KR200385048Y1 - 분쇄기에서의 냉각구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 분쇄기에서의 냉각구조에 관한 것으로서, 고속 회전하는 곡물 분쇄기에서 베어링 하우징과 분쇄실의 고열에 의한 변형을 차단할 수 있는 효과적인 냉각구조에 관한 것이다.

대표적인 냉각구조를 설명하면, 분쇄기용 베어링 하우징의 원통형 파이프의 몸체부(300)에 횡으로 복수 개의 냉매 라인(350)을 형성하고; 상기 냉매 라인들을 연결하는 유(U)자관 또는 환형 뚜껑(연결홈 형성)으로, 지그재그로 냉매 순환로를 형성하는데; 상기 냉매 라인(350)들 중 서로 다른 복수 개의 냉매 라인에 외부로부터의 냉매 유입부를 각각 형성 연결하고, 그리고 동일 개수의 또다른 냉매 라인에 각각 냉매 배출부를 형성 연결함을 특징으로 한다.

Description

분쇄기에서의 냉각구조 {Cooling Structure in Pulverizer}

본 고안은 분쇄기에서의 냉각구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고속 회전하는 곡물 분쇄기에서 베어링 하우징 및(또는) 분쇄실의 고열에 의한 변형을 차단할 수 있는 효과적인 분쇄기의 냉각구조에 관한 것이다.

일반적으로 곡물 분쇄기는 회전하는 분쇄날에 의해 곡물류를 부서지게 하는 기계인데, 분쇄날을 회전시키는 로터는 베어링과 함께 하우징에 내장된다. 보통의 분쇄기는 로터가 분당 1000회 이상 회전한다.

도 1은, 종래 개발된 분쇄기(한국 특허 출원번호 제10-2003-0013463호)의 단면도이다. 도 1을 보면, 분쇄실(10) 내에 블레이드가 일체된 로터가 부착되고, 기체의 중심부를 관통하는 회전축(20)이 하우징(30) 내에 구성되어 있다. 상기 회전축(20)의 타측단은 종동풀리(23)를 통해 모터와 연결된다.

여기서, 회전이 보다 부드럽게 되기 위해 하우징(고정관; 30)의 좌우측에 별도로 구성된 베어링을 삽입하여 회전축(20)과의 마찰을 최소화시키도록 한다. 그래도, 회전축(20)이 그 모터를 통해 고속의 회전을 하게 도면, 그 회전속도에 비례하여 마찰이 증가하게 된다.

마찰이 증가하면 할수록, 회전축과 베어링도 온도가 상승하게 될 것이고, 이는 회전축과 베어링의 체적 팽창을 야기한다. 마찰력에 의한 열팽창 및 고속 회전에 의해 하우징(30) 등에 심한 변형을 가져올 수 있고, 나아가 전체 분쇄기체가 파손될 수도 있다.

그런데, 분쇄 재료의 종류에 따라 고속 회전이 요구되는 경우가 있는데도, 상기와 같은 문제점이 발생될 수 있어 분당 5000회 이상의 회전을 삼가하고 있는 실정이다.

발열 문제와 관련하여 종래의 냉각 장치를 보면, 방열핀 등의 공랭식이 있고, 윤활유를 통한 방식도 있는데, 고속 회전의 냉각에는 충분하지 않다. 개량된 냉각 장치를 보면, 진동볼밀의 축수부재 냉각장치(한국 실용신안 등록번호 제20-0154624호), 분쇄기의 수냉식 칼날(한국 특허등록번호 제10-0308850호), 공작기계용 주축의 냉각장치(한국 특허출원번호 제 10-2001-0088934호) 등이 있다.

그러나, 이와 같은 기술로는 고속 회전 시에도 베어링 하우징의 형태를 그대로 유지시킬 정도로 냉각시킬 수 없다. 분당 5000회 이상의 회전으로 발생하는 많은 마찰열을 수시로 흡수하여, 지속적으로 베어링 하우징을 원형으로 유지시킬 필요성이 있는데, 종래에는 고속회전 분쇄기에서 효과적인 냉각 구조가 제시되지 못하였다.

한편, 분쇄실(10)에서 회전날도 회전에 의해 곡물 등과의 마찰열이 발생하기도 하고, 베어링에서 발생하는 열이 회전축을 따라 회전날까지 전달되기도 한다. 그런데, 분쇄 재료의 종류에 따라 고속 회전(분당 5000회 이상)이 요구되는 경우가 있는데, 그러면 결과적으로 분쇄실의 온도가 상온보다 훨씬 높아질 수 있다.

