KR100818515B1

KR100818515B1 - 분체분말화 미분쇄장치

Info

Publication number: KR100818515B1
Application number: KR1020070138784A
Authority: KR
Inventors: 김성대
Original assignee: 김성대
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2008-03-31

Abstract

본 발명은 광석, 활성탄, 합성수지 등 산업전반에 걸쳐서 제품생산의 원료가 되는 물질들을 분말화 시키는 장치에 관련되는 것으로, 상부에 호퍼가 구비되는 하우징; 상기 하우징 내부에 상하 방향으로 다단을 이루도록 형성되는 것으로 제1롤러는 고정된 위치에서 회전되고 제2롤러는 수평방향으로 이동되어 제1롤러와의 간격 조정이 이루어질 수 있고 상기 제1롤러와 제2롤러는 서로 반대방향으로 회전되면서 가공대상물을 분쇄시키는 다수의 분쇄롤러; 상기 각 분쇄롤러 하부에 축방향을 따라 인접하여 설치되어 분쇄물의 비산을 방지하는 비산방지판; 상기 비산방지판 말단에 설치되며 상기 분쇄롤러를 향하도록 결합되는 다수의 노즐을 갖춘 공기배관; 그리고 상하 분쇄롤러 사이 공간에 한쌍을 이루면서 마주보게 배치되며 낙하되는 분쇄물의 양에 따라 좌우로 이동되는 유도블럭을 포함하여 구성되어 가공대상물을 미세분말화 처리함을 특징으로 하는 분체분말화 미분쇄장치에 관한 것이다.

미분쇄, 분말화, 분체, 다단 분쇄롤러, 비산방지판, 공기배관, 탈수, 급속건조, 마이크로웨이브 전자파 가열, 송풍기, 수직하향 미분쇄 및 건조화, 공기냉각, 공기가열

Description

분체분말화 미분쇄장치{Grinding apparatus to make fine powder}

본 발명은 광석, 활성탄, 합성수지 등 산업전반에 걸쳐서 제품생산의 원료가 되는 물질들을 분말화 시키는 장치에 관련되는 것으로, 보다 구체적으로는 원료에 대한 탈수가 수행될 수 있고 또한 분쇄 후 건조처리가 이루어질 수 있도록 하는 분체분말화 미분쇄장치에 관한 기술이다.

각종의 자연상태의 원재료나 재활용되는 폐기물 등을 이용하여 다양한 제품들을 제조하게 되는데, 기본적이면서 중요한 전처리 및 후처리 단계로 원재료 등을 미세한 분체분말로 가공함과 동시에 원재료가 가지고 있는 수분 및 오일성분과 같은 액상물질을 급속 건조하는 기술이 병행되어야 함이 필수적이다.

미세한 분체분말 상태로 가공되어야만 타 성분들과의 혼합이 잘 이루어질 수 있고 성형성도 좋아지므로 어떠한 분야보다도 선행적으로 해결되어야 할 부분이라 할 것이다. 그리고 이와 같은 분말 건조화 작업은 작업효율성이 중요하며 연속적인 공정으로 자동화되어야 함이 바람직하다. 미세한 분진가루는 작업자의 신체에 치명적인 위해를 가할 수 있으므로 자동화를 통해서 무인시스템으로 운영될 수 있도록 함이 요청된다.

아직까지 원재료를 분체분말 상태로 가공하는 대용량의 연속적인 설비로 알려진 것이 없는 상황이나 연속처리설비를 구성함에 요구되는 개개의 요소들 중 일부는 독립적으로 활용되고 있다. 대표적인 부분으로서 미분쇄를 위한 미분쇄장치들에는 많은 종류의 것들이 있는데, 일반적으로 볼밀 또는 함마밀 혹은 쌍으로 회전되는 원통형 롤러 사이에 원재료를 투입하여 가압 미분쇄시키게 된다.

한편, 건조를 위한 수단으로는 열풍건조방식이나 마이크로웨이브를 이용하는 기술도 독립적으로는 산업 여러 분야에서 활용이 되고 있는 기술이다.

본 발명과 관련한 종래기술로서 미국 특허번호 제5375779호의 "예정된 입자 사이즈로 석회석을 미분쇄하는 공정(Process for grinding limestone to predetermined particle size distribution)"에 관한 기술이 알려져 있다.

첨부되는 도1은 이와 관련된 작업공정을 보여주는 개략적인 공정도에 해당되며, 주요한 공정으로는 (a) 원료 석회석을 공급하며, (b) 상기 원료를 적어도 하나 이상의 롤 그라인더로 투입시키되 상기 롤 그라인더는 쌍을 이루어 서로 반대방향으로 회전되고 예정된 간격을 유지하도록 배치되며, (c) 희망하는 입자크기로 미분쇄하는 것으로 이루어지는 기술이었다. 상기 기술에서는 2단으로 배치되는 롤 그라인더를 제안하고 있으며 이들 롤 그라인더의 간격은 정밀한 조정이 되는 것을 예정하고 있다. 롤 그라인더의 간격 조정을 통해서 미분쇄물의 입자크기를 조정할 수 있도록 하는 것이다.

하지만 구체적인 롤 그라인더의 작동관계나 구조가 구체화되어 있지 못하므 로 상용화하는 데에는 기술적인 어려움이 많은 실정이다. 무엇보다도 종래기술에서는 단지 원료를 분쇄하는 것을 목적으로 하므로 원료에 수분이 상당량 포함되는 경우에 탈수처리 및 건조처리에 대한 별도의 작업이 수반되어야 한다는 문제점이 있었다.

언급한 바와 같은 종래기술의 문제점에 착안하여 보다 효과적으로 원료의 분체분말화가 가능하며, 동시에 건조가 수행될 수 있는 복합적인 기능을 갖춘 미분쇄장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 투입되는 원료에 따라서는 탈수처리가 이루어진 후 미분쇄 및 건조과정이 이루어질 수 있도록 구성되는 미분쇄장치를 제공하고자 한다.

