KR100545641B1

KR100545641B1 - 분말 제조장치

Info

Publication number: KR100545641B1
Application number: KR1020040087373A
Authority: KR
Inventors: 박태혁
Original assignee: 이인순
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2006-01-24

Abstract

본 발명은, 분말 제조장치에 관한 것으로서, 분쇄볼과 고형재료를 기밀 수용하는 적어도 하나의 원통형 분쇄드럼과; 모터에 의해 회전하는 주축과, 상기 주축에서 반경방향으로 연장된 단부에 상기 분쇄드럼을 구름베어링으로 회전가능하게 지지하는 드럼지지부가 형성된 적어도 하나의 드럼지지암을 갖는 드럼공전유닛과; 상기 주축에 결합되는 원동기어와, 상기 분쇄드럼에 결합되어 상기 원동기어와 맞물림 회전하는 피동기어와, 상기 원동기어와 상기 피동기어 사이에 맞물림 결합되는 적어도 하나의 연동기어를 갖는 드럼자전유닛과; 상기 주축의 적어도 일단부 영역과 상기 주축을 회전 가능하게 지지하는 주축지지부와의 사이에 마련되는 진동완충부재와; 냉각수를 냉각하는 냉각장치와, 상기 냉각장치에서 냉각된 냉각수를 상기 분쇄드럼과 상기 드럼자전유닛 및 상기 드럼공전유닛 중 적어도 어느 하나를 향해 분사 공급하는 공급관부와, 상기 분사된 냉각수를 상기 냉각장치로 리턴시키는 리턴관부와, 상기 공급관부를 통해 상기 냉각수를 분사 순환시키는 순환모터를 갖는 냉각유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 기기의 구성이 간단하면서 재료를 단시간 내에 초미립자로 분쇄할 수 있으며, 회전속도 조절에 의해 다양한 물성치의 입자상 가공물을 생산할 수 있으며, 기기의 내구성이 우수하고 동력 사용량이 적은 분말 제조장치가 제공된다.

분쇄, 엑티베이터, 분쇄볼, 분쇄드럼, 공전, 자전

Description

분말 제조장치 {Powder Making Machine}

도 1은 본 발명에 따른 분말 제조장치 설치상태 단면도,

도 2는 도 1의 분말 제조장치의 드럼공전유닛 및 드럼자전유닛의 사시도,

도 3는 종래 분말제조장치인 분쇄기용 엑티베이터 설치상태 단면도,

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* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 하우징프레임 11 : 드럼수용공간

20 : 분쇄드럼 23 : 분쇄볼

25 : 고형재료 30 : 드럼공전유닛

31 : 모터 32 : 주축

33 : 드럼지지암 35 : 진동완충부재

40 : 드럼자전유닛 41 : 원동기어

43 : 피동기어 45 : 연동기어

50 : 제어부

본 발명은, 분말 제조장치에 관한 것이다.

분말 제조장치는 금속이나 세라믹을 포함한 각종 광물 및 플라스틱이나 곡물 등의 각종 고형재료를 미세한 입자상으로 분쇄하는 장치로서, 최근에는 고형물질을 나노 크기의 초미세 입자상으로 분쇄할 수 있을 정도의 기술발달이 이루어져 있다.

종래 분말 제조장치로서 분쇄기용 엑티베이터(101)의 일 예가 도 3과 같이, 대한민국 등록실용신안 제20-0264704호에 개시된 바 있다. 이 분쇄기용 엑티베이터(101)는 분쇄볼(103)과 분쇄대상인 고형재료(105)를 수용하는 자르부(110)를 공전 및 자전 가능하게 지지하는 지지부재(120)가 제1모터(130)에 의해 회전할 수 있도록 구성되어 있고, 자르부(110)가 제2모터(140)와 다수의 벨트(150) 및 기어(160) 등의 자전수단에 의해 지지부재(120)에서 자전할 수 있도록 구성되어 있다.

