KR100507705B1 - 모래제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 암석을 부숴 콘크리트용 골재를 만들 때 부산물로 발생하는 석분을 원료로 하여 모래를 제조하는 장치에 관한 것으로, 하나의 장치 안에서 석분의 분쇄, 선별 및 수세 과정이 동시에 수행되어 장치의 규모가 작고, 스크린을 사용하지 않으며, 입자형태가 좋은 모래를 제조할 수 있는 모래제조장치를 제공하는 것이 목적이다.
본 발명의 모래제조장치는, 외부에서 공급되는 석분과 물을 퍼올림날개(23)에서 공급날개(12)로 낙하하는 석분과 함께 자유롤러(31)의 내부로 전달하는 공급날개(12)가 붙은 공급슈트(11)와; 상기 공급슈트(11)에서 공급되는 골재와 물을 내부 공간을 통하여 드럼(21)의 안쪽(21b)으로 전달하고, 드럼(21) 및 가동롤러(32)와 맞물려 회전하면서 드럼 내면을 따라 올라온 석분을 분쇄하는 자유롤러(31)와; 상기 자유롤러와(31)와 맞물려 회전하면서 자유롤러를 타고 넘어온 석분을 자유롤러와 맞물려 회전하면서 분쇄하는 가동롤러(32)와; 그 내면에 안쪽으로부터 일정 간격으로 배치되어 상기 자유롤러(31)를 받치면서 공간을 제공하여 드럼 내면을 따라 올라가는 석분의 양을 고르게 하는 롤러받침쇠(24)와, 자유롤러(31)가 회전하면서 밖으로 이탈하지 않도록 지지해 주는 롤러이탈방지턱(25)과, 축방향으로 골재를 퍼올려 공급날개(12)위로 낙하시키는 다수의 퍼올림날개(23)와, 비스듬히 배치되어 드럼이 회전하면서 바닥에 가라앉은 석분을 안쪽으로 돌려보내는 다수의 나선날개(22)가 차례로 배치되고, 그 외면에 접한 드럼롤러(42)에 의해 회전하면서 자유롤러(31)와 가동롤러(32)에 의해 분쇄된 석분에서 모래를 선별하는 드럼(21)으로 이루어지며, 물과 함께 공급슈트(11)로 공급되는 석분이 자유롤러(31)의 내부 공간을 통해 드럼(21)의 안쪽(21b)으로 전달되고, 드럼(21)이 회전함에 따라 드럼의 내면을 따라 올라가 자유롤러(31)와 가동롤러(32)에 의해 분쇄되어 물로 떨어지는 과정을 반복하면서 드럼의 바깥쪽으로 진행하여, 입도가 작은 석분(모래)은 물과 함께 드럼 밖으로 배출되고, 입도가 큰 석분은 나선날개(22)에 의해 드럼 안쪽으로 유입되어 퍼올림날개(23)에 의해 퍼올려져 공급슈트(11)로 다시 공급되어 상기 과정을 반복하면서 모래가 제조된다.

Description

모래제조장치{equipment for producing sand}
본 발명은 모래제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 암석을 부숴 콘크리트용 골재를 만들 때 발생하는 부산물인 석분(모눈 크기가 8mm인 철망을 빠져나가는 돌 부스러기)을 원료로 하여 모래를 제조하는 장치에 관한 것이다.
모래는 일반적으로 하천이나 바다에서 천연모래를 채취하여 왔으나 채취할 수 있는 모래가 고갈되고 모래 채취에 따른 환경파괴가 심각하여 앞으로는 돌을 작게 깨뜨려 만든 모래 (이하, "부순 모래"라 함)를 사용할 수밖에 없는 실정이다.
다음은 현재 사용되고 있는 부순 모래를 제조하는 장치이다.
임팩트크러셔 (impact crusher)는 수직으로 세워져 있는 원통의 가운데에 있는 회전체를 고속으로 회전시키면서 골재를 투입하여 원심력에 의해 원통벽으로 던져지게 함으로써 원통벽에 부딪히게 하여 골재를 부서지게 하는 장치인데 큰 동력이 필요하고 골재가 젖어 있으면 효율이 떨어진다는 단점이 있다.
