KR100625400B1

KR100625400B1 - 햄머젯트기류를 이용한 미분분쇄기

Info

Publication number: KR100625400B1
Application number: KR1020040045774A
Authority: KR
Inventors: 이진효
Original assignee: 주식회사 케이피알
Priority date: 2004-06-15
Filing date: 2004-06-15
Publication date: 2006-09-20
Also published as: KR20040062523A

Abstract

본 발명은 햄머젯트기류를 이용한 미분분쇄기 및 분쇄방법에 관한 것으로서, 그 구성은 쇄료저장호퍼와, 상기 쇄료저장호퍼의 하부에 설치되는 정량투입 스크류콘베어와, 상기 쇄료저장호퍼로부터의 쇄료가 스크류콘베어를 통하여 분쇄기 내부로 공급되면 분쇄하는 분쇄기본체로 구성되며, 상기 분쇄기본체는 다수개의 라이너와 디스크에 조립된 로우터햄머가 방사상으로 설치된 원통형의 메인케이싱과 상기 메인케이싱의 후면에 연이어 설치되며 배출팬이 내부에 설치된 원통형의 배출팬케이싱으로 구성되되, 상기 배출팬케이싱의 상면에는 제품이송관이 설치되어, 상기 분쇄된 제품을 상기 제품이송관을 통하여 포집장치로 이송하는 것을 특징으로 하는 햄머젯트기류를 이용한 미분분쇄기 및 분쇄방법이다.

구동축, 호퍼, 로우터햄머, 라이너, 햄머젯트기류, 햄머핀, 스크류콘베어

Description

햄머젯트기류를 이용한 미분분쇄기{omitted}

도 1은 본 발명의 미분분쇄기의 정면도

도 2는 본 발명의 미분분쇄기의 평면도

도 3은 본 발명의 분쇄기본체의 단면도

도 4는 쇄료투입장치의 개요도

도 5는 메인케이싱 개요도

도 6은 배출팬케이싱 개요도

도 7은 제트기류 발생 형상도 및 라이너의 설치상태도

도 8은 본 발명의 포집장치가 설치된 정면도

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 베이스(base) 2 : 배출팬케이싱

3 : 메인케이싱 4 : 플라이휠

5 : 구동축 6 : 라이너

7 : 로우터햄머 8 : 디스크

9 : 햄머핀 10 : 사이더라이너

11 : 쇄료저장호퍼 12 : 스크류콘베어

13 : 백필터(bag filter) 14 : 로터리밸브

15 : 제품이송관 16 : 배출팬

17 : 구동 모터 18 : 세퍼레이터

19 : 분쇄기 본체 20 : 쇄료 투입구

21 : 미분 배출구 22 : 중간격벽

23 : 포집장치

유사 이전부터 인류는 미분을 제조하는 가장 손쉬운 방법으로 분쇄방법을 개발하여 사용하여 왔으며, 현재도 원리적으로는 같은 방법을 사용하여 화학공업, 광산공업, 식품산업 및 분말야금 등에 사용하고 있다. 미분을 만드는 것은 미분 자체가 목적이라기보다는 미분의 큰 비표면적을 이용하여 다음 프로세스의 효율을 높이거나 또 다른 물질의 혼합이나 암석 속에서 유용한 성분을 분리 회수하는 목적을 갖고 있다. 이와 같은 것은 생체에서도 일상 경험하는 바이다.

고체는 본래 응집에너지를 갖고 있으며, 파쇄되어 새로운 표면이 생성되면 응집에너지는 표면에너지로 전환된다. 분쇄가 진행되어 새로 생긴 표면적이 증대하면 표면에너지도 증대하여 더 이상 분쇄는 진행되지 않게 되어 이른바 분쇄한계에 도달한다. 특히 공업이 발달함에 따라 이러한 분쇄는 더욱 미립화 할 필요성이 날로 증대하게 되어 미분 분쇄기의 개발에 대한 필요성은 날로 커지고 있는 실정에 있다.

