KR20010035134A - 분쇄기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 여러 개의 원통형 케이스를 수평으로 결합한 케이스부의 일측 상부에서 원료가 흡입되고, 흡입된 원료가 수평 방향으로 이동하여 타측 하부로 배출되도록 하고, 케이스부의 일측에서 타측 중앙을 관통하도록 축설된 회전축의 일측에 모터의 구동력이 전달되도록 하며, 케이스부의 중간부측 내주면과 간격이 유지되고 회전축 중심부에 고정되어 일방향으로 회전하면서 다단계로 난류를 형성시키는 회전칼날부와, 케이스부의 중간 내주면에 각각 고정되어 상기 회전칼날부의 둘레와 간극을 유지하여 다단계로 분쇄영역을 형성하는 링기어부를 구성하고, 회전축 타단부에 배출팬이 고정되어 일방향으로 회전하면서 분쇄가 완료된 입자가 배출되도록 구성함으로서, 외부에서 공기와 함께 유입된 원료가 수평 방향을 따라 나선형으로 회전하면서 강한 기류를 형성함으로서 분쇄편차를 최소화 할 수 있고, 섬유질이 많은 원료와 고분자 원료를 효과적으로 분쇄할 수 있으며, 운전시 발생하는 하중이 회전 방향으로만 작용하도록 하여 구동력의 부하와 소음을 최소화함으로서 유지보수를 용이하게 함과 아울러 기기의 수명을 연장할 수 있으며, 회전하는 부품 사이에 분쇄입자가 늘어붙는 것을 방지함으로서 입자의 품질을 향상시킴과 아울러 청소 및 부품교체를 용이하게 할 수 있는 분쇄기에 관한 것이다.

Description

분쇄기{crusher}

본 발명은 분쇄기(crusher)에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 분쇄기는, 섬유질의 원료와 스폰지성 원료 등 물론 각종 산업분야에 이용되는 분쇄대상 물질을 미세한 상태로 분쇄시키기 위해 사용된다.

이러한 분쇄기는 여러 가지 형태로 제안되어 사용되고 있으며, 그 일례로서 1996년 실용신안등록출원 제34568호로 왕겨 분쇄장치가 출원된바 있다.

상기 왕겨 분쇄장치는, 도 1에 도시된 바와 같이 투입구(111) 방향에 형성되는 분쇄부(12)와 투출구(112) 방향에 형성되는 배출부(13)를 가진 분쇄통(11)과; 상기 분쇄통(11) 중간에 설치되는 동력축(14)에 직결되도록 설치되어 고속으로 회전되는 커플러(15)와; 분쇄부(12) 방향의 커플러(15) 일측에 고정되어 회오리 바람을 발생시키는 임펠러(16)와; 상기 임펠러(16) 외곽에 분쇄통(11)에 고정되고 미분왕겨가 배출부(13)로 통과하도록 하는 링프레임(17)과; 상기 배출부(13) 방향의 커플러(15) 일측에 고정되어 배출부(13)의 미분왕겨를 투출구(112)로 배출되도록 하는 배출팬(18)으로 구성된다.

이러한 왕겨분쇄기는 분쇄경로가 수평형으로 구성되고, 분쇄영역이 1단으로 구성되어 있어 왕겨와 같이 비교적 입도가 큰 조 분쇄용에만 적용이 가능할 뿐 미세한 입도가 요구되는 섬유질의 원료와 스폰지성 원료를 미분 상태로 분쇄하기에는 적합하지 않은 문제점이 있다.

특히, 분쇄된 입자의 진행 방향이 한쪽 방향으로 진행되어 난류 현상이 생기지 않고 층류 현상이 생겨 분쇄입자의 상호 충돌효과가 떨어짐으로서, 입도가 고르지 못하다. 따라서 분쇄과정을 수회 반복적으로 실시해야 함으로서 분쇄기의 온도가 상승되고, 온도상승으로 인하여 분쇄대상물의 물성이 변하게 된다.

