KR101659236B1 - 스크린 선별장치를 가진 링 롤러 밀 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 고정된 링과, 이 링 내부에서 링의 중심을 기준으로 링 내주면을 따라 공전운동을 하면서 자전운동을 하는 복수개의 롤러를 가진 분쇄기(mill)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 링 하부에 분쇄된 입자 중에서 원하는 크기를 가진 입자를 선별해 내는 스크린 선별장치를 가진 분쇄기에 관한 것이다.
본 발명은 링과 롤러가 마주하는 면에서 피파쇄물을 파쇄하는 링 롤러 밀로서, 상기 링 롤러 밀에 고정된 링(2); 상기 링의 둘레를 따라 선회하며 링(2)과 마주하는 면에서 피파쇄물을 파쇄하는 롤러(68); 상기 롤러를 내부에 수용하고, 상기 링과 롤러가 서로 마주하는 면이 내부에 배치되며, 상기 마주하는 면에 의해 파쇄되는 피파쇄물을 수용하는 프레임(3); 및 상기 링과 롤러가 마주하는 면보다 하부에 위치하며, 상기 프레임의 하부에 마련된 스크린망(712)을 포함한다.
또한 본 발명은 상기 링과 롤러가 서로 마주하는 면 사이의 거리를 조절할 수 있는 스토퍼를 제공한다.
또한 본 발명은 습식으로 피파쇄물을 파쇄하여 선별하는 파쇄 방법을 제공한다.

Description

스크린 선별장치를 가진 링 롤러 밀{A Ring Roller Mill Having Screen Classifier}

본 발명은, 고정된 링과, 이 링 내부에서 링의 중심을 기준으로 링 내주면을 따라 공전운동을 하면서 자전운동을 하는 복수개의 롤러를 가진 분쇄기(mill)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 링 하부에 분쇄된 입자 중에서 원하는 크기를 가진 입자를 선별해 내는 스크린 선별장치를 가진 분쇄기에 관한 것이다.

석회석이나 시멘트 클링커 또는 인산염 비료 같은 광물질을 분쇄하는 장치의 종류는 다양하나, 그 중에 소위 링 롤러 밀(ring roller mill)이라고 불리는 분쇄기가 여러 산업 분야에 광범위하게 사용되고 있다. 전형적인 링 롤러 밀은 도 8에 도시된 바와 같이, 분쇄기(900)의 외주 프레임(910)의 일부를 이루고 있는 고정된 링(912)과, 이 링의 내부에 링의 높이와 대략 동일한 높이에 위치하고 링의 내주면과 접촉하면서 동심원 운동과 자전운동을 동시에 하는 복수 개의 롤러(920)를 주 파쇄기구로 가지고 있다.

롤러의 자전을 가능하게 하는 회전축(922)은 롤러로부터 상방으로 길게 연장되어 있고 부싱형 베어링(924)에 의해서 회전 가능하게 지지되어 있다. 분쇄기(900)의 중심부에는 분쇄기에 대해 회전 가능하게 지지된 긴 주회전축(930)이 분쇄기(900)의 하부로부터 상방으로 연장되어 있고, 주회전축(930)의 상단부에는 롤러들의 개수와 동일한 개수의 암(931; arm)을 가진 메인암(932)과 견고하게 결합되어 있다. 각각의 암(931)은 롤러(920)를 회전 가능하게 지지하고 있는 부싱형 베어링(924)의 하우징(926)과 힌지(928; hinge)에 의하여 결합되어 있다. 즉 복수 개의 암(931)은 상술한 복수 개의 롤러(920)를 힌지(928)를 매개로 매달고 있는 형태로 지지하고 있다.

한편, 주회전축(930)의 하단부에는 베벨기어(935)가 결합되어 있어서 풀리(939)와 모터 등에 의하여 구동되는 피니언 기어(937)와 맞물려 회전한다.

주회전축(930)이 회전하면 상기 암(931)이 일체로 회전하게 되고, 암(931)이 회전하게 되면 회전축(922)을 통해 암(arm)에 매달려 있는 롤러(920)도 함께 회전하게 된다. 롤러(920)를 매달고 있는 회전축(922)과 베어링하우징(926)은 암(931)의 단부에 힌지(928)로 연결되어 있으므로, 회전력에 의해 롤러(920)에 작용하는 원심력에 의해, 롤러들은 링 내주면에 강하게 압착되며 동심의 공전 운동을 하게 된다.

분쇄될 물체는 분쇄기(900)의 외주프레임(910)에 형성된 투입구(915)로부터 링의 상부에 떨어지며 분쇄된 후 링의 하방에 위치한 쟁기실(940; plow chamber)로 낙하한다. 쟁기실(940) 내부에는 주회전축(930)과 동일한 회전 속도로 회전하는 경사진 날개 형태의 쟁기(942)가 구비되어 있다. 링(912)과 롤러(920)에 의해 압착 분쇄되며 쟁기실로 낙하한 피분쇄물의 분쇄 정도는 충분하지 않을 수 있는데, 이러한 피분쇄물은 쟁기(942)에 의해 상방으로 퍼 올려져 링과 롤러 사이에 다시 공급된다. 따라서 피분쇄물은 링과 롤러 사이에서 압착 분쇄가 되풀이 되고, 결국 시간이 지남에 따라 피분쇄물의 입자크기는 점점 작아지게 된다.

링(912) 밑에는 송풍기로부터 공급되는 공기가 쟁기실(940)로 들어올 수 있는 송풍구(945)가 형성되어 있다. 따라서, 충분히 분쇄된 피분쇄물은, 송풍구(945)를 통해 외부로부터 쟁기실(940)로 공급되는 바람에 실려서 분쇄기(900)의 상부로 올라간 후, 입자크기 선별기(950)를 통하여 작은 입자들만 외부로 배출되어 백 필터(bag filter) 등에 의하여 포집된다.

