WO2023219420A1 - 로터리 킬른 - Google Patents

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tube
rotary kiln
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윤종설
류창석
노준석
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    • F27D2019/0028—Regulation

Definitions

  • the present invention relates to a rotary kiln that can directly measure the temperature of a tube assembly and the temperature of raw material powder that is heated and rotated by the tube assembly.
  • secondary batteries refer to batteries that can be charged and discharged, unlike primary batteries that cannot be recharged. These secondary batteries are widely used in the field of high-tech electronic devices such as phones, laptop computers, and camcorders.
  • lithium secondary batteries which have high energy density and voltage, long cycle life, and low self-discharge rate, have been commercialized and are widely used.
  • the lithium secondary battery uses lithium transition metal oxide as a cathode active material.
  • the cathode active materials include lithium cobalt oxide with a high operating voltage and excellent capacity characteristics, lithium nickel oxide with a high reversible capacity of about 200 mAh/g and easy to implement large-capacity batteries, and lithium nickel with some of the nickel replaced with cobalt.
  • Cobalt oxide, lithium nickel cobalt metal oxide in which part of nickel is replaced with manganese, cobalt or aluminum, lithium manganese-based oxide with excellent thermal stability and low cost, and lithium iron phosphate with excellent stability are used.
  • the above-described positive electrode active material is manufactured by mixing a precursor for producing a positive electrode active material and a lithium raw material, then putting it in a heating device and firing it at a high temperature.
  • a rotary kiln may be used as the heating device.
  • the rotary kiln accommodates a precursor for producing a positive electrode active material and lithium raw material (hereinafter referred to as raw material powder), and rotates and mixes them in the horizontal direction.
  • the rotary kiln is provided on the outside of the rotating tube and heats the rotating tube to mix the raw material. It includes a heating element that heats and reacts the powder, a supply member that supplies raw material powder to the rotating tube, and a recovery member that recovers the raw material powder discharged from the rotating tube.
  • the heating element heats the rotating tube and heats the raw material powder through the heated rotating tube.
  • accurate heat management was difficult because the heating temperature of the rotating tube and the heating temperature of the raw material powder were unknown, and in particular, there was no way to check whether the raw material powder was heated to a uniform temperature. As a result, there was a problem in that uniform quality control of raw material powder was difficult.
  • the present invention can directly measure the temperature of the tube assembly and the temperature of the raw material powder that is rotated and heated by the tube assembly, and thus more accurate and precise heat management is possible during the firing process, and as a result, the temperature of the raw material powder is heated.
  • the task is to provide a rotary kiln capable of quality control.
  • the rotary kiln for firing raw material powder of the present invention includes a tube assembly provided with a rotating tube that rotates and heats the raw material powder while rotating in a horizontally arranged state; and a temperature measuring unit provided on the rotating tube, wherein the temperature measuring unit includes: a first temperature sensor; a first fixing member fixing the first temperature sensor to the rotating tube; And it may include an insulator provided between the first fixing member and the rotating tube and blocking heat from the rotating tube from being conducted to the first temperature sensor.
  • the first temperature sensor is provided inside the rotating tube and can measure the temperature of the raw material powder.
  • the first temperature sensor may measure temperature distribution in a radial direction around the inner circumference of the rotating tube.
  • the first fixing member may be provided to surround the first temperature sensor.
  • the first temperature sensor is provided in plural pieces, and the first fixing member includes: a pair of horizontal portions disposed inside the rotating tube and extending in the longitudinal direction of the rotating tube; and a vertical rod whose both ends are respectively fixed to a pair of horizontal parts and where a plurality of first temperature sensors are installed at predetermined intervals in a radial direction around the inner circumference of the rotating tube.
  • the temperature measuring unit may further include a first coupling member that secures the first fixing member to the rotating tube.
  • the first coupling member includes: a first coupling piece provided inside the rotating tube and coupled to the front end of the first fixing member; a second coupling piece provided as an outer part provided outside the rotating tube, and an inner part provided between the first fixing member and the insulator and having a tip fastened to the first coupling piece; And a pressure piece disposed between the first coupling piece and the second coupling piece, and deformed when the first coupling piece and the second coupling piece are coupled, may include a pressure piece that presses the first fixing member.
  • the rotary kiln further includes an auxiliary temperature measuring unit that directly measures the temperature of the rotating tube, and the auxiliary temperature measuring unit is inserted into the outer surface of the rotating tube without penetrating into the interior of the tube assembly and rotates.
  • a second temperature sensor that measures the temperature of the tube; And it may include a second fixing member for fixing the second temperature sensor to the rotating tube.
  • the rotary kiln includes a receiving unit that receives the temperature measured by the temperature measuring unit and the temperature measured by the auxiliary temperature measuring unit; And it may further include an inspection unit that generates a defective signal when the temperature of the temperature measuring unit and the temperature of the auxiliary temperature measuring unit received by the receiving unit are less than or greater than a preset input value.
  • the rotary kiln when a defective signal is generated by the inspection unit, controls the heating temperature of the rotating tube to adjust the temperature of the temperature measurement unit and the temperature of the auxiliary temperature measurement unit to be within a preset input value. It may further include a control unit. .
  • the plurality of first temperature sensors are disposed in a radial direction around the inner circumference of the rotating tube and can sense the temperature distribution by measuring the temperature of the raw material powder introduced into the rotating tube and the temperature of a space without the raw material powder.
  • the temperature measuring unit further includes a detection member that detects the filling amount of the raw material powder introduced into the rotating tube through the temperature distribution in the radial direction around the inner circumference of the rotating tube detected by a plurality of first temperature sensors, and the detection The member detects the first temperature sensor that senses the temperature of the raw material powder in a state where a plurality of first temperature sensors are located in the radial direction of the rotating tube, and inputs the input filling amount data corresponding to the number of detected first temperature sensors. You can select and calculate the raw material powder filling amount.
  • the rotary kiln further includes a stirring assembly for stirring the raw material powder rotated by the rotating tube, wherein the stirring assembly includes a stirring part for stirring the raw material powder rotated by the rotating tube; and a coupling part that couples the stirring part to one end of the rotating tube, wherein the coupling part is supported on one end of the rotating tube, a ring-shaped support piece to which the stirring part is coupled, and the supporting piece rotates. It may include a fixing means that is detachably coupled to one end of the tube.
  • the stirring unit includes one or more stirring pieces for stirring the raw material powder, and the stirring pieces include two or more rotating bodies provided at predetermined intervals; And it may include a stirring rod that connects the corresponding rotating bodies and stirs the raw material powder rotated by the rotating tube.
  • the rotating body may have a diameter smaller than the diameter of the inner peripheral surface of the rotating tube so that it is not supported on the inner peripheral surface of the rotating tube.
  • the stirring part may further include an auxiliary stirring rod that connects the corresponding stirring pieces and agitates the raw material powder located between the corresponding stirring pieces.
  • the rotating tube may be prepared as a composite metal (clad metal) integrated by fusing dissimilar metals.
  • the heterogeneous metal material may be prepared from a metallic material and a non-ferrous metal material.
  • the heterogeneous metal includes an internal metal material located inside the rotating tube and an external metal material located outside the rotating tube, and the internal metal material may have a thinner thickness than the external metal material.
  • the rotating tube is formed with an inlet through which raw material powder is introduced and an outlet through which the raw material powder is discharged, and the inner metal material may be provided so that its thickness gradually increases from the inlet to the outlet of the rotating tube. .
  • the rotary kiln according to the first embodiment of the present invention includes a temperature measuring unit provided in a rotating tube, wherein the temperature measuring unit includes a first temperature sensor and a first fixing member, wherein the first temperature sensor It has the characteristic of directly measuring temperature. Due to these characteristics, the temperature of the raw material powder can be accurately measured, and thus quality control of the raw material powder can be easily performed.
  • a rotary kiln includes a temperature measuring unit provided on a rotating tube, wherein the temperature measuring unit includes a first temperature sensor and a first fixing member, wherein the first temperature sensor is located on the rotating tube. It is characterized by measuring the temperature distribution in the radial direction around the inner circumference. Due to these features, the temperature distribution can be accurately sensed by measuring the temperature of the raw material powder put into the rotating tube and the temperature of the space without the raw material powder.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a rotary kiln according to a first embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a cross-sectional view showing a rotary kiln according to a first embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a cross-sectional view showing the temperature measuring part of the rotary kiln according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a partial enlarged view of Figure 3.
  • Figure 5 is a view showing a display portion of a rotary kiln according to a first embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a cross-sectional view showing the insulator of a rotary kiln according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a cross-sectional view showing a rotary kiln according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a side cross-sectional view schematically showing a rotary kiln according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is a cross-sectional view showing a tube assembly and a temperature measuring unit of a rotary kiln according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 10 is a partial cross-sectional perspective view of Figure 9.
  • Figure 11 is a front view showing a connection piece according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 12 is a front view showing a fixing piece according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 13 is a flowchart showing a method for detecting the filling amount of a rotary kiln according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 14 is a process diagram showing a method for detecting the filling amount of a rotary kiln in the second embodiment of the present invention.
  • Figure 15 is a cross-sectional view showing another embodiment of the rotary kiln according to the second embodiment of the present invention.
  • Figure 16 is a cross-sectional view showing a rotary kiln according to a third embodiment of the present invention.
  • Figure 17 is a partial cross-sectional view showing the combined structure of the stirring assembly and the tube assembly in the rotary kiln according to the third embodiment of the present invention.
  • Figure 18 is a perspective view showing the stirring assembly of a rotary kiln according to a third embodiment of the present invention.
  • Figure 19 is an assembly diagram showing the stirring assembly of the rotary kiln according to the third embodiment of the present invention.
  • Figure 20 is a perspective view showing a first example of a stirring unit included in the stirring assembly.
  • Figure 21 is a perspective view showing a second example of a stirring unit included in the stirring assembly.
  • Figure 22 is a perspective view showing a third example of a stirring unit included in the stirring assembly.
  • Figure 23 is an enlarged cross-sectional view showing the combined state of the tube assembly and the stirring assembly.
  • Figure 24 is a cross-sectional view showing another embodiment of the rotary kiln according to the third embodiment of the present invention.
  • Figure 25 is a cross-sectional view taken along line A-A in Figure 24.
  • Figure 26 is a cross-sectional view taken along line B-B in Figure 25.
  • Figure 27 is a perspective view showing a rotating tube of a rotary kiln according to a fourth embodiment of the present invention.
  • Figure 28 is a cross-sectional view of Figure 27.
  • Figure 29 is a process chart showing the fusion process in the rotating tube manufacturing method.
  • Figure 30 is a process chart showing the bending process in the rotating tube manufacturing method.
  • 31 is a process diagram showing another embodiment of the bending process in the rotating tube manufacturing method.
  • Figure 32 is a cross-sectional view showing another embodiment of the rotary kiln according to the fourth embodiment of the present invention.
  • Figure 33 is a cross-sectional view showing another embodiment of the rotary kiln according to the fourth embodiment of the present invention.
  • Figure 1 is a perspective view showing a rotary kiln according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view showing a rotary kiln according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a perspective view showing a rotary kiln according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partial enlarged view of FIG. 3
  • FIG. 5 is a drawing showing the display unit of the rotary kiln according to the first embodiment of the present invention.
  • the rotary kiln according to the first embodiment of the present invention is for calcining raw material powder, and includes a tube assembly 100, a supply assembly 10, and a recovery assembly 20. Includes.
  • the raw material powder may be a mixture of a precursor for producing a positive electrode active material and a lithium raw material.
  • the tube assembly 100 has a structure that mixes and heats raw material powder while rotating in a horizontally arranged state. That is, the tube assembly 100 includes a rotating tube 110 that mixes the raw material powder 1 while rotating the raw material powder 1 in a horizontally arranged state, and a heating element 120 that heats the rotating tube 110. ) includes. Meanwhile, the rotating tube 110 may have a double structure including an external metal material and an internal metal material.
  • the rotating tube 110 is heated to a set temperature by the heating element 120, and the heated rotating tube 110 rotates to mix and heat the supplied raw material powder 1. do.
  • the tube assembly 100 includes a support member that supports rotation in the horizontal direction.
  • the support member is provided with a rotating gear that surrounds the outer peripheral surface of the tube assembly 100, and a support gear that engages with both sides of the bottom of the rotating gear to support the rotating gear and rotate by the rotating gear. Includes support.
  • the tube assembly 100 includes a rotating member that rotates the tube assembly in the horizontal direction.
  • the rotating member includes a driving gear coupled to surround the outer peripheral surface of the tube assembly 100, and a driving motor engaged with the driving gear and rotating the tube assembly 100 in the horizontal direction through the driving gear.
  • the heating element 120 is provided in a heating body that surrounds the outer surface of the rotating tube 110 and a heating body corresponding to the rotating tube 110, and heats the rotating tube 110. Includes media.
  • the heating medium may be any one of an electric heating element, SIC, Mo-Si, or gas burner. Additionally, the outer surface of the heating body may be made of a heat-resistant material to prevent the heat source of the heating medium from being discharged outside.
  • the supply assembly 10 has a structure for supplying raw material powder to the rotating tube 110. That is, the supply assembly 10 is an input member that is inserted into one end of the rotating tube 110 (the left end of the rotating tube 110 as seen in FIG. 2) and feeds raw material powder into the inside of the rotating tube 110, It includes a chamber that collects gas and water vapor generated when heating the raw material powder supplied inside the rotating tube 110, and a protective member that seals between the rotating tube 110 and the chamber.
  • the recovery assembly 20 has a structure to recover the raw material powder discharged from the rotating tube 110. That is, the recovery assembly 20 includes a recovery member into which the other end of the rotation tube 110 (the right end of the rotation tube 110 when viewed in FIG. 2) is inserted so as to be freely rotatable. The recovery member recovers the raw powder discharged from the rotating tube 110 and then moves it to a set location and stores it.
  • the rotary kiln according to the first embodiment of the present invention includes a temperature measuring unit 200 provided in the rotating tube, as shown in FIGS. 3 and 4.
  • the temperature measuring unit 200 has a structure that can directly measure the temperature of the rotating tube 110 included in the tube assembly 100 and the temperature of the raw material powder that is heated while rotating by the tube assembly 100. have Accordingly, the temperature of the rotating tube 110 and the temperature of the raw material powder can be accurately measured, and as a result, the quality of the raw material powder can be easily managed.
  • the temperature measuring unit 200 has a structure that can directly measure the temperature of the raw material powder that is rotated and heated by the rotating tube 110. That is, the temperature measuring unit 200 includes a first fixing member 210, a first temperature sensor 220, and a first coupling member 230.
  • the first fixing member 210 is used to secure and protect the first temperature sensor 220 to the rotating tube 110. That is, the first fixing member 210 has a cylindrical shape and is inserted from the outside to the inside of the rotation tube 110, and has a structure in which the tip is located inside the rotation tube 110. Accordingly, the first fixing member 210 comes into direct contact with the raw material powder supplied to the rotating tube 110, and as a result, the temperature rises to the temperature corresponding to the raw material powder.
  • the first fixing member 210 may be made of a metal material so that the heat source of the raw powder can be quickly conducted.
  • the first fixing member 210 may be made of the same material as the rotating tube 110.
  • the first fixing member 210 may be made of nickel material. Accordingly, the first fixing member 210 can be quickly raised to the temperature of the raw material powder, and the ease of manufacturing can be improved.
  • the tip of the first fixing member 210 (that is, the tip of the first fixing member located inside the rotating tube) may be provided in a hemispherical shape. This can greatly reduce the friction between the first fixing member 210 and the raw material powder, and greatly improve the contact area between the first fixing member 210 and the raw material powder. In addition, damage to the first fixing member 210 can be prevented.
  • the first fixing member 210 may be provided in a cone shape.
  • the first temperature sensor 220 is built into the tip of the first fixing member 210 and detects the temperature of the raw material powder by measuring the temperature of the first fixing member 210.
  • the first temperature sensor 220 may be provided as a thermocouple.
  • a thermocouple is a device made of two types of metals to measure a wide range of temperatures using the Seebeck effect. In other words, when two types of metals are combined in a thermocouple, if the temperatures at both ends of the joint are different, current flows between the two metals. With this current, the temperature difference between the two contact points can be known.
  • the first coupling member 230 is coupled to the distal end of the first fixing member 210 and has a structure for fixing the first fixing member 210 to the rotating tube 110.
  • the first coupling member 230 is provided on the inside of the rotating tube 110, and the first coupling piece 231 is coupled to the front end of the first fixing member 210 and is provided on the outside of the rotating tube 110. and a second coupling piece 232, the tip of which is fastened to the first coupling piece 231 through between the first fixing member 210 and the rotating tube 110, and the first coupling piece 231 and the second coupling piece 232. It includes a pressure piece 233 that is disposed between the coupling pieces 232 and is deformed when the first and second coupling pieces 231 and 232 are fastened to press and secure the first fixing member 210.
  • the second coupling piece 232 is provided between the outer portion 2321 provided on the outside of the rotating tube 110, the first fixing member 210, and the insulator, and its tip is fastened to the first coupling piece. It is provided with an inner part (2322).
  • first coupling piece 231 and the second coupling piece 232 have a nut shape so that the first fixing member 210 can penetrate therethrough.
  • the first coupling member 230 can fix the first fixing member 210 while the pressing piece 233 is deformed,
  • the pressing piece 233 is restored and the first fixing member 210 can be unfastened.
  • the first coupling piece 231 may be welded to the inner peripheral surface of the rotating tube 110 for loosening and sealing.