미분을 제조하는 방법은 그 오랜 역사에도 불구하고 대량의 에너지를 소비하고 또한 효율이 현저하게 낮은 것도 분쇄라는 단위 조작의 특징이며 현재 연구의 진전도 가장 뒤떨어진 분야이다. 한편, 새로운 재료개발을 위하여 분체의 입자 지름분포는 현저한 영향을 가지므로 요구하는 입도 분포를 얻기 위한 분쇄법은 앞으로 더욱 중요성이 커질 것이다.

분쇄를 위한 분쇄기의 분류는 각각 원리가 다른 많은 분쇄 방법에 의해 분쇄기를 분류하는 것은 매우 어렵고 또한 인정을 받는 결정적인 것은 없다. 다만 일반적으로 대상입자(분체)의 입도에 따라 (1)조쇄 ; 80~40mm이하, (2)중쇄 : 10~3mm이하, (3)분쇄 : 1mm이하, (4)미분쇄 : 100 mesh이상, (5)초미분쇄 : 200 mesh이상으로 크게 나누고 또 힘의 전달기구와 분쇄기의 운동방식 등에 따라 분류하고 있다.

지금까지 국내 기술로서는 조쇄, 중쇄 및 분쇄를 위한 분쇄기는 개발되어 사용되고 있지만 미분쇄 및 초미분쇄 기술은 외국제품에 비하여 그 기술 및 품질이 크게 뒤떨어져 있다. 현재 사용되고 있는 미분 분쇄기로는 Roll Mill, Ball Mill, Pin Mill, Hammer Mill 등이 있으며, 최근 화학공업, 광산공업, 식품산업 및 분말야금 등에는 초 미분의 분체(74㎛)를 사용하는 제품의 수요가 증대함에 따라 이의 원료가 되는 초 미분을 만드는 과정에서 필요한 분쇄기가 무엇보다 필요한 실정에 있다.

본 발명은 광업, 화학식품, 요업제약, 제분, 의약, 화장품 등의 산업에서 미분를 요구함에 있어 기존의 폐회로 방식과 같이 넓은 면적에 복잡 다양한 구조 또 는 ROLL MILL에서의 1차, 2차, 3차, 4차의 분쇄기를 거치거나 다른 여러 기종의 기계를 거쳐야만 하는 저효율, 고단가의 결점을 보완하여 단 한번의 분쇄로 다량의 초 미분을 생산하며 특히 Screen을 내장하지 않고, 쇄료 투입과 동시에 배출되는 구조를 가지므로 종래의 분쇄기에 비하여 햄머 젯트 기류에 의하여 초 미분를 단시간에 대량으로 생산할 수 있는 저단가, 고효율의 분쇄기 및 분쇄방법에 관한 것이다.

본 발명의 목표는 초 미분을 위한 분쇄기에 관한 것으로서, 현재 수입하여 사용하고 있는 JET MILL, RAYMOND MILL 등의 문제점을 개선하여 고속의 햄머 제트기류를 사용하여 초 미분을 제조할 수 있고, 또한 그 성능 및 분쇄시간의 단축 및 사용하기 편리함을 갖춘 보다 새로운 초 미분 분쇄기를 개발하여 수입품을 대체하고자 하는 것을 최종 목표로 한다.

본 발명은 현재 국내에 미분을 생산하는 각 제조회사의 저 효율 고단가의 장비 또는 구조가 복잡한 장비를 대체할 수 있고, 또한 소형이면서 대용량의 미분에서부터 초 미분을 제조하는 것을 목적으로 하며 이의 용도로서는 화학분야에서는 탄산칼슘, 실리카, 젤라틴, 페놀수지. 폐타이어, 스테아린산 등에 사용되며,식품분야에서는 쌀, 소맥, 겨자. 녹차, 대두, 감초, 황기, 당기, 미역, 키토산, 목분 등에 사용되며,광산분야에서는 석회석, 황토, 옥, 돌, 석고, 모래, 시멘트 등을 초 미립화 할 수 있는 분쇄기이다.

그 분쇄원리는 초고속으로 회전하는 로우터 햄머(Rotor hammer)에 의하여 분 쇄실 내에서 초고속 공기 선회 와류를 발생시켜 쇄료의 팽창, 절단, 압축, 파쇄 및 고주파 진동 등의 작용을 이용하여 쇄료를 초 미립화하는 분쇄기이다.