그런데, 분쇄기에서의 종래의 냉각 구조는, 온도차(냉각되려는 재료와 냉각제의 온도차)가 크지 않아, 식품류 분쇄기의 냉각에는 충분하지 않다. 또한, 주로 베어링 하우징과 관련하여 냉각을 하므로, 분쇄실에서의 곡물에 대한 냉각은 충분하지 않다는 단점이 있다. 분쇄실을 적정한 온도로 냉각하지 않을 경우, 곡물이 온도에 의해 상하게 되는 문제를 피할 수 없다.

이에 따라 상기 문제점을 해결하기 위한 본 고안은, 분쇄기에서 고속 회전에서도 베어링 하우징의 마찰열에 의한 형체 변형이 발생하지 않도록, 베어링 하우징 전체를 충분하게 상온 이하로 유지하도록 하며, 또한 냉매가 냉매 순환로의 중간에서 고온으로 데워지는 것을 줄일 수 있는 하우징 냉각구조를 포함하는 분쇄기를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

또한, 분쇄기에서 고속 회전에서도 분쇄실의 마찰열에 의해 곡물이 상하지 않도록, 분쇄실 전체를 적절하게 상온 이하로도 유지할 수 있는 효과적인 분쇄실 냉각구조를 포함하는 분쇄기를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 분쇄기용 베어링 하우징의 원통형 파이프의 몸체부(300)에 횡으로 복수 개의 냉매 라인(350)을 형성하고; 상기 냉매 라인들을 연결하는 연결수단으로, 지그재그로 냉매 순환로를 형성하는데; 상기 냉매 라인(350)들 중 서로 다른 복수 개의 냉매 라인에 외부로부터의 냉매 유입부를 각각 형성 연결하고, 그리고 동일 개수의 또다른 냉매 라인에 각각 냉매 배출부를 형성 연결함을 특징으로 한다.

본 고안의 다른 특징은, 상기 냉매 라인의 연결수단으로: 베어링 하우징의 몸체부(300) 좌우에 각각 결합하며, 인접하는 2개의 냉매라인을 연결하는 연결홈들이 안쪽 표면에 각각 형성되는 한 쌍의 환형 뚜껑부(320; 340)를 사용하는데; 여기서, 어느 한쪽 환형 뚜껑부의 연결홈에서의 냉매 유입구는 맞은편의 다른 쪽 환형 뚜껑부의 연결홈에서의 냉매 유출구와, 냉매 라인(350)을 사이에 두고, 마주보도록 각각 배치되도록 하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 또다른 특징은, 분쇄기용 분쇄실의 몸체부(100)에 횡으로 복수 개의 냉매 라인(150)을 형성하고; 상기 냉매 라인들을 연결하는 연결수단으로, 지그재그로 냉매 순환로를 형성하는데; 상기 냉매 라인(150)들 중 서로 다른 복수 개의 냉매 라인에 외부로부터의 냉매 유입부를 각각 형성 연결하고, 그리고 동일 개수의 또다른 냉매 라인에 각각 냉매 배출부를 형성 연결하는 데에 있다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다. 분쇄기에서 베어링 하우징과 분쇄실의 구조는 비슷하므로, 베어링 하우징의 냉각구조를 중심으로 설명한다.

도 2는 본 고안의 냉각구조에 따른 베어링 하우징에 대한 도면이고, 도 3은 도 2의 베어링 하우징의 양옆 뚜껑부에 대한 도면이다.

도 2에서 주요 사항은 분쇄기의 회전축과 나란하게 즉, 하우징의 몸체부(300)에 횡으로 냉각 라인(350)들이 다수 형성된 점이다. 냉각 라인은 하우징 몸체부(300)의 한 쪽 옆면(310)에서 다른 쪽 옆면(330)까지 관통해서 형성함이 손쉬울 것이다.

도 2에서 관통 냉매 라인은 일부(6개)만 도시하였으나, 도 5a처럼 하우징의 몸체부(300) 전체에 형성하여야, 하우징의 변형을 방지할 수 있다. 한편, 전체 냉매의 유입부와 배출부는 편의상 도 4에 도시하였다.

도 3에서 왼쪽과 중앙에 있는 뚜껑부(320, 340)의 단면도를 보면, 점선으로 표시된, 뚜껑의 표면에 연결홈이 다수 개 형성됨을 볼 수 있다. 오른쪽에는 뚜껑부(320)의 배면도인데, 연결홈(312, 334, 356)들이 형성되어 있다. 뚜껑부(320, 340)는, 하우징의 몸체부(300)의 중공(301)처럼, 각각 중공(302)을 갖는 환형이다. 도면에는, 각 뚜껑부를 하우징의 몸체부에 결합하는 수단은 도시하지 않았다.