이 분쇄기용 엑티베이터(101)는 공전 및 자전하는 자르부(110) 내부에서 분쇄볼(103)이 자르부(110)의 내벽면을 타격하는 작용에 의해 고형재료(105)가 분쇄되도록 하고 있다.

그러나, 이러한 종래의 분쇄기용 엑티베이터(101)는 자르부(110)를 공전 및 자전시키는 구성이 매우 복잡하다는 문제점이 있었다.

또한, 구성상 자르부(110)의 자전 및 공전이 고속으로 이루어질 수 없을 뿐만 아니라 회전속도의 제어가 사실상 불가능하기 때문에, 분쇄볼(103)이 자르부(110)의 내벽면을 타격하는 작용만을 가지고 고형재료(105)를 분쇄한다. 따라서, 고형재료(105)의 분쇄 시간이 오래 소모될 뿐만 아니라, 고형재료(105)를 초 미립자로 분쇄할 수 없다는 문제점이 있었다.

또한, 회전속도의 제어가 사실상 불가능하기 때문에, 다양한 물성치의 입자상 가공물을 생산할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 복잡한 회전 구성 및 타격 분쇄에 의해, 회전 저항이 크게 형성되고 기기의 내구성 저하 및 동력 사용량 증가 등의 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 기기의 구성이 간단하면서 재료를 단시간 내에 초미립자로 분쇄할 수 있으며, 회전속도 조절에 의해 다양한 물성치의 입자상 가공물을 생산할 수 있으며, 기기의 내구성이 우수하고 동력 사용량이 적은 분말 제조장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 분말 제조장치에 있어서, 분쇄볼과 고형재료를 기밀 수용하는 적어도 하나의 원통형 분쇄드럼과; 모터에 의해 회전하는 주축과, 상기 주축에서 반경방향으로 연장된 단부에 상기 분쇄드럼을 구름베어링으로 회전가능하게 지지하는 드럼지지부가 형성된 적어도 하나의 드럼지지암을 갖는 드럼공전유닛과; 상기 주축에 결합되는 원동기어와, 상기 분쇄드럼에 결합되어 상기 원동기어와 맞물림 회전하는 피동기어와, 상기 원동기어와 상기 피동기어 사이에 맞물림 결합되는 적어도 하나의 연동기어를 갖는 드럼자전유닛과; 상기 주축의 적어도 일단부 영역과 상기 주축을 회전 가능하게 지지하는 주축지지부와의 사이에 마련되는 진동완충부재와; 냉각수를 냉각하는 냉각장치와, 상기 냉각장치에서 냉각된 냉각수를 상기 분쇄드럼과 상기 드럼자전유닛 및 상기 드럼공전유닛 중 적어도 어느 하나를 향해 분사 공급하는 공급관부와, 상기 분사된 냉각수를 상기 냉각장치로 리턴시키는 리턴관부와, 상기 공급관부를 통해 상기 냉각수를 분사 순환시키는 순환모터를 갖는 냉각유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 분말 제조장치에 의해 달성된다.Z

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이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 분말 제조장치의 설치상태 단면도이고, 도 2는 도 1의 분말 제조장치의 드럼공전유닛 및 드럼자전유닛의 사시도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 분말 제조장치(1)는 하우징프레임(10)과, 하우징프레임(10)에 수용되어 공전 및 자전하는 적어도 하나의 분쇄드럼(20)과, 분쇄드럼(20)을 공전시키는 드럼공전유닛(30)과, 분쇄드럼(20)을 자전시키는 드럼자전유닛(40)을 포함한다.

하우징프레임(10)에는 상하 구획된 드럼수용공간(11)과 기기수용공간(15)이 형성되어 있다. 드럼수용공간(11)은 상향 개구된 공간으로 형성되고, 그 상향 개구를 개폐도어(13)에 의해 회동 개폐되도록 하는 것이 바람직하다. 그리고, 기기수용공간(15) 역시 기기의 출입을 위한 일측 개구를 갖는 공간으로 형성되는 것이 바람직하다.