롯트밀 (또는 볼밀)은 수평으로 된 원통 속에 쇠막대 (또는 쇠구슬)를 넣고 통을 회전시켜 쇠막대 또는 쇠구슬이 낙하하는 충격으로 분쇄하는 장치인데 모래보다는 주로 분말을 만드는데 사용되는 장치로 이들은 모래로 사용할 수 없는 미립분이 많이 발생한다는 단점이 있다.
또 다른 장치로 고정된 2개의 롤러 사이로 골재를 통과시켜 부수는 장치가 있는데 위의 장치들보다 생산성은 좋으나 롤러가 직접 강한 압축력을 가하기 때문에 생산되는 모래의 형태가 구형보다는 침형과 판형이 많아 입자형태가 나쁘고, 과잉 분쇄되어 모래로 사용할 수 없는 미립분이 많이 발생한다는 단점이 있다.
그리고, 부순 모래는 일반적으로 스크린을 사용하여 분리하는데 이는 분쇄기에서 분쇄된 작은 돌 부스러기를 모래 크기의 모눈을 갖은 스크린을 통과시켜 분리해내고 큰돌은 다시 분쇄기로 보내는 작업을 반복하는 것으로, 스크린이 쉽게 마모되어 자주 교체해야 하고, 선별 후 별도의 수세 과정이 필요하며, 시설이 대규모여야 한다는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 하나의 장치 안에서 석분의 분쇄, 선별 및 수세 과정이 동시에 수행되어 장치의 규모가 작고, 스크린과 같은 소모품을 사용하지 않으며, 입자형태가 좋은 모래를 제조할 수 있는 모래제조장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모래제조장치는 회전하는 드럼 안에 축에 고정되어 드럼과 반대방향으로 회전하는 가동롤러와 축에 고정되지 않고 드럼과 가동롤러에 의하여 회전하는 자유롤러가 있어, 물과 함께 공급된 석분이 드럼이 회전함에 따라 드럼을 타고 올라가 가동롤러와 자유롤러 사이를 지나면서 파쇄되어 드럼 하부의 물로 떨어지는 과정을 되풀이하면서 모래가 제조되는 장치이다.
한편, 석분과 함께 공급된 물은 드럼 하부에서 바깥쪽으로 흐르면서 파쇄된 석분을 운반하는데 입자가 크거나 구형이 아닌 것은 입자가 작거나 구형인 것보다 느리게 이동시켜 분쇄과정을 한번이라도 더 거치게 함으로써 균일한 입도의 모래가 제조되도록 한다.
본 발명의 구성을 본 발명의 일실시예를 도시한 도 1 내지 도 5를 사용하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 드럼 및 자유롤러의 일부를 절개하여 도시한 본 발명 모래제조장치의 내부구조 사시도이고, 도 2는 골재와 모래의 흐름을 나타내기 위하여 자유롤러의 단면과 드럼의 내부를 도시한 도면이고, 도 3은 석분이 분쇄되는 과정을 나타내기 위한 드럼, 자유롤러 및 가동롤러의 반경방향 단면도이고, 도 4는 퍼올림날개에 의하여 골재가 퍼올려져 공급슈트로 공급되는 메커니즘을 나타내는 드럼의 반경방향 단면도이고, 도 5는 자유롤러와 드럼의 내면(롤러받침쇠) 접촉부의 단면도이다.