상술한 형태의 분쇄기는, 파쇄된 피분쇄물을 선별하고 이송하는데 공기를 이용하므로 작고 가벼운, 가령 0.05mm~0.2mm 정도의 직경을 가지는 입자상 물질을 만드는 데에 적합하다. 하지만, 이러한 방식은 입자상 물질의 이송에 필요한 동력비가 지나치게 많이 소요된다. 가령, 분쇄용 동력에 100마력이 소요되면 선별과 이송에 필요한 송풍기를 구동하는 동력에는 200마력이 소요된다. 특히 위와 같은 분쇄기는 공기 등에 의해 부양할 수 있는 정도의 크기를 가지는 입자를 만드는 용도로만 사용이 가능할 뿐이어서, 그보다 조금 더 큰 입자에 대해서는 이송 선별 자체가 불가능하다.

또한 분쇄할 물질이 암석이나 광물과 같이 야적 보관되는 일이 흔한 물질인 경우에는 비에 노출되는데, 이러한 연유로 분쇄할 물질이 수분을 가지고 있게 되면, 수분의 점착력에 의하여 분쇄 및 선별이 불가능하게 되는 결함도 가지고 있다.

또한 상술한 분쇄기의 롤러(920)들은 원심력에 의하여 링(912)의 내주면에 강하게 밀어 붙여지며 회전하므로, 롤러 외주면과 링의 내주면 사이에는 간격이 없게 된다. 따라서 이러한 링과 롤러에 의해 파쇄되는 입자는 매우 미세하게 분쇄될 수밖에 없다. 즉 상술한 분쇄기는 분쇄될 입자의 적절한 크기 조절이 실질적으로 불가능하다. 또한 롤러 외주면과 링 내주면 사이에 간격이 없이 회전하므로, 내부에 피분쇄물이 없거나 부족한 상태에서 분쇄기를 가동하게 되면, 링과 롤러의 재질인 금속 면이 서로 충돌하며 매우 심한 소음이 발생하여, 소음 공해를 일으키는 문제가 있다.

미국 등록특허공보 제4,192,469호

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 링 내주면과 롤러 외주면의 거리를 조절할 수 있는 링 롤러 밀의 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 링과 롤러 사이의 거리를 조절함으로써 링 롤러 밀로 파쇄할 수 있는 입자 크기의 제한을 없게 하여 다양한 크기의 입자상 물질을 효율적으로 생산할 수 있는 분쇄기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 파쇄된 입자의 선별과 이송을 간단하게 할 수 있어 이에 필요한 동력을 획기적으로 감소시킨 링 롤러 밀 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 피파쇄물이 로딩되지 않은 링 롤러 밀의 공회전 단계에서뿐만 아니라 링 롤러 밀의 가동 시 발생하는 소음을 감소시킨 링 롤러 밀을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 파쇄할 원료의 수분 함량이 과다하여 점착성이 있는 경우에도 효과적으로 피파쇄물의 파쇄와 선별을 할 수 있는 링 롤러 밀을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 링과 롤러에 의해 파쇄된 입자상 물질 중 적절한 크기를 가진 입자가 빠져나갈 수 있는 스크린이 링과 롤러의 하부에 설치된 링 롤러 밀을 제공한다.

스크린의 모양과 종류, 망목(網目)의 크기는 파쇄할 물질이나 생산하고자 하는 입자의 크기에 맞게 제공할 수 있다.

스크린의 설치 위치는 링과 롤러 하부에 있는 쟁기실의 주벽이 적절하나, 필요한 경우 쟁기실을 생략하고 링과 롤러 바로 아래 부분에 평판 모양의 스크린을 설치할 수도 있다.

스크린의 선별작용은 쟁기 또는 롤러의 교반에 의하여 이루어지며, 이에 따라 망목의 막힘이 방지된다.

만일 파쇄할 원료가 수분을 과다하게 함유하여 점착성을 가지고 있는 경우에는 원료와 함께 물을 공급하여 습식으로 파쇄가 이루어지게 하며, 이에 따라 물의 입자간 이완작용과 교반작용으로 망목 막힘이 방지된다.

스크린의 설치 면적은 망목의 크기 등 선별 능력에 따라 쟁기실 주벽 전체 또는 일부가 될 수 있으며 습식 파쇄 선별의 경우는 건식보다 선별에 필요한 스크린 면적이 작다.

본 발명은 또한 롤러들이 원심력에 의하여 링의 내주면을 향하여 이동하는 거리에 제한을 둘 수 있는 스토퍼를 설치하여 링 내주면과 롤러 외주면 거리를 조절할 수 있는 링 롤러 밀을 제공한다. 링과 롤러 사이의 간격은 생산할 입자상 물질의 입자 크기에 맞추어 조정할 수 있다. 스토퍼로 링의 이동 거리를 제한하면 링과 롤러의 접촉이 일어나지 않으므로 특히 공회전 시에는 소음이 전혀 발생하지 않는다.

이에 본 발명은, 링과 롤러가 마주하는 면에서 피파쇄물을 파쇄하는 링 롤러 밀에 있어서, 상기 링 롤러 밀에 고정된 링(2); 상기 링의 둘레를 따라 선회하며 링(2)과 마주하는 면에서 피파쇄물을 파쇄하는 롤러(68); 상기 롤러를 내부에 수용하고, 상기 링과 롤러가 서로 마주하는 면이 내부에 배치되며, 상기 마주하는 면에 의해 파쇄되는 피파쇄물을 수용하는 프레임(3); 및 상기 링과 롤러가 마주하는 면보다 하부에 위치하며, 상기 프레임의 하부에 마련된 스크린망(712)을 포함하는 것을 특징으로 하는 링 롤러 밀을 제공한다.

상기 프레임(3)의 중심에는 수직방향으로 메인 샤프트(51)가 회전 가능하게 설치되고, 상기 메인 샤프트는 외부로부터 동력을 받아 회전하며, 상기 메인 샤프트의 소정 위치에는 상기 메인 샤프트의 길이방향에 교차하는 방향으로 외측으로 연장되는 메인암(58)이 설치되어 상기 메인 샤프트의 회전력을 전달받아 회전하고, 상기 메인암의 단부에는 상기 롤러를 포함하는 롤러조립체(6)가 설치될 수 있다.

