KR101852690B1 - 유성형 볼밀 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 공전축에 회전가능하게 설치되어 모터에 의해 회전 구동이 이루어지는 공전테이블, 상기 공전테이블에 각각의 자전축을 통해 자전가능하게 설치되는 것으로서 외관 케이싱을 구성하는 워터자켓, 상기 워터자켓과의 사이에 냉각수 유로가 형성되도록 상기 워터자켓 내에 안착되는 것으로서 용기몸체와 용기커버로 이루어진 분쇄용기, 상기 워터자켓의 내부 천정면과 상기 분쇄용기의 상부 사이에 밀착되게 마련되어 상기 워터자켓 상단에서 유입된 냉각수를 상기 분쇄용기의 측면으로 안내하는 제1 유로홈이 형성된 상부유로판, 상기 워터자켓의 내부 바닥면과 상기 분쇄용기의 하부 사이에 밀착되게 마련되어 상기 분쇄용기의 측면을 따라 흐르는 냉각수를 상기 워터자켓 바깥으로 배출이 이루어지도록 제2 유로홈이 형성된 하부유로판, 및 상기 워터자켓과 상기 분쇄용기를 일체로 결합시키는 클램프를 포함하는 다수개의 밀 포트부, 상기 공전테이블에 마련된 비회전 휠과 상기 자전축을 연결하여 상기 공전테이블의 회전 구동에 따라 상기 밀 포트부를 자전 구동하기 위한 동력전달수단, 상기 워터자켓의 냉각수 유입구 측에 연결되는 냉각수 유입부 및 상기 워터자켓의 냉각수 배출구 측에 연결되는 냉각수 배출부를 포함하는 유성형 볼밀 장치에 있어서, 상기 냉각수 유출부는, 상기 워터자켓들의 냉각수 배출구와 연통하도록 자전축들에 각각 형성되는 배출로, 상기 배출로를 통해 낙하하는 냉각수의 수용 공간을 형성하기 위한 공전테이블 커버와 수조부 및 상기 수조부와 연결된 냉각수 회수라인을 포함하되, 상기 공전테이블 커버는, 상기 공전테이블의 하단부에 고정 결합되되, 상기 배출로 및 상기 공전축이 각각 관입되는 제1 관통부 및 제2 관통부를 형성하고, 상기 수조부는, 상기 공전테이블 커버에 고정 결합되되 상기 공전축이 관입되는 제3 관통부를 형성하며, 상기 제1 내지 제3 관통부 각각에는 제1 내지 제3 씰링 부재가 끼움 결합되는 것을 특징으로 하는 유성형 볼밀 장치를 제공한다.

Description

유성형 볼밀 장치 {PLANETARY BALL MILL}

본 발명은 유성형 볼밀 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 분쇄 용기가 공전 및 자전하여 분쇄 대상물을 분쇄하는 유성형 볼밀 장치에 관한 것이다.

전자재료나 잉크, 화장품, 전자부품, 화학약품 등을 취급하는 업체에서는 각종 원료의 분말화시키기 위한 분체 제조장치가 사용되고 있다. 분체 제조장치는 분쇄방법에 따라 다양한 종류들이 있지만, 비교적 짧은 시간에 고른 미세 입자를 얻을 수 있는 유성형 볼밀이 많이 이용된다. 특히 유성형 볼밀은 습식 분쇄와 분산뿐만이 아니라 건식분쇄에도 이용될 수 있기 때문에, 활용성이 높다고 할 수 있다.

유성형 볼밀의 분쇄 원리는 분쇄용기에 다수개의 분쇄구슬과 분쇄대상물을 넣고 이를 공전과 동시에 자전시킴으로써 분쇄구슬과 분쇄대상물이 충돌/마찰되어 분말화된다. 그러나 이 과정에서 분쇄시의 충돌에너지로 인하여 분쇄용기의 온도가 상당히 높아지게 되고 그에 따른 문제들이 발생된다. 이를테면 분쇄 후 분쇄용기가 열팽창으로 인하여 분쇄용기를 장치로부터 바로 분리하는 것이 가능하지 않고, 분쇄용기가 식을 때 가지 기다렸다가 분쇄용기를 분리해서 시료를 채취해야 하는 문제가 있었다.

최근에는 새로운 제품의 개발을 목적으로 온도에 민감한 시료들을 많이 분쇄하고 있다. 그러나 유성형 볼밀을 이용한 분쇄는 상술한 바와 같이 분쇄용기의 온도가 상승될 수밖에 없기 때문에, 온도에 민감한 시료들의 물성이 변형되는 경우가 발생되고 있다. 따라서 기존의 일반적인 유성형 볼밀은 제약이 많이 있었다.

이에 분쇄용기의 온도 상승을 막기 위하여 공냉 방식이나 수냉 방식을 채용한 유성형 볼밀이 개발되고 있다.

그 중 프로펠러 팬을 사용하는 공냉 방식은 높은 충돌에너지에 따른 고열을 식히기에는 역부족이어서 일본특허공개번호 제2 004-305981호에서 수냉식 볼밀 장치를 개시하고 있으나 냉각수 순환을 위해 요구되는 동력이 큰 문제가 있다.

