KR101513054B1 - 2단 수직 원심 분급기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분체 원료를 추가 분쇄하고 미분과 조분으로 효율적으로 분리하는 2단 수직 원심 분급기에 관한 것이다.
본 발명에 따르는 2단 수직 원심 분급기는, 케이싱의 상부를 관통하여 설치되고, 분급용 공기를 선회시킴으로써 분급된 미분 분체를 상승시키는 상부 로터; 상기 상부 로터의 하부에 상기 상부 로터와 동심으로 케이싱 내부에 설치되는 하부 로터; 케이싱의 상부에 설치되어 상기 하부 로터의 분산판의 상부에 분체 원료를 공급하는 원료 공급 슈트; 케이싱 내에서 상기 상부 로터 및 하부 로터 사이에 구성되는 분급실; 케이싱에 설치되고, 상기 하부 로터의 가이드 배인을 개재하여 상기 분급실에 분급용 공기를 공급하는 싸이클론; 분급된 미분 분체를 분급기 외부로 배출하는 미분 배출구; 및 분급된 조분 분체를 분급기 외부로 배출하는 조분 배출구를 포함하는 것을 구성적 특징으로 한다.

Description

2단 수직 원심 분급기{TWO STAGE VERTICAL CENTRIFUGAL CLASSIFIER}
본 발명은 2단 수직 원심 분급기에 관한 것으로, 분쇄 상태의 석회석 원료를 미분(fine powder)과 조분(coarse powder)으로 분리하는 2단 수직 원심 분급기에 관한 것이다.
일반적으로 분급이란, 화학성분, 입자의 지름, 모양, 색, 밀도, 방사성, 자성 및 정전 특성 등에 따라 고체의 입자를 구분하는 것을 뜻하며, 좁은 의미로는 주어진 물질의 흐름을 두 개의 흐름으로 나누어 분말을 입자 크기에 따라 조분(coarse powder)과 미분(fine powder)으로 분리하는 조작을 말한다.
일반적으로 분급기로는 구동부의 필요 유무에 따라 정적 분급기(static classifier)와 동적 분급기(dynamic separator)로 구분한다. 또한 분급을 위해 이용하는 힘의 종류에 따라서도 구분할 수 있는데, 수평 공기류 중에서 입자의 침강 속도차를 이용하는 중력식 분급기, 관성력을 이용하는 관성식 분급기, 원심력을 이용하는 원심 분급기가 있다.
원심 분급기는 원심력장에서 입자의 침강 속도의 차이를 이용하여, 입자의 크기별 또는 밀도별로 입자를 크고 작은 두 개의 군으로 나누는 장치로, 이 형식의 습식 분급기로는 액체 싸이클론(cyclone)이나 원심 침강기가 있고, 또 건식 분급기로는 싸이클론(cyclone), 공기 분리기(air separator) 등이 있으며 용도와 목적에 따라 선택된다.
그중 전형적인 종래의 원심 분급기는 원통형의 분급실 내부로 분체원료를 공급하는 분체주입구와 함께 그 분급실의 접선방향으로 공기를 공급하는 공기유입구를 가지는 본체와, 상기 본체의 분급실내에 회전가능하게 설치되어 공급된 분체를 분산시키면서 접선방향으로 송입되는 공기로서 정분을 선별하여 주는 원심로터와, 상기 원심로터의 상부에 연접되어지며 분급실을 관통하여 외부로 연장되어 선별된 정분을 배출하여 주는 정분배출관과, 상기 본체의 분급실의 하부에 일체로 형성되어 그 분급실에서 분리 낙하되는 조분을 배출하여 주는 조분배출관으로 구성되어 있는데, 정분은 원심로터의 회전에 의하여 분급실내로 유입된 분체가 분산되면서 공기유입구를 통하여 접선방향으로 유도되는 공기에 의하여, 원심로터의 내부로 선별유입되어 상부측의 정분배출관을 통하여 외부로 배출되어 별도의 집진기에 포집될 수 있으며, 정분에 비하여 입도가 큰 조분은 하중에 의하여 낙하되어서 조분배출관을 통하여 분쇄기로 배출되어 재분쇄과정을 거치도록 한다.
이러한 원심 분급기의 분급 정밀도를 높이기 위해 많은 연구가 이어지고 있는데, 대한민국특허 제1223391호는 로터의 높이를 조정하여 분급 정밀도를 해치지 않는 정도에서 공기 또는 가스의 유량을 적게 사용하는 방법을 개시하고 있다.