도 3에서 뚜껑부의 배면도는 하나만 도시하였는데, 다른 쪽과 비슷하기 때문이다. 다만, 냉매 라인(350)들에 대한 연결홈의 위치가 엇갈려 형성된다는 점이 다르다. 즉, 도 3에 도시된 것처럼, 연결홈(334)은 두 냉매 라인의 끝단(더, 러)을 연결하는데, 대응되는 냉매 라인의 끝단(다, 라)은 각각 연결홈(323)과 연결홈(345)에 연결된다. 연결홈(323)은 냉매 라인(4번째와 5번째)의 끝단(나, 다)를 연결하며, 연결홈(367)은 6번째와 7번째의 냉매 라인의 끝단을 연결한다.

몸체부(300)의 관통 냉매 라인(350)들과 한 쌍의 뚜껑부(320, 340)는 전체적으로, 베어링 하우징의 주변을 직접 냉각할 수 있는 냉각 순환로를, 도 4에 도시된 것처럼, 지그재그로 일렬로 형성되게 된다. 화살표 방향으로 흐를 냉매로는 물 이외에, 상온 이하로의 냉각이 가능한 열교환 사이클용 가스 즉, 프레온 가스, R-22, 프로판 가스 등을 사용할 수 있다.

도 4에 도시된 것은 본 고안에 따른 냉각 순환로 구조의 일 예이며, 바람직하게는, 하나의 베어링 하우징에 도 4와 같은 냉각 순환로가 복수 개가 형성됨이 바람직하다. 냉매가 냉매 순환로를 지그재그로 수차례 냉매 라인 통로를 왕복하는 중에 열을 흡수하여 데워지게 되고, 그러면 단일 냉매 순환로의 후반부에서는 냉각 효과가 미미하게 될 수 있다. 하우징의 약간의 변형은 타원이 되어 베어링과 회전축의 회전을 방해하게 된다.

즉, 냉매의 초기 유입 시에는 온도차(ΔT)가 크지만, 열교환에 의하여 온도차가 작아지면, 냉매 입구와 출구의 온도 차이가 발생하여, 몸체부의 열 변형이 일어날 수 있기 때문이다. 따라서, 냉각 순환로의 개수를 몸체부의 크기에 따라 적절하게 증감할 필요가 있다. 다시 말해서, 본 고안의 특징적 구성으로서 복수 개의 독립적인 냉매 순환로를 형성하도록 한다.

복수 개의 독립적인 냉매 순환로는, 예를 들어 4개의 냉각 순환로가 각각 1사분면씩 차지하여, 순차적으로 배열되어 베어링 하우징을 냉각할 수도 있을 것이다. 도 5b와 도 5c는 분쇄실 몸체부(100)에 대한 것이나, 베어링 하우징의 냉각구조에도 적용될 수 있다.

상기 환형의 뚜껑들에 연결홈들을 형성하는 경우, 연결수단으로서 연결홈은 인접하는 냉매 라인을 연결하기에 적합하며, 경계선을 갖는 구획된 구간(사분면)마다 냉각 순환로를 형성하기에 적합할 것이다.

또는, 도 5a에서 개략적으로 일 예를 나타낸 것처럼, 불규칙한 위치에 복수 개의 냉각 순환로를 각각 형성할 수도 있다. 도 5a에는 편의상 몸체부(300)의 오른쪽을 중심에, 왼쪽을 바깥으로 표현하였다. 도시한 것처럼, 외부로부터의 냉매 유입부를 하우징 몸체부(300)의 한쪽(왼쪽)에 공통으로 형성함이 제작상 바람직한데, 냉각의 효율면에서는 냉매 배출부가 도시된 것처럼 불규칙하여도 무관할 것이다.

도 5a와 같은 얽혀 있는 복수 개의 순환로에서는, 냉매 라인을 연결하는 수단으로서 유(U)자관을 사용함이, 환형 뚜껑의 연결홈보다 바람직하다. 그 이유는, 멀리 떨어져있는 냉매 라인을 임의로 선택하여 연결할 수 있기 때문이다.

도 5b는, 복수 개의 순환로가 서로 교차하여 배열된 것을 나타낸다. 3개의 냉매 순환로(41, 42, 43)를 규칙적으로 교대로 배열하면, 냉매 순환로를 독립적으로 개폐하여, 냉매의 양에 의한 냉각의 정도를 조절할 수도 있다.

열화를 방지할 수 있는 가장 바람직한 경우는, 도 5c와 같이 냉매 순환로가 순차적으로 배열되는 것이다. 마찬가지로, 이러한 순차 배열 구조는 베어링 하우징과 분쇄실에 공통적일 수 있다.

한편, 도 6은, 본 고안의 일 실시예에 따라, 유(U)자관으로 인접한 냉매 라인을 연결한 모습을 찍은 사진이다.