  • the first coupling member 230 releases the fastening of the first coupling piece 231 and the second coupling piece 232, and then protrudes the first fixing member 210 further into the inside of the rotating tube 110. It can be moved to the outside of the rotating tube 110. Accordingly, the position of the temperature measuring unit 200 coupled to the rotating tube 110 can be adjusted. Accordingly, the position of the temperature measuring unit 200 coupled to the rotating tube 110 can be easily adjusted according to the amount of raw material powder input into the rotating tube 110, and as a result, the temperature of the raw material powder can be measured more accurately. there is. In addition, compatibility and non-processing time can be shortened.
  • the temperature measuring unit 200 having this structure can directly measure the temperature of the raw material powder introduced into the rotating tube 110, and as a result, the accurate temperature of the raw material powder can be obtained.
  • the temperature measuring unit 200 can stably protect and secure the first temperature sensor 220 by including the first fixing member 210 and the first coupling member 230.
  • an auxiliary temperature measuring unit 300 that directly measures the temperature of the rotating tube 110 may be further included.
  • the auxiliary temperature measuring unit 300 has a structure that can accurately measure the temperature of the rotating tube 110. That is, the auxiliary temperature measuring unit 300 includes a second fixing member 310, a second temperature sensor 320, and a second coupling member 330.
  • the second fixing member 310 is used to protect the second temperature sensor 320 from the rotating tube 110. That is, the second fixing member 310 is inserted from the outside to the inside of the rotation tube 110, but the tip is provided so that it does not penetrate into the inside of the tube assembly 100, and rotates while contacting the rotation tube 110. The temperature rises to the temperature corresponding to that of the tube 110.
  • the second fixing member 310 may be made of the same material as the first fixing member 210, thereby reducing manufacturing costs.
  • the second temperature sensor 320 is built into the distal end of the second fixing member 310 and detects the temperature of the rotating tube 110 by measuring the temperature of the second fixing member 310. Meanwhile, the second temperature sensor 320 may be provided as the same sensor as the first temperature sensor 220.
  • the second coupling member 330 is coupled to the distal end of the second fixing member 310 and fixes the second fixing member 310 to the rotating tube 110. That is, the second coupling member can secure the second fixing member 310 to the rotary tube 110 by inserting the second fixing member 310 inside and coupling the outer side to the rotary tube 110. . Meanwhile, the second coupling member 330 may be welded to the rotating tube 110 for sealing and fixing force.
  • the auxiliary temperature measuring unit 300 having this structure can directly measure the temperature of the rotating tube 110, and as a result, the accurate temperature of the rotating tube 110 can be obtained.
  • the auxiliary temperature measuring unit 300 can stably protect and secure the second temperature sensor 320 by including a second fixing member 310 and a second coupling member 330.
  • a plurality of temperature measuring units 200 and auxiliary temperature measuring units 300 may be provided at set intervals in the longitudinal direction of the rotating tube 110. Accordingly, the temperature of the raw material powder and the rotating tube 110 can be directly measured at set intervals of the rotating tube 110, and as a result, the ease of quality control can be improved.
  • the rotary kiln according to the first embodiment of the present invention can accurately measure the temperature of the raw material powder and the rotating tube 110 by including the temperature measuring unit 200 and the auxiliary temperature measuring unit 300, and thus the raw material powder
  • the temperature of the powder can be effectively managed, and as a result, the quality of the raw powder can be easily managed.
  • the rotary kiln according to the first embodiment of the present invention may further include a receiving unit 400, an inspection unit 500, a control unit 600, and a display unit 700 for temperature management.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a display unit 700 that displays a state in which temperature is managed by the receiver 400, inspection unit 500, and control unit 600 of the rotary kiln according to the first embodiment of the present invention.
  • the receiving unit 400 is provided at one end of the rotating tube 110, and measures the temperature of the raw material powder measured by the temperature measuring unit 200 and the rotating tube 110 measured by the auxiliary temperature measuring unit 300. receives each temperature.
  • a temperature measurement assembly is configured including a temperature measurement unit and an auxiliary temperature measurement unit.
  • a plurality of temperature measuring assemblies are provided in the longitudinal direction of the rotating tube 110, and the receiving unit 400 measures the temperature of the raw material powder measured by the plurality of temperature measuring assemblies and the rotating tube ( 110) temperature is received respectively.
  • the inspection unit 500 maintains a normal signal if the temperature of the raw material powder and the temperature of the rotating tube 110 received by the receiver 400 are within the set input value, and generates a defective signal if it is less than or greater than the set input value. generates
  • the inspection unit 500 generates a defective signal at the corresponding location when any one of the temperatures of the plurality of raw material powders and the temperature of the rotating tube 110 is less than or greater than the set input value.
  • control unit 600 adjusts the heating temperature of the rotating tube 110 so that the heating temperature of the raw material powder and the heating temperature of the rotating tube 110 are within the set value. do.
  • the control unit 600 adjusts the temperature of the rotating tube 110 by increasing or lowering the temperature of the heating element 120 disposed in the longitudinal direction of the rotating tube 110, and adjusts the temperature of the rotating tube 110. As the raw material powder is heated by the rotating tube 110, the temperature of the raw material powder can be adjusted.
  • the second display window 720 shown in FIG. 5 displays the current temperature of the heating element 120 and the corrected temperature of the heating element 120 controlled by the control unit 600.
  • the display unit 700 includes a first display window 710 and a second display window 720.
  • the first display window 710 displays the temperature (P) of the raw powder received by the receiver 400 and the temperature (T) of the rotating tube 110.
  • the second display window 720 displays the current temperature (F) of the heating element 120 that heats the rotating tube 110 and the corrected temperature (R) of the heating element 120 controlled by the control unit 600.
  • the display unit 700 can display the current temperature status of the rotary kiln in real time, and as a result, the operator can easily check for defects. In particular, the exact location of the defect can be confirmed.
  • Figure 6 is a cross-sectional view showing the insulator of a rotary kiln according to the first embodiment of the present invention.
  • the rotary kiln according to the first embodiment of the present invention includes an insulator 240 with thermal insulation between the temperature measuring unit 200 and the rotating tube 110, as shown in FIG. 6. .
  • the insulator 240 has a structure that blocks the conduction of heat between the temperature measuring unit 200 and the rotating tube 110.
  • the insulator 240 is provided between the first fixing member of the temperature measuring unit 200 and the rotating tube 110. More precisely, the insulator 240 may be provided in a form that surrounds the outer peripheral surface of the first fixing member in contact with the rotating tube 110. Additionally, the insulator 240 may be provided in the hole and surface of the rotating tube through which the temperature measuring unit 200 penetrates or is in contact with.
  • the insulator 240 can block heat conduction between the temperature measuring unit 200 and the rotating tube 110, and as a result, the temperature measuring unit 200 can block the heat conduction of the raw material powder by the insulator 240. Temperature can be measured accurately.
  • the insulator 240 may be made of glass fiber.
  • the rotating tube 110 is heated through the heating element 120 of the tube assembly 100 to raise it to the set temperature. At the same time, the rotating tube 110 is rotated.
  • the raw material powder is supplied to the rotating tube 110 through the supply assembly 10. Then, the raw material powder is rotated by the rotating tube 110 and simultaneously heated and fired.
  • the temperature measuring unit directly measures the temperature of the raw material powder and the temperature of the rotating tube 110, and the measured temperature of the raw material powder and the temperature of the rotating tube 110 are displayed in real time on the first display window 710 of the display unit 700. It is displayed as Of course, the current temperature of the heating element 120 is displayed in real time on the second display window 720 of the display unit 700.
  • the inspection unit 500 outputs a defective signal if the temperature of the raw material powder and the temperature of the rotating tube 110 received by the receiver 400 are less than or greater than the set input value. This can be displayed through the first display window 710 of the display unit 700.
  • the control unit 600 adjusts the current temperature of the heating element 120 so that the temperature of the raw material powder and the temperature of the rotating tube 110 are within the set input value. do. At this time, the adjusted temperature of the heating element 120 is displayed on the second display window 720 of the display unit 700.
  • the temperature measurement assembly can uniformly maintain the temperature of the raw material powder mixed and heated by the rotating tube, and as a result, quality can be effectively managed.
  • Figure 7 is a cross-sectional view showing a rotary kiln according to a second embodiment of the present invention
  • Figure 8 is a side cross-sectional view schematically showing a rotary kiln according to a second embodiment of the present invention
  • Figure 9 is a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a partial cross-sectional perspective view of FIG. 9
  • FIG. 11 is a front view showing a connection piece according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 12 is a view showing the present invention. This is a front view showing the fixing piece according to the second embodiment.
  • the rotary kiln according to the second embodiment of the present invention is for calcining raw material powder, and includes a tube assembly 100 and a supply assembly 10 for supplying the raw material powder 1 to the tube assembly. ), and a recovery assembly 20 that recovers the raw material powder 1 discharged from the tube assembly.
  • the rotary kiln according to the second embodiment of the present invention measures the temperature distribution in the radial direction around the inner circumference of the rotating tube, as shown in FIG. It further includes a temperature measuring unit 200' that detects the filling amount.
  • the raw material powder 1 may be a mixture of a precursor for producing a positive electrode active material and a lithium raw material.
  • the tube assembly 100 is for rotating and simultaneously heating the raw material powder 1, and includes a rotating tube 110 and a heating element 120.
  • the tube assembly 100 further includes a stirring member 111 that is provided inside the rotating tube 110 and agitates the raw material powder 1 introduced into the rotating tube 110.
  • the stirring member 111 includes a screw stirring piece 111a formed along the inner peripheral surface of the rotating tube 110, and a straight stirring piece 111b formed along the longitudinal direction of the rotating tube 110.
  • the rotating tube includes a stirring member.
  • the supply assembly 10 has a structure for supplying the raw material powder 1 to the rotating tube 110.
  • the recovery assembly 20 has a structure to recover the raw material powder 1 discharged from the rotating tube 110.
  • the rotary kiln according to the second embodiment of the present invention includes a temperature measuring unit 200' for accurately detecting the filling amount of the raw material powder 1 introduced into the rotating tube 110.
  • the temperature measuring unit 200' includes a plurality of first temperature sensors 220' that detect the temperature distribution in the radial direction around the inner circumference of the rotating tube 110, and a plurality of first temperature sensors 220' is disposed in the radial direction around the inner circumference of the rotating tube 110 and detects the temperature distribution by measuring the temperature of the raw material powder 1 introduced into the rotating tube 110 and the temperature of the space without the raw material powder 1. .
  • the plurality of first temperature sensors 220' can detect the filling amount of the raw material powder 1 introduced into the rotating tube 110 through the temperature distribution in the radial direction around the inner circumference of the rotating tube 110.
  • the plurality of first temperature sensors 220' are composed of a temperature assembly, and a plurality of temperature assemblies may be provided in the longitudinal direction of the rotating tube 110. Accordingly, the filling amount of the raw material powder 1 introduced into the entire rotating tube 110 can be accurately detected.
  • the first temperature sensor 220' may be provided as a thermocouple that detects the temperature of the raw material powder 1.
  • thermocouples include platinum-platinum rhodium thermocouples, chromel-alumel thermocouples, iron-constantan thermocouples, and copper-constantan thermocouples.
  • the plurality of first temperature sensors 220' can detect the height at which the raw material powder 1 is filled by detecting the temperature distribution in the radial direction around the inner circumference of the rotating tube 110.
  • the temperature measuring unit 200' includes a first fixing member 210' that fixes a plurality of first temperature sensors 220' arranged in a radial direction around the inner circumference of the rotating tube 110.
  • the first fixing member 210' is for fixing a plurality of first temperature sensors 220', and has a pair of horizontal parts 211 and a vertical Includes rod 222.
  • the pair of horizontal parts 211 have the same structure, are disposed correspondingly inside the rotating tube 110, and are provided to extend in the longitudinal direction of the rotating tube 110.
  • the horizontal portion 211 is provided with a plurality of horizontal rods 2211 and one or more connection pieces 2212 connecting the plurality of horizontal rods 2211 in the longitudinal direction, so that the horizontal portion 2212 is horizontal corresponding to the length of the rotating tube 110. Part 211 can be easily assembled.
  • the pair of horizontal parts 211 can connect the corresponding horizontal bars 2211 in the longitudinal direction by inserting the corresponding horizontal bars 2211 into sockets provided at both ends of the connecting piece 2212.
  • the vertical rod 222 is for arranging a plurality of first temperature sensors 220' in the radial direction of the inner circumference of the rotary tube 110, and is disposed in the radial direction of the inner circumference of the rotary tube 110, and is disposed on both sides.
  • the ends are each fixed to a pair of horizontal parts 211, and a plurality of first temperature sensors 220' are arranged at set intervals along the longitudinal direction. That is, the plurality of first temperature sensors 220' are arranged in the radial direction around the inner circumference of the rotating tube 110 by the vertical rod 222.
  • the vertical rod 222 is fixed at one end while being coupled to the inner socket 2212a of the connecting piece 2212 provided on one horizontal portion 211, and the other end is connected to the other one. It is coupled to the outer socket 2212b of the connecting piece 2212 provided on the horizontal portion 211. Accordingly, the coupling between the vertical bar 222 and the horizontal portion 211 can be improved.
  • the vertical rod 222 may be provided with a fixing piece 2221 for fixing the plurality of first temperature sensors 220' so that they do not move, as shown in FIG. 12.
  • the fixing piece 2221 may be provided as a metal band wound around the outer circumferential surface of the first temperature sensor 220' disposed on the vertical rod 222 and fixing the first temperature sensor 220'.
  • the metal band can easily fix the first temperature sensor 220' to the vertical rod 222, or can be easily separated. The result is ease of maintenance.
  • the first fixing member 210' may further include an auxiliary vertical rod 223 provided between the outer peripheral surface of the connecting piece 2212 and the inner peripheral surface of the rotating tube 110.
  • the auxiliary vertical bar 223 is located on the same vertical line as the vertical bar 222.
  • a first temperature sensor 220' that detects the raw material powder 1 between the outer peripheral surface of the connecting piece 2212 and the inner peripheral surface of the rotating tube 110 may be further disposed on the auxiliary vertical rod 223. Accordingly, the temperature of the raw material powder 1 filled on the outer peripheral surface of the connecting piece 2212 and the inner peripheral surface of the rotating tube 110 can be measured.
  • the auxiliary vertical rod 223 may be provided with a fixing piece 2221 that fixes the first temperature sensor 220' so that it does not move.
  • the fixing piece 2221 may be provided as a metal band wound around the outer peripheral surface of the first temperature sensor 220' disposed on the auxiliary vertical rod 223 and fixing the first temperature sensor 220'.
  • the first fixing member 210' may further include a bracket 225 that couples and fixes the pair of horizontal parts 211 to the stirring member 111 provided in the rotating tube 110.
  • One end of the bracket 225 is bolted to the stirring member 111, and the horizontal bar 2211 of the horizontal portion 211 is fitted to the other end. Accordingly, the first fixing member 210' can be stably fixed inside the rotating tube 110.
  • an insulator 240 is included between the first fixing member 210' and the rotating tube 110. That is, the insulator 240 is provided between the first fixing member and the rotating tube and blocks heat from the rotating tube from being conducted to the first fixing member.
  • the first fixing member 210' can fix the plurality of first temperature sensors 220' to be stably disposed in the radial direction of the inner circumference of the rotating tube 110.
  • the temperature measuring unit 200' may further include a detection member 250.
  • the detection member 250 detects the raw material powder (1) introduced into the rotating tube 110 through the temperature distribution in the radial direction around the inner circumference of the rotating tube 110 detected by the plurality of first temperature sensors 220'. Detect the filling amount.
  • the detection member 250 detects the temperature of the raw material powder 1 in a state where a plurality of first temperature sensors 220' are located in the radial direction of the rotating tube 110.
  • the sensor 220' is detected, and the input filling amount data corresponding to the number of detected first temperature sensors 220' is selected to calculate the filling amount of the raw material powder 1.
  • the input filling amount data is the filling amount calculated by the operator according to the diameter of the rotating tube 110 and the position of the first temperature sensor 220'.
  • the detection member 250 calculates the filling amount of the raw material powder 1 of the entire rotating tube 110 by integrating the filling amount calculated from the plurality of temperature assemblies arranged in the longitudinal direction of the rotating tube 110.
  • the temperature detected by the first temperature sensors 220' Nos. 1 to 3 is 450°
  • the temperature detected by the first temperature sensors 220' Nos. 4 to 5 is 300°.
  • the member 250 calculates the filling amount by selecting 10% of the filling amount corresponding to the three first temperature sensors 220' among the input filling amount data.
  • the temperature measuring unit 200' may further include a control member 260.
  • the control member 260 adjusts the amount of the raw powder 1 introduced into the rotating tube 110 when the filling amount of the powder raw material detected by the detection member 250 is less than or greater than the preset powder raw material filling amount. Control.
  • the control member 260 controls the supply assembly 10 to increase the input amount of the raw powder 1.
  • the supply assembly 10 is controlled to reduce the input amount of the raw powder 1. In this way, the amount of raw material powder 1 filled in the rotating tube 110 can be kept constant.
  • Figure 15 is a cross-sectional view showing another embodiment of the rotary kiln according to the first embodiment of the present invention.
  • the vertical rod 222 is provided with a fixing piece 2221 for fixing a plurality of first temperature sensors 220', and the fixing piece 2221 is configured to hold the first temperature sensor 220'.
  • (220') is provided with a coupling groove formed in the vertical bar 222 so that it is inserted and coupled.
  • the fixing force of the fixing piece 2221 can be increased, thereby preventing the plurality of first temperature sensors disposed on the vertical rod 222 from moving when the rotating tube 110 rotates.
  • the rotary kiln according to the second embodiment of the present invention can detect the temperature distribution in the radial direction around the inner circumference of the rotating tube 110 by including a temperature measuring unit 200', and accordingly, the rotating tube 110
  • the filling amount of the raw material powder 1 can be accurately detected in real time, and as a result, the filling amount of the raw material powder 1 filled in the rotating tube 110 can be controlled to be constant.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a method for detecting the filling amount of a rotary kiln according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is a process chart showing a method for detecting the filling amount of a rotary kiln in a second embodiment of the present invention.