본 발명의 목적은 개선된 분급 정밀도를 갖는 구조의 2단 수직 원심 분급기를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르는 2단 수직 원심 분급기는
케이싱의 상부를 관통하여 설치되고, 분급용 공기를 선회시킴으로써 분급된 미분 분체를 상승시키는 상부 로터;
상기 상부 로터의 하부에 상기 상부 로터와 동심으로 케이싱 내부에 설치되는 하부 로터;
케이싱의 상부에 설치되어 상기 하부 로터의 분산판의 상부에 분체 원료를 공급하는 원료 공급 슈트;
케이싱 내에서 상기 상부 로터 및 하부 로터 사이에 구성되는 분급실;
케이싱에 설치되고, 상기 하부 로터의 가이드 배인을 개재하여 상기 분급실에 분급용 공기를 공급하는 싸이클론;
분급된 미분 분체를 분급기 외부로 배출하는 미분 배출구; 및
분급된 조분 분체를 분급기 외부로 배출하는 조분 배출구를 포함하는 것을 구성적 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 상부 로터는 케이싱 상부를 관통하는 상부 로터 회전축과, 케이싱 내부에서 상기 상부 로터 회전축에 간격을 두고 고정되는 두 개의 회전 원판과, 두 개의 회전 원판의 외주부에 동일한 간격으로 끼워지는 복수의 로터 블레이드를 포함한다.
바람직하게는, 상기 두 개의 회전 원판 중 상부 회전 원판의 지름은 하부 회전 원판의 지름보다 크다.
바람직하게는, 상기 하부 로터는 하부 로터 회전축의 상단에 고정되는 하나의 분산판과, 상기 분산판의 외주부와 이격되어 분급 공간이 개재되도록 구성되는 가이드 배인을 포함한다.
바람직하게는, 상기 분산판의 상부면에는 방사상으로 일정 간격으로 분산편이 부착된다.
본 발명에 따르는 2단 수직 원심 분급기는 분체 원료로부터 분리되는 미분 분체 입자 및 조분 분체 입자의 크기를 상부 로터 및 하부 로터의 회전 속도에 따라 조정할 수 있다.
본 발명에 따르는 2단 수직 원심 분급기는 분급기 내부로 투입된 분체 원료를 하부 로터의 분산 판 및 분급 휠의 회전 속도 조절에 의해 추가로, 원하는 입도까지 분쇄할 수 있다.
본 발명에 따르는 2단 수직 원심 분급기는 상부 로터의 블레이드의 회전 속도를 조정함으로써 배출되는 미분의 입자 크기를 조정할 수 있다.
본 발명에 따르는 2단 수직 원심 분급기는 분산판 상부면에 분산편을 추가로 구성하여 분체 원료에 가해지는 원심력을 증가시켜 분급효율을 증가시킬 수 있다.
도1은 본 발명에 따르는 2단 수직 원심 분급기의 구조를 나타내는 측면도이다.
도2는 본 발명에 따르는 2단 수직 원심 분급기의 분산판의 상면도(A) 및 측면도(B)이다.
도3은 본 발명에 따르는 상부 로터의 로터 블레이드의 측면도(A) 및 상면도(B)이다.
도4은 본 발명에 따르는 싸이클론의 상면도(A) 및 측면도(B)이다,
이하 본 발명에 따르는 2단 수직 원심 분급기를 도면을 참고로 설명한다.
본 발명에 따르는 2단 수직 원심 분급기는 케이싱의 상부를 관통하여 성치되는 상부 로터(10); 상기 상부 로터 하부에 상기 상부 로터와 동심으로 케이싱 내부에 설치되는 하부 로터(20); 상기 케이싱의 상부에 설치되어 상기 하부 로터(20)의 분산판(22)에 대향하여 분체를 공급하는 원료 공급 슈트(chute)(30); 상기 케이싱 내에서 상부 로터(10) 및 하부 로터(20) 사이에 구성되는 분급실(40); 상기 케이싱에 설치되어 상기 하부 로터의 가이드 배인(guide vane, 23))을 개재하여 상기 분급실(40)에 분급용 공기를 공급하는 싸이클론(cyclone, 50); 분급된 미분을 분급기 외부로 배출하는 미분 배출구(60); 분급된 조분을 분급기 외부로 배출하는 조분 배출구(70)을 포함하여 구성된다.
도1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따르는 2단 수직 분급기의 케이싱은 하부가 원추형상의 호퍼로 구성된다.
케이싱 내에 설치되는 상부 로터(10)에는 두 개의 회전 원판이 상부 로터 회전축(11)에 간격을 두고 고정된다. 두 개의 회전 원판(12, 13)의 외주부 각각에는 복수의 로터 블레이드(14)가 동일한 간격으로 끼워져 두 개의 회전 원판을 수직방향으로 지지하는데, 바람직하게는 본 발명에 따르는 로터 블레이드(14)는 방사형 블레이드(radial type blade)로서 두 개의 회전 원판(12, 13)의 외주부 각각에는 30개의 블레이드가 끼워지지만 반드시 이에 한정되는 것을 아니다.