또한 임펠러와 배출팬이 하나의 동력축에 연결되어 있어 분쇄기를 장시간 가동하게 되면 동력축의 휨변형으로 인하여 심한 진동이 발생하고, 베어링이 파손되는 현상이 발생하여 분쇄기의 유지 보수비가 많이 소요되는 비경제적인 문제점이 있다.

또한 배출팬이 파이프 외주면에 형성됨으로서, 분쇄 동작시 발생하는 미세분말이 파이프 내주면에 늘어붙게 되고, 이렇게 파이프 내주면에 늘어붙은 이물질은 운전중에 떨어져 정상적으로 분쇄된 입자에 포함됨으로서, 품질을 저하시키게 되는 문제점이 있다.

한편 본건 출원인은 난류를 형성하여 입자가 상호 충돌하면서 1차 분쇄되도록 하고, 1차 분쇄된 입자의 체류시간을 지연시킴과 동시에 절단되면서 분쇄되도록 하며, 2차 분쇄된 입자를 고속으로 교란시켜 입자가 상호 충돌하면서 3차 분쇄되도록 하여 입자를 미세한 분말로 분쇄할 수 있도록 하고, 케이싱의 방열면적을 확대시켜 기기 내부에서 발생한 열을 효과적으로 방출시킬 수 있는 분쇄기를 1999년 특허출원 제59427로 출원한바 있다.

상기 선출원 분쇄기는, 도 2에 도시된 바와 같이 탑 케이싱(21)의 상부 중앙에 분쇄대상물 유입구(211)가 구비되고, 측방에 공기유입구(212)가 구비되며, 링기어케이싱(22)의 하부 측방에 분쇄가 완료된 입자를 외부로 토출시키는 토출구(221)가 구비되고, 링기어케이싱(22)의 중심에는 임펠러(23)가 회전축(43) 상부에 축설되고, 상기 토출구(221)와 대응하는 내측에는 토출날개(231)가 구비된 분쇄기에 있어서, 상기 임펠러(23)의 상부에 안착된 고정부재(232)의 상단 내`외측에 중심회전날개(241)와 제1회전날개(242)를 제1회전플레이트(233)에 일체로 구성하며, 제1회전날개(242)와 대응하는 링기어케이싱(22)의 내벽에 제1링기어(243)를 구비한 1차분쇄부(24)와; 상기 제1회전플레이트(233) 저면의 가장자리와 고정부재(232) 하단에 수평 방향으로 고정된 제2회전플레이트(234) 상면의 가장자리 사이에 방사상으로 일정간격 이격된 제2회전날개(251)를 구비하고, 제2회전날개(251)와 측방으로 대응하는 링기어케이싱(22)의 중간측 내벽에 제2링기어(252)를 구성한 2차분쇄부(25)와; 상기 제2회전플레이트(234) 저면의 가장자리에 이중으로 단을 이루고 방사상으로 일정간격 이격된 제3회전날개(261)를 구비하고, 제3회전날개(261)의 측방과 대응하는 링기어케이싱(22)의 하부측 내벽에 제3링기어(262)를 구비한 3차분쇄부(26)와; 상기 링기어케이싱(22)의 표면에 방열홈(222)이 구성된다.

그런데 상기 선출원 분쇄기는 1,2,3차분쇄부가 수직형의 중력침강식으로 구성됨으로서, 분쇄물의 체류시간이 짧음에 따라 분쇄효과가 저하되며, 3단계 분쇄부가 반원형으로 구성되어 있어 섬유질이 많이 함유된 분쇄대상물에 대해서는 분쇄효율이 저하되는 문제점이 있다.

또한 각 회전체가 하나의 고정부재에 연결됨으로서 진동이 많이 발생하고, 회전축을 지지하는 베어링의 일부가 분쇄부 내측에 위치하여 그 마찰운동에 의해 분쇄부 내의 온도를 상승시킨다. 따라서 베어링에 주입된 그리스(grease)의 점도가 단 기간에 저하되어 베어링 소손의 원인이 되었고, 운전시 회전방향과 축방향으로 하중이 각각 작용함으로서 부하가 많이 생기는 문제점이 있다.