  • the method for detecting the filling amount of a rotary kiln is to (a) rotate the raw material powder (1) introduced through the rotating tube (110) disposed in the horizontal direction, and rotate the rotating tube ( Heating the rotating raw powder (1) by 110); and (b) detecting the temperature distribution in the radial direction of the inner circumference of the rotating tube 110 using a plurality of first temperature sensors 220' provided in the temperature measuring unit 200'.
  • the filling amount detection method of the rotary kiln according to the second embodiment of the present invention uses a tube assembly 100, a temperature measuring unit 200', a supply assembly 10, and a recovery assembly 20, and the tube assembly (100), the temperature measuring unit 200', the supply assembly 10, and the recovery assembly 20 have been described in detail previously, so their detailed description will be omitted.
  • step (a) the rotating tube 110 of the tube assembly 100 is rotated in the horizontal direction, and then the rotating tube 110 is heated to a set temperature through the heating element 120 of the tube assembly 100.
  • the raw material powder 1 is introduced into the rotating tube 110 using the supply assembly 10. Then, the raw material powder 1 is heated while rotating by the heated rotating tube 110, and is mixed while being stirred by the stirring member 111 provided inside the rotating tube 110.
  • Step (b) includes a process of detecting the temperature distribution in the radial direction around the inner circumference of the rotating tube 110 using a plurality of first temperature sensors 220' provided in the temperature measuring unit 200'. That is, the plurality of first temperature sensors 220' are disposed in the radial direction around the inner circumference of the rotating tube 110 and measure the temperature of the raw material powder 1 introduced into the rotating tube 110 and the space without the raw material powder 1. The temperature distribution is detected through temperature measurement.
  • five first temperature sensors 220' are disposed in the radial direction of the inner circumference of the rotating tube 110. That is, from the bottom, the first temperature sensors 220' numbered 1, 2, and 3 are placed in contact with the raw material powder 1, and the first temperature sensors 220' numbered 4 and 5 are placed in contact with the raw material powder 1. placed in space. Accordingly, the five first temperature sensors 220' measure the temperature of the raw material powder 1 introduced into the rotating tube 110 (first temperature sensors 1, 2, and 3 shown in the table of FIG. 14) and the raw material powder ( 1) The temperature of the empty space (first temperature sensors 4 and 5 listed in the table of FIG. 14) is measured, and the temperature distribution is sensed accordingly.
  • step (b) the raw material powder filled in the rotating tube 110 is measured through the temperature distribution detected by the plurality of first temperature sensors 220' using the detection member 250 of the temperature measuring unit 200'. It includes the process of calculating the filling amount in (1). That is, the detection member 250 detects the first temperature sensor 220' that senses the temperature of the raw material powder 1 in a state located in the radial direction of the rotating tube 110, and the detected first temperature sensor 220 Calculate the filling amount of the raw material powder (1) by selecting the input filling amount data corresponding to the number of ').
  • the detection member 250 contains input filling amount data corresponding to three first temperature sensors 220', which are numbered 1, 2, and 3 first temperature sensors 220'.
  • 10% which is the filling amount of raw material powder (1).
  • the filling amount data entered here is calculated by the operator and then entered.
  • step (b) further includes a process of adjusting the amount of raw material powder 1 fed into the rotating tube 110 using the control member 260 of the temperature measuring unit 200'. That is, if the filling amount of the powder raw material calculated by the detection member 250 is less than or greater than the preset powder raw material filling amount, the control member 260 adjusts the amount of the raw powder 1 fed into the rotating tube 110. Control as much as possible.
  • the method for detecting the filling amount of the rotary kiln according to the first embodiment of the present invention can detect the filling amount of the raw material powder 1 filled in the rotating tube 110 in real time, and the input amount of the raw material powder 1 It can be adjusted.
  • Figure 16 is a cross-sectional view showing a rotary kiln according to a third embodiment of the present invention
  • Figure 17 is a partial cross-sectional view showing the coupling structure of the stirring assembly and the tube assembly in the rotary kiln according to the third embodiment of the present invention
  • Figure 18 is a perspective view showing the stirring assembly of the rotary kiln according to the third embodiment of the present invention
  • Figure 19 is an assembly view showing the stirring assembly of the rotary kiln according to the third embodiment of the present invention
  • Figure 20 is included in the stirring assembly.
  • Figure 21 is a perspective view showing a first example of the stirring part included in the stirring assembly
  • Figure 21 is a perspective view showing a second example of the stirring part included in the stirring assembly
  • Figure 22 is a perspective view showing a third example of the stirring part included in the stirring assembly
  • Figure 23 is a tube assembly and This is an enlarged cross-sectional view showing the combined state of the stirring assembly.
  • the rotary kiln according to the third embodiment of the present invention is for calcining raw material powder, and includes a tube assembly 100 including a rotating tube 110 and a heating element 120, and a supply assembly. (10), and a recovery assembly (20).
  • the tube assembly 100 has a structure that mixes raw material powder while rotating in a horizontally arranged state. That is, the tube assembly 100 includes a rotating tube 110, and the rotating tube has a double structure including an external metal material and an internal metal material provided inside the external metal material.
  • the supply assembly 10 has a structure for supplying raw material powder to the tube assembly.
  • the recovery assembly 20 has a structure to recover the raw material powder discharged from the tube assembly 100.
  • the rotary kiln according to the third embodiment of the present invention includes a stirring assembly 50 for stirring raw material powder rotated by the rotating tube 110 of the tube assembly 100.
  • the stirring assembly 50 may be detachably provided inside the rotating tube 110.
  • the stirring assembly 50 may be coupled to the rotating tube 110 without moving, or may be disconnected to be separated from the rotating tube 110. Accordingly, the stirring assembly 50 with various sizes, shapes, and lengths can be replaced according to changes in the structure of the facility, and as a result, work efficiency and non-operation time can be greatly reduced.
  • the stirring assembly is used to stir the raw material powder rotated by the tube assembly to spread heat well or to stir it so that it is evenly mixed.
  • the stirring assembly 50 includes a stirring unit 510 provided inside the rotating tube and stirring the raw material powder rotated by the rotating tube, and the stirring unit 510 ) and includes a coupling portion 520 that is connected to and detachably coupled to one end of the rotating tube 110 (the right end of the rotating tube as seen in FIG. 17).
  • the stirring unit 510 includes one or more stirring pieces 511 for stirring the raw material powder. And the stirring piece 511 connects two or more rotating bodies 5111 spaced apart from each other and the corresponding rotating bodies 5111, and stirs the raw material powder rotated by the rotating tube 110. Includes rod 5112.
  • the rotating body 5111 has the same ring shape as the inner peripheral surface of the rotating tube and has a smaller size than the inner peripheral surface of the rotating tube. That is, as shown in FIG. 17, when the coupling portion 520 is coupled to the rotating tube, the rotating body 5111 is placed in a suspended state inside the rotating tube. Accordingly, the outer peripheral surface of the rotating body 5111 and the inner peripheral surface of the rotating tube 110 can be spaced at the same interval, and as a result, the stirring bar 5112 and the rotating tube 110 can be maintained at a constant interval, Uniform stirring can be maintained. In particular, contact between the rotating body 5111 and the rotating tube 110 can be prevented.
  • the stirring rod 5112 has a bar shape and connects the corresponding rotating bodies 5111 to each other. That is, the corresponding rotating bodies 5111 can be connected by coupling both ends of the stirring rod 5112 to the corresponding rotating bodies 5111, respectively.
  • two or more stirring bars 5112 are provided, and the two or more stirring bars 5112 are arranged at equal intervals along the edge of the rotating body 5111.
  • the stirring rod 5112 and the rotating body 5111 may be coupled by a coupling means 5113 or may be provided to be separable.
  • the coupling means 5113 may be provided as a bolt. That is, by tightening the bolt, the stirring rod 5112 and the rotating body 5111 can be combined, and by loosening the bolt, the stirring rod 5112 and the rotating body 5111 can be separated. As a result, maintenance is easy and the stirring unit 510 can be assembled in various shapes.
  • the stirring unit 510 may be assembled by connecting two rotating bodies 5111 and two short stirring rods 5112. That is, the stirring unit 510 whose length in the left and right directions is reduced as seen in FIG. 20 can be assembled. This can be applied by assembling the stirring part 510 to a small length when the space inside the rotating tube 110 is not large.
  • the stirring unit 510 can be assembled by connecting two rotating bodies 5111 and two long stirring rods 5112. In other words, it is possible to assemble the stirring unit 510 whose length in the left and right directions is increased when viewed in FIG. 21. This can greatly reduce the number of stirring units 510 disposed inside the rotating tube 110.
  • the stirring unit 510 can be assembled by connecting two rotating bodies 5111 and four stirring rods 5112. When the stirring unit 510 assembled in this way is applied to the rotating tube 110, the stirring property of the raw material powder can be greatly improved.
  • the coupling unit 520 is for coupling the stirring unit 510 to the rotating tube.
  • the coupling unit 520 can detachably couple the stirring unit 510 to the rotating tube 110 to increase efficiency. .
  • the coupling portion 520 is a ring-shaped support piece 521 that is supported on one end of the rotation tube 110 and to which the stirring portion 510 is coupled, and the support piece 521 is connected to the rotation tube 110.
  • the fixing means 522 that can be coupled to or separated from one end of the.
  • the rotating body 5111 disposed on the outermost side of the stirring unit 510 is fixed to the coupling unit 520, thereby fixing the stirring unit 510 and the coupling unit 520.
  • the fixing means 522 may be provided as a fixing bolt that penetrates the support piece 521 and is fastened to one end of the rotating tube 110.
  • the coupling part 520 can fix the support piece 521 to the rotating tube 110 by tightening the fixing bolt, and as a result, the stirring part 510 fixed to the coupling part 520 can be connected to the rotating tube 110. It can be fixed so that it does not move inside the . Meanwhile, by loosening the fixing bolt, the support piece 521 can be separated from the rotating tube 110, and as a result, the stirring unit 510 along with the coupling portion 520 can be separated from the inside of the rotating tube 110. there is.
  • the stirring assembly having this structure can be fixed to the rotating tube 110 or separated.
  • the stirring assembly can be used by combining various specifications of the stirring assembly with the rotating tube 110 to suit structural changes in the equipment. As a result, it facilitates structural changes and significantly reduces downtime.
  • the stirring part 510 connects the corresponding stirring pieces 511 and mixes the raw material powder located between the corresponding stirring pieces 511. It may further include an auxiliary stirring rod 512 for stirring.
  • auxiliary stirring rod 512 for stirring.
  • the auxiliary stirring rod 512 can connect two or more, preferably three or more stirring parts 510 in the longitudinal direction, thereby improving usability.
  • the auxiliary stirring rod 512 may be coupled by a coupling means 5113 or may be provided to be detachable.
  • the coupling means 5113 may be provided as a bolt. That is, by tightening or loosening the bolt, the auxiliary stirring rod 512 may be coupled to the stirring unit 510 or the auxiliary stirring rod 512 may be separated from the stirring unit 510.
  • the auxiliary stirring bar 512 when viewed from one end of the rotating tube 110, the auxiliary stirring bar 512 may be arranged to be offset from the stirring bar 5112. That is, as seen in FIG. 17, if the stirring rod 5112 is connected to the upper and lower portions of the rotating body 5111, the auxiliary stirring rod may be connected to the left and right sides of the rotating body 5111, respectively. Accordingly, the strength of the stirring assembly can be increased, and the stirring performance can be improved by creating a time difference when stirring the raw material powder.
  • the stirring bar 5112 and the auxiliary stirring bar 512 may have the same thickness, and thus can be used interchangeably.
  • the stirring bar 5112 and the auxiliary stirring bar 512 may have the same length.
  • the auxiliary stirring bar 512 may be used instead of the stirring bar 5112, and the stirring bar 5112 may be used instead of the auxiliary stirring bar 512.
  • the rotary kiln according to the third embodiment of the present invention includes a stirring assembly detachably coupled to the inside of the rotating tube 110, so that the stirring assembly provided in the rotating tube 110 can be easily replaced when process conditions change. This makes it possible to easily change the structure of the facility, and as a result, non-operation time can be greatly reduced.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view showing another embodiment of the rotary kiln according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. 25 is a cross-sectional view taken along line A-A in FIG. 24
  • FIG. 26 is a cross-sectional view taken along line B-B in FIG. 25.
  • the stirring unit 510 includes a fixing piece 513, and the fixing piece 513 is provided with two or more stirring pieces 511. , the stirring piece 511 disposed on the outermost side based on the support piece 521 is fixed to the inner peripheral surface of the rotating tube 110. Accordingly, it is possible to prevent the stirring unit 510 from moving when the rotating tube 110 rotates.
  • the fixing piece 513 fixes the stirring piece 511, which is located in a cantilever shape inside the rotating tube 110, to the inner circumferential surface of the rotating tube 110, and accordingly, when the rotating tube 110 rotates, the stirring assembly The flow phenomenon can be prevented, and as a result, the raw material powder can be stirred stably.
  • the fixing piece 513 is disposed in at least two places between the stirring piece 511 and the inner peripheral surface of the rotating tube 110 and fixes the stirring piece 511 to the inner peripheral surface of the rotating tube 110.
  • the fixing piece 513 may be disposed between the stirring piece 511 disposed on the outermost side with respect to the support piece 521 and the inner peripheral surface of the rotating tube 110.
  • the fixing piece 513 is coupled to the stirring piece 511 disposed on the outermost side with respect to the support piece 521, and the other end may be supported on the inner peripheral surface of the rotating tube 110. . That is, the fixing piece 513 may be provided integrally with the correction unit. Accordingly, convenience of use can be improved.
  • the fixing piece 513 can be integrated by being coupled to the stirring piece 511 through a bolt or adhesive.
  • the fixing piece 513 is coupled through a bolt 513a as shown in FIG. 12, it can be easily replaced when the fixing piece 513 is damaged, and as a result, ease of maintenance can be improved.
  • the fixing piece is made of a metal material, the fixing piece can be coupled to the stirring piece through welding.
  • the rotary kiln according to the fourth embodiment of the present invention is characterized by including a rotating tube made of composite metal.
  • the rotating tube is made of a composite metal in which dissimilar metals are fused and integrated, and thus the bonding properties of dissimilar metals can be greatly improved.
  • the thickness of the metal located on the inside or the metal located on the outside can be effectively adjusted and applied. For example, the thickness of the metal located inside the rotating tube can be minimized.
  • Figure 27 is a perspective view showing a tube assembly of a rotary kiln according to a fourth embodiment of the present invention
  • Figure 28 is a cross-sectional view of Figure 27.
  • the rotary kiln according to the fourth embodiment of the present invention includes a tube assembly 100 provided with a rotating tube 110 and a heating element 120.
  • the rotating tube 110 has a structure that mixes raw material powder while rotating in a horizontally arranged state. That is, the rotating tube 110 has a double structure including an external metal material 1111 and an internal metal material 1112 provided inside the external metal material 1111.
  • the rotating tube 110 may have a structure made of composite metal (clad metal) integrated by fusing dissimilar metal materials.
  • the conventional rotating tube has a structure in which two metal tubes are fitted and coupled.
  • the rotating tube 110 of the present invention has a structure made of composite metal (clad metal) integrated by fusing dissimilar metal materials, and as a result, the bonding force can be greatly increased.
  • the rotating tube 110 of the present invention is manufactured by placing two metal materials in the shape of a plate, fusing them to manufacture a composite metal, and bending the composite metal into a tube shape.
  • the rotating tube 110 includes an internal metal material 1112 located on the inside and an external metal material 1111 located on the outside, and the internal metal material 1112 and the external metal material 1111 are fused by fusion. It may be a structure made of an integrated composite metal (clad metal).
  • composite metals are made by fusing dissimilar metals together by soldering or hot pressing, and thus the bondability and durability of the fused dissimilar metals can be improved.
  • composite metals are not plated or coated, but are fused by pressing metals (non-ferrous metals), they can penetrate while destroying the mutual structures and stabilize the structures themselves, and as a result, the bonding between metals is greatly increased. You can.
  • the rotary kiln according to the fourth embodiment of the present invention can increase bonding properties by including a rotating tube 110 made of clad metal integrated by fusing dissimilar metal materials.
  • the different metals used to manufacture the rotating tube 110 may be made of metallic materials and non-ferrous metal materials.
  • the external metal material may be made of a non-ferrous metal material.
  • the internal metal material 1112 located inside the rotating tube 110 is made of nickel (Ni), and the external metal material 1111 located outside the rotating tube 110 is made of stainless steel. It can be prepared from materials.
  • the rotating tube 110 includes an internal metal material 1112 made of nickel and an external metal material 1111 made of stainless steel, thereby preventing contamination of the raw material powder and increasing the strength of the rotating tube. .
  • the internal metal material may have a thinner thickness than the external metal material.
  • the internal metal material is the part that comes into contact with the raw material powder, and its role is to prevent contamination of the raw material powder, so costs can be reduced by minimizing the thickness.
  • the external metal material rotates in contact with the rotating member and the support member, it is formed to be thicker than the internal metal material to prevent wear and damage.
  • the internal metal material 1112 may have a thickness of 1 to 3 mm.
  • the internal metal material 1112 has a thickness of 1 mm or less, deformation and damage of the internal metal material may occur when the internal metal material and the external metal material are compressed.
  • the internal metal material 1112 has a thickness of 3 mm or more, a large amount of nickel (Ni) material may be used unnecessarily, resulting in a significant increase in cost. Accordingly, the internal metal material 1112 can be set to a thickness of 1 to 3 mm to prevent problems and increased costs.
