KR-20260061899-A - Cylinder device for kiln for producing cathode materials

Abstract

본 발명은 재료가 수용된 사가를 싣고 이동하는 대차의 롤러를 회전시키는 실린더 장치를 제공한다. 상기 실린더 장치는, 실린더 본체와, 상기 실린더 본체의 내부에 배치되며, 공압 또는 유압이 제공됨에 따라 전후진되는 피스톤과, 일단이 상기 피스톤에 연결되며, 타단이 상기 실린더 본체의 전단에 형성된 홀을 통해 돌출되는 피스톤 로드와, 일단이 상기 피스톤에 연결되며, 타단이 상기 실린더 본체의 전단에 형성된 홀을 통해 돌출되며, 끝단이 상기 롤러의 회전중심과 링크 방식으로 연결되는 피스톤 로드와, 상기 실린더 본체의 후단에 설치되며, 다수의 분진유입 방지홀이 천공되는 분진 방지 플레이트를 포함한다.

Inventors

• 엄석기

Assignees

• (주)포스코퓨처엠

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241028

Claims (7)

1. 재료가 수용된 사가를 싣고 이동하는 대차의 롤러를 회전시키는 실린더 장치에 있어서, 상기 실린더 장치는, 실린더 본체와, 상기 실린더 본체의 내부에 배치되며, 공압 또는 유압이 제공됨에 따라 전후진되는 피스톤과, 일단이 상기 피스톤에 연결되며, 타단이 상기 실린더 본체의 전단에 형성된 홀을 통해 돌출되며, 끝단이 상기 롤러의 회전중심과 링크 방식으로 연결되는 피스톤 로드와, 상기 실린더 본체의 후단에 설치되며, 다수의 분진유입 방지홀이 천공되는 분진 방지 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 양극재 제조용 소성로용 실린더 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 실린더 본체의 후단과 상기 분진 방지 플레이트의 사이에는, 내열성 소재로 형성된 가스켓이 개재되는 것을 특징으로 하는, 양극재 제조용 소성로용 실린더 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 다수의 분진유입 방지홀의 홀 크기는, 상기 피스톤 로드의 외경 보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는, 양극재 제조용 소성로용 실린더 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 다수의 분진유입 방지홀 각각의 내경은, 상기 실린더 본체의 후단에서 외측을 따라 점진적으로 좁아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 양극재 제조용 소성로용 실린더 장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 다수의 분진유입 방지홀 각각의 단면은, 지그 재그 형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는, 양극재 제조용 소성로용 실린더 장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 다수의 분진유입 방지홀 각각에는, 내열성의 메쉬 부재가 더 설치되는 것을 특징으로 하는, 양극재 제조용 소성로용 실린더 장치.
7. 제 1항에 있어서, 상기 분진 방지 플레이트의 단면은 외측을 따라 볼록한 형상을 이루는 단면을 형성하는 것을 특징으로 하는, 양극재 제조용 소성로용 실린더 장치.