상기 롤러조립체는 힌지(61)를 통해 상기 메인암의 단부에 매달리고, 상기 롤러조립체는 롤러 샤프트(62)를 포함하며, 상기 롤러 샤프트(62)의 하단부에는 상기 롤러가 축설되어 있어서, 상기 메인 샤프트가 회전함에 따라 상기 롤러조립체가 원심력을 받아 힌지에 의해 외측으로 벌어지는 방향으로 가압되고, 상기 롤러는 상기 메인 샤프트의 축을 중심으로 공전하고 또한 상기 롤러 샤프트의 축을 중심으로 자전하며 상기 링과 마주할 수 있다.

상기 메인 샤프트는 적어도 상기 프레임의 덮개 부분에서 회전 가능하게 지지되며, 상기 덮개 부분 위로 노출된 메인 샤프트 부분을 통해 외부의 동력이 메인 샤프트에 전달될 수 있다.

상기 메인암(58)에는, 상기 롤러조립체의 외측 방향으로의 변위를 제한하되, 상기 제한된 변위를 조절함으로써 상기 링과 롤러가 서로 마주하는 면 사이의 거리를 조절할 수 있는 스토퍼가 설치될 수 있다.

상기 스토퍼는, 상기 롤러조립체의 요동 방향으로 연장되는 간격조절볼트(655), 그리고 상기 간격조절볼트에 나사결합하여 상기 간격조절볼트에 대해 상대적인 위치가 조절되는 간격조절너트(654)를 구비하며, 상기 간격조절볼트 또는 간격조절너트 중 어느 하나는 상기 메인암에 고정되고, 나머지 하나는 상기 롤러조립체에 접하여 상기 롤러조립체의 변위를 제한할 수 있다.

상기 메인 샤프트에는 상기 메인 샤프트의 길이방향에 교차하는 방향으로 연장되는 쟁기암(592)이 설치되어 상기 메인 샤프트의 회전력을 전달받아 회전하고, 상기 쟁기암(592)의 단부에는 쟁기(591)가 설치되어 상기 링과 롤러에 의해 파쇄된 피파쇄물을 상기 링과 롤러가 마주하는 면으로 재차 공급할 수 있다.

상기 프레임의 하부에 위치하는 상기 링과 롤러가 마주하는 면의 바로 밑에는 판(713)이 설치되고, 적어도 상기 판의 일부에서, 적어도 상기 링과 롤러과 마주하는 면의 하방에 위치하는 부분에 상기 스크린망(712)이 설치될 수 있다.

상기 쟁기가 설치된 높이는 상기 링과 롤러가 마주하는 면의 높이와 실질적으로 동일하며, 상기 프레임의 하부에 위치하는 상기 링과 롤러가 마주하는 면의 바로 밑에는 판(713)이 설치되고, 적어도 상기 판의 일부에서, 적어도 상기 링과 롤러과 마주하는 면의 하방에 위치하는 부분에 상기 스크린망(712)이 설치될 수 있다.

위와 달리, 상기 링의 하부에는 쟁기실(7)이 설치되고, 상기 쟁기(591)는 상기 쟁기실(7) 내에서 선회하며, 상기 스크린망(712)은 적어도 상기 쟁기실의 주벽(71)의 일부분에 마련될 수 있다.

또한 본 발명은, 상기 링 롤러 밀을 사용하여 피파쇄물을 파쇄하는 방법으로서, 상기 프레임(3) 내에 피파쇄물과 물을 함께 공급하여 습식으로 피파쇄물을 파쇄하는 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 링 롤러 밀은 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 링롤러밀로 파쇄할 수 있는 입자의 크기에 제한이 없어져서 다양한 크기의 입자상 물질을 효과적으로 생산 할 수 있다.

둘째, 수분을 과다하게 함유하고 있는 원재료도 효과적으로 파쇄할 수 있다. 이것은 넓은 야적장에 비 가림 시설이 없이 야적되어 있는 석분이나 마사토 등 수분을 함유한 원료로 모래를 생산할 때 특히 유용하다.

셋째, 기계의 운전이 정숙하고 수명이 길어진다.

넷째, 분쇄된 생산물의 선별과 이송에 필요한 동력비가 획기적으로 절감된다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 정면 단면도,
도 2는 도 1의 A-A 면에 의한 단면을 위에서 아래로 바라본 형태를 나타낸 단면도,
도 3은 도 1의 B-B 면에 의한 단면을 아래서 위로 바라본 형태를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 정면 단면도,
도 5는 도 4의 스크린 망을 나타낸 평면도,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 정면 단면도,
도 7은 도 6의 C-C 단면도, 그리고
도 8은 종래의 링 롤러 밀을 나타낸 정면 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 정면 단면도, 도 2는 도 1의 A-A 선의 평면 단면도, 그리고 도 3은 도 1의 B-B 선의 저면 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 링 롤러 밀(1)의 형상은 대략적으로 원통형이다. 피파쇄물을 파쇄하는 구성인 링(2)은 링 롤러 밀(1)의 외주를 따라 고정 배치되어 있다. 도 1에서 링(2)은 링 롤러 밀(1)의 높이의 대략 중간 부분에 위치하고 있다. 링(2)의 내주면은 링 롤러 밀(1)의 내부 공간을 향해 돌출 형성되어 있다. 링(2)은 도시된 바와 같이 상부 플랜지(23), 하부 플랜지(24), 그리고 상부 플랜지와 하부 플랜지의 내주를 잇는 내주벽(25)을 포함하며, 내주벽의 내주면은 상부에서 하부로 내려갈수록 직경이 좁아지는 형태로 경사져 있다. 이러한 링(2)의 내주면에는 링 라이너(21)가 결합되어 있다.