본 발명의 모래제조장치는, 외부에서 공급되는 석분과 물을 퍼올림날개(23)에서 공급날개(12)로 낙하하는 석분과 함께 자유롤러(31)의 내부로 전달하는 공급날개(12)가 붙은 공급슈트(11)와; 상기 공급슈트(11)에서 공급되는 골재와 물을 내부 공간을 통하여 드럼(21)의 안쪽(21b)으로 전달하고, 드럼(21) 및 가동롤러(32)와 맞물려 회전하면서 드럼 내면을 따라 올라온 석분을 분쇄하는 자유롤러(31)와; 상기 자유롤러와(31)와 맞물려 회전하면서 자유롤러를 타고 넘어온 석분을 자유롤러와 맞물려 회전하면서 분쇄하는 가동롤러(32)와; 그 내면에 안쪽으로부터 일정 간격으로 배치되어 상기 자유롤러(31)를 받치면서 공간을 제공하여 드럼 내면을 따라 올라가는 석분의 양을 고르게 하는 롤러받침쇠(24)와, 자유롤러(31)가 회전하면서 밖으로 이탈하지 않도록 지지해 주는 롤러이탈방지턱(25)과, 축방향으로 골재를 퍼올려 공급날개(12)위로 낙하시키는 다수의 퍼올림날개(23)와, 비스듬히 배치되어 드럼이 회전하면서 바닥에 가라앉은 석분을 안쪽으로 돌려보내는 다수의 나선날개(22)가 차례로 배치되고, 그 외면에 접한 드럼롤러(42)에 의해 회전하면서 자유롤러(31)와 가동롤러(32)에 의해 분쇄된 석분에서 모래를 선별하는 드럼(21)으로 이루어지며, 물과 함께 공급슈트(11)로 공급되는 석분이 자유롤러(31)의 내부 공간을 통해 드럼(21)의 안쪽(21b)으로 전달되고, 드럼(21)이 회전함에 따라 드럼의 내면을 따라 올라가 자유롤러(31)와 가동롤러(32)에 의해 분쇄되어 물로 떨어지는 과정을 반복하면서 드럼의 바깥쪽으로 진행하여, 입도가 작은 석분(모래)은 물과 함께 드럼 밖으로 배출되고, 입도가 큰 석분은 나선날개(22)에 의해 드럼 안쪽으로 유입되어 퍼올림날개(23)에 의해 퍼올려져 공급슈트(11)로 다시 공급되어 상기 과정을 반복하면서 모래가 제조된다.
석분이 분쇄되어 모래가 제조되는 과정을 석분과 물의 의 이동경로를 따라가며 보다 상세히 설명한다.
우선, 석분은 물과 함께 공급슈트(11)를 통하여 투입되는데 드럼(21)이 회전함에 따라 배출되기 직전에 있는 석분의 일부가 퍼올림날개(23)에 의해 퍼올려져 공급날개(12) 위로 낙하하여 합류한다.
퍼올림날개(23)에 의해 재순환되는 석분과 합류한 석분과 물은 자유롤러(31) 내부의 공간 [입구(31a) 반경은 작고, 출구(31b) 반경은 커서 도 2와 도 5에서 보는 바와 같이, 전체적으로 경사면을 이룸]을 통하여 드럼 안쪽의 급한 경사부(21b)로 전달된다.
급한 경사부(21b)로 전달된 석분은 드럼이 회전하면서 롤러받침쇠(24)에 의해 형성되는 드럼(21)과 자유롤러(31) 사이의 공간을 통하여 위로 따라 올라가 자유롤러(31)가 회전함에 따라 자유롤러를 타고 넘어가 자유롤러(31)와 가동롤러(32) 사이를 통과하면서 분쇄되어 수면으로 낙하하였다가 다시 드럼을 타고 위로 올라가 분쇄되는 과정을 되풀이하면서 입도가 작아진다.
이 과정(이하, 줄여서 "분쇄과정"이라 함)은 본 발명의 가장 특징적인 부분으로, 자유롤러(31)가 축에 고정되어 있지 않은 상태에서 회전함으로써 석분에 과도한 힘이 주어지지 않아 침형이나 판형이 아닌 입자형태가 좋은 모래가 제조되고 미립분이 많이 생성되지 않는 것이다. 분쇄과정을 드럼, 자유롤러 및 가동롤러의 회전방향과 함께 도 3에 도시하였다.
한편, 급한 경사부(21b)로 전달된 물은 드럼의 출구 쪽으로 흐름을 형성하여 석분을 이동시키는데 이 과정에서 입도가 작은 석분은 빨리 이동시키고, 입도가 큰 석분은 느리게 이동시켜 입도가 큰 석분이 상기 분쇄과정을 더 많이 거치게 함으로써 입도를 균일한 모래가 제조되게 한다.