그리고 본 발명에서는 분쇄롤러가 온도변화에 따라 영향을 받는 것을 방지할 수 있도록 냉기 또는 온기를 분쇄롤러에 공급하도록 하는 미분쇄장치를 제공하고자 한다.

제시한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은 상부에 호퍼가 구비되는 하우징; 상기 하우징 내부에 상하 방향으로 다단을 이루도록 형성되는 것으로 제1롤러는 고정된 위치에서 회전되고 제2롤러는 수평방향으로 이동되어 제1롤러와의 간격 조정이 이루어질 수 있고 상기 제1롤러와 제2롤러는 서로 반대방향으로 회전되면서 가공대상물을 분쇄시키는 다수의 분쇄롤러; 상기 각 분쇄롤러 하부에 축방향을 따라 인접하여 설치되어 분쇄물의 비산을 방지하는 비산방지판; 상기 비산방지판 말단에 설치되며 상기 분쇄롤러를 향하도록 결합되는 다수의 노즐을 갖춘 공기배관; 그리고 상하 분쇄롤러 사이 공간에 한쌍을 이루면서 마주보게 배치되며 낙하되는 분쇄물의 양에 따라 좌우로 이동되는 유도블럭;을 포함하여 구성되어 가공대상물을 미세분말화 처리함을 특징으로 하는 분체분말화 미분쇄장치를 제안한다.

바람직하게 상기 제1롤러와 제2롤러는, 감아걸기전동수단에 의해서 서로 반대방향으로 회전이 이루어지는 것으로 하되, 다수의 아이들풀리와 이동이 가능한 다수의 텐션풀리가 활용되는 것으로 함을 특징으로 하는 분체분말화 미분쇄장치를 제안한다.

바람직하게 상기 하우징의 외측면에 원동롤러가 되는 제1롤러와 연결되는 구동모터가 설치되는 것으로 함을 특징으로 하는 분체분말화 미분쇄장치를 제안한다.

바람직하게 상기 제2롤러는 상기 하우징 내부 벽면에 결합되는 베이스프레임 위에 설치되되, 상기 베이스프레임 상면에는 갭 조정 스태핑모터가 구비되고, 상기 갭 조정 스태핑모터와 연결되는 볼스크류는 지지블럭에 의해 지지되는 것으로 하며, 상기 볼스크류에 결합되어 볼스크류의 회전에 따라 이동되는 이송블럭이 마련되고, 상기 이송블럭의 상단에는 상기 제2롤러의 샤프트를 지지하는 안내블럭이 결합되어 있음으로 상기 갭 조정 스태핑모터의 회전에 의해서 상기 제2롤러가 이동되어 제1롤러와의 간격이 조정되는 것으로 함을 특징으로 하는 분체분말화 미분쇄장치를 제안하다.

또한 상기 호퍼는 내면에 진동판이 구비되며, 상기 진동판과 연결되어 호퍼 외부로 연장되는 연결아암이 마련되며 상기 연결아암은 링크기구와 결합되고 상기 링크기구는 진동발생용모터와 연결되어 있음으로 인해 상기 진동판에 의해 호퍼에 투입되는 가공대상물의 원활한 이동이 이루어지는 것을 특징으로 하는 분체분말화 미분쇄장치를 제안한다.

더욱 바람직하게 상기 분체분말화 미분쇄장치는 상기 분쇄롤러의 항온유지를 위해 가열된 공기가 상기 분쇄롤러 표면으로 공급되게 하는 항온유지배관이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 분체분말화 미분쇄장치를 제안한다.

그리고 상기 항온유지배관은 내부에 중공부가 형성되는 세라믹 관으로서 전기공급에 의해서 발열이 이루어지는 것임을 특징으로 하는 분체분말화 미분쇄장치를 제안한다.

그리고 상기 항온유지배관은 상기 공기배관으로부터 분기되는 분지관과 연결되어 하우징 내부 온도 혹은 분쇄롤러 표면온도의 변화에 따라 에어가 분지관을 통해서 항온유지배관으로 공급되고 상기 항온유지배관에서 가열되어 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 분체분말화 미분쇄장치를 제안한다.

바람직하게 상기 분체분말화 미분쇄장치는 상기 하우징 내부에 호퍼와 인접하여 설치되며 내부가 빈 중공체로서 표면에 다수의 천공홀이 형성되어 가공대상물에 대한 탈수작용을 하게 되는 탈수롤러; 상기 탈수롤러 하측에 설치되는 것으로 낙하되는 액체를 수집하여 하우징 외부로 배출될 수 있게 하는 액체받이;를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 분체분말화 미분쇄장치를 제안한다.

바람직하게 상기 분체분말화 미분쇄장치는 하우징 하부에 건조챔버가 더 구비되되 상기 건조챔버에는 송풍기와 마이크로웨이브발진기가 설치되어 분말상의 처리물을 급속건조시키도록 함을 특징으로 하는 분체분말화 미분쇄장치를 제안한다.

그리고 상기 건조챔버는 하우징과 공간적으로 분리되게 하는 상측도어; 측면 일측에 배치되는 배출도어; 낙하되는 분쇄물이 쌓이게 되며 건조 완료 후에는 이동 되어 건조분쇄물을 상기 배출도어 외부로 배출시키는 배출컨베어; 상기 배출컨베어 상면에 이격되게 설치되어 왕복이동되면서 배출컨베어 상면에 쌓인 건조분쇄물을 고르게 펼치게 되는 평탄화롤러;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 분체분말화 미분쇄장치를 제안한다.

또한, 상기 분체분말화 미분쇄장치는 상기 건조챔버로 낙하된 분쇄물을 송풍기로 흩날리게 하면서 마이크로웨이브에 의한 건조가 이루어지도록 함을 특징으로 하는 분체분말화 미분쇄장치를 제안한다.

