KR100384704B1 - 미세분쇄장치 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본발명은 분쇄구역과 분급구역을 내장하는 분급기구부착의 미세분쇄장치에 관한것이다.

2. 발명이 해결하려고하는 기술적 과제

본발명은 분쇄후 분급구역으로부터 분쇄구역으로 복귀해오는 원료를 해머(14)와 라이너(15)와의 간격에 아래쪽으로부터 넣어서 순환시키도록한 미세분쇄장치를 제공하는것을 목적으로한다.

3. 발명의 해결방법의 요지

회전축(7)에 지지되고 외측표면에 복수의 요철로 이루어지는 분쇄날(16)을 갖는 링형상의 회전해머(14)와, 그 회전해머(14)와의 사이에 간격을두고 고정배치됨과동시에 상기한 해머(14)와의 대향면에 복수의 요철을갖는 라이너(15)와, 상기한 회전해머(14)와 라이너(15)와의사이에서 분쇄되어 위쪽으로 보내진 원료의 소정의 입자직경 이하의것을 출구측으로 배출시키는 회전날개형의 분급수단(12)을갖는 미세분쇄장치에있어서, 분쇄날(16)을 실질적으로 전체원주에 설치하고있음과 동시에 상기한 출구측으로 배출되지않은 원료를 상기한 간격에 아래쪽으로부터 보내기위한 순환통로(19)를 상기한 분쇄날(16)의 아래쪽에 설치한것을 특징으로하는 미세분쇄장치이다.

4. 발명의 중요한용도

본발명은 예를들면 미크론급이라고하는 미세분쇄를 행하는 미세분쇄장치에 관한것이다.

Description

미세분쇄장치

본발명은 예를들면 미크론급이라고하는 미세분쇄를 행하는 미세분쇄장치에 관한것이며 특히 분쇄구역과 분급구역을 내장하는 분급기구부착의 미세분쇄장치에 관한것이다.

제1도는 종래의 이런종류의 장치를 나타내고있다.

동도면에 있어서 프레임(frame)(90)내에 부착된 제1의회전축(80)에 원판(82)가 장착되어있다.

이원판(82)의 원주단말부에는위쪽으로돌출한 회전해머(rotary hammer)(83)이 설치되어있다.

회전해머(83)에대향해서 프레임(90)의내면에 라이너(liner)(84)가 부착되어있다.

프레임(90)의 아래쪽부의 공기공급구(91)로부터 도입된 공기는 화살표방향에 따라 위쪽으로 진행한다.

한편 스크류피이더(screw feeder)(92)를 거쳐서 원료가 프레임(90)내에 공급된다.

(85)는 안내링(guide ring)이다.

이 안내링(85)의 외측은 원료를 분쇄하는 분쇄구역이되고 내측은 분쇄된 원료를 입자직경이나 중량에 따라 선별하는 분급구역이된다.

분급구역에는 제2의 회전축(81)에 부착된 분급날개(86)이 설치되어있다.

스크류피이더(92)에의해 공급된 원료는 회전해머(83)과 라이너(84)와의 사이에서 분쇄되고 공기와 함께 분쇄구역을 위쪽으로 올라가서 그 상단에서 분급구역으로 들어간다.

분급구역으로 들어간 원료는 그 입자직경에 따라 출구(93)으로 배출되는것과 안내링(85)를 따라서 아래쪽으로 낙하해 재차 분쇄구역으로 들어가는것으로 분리된다.

소정의 입자직경이하로 미세분말화한 원료는 출구(93)으로 배출되고 출구(93)에 연결된 통로를 통해서 집진기(도시생략)로 도입된다.

이와같은 미세분쇄장치에 있어서 라이너(84)의 형상은 제2B도 및 제3B도에 나타내는바와같이 어느 종래예도 내면에 요철(凹凸)을 형성한 구조로되어 있으나 해머(83)에 대해서는 각각 다르다.

즉 제2도의 종래예(일본국 특공소 50-21695호)에서는 해머(83)은 원판(82)상에 간격을두고 설치되어있고 더구나 라이너(84)에 대향하는 면에 요철은 형성되어있지않다.