그 특징으로서는 첫째, 초미립자(5~10㎛)로 만들 수 있으며, 둘째, 일반 분쇄기로서 분쇄가 어려운 섬유질이 많은 어떠한 물성도 분쇄가 가능하며, 셋째, 햄머 제트기류를 사용하여 투입과 동시에 배출되므로 원 쇄료의 물성 변화가 없으며, 구조가 간단하고 사용이 편리하며, 그 설치 공간이 작다.

기존의 분쇄기가 쇄성물의 미분 및 초 미분을 생산하고자 할 경우 각각 용도에 적합한 분쇄기를 구입하여 사용하여야 하나, 본 발명은 미분과 초 미분을 수요자의 요구에 적합한 입도를 자유자재로 얻을 수 있는 분쇄기로서, 아래에는 기존의 분쇄기와 본 발명과의 성능 비교를 나타내었다.

이상과 같은 본 발명의 미분분쇄기의 구성은 다음과 같다. 본 발명의 미분분쇄기는 구동부, 분쇄실, 입도조정 세퍼레이터, 배출용 팬, 베이스(Base) 및 케이싱(Casing) 등으로 구성되며, 분쇄기의 각부 기능에 관하여 기술하면 구동부는 회전수 3,000~5,000rpm까지 조정 가능한 15Kw 모터(Motor)로 제작되며, 분쇄실은 초고속 회전하는 로우터 햄머(Rotor Hammer)와 라이너(Liner)에 의해 공기 선회와류를 발생하며, 또한, 입도조정 세퍼레이터(Separator)가 설치되어 링의 틈새 간격으로 입도 조정이 가능하다. 배출용 팬(Fan)은 분쇄된 쇄성물을 외부로 배출한다.

베이스 및 케이싱은 초고속 회전하는 로우터 햄머 및 모터를 지지하며, 베어링은 초고속에 견딜 수 있는 자동 조심 베어링을 사용하며, 진동방지 고무 패드(Pad)를 사용하여 장비의 진동을 방지한다.

그 자세한 사양은 다음과 같다. 베이스 및 케이싱의 크기는 800W×1000L×600H이며, 주축 모터의 회전수는 3000~5000(rpm)이며, 마력은 개략적으로 15KW정도이며, 스크류콘베어 모터의 회전수는 40~50(rpm)이다. 또한, 분쇄능력은 300(kg/hr)이며, 입도분포는 43~1(㎛)정도이며, 설치면적은 1(㎡)정도이다. 그리고 포집 백필터(Bag Filter)는 에어 펄싱 타이프(Air Pulsing Type)을 사용하며, 탈분방법은 진동 모터(Vibrating Motor)를 사용하여 진동탈분 방식을 사용한다.

초고속 공기선회 와류장치로서의 풍압은 10 atm이상으로 제작하며, 입도조정 세퍼레이터는 100∼325 mesh이상이며, 쇄성물 배출용 팬은 50 m³/min의 배출용적을 갖도록 설계한다. 발생소음은 80 db이하로 한다.

또한, mesh 크기 측정은 100∼325mesh이상으로 하며, 용량은 물성에 따라 차이가 있어 약 100 ∼ 300 kg/hr로 한다.

베어링은 고속 베어링을 사용하며, 그 규격은 #2320에 의한다.

그외, ROTOR HAMMER의 재질은 고크롬강, STS304을 사용하며, 하부 BASE 및 CASING은 SS41를 사용한다.

로우터햄머는 일단부는 햄머가 형성되고, 타단이 구동축의 두 디스크 사이에 고정된 것으로서, 영문자 ' T'형상으로 일반적으로 제작된다.

따라서, 본 발명의 미분분쇄기에 의하여 최종으로 생산되는 초 미분 분쇄입도는 325mesh 이상이다.