링(2)의 상부에는 프레임(3)이 위치한다. 프레임(3)은 원통형의 중간프레임(31)과 그 상부를 덮는 덮개프레임(32)으로 구분 형성된다. 링(2)은 원통형 프레임(3)과 동심을 이루며 프레임(3) 하부에 고정되는데, 덮개프레임(32)의 하단에 형성된 플랜지와 링(2)의 상부 플랜지를 볼트 등의 체결 수단으로 고정하게 된다.

중간프레임(31)의 일 측면에는 개구부(34)가 형성되어 있고 여기에 호퍼(33)가 부착된다. 피파쇄물은 호퍼(33)와 개구부(34)를 통해 링 롤러 밀(1)의 내부에 공급된다.

중간프레임(31)의 상단에는 덮개프레임(32)이 동심을 이루며 고정되는데, 중간프레임(31)의 상단에 형성된 플랜지와 덮개프레임(32)에 형성된 플랜지를 볼트 등의 체결 수단으로 고정하게 된다.

덮개프레임(32)의 정 중앙에는 후술할 메인샤프트(51)를 회전 가능하게 지지하는 메인베어링하우징(52)이 견고히 부착되어 있다. 덮개프레임(32)의 상면에는 덮개프레임보강리브(321)가 메인베어링하우징(52)을 중심으로 방사상으로 형성되어 있어서, 덮개프레임(32)과 메인베어링하우징(52)의 결합구조에 강성을 부여한다. 수직으로 형성된 메인베어링하우징(52) 내부로는 수직으로 배치된 메인샤프트(51)가 관통 배치되며, 메인베어링하우징(52)의 내측 상단부와 하단부에는 각각 롤링베어링(53)이 결합되어 메인샤프트(51)의 회전을 지지한다. 상부의 롤링베어링의 윗부분에는 그리스의 손실을 막는 그리스씨일(54)과 먼지의 침투를 막는 메인베어링라비린스 씨일(55)이 차례로 설치되어 있으며, 이는 하부의 롤링베어링의 아랫부분에도 마찬가지이다.

메인샤프트(51)의 상단부는 상기 메인베어링하우징(52)의 상부로 노출되며, 이렇게 노출된 메인샤프트(51)의 상단부에는 구동풀리(56)가 결합된다. 구동풀리(56)는 도시되지 않은 전동기 등으로부터 공급되는 동력을 전달받아 그 회전력을 메인샤프트(51)로 전달함으로써 메인샤프트(51)를 구동한다.

본 발명의 실시예에서는 메인샤프트(51)를 회전 가능하게 지지하는 메인 베어링 하우징(52)이 덮개 프레임(32) 부분에 설치된 것을 예시하였으나, 그 설치 위치가 반드시 프레임(3)의 상부인 덮개 프레임(32) 쪽에 한정되는 것은 아니다. 즉 메인 베어링 하우징(52)이 링 롤러 밀의 하부에 설치될 수도 있고, 하부로부터 동력을 전달받을 수도 있다. 다만, 본 발명은 분쇄물을 선별함에 있어서 종래기술과 달리 프레임(3)의 하부에 스크린망을 설치하고, 피파쇄물을 건식 또는 습식으로 파쇄하며, 피파쇄물이 적절한 크기로 파쇄되었을 때 스크린망을 통해 하부로 배출되므로, 프레임(3)의 상부에 메인 베어링 하우징(52)을 설치하는 것이 구조 상 더 간단할 수 있다는 점은 주목할 만하다.

메인샤프트(51)의 하단부에는 보스(57)가 견고히 결합되어 있고, 보스(57)의 외측 둘레에는 와셔 모양의 결합판(582)이 돌출 형성되어 있다. 결합판(582)의 상단에는 메인암(58)이 일체적으로 결합된다. 즉 보스(57)와 메인암(58)은 결합판에 의해 일체로 결합된다. 따라서 구동풀리(56)를 통해 전하여 진 메인샤프트(51)의 회전력은 보스(57)와 일체적으로 결합된 메인암(58)에 전달된다. 또한 보스(57)에는 후술할 쟁기(591)를 구동하는 쟁기축(59)도 결합되어 있어서, 마찬가지로 메인샤프트(51)의 동력이 쟁기축(59)에도 전달된다.

도 2를 참조하면, 메인암(58)은 대략 직사각형의 플레이트 형상으로 이루어져 있고, 그 중심부에는 원형 구멍(583)이 형성되어 있다. 원형 구멍(583)을 통해서는 메인샤프트(51)가 관통하고 있고, 원형구멍(583)의 내주면과 메인샤프트(51) 사이의 공간에 메인베어링라비린스씨일(55)이 수용된다. 메인암(58)의 양측에는 각각 1개씩 두 개의 롤러조립체(6)가 힌지(61)에 의하여 요동 가능하게 지지되어 있다. 롤러조립체(6)는 상하로 길게 배치되며 힌지(61)를 통해 메인암(58)에 매달려 있다. 본 발명의 실시예에서는 두 개의 롤러조립체가 설치된 형태를 제시하고 있으나, 이는 실시예일 뿐, 메인샤프트(51)를 중심으로 3개 이상의 롤러 조립체(6)가 방사상으로 등간격을 가진 위치에 배치될 수 있음은 물론이다. 가령 120도 간격으로 3개의 롤러조립체를 설치하거나, 90도 간격으로 4개의 롤러조립체를 설치할 수도 있다.

도 1을 참조하면, 롤러조립체(6)는 롤러샤프트(62), 상하 두 개의 롤러베어링(63), 롤러베어링(63)을 수용하는 롤러베어링하우징(64), 상기 메인암(58)과 결합하기 위한 힌지(61), 상기 링(2)에 대한 롤러(68)의 위치를 결정하기 위한 스토퍼판(65), 롤러코어(66)와 롤러라이닝(67) 등으로 이루어져 있다. 롤러베어링하우징(64) 내부에는 롤러샤프트(62)의 상부가 수용되어 있으며, 롤러베어링하우징(64)의 내부 상단과 하단에는 롤러 베어링(63)이 각각 설치되어 롤러베어링하우징(64)에 대해 롤러샤프트(62)가 자유롭게 회전하도록 지지한다. 롤러베어링하우징(64)의 상부 일측에는 힌지(61)가 롤러베어링하우징(64)과 일체로 형성되어 있다. 힌지(61)의 회전축은 수평하게 배열되어 있으며, 메인샤프트(51)의 길이방향과 수직을 이루고 있다.