바람직하게는, 도 1 및 도3에 도시된 바와 같이, 상부 로터(10)의 두 개의 회전 원판(12, 13) 중 상부 회전 원판(12)의 지름은 하부 회전 원판(13)의 지름보다 크게 형성되어 로터 블레이드(14)는 상부 로터 회전축(11)에 대해서 경사(θ)져 있으며, 이 경사각(θ)의 범위는 0 ~ 40°의 범위에서 적절히 선택될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다. 로터 블레이드(14)는 하부 로터(20)의 회전에 의해 발생하는 미분 분체를 분급실에서 상승시키기 위해 분급에 필요한 속도까지 가속된다.
또한, 도1 및 도3에 도시된 바와 달리, 상부 로터(10)의 두 개의 회전 원판(12, 13) 중 상부 회전 원판(12)의 지름이 하부 회전 원판(13)의 지름과 동일하게 형성되어, 로터 블레이드(14)가 상부 로터 회전축(11)과 평행(지면에 대해 수직)하게 설치될 수도 있다.
또한, 케이싱 내에 설치되는 하부 로터(20)에는 하나의 분산판(22)이 하부 로터 회전축(21)의 상단에 고정되어, 분산판 상부에 공급된 분체가 부딪혀 분산되도록 한다. 분산판(22)의 바깥쪽에는 분급공간이 개재되도록 분산판의 외주부와 이격되어 가이드 배인(23)이 구성된다.
본 발명에 따르면, 도2에 도시된 바와 같이, 상기 하부 로터의 분산판(22)의 상부면에는 방사상으로 일정간격으로 분산편(26)이 부착되는데, 분산판 상부에 공급된 분체는 분산판과 함께 회전하는 분산편(26)에 부딪힘으로써 분체에 가해지는 원심력이 증가하여 분산판으로부터 더욱 멀리 분체가 튕겨 나가도록 하며 따라서 분급 효율을 증가시킬 수 있다. 바람직하게는 분산편(26)의 개수는 4개이나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 케이싱의 상부에 설치되는 원료 공급 슈트(chute)(30)는 원료 공급용 컨베이어 벨트로부터 이송되어 온 분체를 하부 로터(20)의 분산판(22) 상에 공급한다.
본 발명에 따르면 분급기 내에 제공된 분체를 조분과 미분으로 분급하기 위한 분급실(40)은 케이싱 내에서 상부 로터(10) 및 하부 로터(20) 사이에 구성된다.
도1 및 도4에 도시된 바와 같이, 싸이클론(cyclone, 50)은 케이싱에 설치되어 상기 하부 로터의 가이드 배인(guide vane, 23))을 개재하여 상기 분급실(40)에 분급용 공기를 공급하는데, 바람직하게는 나선형 하우징을 본체로 갖는다. 싸이클론(50)의 공기 투입구(52)로부터 고압으로 싸이클론 본체(51)로 유입된 공기는 싸이클론 본체(51) 내부에서 선회하여 가이드 배인(23)을 통과하여 분급 휠(classifying wheel, 53)과 가이드 배인 사이의 통로를 통해 상승하여 분급실로 이동한다. 싸이클론의 공기 투입구를 통해 하부 로터에 유입된 공기는 분급에 의해 미분이 된 분체 전부를 상부 로터(20), 미분 배출구(60) 및 그 뒤에 연결되는 덕트를 경유하여 집진장치까지 수송하는 역할을 한다.
또한, 도1에 도시된 바와 같이, 케이싱의 상부에는 분체중에서 분급된 미분을 분급기 외부로 배출하는 미분 배출구(60)가 구성되고, 케이싱의 하부에는 분체중에서 분급된 조분을 배출하는 조분 배출구(70)가 구성되며, 본 발명에 따르는 이단 수직 원심 분급기의 상부 로터 및 하부 로터 등의 상태를 주기적으로 점검하기 위한 점검구가 분급실(40)의 측면에 구성된다.
또한 상부 로터(10)의 상부 로터 회전축(11)에는 상부 로터를 회전구동시키기 위해 분급기 모터(15)가 연결되는데, 분급기 모터(15)는 바람직하게는 11kw x 4p x 440V로 최대 1910rpm의 속도로 상부 로터를 회전할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
하부 로터(20)의 하부 로터 회전축(21)에는 회부 로터를 회전구동시키기 위해 분배용 모터(25)가 연결되는데, 분배용 모터(25)는 바람직하게는 7.5kw x 4p x 220V로 인버터에 연결되어 265 내지 775rpm의 속도로 하부 로터를 회전시킬 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따르는 2단 수직 원심 분급기의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상부 로터(10) 및 하부 로터(20)가 회전하는 상태에서, 싸이클론(50)의 공기 투입구(52)로부터 싸이클론 본체(51)에 공기가 투입된다.