한편 제3도의 종래예(일본국 특원평 5-259552호)에서는 해머(83)의 외부원주에 요철이 형성되어있다.

제2도와 제3도의 경우 분급날개(86)로 출구(93)로 배출되지않은 원료는 해머(83)과 해머(83)의 사이를 통해서 순환한다.

또한 다른 종래예로서 제4도의것(일본국 특공소 61-36463호)이 존재한다.

이것은 해머(83)에 요철이 전체원주에 걸쳐 형성되어있으나 해머(83)과 라이너(84)가 상하로 길게 형성되어있고 공급된 원료에대해 1회 통과시켜서 분쇄를 행하는 분쇄기이다.

따라서 순환구역은 존재하지않는다.

제2도의 종래예에서는 해머(83)에 요철이 없기때문에 분쇄력이 약하다는 결점이있다.

그때문에 원료를 소정의 입자직경으로 분쇄하는데 시간이 걸린다.

제3도의 종래예에서는 해머(83)에 요철의 분쇄날이 존재하기때문에 원료와 해머(83)와의 충돌회수가 많게되고 그만큼 분쇄력이 향상되어있다.

그러나 해머(83)이 전체원주에 걸쳐서 존재하지않기때문에 분쇄력의 향상에는 한도가있고 분쇄효율은 별로 향상되어있지않다.

제4도의 종래예는 원료를 순환시켜서 분쇄시킨다고하는 사상은 없고 순전히 분쇄구역을 1회 통과시키는것만으로 원료를 미세분쇄하는 것이기때문에 분쇄력을 충분히 향상시키기위해서는 해머(83)과 라이너(84)를 상하방향으로 충분히 길게 형성하지않으면 안되고 해머(83)의 회전동력(즉 전동기의 토오크)은 현저하게 크게된다고하는 결점이있었다.

더구나 소정의 입자직경이하로 분쇄되지않은 원료도 그대로 배출되어 버리기때문에 다음 단계에 접속되는 분급기에서 분급되지않는 원료는 헛되이되든가 혹은 별도의 반송로를 통해서 분쇄장치의 입구(91)로 피이드백(feedback)시키지않으면 안된다.

본발명은 이와같은 점을 감안하여 이루어진것으로서 분쇄구역을 통과하는 1회당의 분쇄력이 크고 또한 분쇄후 분급구역으로부터 분쇄구역으로 복귀해 오는 원료를 해머와 라이너와의 간격에 아래쪽으로부터 넣어서 순환시키도록한 미세분쇄장치를 제공하는것을 목적으로한다.

상기한 목적을 달성하기위해 본발명에서는 회전축에 지지되고 외측표면에 복수의 요철로 이루어지는 분쇄날을갖는 링형상의 회전해머와 그 회전해머와의 사이에 간격을두고 고정배치됨과동시에 상기한 해머와의 대향면에 복수의 요철을갖는 라이너와 상기한 회전해머와 라이너와의사이에서 분쇄되어 위쪽으로 보내진 원료의 소정의 입자직경 이하의것을 출구측으로 배출시키는 회전날개형의 분급수단을갖는 미세분쇄장치에있어서, 분쇄날을 실질적으로 전체원주에 설치하고있다.

또 출구측으로 배출되지않은 원료를 상기한 간격에 아래쪽으로부터 보내기 위한 순환통로를 상기한 분쇄날의 아래쪽에 설치하고있다.

이경우 상기한 간격의 위쪽으로부터 상기한 순환통로로 반송되는 원료의 반송안내를 행하는 안내링을 분쇄날의 배면부에 회전해머와 일체로 설치해도된다.

다시또 분쇄날의 아래에 회전해머와 일체로 리브(rib)상의복수플레이트(plate)를 상기한 순환통로를 형성하도록 실질적으로 방사방향에 따라 설치하고 상기한 회전축에 부착시킨 원판상에 상기한 플레이트를 배치하도록한다.