메인암(58)의 길이방향의 양측 단부에는 대략 타원형 모양의 공동부(581)가 각각 형성되어 있으며, 그 장축의 방향은 메인암(58)의 중심에서 멀어지는 방향, 즉 메인암(58)의 길이방향(도 2의 좌우방향)과 일치한다. 이는 공동부(581) 내에 수용되는 롤러조립체(6)가 힌지(61)를 중심으로 요동하기 위한 공간을 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 실시예에서는 공동부(581)에 롤러베어링하우징(64)이 수용된다. 롤러베어링하우징(64)의 롤러베어링(63)의 외측에도, 메인 베어링 하우징의 경우와 마찬가지로, 먼지의 침투를 막기 위한 라비린스 씨일과 윤활용 그리스의 손실을 막기 위한 씨일 등이 설치됨은 물론이다.

롤러베어링하우징(64)의 하부로 노출되는 롤러샤프트(62) 부분에는, 호퍼(33)로부터 개구부(34)를 통해 내부로 투입되는 피파쇄물이 충격을 가할 우려가 있다. 이러한 충돌로부터 롤러샤프트(62)를 보호하기 위하여, 노출된 롤러샤프트(62) 부분에는 롤러샤프트보호파이프(68)가 씌워져 있다.

롤러샤프트(62)의 하단부(621)는 도 1에 도시된 바와 같이 테이퍼가 형성되어 있는데 끝부분에는 수나사(6211)가 형성되어 있다. 먼저 롤러샤프트(62)의 하단으로 롤러코어(66)가 끼워지고 제2로크너트(6212b)에 비해 직경이 작은 제1로크너트(6212a)가 수나사(6211)와 체결되며 롤러코어(66)를 롤러샤프트(62)에 고정시키게 된다. 롤러코어(66)의 외경부 역시 도시된 바와 같이 테이퍼 면이 형성되어 있고, 이러한 롤러코어의 외경부에 끼워지는 롤러라이닝(67)의 내경부는 이에 대응하는 형상으로 이루어져 있다. 롤러코어(66)를 롤러샤프트(62)에 고정한 뒤에는 하부로부터 다시 롤러라이닝(67)을 끼운 후 제2로크너트(6212b)를 수나사(6211)에 체결하여 롤러라이닝(67)을 고정한다. 롤러라이닝(67)의 바닥부분의 두께가 제1로크너트(6212a)의 두께와 같거나 그보다 더 두꺼움은 물론이다. 롤러라이닝(67)의 외주면 역시 테이퍼 형태로 이루어져 있으며, 이는 링 라이너(21)과 상보적인 형태이다.

이러한 롤러 베어링 하우징(64)과 롤러 샤프트(62) 구조에 따르면, 롤러 베어링 하우징(64)에 대해 롤러 샤프트(62)가 회전할 수 있다. 즉 롤러 샤프트(62)와 롤러(68)는 일체로 회전한다.

본 발명에서는 롤러 샤프트(62)와 롤러(68)가 일체로 회전하는 구조를 예시하고 있으나, 본 발명이 반드시 이러한 구조에 한정되는 것은 아니다. 즉 롤러(68)가 롤러 샤프트(62)에 대해 상대적으로 회전하는 구조도 적용할 수 있음은 물론이다. 구체적으로, 롤러 샤프트(62)는 회전하지 않고 롤러(68)가 회전하는 구조를 적용할 수 있음은 물론, 롤러 샤프트(62)도 회전하고 롤러(68)도 회전하며, 롤러 샤프트(62)와 롤러(68)가 서로 상대적으로 회전 가능한 구조도 적용할 수 있음은 물론이다.

도 1과 도 3을 참조하면, 메인암(58)의 하부에 위치하는 롤러베어링하우징(64) 부분에는 스토퍼판브라켓(651)이 체결되어 있고, 스토퍼판브라켓(651)에는 스토퍼판(65)이 견고히 결합되어 있다. 스토퍼판(65)의 양측에는 충격완충판(652)과 면판(653)이 순서대로 부착되어 있다.

한편 메인암(58)의 저면에는 메인암하부브라켓(584)이 설치되어 있고, 메인암하부브라켓(584)에는 간격조절볼트(655)가 체결되어 있다. 여기서 간격조절볼트(655)는 메인암하부브라켓(584)에 나사 결합하여 견고하게 고정될 수 있다. 간격조절볼트(655)의 나사산 부분은 상기 면판(653)을 향하여 노출되고, 여기에 간격조절너트(654)가 체결된다. 간격조절너트(654)는 간격조절볼트(655)와 나사산 결합하며 그 위치가 조정될 수 있다.

면판(653)은 이와 같이 양쪽에 마련된 간격조절너트(654)와 각각 마주 보고 있다.

간격조절너트(654)는 간격조절볼트(655) 상에서 자유롭게 회전하여 면판(653)을 향하여 앞뒤로 진퇴를 할 수 있고, 더블너트(6541)를 사용하여 서로 강하게 조임으로써 그 위치를 정확히 고정할 수 있다. 따라서 간격조절너트(654)를 진퇴시킴에 따라 롤러조립체(6)가 힌지(61)를 중심으로 회전하여 롤러라이닝(67)의 외면과 링 라이너(21) 내주면 사이의 간격이 정해지면, 그 상태에서 더블너트(6541)를 링간격조절너트(654)에 강하게 조여 간격조절너트(654)의 위치를 해당 위치에 견고하게 고정시킬 수 있다. 이처럼 링간격조절너트(654)의 위치 조절에 의해 링 라이너(21)와 롤러라이닝(67)의 간격이 조절 가능하다.