다음으로, 원료 공급 슈트(30)로부터 하부 로터(20)의 분산판(22) 상에 분체 원료가 공급된다.
공급된 분체 원료는 분산판(22) 및 분산판 상의 분산편(26)의 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해 분산되어 싸이클론 중심부의 가이드 배인(23)과 분급 휠(53) 사이로 중력에 의해 낙하한다.
낙하하는 분체 원료는 분급 휠(53)에 의해 분쇄된다.
분쇄된 분체 원료 중 미분 상태의 분체는 상부 로터의 블레이드의 회전에 의해 발생한 분급용 공기의 선회 흐름을 따라 상승하여 상부 로터(10)의 로터 블레이드(14) 사이로 들어가 미분 배출구(60)에 분급용 공기와 함께 유입되어 배출된다.
분쇄된 분체 원료 중 조분 상태의 분체는 중력에 의해 하강하여 조분 배출구(70)를 통해 배출, 회수된다.
이상과 같이, 본 발명에 따르는 2단 수직 원심 분급기에 의해 분리되는 미분 분체 입자 및 조분 분체 입자의 크기는 상부 로터 및 하부 로터의 회전 속도에 따라 조정되며, 분급기 내부로 투입된 분체 원료를 하부 로터의 분산 판 및 분급 휠의 회전 속도 조절에 의해 추가로, 원하는 입도까지 분쇄할 수 있으며, 상부 로터의 블레이드의 회전 속도를 조정함으로써 배출되는 미분의 입자 크기를 조정할 수 있으며, 분산판 상부면에 분산편을 추가로 구성하여 분체 원료에 가해지는 원심력을 증가시켜 분급효율을 증가시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 상부 로터 11 : 상부 로터 회전축
12 : 상부 회전 원판 13 : 하부 회전 원판
14 : 로터 블레이드 15 : 분급기 모터
20 : 하부 로터 21 : 하부 로터 회전축
22 : 분산판 23 : 가이드 배인(vane)
25 : 분배용 모터 26 : 분산편
30 : 원료 공급 슈트 40 : 분급실
50 : 싸이클론 51 : 싸이클론 본체
52 : 공기 투입구 53 : 분급 휠
60 : 미분 배출구 70 : 조분 배출구
80 : 점검구

Claims (7)

  1. 케이싱 상부를 관통하는 상부 로터 회전축과, 케이싱 내부에서 상기 상부 로터 회전축에 간격을 두고 고정되는 두 개의 회전 원판과, 두 개의 회전 원판의 외주부에 동일한 간격으로 끼워지는 복수의 로터 블레이드로 구성되는 상부 로터;
    케이싱 내부에 상기 상부 로터의 하부에서 상기 상부 로터와 동심으로 설치되고, 상면 및 하면이 편평한 모양으로 하부 로터 회전축의 상단에 고정되는 하나의 분산판을 포함하는 하부 로터;
    케이싱의 상부로부터 케이싱의 측벽을 관통하여 상기 하부 로터의 분산판의 상부에 분체 원료를 공급하도록 설치되는 원료 공급 슈트;
    케이싱 내에서 상기 상부 로터 및 하부 로터 사이에 구성되는 분급실;
    케이싱에 설치되고, 상기 하부 로터의 가이드 배인을 개재하여 상기 분급실에 분급용 공기를 공급하는 싸이클론;
    분급된 미분 분체를 분급기 외부로 배출하는 미분 배출구; 및
    분급된 조분 분체를 분급기 외부로 배출하는 조분 배출구를 포함하고,
    상기 로터 블레이드는 방사형 블레이드로서, 상부 회전 원판 및 하부 회전 원판에 각각 30개씩 삽입되고,
    상기 상부 로터 회전축은 최대 1910rpm으로 회전하고,
    상기 하부 로터 회전축은 265 내지 775rpm으로 회전하는 것을 특징으로 하는 2단 수직 원심 분급기.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 두 개의 회전 원판 중 상부 회전 원판의 지름은 하부 회전 원판의 지름보다 큰 것을 특징으로 하는 2단 수직 원심 분급기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 로터는,
    하부 로터 회전축의 상단에 고정되는 하나의 분산판; 및
    상기 분산판의 외주부와 이격되어 분급 공간이 개재되도록 구성되는 가이드 배인을 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 수직 원심 분급기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 분산판의 상부면에는 방사상으로 일정 간격으로 분산편이 부착되는 것을 특징으로 하는 2단 수직 원심 분급기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 싸이클론의 본체를 나선형 하우징인 것을 특징으로 하는 2단 수직 원심 분급기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 분급실의 측면에는 상부 로터 및 하부 로터 등의 상태를 주기적으로 점검하기 위한 점검구가 구성되는 것을 특징으로 하는 2단 수직 원심 분급기.
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