여기서, 드럼수용공간(11)은 그 내부가 별도의 냉각유닛(70)에 의해 냉각될 수 있도록 한다. 이는 분쇄드럼(20) 내에서 분쇄볼(23)이 분쇄 작용하는 과정에서 발생되는 분쇄드럼(20)의 온도상승을 방지하기 위한 것이다.

이 냉각유닛(70)은 도면에 도시된 바와 같이, 기기수용공간에(15) 마련되어 냉각수를 냉각시키는 냉각장치(71)와, 냉각장치로부터 드럼수용공간(11)을 향하는 공급관부(73)와, 드럼수용공간(11)으로부터 냉각장치(71)를 향하는 리턴관부(75)와, 냉각장치(71)에서 냉각된 냉각수를 펌핑하여 공급관부(73)를 통해 드럼수용공 간(11)으로 분사 순환시키는 순환모터(77)로 구성하여 분쇄드럼(20)을 포함한 각 기어 및 베어링 등의 기기부품을 냉각시키는 것이 바람직하다. 이때, 드럼수용공간(11)을 향하는 공급관부(73)의 말단에는 분사노즐을(미도시) 설치할 수도 있다. 여기서, 냉각수는 냉각오일이나 물 또는 기타 냉매 등을 사용할 수 있다.

혹은, 냉각구성으로서, 드럼수용공간(11)을 기밀 가능한 공간으로 형성한 상태에서 드럼수용공간(11)에 적정량의 냉각수를 수용하여 분쇄드럼(20)을 포함한 각 기어 및 베어링 등의 기기부품을 냉각시킬 수도 있다.

분쇄드럼(20)은 분쇄볼(23)과 고형재료(25)를 수용하도록 상향 개구된 원통형상을 가지고 있으며, 그 상향 개구가 드럼커버(21)에 의해 기밀하게 개폐된다. 이때, 드럼커버(21)는 분쇄드럼(20)의 회전을 고려하여 도면에 도시된 바와 같이 볼트 또는 도시 않은 여타 잠금 장치 등을 이용하여 분쇄드럼(20)의 상향개구를 견고하게 차단하여야 한다. 그리고, 분쇄드럼(20)의 하부에는 후술할 드럼자전유닛(40)의 원동기어(41)로부터 전달되는 회전력을 전달받는 피동기어(43)가 결합되어 있다.

이 분쇄드럼(20)은 후술할 드럼공전유닛(30)의 드럼지지암(33)에 자유회전 가능하게 지지된 상태에서, 드럼자전유닛(40)의 원동기어(41) 회전력이 피동기어(43)로 전달됨으로써 자전하게 된다.

여기서, 분쇄드럼(20)의 적어도 내벽면은 분쇄볼(23)과의 접촉에 의한 마모를 고려하여 내마모성이 우수한 재질로 마련해야 한다.

드럼공전유닛(30)은 하우징프레임(10)의 중앙영역에서 기기수용공간(15)으로부터 드럼수용공간(11)에 걸쳐 기립 설치되어 모터(31)에 의해 회전하는 주축(32)과, 드럼수용공간(11)에 위치하는 주축(32)으로부터 반경방향으로 연장되어 주축(32)의 회전에 의해 분쇄드럼(20)을 주축(32)에 대해 공전시킴과 동시에 분쇄드럼(20)을 자유회전 가능하게 지지하는 드럼지지암(33)을 갖는다.

주축(32)은 그 양단부가 하우징프레임(10)의 상하에 설치되는 저어널(32b)에 의해 회전 가능하게 기립 설치되며, 그 하부에는 인접하게 설치되는 모터(31)로부터 회전력을 전달받을 수 있도록 벨트 풀리(32a)가 결합되어 있다. 여기서, 주축(32)의 회전은 도면에 도시된 바와 같이, 벨트 풀리(32a)에 의해 이루어질 수도 있으며, 모터(31)와 주축(32)을 직접 연결하여 주축(32)을 회전시킬 수도 있다.