이에 본 발명자는 위와 같은 문제점을 해소한 새로운 냉각 구조를 가진 수냉식 볼밀 장치를 한국특허등록번호 제1 253525호를 통해 제시하였다.

도 1은 종래 수냉식 볼밀 장치의 구성도이고, 도 2는 도 1의 A 부분에 대한 확대도이다.

도 1 및 2에 도시한 바와 같이, 종래 수냉식 볼밀 장치는, 분쇄용기(14)가 공전축(2)을 중심으로 공전하되 이와 동시에 벨트로 비회전 휠(21)에 결합된 유성풀리(111)의 회전에 의해 자전축(11)을 중심으로 공전 방향과 반대 방향으로 자전한다.

냉각수는 메인 로터리 조인트 요소(52), 메인 로터리 조인트 요소(52)의 일 단에 연결된 다수의 지선관(53), 다수의 지선관(53) 각각의 말단에 연결된 지선 로터리 조인트 요소(54), 및 워터자켓(13)의 냉각수 유입구(1331)를 거쳐 분쇄용기(14)의 외면에 유입된다.

워터자켓(13) 내부로 유입된 냉각수는 상부유로판(134)에 형성된 제1 유로 홈을 통해 분쇄용기(14)의 측면으로 안내되고, 분쇄용기(14) 측면으로 흘러내리는 냉각수는 하부유로판(135)에 형성된 제2 유로홈을 통해 냉각수 배출구(1311)로 안되어 외부로 배출된다.

냉각수 유입구(1331)로 워터자켓(13) 내부로 유입된 냉각수가 냉각수 배출구(1311)를 통해 워터자켓(13) 외부로 배출되기까지 냉각수에 접촉된 분쇄용기(14)의 열을 식혀주게 되나, 분쇄 과정 중 냉각수가 용기몸체(141)와 용기커버(142) 사이에 형성되는 유격 공간을 통해 분쇄용기(14) 내부로 유입되는 문제가 있다.

이는, 분쇄용기(14)가 워터자켓(13) 내부에서 유동하지 않고 상부유로판(134)에 용기커버(142)가 견고하게 안착될 수 있도록 도면에 도시한 바와 같이, 용기커버(142)의 상측 외면에 돌출부를 형성하고 그에 대응하는 위치에 대응하는 형상을 상부유로판(134)에 형성하였으나, 하나의 클램프(15)로 용기몸체(141)와 용기커버(142)를 압착시키는 데에 한계가 있기 때문에 위와 같은 문제가 발생하였다.

또한, 용기커버(142)에 형성된 돌출부와 이에 대응하도록 형성된 상부요로판(134)에 형성된 홈부 사이에 유격이 발생할 수 있으며, 이 유격은 상기 돌출부와 홈부가 분쇄용기(14)의 공전 및 자전에 의한 충돌을 발생하게 하여 소음을 유발케 하는 문제가 있다.

한편, 종래 수냉식 볼밀 장치는, 도 1에 도시한 바와 같이 워터자켓(13)의 자켓베이스(131)에 냉각수 배출구(1311)를 형성하여 냉각수 배출구(1311)를 통해 워터자켓(13) 내부의 냉각수가 배출되고, 냉각수는 냉각수 배출구(1311)와 연통된 배출관(58)을 통해 상부수조(591) 및 하부수조(592)에 순차대로 담긴다.

냉각수가 자전축(11)에 형성된 배출관(58)을 통해 냉각수가 배출될 때, 자전축(11)이 고속으로 회전하는 경우 냉각수가 상부수조(591) 밖으로 튀어나와 누수 문제가 발생한다.

따라서, 종래 수냉식 볼밀 장치가 가진 위와 같은 문제는 시급히 개선되어야 할 필요가 있다.

본 발명은, 종래 수냉식 유성형 볼밀 장치에서 냉각수 배출시 발생할 수 있는 냉각수 누수 문제를 해소할 수 있는 새로운 구조를 가진 유성형 볼밀 장치를 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 공전축에 회전가능하게 설치되어 모터에 의해 회전 구동이 이루어지는 공전테이블; 상기 공전테이블에 각각의 자전축을 통해 자전가능하게 설치되는 것으로서 외관 케이싱을 구성하는 워터자켓, 상기 워터자켓과의 사이에 냉각수 유로가 형성되도록 상기 워터자켓 내에 안착되는 것으로서 용기몸체와 용기커버로 이루어진 분쇄용기, 상기 워터자켓의 내부 천정면과 상기 분쇄용기의 상부 사이에 밀착되게 마련되어 상기 워터자켓 상단에서 유입된 냉각수를 상기 분쇄용기의 측면으로 안내하는 제1 유로홈이 형성된 상부유로판, 상기 워터자켓의 내부 바닥면과 상기 분쇄용기의 하부 사이에 밀착되게 마련되어 상기 분쇄용기의 측면을 따라 흐르는 냉각수를 상기 워터자켓 바깥으로 배출이 이루어지도록 제2 유로홈이 형성된 하부유로판, 및 상기 워터자켓과 상기 분쇄용기를 일체로 결합시키는 워터자켓 고정수단을 포함하는 다수개의 밀 포트부; 상기 공전테이블에 마련된 비회전 휠과 상기 자전축을 연결하여 상기 공전테이블의 회전 구동에 따라 상기 밀 포트부를 자전 구동하기 위한 동력전달수단; 상기 워터자켓의 냉각수 유입구 측에 연결되는 냉각수 유입부; 및 상기 워터자켓의 냉각수 배출구 측에 연결되는 냉각수 배출부를 포함하는 유성형 볼밀 장치에 있어서, 상기 냉각수 유출부는, 상기 워터자켓들의 냉각수 배출구와 연통하도록 자전축들에 각각 형성되는 배출로; 상기 배출로를 통해 낙하하는 냉각수의 수용 공간을 형성하기 위한 공전테이블 커버와 수조부; 및 상기 수조부와 연결된 냉각수 회수라인을 포함하되, 상기 공전테이블 커버는, 상기 공전테이블의 하단부에 고정 결합되되, 상기 배출로 및 상기 공전축이 각각 관입되는 제1 관통부 및 제2 관통부를 형성하고, 상기 수조부는, 상기 공전테이블 커버에 고정 결합되되 상기 공전축이 관입되는 제3 관통부를 형성하며,상기 제1 내지 제3 관통부 각각에는 제1 내지 제3 씰링 부재가 끼움 결합되는 것을 특징으로 하는 유성형 볼밀 장치를 제공한다.

