KR20200015040A - 석탄의 점탄성 측정 장치 및 방법 - Google Patents

석탄의 점탄성 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 따른 석탄의 점탄성 측정 장치는 석탄이 거치되는 홀더, 상기 홀더의 단부에 장착되는 홀더 보호판, 그리고 상기 홀더 보호판을 상기 홀더에 고정하는 고정 부재를 포함하고, 상기 석탄은 상기 홀더 보호판과 접촉한다.

Description

석탄의 점탄성 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING VISCOELASTICITY OF COAL}
본 발명은 석탄의 점탄성 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 제선에서 사용되는 석탄이 점차 다양화되고 있어서, 조업에서 석탄을 사용하기 전에 그 기초 물성인 점탄성을 측정하는 횟수가 증가하고 있다.
성형기를 이용하여 석탄을 소정 크기로 성형한 후, 석탄의 점탄성 측정 장치의 평탄한 홀더에 석탄을 올려 놓고 열을 가하여 석탄의 점탄성을 측정한다. 가열된 석탄은 약 300oC 이상에서 연화와 용융이 일어나게 되고 이때의 점성과 탄성의 정도를 측정한다.
그러나, 석탄의 점탄성을 측정한 후, 석탄이 냉각되면서 금속으로 된 홀더에 굳게 되므로, 홀더에서 석탄을 제거하는 작업이 용이하지 않다. 홀더에 고착된 잔존 석탄을 갈아서 제거할 수 있으나, 이 경우 홀더의 수평도가 변할 수 있어 점탄성 측정에 오차를 야기할 수 있다.
따라서, 홀더의 교체 주기가 짧아지게 되므로 유지 비용이 증가하게 된다.
본 실시예는 홀더의 오염을 방지하고 측정 시간을 단축시킬 수 있는 석탄의 점탄성 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일 실시예에 따른 석탄의 점탄성 측정 장치는 석탄이 거치되는 홀더, 상기 홀더의 단부에 장착되는 홀더 보호판, 그리고 상기 홀더 보호판을 상기 홀더에 고정하는 고정 부재를 포함하고, 상기 석탄은 상기 홀더 보호판과 접촉한다.
상기 홀더는 서로 이격되어 마주보는 제1 홀더 및 제2 홀더를 포함하고, 상기 제1 홀더는 제1 막대부, 상기 제1 막대부의 단부에 형성되는 제1 홀더 플레이트를 포함하며, 상기 제2 홀더는 제2 막대부, 상기 제2 막대부의 단부에 형성되는 제2 홀더 플레이트를 포함하고, 상기 홀더 보호판은 상기 제1 홀더 플레이트 위에 설치되는 제1 홀더 보호판, 그리고 상기 제2 홀더 플레이트 위에 설치되는 제2 홀더 보호판을 포함할 수 있다.
상기 고정 부재는 상기 제1 홀더 보호판을 고정하는 제1 고정 부재, 그리고 상기 제2 홀더 보호판을 고정하는 제2 고정 부재를 포함하고, 상기 제1 고정 부재는 상기 제1 홀더 플레이트를 감싸는 제1 고정 몰드, 그리고 상기 제1 고정 몰드를 상기 제1 막대부에 고정하는 제1 고정 스프링을 포함할 수 있다.
상기 제1 홀더 보호판은 한 쌍의 제1 벤딩부를 가지며, 상기 제1 벤딩부는 상기 제1 홀더 플레이트의 측면을 덮을 수 있다.
상기 제1 고정 몰드는 상기 제1 홀더 보호판의 단부와 중첩하는 제1 고정 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 제2 고정 부재는 상기 제2 홀더 플레이트를 감싸는 제2 고정 몰드, 상기 제2 고정 몰드를 상기 제2 막대부에 고정하는 제2 고정 스프링을 포함하고, 상기 제2 홀더 보호판은 한 쌍의 제2 벤딩부를 가지며, 상기 제2 벤딩부는 상기 제2 홀더 플레이트의 측면을 덮을 수 있다.