또한 토출날개가 파이프의 외주면 둘레에 방사상으로 연결됨으로서, 미세하게 분쇄된 입자가 파이프 내부에 늘어붙게 되고, 이렇게 파이프 내주면에 늘어붙은 이물질은 운전중에 떨어져 정상적으로 분쇄된 입자에 포함되어 품질을 저하시킬 뿐만 아니라 기기 내부를 청소하기 위해서는 상하 다단으로 결합된 여러 개의 케이스를 해체한 후 그 내부의 부품 전체를 분해하여야 하는 번거로운 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 제반 결함을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 외부에서 공기와 함께 유입된 원료가 수평 방향을 따라 나선형으로 회전하면서 강한 기류를 형성함으로서 분쇄편차를 최소화 할 수 있고, 섬유질이 많은 원료와 고분자 원료를 효과적으로 분쇄할 수 있으며, 운전시 발생하는 하중이 회전 방향으로만 작용하도록 하여 구동력의 부하와 소음을 최소화함으로서 유지보수를 용이하게 함과 아울러 기기의 수명을 연장할 수 있으며, 회전하는 부품 사이에 분쇄입자가 늘어붙는 것을 방지함으로서 입자의 품질을 향상시킴과 아울러 청소를 용이하게 할 수 있는 분쇄기를 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명 분쇄기는, 일측 상부에서 원료가 흡입되고, 흡입된 원료가 수평 방향으로 이동하여 타측 하부로 배출되도록 원통형 공간을 형성하는 케이스부와; 상기 케이스부의 일측에서 타측 중앙을 관통하도록 축설된 회전축의 일측에 모터의 구동력을 전달하여 회전하도록 구성되는 동력전달부와; 상기 케이스부의 중간부측 내주면과 간격이 유지되고, 회전축 중심부에 고정되어 일방향으로 회전하면서 다단계로 난류가 형성되도록 하는 회전칼날부와; 상기 케이스부의 중간 내주면에 각각 고정되어 상기 회전칼날부의 둘레와 간극을 유지하여 다단계로 분쇄영역을 형성하는 링기어부와; 상기 케이스부의 출구측 내주면과 간격이 유지되고 회전축 타단부에 고정되어 일방향으로 회전하면서 분쇄가 완료된 입자가 배출되도록 송풍시키는 배출팬을 구성함을 특징으로 하는 것이다.

도 1은 종래 왕겨 분쇄기의 구성도로서,

a는 단면도이고,

b는 측면도이다.

도 2는 선출원 분쇄기의 단면도

도 3은 본 발명의 정단면도

도 4는 본 발명의 측면도

도 5는 본 발명 도 3의 측단면도로서,

a는 A-A선 단면도이고,

b는 B-B선 단면도이며,

c는 C-C선 단면도이다.

도 6은 본 발명 제3링기어의 다른 실시예 측단면도

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

30: 케이스부 31: 제1케이스

32: 유입구 33: 송풍안내부재

34: 제2케이스 35: 제3케이스

40: 동력전달부 41: 커플링

42: 풀리 43: 회전축

50: 회전칼날부 51: 회전보스

52: 제1회전칼날 53: 제2회전칼날

54: 제3회전칼날 55: 제4회전칼날

60: 링기어부 61: 제1링기어

62: 제2링기어 63: 제3링기어

632,633: 마찰홈

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명 일 실시예의 구성을 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 정단면도이고, 도 4는 본 발명의 측면도이다.