상기 분쇄과정을 거친 석분은 롤러이탈방지턱(25)을 지나 물과 함께 출구 쪽으로 이동하는데, 입도가 큰 석분은 빨리 이동하지 못하여 퍼올림날개(23)에 의해 퍼올려져 공급날개(12) 위로 낙하하여 공급슈트(11)에서 새로 투입되는 석분 및 물과 합류하여 상기 분쇄과정을 다시 거치고, 입도가 작은 석분은 빨리 이동하여 나선날개(22)까지 이동하는데 그 중 입도가 큰 석분은 드럼이 회전함에 따라 나선날개에 의해 다시 안으로 유입되어 분쇄과정을 다시 거치고, 충분히 분쇄된 석분(모래)은 물과 함께 밖으로 배출된다.
도 4에 물의 흐름을 타고 나선날개(22)까지 진행을 하지 못한 석분 및 나선날개에 의해 되돌아온 석분이 퍼올림날개(23)에 의해 퍼올려져 공급슈트(11)로 공급되는 과정을 도시하였다.
드럼(21) 내부의 나선날개(22)의 바깥쪽에 반경이 점점 작아지는 완만한 경사부(21a)를 두면 충분히 분쇄되어 입도가 작은 석분(모래)만 물과 함께 배출되고, 입도가 큰 석분은 다시 드럼 안쪽으로 유입되어 분쇄과정을 거치는 기회를 갖게 함으로써 보다 입도가 균일한 모래를 제조할 수 있으며 드럼 내에 일정한 수위를 유지하여 수세가 보다 잘 이루어진다.
드럼 내부의 롤러받침쇠(24)는 자유롤러(31)와 접촉하여 자유롤러를 회전시키면서 드럼과 자유롤러 사이에 공간을 형성하여 드럼이 회전함에 따라 석분이 상승하게 하는 역할을 하는데, 도 2에 도시된 바와 같이, 반경방향에 대하여 약간 경사진 완만한 나선형으로 설치하면 자유롤러(31)의 편마모를 방지할 수 있다.
드럼은 드럼 외부에 접하여 설치된 드럼롤러에 의해 회전시키는데 바람직하게는, 도 3에 도시된 바와 같이, 2군데 설치하면서 자유롤러(31) 쪽의 드럼롤러를 반대측보다 높게 설치하면 자유롤러와 석분의 편심하중에도 불구하고 모래제조장치가 균형을 유지할 수 있다.
분쇄과정을 통하여 분쇄되는 석분은 물에 의하여 선별되는데 이는 물 속에 있는 석분이 물과 함께 이동할 때, 중량이 가벼운 것과 모양이 구형에 가까워 잘 넘어지는 것이 빨리 이동하고, 무거운 것과 매끄럽지 못한 것이 느리게 이동하는 물리적 현상에 의한 것으로 쌀을 일어 돌을 분리할 때의 원리와 같다. 즉, 입도가 크거나 모양이 매끄럽지 못하여(구형이 아니어서) 잘 이동하지 못하는 석분은 보다 많은 분쇄과정을 거치게 되어 모래의 품질이 좋아지는 것이다.
이와 같은 원리로 선별되어 제조되는 모래의 입도 크기는 물의 유속에 지배되므로 투입하는 석분과 원하는 모래의 입도 크기에 따라 물의 투입량을 조절하는데 바람직하게는, 투입되는 석분이 평균 5회 이상 분쇄과정을 거치게 한다.
본 발명의 모래제조장치는 석분이 물과 함께 투입되어 분쇄되므로 먼지가 나지 않고, 소음이 적으며, 물의 흐름에 의하여 선별하므로 체와 같은 소모품을 사용하지 않아도 된다.
또한, 하나의 장치 안에서 분쇄와 선별과 수세가 이루어짐으로써 규모를 작게 할 수 있어 경제적이고, 분쇄과정에 무리한 힘이 가해지지 않아 장치에 무리가 적으며, 입형이 좋은 모래를 생산할 수 있다.
