KR200442143Y1 - 분산분쇄기의 임펠러 - Google Patents

Abstract

본 고안은 분산분쇄기 또는 볼밀의 임펠러에 관한 것이다. 그 구성은; 상부디스크(6)의 저면에 일정한 높이를 가지는 제1 날개(8)가 직립하게 설치되는 상부지지체(2); 하부디스크(16)의 상면에 일정한 높이를 가지는 제2 날개(18)가 직립하게 설치되는 하부지지체(12); 상기 상부디스크(6)와 하부디스크(16) 사이에 고정 설치되는 간격유지체(20); 상하면에 상기 제1 날개(8)와 제2 날개(18)가 각각 면밀하게 끼워질 수 있는 제1,2 날개안착홈(32,34)이 스파이럴 베벨기어의 치형과 같은 나선형태로 패여 있는 원판 형태의 중심체(28)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

볼밀, 습식, 분쇄기, 원심, 비중, 분리, 배출, 임펠러

Description

분산분쇄기의 임펠러{IMPELLER FOR SEPARATING GRINDER}

본 고안은 분산분쇄기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구조개선을 통해서 가공원료의 분쇄에 사용되는 분쇄용 볼이 임펠러 내부로 유입되는 것을 방지 및 억제시킬 수 있도록 하는 분산분쇄기의 임펠러에 관한 것이다.

일반적으로 분산분쇄기는 분쇄실 내부에 있는 디스크(disk) 형상의 로터(rotor)가 연마액, 분쇄용 볼, 가공재료 등이 혼합된 유체를 회전시켜 원심력과 전단력을 발생시킴으로써 경도와 비중이 큰 분쇄용 볼과 입도가 큰 재료를 충돌시켜 가공재료를 분쇄 분산하여 미립화하는 장치이다. 분산분쇄기는 습식 분쇄기로서 볼밀(ball mill)이라고도 한다.

종래의 분산분쇄기는, 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 모터(M)의 회전력으로써 분쇄실(102)의 본체(105) 내부 중앙에 설치된 분쇄축(106)을 회전구동시킬 수 있는 구성을 가진다.

상기 분쇄축(106) 상에는 가공원료를 분쇄 및 분산시킬 수 있도록 작동하는 핀이 설치된 회전로터(107)가 구비되고, 상기 분쇄축(106)의 상부에는 분쇄 분산되는 가공원료의 미립자를 원심력에 의해 상승시키고 분리 배출하기 위한 임펠러(108)가 구비된다.

임펠러(108)는 분쇄축(106)의 상측에 위치하여 고정 설치하되 본체(105) 내 최상단에 설치되는데, 도 3에 도시된 바와 같이 수평의 원판구조를 갖는 상부디스크(111)와 하부 디스크(112)가 구비되고 이들 사이의 외곽에 일정 간격으로 이격 배치됨과 아울러 스파리럴 베벨기어의 치형과 같이 비스듬하게 사선 배치되는 날개(113)가 다수 구비되며, 날개의 이격된 사이에 가공원료의 미립자를 배출하기 위한 배출측공(114)이 형성된다.

임펠러(8)는 고속 회전에 의해 발생되는 원심력으로 분쇄 분산된 비중이 낮은 가공원료의 미립자만을 상승시키고 배출측공(114)으로 유입한 후 상부디스크(111)를 경유하여 외부 배출관로로 분리 배출시키는 작용을 하는 것이며, 이때 반송펌프(P)에 의한 흡입력이 동반되어 미립자를 배출하게 된다.

분쇄실(102)의 본체(105) 내부에는 가공원료의 분쇄를 위한 분쇄용 볼(미도시됨)이 다수 투입된다. 임펠러에 대한 보다 상세한 정보는 대한민국 특허청에 특허출원되고 등록된 특허등록 제10-0417748호에 개시되어 있다.