본 발명의 실시예에서는 메인암하부브라켓(584)을 비롯한 스토퍼판브라켓(651) 등이 메인암(58)의 하부에 설치된 구조가 예시되어 있으나, 본 발명의 스토퍼 구조가 반드시 이러한 위치에 한정되는 것은 아니다. 가령 힌지(61)보다 더 높은 위치에 위와 같은 스토퍼 구조가 형성될 수도 있다. 물론 이러한 경우에는 스토퍼판과 간격조절볼트 등의 방향이 위에서 설명한 구조와는 반대로 위치해야 할 것이다. 즉 스토퍼판은 메인 샤프트(51) 쪽을 바라보고, 간격조절볼트는 스토퍼판보다 메인암(58) 상에서 스토퍼판보다 메인 샤프트에 더 가까운 위치에 설치될 수 있다. 이렇게 스토퍼 구성이 메인암(58) 위쪽에 배치되면 피파쇄물이 튀어올라 스토퍼 구조가 오염되는 것을 방지할 수 있다. 특히 본 발명의 실시예와 같이 회전판 형태로 메인암(58)을 구성하면 피파쇄물로 인해 스토퍼 구조가 오염되는 것을 더욱 방지할 수 있다.

한편, 상술한 메인암(58) 아래에 결합된 결합판(582)에는 쟁기축(59)의 상단에 형성된 플랜지가 볼트 체결 등의 방식으로 결합되어 있어서, 쟁기축(59)은 메인샤프트(51)가 회전할 때 함께 회전하게 된다. 수직으로 연장된 쟁기축(59)의 하단부에는 다시 수평 방향으로 연장되는 쟁기암(592)이 부착되어 양측으로 뻗어 있고, 쟁기암(592)의 단부에 쟁기(591)가 부착되어 있다. 쟁기는 쟁기암(592)로부터 하방을 향하여 경사면을 이루도록 부착되어 있어서, 링 롤러 밀이 파쇄를 할 때 쟁기실(7)로 낙하하여 쟁기실 바닥면에 쌓이는 피파쇄물을 다시 링라이너(21)와 롤러라이너(67) 쪽으로 퍼 올리는 기능을 한다.

쟁기실(7)은 도시된 바와 같이 쟁기를 수용하며, 원형의 바닥면 단부에서 상방으로 연장된 주벽(71)을 포함하며, 주벽의 상단에는 플랜지가 형성되어 있다. 플랜지는 링(2)의 하부 플랜지(24)과 볼트 등의 체결수단에 의해 체결된다.

쟁기실(7)의 주벽(71)에는 적어도 일부 면적에 개방된 부분이 형성되어 있거나 전체 면적이 개방되어 있고, 개방된 부분 바깥쪽에는 도 1의 점선 원 안에 별도로 도시한 부분에 도시된 바와 같이 창살(711)이 부착되어 있다. 창살(711) 안쪽에는 스크린망(712)이 설치되어 있어서, 스크린망(712)이 외향하는 힘을 받더라도 창살(711)에 의해 지지될 수 있다.

쟁기실(7) 바깥에는 쟁기실(7)과는 별도로 슈트(8)가 설치되어 있어서 스크린망(712)을 통과한 생산품을 모아서 밑으로 배출하도록 되어 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 정면 단면도, 그리고 도 5는 도 4의 스크린 망을 나타낸 평면도이다. 도 1에 도시된 실시예와 대비하여 도 4의 실시예에서는 쟁기의 기능과 관련된 구성, 즉 쟁기축, 쟁기암, 쟁기, 쟁기실이 없고{메인샤프트(2)의 하단에는 커버(593)가 체결되어 있음}, 링(2) 바로 아래에 직접 원형판(713)이 설치된 점에 차이가 있다. 슈트(8)는 원형판(713)의 하부에 설치된다. 원형판(713)에는 도 5에 도시된 바와 같이 방사상으로 개방된 면적이 형성되고, 이 부분에 스크린망(712)이 부착되어 있다. 이 때에는 롤러(68) 자체가 피파쇄물을 교반하며 파쇄할 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 정면 단면도이고, 도 7은 도 6의 C-C 단면도이다. 도 6에 도시된 실시예는 도 4와 대비하여 쟁기축(59)과 쟁기암(592)과 쟁기(591)가 구비된 점에 차이가 있다. 다만 도 6에 도시된 실시예는 쟁기실이 없기 때문에, 도 1과 대비하여 쟁기축의 길이가 상대적으로 짧아 쟁기암과 쟁기(591)가 설치된 높이가 대략 링(2)의 높이와 일치하게 된다. 동일 높이에 롤러(68)와 쟁기(591)가 동시에 배치되도록 하기 위해, 메인암(58)의 길이방향과 쟁기암(592)의 길이방향이 서로 수직이 되도록 할 수 있다. 이러한 실시예에 의하면 스크린망(712) 위에는 쟁기축(59)에 부착된 쟁기판(591)이 회전하면서 스크린망(712) 위에 낙하한 피파쇄물을 교반하게 된다. 여기서 쟁기판(591)은 스크린망(712)에 대하여 경사각을 가질 수도 있고 수직일 수도 있다.

도 4와 도 6에 도시된 실시예는 습식으로 피파쇄물을 파쇄할 때 특히 유용한데 쟁기실이 따로 없기 때문에 기계의 높이가 대폭 낮아지는 효과가 있다.

이제 본 발명 링롤러밀의 작동을 설명하고자 한다.