본 발명에 따른 분체분말화 미분쇄장치는 다단계에 걸쳐서 연속적인 분쇄가 이루어지므로 미크론 단위의 입자로 미세하게 분쇄가 가능하며, 투입되는 원료의 상태에 따라 제1롤러와 제2롤러의 간격조정이 이루어질 수 있어 효과적인 분쇄작업이 가능하다는 효과가 있다.

그리고 기온변화 등에 대처하여 분쇄롤러를 일정한 온도로 유지시킬 수 있어 분쇄롤러의 파손을 방지하고 분쇄효율도 높일 수 있다는 효과도 있다.

또한, 분쇄전 탈수작업이 가능하고 분쇄 후에는 건조처리를 연속적으로 수행할 수 있다는 효과도 있다.

이하 본 발명에 대한 보다 구체적인 설명을 전개하기로 하며 관련도면을 참 조하기로 한다. 제시되는 도면들은 본 발명에 따른 기술적 사상에 근거하여 하나의 실시예로서 보여주는 것임을 지적해둔다. 따라서 본 발명의 기술적 사상 범위내에서의 단순한 구조적 변경, 등가적인 구성요소로의 치환과 같은 변형 실시예 역시 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 분체분말화 미분쇄장치는 투입되는 원료를 미세한 입자상 분체로 분말화시키는 것을 기본적인 기술로 하며, 이에 부가하여 분쇄전 탈수처리가 가능하게 구성될 수 있고, 분쇄 완료 후에는 건조처리가 이루어지는 것으로 구성될 수도 있다.

<제1실시예>

첨부되는 도2는 본 발명에 따른 분체분말화 미분쇄장치의 개략적인 구성을 보여주는 정면 단면도를 보여주는 것이며, 도3은 측면 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.

본 발명에서의 미분쇄장치는 주요한 구성으로 호퍼(h), 하우징(100), 분쇄롤러(200), 비산방지판(300), 공기배관(400) 및 유도블럭(500)을 포함하며, 도시된 바와 같이 상기 하우징(100) 상부에 호퍼(h)가 구비된다. 상기 호퍼(h)를 통해서 가공대상물이 투입되는데 바람직하게는 상기 호퍼(h) 내부에 바이브레이터 장치를 두도록 하여 가공대상물의 원활한 낙하가 가능하도록 한다. 호퍼(h) 내면에 진동판(v1)을 두도록 하며 상기 진동판(v1)은 호퍼 외부로 연장되는 연결아암(v2)과 연결시키도록 하고 상기 연결아암(v2)의 단부는 링크기구(v3)와 구속되게 한다. 상 기 링크기구(v3)는 진동발생용모터(v4)와 연결되어 있으므로 상기 진동발생용모터(v4)의 회전력은 링크기구(v3)를 거쳐서 상기 연결아암(v2)을 직선운동되게 한다. 상기 연결아암(v2)의 직선운동으로 인해 연결아암과 결합되는 진동판(v1)은 호퍼(h) 내부에서 반복적으로 움직이게 되고 이러한 진동판의 동작으로 인해 투입되는 가공대상물은 하방으로 원활한 이동이 가능하게 된다.

하우징(100)은 내부가 빈 박스 형태를 이루는 것이며 그 상부에 언급한 호퍼(h)가 구비되고 하부에는 배출구를 두도록 함이 적합하다. 상기 하우징(100) 내부에는 다수의 분쇄롤러(200)가 상하방향으로 다단을 이루도록 배치되는데, 본 실시예의 경우에는 4단의 분쇄롤러를 두도록 하고 있다. 상기 분쇄롤러(200)는 제1롤러(200a)와 제2롤러(200b)가 쌍을 이루면서 서로 인접하여 배치되며 상기 제1롤러(200a)와 제2롤러(200b)는 서로 반대방향으로 회전되면서 호퍼(h)로부터 낙하되는 가공대상물을 분쇄시키게 된다. 4개의 분쇄롤러(200)를 두어 점차 하부로 갈수록 분쇄입자의 크기는 작아지도록 하는데 분쇄정도의 조절은 제1롤러(200a)와 제2롤러(200b)의 정밀한 간격조정을 통해서 달성할 수 있다. 물론, 서로 대응하여 회전되는 제1롤러(200a)와 제2롤러(200b)의 표면가공 형상도 분쇄입자의 크기와 형상 조절에 기여하게 된다.

상기 분쇄롤러의 보다 구체적인 구조에 대해 설명하기로 하며, 도4은 제1롤러와 제2롤러간 동력전달 메카니즘을 보여주는 개략적인 구성도에 해당되고, 도5는 제1롤러와 제2롤러간 간격조정을 위한 분쇄롤러의 구체적인 구성을 보여주는 구성도이다.

상기 제1롤러(200a)는 고정된 위치에서 회전만 될 수 있는 것이며, 제2롤러(200b)는 수평방향으로 이동되면서 제1롤러(200a)와의 간격을 조정할 수 있도록 기능하게 된다. 제1롤러(200a)와 제2롤러(200b)는 동일한 회전 속도를 갖도록 하거나, 혹은 제1롤러와 제2롤러의 회전속도비를 달리하는 것으로 구성할 수 있고 본 실시예의 경우 제1롤러(200a)를 원동롤러로 한다. 예를 들어 제1롤러와 제2롤러의 속도비를 1:1.25 정도로 하는 것과 같이 종동롤러가 되는 제2롤러의 속도가 더 빠르도록 할 수 있다. 이를 위해 상기 하우징(100) 외측에 제1롤러(200a)와 연결되어 동력을 제공할 수 있는 분쇄롤러모터(201)를 설치하도록 한다. 상기 분쇄롤러모터(201)는 각 단 마다 하나씩 구비되어 각각의 분쇄롤러를 개별적으로 동작시키게 된다.