또 그때 분쇄날의 볼록한부를 아래쪽으로 연장시켜서 상기한 플레이트가 되도록 형성한 상기한 플레이트에도 분쇄기능을 갖게하면 더욱좋다.

이와같은 구성에의하면 분쇄구역은 링형상의 회전해머(플레이트를 포함)와 라이너와의 사이의 비교적 좁은간격이 전체원주에걸쳐 형성되도록 구성되기 때문에 원료가 그 간격을 통과하는때에 회전해머와 라이너와의 다수의 요철에의해 극히 많은 충격부여의 기회가있고 분쇄구역을 통과하는 1회당의 분쇄능력이 높게된다.

또 소망입자직경으로 미세분쇄되지않은 원료는 분급수단에의해 출구측으로 배출되지않고 아래쪽으로 보내지지만 분쇄날의 아래쪽에 설치된 순환통로를 통해서 해머와 라이너의 사이의 간격에 아래쪽으로부터 보내저서 재차 충분한 분쇄작용을 받아 소망의 크기로 분쇄된다.

또한 안내링을 분쇄날의 배면부에 회전해머와 일체로 설치하므로서 안내링의 설치구조가 간단하게된다.

또 순환경로가 짧게된다.

분쇄날의 아래쪽에 해머와 일체로 리브상의 복수의 플레이트를 설치하여 이 플레이트사이를 순환통로로하면 해머 및 순환통로의 형성이 간단하게되고 더구나 분쇄날의 블록한부를 아래쪽으로 연장시켜서 플레이트를 형성하면 플레이트의 분쇄기능이 강화되고 분쇄효율이 일층 향상된다.

[실시예]

제5도 및 제6도에 있어서 (1)은 미세분쇄장치의 외곽을 이루는 프레임이며 공기투입구(2), 원료투입구(3), 미세분쇄된 원료를 배출시키는 출구(4)를 갖고 있다.

프레임(1)은 본체(1a)와 뚜껑체(1b)로 이루어저있고 뚜껑체(1b)에 원료투입구(3)과 출구(4)가 형성되어있다.

공기투입구(2)는 본체(1a)의 측면 아래쪽에 형성되어있다.

본체(1a)의 하면 중앙에는 회전축 부착용의 구멍(5)가 형성되어있어서 이 구멍(5)에 축받이(6)을 거쳐서 제1의 회전축(7)과 제1의 회전축(7)보다 내측으로 위치하는 제2의 회전축(8)이 각각 부착되어있다.

이 제1의 회전축(7)과 제2의 회전축(8)의 하단에는 각각 회전동력을 받는 풀리(9), (10)이 장착되어있다.

제1의 회전축(7)의 타단에는 원판(11)이 장착되고 제2의 회전축(8)의 타단에는 분급날개(12)가 부착되어있다.

원판(11)상에는 그 주변에따라 리브상의 플레이트(13)이 부착되어있다.

플레이트(13)상에는 전체원주에 요철의 분쇄날(16)을 갖는 링형상의 해머(14)가 플레이트(13)과 일체로 형성되어있다.

플레이트(13)을 구비한 해머(14)에 대향해서 프레임(1)의 내부원주면에 라이너(15)가 설치되어있다.

제7도는 이 플레이트부착 해머(14)와 라이너(15)를 확대해서 나타내고있고 제8도는 제7도의 X-X' 선에따른 단면도, 제9도는 제7도의 Y-Y'선에 따른 단면도를각각 나타내고있다.

또 제10도는 플레이트부착 해머(14)의 일부의 사시도를 나타내고있다.

제8도 제9도에 나타내고 있는바와같이 라이너(15)에는 요철이 형성되어있다.

해머(14)에도 제9도에 나타내는바와같이 요철에의한 분쇄날(16)이 형성되어 있으나 제10도에 나타내는바와같이 그 볼록한부(17)은 오목한부(18)보다도 아래쪽으로 뻗어나오고 플레이트(13)의 일부를 이루고있다.

또한 라이너(15)의 요철의 형상은 위로부터 아래까지 동일할필요는 없고 상부와 하부에서 다른것이라도된다.