Description

양극재 제조용 소성로용 실린더 장치{Cylinder device for kiln for producing cathode materials} 본 발명은 양극재 제조용 소성로용 실린더 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소성로에 배치되는 실린더의 후단에 에어배출을 위한 홀들이 천공된 스테인레스 재질의 분진방지 플레이트를 설치함을 통해, 피스톤의 작동에 따라 에어를 외부로 용이하게 배출함과 동시에 고온의 외부 공간에서의 분진이 실린더의 내부로 유입되는 것을 효과적으로 차단하여 실린더의 작동 불량으로 인한 공정 중지 및 실린더 자체의 수명을 연장시킬 수 있는 양극재 제조용 소성로용 실린더 장치에 관한 것이다. 양극재는 배터리의 용량과 출력을 담당하는 핵심 소재이다. 양극재 공정은 크게 다음과 같은 단계로 이루어진다. 리튬, 니켈, 코발트, 망간 등의 원료를 정밀하게 계량하여 혼합하고(원료 혼합), 혼합된 원료를 고온에서 열처리하여 양극 활물질을 만들고(소성), 소성된 활물질을 일정한 크기로 분쇄한다. 이어, 분쇄된 활물질 표면에 코팅층을 형성하여 성능을 향상시키며(코팅), 코팅된 활물질을 건조하여 수분을 제거하고(건조), 건조된 활물질을 입자 크기별로 분류한다(분급). 여기서 양극재 공정 중 RHK 소성로는 소성 단계에서 사용된다. RHK는 롤러 위에서 양극재를 이동시키면서 열처리하기 때문에, 균일한 온도 분포를 얻을 수 있다. 이는 양극재의 품질 균일성을 확보하는 데 매우 중요하다. 또한 연속적인 공정이 가능하도록 설계되어 균일한 열처리와 연속적인 생산을 통해 생산성을 향상시킬 수 있다. RHK 소성로에는 롤러들을 갖는 컨베이어 시스템인 이송장치가 구비되고, 상기 롤러들은 이송장치에 구비되는 실린더의 구동에 따라 투입되는 양극재 재료가 수용된 사가들이 안착된 대차를 이송 경로를 따라 이송시키는 역할을 한다. 롤러들은 양극재가 소성로 내부를 통과하는 동안 모든 부분이 균일하게 열처리되도록 한다. 이러한 롤러들은 상기의 실린더의 구동에 의해 일정한 회전 운동을 이룰 수 있다. 통상, 실린더는 실린더 본체를 갖고, 상기 실린더 본체에는 실린더 본체의 내부 움직이며 유압 또는 공압 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 피스톤이 구비된다. 상기 피스톤에는 실린더 외부로 움직이는 피스톤 로드가 연결된다. 이의 실린더 본체의 단부는 이송장치의 프레임에 회전 가능하게 연결되고, 피스톤 로드의 끝단은 롤러의 회전 중심과 링크방식으로 연결될 수 있다. 특히, 이러한 실린더를 그 후단에 엔드캡을 구비하지 않는다. 즉, 소성로 내부는 매우 높은 온도에 노출됩니다. 엔드캡을 설치할 경우, 열팽창으로 인해 실린더 본체와 엔드캡 사이에 변형이 발생하여 실린더의 작동에 문제가 생길 수 있다. 따라서 엔드캡이 없는 경우, 실린더는 열팽창에 유연하게 대응할 수 있다. 그러나, 상기의 실린더는 고온의 소성로 내부에서 작동하며, 양극재 분말 이송 과정에서 필연적으로 분진이 발생한다. 이러한 환경에서 피스톤이 전진하면서 피스톤 로드가 외부로 노출될 때, 돌출되는 실린더 본체와 돌출되는 피스톤 로드 사이의 틈으로 분진이 유입되는 문제가 발생할 수 있다. 즉, RHK 소성로 내부는 고온 환경으로, 실린더 씰의 마모와 변형이 가속화될 수 있다. 양극재 분말 이송 과정에서 미세한 분진이 발생하여 실린더 주변에 쌓이게 된다. 특히 피스톤 로드가 실린더 외부로 노출되는 구조적 특징으로 인해 분진 유입 경로가 존재한다. 물론, 피스톤 로드가 돌출되도록 실린더 본체에 형성되는 홀에는 씰이 설치되기는 하지만, 이러한 실린더 씰은 피스톤 로드의 반복적인 작동과 고온 환경에 노출되어 마모되거나 손상될 수 있고, 이는 틈을 발생시켜 분진 유입을 용이하게 할 수 있다. 이와 같이 분진이 상기의 틈을 통해 실린더 본체의 내부로 유입되면 실린더 본체의 내벽과 피스톤 사이의 마찰을 증가시켜 마모를 가속화하고, 실린더의 수명을 단축시키는 문제가 발생된다. 또한 이러한 분진은 조인트의 윤활 성능을 저하시키고, 부품의 마모 및 손상을 유발하여 피스톤 로드의 왕복 이동의 정밀도와 실린더 자체의 수명에 악영향을 미칠 수도 있다. 심각한 경우, 분진 유입으로 인해 실린더 작동이 불량해지거나 고장이 발생할 수 있다. 특히, 종래에는 실린더 작동 과정에서 발생하는 열을 식히거나 내부 압력을 조절하기 위하여, 실린더 후단부에서의 에어 배출을 위하여 실린더 후단부를 외부에 노출시킨다. 이러한 경우, 실린더 후단부가 외부에 직접 노출되는 경우 분진 유입이 더욱 빈번하게 발생하고, 이로 인해 실린더 후단부를 통한 분진 유입은 실린더 고착으로 이어져 동작 불능 알람 증가, 제품 Loss 발생 등 심각한 문제를 야기하는 문제가 있다. 도 1은 본 발명에 따른 양극재 제조용 소성로용 실린더 장치의 구성을 보여주는 개략도이다. 도 2는 본 발명에 따른 분진방지 플레이트를 보여주는 평면도이다. 도 3은 본 발명에 따른 가스켓을 보여주는 평면도이다. 도 4는 본 발명에 따른 실린더 장치의 작동을 보여주는 도면들이다. 도 5는 본 발명에 따른 분진방지 유입홀의 다른 형상의 예를 보여주는 도면이다. 도 6은 본 발명에 따른 분진방지 유입홀의 또 다른 형상의 예를 보여주는 도면이다. 