그리고, 주축(32)의 상부에는 주축(32) 및 드럼지지암(33), 분쇄드럼(20)의 회전시 발생하는 진동을 완충시키는 진동완충부재가 마련된다. 이때, 완충부재는 하우징프레임(10)의 개폐도어(13)와 주축(32) 상단사이에 개재되는 완충스프링으로 마련되는 것이 바람직하다.

한편, 드럼지지암(33)은 주축(32)과 결합되는 주축결합부(33a)와, 주축결합부(33a)의 둘레로부터 사방으로 연장된 복수의 아암부(33b)와, 아암부(33b)의 연장단부에 형성되어 분쇄드럼(20)을 둘러싸는 환 형상의 드럼지지부(33c)가 일체로 형성되는 구조를 갖는다. 이 드럼지지암(33)은 드럼수용공간(11) 상하부에 한 쌍으로 마련되어 각 분쇄드럼(20)의 상하부를 회전 가능하게 지지한다.

이때, 드럼지지부(33c)와 분쇄드럼(20) 사이에는 분쇄드럼(20)을 자유 회전 가능하게 지지하는 구름베어링(33d)이 개재되는데, 이 구름베어링(33d)은 도면에 도시된 바와 같이, 분쇄드럼(20)의 하중에 대향하는 방향의 테이퍼 롤러 베어링으로 마련되는 것이 바람직하다.

드럼자전유닛(40)은 주축(32)에 결합되는 원동기어(41)와, 분쇄드럼(20)에 결합되는 피동기어(43)와, 원동기어(41)와 피동기어(43) 사이에 맞물림 결합되는 적어도 하나의 연동기어(45)로도 구성할 수 있다. 이때, 연동기어(45)는 도면과 같이, 원동기어(41)와 인접하게 설치되는 제1연동기어(45a)와, 주축(32)에 베어링(47)에 의해 자유회전 가능하게 결합되어 제1연동기어(45a)와 피동기어(43)와 맞물리는 제2연동기어(45b)로 구성할 수 있다. 이 드럼자전유닛(40)은 모터(31) 구동에 의해 주축(32)이 회전하면 주축(32)에 결합된 원동기어(41)가 회전하면서 이와 맞물린 연동기어(45) 및 피동기어(43)가 회전하여 분쇄드럼(20)을 자전시키게 된다. 이때, 원동기어(41)와 연동기어(45) 및 피동기어(43)의 기어비는 요구되는 분쇄드럼(20)의 회전속도에 대응하도록 설정된다.

그리고, 모터(31)는 주축(32)의 회전속도와 회전방향을 조절할 수 있는 정역변속모터로 마련되는 것이 바람직하다. 이는 분쇄드럼(20) 내에서 분쇄되는 고형재료(25)의 종류 또는 분쇄정도 등의 분쇄 조건을 조절하기 위한 것이다.

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한편, 하우징프레임(10)의 일측에는 모터(31) 및 냉각장치(미도시)의 구동을 제어하는 제어부(50)가 설치되어 있다. 이 제어부(50)에는 분쇄 대상인 고형재료(25)의 종류에 따라 모터(31)의 회전속도 및 회전방향이 미리 프로그램 되어 있다. 그리고, 제어부(50)는 모터(31)의 회전에 의한 분쇄드럼(20)의 자전 시에 냉각장치(미도시)를 구동시켜 드럼수용공간(11) 내부와 분쇄드럼(20)이 냉각될 수 있도록 한다.

이러한 구성에 의해서, 본 발명에 따른 분말 제조장치(1)를 이용하여 분쇄대상인 고형재료(25)를 분쇄하는 과정을 살펴본다. 먼저, 드럼수용공간(11)의 개폐도어(13)와 각 분쇄드럼(20)의 드럼커버(21)를 개방한 상태에서 분쇄드럼(20) 내에 분쇄볼(23)과 고형재료(25)를 수용시킨다. 그리고, 드럼커버(21)와 개폐도어(13)로 각각 분쇄드럼(20)과 드럼수용공간(11)을 폐쇄한 상태에서, 제어부(50)의 구동 스위치를 온(ON)하면 모터(31)의 회전에 의해 주축(32)이 회전된다.