  • the rotary kiln according to the fourth embodiment of the present invention can improve bondability and manufacturing efficiency by including a rotating tube 110 made of clad metal integrated by fusing dissimilar metal materials.
  • Figure 29 is a process chart showing a fusion process
  • Figure 30 is a process chart showing a bending process
  • Figure 31 is a process chart showing another example of the bending process.
  • the rotating tube manufacturing method includes a fusion process, a bending process, and a sealing process.
  • the fusion process fuses dissimilar metal materials with hot pressure to manufacture an integrated composite metal plate.
  • a metal material (112A) and a non-ferrous metal material (111A) are prepared as different types of metal materials.
  • the metal material 112A may be made of a nickel material
  • the non-ferrous metal material 111A may be made of a stainless steel material.
  • the metal material 112A and the non-ferrous metal material 111A prepared in this way are compressed using a rolling roller 30.
  • the composite metal plate 2 can be manufactured by fusing the metal material 112A and the non-ferrous metal material 111A. Meanwhile, when the metal material 112A and the non-ferrous metal material 111A are fused, their mutual tissues are destroyed and penetrate into them, thereby stabilizing the tissues themselves.
  • the internal metal material of the rotating tube 110 has a thinner thickness than the external metal material.
  • the internal metal material has a thickness of 1 to 3 mm.
  • the bending process bends the composite metal plate 2 to manufacture a cylindrical rotating tube 110. At this time, it is bent so that the metal material is located on the inside and the non-ferrous metal material is located on the outside. That is, referring to FIG. 28, the inner metal material 1112 located on the inside of the rotating tube is made of nickel (Ni), and the outer metal material 1111, which is a non-ferrous metal material located on the outside of the rotating tube, is made of stainless steel. It is made of (Stainless steel) material.
  • the composite metal plate 2 is bent into a coil shape (spiral) through a trimming equipment 40 to manufacture an unfinished rotating tube 110A.
  • the unfinished rotating tube (110A) is cut to the set size.
  • the composite metal plate 2 is bent into an O shape using a press (not shown) to manufacture an unfinished rotating tube 110A.
  • the portion where the ends of the unfinished rotating tube (110A) are in contact with each other or the corresponding portion is sealed using welding or the like. Then, the finished rotary tube 110 as shown in FIG. 28 can be manufactured.
  • the finished rotating tube 110 is made of composite metal (clad metal) in which dissimilar metal materials are integrated, and as a result, bonding properties can be improved and the thickness of the internal metal material can be minimized.
  • Figure 32 is a cross-sectional view showing another embodiment of the rotary kiln according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the rotary kiln according to the fourth embodiment of the present invention includes a rotating tube 110, and the rotating tube 110 is a composite metal (clad metal) in which different types of metal materials are integrated. It is prepared as follows. And the heterogeneous metal material is prepared as an internal metal material 1112 and an external metal material 1111.
  • the rotating tube 110 is formed with an inlet portion through which the raw material powder is introduced, and an outlet portion through which the raw material powder is discharged.
  • the density and weight increase as the heat treatment temperature increases.
  • the density and weight of the raw material powder located in the discharge portion increases compared to the raw material powder located in the inlet portion, and as a result, the internal metal material 1112 provided in the discharge portion of the rotating tube 110 is deformed, worn, and damaged.
  • the internal metal material undergoes greater deformation, wear, and damage at the outlet part of the rotating tube than at the inlet part.
  • the internal metal material 1112 is moved from the inlet part of the rotating tube 110 (the left end of the rotating tube as seen in FIG. 32) to the discharge part (the right side of the rotating tube as seen in FIG. 32).
  • the thickness may be gradually increased toward the end. That is, the thickness ( ⁇ ) of the internal metal material 1112 located at the discharge part of the rotating tube can be set to be greater than the thickness ( ⁇ ) of the internal metal material 1112 located at the inlet part of the rotating tube 110.
  • Figure 33 is a cross-sectional view showing another embodiment of the rotary kiln according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the inner metal material 1112 increases in thickness from the inlet part of the rotating tube 110 (left end of the rotating tube as seen in FIG. 22) to the discharge part (right end of the rotating tube as seen in FIG. 22). It can be arranged to increase gradually. That is, the thickness ( ⁇ ) of the internal metal material 1112 located at the discharge part of the rotating tube 110 can be made larger than the thickness ( ⁇ ) of the internal metal material 1112 located at the inlet part of the rotating tube 110. there is.
  • the external metal material 1111 extends from the discharge part of the rotary tube 110 (the right end of the rotary tube as seen in FIG. 33) to the inlet part of the rotary tube 110 (the left end of the rotary tube as seen in FIG. 33). ), the thickness can be gradually increased. That is, the thickness (A) of the external metal material located at the inlet of the rotating tube may be greater than the thickness (B) of the external metal material located at the outlet of the rotating tube.
  • the thickness of A is set to 4 mmm and the thickness of B is set to 3 mm
  • the thickness of ⁇ is set to 1 mm and the thickness of ⁇ is set to 2 mm.
  • the rotating tube 110 made of composite metal is manufactured by fusing the external metal material and the internal metal material set in this way. Then, the thickness of the inlet part of the rotating tube becomes 5mm and the thickness of the outlet part becomes 5mm.
  • the thickness of the inlet and discharge portions of the rotating tube can be made the same while the thickness of the internal metal material located in the discharge portion can be increased.

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Abstract

본 발명은 로터리 킬른으로서, 수평방향으로 배치된 상태로 회전하면서 원료 분말을 회전시키고 가열하는 회전튜브가 마련된 튜브 조립체; 및 상기 회전튜브에 구비된 온도측정부를 포함하며, 상기 온도측정부는, 제1 온도센서; 상기 제1 온도센서를 상기 회전튜브에 고정하는 제1 고정부재; 및 상기 제1 고정부재와 상기 회전튜브 사이에 구비되고, 상기 회전튜브의 열이 상기 제1 온도센서로 전도되지 않도록 차단하는 단열체를 포함한다.

Description

로터리 킬른
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2022년 05월 10일자 한국특허출원 제10-2022-0057237호, 2022년 05월 17일자 한국특허출원 제10-2022-0060126호, 2022년 05월 19일자 한국특허출원 제10-2022-0061554호, 2022년 06월 08일자 한국특허출원 제10-2022-0069410호 및 2023년 05월 09일자 한국특허출원 제10-2023-0059992호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 튜브 조립체의 온도와 상기 튜브 조립체에 의해 회전함과 동시에 가열되는 원료 분말의 온도를 직접 측정할 수 있는 로터리 킬른에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 가지며, 사이클 수명이 길고, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.
한편, 상기 리튬 이차전지는 양극활물질로 리튬 전이금속 산화물이 이용되고 있다. 즉, 양극활물질로는 작용전압이 높고 용량 특성이 우수한 리튬 코발트 산화물, 약 200 mAh/g의 높은 가역용량을 가지고 대용량의 전지 구현이 용이한 리튬 니켈 산화물, 니켈의 일부를 코발트로 치환한 리튬니켈코발트산화물, 니켈의 일부를 망간, 코발트 또는 알루미늄으로 치환한 리튬니켈코발트금속 산화물, 열적 안정성이 우수하고 저렴한 리튬 망간계 산화물, 안정성이 우수한 리튬철인산화물 등이 이용되고 있다.
상기한 양극 활물질은 양극 활물질 제조용 전구체와 리튬 원료물질을 혼합한 후, 가열장치에 투입하여 고온에서 소성하는 방법을 통해 제조된다.
이때, 상기 가열장치로는 로터리 킬른이 적용될 수 있다.
상기 로터리 킬른은 양극 활물질 제조용 전구체와 리튬 원료 물질(이하, 원료 분말이라 함)을 수용하고, 수평방향으로 회전시켜서 혼합하는 회전튜브, 회전튜브의 외측에 구비되고 회전튜브에 열을 부가하여 상기 원료 분말를 가열하여 반응시키는 발열체, 상기 회전튜브에 원료 분말을 공급하는 공급부재, 및 상기 회전튜브로부터 배출되는 원료 분말을 회수하는 회수부재를 포함한다.
한편, 상기 발열체는 상기 회전튜브를 가열하고, 가열된 회전튜브를 통해 원료 분말을 가열하게 된다. 이때 회전튜브의 가열온도와 원료 분말의 가열온도를 알 수 없기 때문에 정확한 열 관리가 어려우며, 특히 원료 분말이 균일한 온도로 가열되고 있는지 확인할 방법이 없었다. 그 결과 원료 분말의 균일한 품질관리가 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 튜브 조립체의 온도와 상기 튜브 조립체에 의해 회전함과 동시에 가열되는 원료 분말의 온도를 직접 측정할 수 있고, 이에 따라 소성 공정시 보다 정확하고 정밀한 열 관리가 가능하며, 그 결과 원료 분말의 품질관리가 가능한 로터리 킬른을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 원료 분말을 소성하는 로터리 킬른은, 수평방향으로 배치된 상태로 회전하면서 원료 분말을 회전시키고 가열하는 회전튜브가 마련된 튜브 조립체; 및 상기 회전튜브에 구비된 온도측정부를 포함하며, 상기 온도측정부는, 제1 온도센서; 상기 제1 온도센서를 상기 회전튜브에 고정하는 제1 고정부재; 및 상기 제1 고정부재와 상기 회전튜브 사이에 구비되고, 상기 회전튜브의 열이 상기 제1 온도센서로 전도되지 않도록 차단하는 단열체를 포함할 수 있다.
상기 제1 온도센서는, 상기 회전튜브의 내부에 구비되고 상기 원료 분말의 온도를 측정할 수 있다.
상기 제1 온도센서는, 상기 회전튜브의 내둘레 반경 방향에 대한 온도 분포를 측정할 수 있다.
상기 제1 고정부재는, 상기 제1 온도센서를 감싸는 형태로 구비될 수 있다.
상기 제1 온도센서는, 복수개로 마련되고, 상기 제1 고정부재는, 상기 회전튜브의 내부에 배치되고, 상기 회전튜브의 길이방향으로 연장되는 한 쌍의 수평부; 및 양쪽 단부가 한 쌍의 수평부에 각각 고정되고, 상기 회전튜브의 내둘레 반경 방향으로 복수개의 제1 온도센서가 기 설정된 간격으로 설치되는 수직봉을 포함할 수 있다.
상기 온도측정부는, 상기 제1 고정부재를 상기 회전튜브에 고정하는 제1 결합부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 결합부재는, 상기 회전튜브의 내측에 구비되고, 상기 제1 고정부재의 선단부에 결합되는 제1 결합편; 상기 회전튜브의 외측에 구비되는 외측부와, 상기 제1 고정부재와 상기 단열체 사이에 구비되고 선단이 상기 제1 결합편에 체결되는 내측부로 마련된 제2 결합편; 및 상기 제1 결합편과 제2 결합편 사이에 배치되고, 제1 결합편 및 제2 결합편 체결시 변형되면서 상기 제1 고정부재를 가압하는 가압편을 포함할 수 있다.
상기 로터리 킬른은, 상기 회전튜브의 온도를 직접 측정하는 보조 온도측정부를 더 포함하고, 상기 보조 온도측정부는, 상기 회전튜브의 외면에 삽입되되, 상기 튜브 조립체의 내부로 관통되지 않게 삽입되면서 상기 회전튜브의 온도를 측정하는 제2 온도센서; 및 상기 제2 온도센서를 상기 회전튜브에 고정하는 제2 고정부재를 포함할 수 있다.
상기 로터리 킬른은, 상기 온도측정부에 의해 측정된 온도와, 상기 보조 온도측정부에 의해 측정된 온도를 수신하는 수신부; 및 상기 수신부에 의해 수신된 온도측정부의 온도와 보조 온도측정부의 온도가 기 설정된 입력값 보다 작거나 또는 크면 불량 신호를 발생시키는 검사부를 더 포함할 수 있다.
상기 로터리 킬른은, 상기 검사부에 의해 불량 신호가 발생하면, 회전튜브의 가열 온도를 제어하여 온도측정부의 온도와 보조 온도측정부의 온도가 기 설정된 입력값 내에 포함되도록 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
복수개의 제1 온도센서는, 상기 회전튜브의 내둘레 반경 방향으로 배치되면서 회전튜브에 투입된 원료 분말의 온도와, 원료 분말이 없는 공간의 온도 측정을 통해 온도 분포를 감지할 수 있다.
상기 온도측정부는, 복수개의 제1 온도센서에 의해 감지된 상기 회전튜브의 내둘레 반경 방향에 대한 온도 분포를 통해 상기 회전튜브에 투입된 원료 분말의 충진량을 검출하는 검출부재를 더 포함하고, 상기 검출부재는, 복수개의 제1 온도센서가 회전튜브의 반경 방향으로 위치한 상태에서 원료 분말의 온도를 감지한 제1 온도센서를 검출하고, 검출한 제1 온도센서의 개수에 해당하는 입력된 충진량 데이터를 선택하여 원료 분말 충진량을 계산할 수 있다.
상기 로터리 킬른은, 상기 회전튜브에 의해 회전하는 원료 분말을 교반하는 교반 조립체를 더 포함하며, 상기 교반 조립체는, 상기 회전튜브에 의해 회전하는 원료 분말을 교반하는 교반부; 및 상기 교반부를 상기 회전튜브의 일 단부에 결합하는 결합부를 포함하고, 상기 결합부는, 상기 회전튜브의 일 단부에 지지되고, 상기 교반부가 결합되는 링 형태의 지지편, 및 상기 지지편을 상기 회전튜브의 일 단부에 착탈 가능하게 결합하는 고정수단을 포함할 수 있다.
상기 교반부는, 원료 분말을 교반하는 하나 이상의 교반편을 포함하고, 상기 교반편은, 기 설정된 간격으로 마련되는 2개 이상의 회전체; 및 상호 대응하는 회전체를 연결하고, 회전튜브에 의해 회전하는 원료 분말을 교반하는 교반봉을 포함할 수 있다.
상기 회전체는, 회전튜브의 내주면에 지지되지 않도록 상기 회전튜브의 내주면 직경 보다 작은 직경을 가질 수 있다.
상기 교반편이 2개 이상으로 마련되면, 상기 교반부는, 상호 대응하는 교반편을 연결하고, 상호 대응하는 교반편 사이에 위치한 원료 분말을 교반하는 보조 교반봉을 더 포함할 수 있다.
상기 회전튜브는, 이종의 금속을 융착시켜서 일체화된 복합 금속(clad metal)으로 마련될 수 있다.
상기 이종의 금속물질은 금속물질과 비철금속물질로 마련될 수 있다.
상기 이종의 금속은, 상기 회전튜브의 내측에 위치한 내부 금속물질, 상기 회전튜브의 외측에 위치한 외부 금속물질를 포함하며, 상기 내부 금속물질은 상기 외부 금속물질 보다 얇은 두께를 가질 수 있다.
상기 회전튜브는, 원료 분말이 투입되는 입구부와, 원료 분말이 배출되는 배출부가 형성되고, 상기 내부 금속물질은, 상기 회전튜브의 입구부에서 배출부로 갈수록 두께가 점차적으로 증대되게 마련될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른은 회전튜브에 구비된 온도측정부를 포함하고, 상기 온도측정부는, 제1 온도센서와 제1 고정부재를 포함하되, 상기 제1 온도센서는 원료 분말의 온도를 직접 측정하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 원료 분말의 온도를 정확히 측정할 수 있고, 이에 따라 원료 분말의 품질관리가 용이할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 로터리 킬른은 회전튜브에 구비된 온도측정부를 포함하고, 상기 온도측정부는, 제1 온도센서와 제1 고정부재를 포함하되, 상기 제1 온도센서는 회전튜브의 내둘레 반경 방향에 대한 온도 분포를 측정하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 회전튜브에 투입된 원료 분말의 온도와, 원료 분말이 없는 공간의 온도 측정을 통해 온도 분포를 정확하게 감지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른을 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른의 온도 측정부를 도시한 단면도.
도 4는 도 3의 부분 확대도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른의 표시부를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른의 단열체를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 로터리 킬른을 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 로터리 킬른을 대략적으로 도시한 측단면도.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 로터리 킬른의 튜브 조립체와 온도측정부를 도시한 단면도.
도 10은 도 9의 부분단면 사시도.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연결편을 도시한 정면도.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고정편을 도시한 정면도.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 로터리 킬른의 충진량 검출방법을 나타낸 순서도.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에서 로터리 킬른의 충진량 검출방법을 나타낸 공정도.
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 로터리 킬른의 다른 실시예를 도시한 단면도.
도 16은 본 발명의 제3 실시예에 따른 로터리 킬른을 도시한 단면도.
도 17은 본 발명의 제3 실시예에 따른 로터리 킬른에서 교반 조립체와 튜브 조립체의 결합 구조를 도시한 부분단면도.
도 18은 본 발명의 제3 실시예에 따른 로터리 킬른의 교반 조립체를 도시한 사시도.
도 19는 본 발명의 제3 실시예에 따른 로터리 킬른의 교반 조립체를 도시한 조립도.
도 20은 교반 조립체에 포함된 교반부의 제1 예를 나타낸 사시도.
도 21은 교반 조립체에 포함된 교반부의 제2 예를 나타낸 사시도.
도 22는 교반 조립체에 포함된 교반부의 제3 예를 나타낸 사시도.
도 23은 튜브 조립체와 교반 조립체의 결합 상태를 도시한 확대 단면도.
도 24는 본 발명의 제3 실시예에 따른 로터리 킬른의 다른 실시예를 도시한 단면도.
도 25는 도 24에 표시된 A-A선 단면도.
도 26은 도 25에 표시된 B-B선 단면도.
도 27은 본 발명의 제4 실시예에 따른 로터리 킬른의 회전튜브를 도시한 사시도.
