는 원료 파쇄 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 압력 측정기는,
    상기 하우징의 외주면에 결합되는 로드셀 안착플레이트와;
    상기 로드셀 안착플레이트와 상기 로드셀 안착플레이트의 상측으로 돌출되는 상기 압축바 사이에 결합되는 이격 스프링과;
    상기 로드셀 안착플레이트 상에 안착된 상태로 상기 이격 스프링의 내부에 위치되고, 상기 압축바를 통해 전달되는 압력을 측정하는 로드셀;
    을 포함하는 원료 파쇄 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 파쇄기는,
    상기 하우징의 상측에서 지지되는 쐐기 결합 플레이트와;
    상기 쐐기 결합 플레이트의 하부면에 격자 형태로 정렬되어 결합되는 복수의 쐐기;를 포함하고,
    상기 쐐기는 상기 제2원료와 밀착되는 쐐기 헤드가 하단에 결합되고, 자성부가 상단에 구비되는 쐐기 로드와, 상기 쐐기 로드를 삽입시켜 지지하고, 상기 자성부에 자성을 가하는 전자석 수단을 구비하는 쐐기 몸체와, 상기 쐐기 로드와 상기 쐐기 몸체 사이에 구비되어 상기 쐐기 로드의 진동 구동을 가이드 하는 가이드 스프링을 포함하는 원료 파쇄 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 제2원료에 가해지는 파쇄 압력 및 파쇄 시간을 설정받는 압력 설정부와;
    상기 압력 측정기의 측정값에 따라 상기 제2원료의 걸림 여부를 감지하고, 설정된 상기 파쇄 시간 동안 상기 파쇄 압력 이상으로 상기 파쇄기를 구동시켜 상기 제2원료를 상기 제3원료 또는 상기 제4원료로 선별하는 원료 선별부와;
    상기 압력 설정부의 설정 정보 및 상기 원료 선별부의 선별 정보를 외부로 출력하는 정보 출력부;
    를 포함하는 원료 파쇄 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 원료 선별부는,
    상기 압력 측정기의 측정값이 0 보다 큰 경우, 상기 제2원료가 상기 복수의 걸림바에 걸려 있다고 감지하는 원료 파쇄 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 원료 선별부는,
    설정된 상기 파쇄 압력에 대해 상기 압력 측정기에서 측정된 측정 압력이 큰 경우, 상기 제2원료를 상기 제4원료로 선별하는 원료 파쇄 장치.
  9. 복수의 걸림바가 구비되는 하우징의 내부로 제1원료를 통과시키는 단계와;
    상기 복수의 걸림바에 연결되는 압력 측정기의 측정 압력을 통해 상기 제1원료에 혼입되는 제2원료의 걸림 여부를 감지하는 단계와;
    상기 복수의 걸림바에 걸린 상기 제2원료에 미리 설정된 파쇄 압력을 가하는 단계와;
    상기 압력 측정기의 측정 압력과 설정된 상기 파쇄 압력을 비교하여 상기 제2원료를 제3원료 또는 제4원료로 선별하는 단계;
    를 포함하는 원료 파쇄 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1원료에 혼입되는 제2원료의 걸림 여부를 감지하는 단계에서,
    상기 압력 측정기의 측정 압력이 0 보다 큰 경우, 상기 제2원료가 상기 복수의 걸림바에 걸려 있다고 감지하는 원료 파쇄 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 압력 측정기의 측정 압력과 설정된 상기 파쇄 압력을 비교하여 상기 제2원료를 제3원료 또는 제4원료로 선별하는 단계는,
    상기 압력 측정기의 측정 압력이 설정된 파쇄 압력보다 큰 경우, 상기 제2원료를 상기 제4원료로 1차 선별하는 단계와;
    설정된 파쇄 압력의 110% 이상의 압력으로 재가압되는 상기 제2원료가 파쇄되지 않는 경우, 상기 제2원료를 상기 제4원료로 최종 선별하는 단계;
    를 포함하는 원료 파쇄 방법.
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