따라서, 본 발명은 Hammer Jet 기류방식에 의한 새로운 분쇄기술의 개발로 인하여 분쇄방법의 기술개선이 가능하며, 기존의 입도직경에 따른 미분 및 초 미분 생산을 위한 분쇄기의 개발로 인하여 수요자의 요구에 맞는 입도를 얻을 수 있어 분쇄기 시장의 혁신을 이룰 수 있다.

또한, 현재 화학공업, 식품공업 및 광산산업에 전반적으로 이용할 수 있어 그 이용 가능성이 무한히 크므로 분쇄와 관련된 산업에 큰 기여가 예상된다.

즉, 본 발명은 구동축의 전면으로부터 풀리휠과, 제1베어링하우징과, 그 상부에 쇄료저장호퍼가 설치된 원통형의 메인케이싱과, 배출팬케이싱과, 제2베어링하우징이 순차적으로 결합설치되되, 상기 풀리휠은 구동 모터에 의하여 가동되며, 상기 메인케이싱의 내부에는 라이너와 로우터햄머가 설치되되, 상기 라이너는 상기 메인케이싱의 내부벽면에 다수개가 형성되며, 이와 대응하여 상기 로우터해머는 구동축의 외주 디스크에 햄머핀에 의하여 다수개가 방사상으로 결합되며, 배출팬케이싱의 내부에는 배출팬이 구동축에 고정설치됨으로써, 쇄료저장호퍼와 스크류콘베어 를 통하여 공급된 원료가 상기 회전하는 로우터햄머와 라이너의 사이에 발생하는 햄머젯트기류에 의하여, 원료가 미세하게 분쇄된 후, 배출팬에 의하여 후부로 이송되는 것을 특징으로 하는 햄머젯트기류를 이용한 미분분쇄기이며, 특히 상기 메인케이싱과 배출팬케이싱의 사이에는 중간격벽이 형성되되, 상기 중간 격벽의 중앙부는 상기 구동축이 통과할 정도의 관통공이 형성되고, 상기 관통공에는 링형태의 세퍼레이터가 삽입고정되어서, 상기 세퍼레이터의 두께를 달리하여 구동축간의 간극을 적절히 조절함으로써, 분쇄기에서 분쇄된 쇄성물을 입도별로 선별할 수 있게 구성되며, 상기 풀리휠과 구동모터의 동력전달수단은 벨트를 사용한다.

또한, 상기 로우터햄머가 설치되는 구동축의 외주에는 원주방향을 따라서 디스크가 고정되되, 이는 플랜지의 형태이며, 2개가 나란히 고정되어, 상기 디스크의 사이에 상기 로우터 햄머의 끝단부가 삽입되며, 햄머핀에 의하여 고정되며, 상기 햄머핀의 수를 적정히 증감함으로써, 햄머핀의 간격이 조정되며, 따라서 상기 햄머핀 사이를 통과하는 파쇄물의 입도를 선정할 수 있다.

즉, 본 발명은 쇄료저장호퍼와, 상기 쇄료저장호퍼의 하부에 설치되는 정량투입 스크류콘베어와, 상기 쇄료저장호퍼로부터의 쇄료가 스크류콘베어를 통하여 내부로 공급되면 분쇄하는 분쇄기본체로 구성되며, 상기 분쇄기본체는 다수개의 라이너와 디스크에 조립된 로우터햄머가 방사상으로 설치된 원통형의 메인케이싱과 상기 메인케이싱의 후면에 연이어 설치되되, 배출팬이 내부에 설치된 원통형의 배출팬케이싱으로 구성되며, 배출팬케이싱의 상면에는 제품이송관이 설치되어, 상기 분쇄된 미분을 상기 제품이송관을 통하여 포집장치로 이송하는 것이며, 상기 포집 장치는 상기 제품이송관에 연결된 백필터와, 상기 백필터의 하부에 설치된 로터리밸브로 구성되되, 상기 백필터는 카트리지타입으로 구성되고, 또한 탈분방법으로서 자동 에어 펄싱 타입으로써, 미분이 포집벽에 부착하지 않도록 제작된 것이다.