도 28은 도 27의 단면도.
도 29는 회전튜브 제조방법에서 융착공정을 나타낸 공정도.
도 30은 회전튜브 제조방법에서 벤딩공정을 나타낸 공정도.
도 31은 회전튜브 제조방법에서 벤딩공정의 다른 실시예를 나타낸 공정도.
도 32는 본 발명의 제4 실시예에 따른 로터리 킬른의 다른 실시예를 도시한 단면도.
도 33은 본 발명의 제4 실시예에 따른 로터리 킬른의 또 다른 실시예를 도시한 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른]
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른을 도시한 사시도, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른을 도시한 단면도, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른의 온도 측정부를 도시한 단면도, 도 4는 도 3의 부분 확대도, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른의 표시부를 도시한 도면이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른은 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 원료 분말을 소성시키기 위한 것으로, 튜브 조립체(100), 공급 조립체(10), 및 회수 조립체(20)를 포함한다.
한편, 원료 분말은 양극 활물질 제조용 전구체와 리튬 원료물질을 혼합한 혼합물질일 수 있다.
튜브 조립체
튜브 조립체(100)는 수평방향으로 배치된 상태로 회전하면서 원료 분말을 혼합하고 가열하는 구조를 가진다. 즉, 상기 튜브 조립체(100)는 원료 분말(1)을 수평방향으로 배치된 상태로 회전하면서 원료 분말(1)을 혼합하는 회전튜브(110), 및 회전튜브(110)를 가열하는 발열체(120)를 포함한다. 한편, 회전튜브(110)는 외부 금속물질과 내부 금속물질을 포함하는 2중 구조를 가질 수 있다.
즉, 튜브 조립체(100)는 발열체(120)에 의해 회전튜브(110)가 설정온도로 가열되고, 가열된 회전튜브(110)가 회전하면서 공급된 원료 분말(1)을 혼합함과 동시에 가열하게 된다.
한편, 튜브 조립체(100)는 수평방향으로 회전할 수 있도록 지지하는 지지부재를 포함한다. 상기 지지부재는 상기 튜브 조립체(100)의 외주면을 감싸는 형태로 구비되는 회전기어와, 상기 회전기어의 저면 양쪽에 각각 치합되면서 상기 회전기어를 지지하고 상기 회전기어에 의해 회전하는 지지기어가 구비된 지지부를 포함한다.
한편, 튜브 조립체(100)는 튜브 조립체를 수평방향으로 회전시키는 회전부재를 포함한다. 상기 회전부재는 튜브 조립체(100)의 외주면을 감싸는 형태로 결합되는 구동기어와, 상기 구동기어와 치합되고 상기 구동기어를 통해 상기 튜브 조립체(100)를 수평방향으로 회전시키는 구동모터를 포함한다.
한편, 발열체(120)는 상기 회전튜브(110)의 외측면을 감싸는 형태로 구비되는 가열본체와, 상기 회전튜브(110)와 대응하는 가열본체에 구비되면서 상기 회전튜브(110)를 가열하는 가열매체를 포함한다.
여기서 가열 매체는 전기 발열체, SIC, Mo-Si, gas burner 중 어느 하나일 수 있다. 그리고 상기 가열본체의 외측면은 가열매체의 열원이 밖으로 배출되지 않도록 내열성 재질로 구비될 수 있다.
공급 조립체
공급 조립체(10)는 원료 분말을 회전튜브(110)에 공급하기 위한 구조를 가진다. 즉, 공급 조립체(10)는 상기 회전튜브(110)의 일단(도 2에서 보았을 때 회전튜브(110)의 좌측단)에 삽입되고 회전튜브(110)의 내부에 원료 분말이 투입되는 투입부재, 상기 회전튜브(110)의 내부에 공급된 원료 분말을 가열할 때 발생하는 가스 및 수증기를 포집하는 챔버, 및 회전튜브(110)와 챔버의 사이를 밀폐하는 보호부재를 포함한다.
회수 조립체
회수 조립체(20)는 상기 회전튜브(110)로부터 배출되는 원료 분말을 회수하는 구조를 가진다. 즉, 회수 조립체(20)는 회전튜브(110)의 타단(도 2에서 보았을 때 회전튜브(110)의 우측단)이 자유 회전 가능하게 삽입되는 회수부재를 포함한다. 상기 회수부재는 회전튜브(110)로부터 배출되는 원료 분말을 회수한 다음 설정된 장소로 이동시켜서 저장한다
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른은 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 회전튜브에 구비되는 온도측정부(200)를 포함한다.
상기 온도측정부(200)는 튜브 조립체(100)에 포함된 회전튜브(110)의 온도와 상기 튜브 조립체(100)에 의해 회전함과 동시에 가열되는 원료 분말의 온도를 직접 측정할 수 있는 구조를 가진다. 이에 따라 회전튜브(110)의 온도와 원료 분말의 온도를 정확히 측정할 수 있고, 그 결과 원료 분말의 품질을 용이하게 관리할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 온도측정부를 상세히 설명한다.
온도측정부
온도측정부(200)는, 회전튜브(110)에 의해 회전함과 동시에 가열되는 원료 분말의 온도를 직접 측정할 수 있는 구조를 가진다. 즉, 온도측정부(200)는 제1 고정부재(210), 제1 온도센서(220) 및 제1 결합부재(230)를 포함한다.
상기 제1 고정부재(210)는 제1 온도센서(220)를 회전튜브(110)에 고정하고 보호하기 위한 것이다. 즉, 제1 고정부재(210)는 원통 형태를 가지고, 상기 회전튜브(110)의 외측에서 내측 방향으로 삽입되면서 선단부가 회전튜브(110)의 내부에 위치하는 구조를 가진다. 이에 따라 제1 고정부재(210)는 회전튜브(110)에 공급된 원료 분말과의 직접 접촉하게 되고, 그 결과 원료 분말과 대응하는 온도로 상승하게 된다.
한편, 제1 고정부재(210)는 원료 분말의 열원이 신속하게 전도되도록 금속 소재로 마련될 수 있다. 특히 제1 고정부재(210)는 회전튜브(110)와 동일한 소재로 마련될 수 있다. 예로, 제1 고정부재(210)는 니켈 소재로 마련될 수 있다. 이에 따라 원료 분말의 온도까지 제1 고정부재(210)를 신속하게 상승시킬 수 있고, 제작의 용이성을 높일 수 있다.
한편, 제1 고정부재(210)의 선단(즉, 회전튜브의 내부에 위치한 제1고정부재의 선단)은 반구 형태로 마련될 수 있다. 이는 제1 고정부재(210)와 원료 분말 사이의 마찰력은 크게 줄일 수 있고, 제1 고정부재(210)와 원료 분말 사이의 접촉면적은 크게 향상시킬 수 있다. 더불어 제1 고정부재(210)의 훼손을 방지할 수 있다. 여기서 제1 고정부재(210)는 원뿔 형태로 마련될 수도 있다.
상기 제1 온도센서(220)는 상기 제1 고정부재(210)의 선단부에 내장되고, 상기 제1 고정부재(210)의 온도 측정을 통해 원료 분말의 온도를 감지한다.
여기서 제1 온도센서(220)는 서모커플(themo couple)로 마련될 수 있다. 서모커플은 제베크효과를 이용하여 넓은 범위의 온도를 측정하기 위해 두 종류의 금속으로 만든 장치이다. 즉, 서모커플은 두 종류의 금속을 조합하였을 때 접합 양단의 온도가 서로 다르면 이 두 금속 사이에 전류가 흐른다. 이 전류로 2접점 간의 온도차를 알 수 있다.
상기 제1 결합부재(230)는 상기 제1 고정부재(210)의 말단부에 결합되면서 상기 제1 고정부재(210)를 상기 회전튜브(110)에 고정하는 구조를 가진다.
즉, 제1 결합부재(230)는 상기 회전튜브(110)의 내측에 구비되고 제1 고정부재(210)의 선단부에 결합되는 제1 결합편(231), 상기 회전튜브(110) 외측에 구비되고 선단이 제1 고정부재(210)와 회전튜브(110) 사이를 통해 상기 제1 결합편(231)에 체결되는 제2 결합편(232), 및 상기 제1 결합편(231)과 제2 결합편(232) 사이에 배치되고 제1 및 제2 결합편(231)(232) 체결시 변형되면서 제1 고정부재(210)를 가압하여 고정하는 가압편(233)을 포함한다.
여기서 제2 결합편(232)은 상기 회전튜브(110)의 외측에 구비되는 외측부(2321)와, 상기 제1 고정부재(210)와 단열체 사이에 구비되고 선단이 상기 제1 결합편에 체결되는 내측부(2322)로 마련되어 있다.
한편, 제1 결합편(231)과 제2 결합편(232)은 제1 고정부재(210)가 관통할 수 있도록 너트 형태를 가진다.
이에 따라 제1 결합부재(230)는 제1 결합편(231)과 제2 결합편(232)을 체결하면, 가압편(233)이 변형되면서 제1 고정부재(210)를 고정할 수 있고, 제1 결합편(231)과 제2 결합편(232)의 체결을 해제하면, 가압편(233)이 복원되면서 제1 고정부재(210)의 고정을 해제할 수 있다.
한편, 제1 결합편(231)은 풀림 및 밀봉을 위해 회전튜브(110)의 내주면에 용접될 수 있다.
한편, 제1 결합부재(230)는 제1 결합편(231)과 제2 결합편(232)의 체결을 해제한 다음, 제1 고정부재(210)를 회전튜브(110)의 내부로 더 돌출되게 이동시키거나 또는 반대로 회전튜브(110)의 외부로 이동시킬 수 있다. 이에 따라 회전튜브(110)에 결합된 온도측정부(200)의 위치를 조절할 수 있다. 이에 따라 회전튜브(110)에 투입되는 원료 분말의 투입량에 따라 회전튜브(110)에 결합된 온도측정부(200)의 위치를 간편하게 조절할 수 있고, 그 결과 원료 분말의 온도를 보다 정확하게 측정할 수 있다. 더불어 호환성과, 비가공시간을 단축할 수 있다.
이와 같은 구조를 가진 상기 온도측정부(200)는, 회전튜브(110)의 내부에 투입된 원료 분말의 온도를 직접 측정할 수 있고, 그 결과 원료 분말의 정확한 온도를 얻을 수 있다. 특히 온도측정부(200)는 제1 고정부재(210)와 제1 결합부재(230)를 포함함으로써 제1 온도센서(220)를 안정적으로 보호하고, 고정할 수 있다.
한편, 상기 회전튜브(110)의 온도를 직접 측정하는 보조 온도측정부(300)를 더 포함할 수 있다.
상기 보조 온도측정부(300)는, 회전튜브(110)의 온도를 정확히 측정할 수 있는 구조를 가진다. 즉, 보조 온도측정부(300)는 제2 고정부재(310), 제2 온도센서(320) 및 제2 결합부재(330)를 포함한다.
제2 고정부재(310)는 회전튜브(110)로부터 제2 온도센서(320)를 보호하기 위한 것이다. 즉 제2 고정부재(310)는 상기 회전튜브(110)의 외측에서 내측 방향으로 삽입되되, 선단부가 상기 튜브 조립체(100)의 내측으로 관통하지 않게 마련되고, 회전튜브(110)와 접촉되면서 회전튜브(110)와 대응하는 온도로 상승하게 된다.
여기서 제2 고정부재(310)는 제1 고정부재(210)와 동일한 소재로 마련될 수 있으며, 이에 따라 제조비용을 절감할 수 있다.
상기 제2 온도센서(320)는 상기 제2 고정부재(310)의 선단부에 내장되고, 상기 제2 고정부재(310)의 온도 측정을 통해 회전튜브(110)의 온도를 감지한다. 한편, 제2 온도센서(320)는 제1 온도센서(220)와 동일한 센서로 마련될 수 있다.
상기 제2 결합부재(330)는 상기 제2 고정부재(310)의 말단부에 결합되면서 상기 제2 고정부재(310)를 상기 회전튜브(110)에 고정한다. 즉, 제2 결합부재는 내부에 제2 고정부재(310)가 삽입되고, 외측이 회전튜브(110)에 결합되면서 상기 제2 고정부재(310)를 상기 회전튜브(110)에 고정할 수 있다. 한편, 제2 결합부재(330)는 밀봉력과 고정력을 위해 회전튜브(110)에 용접될 수 있다.
이와 같은 구조를 가진 보조 온도측정부(300)는 회전튜브(110)의 온도를 직접 측정할 수 있고, 그 결과 회전튜브(110)의 정확한 온도를 얻을 수 있다. 특히 보조 온도측정부(300)는 제2 고정부재(310) 및 제2 결합부재(330)를 포함함으로써 제2 온도센서(320)를 안정적으로 보호하고 고정할 수 있다.
한편, 온도측정부(200)와 보조 온도측정부(300)는 회전튜브(110)의 길이방향으로 복수개가 설정된 간격마다 구비될 수 있다. 이에 따라 회전튜브(110)의 설정된 간격마다 원료 분말과 회전튜브(110)의 온도를 직접 측정할 수 있고, 그 결과 품질관리의 용이성을 높일 수 있다.
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른은 온도측정부(200)와 보조 온도측정부(300)를 포함함으로써 원료 분말과 회전튜브(110)의 온도를 정확하게 측정할 수 있고, 그에 따라 원료 분말의 온도를 효과적으로 관리할 수 있으며, 그 결과 원료 분말의 품질을 용이하게 관리할 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른은 온도관리를 위해 수신부(400), 검사부(500), 제어부(600) 및 표시부(700)를 더 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른의 수신부(400), 검사부(500) 및 제어부(600)에 의해 온도가 관리되는 상태를 표시한 표시부(700)를 도시한 도면이다.
수신부
수신부(400)는 회전튜브(110)의 일단에 구비되고, 상기 온도측정부(200)에 의해 측정된 원료 분말의 온도와, 상기 보조 온도측정부(300)에 의해 측정된 회전튜브(110)의 온도를 각각 수신한다.
한편, 온도측정부와 보조 온도측정부를 포함하는 온도 측정 조립체가 구성된다.
즉, 도 5에 표시된 것과 같이, 회전튜브(110)의 길이방향으로 복수개의 온도 측정 조립체가 마련되어 있고, 수신부(400)는 상기 복수개의 온도 측정 조립체에 의해 측정된 원료 분말의 온도와 회전튜브(110)의 온도를 각각 수신한다. 이는 도 5에 표시된 제1 표시창(710)을 통해 실시간으로 원료 분말의 온도와 회전튜브(110)의 온도를 표시하게 된다.
검사부
검사부(500)는 상기 수신부(400)에 의해 수신된 원료 분말의 온도와 회전튜브(110)의 온도가 설정된 입력값 내에 위치하면 정상 신호를 유지하고, 설정된 입력값 보다 작거나 또는 크면 불량 신호를 발생시킨다.
특히 검사부(500)는 복수개의 원료 분말의 온도와 회전튜브(110)의 온도 중 어느 하나의 온도가 설정된 입력값 보다 작거나 또는 크면 해당하는 위치에 불량 신호를 발생시킨다.
이는 도 5에 표시된 제1 표시창(710)에 불량 신호가 발생한 온도측정부(200) 또는 보조 온도측정부(300)를 점등시키거나 또는 색을 달리하여 표시하게 된다.
제어부
제어부(600)는 상기 검사부(500)에 의해 불량 신호가 발생하면, 회전튜브(110)의 가열 온도를 조절하여 원료 분말의 가열 온도와 회전튜브(110)의 가열 온도가 설정값 내에 위치하게 제어한다.
즉, 도 5를 참조하면, 제어부(600)는 회전튜브(110)의 길이방향으로 배치된 발열체(120)의 온도를 높이거나 또는 내려서 회전튜브(110)의 온도를 조절하고, 온도가 조절된 회전튜브(110)에 의해 원료 분말이 가열되면서 원료 분말의 온도를 조절할 수 있다.
한편, 도 5에 표시된 제2 표시창(720)은 발열체(120)의 현재 온도와, 제어부(600)에 의해 제어된 발열체(120)의 수정 온도를 표시하게 된다.
표시부
표시부(700)는 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 제1 표시창(710)과 제2 표시창(720)을 포함한다.
제1 표시창(710)은 상기 수신부(400)에 의해 수신된 원료 분말의 온도(P), 회전튜브(110)의 온도(T)를 표시한다.
제2 표시창(720)은 회전튜브(110)를 가열하는 발열체(120)의 현재 온도(F), 제어부(600)에 의해 제어된 발열체(120)의 수정 온도(R)를 표시한다.
이에 따라 표시부(700)는 현재 로터리 킬른의 온도상태를 실시간으로 표시할 수 있고, 그 결과 작업자는 손쉽게 불량여부를 확인할 수 있다. 특히 불량이 발생한 위치를 정확하게 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른의 단열체를 도시한 단면도이다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른은 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 온도측정부(200)와 상기 회전튜브(110) 사이에 단열성을 가진 단열체(240)가 포함된다.
즉, 단열체(240)는 상기 온도측정부(200)와 상기 회전튜브(110) 사이에 열의 전도를 차단하는 구조를 가진다.
예로, 단열체(240)는, 온도측정부(200)의 제1 고정부재와 회전튜브(110) 사이에 구비된다. 보다 정확하게는 단열체(240)는 회전튜브(110)와 접하는 제1 고정부재의 외주면을 감싸는 형태로 마련될 수 있다. 또한 단열체(240)는 온도측정부(200)가 관통하거나 접하는 회전튜브의 구멍과 표면에 마련될 수 있다.
이에 따라 단열체(240)는 상기 온도측정부(200)와 상기 회전튜브(110) 사이의 열 전도를 차단할 수 있고, 그 결과 온도측정부(200)는 단열체(240)에 의해 원료 분말의 온도를 정확히 측정할 수 있다.