그리고 그 조합으로서는 후술하는바와같이 각종을 고려할수있으나 예를들면 각홈(3각홈)과 반원홈을 상하로 조합해도된다.

원판(11)상에 있어서 인접하는 플레이트(13)간에는 통로(19)가 형성된다.

이 통로(19)는 분쇄를 받았지만 분급날개를 통과할수없는 원료가 재차 해머(14)와 라이너(15)와의 사이로 복귀하기위한 순환통로가된다.

제11도는 플레이트부착 해머(14)의 다른 예를 나타내고있고 여기서는 볼록한부(17)이 하나건너씩 짧게되어있다.

그리고 그 짧아진 블록한부(17')는 플레이트(13)을 겸하고있지않기때문에 그만큼 제10도의 경우에비해 통로(19)가 크게되어있다.

이와같이하면 원료의 순환이 보다 원활하게되지만 해머(14)의 가공은 제10도의 쪽이 유리하다.

또 제12도의 실시예는 2개 건너만큼씩 플레이트(13)를 삭제하고있다.

다시또 이 실시예에서는 플레이트(13)은 분쇄날(16)의 볼록한부(17)의 표면보다도 내측으로 후퇴시키고있다.

즉 원료는 상측보다도 하측에 있는것쪽이 거칠기때문에 플레이트(13)과 라이너(15)와의 간격을 크게잡고있다.

이상 제10도 내지 제12도의 실시예에 있어서 플레이트(13)은 원료를 순환시키는 팬으로서의 기능과 원료를 분쇄하는기능을 합해서갖는다.

또한 분쇄기능을 강화하기위해 플레이트(13)은 원판(11)보다도 외측으로 돌출시키는것이 바람직하다.

플레이트(13)의 배치형태로서 플레이트(13)의 내측의 각을 삭감해서 원료를 통과하기 쉽게하는외에 예를들면 제16도와같이해도된다.

이렇게하면 원료를 원활하게 외측으로 송출할수가있다.

이경우 원판(11)상의 플레이트는 화살표로 나타내는바와같이

중앙을 향하지않고 각 플레이트(13)의 작용면은 원판(11)의 외부원주로 보다 후퇴하도록 화살표로 나타내는 회전방향으로 후퇴하도록 되어있다.

이러한 구성으로 원료는 내측(분급구역)으로부터 외측(분쇄구역)으로 보다 쉽게 이동할수있게된다.

다음에 종래예에서 기술한 제2도 제3도에서는 분쇄구역과 분급구역을 분리함과동시에 원료를 순환시키기위한 안내가되는 안내링을 해머나 분리날개와는 독립적으로 설치하고있다.

이때문에 안내링에의해 순환경로가 길어진다.

여기서 본실시예에서는 회전해머(14)에 일체적으로 안내링을 설치하도록했다.

구체적으로는 제13도에 나타내는바와같이 해머(14)의 배면부에 안내링(20)을 부착시킨다.

또한 (21)로 나타내는 부분에는 원료가 부착하기쉽기때문에 제14도에 나타내는바와같이 원료가 부착해서 체류하지않을정도로 안내링(20)을 경사시킴과 동시에 높이를 해머(14)의 그것과 동일한정도로 하는것이 바람직하다.

제14도에 있어서 (a)∼(e)는 각종의 변형예를 나타내고있고 여기서 안내링(20)은 빗줄을 넣어서 표시하고있으나 내부를 중공상으로하면 중량이 적게되고 전동기의 기동동력을 감소시킬수있다.

다음에 제15도는 안내링(20)을 유지부재(21)을 거쳐서 프레임(1)에 고정시킨 실시예를 나타내고있다.

해머(14)와 안내링(20)은 접촉하지않을정도로 근접시키고있다.

또 제17도와같이 안내링(20)으로서 종래예(제2도, 제3도)와같은 안내링을 사용해도된다.

이상에 있어서 본발명의 실시예의 구조에대해 설명했으나 라이너(15)와 회전해머(14)의 간격은 원료의 종류나 제품입자직경에 따라 적절히 설정되는것이다.