또한 상기 공전테이블은, 상기 비회전 휠의 길이 이상으로 두께를 형성하고, 외주면에 풀리 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 유성형 볼밀 장치를 제공한다.

또한 상기 워터자켓은, 상기 자전축과 결합되는 자켓베이스; 상기 자켓베이스와 볼트부재들을 통하여 결합되는 통형 측벽; 및 상기 측벽 상부에 배치되어 상기 워터자켓 고정수단에 의해 상기 측벽과 결합되는 자켓커버를 포함하고, 상기 워터자켓 고정수단은, (a)조임에 의해 상기 자켓커버를 압박하는 한 쌍의 제1 압박볼트; 및 (b)조임에 의해 상기 분쇄용기의 용기커버를 압박하는 한 쌍의 제2 압박볼트를 포함하는 클램프형 고정수단; 또는 (i) 상기 자켓커버를 관통하여 설치되며, 워터자켓의 측벽과 결합되어 조임에 의하여 상기 자켓커버를 압박하는 워터자켓 조임볼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 유성형 볼밀 장치를 제공한다.

또한 상기 용기커버의 상측 외면은, 편평한 표면을 갖고, 상기 상부유로판의 상기 용기커버와 접하는 면은, 상기 제1 유로홈을 제외한 돌출부 또는 홈부가 형성되지 않은 편평한 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 유성형 볼밀 장치를 제공한다.

또한 상기 자켓커버는, 상기 제2 압박볼트가 삽입되는 관통공을 형성하되, 상기 관통공에는 씰링 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 유성형 볼밀 장치를 제공한다.

또한 상기 워터자켓 조임볼트와 상기 자켓커버의 접촉면에는 마찰에 의한 마모를 방지하기 위한 환형의 마모방지수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유성형 볼밀 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 유성형 볼밀 장치는, 종래 유성형 볼밀 장치가 가지고 있는 냉각수가 분쇄용기 내부로 유입되는 문제를 해소할 수 있고, 분쇄용기의 회전에 의해 발생할 수 있는 소음 및 진동 문제를 해소할 수 있으며, 고속 회전하는 분쇄용기에서 냉각수 배출시 발생할 수 있는 누수 문제를 해소할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 새로운 구조의 유성형 볼밀 장치는 높이를 줄여 컴팩트한 크기로 구현할 수 있다.

도 1은 종래 수냉식 볼밀 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 A 부분에 대한 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉식 볼밀 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 워터자켓의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 워터자켓의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 워터자켓의 종단면도이다.
도 7은 종래 수냉식 볼밀 장치의 워터자켓의 상부유로판 저면 및 분쇄용기를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 워터자켓의 상부유로판 저면 및 분쇄용기를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 워터자켓 고정볼트를 구비하는 워터자켓의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 워터자켓 고정볼트의 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성 요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1 , 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉식 볼밀 장치의 구성도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉식 볼밀 장치는 다수개의 밀 포트부(1), 밀 포트부(1)들을 공전 및 자전시키는 구동 시스템 그리고 냉각수를 순환시키기 위한 냉각수 순환 시스템을 포함한다.

여기서, 냉각수 순환 시스템은 수조부(102)로부터 배출된 냉각수를 메인 로터리 조인트 요소(52)로 재공급하기 위한 것으로, 냉각수를 순환시키기 위한 펌프, 냉각수를 재냉각 시키기 위한 칠러 장치를 포함할 수 있다. 냉각수 순환 시스템에 대한 설명은 한국특허등록 제1253525호의 것과 중복되므로, 그에 갈음하고 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이하, 밀 포트부 및 구동 시스템에 대해 설명하기로 하되, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위해 종전 한국특허등록 제1253525호에 기재된 발명의 상세한 설명 부분과 중복되는 부분은 그에 갈음하고 이에 대한 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 밀 포트부(1)는 공전축(2)을 중심으로 4개의 밀 포트부(1)가 원형 배치되어 공전 및 자전을 할 수 있고, 이에 따라 분쇄용기(14) 내부에서는 다수개의 볼에 의해 분쇄대상물에 대한 분쇄가 이루어진다.