도 1을 참조하면, 호퍼(33)를 통하여 투입된 피파쇄물은 공전과 자전을 하는 롤러라이너(67)와 고정된 링 라이너(21) 사이에서 일차 파쇄된 후 쟁기실(7)로 낙하한다. 낙하한 피파쇄물은 쟁기(591)에 의하여 다시 상방으로 퍼 올려져서 재차 파쇄된 후 낙하하기를 반복하면서 입자 크기가 작아지고 입자 모양은 둥근 형태로 다듬어지는 작용을 받는다. 적절한 크기로 파쇄된 입자는 쟁기(591)가 피파쇄물을 상방으로 퍼 올릴 때 스크린 망(712)에도 끼얹어 지면서 망을 통과하게 되고 슈트(8)에 모여져서 제품이 된다. 도 1에 도시된 실시예에 따르면, 스크린망(712)이 수직으로 배치되어 있기 때문에, 쟁기(591)가 회전하면서 퍼올려져 스크린망(712)에 공급되는 피파쇄물은 동적으로 극히 짧은 시간 동안 스크린망(712)과 접촉하게 되는데, 이때 망목보다 작은 피파쇄물은 즉시 망목을 통과하고, 망목보다 큰 피파쇄물 역시 스크린망을 통과하지 못하고 즉시 스크린망으로부터 이탈하여 낙하하게 된다. 그리고 스크린망에 다시 피파쇄물이 공급되는 작용이, 예를 들면 일 분당 600회 정도로 고속으로 반복되기 때문에 스크린망의 입장에서는 파상적으로 피파쇄물을 공급받게 되는바, 망목이 막히는 현상은 극히 적으며 효과적으로 피파쇄물의 선별이 이루어진다.

한편 도 4를 참조하면, 호퍼(33)를 통하여 투입된 피파쇄물은 공전과 자전을 하는 롤러라이너(67)와 고정된 링 라이너(21) 사이에서 파쇄된 후 원형판(713) 상에 놓여지게 된다. 원형판(713) 상에 놓여 있는 피파쇄물은 회전하는 롤러(68)에 의해 교반되며 다시 링(2)과 롤러(68) 사이에서 파쇄되어 간다. 이렇게 입자 크기가 작아지고 입자 모양은 둥근 형태로 다듬어지는 작용을 받는다. 적절한 크기로 파쇄된 입자는 롤러(68)에 의해 교반되며 원형판(713)에 형성된 망(712)을 통과하게 되고, 슈트(8)에 모여져서 제품이 된다.

한편 도 6을 참조하면, 호퍼(33)를 통하여 투입된 피파쇄물은 공전과 자전을 하는 롤러라이너(67)와 고정된 링 라이너(21) 사이에서 파쇄된 후 원형판(713) 상에 놓여지게 된다. 원형판(713) 상에 놓여 있는 피파쇄물은 회전하는 쟁기(591)에 의해 교반되며 다시 링(2)과 롤러(68) 사이에서 파쇄되어 간다(물론 롤러에 의해서도 교반이 일어날 수 있다). 이렇게 입자 크기가 작아지고 입자 모양은 둥근 형태로 다듬어지는 작용을 받는다. 적절한 크기로 파쇄된 입자는 쟁기(591)와 롤러(68)에 의해 교반되며 원형판(713)에 형성된 망(712)을 통과하게 되고, 슈트(8)에 모여져서 제품이 된다.

상술한 링 롤러 밀은 습식으로도 운용이 가능하다. 즉 피파쇄물을 호퍼(33)로 투입하여 동시에 물을 투입하면 물이 피파쇄되는 입자들을 이완시키고 교반시키기 때문에, 축축하게 젖어 있거나 수분을 다량 함유한 피파쇄물을 파쇄할 때 일어나는 망목 막힘 현상을 방지하며 파쇄를 실시할 수 있다.

본 실시예들의 링 롤러 밀은 풍력 선별장치를 장착한 종래 링 롤러 밀이 다루기 어려운 입자크기, 예를 들면 0.2mm 이상 되는 분체나 3mm 정도의 입자크기를 가진 모래 등도 쉽게 파쇄 및 선별을 할 수가 있고, 이송 및 선별에 전술한 종래 기술과 달리 많은 동력비와 시설이 불필요하다. 또 파쇄할 물질이 자연상태에서 야적 등에 의해서 다량의 수분을 함유하고 있는 경우에도 물을 주입하여 파쇄하는 습식파쇄에 의해서 망목 막힘이 발생하지 않고 파쇄 및 선별이 이루어 진다.

만일 초미분의 분쇄가 필요한 경우에는 망목의 크기를 실제 목표 입자 크기보다 크게 하여 습식으로 분쇄한 후 망을 통과한 피분쇄물을 습식 선별장치, 예를 들면 습식 사이크론(wet cyclone)이나 침강선별장치를 통하여 적절한 입자크기를 선별해내고 큰 입자는 다시 밀(mill)로 재순환하여 분쇄하는 공정을 구성하여 분쇄를 진행할 수도 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

1: 링 롤러 밀
2: 링
21: 링 라이너
23: 상부 플랜지
24: 하부 플랜지
25: 내주벽
3: 프레임
31: 중간 프레임
32: 덮개 프레임
321: 덮개 프레임 보강 리브
33: 호퍼
34: 개구부
51: 메인 샤프트
52: 메인 베어링 하우징
53: 롤링 베어링
54: 그리스 씨일
55: 메인 베어링 라비린스 씨일
56: 구동풀리
57: 보스
58: 메인암
581: 공동부
583: 원형구멍
584: 메인암하부브라켓
59: 쟁기축
591: 쟁기
592: 쟁기암
593: 커버
6: 롤러조립체
61: 힌지
62: 롤러 샤프트
621: 하단부
6211: 수나사
6212a, 6212b: 로크너트
63: 롤러 베어링
64: 롤러 베어링 하우징
65: 스토퍼판
651: 스토퍼판브라켓
652: 충격완충판
653: 면판
654: 간격조절너트
6541: 더블너트
655: 간격조절볼트
66: 롤러코어
67: 롤러라이닝
68: 롤러
7: 쟁기실
71: 주벽
711: 창살
712: 스크린망
713: 원형판
900: 분쇄기
910: 외주프레임
912: 링
915: 투입구
920: 롤러
922: 회전축
924: 베어링(부싱형)
926: 베어링하우징
928: 힌지
930: 주회전축
931: 암
932: 메인암
935: 베벨기어
937: 피니언기어
939: 풀리
940: 쟁기실
942: 쟁기
945: 송풍구
950: 선별기

Claims (11)