주축(32)이 회전되면 드럼공전유닛(30)의 드럼지지암(33)이 회전하여 각 분쇄드럼(20)을 주축(32)을 중심으로 회전시키는 드럼 공전이 시작된다. 또한, 주축(32)의 회전에 따라 드럼자전유닛(40)의 원동기어(41)와 피동기어(43) 및/또는 연동기어(45)가 상호 맞물림 회전함으로써, 분쇄드럼(20)이 자전하게 된다.

분쇄드럼(20)이 공전과 자전을 하게 되면, 분쇄드럼(20) 내에 수용된 분쇄볼(23)이 원심력에 의해 분쇄드럼(20)의 내벽면에 밀착된 상태에서 구름 분쇄 작용하게 되며, 이 구름 분쇄 작용하는 분쇄볼(23)과 분쇄드럼(20) 내벽면 사이에 고형재료(25)가 유입되면서 입자상으로 분쇄된다. 이때, 구름 분쇄 작용에 적합한 회전속도는 연동기어(45)와 피동기어(43)의 기어비 설정 및/또는 제어부(50)에서 모터(31)의 구동을 제어함으로써 가능하다.

이와 같이, 분쇄볼이 분쇄드럼의 내벽면에 밀착된 상태에서 발생되는 구름 분쇄 작용은 그 분쇄에너지가 지속적으로 크게 형성되므로 고형재료를 단시간 내에 초미립자로 분쇄할 수 있다. 따라서, 분쇄성능이 월등히 향상된다.

이때, 분쇄에너지의 크기는 분쇄대상인 고형재료의 종류에 따라 제어부에 미리 프로그램되어 있는 모터의 회전속도 및/또는 회전방향에 기초하여 제어부에서 조절할 수 있다. 또한, 모터의 회전속도 및/또는 회전방향을 제어부에서 제어함으로써, 같은 고형재료를 가지고 다양한 물성치의 입자상 가공물을 생산할 수 있다.

그리고, 분쇄드럼의 공전 및 자전을 기어와 베어링의 구성에 의해 이루어지 도록 함으로써, 기기구성을 간단하게 할 수 있다. 또한, 기어와 베어링의 구조상 마찰저항이 최소화됨으로써 기기의 내구성 향상 및 동력 사용량을 현격하게 줄일 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 기기의 구성이 간단하면서 재료를 단시간 내에 초미립자로 분쇄할 수 있으며, 회전속도 조절에 의해 다양한 물성치의 입자상 가공물을 생산할 수 있으며, 기기의 내구성이 우수하고 동력 사용량이 적은 분말 제조장치가 제공된다.

Claims

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분말 제조장치에 있어서,

분쇄볼과 고형재료를 기밀 수용하는 적어도 하나의 원통형 분쇄드럼과;

모터에 의해 회전하는 주축과, 상기 주축에서 반경방향으로 연장된 단부에 상기 분쇄드럼을 구름베어링으로 회전가능하게 지지하는 드럼지지부가 형성된 적어도 하나의 드럼지지암을 갖는 드럼공전유닛과;

상기 주축에 결합되는 원동기어와, 상기 분쇄드럼에 결합되어 상기 원동기어와 맞물림 회전하는 피동기어와, 상기 원동기어와 상기 피동기어 사이에 맞물림 결합되는 적어도 하나의 연동기어를 갖는 드럼자전유닛과;

상기 주축의 적어도 일단부 영역과 상기 주축을 회전 가능하게 지지하는 주축지지부와의 사이에 마련되는 진동완충부재와;

냉각수를 냉각하는 냉각장치와, 상기 냉각장치에서 냉각된 냉각수를 상기 분쇄드럼과 상기 드럼자전유닛 및 상기 드럼공전유닛 중 적어도 어느 하나를 향해 분사 공급하는 공급관부와, 상기 분사된 냉각수를 상기 냉각장치로 리턴시키는 리턴관부와, 상기 공급관부를 통해 상기 냉각수를 분사 순환시키는 순환모터를 갖는 냉각유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 분말 제조장치.