다수개의 밀 포트부(1)를 공전 및 자전시키기 위한 구동 시스템은 비회전 공전축(2)에 회전가능하게 설치된 공전테이블(101)을 포함한다. 공전축(2)은 도 3에 도시한 바와 같이, 볼밀 장치의 케이스(200)에 고정 설치되어 비회전축이 된다. 비회전 공전축(2)은 제1 베어링(22)을 통해 공전테이블(101)이 회전 가능하도록 설치된다.

공전테이블(101)은 모터(미도시)에 의해 회전하되, 공전테이블(101)은 상부공전테이블(101a) 및 하부공전테이블(101b)로 이루어질 수 있다.

상부공전테이블(101a)은 밀 포트부(1)를 안착시킬 수 있는 안착부를 수용할 수 있도록 하되, 자전축(11)과 공전축(2)이 회전 결합할 수 있도록 각각에 적어도 하나의 제2 베어링(12) 및 제1 베어링(22)을 포함할 수 있다. 하부공전테이블(101b)은 상기 상부공전테이블(101a) 하면에 형성되되 내부에 동력전달을 위한 구성요소(휠, 풀리, 기어 등)를 감싼다. 이때 하부공전테이블(101b)은 비회전 휠(21)의 길이보다 두꺼운 외관을 형성하고, 그 외주면에 풀리 형태를 가져 모터와 함께 벨트와 같은 동력전달수단에 의해 연결된다. 이러한 하부공전테이블(101b)은 상부공전테이블(101a)과 일체로 형성되거나 볼트와 같은 결합 부재에 의해 고정 결합될 수 있다.

공전테이블(101)의 두께가 종래보다 두껍게 형성됨으로써, 공전테이블의 회전에 의한 진동을 줄이고 안정적으로 회전할 수 있도록 한다.

공전테이블(101)에는 밀 포트부(1)가 상기 안착부에 자전가능하게 설치되며, 이를 위해 밀 포트부(1)들은 각각의 자전축(11)이 제2 베어링(12)을 통해 공전테이블(101)에 회전가능하게 설치된다. 따라서, 각 밀 포트부(1)는 공전테이블(101)과 함께 공전함과 동시에 자전이 가능한 상태가 된다.

공전과 동시에 자전을 하기 위해, 밀 포트부(1)들의 자전축(11)들은 비회전 휠(21)과 벨트(42a, 42b)와 같은 동력전달수단으로 연결된다. 공전하고 있는 밀 포트부(1)의 자전축(11)이 비회전 휠(21)에 동력전달수단으로 연결되어 있기 때문에, 각 밀 포트부(1)들은 공전방향과 역방향으로 자전하게 된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 비회전 휠(21)이 썬풀리 역할을 하고 자전축(11)들에는 유성풀리(111)가 배치된다. 이때 상기 유성풀리(111)는 자전축(11)에 타이밍 풀리를 결합하여 사용할 수도 있지만, 내구성과 회전시 안정성을 위하여 바람직하게는 유성풀리(111)와 자전축(11)은 일체형으로 가공할 수 있다. 또한 비회전 휠(21)과 유성풀리(111)들은 벨트(42a, 42b)에 의해 연결된다. 이러한 연결은 각각의 유성풀리(111)가 비회전 휠(21)과 각각의 벨트(42a, 42b)로 연결될 수도 있고, 여러 개의 유성풀리(111)가 한조가 되어 하나의 벨트를 통해 비회전 휠(21)과 연결될 수도 있다. 일 실시예에서는 도 3에서 도시한 바와 같이, 2개씩 한조가 되어 하나의 벨트(42a, 42b)를 통해 비회전 휠(21)에 연결된다. 비회전 휠(21)은 2단의 썬풀리이고 2개의 제2 벨트(112)가 이용될 수 있다.

이에 따라 밀 포트부(1)들은 분쇄동작 시에 공전과 함께 자전을 하게 된다. 그러면 각 밀 포트부(1)의 내부에 있는 특수강 또는 세라믹으로 이루어진 다수 개의 분쇄구슬들이 원료물질(분쇄대상물)과 충돌 및 마찰하면서 분쇄대상물을 분쇄하게 된다. 공전 방향과 반대 방향으로 회전하는 자전을 통해 분쇄용 구술과 분쇄대상물이 서로 반대방향의 원심력의 힘(코리올리의 힘)으로 충돌 및 마찰을 일으키면서 분쇄대상물의 분쇄가 이루어진다.

이러한 유성형 볼밀 장치는 분쇄 동작에서 구슬들의 충돌 및 마찰, 그리고 밀 포트부(1)의 공전 및 자전이 이루어지기 때문에 필연적으로 진동이 발생하게 되어 있다. 전체적으로 밸런스를 갖도록 제작되고 있으나, 미세한 언밸런스 요소에 의해서도 심한 진동이 발생한다. 결과적으로 동작 중에 소음 발생은 물론이고 궁극적으로 장치의 수명이 짧아지는 한 원인이 된다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유성형 볼밀 장치는 구체적으로, 다수개의 밀 포트부 각각은 외경을 상부보다 하부 측에 크게 함으로써 무게 중심을 아래쪽에 형성시켜, 상술한 진동을 감소시킨다.