본 발명 분쇄기는, 일측 상부에서 원료가 흡입되고, 흡입된 원료가 수평 방향으로 이동하여 타측 하부로 배출되도록 원통형 공간을 형성하는 케이스부(30)를 구성하고, 상기 케이스부(30)의 중앙에 축설된 회전축(43)에 모터의 구동력을 전달하는 동력전달부(40)를 구성하며, 상기 회전축 중심부에 고정되어 일방향으로 회전하면서 다단계로 난류가 형성되도록 하는 회전칼날부(50)를 구성하고, 상기 회전칼날부(50)의 둘레와 간극을 유지하여 다단계로 분쇄영역을 형성하는 링기어부(60)를 구성하며, 상기 회전축 타단부에 고정되어 일방향으로 회전하면서 분쇄가 완료된 입자가 배출되도록 송풍시키는 배출팬(70)을 구성하여 이루어지는 것으로, 이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 케이스부(30)는, 양측으로 뚫린 원통의 상부 일측에 유입구(32)가 연결되고 양측 둘레에 플렌지가 형성되며, 타측의 내주면에는 유입구(32)로 유입된 원료를 타측 중심으로 안내하도록 소정 직경으로 안내공(331)이 형성된 송풍안내부재(33)가 구비된 제1케이스(31)와, 양측으로 관통되고 양측 둘레에 플렌지가 형성된 제2케이스(34)와, 양측으로 관통된 원통의 하부 일측에 배출구(351)가 연결되고 양측 둘레에 플렌지가 형성된 제3케이스(35)를 구비한다.

이러한 제1,2,3케이스(31)(34)(35)는 일직선이 되도록 각 플렌지를 상호 일치시키고, 제1케이스(31)의 일측 플렌지와 제3케이스(35)의 타측 플렌지에는 중심이 관통된 커버(36)(36')를 밀착시킨 후 일측 커버(36)에서 타측 커버(36')까지 고정축(37)을 관통시켜 타측에서 너트(371)로 체결한다.

상기 동력전달부(40)는, 커버(36)(36')의 중심 외측에 각각 커플링(41)(41')을 고정시키고, 커플링(41)(41')의 중심을 관통하도록 회전축(43)을 축설한다. 또한 회전축(43)의 일측 단부에 풀리(42)를 연결하여 모터(미도시)의 동력을 회전축에 전달할 수 있도록 한다.

상기 회전칼날부(50)는, 회전축(43)의 외곽에 고정되는 것으로, 이를 위하여 중앙이 관통되고 양측에 동일한 직경의 원판(511)(511')이 대향하게 구비된 회전보스(51)를 구비한다. 이 회전보스(51) 일측 원판(511)의 외측면 둘레에는 도5a에 도시된 바와 같이 일 방향 소정각도로 경사를 이루어 다수 형성된 제1회전칼날(52)과, 제1회전칼날(52)로부터 내측으로 이격된 원주상에 상기 제1회전칼날(52)과 동일한 방향으로 소정각도 경사지게 다수 형성된 제2회전칼날(53)을 구성한다. 이 제1,2회전칼날(52)(53)의 외측면에는 지지판(56)을 부착하여 고정시키게 된다.

또한 회전보스(51) 원판(511)(511') 사이의 외곽 둘레에는 도5b에 도시된 바와 같이 동일 간격 방사상으로 다수 형성되고 그 외측 표면에 요철이 형성된 제3회전칼날(54)을 구성하고, 회전보스(51)의 타측 원판(511')의 외측면 둘레에 도5c에 도시된 바와 같이 일 방향 소정각도로 경사지게 다수 형성된 제4회전칼날(55)을 구성한다. 이 제4회전칼날(55)의 외주연 측 날끝은 회전보스(51)의 타측 원판(511') 둘레의 직경보다 외측으로 돌출 되도록 한다.

상기 링기어부(60)는, 도5b에 도시된 바와 같이 회전칼날부(50) 제1회전칼날(52)의 외주면과 대응하는 제2케이스(34)의 일측 내주벽에 제1링기어(61)를 고정시키고, 도5b에 도시된 바와 같이 제3회전칼날(54)의 외주면과 대응하는 제1링기어(61)의 타측 내주벽에 제2링기어(62)를 고정시킨다. 이 제1,2링기어(61)(62)는 선출원 링기어의 구성과 동일하다.

또한 도5c에 도시된 바와 같이 제4회전칼날(55)의 외주면과 대응하는 제3케이스(35)의 일측 내주벽에 제3링기어(63)를 고정시킨다. 이 제3링기어(63)는 제4회전칼날(55)의 가장자리 측면이 수용될 수 있는 폭을 가지는 고리형 몸체(631)의 내측면에 원형으로 요입된 마찰홈(632)이 연속적으로 형성된다. 이러한 제3링기어(63)의 구성은 파우다와 같이 고체를 미분으로 분쇄시킬 때 적용된다.