종래의 분산분쇄기를 통한 가공원료의 분쇄 및 미립자를 배출함에 있어서, 임펠러의 구조적인 단점에 의해 회전동작에 의한 미립자의 분리 배출시 분쇄용 볼이 임펠러 내부로 유입되어 미립자와 함께 분리 배출되는 문제점 기타 장치의 구성요소에 손상을 유발시키는 문제점이 있었다.

부연하면, 장치의 동작시 임펠러(108)의 회전력과 분쇄실(102) 내에 형성되는 내부 압력에 차이가 발생하게 되는데, 종래의 임펠러(108)는 날개(113)를 지지하는 상하 디스크(111)(112)가 평판의 구조로 형성되어 있음에 의해 임펠러(108)의 회전력과 분쇄실(102) 내에 형성되는 압력과의 차이가 발생할 경우 분쇄실(210) 내에 투입된 분쇄용 볼이 미립자만 유입되어어야 할 임펠러(108)의 배출측공(114)으로 유입되는 문제점이 있었다.

즉, 고속 회전하는 임펠러(108)측의 상하 디스크(111)(112)의 내외측에 작용되는 원심력이 동일하게 형성되므로 인하여 분쇄실(102)내의 압력을 높게 하면 분쇄용 볼이 가공원료의 미립자와 함께 내부로 유입되는 경우가 종종 발생하는 문제점이 있었다.

또한 디스크(111)(112)와 다수의 날개(113)가 개별적으로 조립되므로 조립에 많은 공수를 요하게 된다. 또한 볼의 충격에 의해 날개(113)가 손상을 입는 경우가 많다. 이는 날개가 커서 볼과 충격되는 면적이 넓기 때문이다.

본 고안은 상술한 종래 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 구조개선을 통해 장치의 동작시 가공원료의 분쇄에 사용되는 분쇄용 볼이 임펠러 내부로 유입되는 것을 방지 및 억제할 수 있도록 하며, 견고한 조립성을 갖도록 하는 분산분쇄기용 임펠러를 제공하는데 있다. 또한 임펠러의 조립이 용이하며 볼과의 충격에 의해 서도 날개(13)가 쉽게 손상되지 않도록 하는 분산분쇄기용 임펠러를 제공하는데 다른 목적이 있다.

위와 같은 목적은, 물리적 충격을 가해 덩어리가 큰 목적물을 분쇄하기 위한 단단한 재질의 많은 볼(ball)이 내입되는 원통형 분쇄실; 모터에 의해 회전 가능하게끔 상기 분쇄실의 중앙에 세로방향으로 설치되며 연장방향을 따라 다수의 분쇄로터가 설치되는 분쇄축; 분쇄된 목적물을 상기 분쇄축을 따라 상기 분쇄실 외부로 배출하기 위하여 상기 분쇄축 상단에 설치되는 것으로서, 평행하게 이격된 상부디스크와 하부디스크 사이에 스파이럴 베벨기어의 치형과 같이 원주방향을 따라 일정한 높이를 가지는 다수의 날개가 나선 형태로 배열되는 구조의 임펠라를 포함하는 분산분쇄기에 있어서; 상기 임펠러는,