원동롤러인 제1롤러(200a)의 회전에 연동하여 제2롤러(200b)도 회전되며 상기 제1롤러(200a)와 제2롤러(200b)의 회전방향은 서로 반대방향이 되도록 한다. 상기 제1롤러(200a)와 제2롤러(200b)가 서로 반대방향으로 회전될 수 있도록 하기 위해서 본 실시예에서는 감아걸기전동수단을 이용하도록 하는데, 도시된 바와 같이 상기 제1롤러(200a)와 제2롤러(200b)의 일측 샤프트 말단부에 풀리(p)를 결합시키도록 한다. 그리고 다수의 아이들풀리(ip)와 이동이 가능한 텐션풀리(tp)를 주변에 배치하여 벨트(b)를 감아 상기 제1롤러(200a)의 회전력이 제2롤러(200b)로 전달될 수 있도록 구성하도록 한다. 벨트(b)의 배치형태를 도시된 바와 같이하면 상기 제1롤러(200a)와 제2롤러(200b)는 서로 반대방향으로 회전하게 되고, 상기 텐션풀리(tp)의 경우 위치이동이 이루어질 수 있도록 실린더(c)의 피스톤과 연결되도록 구성한다. 상기 텐션풀리(tp)의 이동은 제1롤러(200a)와 제2롤러(200b)간 간격조정시 벨트(b)의 장력을 자동적으로 적절하게 유지할 수 있도록 하는데 사용된다.

이어서는 고정된 제1롤러(200a)에 대해 수평이동되는 제2롤러(200b)의 구체적인 구성에 대해 설명하기로 한다. 도5에 도시된 바와 같이 상기 제2롤러(200b)의 수평이동을 달성하기 위해서 상기 하우징(100) 내부 벽면에는 베이스프레임(bf)을 설치하도록 하며, 상기 베이스프레임(bf) 상면에는 제1롤러(200a)가 고정설치되고 상기 제1롤러(200a)와 인접하여 제2롤러(200b)가 위치하게 된다. 상기 제2롤러(200b)의 이동을 위해 베이스프레임(bf) 위에 갭 조정 스태핑모터(sm)가 설치되며 상기 갭 조정 스태핑모터(sm)의 회전축은 볼스크류(bs)와 연결되도록 한다. 상기 볼스크류(bs)는 두개의 지지블럭(sb)에 의해 지지된 채 상기 갭 조정 스태핑모터(sm)의 회전에 연동하여 회전하게 되며, 상기 볼스크류(bs)에는 이송블럭(mb)이 결합하게 된다. 상기 이송블럭(mb)은 볼스크류(bs)의 회전에 따라 직선운동하게 되는 것이며 상기 이송블럭(mb) 상단에는 안내블럭(gb)이 결합된다. 상기 안내블럭(gb)은 제2롤러(200b)의 샤프트를 지지하고 있으며 이러한 연결구조로 인해 상기 갭 조정 스태핑모터(sm)가 회전하게 되면 최종적으로 제2롤러(200b)는 수평방향으로 이동하여 제1롤러(200a)와의 간격에 변화를 주게 된다.

상기 각단의 분쇄롤러(200) 하부에는 분쇄물의 비산을 방지하기 위한 비산방지판(300)이 설치되며 상기 각 비산방지판(300)은 하우징(100) 내벽면에 일단부가 결합되어 분쇄롤러(200)에 인접하도록 설치된다. 상기 비산방지판(300)은 분쇄시 발생되는 미세한 분말이 지나치게 흩날리는 것을 억제하기 위한 수단으로서 구비되는 것이며 분쇄롤러(200)의 축방향을 따라 대략적으로 제1롤러 혹은 제2롤러의 길이에 상응하는 정도의 길이를 갖도록 한다. 특히 상기 비산방지판(300)의 끝단부는 비스듬히 하방으로 기울어지게 함이 바람직하고 도시된 것처럼 꺽이는 부위 상면에는 ㄱ 자형으로 돌출되는 보조판(310)을 더 두도록 함이 적합하다. 상기 보조판(310)은 보다 적극적으로 상측으로 비산되어 이동되는 분쇄입자를 잡아줄 수 있다.

한편, 상기 비산방지판(300) 말단부(비스듬히 기울어진 부위)에는 공기배관(400)이 설치되며 상기 공기배관(400)에는 다수의 노즐(410)이 결합되어 고압의 에어를 상기 분쇄롤러(200)를 향하여 분사되도록 한다. 상기 공기배관(400)으로 공급되는 고압 에어의 공급을 위해 하우징 외부에 구비되는 콤프레셔 등과 연결시키도록 하며, 노즐(410)을 통해서 분출되는 에어는 분쇄롤러(200)에 부딪히면서 분쇄롤러에 부착되는 분쇄물을 제거시키게 되고 이를 통해서 분쇄효율의 저하를 방지하게 된다. 특히, 분쇄롤러의 저속회전시에는 분쇄 입자들이 제1롤러 또는 제2롤러 표면에 고착되는 빌트업에지(built-up edge) 현상이 완화될 수 있고 분쇄롤러 표면에 발생되는 표면결로(surface dew condensation)현상을 해소시킬 수 있다.