그리고 제3링기어(63)의 다른 실시예로서, 도 6에 도시된 바와 같이 제4회전칼날(55)의 가장자리 측면이 수용될 수 있는 폭을 가지는 고리형 몸체(631)의 내측면에 날끝이 뾰족한 凹凸형으로 요입된 마찰홈(632)이 연속적으로 형성된다. 이러한 제3링기어(64)는 섬유질을 미분으로 분쇄시킬 때 선택적으로 적용된다.

다음은 상기와 같이 구성된 본 발명 분쇄기의 작동과정을 설명한다.

모터(M)가 구동하여 풀리(42)에 연결된 회전축(43)이 일 방향으로 회전하게 되면 회전축(43)의 중심부측에 고정된 회전칼날부(50)가 회전하여 기기의 내부로 흡입력이 생기게 되면 제1케이스(31)의 일측 상부에 형성된 유입구(32)를 통해 분쇄대상물이 유입됨과 동시에 외부로부터 공기가 흡입되고, 유입구(32)를 통해 제1케이스(31) 내부로 유입된 분쇄대상물과 공기는 제1케이스(31)의 타측에 설치된 송풍안내부재(33)의 안내공(331)을 경유하여 제2케이스(34)의 일측 중심부로 신속하게 유입된다.

상기와 같이 공기와 함께 제2케이스(34)로 유입된 분쇄대상물은 회전칼날부(50)의 제1,2회전칼날(52)(53)에 의해 순차적으로 가속된 에너지를 받아 제1링기어(61) 사이의 분쇄영역에서 1차로 분쇄되고, 제3회전칼날(54)에 의해 가속된 에너지를 받아 제2링기어(62) 사이의 분쇄영역에서 2차로 분쇄가 이루어진 후 제4회전칼날(55)과 제3링기어(63) 사이의 분쇄영역에서 3차로 분쇄된 후 배출팬(70)의 송풍력에 의해 제3케이스(35)의 일측 하부에 연결된 배출구(351)을 통하여 외부로 배출된다.

따라서 본 발명 분쇄기는, 분쇄과정에서 공기와 함께 유입된 분쇄대상물은 수평 방향을 따라 나선형으로 회전하면서 강한 기류를 형성함과 동시에 4개의 회전칼날(52)(53)(54)(55)이 순차적으로 구성된 회전칼날부(50)와 3개의 링기어(61)(62)(63)가 순차적으로 구성된 링기어부(60)의 사이에 형성된 분쇄 영역에서 고르게 분쇄된다.

또한 이러한 수평형 구조는 운전시 발생하는 하중이 회전 방향으로만 작용함으로서, 구동력의 부하와 소음을 줄일 수 있으며, 고속으로 회전하는 부품 사이에 분쇄입자가 늘어붙는 것을 방지하고, 청소 및 부품 교체시 각 부품을 순차적으로 용이하게 해체할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명은 여러 개의 케이스를 수평으로 결합한 케이스부의 일측 상부에서 원료가 흡입되고, 흡입된 원료가 수평 방향으로 이동하여 타측 하부로 배출되도록 하고, 케이스부의 일측에서 타측 중앙을 관통하도록 축설된 회전축의 일측에 모터의 구동력이 전달되도록 하며, 케이스부의 중간부측 내주면과 간격이 유지되고 회전축 중심부에 고정되어 일방향으로 회전하면서 다단계로 난류를 형성시키는 회전칼날부와, 케이스부의 중간 내주면에 각각 고정되어 상기 회전칼날부의 둘레와 간극을 유지하여 다단계로 분쇄영역을 형성하는 링기어부를 구성하고, 회전축 타단부에 배출팬이 고정되어 일방향으로 회전하면서 분쇄가 완료된 입자가 배출되도록 송풍시키도록 구성함으로서, 외부에서 공기와 함께 유입된 원료가 수평 방향을 따라 나선형으로 회전하면서 강한 기류를 형성함으로서 분쇄편차를 최소화 할 수 있고, 섬유질이 많은 원료와 고분자 원료를 효과적으로 분쇄할 수 있으며, 운전시 발생하는 하중이 회전 방향으로만 작용하도록 하여 구동력의 부하와 소음을 최소화함으로서 유지보수를 용이하게 함과 아울러 기기의 수명을 연장할 수 있으며, 회전하는 부품 사이에 분쇄입자가 늘어붙는 것을 방지함으로서 입자의 품질을 향상시킴과 아울러 청소 및 부품교체를 용이하게 할 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 공기와 함께 유입된 분쇄대상물을 고속으로 회전하는 칼날과 이와 근접하게 고정된 링기어의 사이에서 분쇄시켜 배출되도록 구성한 분쇄기에 있어서,