한편, 단열체(240)는 유리섬유로 마련될 수 있다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른 작동방법]
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른의 작동상태를 설명한다.
먼저, 튜브 조립체(100)의 발열체(120)를 통해 회전튜브(110)를 가열하여 설정온도까지 상승시킨다. 이와 동시에 회전튜브(110)를 회전시킨다.
회전튜브(110)가 설정온도까지 상승하면, 공급 조립체(10)를 통해 원료 분말을 회전튜브(110)에 공급한다. 그러면 원료 분말은 회전튜브(110)에 의해 회전함과 동시에 가열되면서 소성된다.
이때 온도측정부는 원료 분말의 온도와 회전튜브(110)의 온도를 직접 측정하게 되고, 측정된 원료 분말의 온도와 회전튜브(110)의 온도는 표시부(700)의 제1 표시창(710)에 실시간으로 표시된다. 물론 발열체(120)의 현재온도는 표시부(700)의 제2 표시창(720)에 실시간으로 표시된다.
여기서 검사부(500)는 수신부(400)에 수신된 원료 분말의 온도와 회전튜브(110)의 온도가 설정된 입력값 보다 작거나 크면 불량신호를 출력한다. 이는 표시부(700)의 제1 표시창(710)을 통해 표시할 수 있다.
다음으로, 검사부(500)에 의해 불량 신호가 출력되면, 제어부(600)는 발열체(120)의 현재 온도를 조절하여 원료 분말의 온도와 회전튜브(110)의 온도가 설정된 입력값 내에 위치하도록 조절한다. 이때 발열체(120)의 조절 온도는 표시부(700)의 제2 표시창(720)에 표시된다.
상기와 같이 온도 측정 조립체는 회전튜브에 의해 혼합되고 가열되는 원료 분말의 온도를 균일하게 유지할 수 있고, 그 결과 품질을 효과적으로 관리할 수 있다.
이후, 소성과정이 완료된 원료 분말은 회수 조립체(20)를 통해 회수된다.
이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 기능을 가진 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
[본 발명의 제2 실시예에 따른 로터리 킬른]
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 로터리 킬른을 도시한 단면도, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 로터리 킬른을 대략적으로 도시한 측단면도, 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 로터리 킬른의 튜브 조립체와 온도측정부를 도시한 단면도, 도 10은 도 9의 부분단면 사시도, 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연결편을 도시한 정면도, 도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고정편을 도시한 정면도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 로터리 킬른은 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 원료 분말을 소성시키기 위한 것으로, 튜브 조립체(100), 튜브 조립체에 원료 분말(1)을 공급하는 공급 조립체(10), 및 튜브 조립체로부터 배출되는 원료 분말(1)을 회수하는 회수 조립체(20)를 포함한다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 로터리 킬른은 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 회전튜브의 내둘레 반경 방향에 대한 온도 분포를 측정하여 튜브 조립체(100)에 투입된 원료 분말(1)의 충진량을 검출하는 온도측정부(200')를 더 포함한다.
한편, 원료 분말(1)은 양극 활물질 제조용 전구체와 리튬 원료물질을 혼합한 혼합물질일 수 있다.
튜브 조립체
튜브 조립체(100)는 원료 분말(1)은 회전시킴과 동시에 가열하기 위한 것으로, 회전튜브(110)와 발열체(120)를 포함한다.
여기서 회전튜브(110)와 발열체(120)는 제1 실시예에서 자세히 설명하였기에 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
한편, 튜브 조립체(100)는 상기 회전튜브(110)의 내부에 구비되면서 회전튜브(110)에 투입된 원료 분말(1)을 교반하는 교반부재(111)가 더 포함된다. 상기 교반부재(111)는 회전튜브(110)의 내주면을 따라 형성되는 스크류 교반편(111a)과, 회전튜브(110)의 길이방향을 따라 형성되는 일자 교반편(111b)을 포함한다.
즉, 회전튜브는 교반부재를 포함한다.
공급 조립체
공급 조립체(10)는 원료 분말(1)을 회전튜브(110)에 공급하기 위한 구조를 가진다.
회수 조립체
회수 조립체(20)는 상기 회전튜브(110)로부터 배출되는 원료 분말(1)을 회수하는 구조를 가진다.
여기서 공급 조립체와 회수 조립체는 제1 실시예에서 자세히 설명하였기에 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 로터리 킬른은 회전튜브(110)의 내부에 투입된 원료 분말(1)의 충진량을 정확하게 검출하기 위한 온도측정부(200')를 포함한다.
온도측정부
온도측정부(200')는 상기 회전튜브(110)의 내둘레 반경 방향에 대한 온도 분포를 감지하는 복수개의 제1 온도센서(220')를 포함하고, 복수개의 제1 온도센서(220')는, 상기 회전튜브(110)의 내둘레 반경 방향으로 배치되면서 회전튜브(110)에 투입된 원료 분말(1)의 온도와, 원료 분말(1)이 없는 공간의 온도 측정을 통해 온도 분포를 감지한다.
즉, 복수개의 제1 온도센서(220')는 상기 회전튜브(110)의 내둘레 반경 방향에 대한 온도 분포를 통해 회전튜브(110)에 투입된 원료 분말(1)의 충진량을 감지할 수 있다.
특히, 복수개의 제1 온도센서(220')는 온도 조립체로 구성되고, 온도 조립체는 회전튜브(110)의 길이방향으로 복수개가 마련될 수 있다. 이에 따라 회전튜브(110)의 전체에 투입된 원료 분말(1)의 충진량을 정확하게 감지할 수 있다.
한편, 제1 온도센서(220')는 원료 분말(1)의 온도를 감지하는 열전대(thermocouple)로 마련될 수 있다. 상기 열전대는 두 종류의 금속을 조합하였을 때 접합 양단의 온도가 서로 다르면 이 두 금속 사이에 전류가 흐른다. 이 전류로 2접점 간의 온도차를 알 수 있다. 이 열전기의 현상을 이용하여 회전튜브(110)의 온도를 측정할 수 있다. 한편, 열전대는 백금-백금 로듐 열전대, 크로멜-알루멜 열전대, 철-콘스탄탄 열전대, 동-콘스탄탄 열전대가 있다.
이와 같이 복수의 제1 온도센서(220')는 회전튜브(110)의 내둘레 반경 방향에 대한 온도 분포를 감지하여 원료 분말(1)이 충진된 높이를 검출할 수 있다.
한편, 온도측정부(200')는 복수개의 제1 온도센서(220')를 상기 회전튜브(110)의 내둘레 반경 방향으로 배치되게 고정하는 제1 고정부재(210')를 포함한다.
상기 제1 고정부재(210')는, 도 9 및 도 10에 도시되어 있는 것과 같이, 복수개의 제1 온도센서(220')를 고정하기 위한 것으로, 한 쌍의 수평부(211)와, 수직봉(222)을 포함한다.
한 쌍의 수평부(211)는 동일한 구조를 가지고, 상기 회전튜브(110)의 내부에 대응되게 배치되며, 회전튜브(110)의 길이방향으로 연장되게 마련된다.
여기서 수평부(211)는 복수개의 수평봉(2211)과, 복수개의 수평봉(2211)을 길이방향으로 연결하는 하나 이상의 연결편(2212)으로 마련되며, 이에 따라 회전튜브(110)의 길이에 대응되게 수평부(211)를 간편하게 조립할 수 있다.
즉, 한 쌍의 수평부(211)는 연결편(2212)의 양쪽 끝단에 마련된 소켓에 상호 대응하는 수평봉(2211)을 각각 끼워서 결합함에 따라 상호 대응하는 수평봉(2211)을 길이방향으로 연결할 수 있다.
수직봉(222)은 복수개의 제1 온도센서(220')를 상기 회전튜브(110)의 내둘레 반경 방향으로 배치하기 위한 것으로, 상기 회전튜브(110)의 내둘레 반경 방향으로 배치되고, 양쪽 끝단이 한 쌍의 수평부(211)에 각각 고정되며, 길이방향을 따라 복수개의 제1 온도센서(220')가 설정된 간격으로 배치된다. 즉, 복수개의 제1 온도센서(220')는 수직봉(222)에 의해 상기 회전튜브(110)의 내둘레 반경 방향으로 배치된다.
한편, 수직봉(222)은, 도 11에 도시되어 있는 것과 같이, 일단이 하나의 수평부(211)에 마련된 연결편(2212)의 내측 소켓(2212a)에 결합되면서 고정되고, 타단이 다른 하나의 수평부(211)에 마련된 연결편(2212)의 외측 소켓(2212b)에 결합된다. 이에 따라 수직봉(222)과 수평부(211)의 결합성을 높일 수 있다.
한편, 상기 수직봉(222)에는 도 12에 도시되어 있는 것과 같이, 복수개의 제1 온도센서(220')를 움직이지 않게 고정하는 고정편(2221)이 구비될 수 있다. 예로, 상기 고정편(2221)은, 상기 수직봉(222)에 배치된 제1 온도센서(220')의 외주면에 감기면서 제1 온도센서(220')를 고정하는 금속밴드로 마련될 수 있다. 특히 금속밴드는 수직봉(222)에 제1 온도센서(220')를 간편하게 고정할 수도 있고, 간편하게 분리시킬 수도 있다. 그 결과 유지보수의 용이성을 가진다.
한편, 제1 고정부재(210')는, 연결편(2212)의 외주면과 회전튜브(110)의 내주면 사이에 구비되는 보조 수직봉(223)이 더 포함될 수 있다. 여기서 보조 수직봉(223)은 상기 수직봉(222)과 동일한 수직선상에 위치한다. 특히 보조 수직봉(223)에는 연결편(2212)의 외주면과 회전튜브(110)의 내주면 사이의 원료 분말(1)을 감지하는 제1 온도센서(220')가 더 배치될 수 있다. 이에 따라 연결편(2212)의 외주면과 회전튜브(110)의 내주면에 충진된 원료 분말(1)의 온도를 측정할 수 있다.
한편, 보조 수직봉(223)에는 제1 온도센서(220')를 움직이지 않게 고정하는 고정편(2221)이 구비될 수 있다. 상기 고정편(2221)은 보조 수직봉(223)에 배치된 제1 온도센서(220')의 외주면에 감기면서 제1 온도센서(220')를 고정하는 금속밴드로 마련될 수 있다.
한편, 제1 고정부재(210')는 한 쌍의 수평부(211)를 회전튜브(110)에 마련된 교반부재(111)에 결합하여 고정하는 브라켓(225)을 더 포함할 수 있다. 브라켓(225)은 일단이 교반부재(111)에 볼트 결합되고, 타단에 수평부(211)의 수평봉(2211)이 끼움 결합된다. 이에 따라 회전튜브(110)의 내부에 제1 고정부재(210')를 안정적으로 고정할 수 있다.
한편, 제1 고정부재(210')와 회전튜브(110) 사이에는 단열체(240)를 포함한다. 즉, 단열체(240)는 제1 고정부재와 회전튜브 사이에 구비되면서 회전튜브의 열이 제1 고정부재로 전도되지 않도록 차단한다.
이와 같이 제1 고정부재(210')는 복수의 제1 온도센서(220')를 회전튜브(110)의 내둘레 반경 방향으로 안정적으로 배치되게 고정할 수 있다.
한편, 온도측정부(200')는 검출부재(250)를 더 포함할 수 있다. 검출부재(250)는 복수개의 제1 온도센서(220')에 의해 감지된 상기 회전튜브(110)의 내둘레 반경 방향에 대한 온도 분포를 통해 상기 회전튜브(110)에 투입된 원료 분말(1)의 충진량을 검출한다.
즉, 검출부재(250)는 도 14를 참조하면, 복수개의 제1 온도센서(220')가 회전튜브(110)의 반경 방향으로 위치한 상태에서 원료 분말(1)의 온도를 감지한 제1 온도센서(220')를 검출하고, 검출한 제1 온도센서(220')의 개수에 해당하는 입력된 충진량 데이터를 선택하여 원료 분말(1) 충진량을 계산한다.
한편, 입력된 충진량 데이터는, 작업자에 의해 회전튜브(110)의 직경과 제1 온도센서(220')의 위치에 따라 계산된 충진량이 입력된다.
한편, 검출부재(250)는 회전튜브(110)의 길이방향으로 배치된 복수개의 온도 조립체로부터 계산된 충진량을 통합하여 회전튜브(110) 전체의 원료 분말(1) 충진량을 계산한다.
예로, 도 14를 참조하면, 1~3번 제1 온도센서(220')가 감지한 온도는 450°이고, 4~5번 제1 온도센서(220')가 감지한 온도는 300°이면 검출부재(250)는 입력된 충진량 데이터 중 3개의 제1 온도센서(220')에 해당하는 충진량 10%을 선택하여 충진량을 계산하게 된다.
한편, 온도측정부(200')는 제어부재(260)를 더 포함할 수 있다. 제어부재(260)는 상기 검출부재(250)에 의해 검출된 분말 원료의 충진량이 미리 설정된 분말 원료 충진량 보다 작거나 또는 많으면 상기 회전튜브(110)에 투입되는 원료 분말(1)의 투입량이 조절되도록 제어한다.
즉, 제어부재(260)는 회전튜브(110)에 투입된 충진량이 설정된 분말 원료 충진량 보다 작으면, 공급 조립체(10)를 제어하여 원료 분말(1)의 투입량을 증대시킨다. 반대로 회전튜브(110)에 투입된 충진량이 설정된 분말 원료 충진량 보다 많으면, 공급 조립체(10)를 제어하여 원료 분말(1)의 투입량을 감소시킨다. 이와 같은 방법으로 회전튜브(110)에 충진된 원료 분말(1)의 충진량을 일정하게 유지시킬 수 있다.
도 15는 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 15에 도시되어 있는 것과 같이, 수직봉(222)에는 복수개의 제1 온도센서(220')를 고정하는 고정편(2221)이 구비되고, 상기 고정편(2221)은, 상기 제1 온도센서(220')가 끼워져 결합되도록 상기 수직봉(222)에 형성된 결합홈으로 마련된다.
즉, 수직봉(222)에 형성된 결합홈에 제1 온도센서를 끼워서 결합함으로써 작업의 효율성과 구조의 단순화를 높일 수 있다.
특히 고정편(2221)의 고정력을 높일 수 있어 회전튜브(110) 회전시 수직봉(222)에 배치된 복수개의 제1 온도센서가 움직이는 현상을 방지할 수 있다.
따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 로터리 킬른은 온도측정부(200')를 포함함으로써 회전튜브(110) 내둘레 반경 방향에 대한 온도 분포를 감지할 수 있고, 이에 따라 회전튜브(110)에 충진된 원료 분말(1)의 충진량을 실시간으로 정확하게 검출할 수 있으며, 그 결과 회전튜브(110)에 충진된 원료 분말(1)의 충진량이 일정하도록 제어할 수 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른을 이용한 충진량 검출방법을 설명한다.
[본 발명의 제2 실시예에 따른 로터리 킬른의 충진량 검출방법]
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 로터리 킬른의 충진량 검출방법을 나타낸 순서도, 도 14는 본 발명의 제2 실시예에서 로터리 킬른의 충진량 검출방법을 나타낸 공정도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 로터리 킬른의 충진량 검출방법은 도 13을 참조하면, (a) 수평방향으로 배치된 회전튜브(110)를 통해 투입된 원료 분말(1)을 회전시키고, 회전튜브(110)에 의해 회전하는 원료 분말(1)을 가열하는 단계; 및 (b) 온도측정부(200')에 마련된 복수개의 제1 온도센서(220')를 이용하여 상기 회전튜브(110)의 내둘레 반경 방향에 대한 온도 분포를 감지하는 단계를 포함한다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 로터리 킬른의 충진량 검출방법은 튜브 조립체(100), 온도측정부(200'), 공급 조립체(10) 및 회수 조립체(20)가 사용되며, 상기 튜브 조립체(100), 온도측정부(200'), 공급 조립체(10) 및 회수 조립체(20)는 앞에서 자세히 설명하였기에 자세한 설명을 생략한다.
(a) 단계
(a) 단계는 튜브 조립체(100)의 회전튜브(110)를 수평방향으로 회전시킨 다음, 튜브 조립체(100)의 발열체(120)를 통해 회전튜브(110)를 설정 온도까지 가열한다. 다음으로 회전튜브(110)가 설정 온도까지 가열되면 공급 조립체(10)를 이용하여 회전튜브(110)의 내부에 원료 분말(1)을 투입한다. 그러면, 원료 분말(1)은 가열된 회전튜브(110)에 의해 회전함과 동시에 가열되고, 회전튜브(110)의 내부에 마련된 교반부재(111)에 의해 교반되면서 혼합된다.
(b) 단계
(b) 단계는 온도측정부(200')에 마련된 복수개의 제1 온도센서(220')를 이용하여 상기 회전튜브(110)의 내둘레 반경 방향에 대한 온도 분포를 감지하는 공정을 포함한다. 즉, 복수개의 제1 온도센서(220')는 상기 회전튜브(110)의 내둘레 반경 방향으로 배치되면서 회전튜브(110)에 투입된 원료 분말(1)의 온도와 원료 분말(1)이 없는 공간의 온도 측정을 통해 온도 분포를 감지한다.
예로, 도 14에 도시된 것과 같이, 회전튜브(110)의 내둘레 반경 방향으로 5개의 제1 온도센서(220')가 배치된다. 즉, 하단부터 1, 2, 3번 제1 온도센서(220')는 원료 분말(1)과 접촉되게 배치되고, 4 및 5번 제1 온도센서(220')는 원료 분말(1)이 없는 공간에 배치된다. 이에 따라 5개의 제1 온도센서(220')는 회전튜브(110)에 투입된 원료 분말(1)의 온도(도 14의 표에 기재된 1,2,3번 제1 온도센서)와, 원료 분말(1)이 없는 공간의 온도(도 14의 표에 기재된 4 및 5번 제1 온도센서)를 측정하게 되고, 그에 따라 온도 분포를 감지한다.