도 3에 도시한 바와 같이 밀 포트부(1) 각각은, 워터자켓(13)과, 워터자켓(13) 내에 안착되는 분쇄용기(14)와, 워터자켓(13)과 분쇄용기(14)를 일체로 결합시키는 워터자켓 고정수단(15)를 포함한다. 여기서, 워터자켓(13)과 분쇄용기(14) 사이에는 냉각수 유로가 형성된다.

워터자켓(13)은 자전축(11)과 결합되는 자켓베이스(131)와, 자켓베이스(131)에 결합되는 통형 측벽(132)과, 측벽(132) 상에 배치되는 자켓커버(133)와, 상부유로판(134)과, 하부유로판(135)을 포함한다.

워터자켓(13)의 측벽(132)은 볼트부재(136)들을 통해 자켓베이스(131)와 결합되지만, 자켓커버(133)는 워터자켓 고정수단(15)에 의해 측벽(132)에 결합된다. 특히, 볼트부재(136)들이 자켓베이스(131)와 측벽(132)을 아래로부터 통과하여 나사식으로 결합하지만, 상부 부위는 워터자켓 고정수단(15)로 결합함으로써 워터자켓(13) 나아가 밀 포트부(1)의 무게중심이 아래쪽에 위치하도록 한다. 결과적으로 측벽(132)은 볼트부재(136)들이 위치하는 결합부위가 상부보다 두껍도록 단차가 지며, 이로써 자전 및 공전 동작 시에 상대적으로 진동이 덜 발생된다. 본 발명은 진동을 감소시키기 위한 구성으로서 공전축(2)이 상향 연장되어 냉각수 순환 시스템의 메인 로터리 조인트 요소(52)를 지지하며, 이에 대해서는 후술하기로 한다.

상기 워터자켓 고정수단(15)은 자켓베이스(131)의 양측에 각기 결합되는 한쌍의 가이드(151)와, 한쌍의 가이드(151)에 결합되는 회전 결합부재(152)와, 2개의 제1 압박볼트(153)와, 용기커버(142)를 압박하기 위한 제2 압박볼트(154)를 포함하는 클램프형 고정수단일 수 있다(도 4 내지 6 참조).

한쌍의 가이드(151)는 자켓베이스(131)의 양측에 볼트를 통해 결합되어 상향 연장된다. 또한 한쌍의 가이드(151) 각각은 상부에 동일한 측방향으로 형성된 결합홈이 형성된다. 회전 결합부재(152)는 상기 가이드(151)의 결합홈에 삽입 결합된다.

회전 결합부재(152)는 워터자켓(13) 상에서 회전가능하게 설치된다. 이를테면, 회전 결합부재(152)는 냉각수 순환 시스템의 지선 로터리 조인트 요소(54)에 결합되어 회전가능한 상태가 된다. 이렇게 회전가능한 회전 결합부재(152)가 회전하여 한쌍의 가이드(151)에 형성된 결합홈에 삽입되면 회전 결합부재(152)가 결합위치에 있다고 할 수 있다. 반대로, 삽입된 상태에서 역회전하여 결합홈으로부터 이탈하면 회전 결합부재(152)가 해제위치에 있게 된다. 회전 결합부재(152)의 양단부위가 결합홈(1512)에 삽입되어 결합위치에 있는 상태에서 회전 결합부재(152)에 결합 배치된 2개의 압박볼트(153)를 조이면, 자켓커버(133)를 상측에서 압박하여 워터자켓(13)의 구성 요소들을 결합시킨다. 워터자켓(13) 구성 요소들의 결합은 워터자켓(13) 내부에 안착된 분쇄용기(14)의 용기몸체(141)와 용기커버(142)의 결합을 가져온다.

제2 압박볼트(154)는 조임에 의해 자켓커버(133)를 관통하여 용기커버(142)를 상측에서 압박한다. 제1 압박볼트(153)의 조임에 의해 자켓커버(133)를 상측에서 압박하여 용기몸체(141)와 용기커버(142)를 결합한 이후, 이중으로 제2 압박볼트(154)의 조임에 의해 용기커버(142)를 용기몸체(141)에 가압함으로써 워터자켓(13) 내부의 냉각수가 분쇄용기(14) 내부로 유입되는 문제를 해소할 수 있다.

워터자켓(13) 내부의 냉각수가 제2 압박볼트(152)가 삽입되는 자켓커버(133)의 관통공을 통해 누수되는 것을 방지하기 위해, 자켓커버(133)의 관통공에는 씰링부재, 일 실시예에 따라 O-링(O-ring)이 끼움 결합될 수 있다.

또한 상기 워터자켓 고정수단은 상기 자켓커버를 관통하여 설치되며, 워터자켓의 측벽(132)과 결합되어 조임에 의하여 상기 자켓커버를 압박하는 워터자켓 조임볼트(도 9 및 도 10참조)를 포함할 수 있다. 상기 클램프형 고정수단의 경우 워터자켓의 채결이 간편하고, 높은 압력에도 워터자켓이 이탈되지 않도록 지속적으로 압박할 수 있지만, 구조가 복잡해짐에 따라 높은 회전속도로 운전하는 경우 장비의 진동이 발생하거나 부품이 이탈되어 장비가 손상될 수 있다. 따라서 이를 방지하기 위하여 자켓커버를 조임볼트를 이용하여 채결하는 것도 가능하다.