도 1은 드럼 및 자유롤러의 일부를 절개하여 도시한 본 발명 모래제조장치의 내부구조 사시도이고,
도 2는 골재와 모래의 흐름을 나타내기 위하여 자유롤러의 단면과 드럼의 내부를 도시한 도면이고,
도 3은 석분이 분쇄되는 과정을 나타내기 위한 드럼, 자유롤러 및 가동롤러의 반경방향 단면도이고,
도 4는 퍼올림날개에 의하여 골재가 퍼올려져 공급슈트로 공급되는 메커니즘을 나타내는 드럼의 반경방향 단면도이고,
도 5는 자유롤러와 드럼의 내면(롤러받침쇠) 접촉부의 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
11: 공급 슈트 12: 모음날개
21: 드럼 21a: 완만한 경사부
21b: 급한 경사부 22: 나선날개
23: 퍼올림날개 24: 롤러받침쇠
25: 롤러이탈방지턱 31: 자유롤러
31a: 자유롤러 내부입구 31b: 자유롤러 내부출구
32: 가동롤러 32a: 가동롤러 샤프트
41: 드럼받침 프레임 42: 드럼롤러

Claims (4)

  1. 외부에서 공급되는 석분과 물을 퍼올림날개(23)에서 공급날개(12)로 낙하하는 석분과 함께 자유롤러(31)의 내부로 전달하는 공급날개(12)가 붙은 공급슈트(11)와;
    상기 공급슈트(11)에서 공급되는 골재와 물을 내부 공간을 통하여 드럼(21)의 안쪽(21b)으로 전달하고, 드럼(21) 및 가동롤러(32)와 맞물려 회전하면서 드럼 내면을 따라 올라온 석분을 분쇄하는 자유롤러(31)와;
    상기 자유롤러와(31)와 맞물려 회전하면서 자유롤러를 타고 넘어온 석분을 자유롤러와 맞물려 회전하면서 분쇄하는 가동롤러(32)와;
    그 내면에 안쪽으로부터 일정 간격으로 배치되어 상기 자유롤러(31)를 받치면서 공간을 제공하여 드럼 내면을 따라 올라가는 석분의 양을 고르게 하는 롤러받침쇠(24)와, 자유롤러(31)가 밖으로 이탈하지 않도록 지지해 주는 롤러이탈방지턱(25)과, 축방향으로 골재를 퍼올려 공급날개(12)위로 낙하시키는 다수의 퍼올림날개(23)와, 비스듬히 배치되어 드럼이 회전하면서 바닥에 가라앉은 석분을 안쪽으로 돌려보내는 다수의 나선날개(22)가 차례로 배치되고, 그 외면에 접한 드럼롤러(42)에 의해 회전하면서 자유롤러(31)와 가동롤러(32)에 의해 분쇄된 석분에서 모래를 선별하는 드럼(21)으로 이루어지고,
    물과 함께 공급슈트(11)로 공급되는 석분이 자유롤러(31)의 내부 공간을 통해 드럼(21)의 안쪽(21b)으로 전달되고, 드럼(21)이 회전함에 따라 드럼의 내면을 따라 올라가 자유롤러(31)와 가동롤러(32)에 의해 분쇄되어 물로 떨어지는 과정을 반복하면서 드럼의 바깥쪽으로 진행하여, 입도가 작은 석분(모래)은 물과 함께 드럼 밖으로 배출되고, 입도가 큰 석분은 나선날개(22)에 의해 드럼 안쪽으로 유입되어 퍼올림날개(23)에 의해 퍼올려져 공급슈트(11)로 다시 공급되어 상기 과정을 반복하면서 모래가 제조되는 모래제조장치.
  2. 제1항에 있어서, 나선날개(22)의 바깥쪽에 반경이 점점 작아지는 완만한 경사부(21a)가 존재하여 충분히 분쇄되어 입도가 작은 석분(모래)만 물과 함께 배출되고, 입도가 큰 석분은 드럼 안쪽으로 유입되어 분쇄과정이 반복되도록 한 것을 특징으로 하는 모래제조장치.
  3. 제1항에 있어서, 드럼 내면의 롤러받침쇠(24)가 반경방향에 대하여 약간 경사진 완만한 나선형으로 설치되어 자유롤러(31)의 편마모를 방지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 모래제조장치.
  4. 제1항에 있어서, 드럼을 회전시키는 드럼롤러(42)를 2군데 설치하고, 자유롤러(31) 쪽의 드럼롤러를 반대측보다 높게 설치하여 자유롤러와 석분의 편심하중에도 불구하고 균형을 유지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 모래제조장치.
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