중심에 상부중심공이 마련되는 환형의 상부디스크의 저면에 일정한 높이를 가지는 제1 날개가 직립하게 고정 설치되는 상부지지체; 중심에 하부중심공이 마련되는 환형의 하부디스크의 상면에 일정한 높이를 가지는 제2 날개가 직립하게 고정 설치되는 하부지지체; 상기 상부디스크와 상기 하부디스크를 평행하게 이격되게 고정시키기 위해 상기 상부디스크와 하부디스크 사이에 고정 설치되는 것으로서, 측방향으로 분쇄물통과공이 타공되는 원통형상의 간격유지체; 상기 상부디스크와 하부디스크 사이에 설치되는 것으로서, 중심에 상기 간격유지체의 외경보다 큰 구멍이 뚫려 있으며 상하면에는 상기 제1 날개와 제2 날개가 각각 면밀하게 끼워질 수 있는 제1,2 날개안착홈이 스파이럴 베벨기어의 치형과 같은 나선형태로 패여 있는 원판 형태의 중심체;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산분쇄기의 임펠러에 의해 달성된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안은 상하 디스크에 테이퍼구조를 형성시킴에 의해 임펠러의 고속 회전시 원심력의 작용에 의한 발생에너지를 내측보다 외측이 더 강하게 형성되므로 비중이 큰 분쇄용 볼의 내부 유입을 억제 및 차단하면서 비중이 낮은 가공원료의 미립자만을 효과적으로 유입 배출할 수 있게 되며 사용상의 신뢰도를 극대화할 수 있다. 또한 임펠러의 조립이 용이하며 볼과의 충격에 의해서도 날개(13)가 쉽게 손상되지 않도록 하는 분산분쇄기의 임펠러가 제공된다.

이하 본 고안의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 고안의 실시예에 의한 분산분쇄기의 임펠러의 분해사시도이고, 도 5는 단면도이다. 도 6은 본 고안의 실시예에 의한 분산분쇄기의 임펠러의 조립된 상태의 사시도이며, 도 7은 조립된 상태의 단면도이다. 도 8은 중심체의 평면도이다. 도 9는 본 고안의 다른 실시예에 의한 중심체의 평면도이다. 도 10은 본 고안의 다른 실시예에 의한 분산분쇄기의 임펠러의 조립된 상태의 사시도이다.

분산분쇄기에 관하여는 간략하게 설명한다. 분산분쇄기는, 물리적 충격을 가 해 덩어리가 큰 목적물을 분쇄하기 위한 단단한 재질의 많은 볼(ball)이 내입되는 원통형 분쇄실; 모터에 의해 회전 가능하게끔 상기 분쇄실의 중앙에 세로방향으로 설치되며 연장방향을 따라 다수의 분쇄로터가 설치되는 분쇄축; 분쇄된 목적물을 상기 분쇄축을 따라 상기 분쇄실 외부로 배출하기 위하여 상기 분쇄축 상단에 설치되는 것으로서, 평행하게 이격된 상부디스크와 하부디스크 사이에 스파이럴 베벨기어의 치형과 같이 원주방향을 따라 일정한 높이를 가지는 다수의 날개가 나선 형태로 배열되는 구조의 임펠라를 포함한다.

본 고안의 핵심적 특징은 임펠라의 구성에 놓여있으므로, 이하 임펠라에 대해 상세하게 설명한다. 임펠라의 기본적인 기능은 전술하였으므로 생략하기로 한다.

상부지지체(2)는 중심에 상부중심공(4)이 타공되는 환형의 상부디스크(6)와 그의 저면에 직립하게 고정 설치되는 다수의 제1 날개(8)로 구성된다. 제1 날개(8)는 일정한 높이를 가지며 스파이럴 베벨기어의 치형과 같이 상부디스크(6)의 저면에 설치된다. 상부디스크(6)와 제1 날개(8)는 용접에 의해 부착되는 것이 무난하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상부중심공(4)은 도시된 바에 의하면 모서리가 둥글게 된 사각형 형태인데, 이는 볼트를 체결할 수 있도록 볼트공(10)의 자리를 만들기 위함이다.

하부지지체(12)는 중심에 하부중심공(14)이 타공되는 환형의 하부디스크(16) 와 그의 상면에 직립하게 고정 설치되는 다수의 제2 날개(18)로 구성된다. 본 고안에 의하면 하부지지체(12)와 상부지지체(2)는 동일한 형태를 가진다. 따라서, 하부디스크(12)의 상면에는 일정한 높이를 가지는 제2 날개가 용접에 의해 직립하게 고정 설치되며 볼트공(10')이 타공된다.