상기 제2 고정 몰드는 상기 제2 홀더 보호판의 단부와 중첩하는 제2 고정 돌출부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄의 점탄성 측정 방법은 홀더 보호판을 제조하는 단계, 석탄의 점탄성 측정 장치의 홀더에 고정 부재를 장착하는 단계, 그리고 상기 고정 부재를 이용하여 상기 홀더 보호판을 상기 홀더에 고정하는 단계를 포함한다.
상기 홀더 보호판을 제조하는 단계는 굽힘 턱을 가지는 보호판 금형을 준비하는 단계, 상기 보호판 금형의 굽힘 턱 위에 보호판 재료을 거치하는 단계, 그리고 가압 부재를 이용하여 상기 보호판 재료를 가압하여 상기 굽힘 턱에 대응하는 위치에 벤딩부를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 홀더 보호판은 한 쌍의 벤딩부를 가지며, 상기 고정 부재는 상기 제1 홀더 보호판을 고정하는 제1 고정 부재, 그리고 상기 제2 홀더 보호판을 고정하는 제2 고정 부재를 포함하고, 상기 제1 고정 부재는 상기 제1 홀더 플레이트를 감싸는 제1 고정 몰드, 그리고 상기 제1 고정 몰드를 상기 제1 막대부에 고정하는 제1 고정 스프링을 포함하며, 상기 홀더 보호판을 상기 홀더에 고정하는 단계는 상기 벤딩부를 가지는 홀더 보호판을 상기 홀더의 홀더 플레이트에 위치시키는 단계, 그리고 상기 홀더 보호판을 회전시켜 상기 제1 고정 몰드의 제1 고정 돌출부에 고정시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 홀더 보호판이 상기 제1 고정 몰드의 제1 고정 돌출부에 고정되는 경우, 상기 홀더 보호판의 벤딩부는 상기 제1 고정 돌출부과 중첩하지 않을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 홀더 위에 홀더 보호판을 설치함으로써, 석탄과 홀더간의 직접적인 접촉을 방지할 수 있어 석탄의 점탄성을 측정하여도 홀더가 오염되지 않는다.
따라서, 고가의 홀더를 반영구적으로 사용할 수 있으므로 유지 비용이 절감된다.
또한, 석탄의 점탄성을 측정한 후, 후처리 시간을 단축시킬 수 있으므로, 석탄의 점탄성 측정 시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 석탄의 점탄성 측정 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 석탄의 점탄성 측정 장치의 제1 홀더 및 제1 고정 부재를 도시한 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 석탄의 점탄성 측정 방법에 사용되는 보호판 금형의 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 석탄의 점탄성 측정 방법의 일 단계를 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 다음 단계를 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 5의 단계에 의해 제조된 홀더 보호판의 사시도이다.
도 7 및 도 8은 도 6의 다음 단계를 나타낸 사시도로서, 서로 다른 방향에서 도시한 사시도이다.
도 9는 도 7 및 도 8의 다음 단계를 나타낸 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 일 실시예에 따른 석탄의 점탄성 측정 장치의 개략적인 사시도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 석탄의 점탄성 측정 장치의 제1 홀더 및 제1 고정 부재를 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 일 실시예에 따른 석탄의 점탄성 측정 장치는 석탄(1)이 거치되는 홀더(10), 홀더(10)의 단부에 장착되는 원판 형상의 홀더 보호판(30), 그리고 홀더 보호판(30)을 홀더(10)에 고정하는 고정 부재(20)를 포함한다.
홀더(10)는 서로 이격되어 마주보는 제1 홀더(11) 및 제2 홀더(12)를 포함한다. 제1 홀더(11)는 제1 막대부(11a), 및 제1 홀더 플레이트(11b)를 포함한다. 제1 막대부(11a)는 세로 방향으로 길게 연장되는 원통 막대 형상을 가질 수 있다. 제1 막대부(11a)를 통해 석탄을 가열하기 위한 열이 전달될 수 있다. 제1 홀더 플레이트(11b)는 제1 막대부(11a)의 단부에 형성될 수 있으며, 원형의 편평한 플레이트 형상일 수 있다.
제2 홀더(12)는 제2 막대부(12a), 및 제2 홀더 플레이트(12b)를 포함한다.