한편, (b) 단계는 온도측정부(200')의 검출부재(250)를 이용하여 복수개의 제1 온도센서(220')가 감지한 온도분포를 통해 회전튜브(110)에 충진된 원료 분말(1)의 충진량을 계산하는 공정을 포함한다. 즉, 검출부재(250)는 회전튜브(110)의 반경 방향으로 위치한 상태에서 원료 분말(1)의 온도를 감지한 제1 온도센서(220')를 검출하고, 검출한 제1 온도센서(220')의 개수에 해당하는 입력된 충진량 데이터를 선택하여 원료 분말(1)의 충진량을 계산한다.
예로, 도 14에 포함된 표를 참조하면, 검출부재(250)는 1, 2, 3번 제1 온도센서(220')인 3개의 제1 온도센서(220')에 해당하는 입력된 충진량 데이터를 선택하여 원료 분말(1) 충진량인 10%를 계산하게 된다. 여기서 입력된 충진량 데이터는 작업자에 의해 계산된 후 입력된다.
한편, (b) 단계는 온도측정부(200')의 제어부재(260)를 이용하여 회전튜브(110)에 투입되는 원료 분말(1)의 투입량을 조절하는 공정을 더 포함한다. 즉, 제어부재(260)는 검출부재(250)에 의해 계산된 분말 원료의 충진량이 미리 설정된 분말 원료 충진량 보다 작거나 또는 많으면 상기 회전튜브(110)에 투입되는 원료 분말(1)의 투입량이 조절되도록 제어한다.
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른의 충진량 검출방법은 실시간으로 회전튜브(110)에 충진된 원료 분말(1)의 충진량을 실시간으로 검출할 수 있고, 원료 분말(1)의 투입량을 조절할 수 있다.
[본 발명의 제3 실시예에 따른 로터리 킬른]
도 16은 본 발명의 제3 실시예에 따른 로터리 킬른을 도시한 단면도, 도 17은 본 발명의 제3 실시예에 따른 로터리 킬른에서 교반 조립체와 튜브 조립체의 결합 구조를 도시한 부분단면도, 도 18은 본 발명의 제3 실시예에 따른 로터리 킬른의 교반 조립체를 도시한 사시도, 도 19는 본 발명의 제3 실시예에 따른 로터리 킬른의 교반 조립체를 도시한 조립도, 도 20은 교반 조립체에 포함된 교반부의 제1 예를 나타낸 사시도, 도 21은 교반 조립체에 포함된 교반부의 제2 예를 나타낸 사시도, 도 22는 교반 조립체에 포함된 교반부의 제3 예를 나타낸 사시도, 도 23은 튜브 조립체와 교반 조립체의 결합 상태를 도시한 확대 단면도이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 로터리 킬른은 도 16에 도시되어 있는 것과 같이, 원료 분말을 소성시키기 위한 것으로, 회전튜브(110)와 발열체(120)를 포함하는 튜브 조립체(100), 공급 조립체(10), 및 회수 조립체(20)를 포함한다.
튜브 조립체
튜브 조립체(100)는 수평방향으로 배치된 상태로 회전하면서 원료 분말을 혼합하는 구조를 가진다. 즉, 상기 튜브 조립체(100)는 회전튜브(110)를 포함하고, 회전튜브는 외부 금속물질과, 외부 금속물질의 내부에 마련되는 내부 금속물질을 포함하는 2중 구조를 가진다.
한편, 튜브 조립체는 제1 실시예에서 자세히 설명하였기에 여기서는 자세한 설명은 생략한다.
공급 조립체
공급 조립체(10)는 원료 분말을 튜브조립체에 공급하기 위한 구조를 가진다.
회수 조립체
회수 조립체(20)는 상기 튜브 조립체(100)로부터 배출되는 원료 분말을 회수하는 구조를 가진다.
여기서 공급 조립체와 회수 조립체는 제1 실시예에서 자세히 설명하였기에 여기서는 자세한 설명은 생략한다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 로터리 킬른은 튜브 조립체(100)의 회전튜브(110)에 의해 회전하는 원료 분말을 교반하기 위한 교반 조립체(50)를 포함한다.
특히, 교반 조립체(50)는 회전튜브(110)의 내부에 착탈 가능하게 마련될 수 있다. 다시 말해, 교반 조립체(50)는 회전튜브(110)에 움직이지 않게 결합할 수도 있고, 회전튜브(110)로부터 분리되게 결합을 해제할 수도 있다. 이에 따라 설비의 구조 변경에 따라 다양한 크기, 형태, 길이를 가진 교반 조립체(50)를 교체할 수 있고, 그 결과 작업의 효율성과 비 가동시간을 크게 단축할 수 있다.
이하, 교반 조립체를 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
한편, 교반 조립체는 상기 튜브 조립체에 의해 회전하는 원료 분말을 교반하여 열을 잘 퍼지게 하거나 또는 골고루 섞이도록 휘젓기 위한 것이다.
교반 조립체
교반 조립체(50)는 도 17 내지 도 19에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 회전튜브의 내부에 마련되고 상기 회전튜브에 의해 회전하는 원료 분말을 교반하는 교반부(510), 및 상기 교반부(510)와 연결되고 상기 회전튜브(110)의 일 단부(도 17에서 보았을 때 회전튜브의 우측 단부)에 착탈 가능하게 결합되는 결합부(520)를 포함한다.
상기 교반부(510)는 원료 분말을 교반하는 하나 이상의 교반편(511)을 포함한다. 그리고 상기 교반편(511)은 설정간격 이격되게 마련되는 2개 이상의 회전체(5111), 및 상호 대응하는 회전체(5111)를 연결하고 회전튜브(110)에 의해 회전하는 원료 분말을 교반하는 교반봉(5112)을 포함한다.
상기 회전체(5111)는 회전튜브의 내주면과 동일한 링 형태를 가지고, 상기 회전튜브의 내주면 보다 작은 크기를 가진다. 즉, 도 17에 도시되어 있는 것과 같이, 회전튜브에 결합부(520)가 결합되면, 상기 회전체(5111)는 회전튜브의 내부에 공중 부양된 상태로 배치된다. 이에 따라 회전체(5111)의 외주면과 회전튜브(110)의 내주면 사이를 동일한 간격으로 이격시킬 수 있고, 그 결과 교반봉(5112)과 회전튜브(110) 사이를 일정한 간격으로 유지시킬 수 있고, 균일한 교반성을 유지시킬 수 있다. 특히 회전체(5111)와 회전튜브(110) 사이의 접촉 발생을 방지할 수 있다.
교반봉(5112)은 막대기 형태를 가지고, 상호 대응하는 회전체(5111)를 연결한다. 즉 교반봉(5112)의 양쪽 단부를 상호 대응하는 회전체(5111)에 각각 결합하여 상호 대응하는 회전체(5111)를 연결할 수 있다. 특히 교반봉(5112)은 2개 이상으로 마련되고, 2개이상의 교반봉(5112)은 회전체(5111)의 테두리를 따라 등간격으로 배치된다.
한편, 교반봉(5112)과 회전체(5111)는 결합수단(5113)에 의해 결합되거나 또는 분리 가능하게 마련될 수 있다. 예로, 결합수단(5113)은 볼트로 마련될 수 있다. 즉, 볼트를 조이면 교반봉(5112)과 회전체(5111)를 결합할 수 있고, 볼트를 풀면 교반봉(5112)과 회전체(5111)를 분리할 수 있다. 그 결과 유지보수의 용이성과, 다양한 형태로 교반부(510)를 조립할 수 있다.
제1 예로, 도 20에 도시되어 있는 것과 같이, 2개의 회전체(5111)와 길이가 짧은 2개의 교반봉(5112)을 연결하여 교반부(510)를 조립할 수도 있다. 즉, 도 20에서 보았을 때 좌우방향 길이가 줄어든 교반부(510)를 조립할 수 있다. 이는 회전튜브(110) 내부에 공간이 크지 않을 경우 교반부(510)를 길이를 작게 조립하여 적용할 수 있다.
제2 예로, 도 21에 도시되어 있는 것과 같이, 2개의 회전체(5111)와, 길이가 긴 2개의 교반봉(5112)을 연결하여 교반부(510)를 조립할 수 있다. 즉, 도 21에서 보았을 때 좌우방향 길이가 증대된 교반부(510)를 조립할 수 있다. 이는 회전튜브(110) 내부에 배치되는 교반부(510)의 수를 크게 줄일 수 있다.
제3 예로, 도 22에 도시되어 있는 것과 같이, 2개의 회전체(5111)와, 4개의 교반봉(5112)을 연결하여 교반부(510)를 조립할 수 있다. 이와 같이 조립된 교반부(510)를 회전튜브(110)에 적용할 경우 원료 분말의 교반성을 크게 높일 수 있다.
상기 결합부(520)는 교반부(510)를 회전튜브에 결합하기 위한 것으로, 특히 결합부(520)는 교반부(510)를 회전튜브(110)에 착탈 가능하게 결합하여 효율성을 높일 수 있다.
즉, 결합부(520)는 회전튜브(110)의 일 단부에 지지되고 상기 교반부(510)가 결합되는 링 형태의 지지편(521), 및 상기 지지편(521)을 상기 회전튜브(110)의 일 단부에 결합하거나 또는 분리할 수 있는 고정수단(522)을 포함한다.
여기서 교반부(510)에서 최외측에 배치된 회전체(5111)가 상기 결합부(520)에 고정되면서 교반부(510)와 결합부(520)를 고정할 수 있다.
한편, 상기 고정수단(522)은, 상기 지지편(521)을 관통하여 회전튜브(110)의 일 단부에 체결되는 고정볼트로 마련될 수 있다.
즉, 결합부(520)는 고정볼트를 조이면 지지편(521)을 회전튜브(110)에 고정할 수 있고, 그 결과 결합부(520)에 고정된 교반부(510)를 회전튜브(110)의 내부에 움직이지 않게 고정할 수 있다. 한편, 고정볼트를 풀면, 지지편(521)을 회전튜브(110)로부터 분리할 수 있고, 그 결과 결합부(520)와 함께 교반부(510)를 회전튜브(110)의 내부로부터 분리시킬 수 있다.
이와 같은 구조를 가진 교반 조립체는 회전튜브(110)에 고정할 수도 있고, 분리할 수도 있다. 즉, 교반 조립체는 설비의 구조 변경에 맞게 다양한 규격의 교반 조립체를 회전튜브(110)에 결합하여 사용할 수 있다. 그 결과 구조변경의 용이성과 비 가동시간을 크게 단축할 수 있다.
한편, 상기 교반편(511)이 2개 이상으로 마련되면, 상기 교반부(510)는, 상호 대응하는 교반편(511)을 연결하고, 상호 대응하는 교반편(511) 사이에 위치한 원료 분말을 교반하는 보조 교반봉(512)을 더 포함할 수 있다. 여기서 보조 교반봉(512)은 적어도 2개 이상 마련될 수 있다. 이에 따라 보조 교반봉(512)은 2개 이상, 바람직하게는 3개 이상의 교반부(510)를 길이방향으로 연결할 수 있어 사용성을 높일 수 있다.
한편, 보조 교반봉(512)은 결합수단(5113)에 의해 결합되거나 또는 분리 가능하게 마련될 수 있다. 예로, 결합수단(5113)은 볼트로 마련될 수 있다. 즉, 볼트를 조이거나 풀면 보조 교반봉(512)을 교반부(510)에 결합할 수도 있고 또는 보조 교반봉(512)을 교반부(510)로부터 분리할 수도 있다.
특히, 회전튜브(110)의 일 단부에서 보았을 때, 보조 교반봉(512)은, 교반봉(5112)과 어긋나게 배치될 수 있다. 즉, 도 17에서 보았을 때 교반봉(5112)이 회전체(5111)에 상부와 하부에 각각 연결되면, 보조 교방봉은 회전체(5111)에 좌측부와 우측부에 각각 연결될 수 있다. 이에 따라 교반 조립체의 강도를 높일 수 있고, 원료 분말 교반시 시간차이를 발생시켜서 교반성을 높일 수 있다.
한편, 상기 교반봉(5112)과 상기 보조 교반봉(512)은 동일한 두께를 가질 수 있다, 이에 따라 호환성 있게 사용할 수 있다. 물론, 교반봉(5112)과 보조 교반봉(512)은 동일한 길이를 가질 수 있다. 그 결과 교반봉(5112) 대신 보조 교반봉(512)을 사용할 수도 있고, 보조 교반봉(512) 대신 교반봉(5112)을 사용할 수도 있다.
따라서 본 발명의 제3 실시예에 따른 로터리 킬른은 회전튜브(110)의 내부에 착탈 가능하게 결합되는 교반 조립체를 포함함으로써 공정 조건이 변경될 경우 회전튜브(110)에 마련된 교반 조립체를 손쉽게 교체할 수 있고, 이에 따라 설비의 구조 변경을 용이하게 진행할 수 있으며, 그 결과 비 가동시간을 크게 줄일 수 있다.
도 24는 본 발명의 제3 실시예에 따른 로터리 킬른의 다른 실시예를 도시한 단면도, 도 25는 도 24에 표시된 A-A선 단면도, 도 26은 도 25에 표시된 B-B선 단면도이다.
한편, 도 24 내지 도 26에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 교반부(510)는, 고정편(513)을 포함하고, 상기 고정편(513)은 교반편(511)이 2개 이상으로 마련되면, 상기 지지편(521)을 기준으로 최외측에 배치된 교반편(511)을 상기 회전튜브(110)의 내주면에 고정한다. 이에 따라 회전튜브(110) 회전시 교반부(510)가 움직이는 것을 방지할 수 있다.
즉, 고정편(513)은 회전튜브(110)의 내부에서 외팔보 형태로 위치하는 교반편(511)을 회전튜브(110)의 내주면에 고정하며, 이에 따라 회전튜브(110)의 회전시 교반 조립체의 유동현상을 방지할 수 있고, 그 결과 원료 분말을 안정적으로 교반할 수 있다.
일례로, 고정편(513)은 교반편(511)과 회전튜브(110)의 내주면 사이에 적어도 2곳 이상 배치되면서 교반편(511)을 회전튜브(110)의 내주면에 고정한다. 특히 고정편(513)은 상기 지지편(521)을 기준으로 최외측에 배치된 교반편(511)과 회전튜브(110)의 내주면 사이에 배치될 수 있다.
한편, 상기 고정편(513)은, 일단이 상기 지지편(521)을 기준으로 최외측에 배치된 교반편(511)에 결합되고, 타단이 상기 회전튜브(110)의 내주면에 지지될 수 있다. 즉, 고정편(513)은 교정부와 일체로 마련될 수 있다. 이에 따라 사용의 편의성을 높일 수 있다.
한편, 고정편(513)은 볼트, 접착제를 통해 교반편(511)에 결합되면서 일체화될 수 있다. 특히 고정편(513)은 도 12에 도시되어 있는 것과 같이, 볼트(513a)를 통해 결합되면, 고정편(513)의 훼손시 손쉽게 교체할 수 있고, 그 결과 유지보수의 용이성을 높일 수 있다. 한편, 고정편이 금속 소재로 마련된다면, 고정편은 용접을 통해 교반편에 결합될 수 있다.
[본 발명의 제4 실시예에 따른 로터리 킬른]
본 발명의 제4 실시예에 따른 로터리 킬른은 복합 금속으로 마련된 회전튜브를 포함하는 것에 특징을 가진다. 즉, 회전튜브는 이종의 금속이 융착되면서 일체화된 복합 금속으로 마련되며, 이에 따라 이종 금속의 결합성을 크게 높일 수 있다. 특히 복합 금속의 사용으로 인해 내측에 위치한 금속 또는 외측에 위치한 금속의 두께를 효과적으로 조절하여 적용할 수 있다. 예로, 회전튜브의 내측에 위치한 금속의 두께를 최소화할 수 있다.
도 27은 본 발명의 제4 실시예에 따른 로터리 킬른의 튜브조립체를 도시한 사시도, 도 28은 도 27의 단면도이다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 로터리 킬른은 도 27 및 도 28에 도시되어 있는 것과 같이, 회전튜브(110)와 발열체(120)로 구비된 튜브 조립체(100)를 포함한다.
상기 회전튜브(110)는 수평방향으로 배치된 상태로 회전하면서 원료 분말을 혼합하는 구조를 가진다. 즉, 상기 회전튜브(110)는 외부 금속물질(1111)과, 외부 금속물질(1111)의 내부에 마련되는 내부 금속물질(1112)을 포함하는 2중 구조를 가진다.
여기서 회전튜브(110)는 이종의 금속물질을 융착시켜서 일체화된 복합 금속(clad metal)으로 마련되는 구조를 가질 수 있다.
즉, 종래의 회전튜브는 2개의 금속튜브가 끼움 결합되는 구조를 가진다. 그러나, 본 발명의 회전튜브(110)는 이종의 금속물질을 융착시켜서 일체화된 복합 금속(clad metal)으로 마련되는 구조를 가지며, 그 결과 결합력을 크게 높일 수 있다.
일례로, 본 발명의 회전튜브(110)는 판 형태를 가진 2개의 금속물질을 배치한 다음, 융착시켜서 복합 금속을 제조하고, 복합 금속을 튜브 형태로 벤딩시켜서 제조한다.
다시 말해 회전튜브(110)는 내측에 위치하는 내부 금속물질(1112)과 외측에 위치하는 외부 금속물질(1111)을 포함하되, 내부 금속물질(1112)과 외부 금속물질(1111)은 융착에 의해 일체화된 복합 금속(clad metal)으로 마련되는 구조일 수 있다.