이때 상기 워터자켓 조임볼트와 상기 자켓커버의 접촉면에는 마찰에 의한 마모를 방지하기 위한 환형의 마모방지수단을 추가로 포함하여 조임볼트의 조임에 따른 자켓커버의 마모를 방지하는 것이 바람직하다. 또한 상기 마모방지수단은 조임볼트와 자켓커버의 마모를 방지할 수 잇는 물질이면 제한 없이 사용 가능하지만 바람직하게는 테프론, PVC, PC, PEEK, 나일론 등의 고분자수지로 제조될 수 있다.

또한 상기 워터자켓 조임볼트는 자켓커버의 상면을 직접 관통하거나 자켓커버의 측벽을 관통하여 워터자켓의 측벽(132)과 결합될 수도 있지만, 바람직하게는 상기 자켓커버의 최상단에는 측면으로 제1돌출부가 형성되고, 워터자켓의 측벽(132)에는 이와 대응되는 제2돌출부가 설치되며, 상기 워터자켓 고정볼트는 상기 제1돌출부를 관통하여 제2돌출부에 결합될 수 있다. 이 경우 상기 워터자켓 고정볼트는 자켓커버(133) 및 워터자켓 측벽을 직접 관통하지 않음으로써 냉각수의 유출을 최소화 할 수 있다는 장점을 가진다.

또한 워터자켓(13)의 자켓커버(133)에는 냉각수 유입구(1331)가 형성되고, 자켓베이스(131)에는 냉각수 배출구(1311)가 형성된다. 이들 냉각수 유입구(1331)와 냉각수 배출구(1311)에 냉각수 순환 시스템이 연결된다.

워터자켓(13)의 자켓커버(133) 내부 천정면에는 상부유로판(134)이 배치된다. 상부유로판(134)에는 도 7 및 8에 도시한 바와 같이, 냉각수 유입구(1331)로 유입된 냉각수를 분쇄용기(14)의 측면으로 안내하는 제1유로홈(미도시)이 형성될 수 있다. 또한 워터자켓(13)의 자켓베이스(131) 내부 바닥면에는 하부유로판(135)이 배치된다. 하부유로판(135)에는 분쇄용기(14)의 측면으로 흘러내리는 냉각수를 냉각수 배출구(1311)로 안내하는 제2 유로홈(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 제1 유로홈 및 제2 유로홈은 냉각수의 주입과 배출을 원활하게 하는 것으로 냉각의 효율을 높여주는 역할을 하는 것으로 상기 유로판(134)에서 주입된 냉각수를 분쇄용기의 측면으로 고르게 공급해주며(제1 유로홈), 분쇄용기의 냉각을 완료한 냉각수를 신속히 제거하여(제2 유로홈)냉각수의 빠른 순환을 가능하게 하여 냉각수의 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.

상부유로판(134)과 하부유로판(135)은 결합상태에서 각각 용기커버(142)와 용기몸체(141)의 바닥면과 전체적으로 밀착된다.

용기몸체(141)의 바닥면에 돌출부를 형성하고 그에 대응하게 하부유로판(135)의 형상을 형성하면 분쇄용기(14)가 견고하게 안착될 수 있다.

용기커버(142)는 종래와 같이 상측 외면에 돌출부(도 7의 도면부호 B부분)를 형성하고 그에 대응하는 위치에 대응하는 형상(도 7의 도면부호 G부분)을 상부유로판(134)에 형성할 수 있으나, 이는 냉각수의 분쇄용기(14) 내부로 유입되는 문제와 소음 발생 문제가 있어, 용기커버(142)의 상측 외면을 편평한 표면으로 형성하는 것이 바람직하고, 상부유로판(134) 역시 용기커버(142)와 접하는 표면에 용기커버(142)와의 접합면적을 넓히기 위해 제1 유로홈(미도시)을 제외한 돌출부 또는 홈부를 추가 형성하지 않는 것이 바람직하다.

이와 같이 상부유로판(134)과 하부유로판(135)이 각각 용기커버(142)와 용기몸체(1)에 밀착되기 때문에 제1 및 제2 유로홈을 따라 흐르는 냉각수가 용기커버(142)와 용기몸체(1)의 바닥면에 접하게 된다.

상부유로판(134)의 제1 유로홈과 하부유로판(135)의 제2 유로홈(1351)은 각각 냉각수 유입구(1331)와 냉각수 배출구(1311)를 교차점으로 하는 십자형이다. 또한 그 교차점들에서 냉각수 유입구(1331)와 냉각수 배출구(1311)와 각각 연통된다.

바람직하게는 상부유로판(134)의 제1 유로홈은 십자형의 4 단부쪽으로 갈수록 밀 포트부(1)의 자전방향과 반대방향으로 넓어지는 형상을 가진다. 이로써 유입되는 냉각수가 원활하게 워터자켓(13)과 분쇄용기(14)의 사이의 측면으로 흘러들어갈 수 있고, 또한 처음부터 넓게 퍼지면서 측면으로 투입될 수 있게 된다.

