KR900005825B1 - 교반분쇄기 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 교반기축에 대해 횡단선이 되는 제2도의 Ⅰ-Ⅰ선을 따라 자른 수직단면도로써, 상단에 공기식 분리기가 구비된 분쇄기를 설명하는 도면.
제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 자른 단면도.
제3도는 제1도 및 제2도의 분쇄기를 보여주는 사시도.
제4도는 제2도에서 Ⅳ선을 따라 잘라 교반기 아암을 보여주는 상세도.
제5도는 수정예를 보여주는 수직방향의 횡단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 하우징 2,3 : 수직벽
4 : 바닥벽 5 : 상단벽
6,7 : 측벽 8 : 교반기축
9 : 교반부재 11 : 외측벽
12 : 곡면부 13 : 출구
15 : 분리기하우징 15a : 팬휠
15b : 연결관 16 : 원형구멍
17 : 구멍 18 : 개구부
20 : 입구 22 : 기어모우터
23 : 공기챔바 24 : 공기챔바
29 : 밸브시트 30 : 밸브볼
32 : 호퍼
본 발명은 교반분쇄기에 관한 것으로, 특히 볼밀(ball mill)에 관한 것이다.
이와 같은 종류의 교반분쇄기는 독일특허출원 제17 57 942호에서 공지되어 있다. 공지 기술에서의 교반분쇄기는 통상적으로 입구는 실제로 원통형인 하우징(housing) 또는 분쇄용기의 한쪽단부부근에 혹은 입구가 배치되고 출구는 그 반대측 단부부근이나 내에 배치된다. 입구 및 출구는 관형상의 개구로 되어 있다.
일반적으로 분쇄기는 높은 생산율을 가지고, 출구에서 굵은 입자성분을 최소로 되도록 하는, 이른바 미세 분말을 생산하도록 하는 것이 요망된다. 높은 생산율은 보다 많은 에너지를 장치에 공급하는 것이 수반된다. 이 에너지의 대부분은 열로 전환되어 생산율에 한계를 가져오는 온도 상승을 초래한다. 만일 분쇄될 물질이 공기와 함께 공급되면 미세입자도 공기와 함께 배출되어 공기의 흐름이 냉각효과를 가져오지만 이러한 냉각에도(-또한 생산율에도-) 한계가 있다.
인식된 결점은 출구가 비교적 적어서, 심지어 제한된 생산율로 가동하는 경우에서도 출구에서 비교적 높은 유속이 생기게 되어 결과적으로 흐르는 공기가 비교적 많은 량의 큰 입자를 함유하게 되는 것이다. 굵은 입자는 다음의 공기 분리기에서 제거되지만, 이것에는 많은 비용이 든다.
이 이유 때문에, 냉각된 공기가 이미 운반유체로써 사용되어왔고, 다른 분쇄기에는 결빙된 이산화탄소 덩어리가 공급되어 왔다.
전술한 과정들의 각각은 많은 경비가 든다.
본 발명의 목적은 앞에 먼저 설명된 종류이면서도 소형이고 밀집되며, 출구에서의 미세 분말을 보장하면서도 비교적 높은 생산율을 가능케 하는 장치를 제공하는 것이다.
이런 목적이 어떻게 성취될 수 있느냐 하는 것은 청구범위 제1항의 특징절 부분에 열거되어 있다. 본 발명에 따른 이 구성에서 출구는 비교적 큰 공간이 있는 하우징의 상단벽 내에 구비되어 있다. 출구는 하우징의 상단벽의 길이와 폭 전체에 걸쳐 적절히 연장한다. 비교적 높은 속도의 공기도 큰 출구에서는 비교적 낮은 유속으로 흘러서 분쇄기와 분쇄될 물질이 효과적으로 냉각되게 된다.
큰 출구를 통하는 유속은 비교적 낮고 일정하기 때문에, 얻어지는 미세입자는, 비교적 균일하고, 균일한 입자분포를 나타낸다. 출구에 분리격자를 설치하고, 경사형 날개판을 구비하여 매우 큰 입자(소위 튀어나오는 칫수 초과의 입자들), 특히 분쇄요소(이를테면, 볼(ball) 등)들을 잡아줌에 의해 출구에서의 공기분리기의 기능이 향상될 수 있다.
