KR20000008489U - 가스 전기 겸용 용해 보온로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 알루미늄 등의 주조품 제작시, 열효율을 높여 단시간 내에 용융시켜 용융시간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 사용 에너지원을 최소한으로 줄일 수 있는 가스 전기 겸용 용해 보온로에 관한 것으로, 외측이 강철판으로 감싸진 내화벽돌 (8) 로 이루어지고, 내측에는 가열용 전기히터 (30)를 가지며, 도가니 (4) 를 안착시키도록 형성된 본체 (6) 와; 상기 본체 (6) 의 상부측에 형성되며, 도가니 (4) 를 가열시키도록 가열구 (18) 및 배기구 (22) 를 갖도록 형성된 뚜껑 (2) 과; 상기 뚜껑 (2) 의 상부측에 설치되고, 뚜껑 (2)을 열고 닫을 수 있도록 하는 개폐수단을 갖는 손잡이부 (10)를 포함하도록 구성된 특징이 있다.

Description

가스 전기 겸용 용해 보온로

본 고안은 가스 전기 겸용 용해 보온로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알루미늄 등의 주조품 제작시, 열효율을 높여 단시간 내에 용융시켜 용융시간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 사용 에너지원을 최소한으로 줄일 수 있는 가스 전기 겸용 용해 보온로에 관한 것이다.

일반적으로, 알루미늄을 용융시키기 위한 용해로(Furnace)는, 경유 또는 중유 및 가스 연소방식의 버너 가열식과, 전기저항식의 두가지로 분류된다.

상기의 경유 또는 중유 및 가스연소방식의 버너 가열식은, 대부분이 액체연료 공급방식으로, 도가니를 사용하는 간접가열식으로써, 로(爐)의 하부측면에 설치된 버너를 이용하여 간접적으로 가열하여 사용하여 왔다.

상기의 액체연료방식의 로는, 연소방식이 강제송풍에 의해 연료를 연소시키고, 연소된 연소열을 배출시키기 위한 연통의 위치가 가열 버너의 주위에 형성되어 있으므로 인해 연소에너지의 약 76%가 손실된다.

상기와 같은 연소방식으로 사용하였을 때의 용해 및 승온시간 등의 실험 결과를 아래와 같이 나타낸다.

1일을 작업을 실시하였을 때에, 알루미늄 사용량을 90kg/1시간 × 21 시간 = 1890kg 과, 연료는 200리터의 조건으로 실험하였다.

상기의 실험 조건으로 인한 결과를 구체적 수치로 나타내면 다음과 같다.

알루미늄의 비열 = 0.22

용해 잠열 = 77Kcal/kg

평균 용해온도 : 650℃

열전도율 : 175Kcal/mh℃

평균사용온도 : 730℃

도가니의 중량 : 250kg(주철주물)

상기 알루미늄의 1890kg의 용해점까지의 열량 = 1890 × 0.22 × 650 = 270270kcal

용해잠열 = 1890 × 77 = 145530Kcal

사용온도로 승온을 유지하는데 소요되는 열량 = 1890 × 0.22 × (730 - 650) = 33264kcal, 이에따라,

총열량 = 270270 + 145530 + 33264 = 449064kcal 이 필요하나,

공급에너지총량 = 경유 200 리터 = 9350kcal × 200리터 = 1870000kcal 이므로,

효율 = 449064 / 1870000 = 0.24 = 24%.

또한, 초기 알루미늄 150 kg 용해 및 승온시간은 약 2시간이 소요되는 것으로 나타난 것으로, 실험 조건으로 초기 용해시 도가니의 용적으로 인하여 알루미늄 150kg을 먼저 용융시켰다.

따라서, 일반 경유를 이용하는 로는, 그 구조상 24% 정도의 낮은 효율을 갖는 것으로 나타났다.

또한, 전기저항식 전기로는, 알루미늄 용해 보온에 필요한 모든에너지를 전기에만 의존하며, 전기로는 약 66KW ∼ 77KW정도의 전기용량을 갖고 사용하며, 초기에 알루미늄 150g을 용해 및 승온하기 위하여 약 6 ∼ 7시간의 예열시간이 필요하다.

이러한 문제점 때문에, 항상 용탕의 응고를 방지하기 위하여 약 600℃정도로 온도를 유지시켜야하므로, 많은 전력의 에너지를 소비시켜야하는 문제점이 있다.

상기의 전기저항식 전기로의 소요열량은, 알루미늄 150kg × 비열 0.22 × 600℃ × 12시간 = 237600kcal 가 소비된다.

따라서, 1일 약 237600kcal/860kcal = 약 276kw/日 의 에너지가 낭비되는 것으로 나타났다.

상기와 같은 전기저항식 전기로 및 버너 가열식로 는 야간에 로의 감시자를 상주시키거나, 도가니의 부식에 의한 파열등에 의해, 용탕이 밖으로 유출될 수 있어 화재발생의 위험을 안고 있다.