한편, 냉각수 유입부는 냉각수 순환 시스템의 냉각수 공급라인과 연결된 메인 로터리 조인트 요소(52)와, 메인 로터리 조인트 요소(52)에 일단이 연결되는 다수의 지선관(53)과, 다수의 지선관(53) 각각의 타단에 일단부가 연결되고 타단부가 워터자켓(13)의 냉각수 유입구(1331)로 연결된 지선 로터리 조인트 요소(54)를 포함한다.

메인 로터리 조인트 요소(52)는 냉각수 공급라인과 연결되는 메인 조인트 본체부(521)와, 메인 조인트 본체부(521)와 베어링요소(522)에 의해 회전가능하게 연통 결합되어 다수의 지선으로 분배하는 분배관(523)을 포함한다. 일 실시예에 따라 4개의 지선으로 분배한다. 따라서 분배관(523)이 밀 포트부(1)들과 함께 회전하더라도 메인 로터리 조인트 요소(52)의 본체부(521)는 고정된 상태로 있게 된다.

바람직하게 분배관(523)은 상향 연장된 공전축(2)에 의해 지지받게 된다. 이를 위해 분배관(523)은 하부에 공전축(2)이 삽입될 수 있는 공전축 안착부가 형성되고, 공전축 안착부에는 베어링요소가 배치된다. 따라서 본 실시예에 따른 유성형 볼밀 장치는 냉각수 유입부의 구성 요소들의 회전이 공전 및 자전의 밸런스에 영향을 거의 미치지 않게 된다.

분배관(523)에는 다수의 지선관(53)의 일단이 연결된다. 분배관(523)에 연결된 지선관(53)들 각각의 말단에는 지선 로터리 조인트 요소(54)가 연결된다.

지선 로터리 조인트 요소(54)는 지선 조인트 본체(541)와 베어링요소(542)에 의해 지선 로터리 조인트 요소(54)에 회전가능하게 연통 결합된 니뿔관을 포함한다. 니뿔관이 직접 각각의 밀 포트부(1) 워터자켓(13)에 구비된 냉각수 유입구(1331)에 연결되거나 추가적인 니뿔요소를 통해 연결될 수 있다.

이상과 같은 냉각수 유입부를 통해 각각의 밀 포트부(1)로 유입된 냉각수는 상부유로판(134)을 통해 분쇄용기(14)의 측면부위로 흐른 뒤, 하부유로판(135)에 의해 유도되어 냉각수 배출구(1311)로 배출된다.

냉각수 배출부는 워터자켓(13)들의 냉각수 배출구(1311)와 연통하도록 자전축(11)들에 각각 형성되는 배출로(113)와, 배출로(113)에 연결된 배출구(114)와, 상기 배출구(114)을 통해 낙하하는 냉각수를 받는 수조부(102)와, 하부공전테이블(101b)에 결합되어 수조부(102)와 냉각수 수용 공간을 형성하는 공전테이블 커버(103)와, 수조부(102)와 연결된 냉각수 회수라인을 포함한다.

하부공전테이블(101b)에는 공전테이블 커버(103) 및 수조부(102)가 순차적으로 고정 결합되고, 공전테이블 커버(103) 및 수조부(102)에는 공전축(2)이 관통하도록 결합되어, 밀 포트부(1)가 공전할 때 수조부(102)도 함께 공전축(2)을 중심으로 회전한다. 공전테이블 커버(103)는 배출구(114)가 설치되어, 배출된 냉각수는 공전테이블 커버(103) 및 수조부(102)에 의해 형성된 공간에 수용된다.

이때 상기 배출구에는 배출니뿔이 설치되어 배출되는 냉각수를 일정 방향으로 유도하거나, 배출니뿔에 유로관이 연결되어 냉각수를 볼밀 외부로 배출 할 수도 있다.

회전하는 수조부(102)에 수용된 냉각수가 공전테이블(101) 내부로 누수되거나 외부로 누수되는 것을 방지하기 위해, 공전테이블 커버(103)에 형성된 배출 니뿔(미도시)이 설치되는 제1 관통부와, 공전축(2)이 관입되는 제2 관통부 각각에는 씰링 부재(104, 105)가 끼움 결합될 수 있다. 또 수조부(102)에 공전축(2)이 관입되는 제3 관통부에도 씰링 부재(106)가 끼움 결합될 수 있다.

여기서 씰링 부재는 립 씰(lip seal)일 수 있으며, 립 씰의 사용기한을 연장시키기 위해 립 씰과 접촉하는 공전축(2)의 외면에는 세라믹 코팅을 하여 윤활성을 확보하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유성형 볼밀 장치는, 공전테이블(101)에 공전테이블 커버(103) 및 수조부(102)를 고정결합하고, 공전테이블(101)이 회전할 때 밀폐된 수조부(102)도 함께 회전함으로써, 종래 냉각수가 수조부(102) 밖으로 튀어나가는 문제가 해소될 수 있으며, 또 위와 같은 구조를 가짐으로써 종래 수조부에 냉각수를 배출하기 위해 소정 길이를 가진 배출관(58)을 필수로 포함하지 않아도 되고, 수조부를 상부수조와 하부수조로 구분하여 둘 필요가 없기 때문에 전체 유성형 볼밀 장치의 높이를 낮게 구현할 수 있다.