상부디스크(2)와 제1 날개(8)는 용접에 의하지 않고 단순히 암수결합 내지 압입에 의해 결합되도록 할 수도 있다. 이는 하부디스크(16)와 제2 날개(18)에 대하여도 마찬가지로 적용될 수 있는 내용이다.

상부디스크(6)와 하부디스크(16)에는 각각 4개의 볼트공(10,10')이 타공된다. 이는 후술되는 간격유지체(20)를 조립하기 위한 것이다. 참고적으로 본 고안에 있어서 상부디스크(6)와 하부디스크(16)의 직경은 20 ~ 30cm 정도이지만 이에 한정되는 것은 아니다.

원통형상의 간격유지체(20)가 상부디스크(6)와 하부디스크(16)를 평행하게 이격된 상태로 고정시키기 위해 상부디스크(6)와 하부디스크(16) 사이에 설치된다. 간격유지체(20)의 측방향으로 분쇄물통과공(22)이 타공된다. 도시된 바에 의하면, 분쇄물통과공(22)은 간격유지체(20)의 측벽 원주방향을 따라 90°의 간격을 두고 4개가 마련될 수 있으나, 3개 또는 5개 이상이 될 수도 있다. 바람직하게는 분쇄물통과공(22)은 방사대칭 형태로 타공된다. 분쇄물통과공(22)은 위아래 방향으로 길쭉한 타원 형태를 가진다.

간격유지체(20)의 측벽 상하단에는 각각 탭공(24)이 마련된다. 이는 간격유 지체(20)의 상하단에 상부디스크(6)와 하부디스크(16)를 체결볼트(26,26')로써 결합시키기 위한 것이다.

원판 형태의 중심체(28)가 상부디스크(6)와 하부디스크(16) 사이에 설치된다. 중심체(28)의 중심에는 간격유지체(20)의 외경보다 큰 구멍(30)이 뚫려 있으며 상하면에는 제1 날개(8)와 제2 날개(18) 모두가 각각 면밀하게 끼워질 수 있는 제1,2 날개안착홈(32,34)이 스파이럴 베벨기어의 치형과 같은 나선형태로 패여 있다. 제1,2 날개(8,18)는 각각 중심체(28)에 직립하게 끼워져 결합된다. 참고적으로 제1,2 날개안착홈(32,34)의 깊이는 2 ~ 8mm 가 된다.

이에 의하면, 상부지지체(2)와 하부지지체(12)는 중심체(28)를 중심으로 하여 대칭을 이루게 된다.

위와 같은 구성에 의하면, 기존의 임펠러에 비하여 날개의 강도를 월등히 증대시킬 수가 있다. 볼이 충격되는 개개의 단위 날개의 면적이 1/2 이상 좁아지기 때문이다. 또한 충격에 의해 일부 날개가 깨지는 경우에는 그에 의한 영향을 종래의 것보다 적게 받을 수 있게 된다. 때로 볼(ball)이 큰 경우 또는 제1,2 날개의 높이를 작게 하는 경우에는 볼이 제1,2 날개(8,18)에 직접 닿지 않게 할 수도 있게 된다.

본 고안에 의하면 임펠러에 설치되는 날개가 상하로 분리되어 단차가 생기도록 배치되게 된다. 본 고안에 의하면 날개가 제1,2 날개(8,18)에 의해 2단으로 구분되지만 그 이상의 단으로 구분되도록 구성의 변화를 줄 수 있다.

일실시예에 의하면 제1,2 날개(8,18)는 동일한 개수와 간격으로 배치되고 있으나 이는 실시예에 불과하다. 때에 따라서 제1,2 날개(8,18)의 배치형태를 상이하게 할 수도 있다. 도 8에 도시된 것처럼 중심체(28)의 상하면에 마련된 제1,2 날개안착홈(32,34)의 형태 및 위치를 동일하게 하여 제1,2 날개가 한 평면상에 설치되도록 할 수도 있다(도 6 참조). 그러나 도 9에 도시된 것처럼 제1,2 날개안착홈(32,34)이 소용돌이 효과를 위해 엇비슷하게 형성될 수도 있으며, 이에 의하면 제1,2 날개(8,18)는 동일 평면상에 있지 않고 'a'의 각도로 설치될 것이다(도 10 참조).