제2 막대부(11b)는 세로 방향으로 길게 연장되는 원통 막대 형상을 가질 수 있다. 제2 막대부(11b)를 통해 석탄을 가열하기 위한 열이 전달될 수 있다. 제2 홀더 플레이트(12b)는 제2 막대부(11b)의 단부에 형성될 수 있으며, 원형의 편평한 플레이트 형상일 수 있다. 제2 홀더 플레이트(12b)는 제1 홀더 플레이트(11b)와 마주 볼 수 있다. 제1 홀더(11)는 상방으로 이동하고, 제2 홀더(12)는 하방으로 이동하여 석탄을 가압할 수 있다.
홀더 보호판(30)은 제1 홀더 플레이트(11b) 위에 설치되는 제1 홀더 보호판(31), 그리고 제2 홀더 플레이트(12b) 위에 설치되는 제2 홀더 보호판(32)을 포함한다.
제1 홀더 보호판(31)은 접혀진 한 쌍의 제1 벤딩부(31a)를 가질 수 있다. 제1 벤딩부(31a)는 제1 홀더 플레이트(11b)의 측면을 덮을 수 있다. 따라서, 용융된 석탄이 흘려내려 제1 홀더 플레이트(11b)가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
제2 홀더 보호판(32)은 접혀진 한 쌍의 제2 벤딩부(32a)를 가질 수 있다. 제2 벤딩부(32a)는 제2 홀더 플레이트(12b)의 측면을 덮을 수 있다. 따라서, 용융된 석탄이 흘려내려 제2 홀더 플레이트(12b)가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
홀더 보호판(30)은 알루미늄 또는 티타늄을 포함할 수 있다.
고정 부재(20)는 제1 홀더 보호판(31)을 고정하는 제1 고정 부재(21), 그리고 제2 홀더 보호판(32)을 고정하는 제2 고정 부재(22)를 포함한다.
제1 고정 부재(21)는 제1 고정 몰드(21a) 및 제1 고정 스프링(21b)을 포함할 수 있다. 제1 고정 몰드(21a)는 제1 홀더 플레이트(11b)를 감싸게 된다. 이러한 제1 고정 몰드(21a)는 두 개의 조각으로 분리될 수 있다. 따라서, 제1 고정 스프링(21b)을 이용하여 두 개의 조각으로 이루어진 제1 고정 몰드(21a)를 결합하여 제1 막대부(11a)에 고정시킬 수 있다.
제2 고정 부재(22)는 제2 홀더 플레이트(12b)를 감싸는 제2 고정 몰드(22b), 제2 고정 몰드(22b)를 제2 막대부(12a)에 고정하는 제2 고정 스프링(22b)을 포함할 수 있다. 제2 고정 스프링(22b)도 두 개의 조각으로 이루어진 제2 고정 몰드(22b)를 결합하여 제2 막대부(12a)에 고정시킬 수 있다.
제1 고정 몰드(21a)는 제1 홀더 보호판(31)의 단부와 중첩하는 제1 고정 돌출부(2a)를 포함할 수 있다. 따라서, 제1 홀더 보호판(31)은 이탈되지 않고 제1 고정 몰드(21a)에 고정될 수 있다.
제2 고정 몰드(22a)는 제2 홀더 보호판(32)의 단부와 중첩하는 제2 고정 돌출부(2b)를 포함할 수 있다. 따라서, 제2 홀더 보호판(32)은 이탈되지 않고 제2 고정 몰드(22a)에 고정될 수 있다.
이와 같이, 홀더 위에 홀더 보호판을 설치함으로써, 석탄은 홀더 보호판과 직접 접촉하게 된다. 따라서, 석탄은 홀더와 직접 접촉하지 않으므로, 석탄의 점탄성을 측정하여도 홀더가 오염되지 않는다. 따라서, 고가의 홀더를 반영구적으로 사용할 수 있으므로 유지 비용이 절감된다.
또한, 석탄의 점탄성을 측정한 후, 후처리 시간을 단축시킬 수 있으므로, 석탄의 점탄성 측정 시간을 단축시킬 수 있다.
이하에서 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄의 점탄성 측정 장치를 이용하여 석탄의 점탄성을 측정하는 방법에 대하여 도면을 참고로 상세히 설명한다.