1. 피파쇄물을 수용하는 프레임(3);
   상기 프레임(3)의 둘레를 따라 고정된 링(2);
   상기 프레임(3)의 중심에서 수직방향으로 연장되며 회전 가능하게 설치되고, 외부로부터 동력을 받아 회전하는 메인 샤프트(51); 및
   상기 프레임(3)의 내부에 수용되고, 상기 링(2)의 내주면과 마주하며, 상기 메인 샤프트가 회전함에 따라 원심력을 받아 메인 샤프트에서 멀어지는 방향으로 가압되면서 상기 링의 둘레를 따라 선회하여, 상기 링과 마주하는 면에서 피파쇄물을 파쇄하는 롤러(68);를 포함하는 링 롤러 밀로서,
   상기 링 롤러 밀은, 상기 링과 롤러가 마주하는 면보다 하부에 위치하며, 상기 프레임의 하부에 마련된 스크린망(712)을 포함하되,
   상기 링의 하부에는 쟁기실(7)이 설치되고,
   상기 스크린망(712)은 상기 쟁기실의 주벽(71)의 적어도 일부분에 마련되며,
   상기 메인 샤프트에는 상기 메인 샤프트의 길이방향에 교차하는 방향으로 연장되는 쟁기암(592)이 설치되어 상기 메인 샤프트의 회전력을 전달받아 회전하고,
   상기 쟁기암(592)의 단부에 설치된 쟁기(591)가 상기 쟁기실(7) 내에서 고속으로 선회하여 상기 링과 롤러에 의해 파쇄된 피파쇄물을 상기 링과 롤러가 마주하는 면과 상기 쟁기실 주벽의 스크린망(712)에 짧은 주기로 파상적으로 재차 공급하는 것이 반복됨으로써 스크린망(712)의 망목이 막히는 현상을 방지하는 것을 특징으로 하는 링 롤러 밀.
   
2. 피파쇄물을 수용하는 프레임(3);
   상기 프레임(3)의 둘레를 따라 고정된 링(2);
   상기 프레임(3)의 중심에서 수직방향으로 연장되며 회전 가능하게 설치되고, 외부로부터 동력을 받아 회전하는 메인 샤프트(51); 및
   상기 프레임(3)의 내부에 수용되고, 상기 링(2)의 내주면과 마주하며, 상기 메인 샤프트가 회전함에 따라 원심력을 받아 메인 샤프트에서 멀어지는 방향으로 가압되면서 상기 링의 둘레를 따라 선회하여, 상기 링과 마주하는 면에서 피파쇄물을 파쇄하는 롤러(68);를 포함하는 링 롤러 밀로서,
   상기 링 롤러 밀은, 상기 링과 롤러가 마주하는 면보다 하부에 위치하며, 상기 프레임의 하부에 마련된 스크린망(712)을 포함하되,
   상기 롤러가 선회함으로써 상기 피파쇄물을 교반하면서 파쇄하고,
   상기 프레임의 하부에 위치하는 상기 링과 롤러가 마주하는 면 밑에 판(713)이 설치되되, 적어도 상기 판에 있어서 상기 링과 롤러와 마주하는 면의 하방에 위치하는 부분에 상기 스크린망(712)이 설치되어서 상기 롤러에 의해 파쇄된 피파쇄물을 선별하며,
   상기 메인 샤프트에는 상기 메인 샤프트의 길이방향에 교차하는 방향으로 연장되는 쟁기암(592)이 설치되되, 상기 쟁기암은 고속으로 회전하는 상기 메인 샤프트의 회전력을 전달받아 회전하고,
   상기 쟁기암(592)의 단부에는 상기 링과 롤러가 마주하는 면의 높이와 실질적으로 동일한 높이에 설치되는 쟁기(591)가 구비되며,
   상기 쟁기는 고속으로 선회하여 상기 링과 롤러에 의해 파쇄된 피파쇄물을 상기 링과 롤러가 마주하는 면과 스크린망(712)에 짧은 주기로 파상적으로 재차 공급하는 것이 반복됨으로써 스크린망(712)의 망목이 막히는 현상을 방지하는 것을 특징으로 하는 링 롤러 밀.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 메인 샤프트는 적어도 상기 프레임의 덮개 부분에서 회전 가능하게 지지되며, 상기 덮개 부분 위로 노출된 메인 샤프트 부분을 통해 외부의 동력이 메인 샤프트에 전달되는 것을 특징으로 하는 링 롤러 밀.
   
   
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 메인 샤프트의 소정 위치에서 상기 메인 샤프트의 길이방향에 교차하는 방향으로 외측으로 연장되어 상기 메인 샤프트의 회전력을 전달받아 회전하는 메인암(58)이 설치되고,
   상기 메인암의 단부에는 상기 롤러(68)를 포함하는 롤러조립체(6)가 설치되며,
   상기 메인암(58)에는, 상기 롤러조립체의 외측 방향으로의 변위를 제한하며, 상기 제한된 변위를 조절함으로써 상기 링과 롤러가 서로 마주하는 면 사이의 거리를 조절할 수 있는 스토퍼가 설치되되,
   상기 스토퍼는,
   원심력이 작용하는 방향과 나란한 방향으로 연장되는 간격조절볼트(655), 그리고 상기 간격조절볼트에 나사결합하여 상기 간격조절볼트에 대해 원심력이 작용하는 방향과 나란한 방향으로 상대적인 위치가 조절되는 간격조절너트(654)를 구비하며,
   상기 간격조절볼트 또는 간격조절너트 중 어느 하나는 상기 메인암에 고정되고, 나머지 하나는 상기 롤러조립체에 면하여 상기 롤러조립체의 변위를 제한하는 것을 특징으로 하는 링 롤러 밀.
   
5. 청구항 1 또는 청구항 2의 링 롤러 밀을 사용하여 피파쇄물을 파쇄하는 방법으로서,
   상기 프레임(3) 내에 피파쇄물과 물을 함께 공급하여 습식으로 피파쇄물을 파쇄하는 것을 특징으로 하는 피파쇄물의 파쇄 방법.
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