더 나아가 이웃하는 상하의 분쇄롤러(200) 사이 공간에는 위치가 가변되는 유도블럭(500)을 두도록 하며, 도6은 유도블럭의 설치상태를 보여주는 개략적인 구성도에 해당된다. 상기 유도블럭(500)은 마주보게 배치되는 두개가 한쌍을 이루고 있으며 낙하되는 분쇄물의 양에 따라 좌우로 이동되면서 분쇄물의 이동을 안내하게 되며 또한 분쇄물의 낙하속도를 적절히 제어하는 기능을 하게 된다. 상기 유도블럭(500)의 설치를 위해 하우징(100) 내벽면으로부터 연장되는 설치프레임(510)을 두도록 하며 상기 설치프레임(510) 전면에 유도블럭(500)을 위치시키고 상기 유도블럭(500)과 연결되는 연결봉(520)은 설치프레임(510)을 관통하도록 한다. 상기 연결봉(520)에는 코일스프링(530)을 끼우도록 하여 상기 코일스프링(530)의 탄성력에 의해 상기 유도블럭(500)이 이동될 수 있도록 한다. 한편 상기 설치프레임(510) 후방에는 가압실린더(540)를 두도록 하고 가압피스톤(541)이 설치프레임(510)을 관통하여 유도블럭(500)과 결합되도록 구성한다. 분쇄물이 낙하되지 않을 시에는 마주보는 한쌍의 유도블럭(500)은 서로 가장 가깝게 내측으로 이동된 위치에 있게 되며 분쇄물이 낙하되어 점차 그 양이 많아지면 상기 유도블럭(500)들은 서서히 후퇴하게 되고 일정범위에 도달하면 상기 가압피스톤(541)이 유도블럭(500)을 밀도록 동작되어 낙하되는 분쇄물의 양을 적절히 제어하게 되며 이를 통해서 분쇄롤러의 공회전을 방지할 수 있고 분쇄물을 전량 원활하게 공급되게 한다. 상기 가압피스톤(541)의 동작 시점을 확인할 수 있도록 하기 위해 상기 연결봉(520)의 후방 말단에는 금속체(550)를 결합시키도록 하고 설치프레임(510) 상부에 센서(560)를 두어서 상기 유도블럭(500)이 후퇴됨에 따라 상기 센서(560)가 금속체(550)를 인식하여 전기적 신호를 발생시킴으로써 상기 가압피스톤(541)이 동작 될 수 있도록 구성한다.

본 발명의 분체분말화 미분쇄장치를 구성함에 있어서 보다 바람직하게는 상 기 분쇄롤러(200)의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있도록 구성함이 적합하다. 이를 위해서 상기 하우징(100) 내부에는 상기 분쇄롤러(200) 표면으로 냉각 또는 가열된 공기를 공급할 수 있는 항온유지배관(600)을 두도록 하며, 도7은 항온유지배관의 상세도에 해당된다. 즉, 계절에 따라서 혹은 하우징(100) 내부의 비정상적인 온도변화에 대응하여 가열공기 혹은 냉각공기를 선택적으로 공급할 수 있도록 함이 적합하다. 본 실시예의 경우 각 분쇄롤러(200)의 상측부에 항온유지배관(600)을 설치토록 하며 상기 항온유지배관(600)에는 다수의 공기배출홀(610)이 형성되어져 있어 인위적으로 생성되는 가열공기 혹은 냉각공기를 분출시키게 된다. 상기 항온유지배관(600)으로 가열 혹은 냉각된 공기의 공급을 위해서 별도의 히터(미도시)나 냉각수단(미도시)을 두어야 하며 하우징(100) 내부 온도 또는 분쇄롤러(200) 표면온도를 측정하여 측정된 온도에 따라 선택적으로 가열공기 또는 냉각공기가 공급될 수 있도록 구성함이 적합하다.

상기 항온유지배관(600)으로 보다 바람직한 것은 내부에 중공부가 형성되는 세라믹 관으로 하며 일측면에 공기배출홀(610)을 두도록 한다. 한편, 상기 항온유지배관(600)으로 공기를 공급하는 방안으로는 상술한 공기배관(400)으로부터 분기되는 분지관(미도시)을 설치하여 상기 분지관을 항온유지배관(600)과 연결되도록 함이 적합하다. 평상시에는 콤프레셔에서 생성된 고압의 압축공기가 공기배관으로 흘러 분쇄롤러 표면으로 분사되는 것으로 하되, 하우징 내부 혹은 분쇄롤러 표면온도의 급격한 변화에 따라서는 분지관을 통해서 일부 공기를 항온유지배관으로 흐르게 한다.

항온유지배관(600)으로 공급되는 공기는 항온유지배관의 자체 발열에 의해 가열되어 분쇄롤러로 배출이 되도록 한다. 이를 위해 상기 항온유지배관은 세라믹으로 이루어지는 것으로 하며 전기공급에 의해 발열될 수 있도록 함이 적합하다. 항온유지배관으로 세라믹을 활용하는 것은 하나의 실시예에 불과한 것이며 전기공급에 의해 발열될 수 있는 재료라면 타 재료의 선택적용도 가능한 것이다.

보다 바람직하게 지나치게 하우징 내부 온도가 높을 시에는 적절한 냉각이 필요한 바, 냉각된 공기의 공급을 위한 냉각수단(미도시)을 이용하여 냉각된 공기를 공기배관으로 공급하도록 함이 바람직하다. 물론 공기배관으로 공급되는 냉각공기의 일부는 항온유지배관으로 흐르도록 하여 배출되게 함이 적합하다.

상기 도4에 보이는 바와 같이 본 실시예의 경우 분쇄롤러의 표면온도를 측정하여 항온유지배관으로의 냉각 혹은 가열된 공기의 배출 여부를 결정토록 한다. 그리고 도12는 콤프레셔로부터 생성된 공기가 공기배관 또는 항온유지배관으로 배출되는 전체적인 계통도를 나타낸 것이다. 즉, 규정된 정상치 범위를 벗어날 정도로 분쇄롤러(200)의 표면온도가 낮아지게 되면 분쇄롤러 상측에 배치되는 온도트랜스미터(ts)의 감지로 항온유지배관(600)으로 전기가 공급되도록 전기적 신호가 제공되며 이에 따라 항온유지배관은 고온으로 발열된다. 한편, 상기 항온유지배관(600)으로의 전기공급과 동시 혹은 소정의 시간간격을 두고서 공기배관(400)으로부터 분기되는 분지관에 설치되는 제어밸브(미도시)가 열리게 되어 항온유지배관으로 공기중 일부가 공급된다. 항온유지배관으로 공급된 공기는 발열상태의 항온유지배관에 의해 가열되어 공기배출홀을 통해서 분쇄롤러로 배출되어 분쇄롤러의 온 도를 높이도록 작용하게 되는 것이다.

상기 항온유지배관을 통해서 가열된 공기가 배출되면 상기 분쇄롤러의 표면온도는 상승하게 되고 정상온도 범위치로 복귀되면 상기 분지관으로 공급되는 공기를 차단시키도록 하고 항온유지배관으로의 전기공급도 차단되도록 한다.