또한, 본 발명은 그 미분분쇄방법으로서, 원료를 쇄료저장호퍼에 장입하는 1단계와; 쇄료저장호퍼 하부로부터 토출되는 원료를 이송용 스크류콘베어를 통하여 메인케이싱 내부로 이송하는 2단계와; 상기 원료를 메인케이싱 내부의 회전하는 로우터햄머와 라이너에 의하여 발생되는 젯트기류에 의하여 분쇄하는 3단계와; 분쇄된 미분이 세퍼레이터를 통과하여 포집장치로 배출되는 4단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 햄머젯트기류를 이용한 미분분쇄방법에 관한 발명이다.

본 발명을 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 미분분쇄기의 정면도이고, 도 2는 본 발명의 미분분쇄기의 평면도이다. 분쇄실내의 로우터햄머, 배출팬을 구동하기 위하여 모터를 구동하여 벨트 풀리를 통하여 속도를 조절한다. 도 3은 본 발명의 분쇄 기본체의 단면도이다. 모터로부터 벨트 풀리를 통하여 동력을 공급받아 로우터 Hammer 구동에 의한 Jet 기류가 Liner에 충돌하여 와류 선회한다. 이 Jet 기류가 쇄성물을 팽창, 전단, 압축, 고주파 진동시켜 요구하는 입도로 분쇄된다. 요구하는 입도가 되면 세퍼레이트를 통하여 배출팬을 거쳐 포집장치로 이동한다. 여기서, 요구하는 쇄성물의 입도를 얻기 위해서는 햄머핀과 중간격벽, 세퍼레이트와 구동축 사이의 간격이 중요한 역할을 한다. 즉, 빠른 회전속도에 의하여 햄머핀의 원주 주변에는 쇄성물을 밀어내는 작용이 이루어지므로 분쇄된 쇄성물 중에 중간격벽을 따라 흘러내리는 소정크 기의 분쇄 쇄성물만이 구동축과 중간격벽 사이의 간격을 통과한 후 세퍼레이터와 구동축 사이의 간격으로 흡입되어 배출된다. 따라서 햄머핀과 중간격벽, 링형상의 세퍼레이터 사이에는 적정간격이 형성되고, 이 간격을 조정함으로써 얻어지는 쇄정물의 입도를 선정할 수 있다. 도 4는 쇄료투입장치의 개요도이다. 이는 분쇄하고자 하는 쇄료를 투입하여 분쇄실로 정량이송을 위한 장치로서 이는 쇄료저장호퍼와 스크류콘베어로 구성되어 있고, 스크류콘베어 속도는 인버터를 통하여 조절한다. 도 5는 메인케이싱 개요도이다. 도 6은 배출팬케이싱 개요도이다. 도 7은 제트기류 발생 형상도 및 라이너의 설치상태도이다. 라이너는 메인케이싱의 내부벽면에 형성되되, 그 단면이 주로 사변형이며, 긴막대형상이며, 이는 도면에 잘 도시되어 있다. 이것의 설치위치는 상기 로우터햄머와 상응작용하여 젯트기류를 발생할 수 있게 유체학적으로 분석된 결과로서, 메인케이싱 내부벽면의 원통부분 및 양측면부분에도 같이 설치할 수 있으며, 원통부분에 설치할 경우는 장변이 구동축과 수평하게 위치되며, 구동축을 중심으로 방사상으로 설치되게 된다. 또한 라이너를 메인케이싱의 양측면에도 설치할 수 있으며, 이는 사이더라이너로 호칭한다. 라이너의 개수 또한 필요에 따라서 증감할 수 있다. 본 발명에서는 상기 라이너의 규격을 가로세로 10 x 10 mm 의 단면과 길이 100 mm의 사각봉형상으로 한다. 상기와 같은 라이너의 역할은 젯트기류를 발생시키는 중요부품으로서, 로우트측 바람이 라이너에 충돌한 바람은 역으로 회오리치게 된다. 도 8은 본 발명의 포집장치가 설치된 정면도이다. 포집장치는 배출팬으로부터 공급된 쇄성물을 모으는 역할을 하며 아래의 밸브를 통하여 용기에 옮겨지게 된다. 이 포집장치는 내부에 에어 펄싱 장치와 탈분 장치를 부착하여 미분이 포집벽에 부착되지 않도록 설계한다.