그뿐만 아니라, 휴일과 같은 작업이 없는 경우, 상기 로의 가열장치를 정지시킨 후에, 다시 작업을 재개할 경우에는 다시 6 ∼ 7시간정도의 용해시간 소요로 인해 주조작업을 지연시키게 될 뿐만아니라, 장시간 에너지를 공급하여 주워야 하므로 많은 사용 공급에너지원을 소비시켜야 되는 문제점이 있다.

또한, 상기의 종래의 도가니로들은 주변 설치물 등에 의한 간섭으로 인해, 상부측에 뚜껑을 설치할 수 없어, 이로인해 알루미늄 용해시 열손실이 크기 발생되고 있다.

이러한, 기존의 로들은, 구조상 열효율이 아주 나쁠뿐만 아니라, 불필요한 에너지가 소비되기 때문에 제품의 원가를 상승시키는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 그 목적은 2중 가열식으로 하여 열효율을 높였을 뿐만아니라, 상기 알루미늄의 용해시간을 줄일 수 있는 가스 전기 겸용 용해 보온로를 제공함에 있다.

도 1 은 본 고안의 가스 전기 겸용 용해 보온로로 뚜껑이 열린 상태도.

도 2 는 본 고안의 가스 전기 겸용 용해 보온로로 뚜껑이 닫힌상태의 일부절개도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2: 뚜껑 4: 도가니

6: 본체 8: 내화벽돌

10: 손잡이부 12: 슬라이딩축

14: 승하강 모터 16: 스크류바

18: 가열구 20: 차단판

22: 배기구 30: 전기히터

34: 고정부

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안의 가스 전기 겸용 용해 보온로는, 외측이 강철판으로 감싸진 내화벽돌로 이루어지고, 내측에는 가열용 전기히터를 가지며, 도가니를 안착시키도록 형성된 본체와; 상기 본체의 상부측에 형성되며, 도가니를 가열시키도록 가열구 및 배기구를 갖도록 형성된 뚜껑과; 상기 뚜껑의 상부측에 설치되고, 뚜껑 을 열고 닫을 수 있도록 하는 개폐수단을 갖는 손잡이부를 갖도록 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 아래와 같이 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 고안의 가스 전기 겸용 용해 보온로로 뚜껑이 열린 상태도이고, 도 2 는 본 고안의 가스 전기 겸용 용해 보온로로 뚜껑이 닫힌상태의 일부절개도이다.

금속성 알루미늄 등을 용해시키기 위한 작업으로, 상기 도 1 에 도시된 바와 같이, 우선 개폐수단으로 손잡이부 (10) 에 설치되어 있는 승하강모터 (14) 를 작동시켜 상기 스크류바 (16) 의 회전에 의해 슬라이딩축 (12) 을 타고 상승시킬 뿐만 아니라, 상기 슬라이딩축 (12) 의 하단에 형성되어 있는 스러스트베어링 (38) 에 의해 좌우측으로 손잡이부 (10) 가 회전된다.

상기 슬라이딩축 (12) 을 타고 상승하는 손잡이부 (10) 는, 하부측에 형성된 고정부 (34) 에 의해 뚜껑 (2) 이 고정되어 있어 손잡이부 (10) 와 일체로 상승된다.

상기와 같이 상승되는 뚜껑 (2) 은, 하부측에 형성된 본체 (6) 에 끼워져 있는 도가니 (4) 를 덮도록 형성되어 있어, 도가니 (4) 에 알루미늄 잉곳을 넣은 후, 상기 승하강 모터 (14) 를 이용하여 스크류바 (16) 를 회전시켜, 상기 손잡이부 (10)를 하강시켜 도가니 (4) 의 상부측을 덮게된다.

상기의 스크류바 (16) 는, 승하강모터 (14) 가 슬라이딩축 (12) 상부측에 고정되어 있어 승하강모터 (14) 의 작동시, 손잡이부 (10) 에 결합된 스크류바 (16) 는 회전되면서 손잡이부 (10) 를 승하강시킨다.

상기와 같이 도가니 (4) 의 상부측이 뚜껑 (2) 에 의해 덮혀지면, 상기 도가니 (4) 의 내부에 공급된 알루미늄 잉곳을 용해시키기 위하여, 뚜껑 (2) 에 형성되어 있는 가열구 (18) 를 통하여 알루미늄 잉곳을 용해시킨다.

상기의 가열구 (18) 는, 가스버너 및 액체연료를 이용한 버너등을 연결하여 가열시킬 수 있다.

상기와 같이 용해되는 알루미늄 잉곳을 용해시키기 위해 가열구 (18) 를 통하여 공급된 고온의 열은 알루미늄 잉곳을 용해시키면서 식은 저온의 열은 뚜껑 (2) 에 형성된 배기구 (22) 를 통하여 배출된다.

또한, 뚜껑 (2) 의 내측 배기구 (22) 측편에는 가열구 (18) 에서 공급된 고온의 열이 배기구 (22) 측으로 바로 배출되지 않도록 차단판 (20) 을 형성하여 열효율 높이고 있다.