한편, 복합 금속은 이종(異種)의 금속을 납땜이나 열간 압착 등에 의해서 융착시킨 것이며, 이에 따라 융착된 이종 금속의 결합성과 내구성을 높일 수 있다.
특히 복합 금속은 도금 또는 코팅하는 것이 아니고, 금속과 금속(비철금속)을 압착하여 융착하기 때문에 상호 조직을 파괴하면서 침투해 들어가 조직 자체를 안정화시킬 수 있고, 그 결과 금속과 금속의 결합성을 크게 높일 수 있다.
따라서 본 발명의 제4 실시예에 따른 로터리 킬른은 이종의 금속물질을 융착시켜서 일체화된 복합 금속(clad metal)으로 마련된 회전튜브(110)를 포함함으로써 결합성을 높일 수 있다.
한편, 회전튜브(110)를 제조하는 이종의 금속은 금속물질과 비철금속물질로 마련될 수 있다. 여기서 외부 금속물질은 비철금속물질로 마련될 수 있다.
특히 상기 회전튜브(110)의 내측에 위치한 내부 금속물질(1112)은 니켈(Ni) 소재로 마련되고, 상기 회전튜브(110)의 외측에 위치한 외부 금속물질(1111)은 스테인레스강(Stainless steel) 소재로 마련될 수 있다.
이에 따라 회전튜브(110)는 니켈 소재로 마련된 내부 금속물질(1112)과 스테인레스강 소재로 마련된 외부 금속물질(1111)을 포함함으로써 원료 분말의 오염을 방지함과 동시에 회전튜브의 강도를 높일 수 있다.
한편, 상기 내부 금속물질은, 상기 외부 금속물질 보다 얇은 두께를 가질 수 있다. 즉, 내부 금속물질은 원료 분말이 접촉되는 부분으로, 원료 분말의 오염을 방지하는 역할이기에 두께를 최소화하여 비용을 절감할 수 있다. 그리고 외부 금속물질은 회전부재와 지지부재와 접촉되면서 회전하기에 마모 및 훼손을 방지하기 위해 내부 금속물질 보다 두껍게 형성한다.
한편, 상기 내부 금속물질(1112)은, 1~3mm의 두께를 가질 수 있다. 여기서 내부 금속물질(1112)이 1mm 이하의 두께를 가지면, 내부 금속물질과 외부 금속물질의 압착시 내부 금속 물질의 변형과 훼손이 발생할 수 있다. 내부 금속물질(1112)이 3mm 이상의 두께를 가지면, 니켈(Ni)의 소재가 불필요하게 많이 사용되어 비용이 크게 증대될 수 있다. 이에 따라 상기 내부 금속물질(1112)은, 1~3mm의 두께로 설정하여 문제 발생 및 비용 증대를 방지할 수 있다.
따라서 본 발명의 제4 실시예에 따른 로터리 킬른은 이종의 금속물질을 융착시켜서 일체화된 복합 금속(clad metal)으로 마련된 회전튜브(110)를 포함함으로써 결합성과 제조의 효율성을 높일 수 있다.
이하, 회전튜브를 제조하는 방법을 설명한다.
도 29는 융착공정을 나타낸 공정도, 도 30은 벤딩공정을 나타낸 공정도, 도 31은 벤딩공정의 다른 실시예를 나타낸 공정도이다.
회전튜브 제조방법은 융착공정, 벤딩공정, 밀봉공정을 포함한다.
융착공정은 도 29에 도시되어 있는 것과 같이, 이종의 금속물질을 열간 압력으로 융착시켜서 일체화된 복합 금속판을 제조한다. 예로, 이종의 금속물질은 금속물질(112A)과 비철금속물질(111A)을 준비한다.
여기서, 상기 금속물질(112A)은 니켈 소재로 마련되고, 비철금속물질(111A)은 스테인레스강 소재로 마련될 수 있다. 이와 같이 준비한 금속물질(112A)과 비철금속물질(111A)을 압연롤러(30)를 이용하여 압착한다. 그러면 금속물질(112A)과 비철금속물질(111A)이 융착되면서 복합 금속판(2)을 제조할 수 있다. 한편, 금속물질(112A)과 비철금속물질(111A)은 융착시 상호 조직이 파괴되면서 침투해 들어가면서 조직 자체를 안정화시킬 수 있다.
한편, 상기 융착공정에서 회전튜브(110)의 내부 금속물질은, 외부 금속물질 보다 얇은 두께를 가진다. 특히 상기 내부 금속물질은 1~3mm의 두께를 가진다.
이와 같이 융착공정이 완료되면, 이종의 금속물질이 일체화된 복합 금속판(2)을 제조할 수 있다.
벤딩(bending)공정은 복합 금속판(2)을 벤딩하여 원통 형태의 회전튜브(110)를 제조한다. 이때 금속물질이 내부에 위치하고, 비철금속물질이 외부에 위치하도록 벤딩한다. 즉, 도 28을 참조하면, 상기 회전튜브의 내측에 위치한 내부 금속물질(1112)은 니켈(Ni) 소재로 마련되고, 상기 회전튜브의 외측에 위치한 비철금속물질인 외부 금속물질(1111)은 스테인레스강(Stainless steel) 소재로 마련된다.
제1 실시예로, 도 30에 도시되어 있는 것과 같이, 복합 금속판(2)을 트리밍(trimming) 설비(40)를 통해 코일형(spiral)로 벤딩하여 미완성 회전튜브(110A)를 제조한다. 다음으로 미완성 회전튜브(110A)를 설정된 크기로 절단한다.
제2 실시예로, 도 31에 도시되어 있는 것과 같이, 복합 금속판(2)을 프레스(미도시)를 이용하여 O자형태로 벤딩하여 미완성 회전튜브(110A)를 제조한다.
밀봉공정은 미완성 회전튜브(110A)의 단부끼리 접촉되는 부분 또는 대응되는 부분을 용접 등을 이용하여 밀봉한다. 그러면 도 28에 도시되어 있는 것과 같은 완제품 회전튜브(110)를 제조할 수 있다.
따라서 완제품 회전튜브(110)는 이종의 금속물질이 일체화된 복합 금속(clad metal)으로 마련되며, 그 결과 결합성을 높일 수 있고, 내부 금속물질의 두께를 최소화할 수 있다.
도 32는 본 발명의 제4 실시예에 따른 로터리 킬른의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 로터리 킬른은 도 32에 도시되어 있는 것과 같이, 회전튜브(110)를 포함하고, 상기 회전튜브(110)는 이종의 금속물질이 일체화된 복합 금속(clad metal)으로 마련된다. 그리고 이종의 금속물질은 내부 금속물질(1112)과, 외부 금속물질(1111)로 마련된다.
여기서 상기 회전튜브(110)는, 원료분말이 투입되는 입구부와, 원료분말이 배출되는 배출부 형성되어 있다.
한편 원료 분말은 회전튜브(110)에 투입된 후, 열처리 온도가 높아지면서 밀도(density)와 무게가 증가하게 된다. 즉, 배출부에 위치한 원료 분말은 입구부에 위치한 원료 분말 보다 밀도와 무게가 증대하게 되며, 이에 따라 회전튜브(110)의 배출부에 구비된 내부 금속물질(1112)의 변형, 마모 및 훼손이 발생되는 문제점이 있었다. 다시 말해 회전튜브의 입구부 보다 배출부에서 내부 금속물질은 변형, 마모 및 훼손이 크게 발생한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 내부 금속물질(1112)은, 상기 회전튜브(110)의 입구부(도 32에서 보았을 때 회전튜브의 좌측 단부)에서 배출부(도 32에서 보았을 때 회전튜브의 우측 단부)로 갈수록 두께가 점차적으로 증대되게 마련될 수 있다. 즉, 회전튜브의 배출부에 위치한 내부 금속물질(1112)의 두께(β)는 회전튜브(110)의 입구부에 위치한 내부 금속물질(1112)의 두께(α) 보다 크게 마련할 수 있다.
이에 따라 회전튜브(110)의 배출부에 위치한 내부 금속물질이 변경, 마모 및 훼손되더라도 형태를 안정적으로 유지시킬 수 있다.
도 33은 본 발명의 제4 실시예에 따른 로터리 킬른의 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
한편, 내부 금속물질(1112)은, 상기 회전튜브(110)의 입구부(도 22에서 보았을 때 회전튜브의 좌측 단부)에서 배출부(도 22에서 보았을 때 회전튜브의 우측 단부)로 갈수록 두께가 점차적으로 증대되게 마련될 수 있다. 즉, 회전튜브(110)의 배출부에 위치한 내부 금속물질(1112)의 두께(β)는 회전튜브(110)의 입구부에 위치한 내부 금속물질(1112)의 두께(α) 보다 크게 마련할 수 있다.
여기서 외부 금속물질(1111)은 상기 회전튜브(110)의 배출부(도 33에서 보았을 때 회전튜브의 우측 단부)에서 상기 회전튜브(110)의 입구부(도 33에서 보았을 때 회전튜브의 좌측 단부)으로 갈수록 두께가 점차적으로 증대되게 마련될 수 있다. 즉, 회전튜브의 입구부에 위치한 외부 금속물질의 두께(A)는 회전튜브의 배출부에 위치한 외부 금속물질의 두께(B) 보다 크게 마련될 수 있다.
예로, 외부 금속물질에서 A의 두께는 4mmm로, B의 두께는 3mm로 설정하고, 내부 금속물질에서 β의 두께는 1mm로, α의 두께는 2mm로 설정한다. 이와 같이 설정한 외부 금속물질과 내부 금속물질을 융착하여 복합 금속으로 마련된 회전튜브(110)를 제조한다. 그러면 회전튜브는 입구부의 두께가 5mm가 되고, 배출부의 두께가 5mm가 된다.
이에 따라 회전튜브의 입구부와 배출부의 두께를 동일하게 형성하면서 배출부에 위치한 내부 금속물질의 두께를 증대시킬 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.
[부호의 설명]
1: 원료 분말
2: 복합 금속판
10: 공급 조립체
20: 회수 조립체
30: 압연롤러
40: 트리밍 설비
50: 교반 조립체
100: 튜브 조립체
110: 회전튜브
111: 교반부재
111a: 스크류 교반편
111b: 일자 교반편
1111: 외부 금속물질
1112: 내부 금속물질
120: 발열체
200, 200': 온도측정부
210, 210': 제1 고정부재
211: 수평부
2211: 수평봉
2212: 연결편
2212a: 내측 소켓
2212b: 외측 소켓
222: 수직봉
2221: 고정편
223: 보조 수직봉
214: 고정편
215: 브라켓
220, 220': 제1 온도센서
230: 제1 결합부재
231: 제1 결합편
232: 제2 결합편
2321: 외측부
2322: 내측부
233: 가압편
240: 단열체
250: 검출부재
260: 제어부재
300: 보조 온도측정부
310: 제2 고정부재
320; 제2 온도센서
330: 제2 결합부재
400: 수신부
500: 검사부
510: 교반부
511: 교반편
5111: 회전체
5112: 교반봉
5113: 결합수단
512: 보조 교반봉
513: 고정편
520: 결합부
521: 지지편
522: 고정수단
600: 제어부
700: 표시부
710: 제1 표시창
720: 제2 표시창

Claims (20)

  1. 수평방향으로 배치된 상태로 회전하면서 원료 분말을 회전시키고 가열하는 회전튜브가 마련된 튜브 조립체; 및
    상기 회전튜브에 구비된 온도측정부를 포함하며,
    상기 온도측정부는,
    제1 온도센서;
    상기 제1 온도센서를 상기 회전튜브에 고정하는 제1 고정부재; 및
    상기 제1 고정부재와 상기 회전튜브 사이에 구비되고, 상기 회전튜브의 열이 상기 제1 온도센서로 전도되지 않도록 차단하는 단열체를 포함하는 로터리 킬른.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 온도센서는, 상기 회전튜브의 내부에 구비되고 상기 원료 분말의 온도를 측정하는 로터리 킬른.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 온도센서는, 상기 회전튜브의 내둘레 반경 방향에 대한 온도 분포를 측정하는 로터리킬른.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 고정부재는, 상기 제1 온도센서를 감싸는 형태로 구비되는 로터리 킬른.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 온도센서는, 복수개로 마련되고,
    상기 제1 고정부재는,
    상기 회전튜브의 내부에 배치되고, 상기 회전튜브의 길이방향으로 연장되는 한 쌍의 수평부; 및
    양쪽 단부가 한 쌍의 수평부에 각각 고정되고, 상기 회전튜브의 내둘레 반경 방향으로 복수개의 제1 온도센서가 기 설정된 간격으로 설치되는 수직봉을 포함하는 로터리 킬른.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 온도측정부는,
    상기 제1 고정부재를 상기 회전튜브에 고정하는 제1 결합부재를 더 포함하는 로터리 킬른.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 결합부재는,
    상기 회전튜브의 내측에 구비되고, 상기 제1 고정부재의 선단부에 결합되는 제1 결합편;
    상기 회전튜브의 외측에 구비되는 외측부와, 상기 제1 고정부재와 상기 단열체 사이에 구비되고 선단이 상기 제1 결합편에 체결되는 내측부로 마련된 제2 결합편; 및
    상기 제1 결합편과 제2 결합편 사이에 배치되고, 제1 결합편 및 제2 결합편 체결시 변형되면서 상기 제1 고정부재를 가압하는 가압편을 포함하는 로터리 킬른.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 로터리 킬른은,
    상기 회전튜브의 온도를 직접 측정하는 보조 온도측정부를 더 포함하고,
    상기 보조 온도측정부는,
    상기 회전튜브의 외면에 삽입되되, 상기 튜브 조립체의 내부로 관통되지 않게 삽입되면서 상기 회전튜브의 온도를 측정하는 제2 온도센서; 및
    상기 제2 온도센서를 상기 회전튜브에 고정하는 제2 고정부재를 포함하는 로터리 킬른.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 로터리 킬른은,
    상기 온도측정부에 의해 측정된 온도와, 상기 보조 온도측정부에 의해 측정된 온도를 수신하는 수신부; 및
    상기 수신부에 의해 수신된 온도측정부의 온도와 보조 온도측정부의 온도가 기 설정된 입력값 보다 작거나 또는 크면 불량 신호를 발생시키는 검사부를 더 포함하는 로터리 킬른.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 로터리 킬른은,
    상기 검사부에 의해 불량 신호가 발생하면, 회전튜브의 가열 온도를 제어하여 온도측정부의 온도와 보조 온도측정부의 온도가 기 설정된 입력값 내에 포함되도록 조절하는 제어부를 더 포함하는 로터리 킬른.
  11. 청구항 3에 있어서,
    복수개의 제1 온도센서는, 상기 회전튜브의 내둘레 반경 방향으로 배치되면서 회전튜브에 투입된 원료 분말의 온도와, 원료 분말이 없는 공간의 온도 측정을 통해 온도 분포를 감지하는 로터리 킬른.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 온도측정부는,
    복수개의 제1 온도센서에 의해 감지된 상기 회전튜브의 내둘레 반경 방향에 대한 온도 분포를 통해 상기 회전튜브에 투입된 원료 분말의 충진량을 검출하는 검출부재를 더 포함하고,
    상기 검출부재는, 복수개의 제1 온도센서가 회전튜브의 반경 방향으로 위치한 상태에서 원료 분말의 온도를 감지한 제1 온도센서를 검출하고, 검출한 제1 온도센서의 개수에 해당하는 입력된 충진량 데이터를 선택하여 원료 분말 충진량을 계산하는 로터리 킬른.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 로터리 킬른은,
    상기 회전튜브에 의해 회전하는 원료 분말을 교반하는 교반 조립체를 더 포함하며,
    상기 교반 조립체는,
    상기 회전튜브에 의해 회전하는 원료 분말을 교반하는 교반부; 및
    상기 교반부를 상기 회전튜브의 일 단부에 결합하는 결합부를 포함하고,
    상기 결합부는,
    상기 회전튜브의 일 단부에 지지되고, 상기 교반부가 결합되는 링 형태의 지지편, 및
    상기 지지편을 상기 회전튜브의 일 단부에 착탈 가능하게 결합하는 고정수단을 포함하는 로터리 킬른.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 교반부는,
    원료 분말을 교반하는 하나 이상의 교반편을 포함하고,
    상기 교반편은,
    기 설정된 간격으로 마련되는 2개 이상의 회전체; 및
    상호 대응하는 회전체를 연결하고, 회전튜브에 의해 회전하는 원료 분말을 교반하는 교반봉을 포함하는 로터리 킬른.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 회전체는, 회전튜브의 내주면에 지지되지 않도록 상기 회전튜브의 내주면 직경 보다 작은 직경을 가지는 로터리 킬른.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 교반편이 2개 이상으로 마련되면, 상기 교반부는, 상호 대응하는 교반편을 연결하고, 상호 대응하는 교반편 사이에 위치한 원료 분말을 교반하는 보조 교반봉을 더 포함하는 로터리 킬른.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전튜브는, 이종의 금속을 융착시켜서 일체화된 복합 금속(clad metal)으로 마련되는 로터리 킬른.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 이종의 금속물질은 금속물질과 비철금속물질로 마련되는 로터리 킬른.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 이종의 금속은, 상기 회전튜브의 내측에 위치한 내부 금속물질, 상기 회전튜브의 외측에 위치한 외부 금속물질를 포함하며,
    상기 내부 금속물질은 상기 외부 금속물질 보다 얇은 두께를 가지는 로터리 킬른.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 회전튜브는, 원료 분말이 투입되는 입구부와, 원료 분말이 배출되는 배출부가 형성되고,
    상기 내부 금속물질은, 상기 회전튜브의 입구부에서 배출부로 갈수록 두께가 점차적으로 증대되게 마련되는 로터리 킬른.
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