따라서, 본 발명은 기류에 의한 초미분 분쇄기에 관한 것으로서, Hammer Jet 기류방식에 의한 새로운 분쇄기술의 개발로 인하여 분쇄방법의 기술개선이 가능하며, 기존의 입도직경에 따른 미분 및 초미분 생산을 위한 분쇄기의 개발로 인하여 수요자의 요구에 맞는 입도를 얻을 수 있어 분쇄기 시장의 혁신을 이룰 수 있으며, 현재 화학공업, 식품공업 및 광산산업에 전반적으로 이용할 수 있어 그 이용 가능성이 무한히 크므로 분쇄와 관련된 산업에 큰 기여가 된다.

Claims

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쇄료저장호퍼(11)와, 상기 쇄료를 분쇄하는 분쇄기본체(19)와, 이를 구동하는 모터(17)와, 분쇄된 미분을 배출하는 배출장치로 구성된 미분분쇄장치에 있어서,

상기 분쇄기본체(19)는 각각 쇄료 투입구(20)와 미분 배출구(21)가 상부에 형성된 원통형의 메인케이싱(3)과 배출팬케이싱(2)이 순차적으로 결합 설치되되, 상기 메인케이싱(3)과 배출팬케이싱(2)의 중심을 관통하는 구동축(5)이 설치되고, 상기 메인케이싱(3)의 내부벽면의 원통형부분에는 다수개의 라이너(6)가 구동축(5)과 나란하게 결합설치되고, 구동축(5)의 외주에 조립된 디스크(8)에는 다수개의 로우터햄머(7)가 방사상으로 결합설치되며, 배출팬케이싱(2)의 내부에는 미분 배출용 배출팬(16)이 구동축(5)에 고정설치되고, 상기 구동축(5)은 상기 모터의 회전력을 전달받아 회전됨으로써, 쇄료저장호퍼(11)와 스크류콘베어(12)를 통하여 공급된 쇄료가 상기 회전하는 로우터햄머(7)와 라이너(6)의 사이에 발생하는 햄머젯트기류에 의하여 미세하게 분쇄된 후, 배출팬(16)에 의하여 후부로 이송되되,

상기 메인케이싱(3)과 배출팬케이싱(2)의 사이에는 중간 격벽(22)이 형성되되, 상기 중간 격벽(22)의 중앙부는 상기 구동축(5)이 통과되는 관통공이 형성되되, 상기 관통공에는 링형태의 세퍼레이터(18)가 삽입고정되어 상기 세퍼레이터(18)와 구동축(5)간의 간극을 적절히 조절함으로써, 분쇄기에서 분쇄된 쇄성물을 입도별로 선별할 수 있게 구성되며,

상기 구동축(5)의 일단에는 풀리와 플라이휠(4)이 결합설치되고, 상기 모터의 모터축에도 풀리가 결합설치되어, 상기 구동축(5)의 동력전달수단은 벨트인 것을 특징으로 하며,

상기 로우터햄머(7)가 설치되는 구동축(5)의 외주에는 원주 방향을 따라서 디스크(8)가 형성되되, 이는 플랜지의 형태이며, 2개가 나란히 형성되어, 상기 플랜지형 디스크(8)의 사이에 상기 로우터햄머(7)의 끝단부가 삽입되며,

햄머핀(9)에 의하여 고정되며,

상기 햄머핀(9)의 일단부와 중간격벽(22) 사이의 간격이 조정되며, 따라서 상기 중간격벽(22)을 따라 흘러내려 햄머핀(9)과 중간격벽(22) 사이를 통과하는 분쇄물의 입도를 선정할 수 있으며,

상기 라이너(6)는 메인케이싱(3) 내부벽면의 원통부분 및 양측면부분에도 같이 설치되되, 원통부분에 설치할 경우는 장변이 구동축(5)과 수평하게 위치되며, 구동축(5)을 중심으로 방사상으로 설치되는 것을 특징으로 하는 햄머젯트기류를 이용한 미분분쇄기.
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