상기의 차단판 (20) 은 가열구 (18) 통하여 공급된 고온의 열이 도가니 (4) 에 공급된 알루미늄 잉곳을 용해시키기 전에 외부측으로 배출되는 것을 1차적으로 차단하여 고온의 열이 도가니 (4) 의 내부에 머무르는 시간을 지연시킨다.

또한, 도가니 (4) 를 감싸고 있는 본체 (6) 는, 알루미늄잉곳에 가해지는 열을 외부측으로 빼앗기지 않도록 단열재인 내화벽돌 (8) 로 감싸도록 구성하고 있다.

상기 내화벽돌 (8) 의 내측벽에는, 도가니 (4) 를 외측의 주위에서 가열시키기 위해 전기히터 (30) 가 설치되어 있어 가열구 (18) 와 동시에 가열시킨다.

상기 전기히터 (30) 는 내화벽돌 (8) 의 내측벽에 형성되어 있으며, 상기 전기히터 (30) 는 본체 (6) 의 외측에 히터리드선 (24) 이 관통되어 있어 전력이 공급되어 도가니 (4) 를 가열시키도록 형성되어 있다.

상기의 전기히터 (30) 는 일반적으로 사용되는 코일 등으로 감아서 형성하고 있어 설치가 용이하다.

또한, 도가니 (4) 의 부식으로 인해, 도가니 (4) 의 내부측에 공급된 용해물질이 무방비상태로 배출되는 것을 방지하기 위하여 본체 (6) 의 하부측에 용탕배출구(28) 를 형성하고 있으며, 용탕배출구 (28) 의 끝단부에는 흘러나오는 용탕이 자연스럽게 흐르면서 자동적으로 개폐되도록 덮개 (26) 를 형성하고 있다.

상기 본체 (6) 의 하부측에는 도시하지는 않았지만, 이동용 로울러가 형성되어 있어 도 1 상의 레일 (40) 을 타고 이송이 가능하다.

그뿐만 아니라, 본체 (32) 의 외주면측에는 운반고리 (32) 가 형성되어 있어, 상기의 운반고리 (32) 에 훅 등을 걸어서 들어올려 이송시킬 수 있다.

상기와 같이 알루미늄 잉곳을 용해시키기 위해 전기히터 (30) 와 가열구 (18) 를 통하여 2중으로 가열을 시키므로 용해속도를 빠르게 진행시킬 수 있을 뿐만 아니라, 용해된 알루미늄을 보온하기 위해서는 전기히터 (30) 의 가열만으로 보온이 가능하다.

상기와 같이 용해된 알루미늄을 보온시키기 위해서는 전기히터 (30) 만을 사용하므로 가열시 환경에 유해한 물질을 발생시키지 않아 환경을 오염시키지 않는 장점이 있다.

상기와 같이 2중적으로 가열을 시킬수 있어, 필요에 따라 각각의 가열수단을 선택적으로 사용할 수 있어 에너지를 보다 효율적으로 사용이 가능할 뿐만 아니라, 상기 알루미늄 잉곳의 용융가열시, 뚜껑 (2) 을 덮고 가열시키므로 밖으로 토출되는 열을 최소한으로 줄일 수 있다.

따라서, 본 고안의 가스 전기 겸용 용해 보온로에 의해, 용해되는 알루미늄 잉곳을 2중적으로 가열시키기 때문에 용해 효율을 높였을 뿐만 아니라, 필요에 따라 선택적로 가열시킬 수 있어 에너지를 최대한 효율적으로 이용할 수 있어 많은 에너지 절감의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 용융된 알루미늄의 보온시 전기히터만 작동시키므로 인해, 버너 등을 이용하여 가열시 발생되는 이산화탄소의 발생을 감소시킬 수 있어 환경오염의 방지의 많은 효과를 준다.

Claims (4)

1. 알루미늄 등을 용융 및 보온 시킬 수 있는 가스 전기 겸용 용해 보온로를 구성함에 있어서,

   외측이 강철판으로 감싸진 내화벽돌 (8) 로 이루어지고, 내측에는 가열용 전기히터 (30)를 가지며, 도가니 (4) 를 안착시키도록 형성된 본체 (6) 와;

   상기 본체 (6) 의 상부측에 형성되며, 도가니 (4) 를 가열시키도록 가열구 (18) 및 배기구 (22) 를 갖도록 형성된 뚜껑 (2) 과;

   상기 뚜껑 (2) 의 상부측에 설치되고, 뚜껑 (2)을 열고 닫을 수 있도록 하는 개폐수단을 갖는 손잡이부 (10) ;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 전기 겸용 용해 보온로.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 개폐수단은, 뚜껑 (2) 의 상부측에 고정된 고정부 (34) 와, 본체 (6) 의 상부측에 형성되어 손잡이부 (10)를 승하강시키는 슬라이딩축 (12) 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 전기 겸용 용해 보온로.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 손잡이부 (10) 는, 승하강이 가능하도록 스크류바 (16)를 갖는 승하강 모터 (14) 가 추가로 형성됨을 특징으로 하는 가스 전기 겸용 용해 보온로.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 배기구 (22) 의 내측에 차단판 (20) 이 형성됨을 특징으로 하는 가스 전기 겸용 용해 보온로.