분쇄롤러(200)는 금속성을 갖는 재질로 제작될 수 있는데 금속의 경우 온도변화에 따라 수축과 팽창을 하게 되고 투입되는 가공대상물이 경질인 경우 분쇄시에 분쇄롤러의 날이나 표면에 파손이 발생될 가능성이 많다. 특히 온도가 매우 낮을 경우나 지나치게 높을 경우에 이러한 손상이 유발될 확률이 높다. 따라서 상기 항온유지배관을 두게 되면 상기 분쇄롤러의 온도를 적정수준으로 유지시킬 수 있어 언급한 바와 같은 문제점에 대처할 수 있게 된다.

<제2실시예>

본 발명에 따른 분체분말화 미분쇄장치의 제2실시예에 대해 설명하며 도8은 이에 따른 미분쇄장치의 개략적인 정면 단면도이고, 도9는 측면 단면도에 해당된다.

제2실시예에 따른 분체분말화 미분쇄장치는 주로 습식공정라인의 일부로서 활용이 가능한 것으로서, 습식공정이라함은 물, 기름, 윤활유 기타 유체가 통과하는 배관 및 수로로부터 파생된 생산라인을 총칭하는 것이며, 유체 중에 침전 혹은 혼류되어 있는 각종 원료와 폐잡물을 추출한 후 분쇄시켜 미세한 분말형태의 분쇄 물로 만들기 위한 용도로 사용된다.

본 제2실시예는 상술한 제1실시예를 기본으로 하되, 부가적으로 하우징(100) 내부 상측에 탈수롤러(700)가 설치되고 상기 탈수롤러(700) 하부에는 액체받이(750)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

즉, 제2실시예에서는 투입되는 가공대상물에 대한 분쇄전에 가공대상물에 함유되는 수분이나 기름성분 등을 제거토록 한 후 수직 하향 분쇄작업이 이루어지도록 한다. 도시된 바와 같이 하우징(100) 내부 가장 높은 위치에 호퍼(h)와 인접하여 한쌍의 탈수롤러(700)가 배치되는데, 상기 탈수롤러(700)는 내부가 빈 중공체로서 표면에는 다수의 천공홀(710)이 형성되는 것이며 회전되면서 가공대상물을 압착하여 수분등을 제거하게 된다. 상기 탈수롤러(700) 역시 어느 하나는 고정된 위치에서 회전이 이루어지는 것으로 하고 또 다른 하나는 이동되면서 간격에 변화를 줄 수 있는 것으로 구성함이 적합하다.

한편, 상기 탈수롤러(700) 하부에는 액체받이(750)가 설치되는데 상기 탈수롤러(700)의 압착에 의해 가공대상물로부터 분리되는 수분 등의 액체는 낙하되어 액체받이(750)에 모이게 되고 최종적으로는 하우징(100) 외부로 형성되는 강제 배출관(760)을 통해서 수거처리되도록 한다. 바람직하게는 하우징(100) 외부에 상기 배출관(760)과 연결되어 수분 등의 액체를 임시저장할 수 있는 저장탱크(770)를 두도록 함이 적합하다. 상기 탈수롤러(700)에 의해 가공대상물에 포함되는 수분 중 상당량은 제거되며 상기 가공대상물은 분쇄롤러(200)로 공급되어 연속적인 분쇄작업이 이루어진다. 분쇄롤러 및 관련요소들은 제1실시예에서 설명한 바와 같으므 로 이에 대한 설명은 생략한다.

<제3실시예>

제3실시예에 따른 분체분말화 미분쇄장치에서는 상기 제1실시예 또는 제2실시예의 구성을 기본으로 하고서 추가적으로 건조수단이 더 구비되는 것을 특징으로 한다. 즉, 다단을 이루는 분쇄롤러를 통해서 가공대상물을 소정의 미세한 분말형태로 가공한 후 건조처리가 연속적으로 이루어질 수 있도록 함으로써 완전한 최종 제품을 공급할 수 있도록 한다.

이미 제시된 도2 내지 도3 또는 도8 내지 도9 등에 도시된 바와 같이 하우징(100) 하부에 건조챔버(800)를 두도록 하며, 상기 건조챔버(800) 내부에는 송풍기(810)와 마이크로웨이브발진기(820)가 설치되어 있음을 기본적인 구조로 한다. 분쇄롤러(200)를 거치면서 미세하게 분말화된 분쇄물은 건조챔버(800)로 공급되며 상기 건조챔버(800)에 설치되는 마이크로웨이브발진기(820) 및 송풍기(810)에 의한 인위적인 급속건조가 이루어지도록 한다.

상기 건조챔버(800)의 보다 상세한 구조로는 상측도어(830), 배출도어(840), 배출컨베어(850) 및 평탄화롤러(860)를 포함하며, 분쇄롤러(200) 등이 내장되는 하우징(100) 하부측에 연결된다. 상측도어(830)는 하우징(100)과 공간적으로 분리되게 하는 수단이며 개폐가 이루어져 분쇄물의 공급시에는 열리게 되고 분쇄물의 공급이 완료되면 닫히게 된다. 한편, 상기 건조챔버(800)의 일측면에는 상하방향으로 개폐동작되는 배출도어(840)가 구비되고 건조처리가 완료되면 열려 가공처리 물을 외부로 배출될 수 있도록 한다.