도 7은 본 발명에 따른 분진방지 유입홀의 다른 예를 보여주는 도면들이다. 도 8은 본 발명에 따른 분진방지 플레이트의 다른 예를 보여주는 도면이다. 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기서 설명하는 실시예는 본 발명의 특징을 잘 보여주는 예시일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해, 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통해 동일하거나 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 이하에서 "상부(또는 하부)" 또는 "상(또는 하)"에 임의의 구성이 구비 또는 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 기재의 상면(또는 하면)에 접하여 구비 또는 배치되는 것을 의미한다. 또한, 상기 기재와 기재 상에(또는 하에) 구비 또는 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성을 포함하지 않는 것으로 한정하는 것은 아니다. 다음은 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 양극재 제조용 소성로용 실린더 장치를 설명한다. 본 발명에 따른 양극재 제조용 소성로용 실린더 장치는 재료가 수용된 사가를 싣고 이동하는 대차의 롤러를 회전시키는 기능을 수행할 수 있다. 도 1은 본 발명에 따른 양극재 제조용 소성로용 실린더 장치의 구성을 보여주는 개략도이다. 본 발명에 따른 실린더 장치는 소성로의 내부에 별도의 마운트를 통해 고정된다. 상기 실린더 장치는 소성로의 내부에 형성되는 일정 범위의 고온에 노출된다. 도 1을 참조 하면, 본 발명에 따른 실린더 장치는 실린더 본체(100)와, 피스톤(200)과, 피스톤 로드(300)와, 조인트(400) 및 분진 방지 플레이트(500)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 실린더 본체(100)는 소성로의 내부 일정 위치에 별도의 마운트를 통해 고정설치 된다. 상기 실린더 본체(100)의 전단에는 피스톤 로드 홀(110)이 형성된다. 상기 피스톤 로드 홀(110)에는 일정 길이를 갖는 피스톤 로드(300)가 관통되어 배치된다. 상기 피스톤 로드 홀(110)와 피스톤 로드(300)의 외주 사이에는 씰(120)이 설치되어 기밀을 유지한다. 상기 피스톤 로드(300)의 전단에는 상기 조인트(400)가 설치될 수 있다. 상기 조인트(400)는 등속 조인트로서 피스톤 로드(300)의 직선 운동을 회전 운동으로 전환할 수 있다. 상기 조인트(400)는 회전체인 롤러의 회전축에 연결될 수 있다. 또한, 상기 실린더 본체(100)의 내부에는 피스톤(200)이 배치된다. 상기 피스톤(200)의 전면 중앙에는 피스톤 로드(300)의 후단에 연결된다. 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 실린더 본체(100)는 실린더 본체(100)의 내부로 공압을 제공 및 배출할 수 있는 공압 제공기와 연결될 수 있다. 이에 따라 공압의 제공 여부에 따라 피스톤(200)은 실린더 본체(100)의 내부에서 전후를 따라 왕복 이동되며, 이에 연동되어 피스톤 로드(300)는 실린더 본체(100)의 전단에서 왕복 직선 운동을 할 수 있다. 또한, 피스톤 로드(300)의 끝단은 롤러의 회전중심과 링크 방식으로 연결될 수 있다. 그리고 상기 실린더 본체(100)의 후단에는 본 발명에 따른 분진방지 플레이트(500)가 설치된다. 상기 분진방지 플레이트(500)는 스테인레스 재질로 형성될 수 있다. 상기 분진방지 플레이트(500)는 실린더 본체(100)의 후단에 다수의 체결 볼트(미도시)를 통해 체결되어 고정될 수 있다. 그리고 상기 분진방지 플레이트(500)와 상기 실린더 본체(100)의 후단의 사이에는 내열성의 세라믹 재질로 형성되는 가스켓(600)이 개재될 수 있다. 분진방지 플레이트(500)의 효과를 설명한다. 분진방지 플레이트(500)는 실린더 내부 오염을 방지할 수 있다. 소성로 내부에는 양극재 분말 등을 포함한 미세한 분진이 일정 이상 발생한다. 분진방지 플레이트(500)는 이러한 분진이 실린더 내부로 유입되어 피스톤(200), 피스톤 로드(300), 씰(120) 등의 부품을 마모시키거나 고장을 일으키는 것을 방지한다. 피스톤(200)과 실린더 본체(100)의 내벽 사이에 분진이 끼어 고착되고, 이로 인해 피스톤(200)이 정상적으로 직선이동이 되지 않는 문제를 해결할 수 있다. 또한 실린더의 수명을 연장시킬 수 있다. 분진으로 인한 마모 및 고장을 줄여 실린더의 수명을 연장시키고 유지보수 비용을 절감할 수 있다. 또한 실린더의 안정적인 작동 환경을 제공할 수 있다. 분진 유입을 차단하여 실린더가 안정적으로 작동할 수 있는 환경을 제공하고, 이는 양극재 제조 공정의 안정성과 생산성 향상을 이룰 수 있다. 가스켓(600)의 기능을 설명한다. 상기 가스켓(600)은 분진방지 플레이트(500)와 실린더 본체(100) 사이에 가스켓(600)을 추가하여 밀봉 효과를 강화하고 분진 유입을 더욱 효과적으로 차단할 수 있다. 상기 가스켓(600)은 내열성을 확보할 수 있다. 고온 환경에서도 변형되거나 손상되지 않도록