도 3은 일 실시예에 따른 석탄의 점탄성 측정 방법에 사용되는 보호판 금형의 사시도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 석탄의 점탄성 측정 방법의 일 단계를 나타낸 사시도이며, 도 5는 도 4의 다음 단계를 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 5의 단계에 의해 제조된 홀더 보호판의 사시도이다.
우선 도 3내지 도 6에 도시한 바와 같이, 홀더 보호판(30)을 제조한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 제1 홀더 보호판(31)의 제조 방법만을 설명하였으며, 제2 홀더 보호판(32)의 제조 방법도 제1 홀더 보호판의 제조 방법과 동일하다.
구체적으로 설명하면, 도 3에 도시한 바와 같이, 보호판 금형(40)을 준비한다. 보호판 금형(40)은 원판 형상의 금형 몸체(41), 그리고 금형 몸체(41)의 중앙부에 형성되며, 서로 이격되어 돌출되는 한쌍의 굳힘 턱(42)을 포함할 수 있다. 한쌍의 굳힘 턱(42)의 서로 마주보는 면은 서로 평행할 수 있다.
금형 몸체(41)의 중앙부에는 분리 홈(41a)이 형성될 수 있다. 분리 홈(41a)을 통해 가압함으로써, 성형된 홀더 보호판(31)을 금형 몸체(41)로부터 분리시킬 수 있다. 굳힘 턱(42)은 원판 형상의 보호판 재료(31')가 굽힘 턱(42) 위에 거치될 수 있도록 하는 원호 형상의 가이드 홈(42a)을 가질 수 있다.
다음으로, 도 4에 도시한 바와 같이, 보호판 금형(40)의 굽힘 턱(42) 위에 보호판 재료(31')을 거치한다.
다음으로, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 가압 부재(50)를 이용하여 보호판 재료(31')를 가압하여 굽힘 턱(42)에 대응하는 위치에 벤딩부(31a)를 형성한다.
다음으로, 도 6에 도시한 바와 같이, 가압 부재(50)를 보호판 금형(40)으로부터 분리하고, 벤딩부(31a)를 가지는 홀더 보호판(30)을 보호판 금형(40)으로부터 분리할 수 있다.
다음으로, 도 3 내지 도 6에 의해 형성된 홀더 보호판을 이용하여 석탄의 점탄성을 측정하는 방법에 대하여 이하에서 상세히 설명한다.
도 7 및 도 8은 도 6의 다음 단계를 나타낸 사시도로서, 서로 다른 방향에서 도시한 사시도이고, 도 9는 도 7 및 도 8의 다음 단계를 나타낸 사시도이다.
도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 석탄의 점탄성 측정 장치의 제1 홀더(11)에 제1 고정 부재(21)를 장착한다. 그리고, 제1 벤딩부(31a)를 가지는 제1 홀더 보호판(31)을 제1 홀더(11)의 제1 홀더 플레이트(11b)에 위치시킨다. 이 때, 제1 고정 돌출부(2a)가 제1 벤딩부(31a)와 마주보게 된다.
다음으로, 도 9에 도시한 바와 같이, 제1 홀더 보호판(31)을 소정 방향(A)으로 회전시킴으로써, 제1 홀더 보호판(31)의 단부를 제1 고정 몰드(21a)의 제1 고정 돌출부(2a)에 고정시킬 수 있다. 이 때, 홀더 보호판(31)의 벤딩부(31a)는 제1 고정 돌출부(2a)과 중첩하지 않게 된다. 이와 같이, 제1 고정 부재(21)를 이용하여 제1 홀더 보호판(31)을 제1 홀더(11)에 고정시킬 수 있다.