상기 건조챔버(800) 바닥 근처에는 배출컨베어(850)가 설치되는데 낙하되는 분쇄물은 배출컨베어(850) 상면에 쌓이게 되고 건조완료 후에는 상기 배출컨베어(850)가 동작되어 건조된 분쇄물을 상기 오픈된 배출도어(840)를 통해서 배출시키게 된다. 그리고 상기 배출컨베어(850) 상측으로 소정의 이격거리를 두고서 평탄화롤러(860)가 설치된다. 상기 평탄화롤러(860)는 배출컨베어(850)의 진행방향으로 전진하였다가 다시 원위치로 후퇴되면서 상기 배출컨베어(850)에 쌓인 분쇄물을 고르게 펼쳐지게 한다. 상기 평탄화롤러(860)는 분쇄물을 건조챔버 외부로 배출시키기 전에 동작되는 것으로 하면 된다. 도10은 평탄화롤러의 설치구조를 보여주는 개략적인 단면도에 해당되며, 도시된 바와 같이 원통체의 평탄화롤러(860)의 양단부는 건조챔버 외부로 돌출되게 하고 베어링(861) 등으로 지지되도록 한다. 그리고 상기 베어링(861)은 레일(862) 위해 결합된 이동체(863)에 구속되게 하며 어느 일측 이동체에 모터(864)를 설치하도록 한다. 상기 이동체(863)는 레일(862)을 따라 움직일 수 있도록 하는데 이를 위해서 레일(862) 외측에 길다란 랙기어(865)를 설치하며 상기 모터(864)의 회전축 단부에는 상기 랙기어(865)와 치합되어 회전력을 전달하는 피니어기어(866)를 결합시키도록 한다. 상기 모터(864)가 회전되면 랙과 피니언의 작용으로 회전운동이 직선운동으로 변환되고 이에 따라 이동체(863)를 포함한 평탄화롤러(860)는 배출컨베어(850) 상면에서 반복적인 이동이 가능하게 된다.

상기 건조챔버(800)로 공급되는 분쇄물에 대한 건조는 마이크로웨이브발진 기(820)와 송풍기(810)의 조합에 의해서 이루어지는데, 마이크로웨이브는 일정깊이까지만 침투되므로 송풍기(810)로 분쇄물을 비산시키면서 마이크로웨이브를 작용시키면 보다 효율적인 건조가 이루어질 수 있다. 마이크로웨이브발진기(820)나 송풍기(810)의 갯수 및 위치는 다양하게 변화시킬 수 있는 것이다. 한편, 분쇄물이 건조챔버(800)로 모두 공급되고 상측도어(830)가 닫힌 상태에서 송풍기(810)로 분쇄물을 비산되게 하면서 마이크로웨이브를 작용시킴이 적합하나, 마이크로웨이브는 분쇄물이 건조챔버로 공급되는 과정 중에도 계속 발생되는 것으로 하여도 무방하다.

한편, 상술한 제1,2,3 실시예에 있어서 제1롤러(200a)와 제2롤러(200b)가 쌍을 이루어 구성되는 분쇄롤러(200)는 표면이 암수를 이루는 요철형태를 갖는 것으로 함이 적합하며 요철의 형태는 다양한 변형이 가능한 부분이다. 바람직하게는 상기 분쇄롤러(200)의 표면부는 경화처리함이 적합하고 티타늄 코팅이 하나의 방법이 될 수 있다. 첨부되는 도11은 상기 분쇄롤러의 개략적인 단면도를 보여주는 것이며 거시적으로 암수 요철을 이루는 것으로 하되, 경화처리되는 표면부에는 다수의 오목한 전단홈(202)이 구비되는 것으로 하여 보다 미세한 분말화가 전 방향으로 가능하도록 함이 적합하다. 분쇄롤러 사이로 투입되는 가공대상물은 암수 요철 부위에서 3면 전단파괴가 이루어질 수 있고 동시에 다수의 전단홈(202)에 의해서 4차 분쇄가 이루어지므로 매우 효율적인 미분쇄가 가능하게 된다.

한편, 다수의 실시예에서 하우징 또는 건조챔버의 설계는 방음, 방진이 가능한 것으로 구성함이 적합한데, 이를 위해서 이중철판 구조로 하고 철판 사이에는 유리섬유 폼이나 스치로폴을 끼워서 방음이 이루어지도록 하고 합성고무를 철판과 유리섬유 폼이나 스치로폴 사이에 더 설치하면 방진효과도 거둘 수 있다.

본 발명에 따른 분체분말화 미분쇄장치는 공업적으로 소요되는 다양한 분말상태의 원료 제조에 매우 적합한 것으로 다양한 분야에 적용될 수 있을 것으로 예상된다.

도1은 종래기술에 따른 석회석을 미분쇄하는 공정에 대한 공정도.

도2는 본 발명에 따른 분체분말화 미분쇄장치의 개략적인 구성을 보여주는 정면 단면도.

도3은 측면 단면도.

도4는 제1롤러와 제2롤러간 동력전달 메카니즘을 보여주는 구성도.

도5는 제1롤러와 제2롤러간 간격조정을 위한 분쇄롤러의 구체적인 구성을 보여주는 구성도.

도6은 유도블럭의 설치상태를 보여주는 개략적인 구성도.

도7은 항온유지배관의 상세도.

도8은 제2실시예에 따른 분체분말화 미분쇄장치의 구성을 보여주는 정면 단면도.

도9는 제2실시예에 따른 분체분말화 미분쇄장치의 구성을 보여주는 측면 단면도.

도10은 평탄화롤러의 설치구조를 보여주는 단면도.

도11은 분쇄롤러의 단면도.

도12는 콤프레셔로부터 생성된 공기가 공기배관 또는 항온유지배관으로 배출되는 전체적인 계통도.