한편, 냉각수 회수라인은 냉각수 순환 시스템의 칠러부로 연결되고, 저온의 냉각수는 냉각수 공급라인을 통해 메인 로터리 조인트 요소(52) 등을 거쳐 분쇄용기(14)에 공급되며, 냉각수 공급라인 또는 냉각수 회수라인에는 펌프가 연결되어 냉각수가 순환된다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 밀 포트부 2: 공전축
11: 자전축 12: 제2 베어링
13: 워터자켓 14: 분쇄용기
15: 워터자켓 고정수단 21: 비회전 휠
22: 제1 베어링 52: 메인 로터리 조인트 요소
53: 지선관 54: 지선 로터리 조인트 요소
58: 배출관 101: 공전테이블
101a: 상부공전테이블 101b: 하부공전테이블
102: 수조부 103: 공전테이블 커버
104~106: 씰링 부재 111: 유성풀리
113: 배출로 114: 배출구
131: 자켓베이스 132: 측벽
133: 자켓커버 134: 상부유로판
135: 하부유로판 136: 볼트부재
141: 용기몸체 142: 용기커버
151: 가이드 152: 회전 결합부재
153: 제1 압박볼트 154: 제2 압박볼트
521: 메인 조인트 본체부 522: 베어링요소
523: 분배관 1311: 냉각수 배출구
1331: 냉각수 유입구

Claims (6)

1. 공전축에 회전가능하게 설치되어 모터에 의해 회전 구동이 이루어지는 공전테이블;
   상기 공전테이블에 각각의 자전축을 통해 자전가능하게 설치되는 것으로서 외관 케이싱을 구성하는 워터자켓, 상기 워터자켓과의 사이에 냉각수 유로가 형성되도록 상기 워터자켓 내에 안착되는 것으로서 용기몸체와 용기커버로 이루어진 분쇄용기, 상기 워터자켓의 내부 천정면과 상기 분쇄용기의 상부 사이에 밀착되게 마련되어 상기 워터자켓 상단에서 유입된 냉각수를 상기 분쇄용기의 측면으로 안내하는 제1 유로홈이 형성된 상부유로판, 상기 워터자켓의 내부 바닥면과 상기 분쇄용기의 하부 사이에 밀착되게 마련되어 상기 분쇄용기의 측면을 따라 흐르는 냉각수를 상기 워터자켓 바깥으로 배출이 이루어지도록 제2 유로홈이 형성된 하부유로판, 및 상기 워터자켓과 상기 분쇄용기를 일체로 결합시키는 워터자켓 고정수단을 포함하는 다수개의 밀 포트부;
   상기 공전테이블에 마련된 비회전 휠과 상기 자전축을 연결하여 상기 공전테이블의 회전 구동에 따라 상기 밀 포트부를 자전 구동하기 위한 동력전달수단;
   상기 워터자켓의 냉각수 유입구 측에 연결되는 냉각수 유입부; 및
   상기 워터자켓의 냉각수 배출구 측에 연결되는 냉각수 배출부;
   를 포함하는 유성형 볼밀 장치에 있어서,
   상기 냉각수 유출부는,
   상기 워터자켓들의 냉각수 배출구와 연통하도록 자전축들에 각각 형성되는 배출로;
   상기 배출로를 통해 낙하하는 냉각수의 수용 공간을 형성하기 위한 공전테이블 커버와 수조부; 및
   상기 수조부와 연결된 냉각수 회수라인;
   을 포함하되,
   상기 공전테이블 커버는, 상기 공전테이블의 하단부에 고정 결합되되, 상기 배출로 및 상기 공전축이 각각 관입되는 제1 관통부 및 제2 관통부를 형성하고,
   상기 수조부는, 상기 공전테이블 커버에 고정 결합되되 상기 공전축이 관입되는 제3 관통부를 형성하며,
   상기 제1 내지 제3 관통부 각각에는 제1 내지 제3 씰링 부재가 끼움 결합되고,
   상기 공전테이블은,
   상기 비회전 휠의 길이 이상으로 두께를 형성하고, 외주면에 풀리 형태를 갖고,
   상기 워터자켓은,
   상기 자전축과 결합되는 자켓베이스;
   상기 자켓베이스와 볼트부재들을 통하여 결합되는 통형 측벽; 및
   상기 측벽 상부에 배치되어 상기 워터자켓 고정수단에 의해 상기 측벽과 결합되는 자켓커버;
   를 포함하고,
   상기 워터자켓 고정수단은, 워터자켓 조임볼트이고,
   상기 자켓커버의 최상단에는 측면으로 제1돌출부가 형성되고, 상기 워터자켓의 측벽에는 상기 제1돌출부와 대응되는 제2돌출부가 설치되며, 상기 워터자켓 조임볼트는 상기 제1돌출부를 관통하여 상기 제2돌출부에 결합하는 것을 특징으로 하는 유성형 볼밀 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 용기커버의 상측 외면은, 편평한 표면을 갖고,
   상기 상부유로판의 상기 용기커버와 접하는 면은, 상기 제1 유로홈을 제외한 돌출부 또는 홈부가 형성되지 않은 편평한 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 유성형 볼밀 장치.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 워터자켓 조임볼트와 상기 자켓커버의 접촉면에는 마찰에 의한 마모를 방지하기 위한 환형의 마모방지수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유성형 볼밀 장치.

Images