도 1은 종래 분산분쇄기의 실시예를 보인 전체 구성도이다.

도 2는 종래 분산분쇄기의 요부 단면도이다.

도 3은 종래 분산분쇄기에 있어 임펠러의 구성을 보인 단면도이다.

도 4는 본 고안의 일실시예에 의한 분산분쇄기의 임펠러를 나타낸 분해사시도이며, 도 5는 개략적 분해 단면도이다.

도 6은 본 고안의 일실시예에 의한 분산분쇄기의 임펠러의 사시도이며, 도 7은 개략 단면도이다.

도 8은 본 고안의 일실시예에 의한 중심체의 평면도이다.

도 9는 본 고안의 다른 실시예에 의한 중심체의 평면도이다.

도 10은 본 고안의 다른 실시예에 의한 분산분쇄기의 임펠러의 조립된 상태의 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2 ; 상부지지체 6 ; 상부디스크

8 ; 제1 날개 12 ; 하부지지체

16 ; 하부디스크 18 ; 제2 날개

20 ; 간격유지체 22 ; 분쇄물통과공

28 ; 중심체 32,34 ; 제1,2 날개안착홈

102: 분쇄실 105: 본체

106: 분쇄축 107: 회전로터

Claims (2)

1. 물리적 충격을 가해 덩어리가 큰 목적물을 분쇄하기 위한 단단한 재질의 많은 볼(ball)이 내입되는 원통형 분쇄실; 모터에 의해 회전 가능하게끔 상기 분쇄실의 중앙에 세로방향으로 설치되며 연장방향을 따라 다수의 분쇄로터가 설치되는 분쇄축; 분쇄된 목적물을 상기 분쇄축을 따라 상기 분쇄실 외부로 배출하기 위하여 상기 분쇄축 상단에 설치되는 것으로서, 평행하게 이격된 상부디스크와 하부디스크 사이에 스파이럴 베벨기어의 치형과 같이 원주방향을 따라 일정한 높이를 가지는 다수의 날개가 나선 형태로 배열되는 구조의 임펠라를 포함하는 분산분쇄기에 있어서; 상기 임펠러는,

   중심에 상부중심공(4)이 마련되는 환형의 상부디스크(6)의 저면에 일정한 높이를 가지는 제1 날개(8)가 직립하게 고정 설치되는 상부지지체(2); 중심에 하부중심공(14)이 마련되는 환형의 하부디스크(16)의 상면에 일정한 높이를 가지는 제2 날개(18)가 직립하게 고정 설치되는 하부지지체(12); 상기 상부디스크(6)와 하부디스크(16)를 평행하게 이격된 상태로 고정시키기 위해 상기 상부디스크(6)와 하부디스크(16) 사이에 고정 설치되는 것으로서, 측방향으로 분쇄물통과공(22)이 타공되는 원통형상의 간격유지체(20); 상기 상부디스크(6)와 하부디스크(16) 사이에 설치되는 것으로서, 중심에 상기 간격유지체(20)의 외경보다 큰 구멍(30)이 뚫려 있으며 상하면에는 상기 제1 날개(8)와 제2 날개(18)가 각각 면밀하게 끼워질 수 있는 제1,2 날개안착홈(32,34)이 스파이럴 베벨기어의 치형과 같은 나선형태로 패여 있 는 원판 형태의 중심체(28);

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산분쇄기의 임펠러.
2. 제1항에 있어서, 상기 중심체(28)의 상하면에 각각 마련되는 제1,2 날개안착홈(32,34)이 소용돌이 효과를 위해 엇비슷하게 형성되는 것을 특징으로 하는 분산분쇄기의 임펠러.

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