<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명>

100 : 하우징 200 : 분쇄롤러

200a: 제1롤러 200b: 제2롤러

300 : 비산방지판 310 : 보조판

400 : 공기배관 410 : 노즐

500 : 유도블럭 510 : 설치프레임

520 : 연결봉 530 : 코일스프링

540 : 가압실린더 550 : 금속체

560 : 센서 600 : 항온유지배관

610 : 공기배출홀 700 : 탈수롤러

710 : 천공홀 750 : 액체받이

760 : 배출관 770 : 저장탱크

800 : 건조챔버 810 : 송풍기

820 : 마이크로웨이브발진기 830 : 상측도어

840 : 배출도어 850 : 배출컨베어

860 : 평탄화롤러 861 : 베어링

862 : 레일 863 : 이동체

864 : 모터 865 : 랙기어

866 : 피니언기어 p : 풀리

ip : 아이들풀리 tp : 텐션풀리

b : 벨트 bf : 베이스프레임

sm : 갭 조정 스태핑모터 bs : 볼스크류

sb : 지지블럭 mb : 이송블럭

gb : 안내블럭 v1 : 진동판

v2 : 연결아암 v3 : 링크기구

v4 : 진동발생용모터 h : 호퍼

ts : 온도트랜스미터

Claims

상부에 호퍼가 구비되는 하우징;

상기 하우징 내부에 상하 방향으로 다단을 이루도록 형성되는 것으로 제1롤러는 고정된 위치에서 회전되고 제2롤러는 수평방향으로 이동되어 제1롤러와의 간격 조정이 이루어질 수 있고 상기 제1롤러와 제2롤러는 서로 반대방향으로 회전되면서 가공대상물을 분쇄시키는 다수의 분쇄롤러;

상기 각 분쇄롤러 하부에 축방향을 따라 인접하여 설치되어 분쇄물의 비산을 방지하는 비산방지판;

상기 비산방지판 말단에 설치되며 상기 분쇄롤러를 향하도록 결합되는 다수의 노즐을 갖춘 공기배관; 그리고

상하 분쇄롤러 사이 공간에 한쌍을 이루면서 마주보게 배치되며 낙하되는 분쇄물의 양에 따라 좌우로 이동되는 유도블럭;을 포함하여 구성되어 가공대상물을 미세분말화 처리함을 특징으로 하는 분체분말화 미분쇄장치.
제1항에 있어서,

상기 제1롤러와 제2롤러는,

감아걸기전동수단에 의해서 서로 반대방향으로 회전이 이루어지는 것으로 하되, 다수의 아이들풀리와 이동이 가능한 다수의 텐션풀리가 활용되는 것으로 함을 특징으로 하는 분체분말화 미분쇄장치.
제2항에 있어서,

상기 하우징의 외측면에 원동롤러가 되는 제1롤러와 연결되는 구동모터가 설치되는 것으로 함을 특징으로 하는 분체분말화 미분쇄장치.
제1항에 있어서,

상기 제2롤러는,

상기 하우징 내부 벽면에 결합되는 베이스프레임 위에 설치되되,

상기 베이스프레임 상면에는 갭 조정 스태핑모터가 구비되고, 상기 갭 조정 스태핑모터와 연결되는 볼스크류는 지지블럭에 의해 지지되는 것으로 하며, 상기 볼스크류에 결합되어 볼스크류의 회전에 따라 이동되는 이송블럭이 마련되고, 상기 이송블럭의 상단에는 상기 제2롤러의 샤프트를 지지하는 안내블럭이 결합되어 있음으로 상기 갭 조정 스태핑모터의 회전에 의해서 상기 제2롤러가 이동되어 제1롤러와의 간격이 조정되는 것으로 함을 특징으로 하는 분체분말화 미분쇄장치.
제1항에 있어서,

상기 호퍼는,

내면에 진동판이 구비되며, 상기 진동판과 연결되어 호퍼 외부로 연장되는 연결아암이 마련되며 상기 연결아암은 링크기구와 결합되고 상기 링크기구는 진동발생용모터와 연결되어 있음으로 인해 상기 진동판에 의해 호퍼에 투입되는 가공대 상물의 원활한 이동이 이루어지는 것을 특징으로 하는 분체분말화 미분쇄장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 분체분말화 미분쇄장치는,

상기 분쇄롤러의 항온유지를 위해 가열된 공기가 상기 분쇄롤러 표면으로 공급되게 하는 항온유지배관이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 분체분말화 미분쇄장치.
제6항에 있어서,

상기 항온유지배관은,

내부에 중공부가 형성되는 세라믹 관으로서 전기공급에 의해서 발열이 이루어지는 것임을 특징으로 하는 분체분말화 미분쇄장치.
제6항에 있어서,

상기 항온유지배관은,

상기 공기배관으로부터 분기되는 분지관과 연결되어 하우징 내부 온도 혹은 분쇄롤러 표면온도의 변화에 따라 에어가 분지관을 통해서 항온유지배관으로 공급되고 상기 항온유지배관에서 가열되어 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 분체분말화 미분쇄장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 분체분말화 미분쇄장치는,

상기 하우징 내부에 호퍼와 인접하여 설치되며 내부가 빈 중공체로서 표면에 다수의 천공홀이 형성되어 가공대상물에 대한 탈수작용을 하게 되는 탈수롤러;

상기 탈수롤러 하측에 설치되는 것으로 낙하되는 액체를 수집하여 하우징 외부로 배출될 수 있게 하는 액체받이;를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 분체분말화 미분쇄장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 분체분말화 미분쇄장치는,

하우징 하부에 건조챔버가 더 구비되되 상기 건조챔버에는 송풍기와 마이크로웨이브발진기가 설치되어 분말상의 분쇄물을 급속건조시키도록 함을 특징으로 하는 분체분말화 미분쇄장치.
제10항에 있어서,

상기 건조챔버는,

하우징과 공간적으로 분리되게 하는 상측도어;

측면 일측에 배치되는 배출도어;

낙하되는 분쇄물이 쌓이게 되며 건조 완료 후에는 이동되어 건조분쇄물을 상기 배출도어 외부로 배출시키는 배출컨베어;

상기 배출컨베어 상면에 이격되게 설치되어 왕복이동되면서 배출컨베어 상면에 쌓인 건조 분쇄물을 고르게 펼치게 되는 평탄화롤러;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 분체분말화 미분쇄장치.
제10항에 있어서,

상기 분체분말화 미분쇄장치는,

상기 건조챔버로 낙하된 분쇄물을 송풍기로 흩날리게 하면서 마이크로웨이브에 의한 건조가 이루어지도록 함을 특징으로 하는 분체분말화 미분쇄장치.