또 해머(14)의 외부원주의 요철이 전체원주에 걸쳐 존재하는경우를 예로들어 설명했으나 여기저기에 결여부가 존재해도되고 요는 제3도와 다르고 해머(14)의 요철은 실질적으로 원주전체에 있으면 된다.

또 해머(14)와 링(13)을 별개로 떼어내는것이 가능하게하고 마모등에의한 교환을 용이하고 또한 값싸게 행할수가있다.

다시또 해머(14)를 외부원주부가 똑바르지않고 위쪽으로 확대 또는 축소되는 원추상 또는 대형상으로하고 또한 그 경사면에 맞추어서 라이너(15)의 내주면도 경사시키므로서 해머(14)전체를 상하방향으로 이동시키므로서 해머(14)와 라이너(15)와의 간격을 임의로 조절할수있게된다.

또 제5도에있어서 원료투입구(3)은 위쪽에 설치되어있으나 본체(1a)의 아래쪽 측면에 스크류피이더를 설치해서 가로방향으로부터 공급하는외에 공기투입구로부터 공기와 함께 보내도록 해도된다.

다음에 평균입자직경 D=250μm의 토너를 원료로해서 분쇄한경우의 본발명의 미세분쇄장치의 효과를 종래예와 대비해서 나타내는 제18도에 있어서 가로축은 분쇄품의 평균입자직경[μm]를 나타내고 세로축은 단위동력당의 처리능력[kg/kw·hr]를 나타내고있다.

그리고 (31)은 제4도의 종래예의 형태에 상당하는 미세분쇄기로서 세로홈 부착해머를 6800rpm 회전시켜서 사용한경우의 특성이다.

이것에의하면 분쇄품으로서는 평균입자직경 14∼17μm의 것밖에 얻어지지 않고 분쇄능력이 0.6∼0.7kg/kw·hr로 낮다.

(32)는 제4도의 종래예에 상당하는 미세분쇄기를 12000rpm으로 회전시켜서 사용한경우의 특성이며 11.5∼12.5μm의 입자직경을 얻는데 약 0.75kg/kw·hr로 처리능력이 낮다.

(33), (34), (35)는 어느것이나 본발명실시예의 경우로서 그중 (34)는 제5도의 분쇄장치에 있어서 상부에 각홈, 하부에 반원홈을 갖는 라이너에대해 해머를 6800rpm 회전시킨경우이며 (35)는 마찬가지로 해머를 8000rpm 회전시킨경우이다.

(33)은 제5도의 미세분쇄장치에 있어서 종래와같은 안내링을 사용한경우(제17도참조)이다.

본발명의 실시예에의하면 종래와 동일한정도의 단위당동력이면 종래보다 적은 입자직경으로 미세분쇄시킬수가있고 또 종래와 같은정도의 입자직경을 얻는데 단위동력당의 처리능력이 높다.

다음에 제19도는 원료로서 최대 5mm직경의 셀룰로오스를 분쇄한경우의 특성도이며 (41)은 제2도의 종래예의경우, (42)는 제3도의 종래예의경우를 나타내고있다.

그리고 (43)은 본발명의 실시예의 경우이다.

또한 해머는 어느것이나 6800rpm 회전시키고 풍량은 10∼15㎥/min 으로했다.

이와같이 원료가 셀룰로오스의 경우에도 본발명의 분쇄장치에의하면 종래예보다도 입자직경을 적게할수있고 처리능력도 높게되는것을 알수있다.

끝으로 제20도는 원료로서 평균입자직경 D=270μm의 중질탄산칼슘을 분쇄한경우의 특성도이며 (51)은 제2도의 종래예의 경우이다.

또 (52)는 본발명실시예에 있어서 종래와같은 안내링을 사용한경우(제17도 참조), (53)∼(56)은 제5도에 나타낸 본발명의 실시예의 경우이다.

또한 본발명의 실시예에 있어서는 상기한바와같이 해머의 회전수는 6800rpm이다.

그러므로 특히 기술하지않는한 본발명은 첨부된 청구항의 형태범위내에서 실시될수있을것이다.