이상의 설명은 한정된 실시예와 그 도면에 기초하여 설명되었으나, 실용신안등록청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

예를 들어, 관통 라인의 모양도 원형이 일반적이겠지만, 사각형 등도 가능하다. 환형 뚜껑부에 형성하는 연결홈의 폭은 관통구를 포괄하는 크기이면 족하다. 관통 라인들의 간격, 따라서 연결홈의 길이도 균일함이 바람직하지만, 다양하게 변형할 수도 있을 것이다.

이격되어 있는 냉매 라인을 연결하는 수단도 유(U)자관 이외에 그와 비슷한 기능을 하는 다른 것을 사용할 수도 있을 것이다.

상술한 바와 같이 본 고안에 따른 냉각구조를 포함하는 분쇄기는, 고속 회전에 따른 마찰열로 열화가 되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

특히, 복수 개의 냉각 순환로에 의해 독립적으로 베어링 하우징을 냉각하므로, 하우징의 고열에 의해 냉매의 온도가 높혀져서, 단일 냉각 순환로의 후반부에서 하우징의 냉각이 덜 되는 경우를 방지할 수 있는 효과도 있다. 따라서, 분당 5000회 이상의 고속 회전에서도 베어링 하우징의 어느 일부분에서도 마찰열에 의한 변형이 없도록, 확실하게 냉각할 수 있는 효과가 있다. 결국, 분쇄기의 고속 회전에도 원래의 베어링 하우징 모양을 안정적으로 유지시킬 수 있어서, 전체적으로 분쇄기의 내구성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 고안에 따른 분쇄실의 냉각구조를 포함하면, 분쇄실의 온도를 상온이하로도 유지하여, 분쇄 곡물이 상하게 되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 분쇄실의 냉각구조를 포함하는 분쇄기는 고속 회전하는 회전날이 있는 분쇄실을 냉매의 팽창 감열을 이용하여, 복수 개의 냉매 순환로의 유입, 유출부를 통하여 적절한 온도로 냉각시킬 수 있는 효과가 있다. 따라서, 분쇄실의 온도를 빙점 이하로도 유지하여, 분쇄재료의 열화를 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 곡물 분쇄기의 단면도.

도 2는 본 고안의 냉각구조에 따른 분쇄기의 베어링 하우징에 대한 도면.

도 3은 도 2의 베어링 하우징의 양옆 뚜껑부에 대한 도면.

도 4는 본 고안의 일 예에 따른 냉각구조의 순환로를 설명하기 위한 도면.

도 5a와 도 5b 및 도 5c는 본 고안의 다른 실시예에 따른 복수 개의 냉각 순환로의 배치 구조를 설명하기 위한 도면.

도 6은 본 고안의 일 실시예에 따라, 유(U)자관으로 냉매 라인을 연결한 모습을 찍은 사진.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 분쇄실 20 : 회전축

30 : 베어링 하우징 41, 42, 43 : 냉매 순환로

100 : 분쇄실 몸체부 300 : 하우징의 몸체부

320, 340 : 환형 뚜껑부 350 : 냉매 라인

Claims (3)

1. 분쇄기용 베어링 하우징의 원통형 파이프의 몸체부(300)에 횡으로 복수 개의 냉매 라인(350)을 형성하고;

   상기 냉매 라인들을 연결하는 연결수단으로, 지그재그로 냉매 순환로를 형성하는데;

   상기 냉매 라인(350)들 중 서로 다른 복수 개의 냉매 라인에 외부로부터의 냉매 유입부를 각각 형성 연결하고, 그리고 동일 개수의 또다른 냉매 라인에 각각 냉매 배출부를 형성 연결함을 특징으로 하는,

   분쇄기에서의 냉각구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 냉매 라인의 연결수단으로:

   베어링 하우징의 몸체부(300) 좌우에 각각 결합하며, 인접하는 2개의 냉매라인을 연결하는 연결홈들이 안쪽 표면에 각각 형성되는 한 쌍의 환형 뚜껑부(320; 340)를 사용하는데;

   여기서, 어느 한쪽 환형 뚜껑부의 연결홈에서의 냉매 유입구는 맞은편의 다른 쪽 환형 뚜껑부의 연결홈에서의 냉매 유출구와, 냉매 라인(350)을 사이에 두고, 마주보도록 각각 배치됨을 특징으로 하는,

   분쇄기에서의 냉각구조.
3. 분쇄기용 분쇄실의 몸체부(100)에 횡으로 복수 개의 냉매 라인(150)을 형성하고;

   상기 냉매 라인들을 연결하는 연결수단으로, 지그재그로 냉매 순환로를 형성하는데;

   상기 냉매 라인(150)들 중 서로 다른 복수 개의 냉매 라인에 외부로부터의 냉매 유입부를 각각 형성 연결하고, 그리고 동일 개수의 또다른 냉매 라인에 각각 냉매 배출부를 형성 연결함을 특징으로 하는,

   분쇄기에서의 냉각구조.