이와 같이, 벤딩부를 가지는 홀더 보호판을 제조함으로써, 용융된 석탄이 흘려내려 홀더 플레이트가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
본 개시를 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
10: 홀더 20: 고정 부재
30: 홀더 보호판 40: 보호판 금형

Claims (11)

  1. 석탄이 거치되는 홀더,
    상기 홀더의 단부에 장착되는 홀더 보호판, 그리고
    상기 홀더 보호판을 상기 홀더에 고정하는 고정 부재
    를 포함하고,
    상기 석탄은 상기 홀더 보호판과 접촉하는 석탄의 점탄성 측정 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 홀더는 서로 이격되어 마주보는 제1 홀더 및 제2 홀더를 포함하고,
    상기 제1 홀더는 제1 막대부, 상기 제1 막대부의 단부에 형성되는 제1 홀더 플레이트를 포함하며,
    상기 제2 홀더는 제2 막대부, 상기 제2 막대부의 단부에 형성되는 제2 홀더 플레이트를 포함하고,
    상기 홀더 보호판은 상기 제1 홀더 플레이트 위에 설치되는 제1 홀더 보호판, 그리고 상기 제2 홀더 플레이트 위에 설치되는 제2 홀더 보호판을 포함하는 석탄의 점탄성 측정 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 고정 부재는 상기 제1 홀더 보호판을 고정하는 제1 고정 부재, 그리고 상기 제2 홀더 보호판을 고정하는 제2 고정 부재를 포함하고,
    상기 제1 고정 부재는
    상기 제1 홀더 플레이트를 감싸는 제1 고정 몰드, 그리고
    상기 제1 고정 몰드를 상기 제1 막대부에 고정하는 제1 고정 스프링을 포함하는 석탄의 점탄성 측정 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 홀더 보호판은 한 쌍의 제1 벤딩부를 가지며,
    상기 제1 벤딩부는 상기 제1 홀더 플레이트의 측면을 덮는 석탄의 점탄성 측정 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 고정 몰드는 상기 제1 홀더 보호판의 단부와 중첩하는 제1 고정 돌출부를 포함하는 석탄의 점탄성 측정 장치.
  6. 제4항에서,
    상기 제2 고정 부재는
    상기 제2 홀더 플레이트를 감싸는 제2 고정 몰드,
    상기 제2 고정 몰드를 상기 제2 막대부에 고정하는 제2 고정 스프링을 포함하고,
    상기 제2 홀더 보호판은 한 쌍의 제2 벤딩부를 가지며,
    상기 제2 벤딩부는 상기 제2 홀더 플레이트의 측면을 덮는 석탄의 점탄성 측정 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 제2 고정 몰드는 상기 제2 홀더 보호판의 단부와 중첩하는 제2 고정 돌출부를 포함하는 석탄의 점탄성 측정 장치.
  8. 홀더 보호판을 제조하는 단계,
    석탄의 점탄성 측정 장치의 홀더에 고정 부재를 장착하는 단계, 그리고
    상기 고정 부재를 이용하여 상기 홀더 보호판을 상기 홀더에 고정하는 단계
    를 포함하는 석탄의 점탄성 측정 방법.
  9. 제8항에서,
    상기 홀더 보호판을 제조하는 단계는
    굽힘 턱을 가지는 보호판 금형을 준비하는 단계,
    상기 보호판 금형의 굽힘 턱 위에 보호판 재료을 거치하는 단계, 그리고
    가압 부재를 이용하여 상기 보호판 재료를 가압하여 상기 굽힘 턱에 대응하는 위치에 벤딩부를 형성하는 단계
    를 포함하는 석탄의 점탄성 측정 방법.
  10. 제8항에서,
    상기 홀더 보호판은 한 쌍의 벤딩부를 가지며,
    상기 고정 부재는 상기 제1 홀더 보호판을 고정하는 제1 고정 부재, 그리고 상기 제2 홀더 보호판을 고정하는 제2 고정 부재를 포함하고,
    상기 제1 고정 부재는 상기 제1 홀더 플레이트를 감싸는 제1 고정 몰드, 그리고 상기 제1 고정 몰드를 상기 제1 막대부에 고정하는 제1 고정 스프링을 포함하며,
    상기 홀더 보호판을 상기 홀더에 고정하는 단계는
    상기 벤딩부를 가지는 홀더 보호판을 상기 홀더의 홀더 플레이트에 위치시키는 단계, 그리고
    상기 홀더 보호판을 회전시켜 상기 제1 고정 몰드의 제1 고정 돌출부에 고정시키는 단계
    를 포함하는 석탄의 점탄성 측정 방법.
  11. 제10항에서,
    상기 홀더 보호판이 상기 제1 고정 몰드의 제1 고정 돌출부에 고정되는 경우, 상기 홀더 보호판의 벤딩부는 상기 제1 고정 돌출부과 중첩하지 않는 석탄의 점탄성 측정 방법.
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