제1도는 종래예의 전체적인 구성을 나타내는 도면

제2A도 및 제2B도는 종래의 미세분쇄장치의 주요부구성을 나타내는 도면

제3A도 및 제3B도는 다른 종래의 미세분쇄장치의 주요부구성을 나타내는 도면

제4A도 및 제4B도는 또다시 다른 종래의 미세분쇄장치의 주요부구성을 나타내는 도면

제5도는 본발명을 실시한 미세분쇄장치의 단면도

제6도는 제5도의 A-A' 선에따른 단면도

제7도는 제5도의 주요부의 확대도

제8도는 제7도의 X-X'선에따른 단면도

제9도는 제7도의 Y-Y'선에 따른 단면도

제10도는 제5도의 회전해머의 일부사시도

제11도는 회전해머의 다른 실시형태를 나타내는 사시도

제12도는 회전해머의 다시또 다른 실시형태를 나타내는 사시도

제13도는 본발명에 있어서 사용되는 회전해머와 안내링의 부착상태를 나타내는 도면

제14도는 본발명에 있어서 사용되는 회전해머와 안내링을 일체로한 각종실시예를 나타내는 도면

제15도는 본발명에 있어서 사용되는 회전해머와 안내링을 별개로한 실시예를 나타내는 도면

제16도는 본발명에 있어서 순환통로를 형성하기위한 플레이트의 배치형태를 나타내는 도면

제17도는 본발명에 있어서 사용되는 회전해머와 안내링의 다른형태를 나타내는 도면

제18도는 원료로서 토너를 사용한 경우에 있어서의 본실시예의 효과를 나타내는 특성도

제19도는 원료로서 셀룰로오스를 사용한 경우에 있어서의 본실시예의 효과를 나타내는 특성도

제20도는 원료로서 중질탄산칼슘을 사용한 경우에 있어서의 본실시예의 효과를 나타내는 특성도

* 도면의 주요부분에대한 부호의 설명

7. 회전축

11. 원판

12. 분급날개(분급수단)

13. 플레이트

14. 회전해머

15. 라이너

16. 분쇄날

17. 볼록한부

19. 순환통로

20. 안내링

Claims (4)

1. 회전축(7)에 지지되고 외측표면에 복수의 요철로 이루어지는 분쇄날(16)을갖는 링형상의 회전해머(14)와, 그 회전해머(14)와의 사이에 간격을두고 고정배치됨과동시에 상기한 해머(14)와의 대향면에 복수의 요철을갖는 라이너(15)와, 상기한 회전해머(14)와 라이너(15)와의사이에서 분쇄되어 위쪽으로 보내진 원료의 소정의 입자직경 이하의것을 출구측으로 배출시키는 회전 날개형의 분급수단(12)을갖는 미세분쇄장치에있어서, 분쇄날(16)을 실질적으로 전체원주에 설치하고있음과 동시에 상기한 출구측으로 배출되지않은 원료를 상기한 간격에 아래쪽으로부터 보내기위한 순환통로(19)를 상기한 분쇄날(16)의 아래쪽에 설치한것을 특징으로하는 미세분쇄장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기한 간격의 위쪽으로부터 상기한 순환통로(19)로 반송되는 원료의 반송안내를 이룩하는 안내링(20)이 분쇄날(16)의 배면부에 회전해머(14)와 일체로 설치되어있는것을 특징으로하는 미세분쇄장치.
3. 제1항에 있어서,

   분쇄날(16)의 아래쪽에 회전해머(14)와 일체로 리브상의 복수플레이트(13)가 상기한 순환통로(19)를 형성하도록 실질적으로 방사방향에 따라 설치되어 있고 상기한 회전축(7)에 부착시킨 원판(11)상에 상기한 플레이트(13)가 배치되어있는것을 특징으로하는 미세분쇄장치.
4. 제3항에 있어서,

   분쇄날(16)의 볼록한부(17)를 아래쪽으로 연장시켜서 상기한 플레이트(13)가 되도록 형성하고 상기한 플레이트(13)에도 분쇄기능을 갖게한것을 특징으로하는 미세분쇄장치.