   일측 상부에서 원료가 흡입되고, 흡입된 원료가 수평 방향으로 이동하여 타측 하부로 배출되도록 원통형 공간을 형성하도록 구성된 케이스부(30)와;

   상기 케이스부(30)의 중앙에 축설된 회전축(43)에 모터의 구동력을 전달하도록 구성되는 동력전달부(40)와;

   상기 회전축(43) 중심부에 고정되어 일방향으로 회전하면서 다단계로 난류가 형성되도록 구성되는 회전칼날부(50)와;

   상기 회전칼날부(50)의 둘레와 간극을 유지하여 다단계로 분쇄영역을 형성하도록 구성되는 링기어부(60)와;

   상기 회전축(43)의 타단부에 고정되어 일방향으로 회전하면서 분쇄가 완료된 입자가 배출되도록 송풍시키는 배출팬(70)을 구성함을 특징으로 하는 분쇄기.
2. 제1항에 있어서 케이스부(30)는,

   상부 일측에 유입구(32)가 연결되고 타측의 내주면에 소정 직경으로 안내공(331)이 형성된 송풍안내부재(33)가 구비된 제1케이스(31)와;

   상기 제1케이스(31)의 타측에 연이어 연결되는 제2케이스(34)와;

   하부 일측에 배출구(351)가 구비되어 상기 제2케이스(34)의 타측에 연이어 연결되는 제3케이스(35)와;
3. 제1항에 있어서 회전칼날부(50)는,

   회전축(43)의 외곽에 고정되는 것으로, 이를 위하여 중앙이 관통되고 양측에 동일한 직경의 원판(511)(511')이 대향하게 구성된 회전보스(51)와;

   상기 회전보스(51) 일측 원판(511)의 외측면 둘레에 일 방향 소정각도로 경사를 이루어 다수 형성된 제1회전칼날(52)과;

   제1회전칼날(52)로부터 내측으로 이격된 원주상에 상기 제1회전칼날(52)과 동일한 방향으로 소정각도 경사지게 다수 형성된 제2회전칼날(53);

   상기 회전보스(51) 원판(511)(511') 사이의 외곽 둘레에 동일 간격 방사상으로 다수 형성되고 그 외측 표면에 요철이 형성된 제3회전칼날(54)과;

   상기 회전보스(51)의 타측 원판(511')의 외측면 둘레에 일 방향 소정각도로 경사지게 다수 형성된 제4회전칼날(55)을 구성함을 특징으로 하는 분쇄기.
4. 제1항에 있어서 링기어부(60)는,

   제1회전칼날(52)의 외주면과 대응하는 제2케이스(34)의 일측 내주벽에 고정된 제1링기어(61)와;

   상기 제3회전칼날(54)의 외주면과 대응하는 제1링기어(61)의 타측 내주벽에 고정되는 제2링기어(62)와;

   상기 제4회전칼날(55)의 외주면과 대응하는 제3케이스(35)의 일측 내주벽에 고리형 몸체(631)의 내측면에 원형으로 요입된 마찰홈(632)이 연속적으로 형성된 제3링기어(63)를 구성함을 특징으로 하는 분쇄기.
5. 제4항에 있어서 제3링기어(64)는,

   고리형 몸체(631)의 내측면에 날끝이 뾰족한 凹凸형으로 요입된 마찰홈(633)이 연속적으로 형성된 것을 특징으로 하는 분쇄기.