만일 입구가(최소한 하나의) 교반기축에 대해 평행이고 교반기축의 길이 전체에 걸쳐 연장된다면 또 다른 개량이 성취될 수 있다(청구범위 제5항). 입구가 크면 생산속도가 커진다. 입구는 분쇄기의 길이 전체에 길게 연장되기 때문에 전체 공간이 균일하게 이용된다. 분쇄할 물질은 공기(수소용)와 함께 분쇄기로 알맞게 공급된다.
이 이유로 인하여 입구는 분쇄될 물질을 위한 입구와 공기를 위한 입구를 포함한다. 분쇄될 물질이 마찬가지로 공기도 분쇄기의 전체 길이에 걸쳐 균일하게 분산되어 분쇄기도 균일하게 냉각되고 고온점이 없게된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면 교반기 축은 중공(청구범위 제8항)이어서 공기가 외부로부터 중공축을 통하여 흡입되어지고 분쇄기로 공급되어 균일한 냉각이 이루어지게 한다.
이 목적으로 교반기 축에 부착된 교반부재도 역시 중공일 수 있고, 최소한 하나의 공기출구가 구비될 수 있다(청구범위 제9항). 결과적으로 공기는 특히 분쇄될 물질의 층속으로도 균일하게 분산된다. 따라서 균일한 냉각이 이루어지며 분쇄될 물질의 미세입자는 즉시 출구 쪽으로 공기 수송되어 평균체류시간이 에너지 소모량과 온도 상승에 따른 부하와 마찬가지로 감소된다. 그리고 생산율은 증가된다.
따라서 온도상승과 냉각에 관련되는 문제가 해결되었다. 본 발명의 또 다른 특징은 선호적으로 3개의 교반기 축에 각기 두줄씩 설치된 다수의 병치된 축에 있게 된다(청구범위 제6항 및 제7항) 이렇게 배치하면 좁은 공간과 밀집된 장치에서 성취될 수 있는 생산량을 증가시킬 수 있다. 분쇄기에 공급되는 공기는 주입전에 냉각되고 조절(수분제거)하며, 공기가 아닌 다른 가스도 대안으로서 사용될 수 있다.
본 발명의 설명을 목적하는 실시예가 참고도면과 함께 기술된다. 설명을 위한 실시예에서, 본 발명에 따른 분쇄기는 실제로 마름모형태를 가지고 두개의 수직의 가장자리 벽(2), (3), 밑바닥벽(4), 상단벽(5) 및 두개의 경사진 측벽(6,7)을 포함하는 상자형의 하우징(1)을 포함한다. 경사진 측벽과 바닥벽 및 상단벽 사이의 모서리는 둥글다. 단면이 마름모형태인(제1도) 하우징은 교반부재(9)가 설치되고, 각각 3개의 병치된 축이 2열로 배열된 6개의 교반기축(8)을 가지고 있다. 교반기 아암(agitating arms)의 회전궤적은 서로 겹치고, 교반기 아암은 그 축방향으로 서로 엇갈리게 배열되어 있다(제1도 및 제2도 참조). 윗줄의 교반기축은 그들의 중심공간의 절반씩 아랫줄의 것들과 엇갈려 있다. 측벽(6,7)의 경사는 축의 엇갈림의 크기에 해당한다. 하우징의 둥근 종변부의 모서리는 교반기 아암의 회전궤적에 일치한다. 분쇄될 물질이 공급되는 입구는 분쇄기의 경사진 종방향벽(7)위에 설치되고, 실제로 분쇄기의 축길이 전체에 걸쳐 연장되는(제1도 및 제2도 참조) 슈우트(chute)를 포함한다. 이 입구는 분쇄기내에 바닥벽(4)에 90℃ 이상되는 각을 가지는 경사진 측벽(7)상에 설치되어 있다 슈우트의 외측벽(11)은 경사진 내측벽(7)과 평행하고, 만곡부(12)를 가진 바닥벽(4)에 병합한다. 내측벽(7)은 바닥벽(4)위의 일정한 거리에서 끝난다.
출구(13)는 하우징(1)의 상단벽(5)내에 구비되고 실제로 하우징이 상단벽의 길이와 폭의 굽은 부위까지 전체에 걸쳐 연장된다. 결과적으로 출구(13)의 폭은 대략적으로 외측 교반기축(8)의 중앙공간의 크기만큼 크다. 경사진 로드(rod)나 날개형 분리판(14)을 포함하는 그리드는 전술한 큰 출구개구부(opening)내에 삽입된다. 공기식 분리기 하우징(15)은 경사진 분리판(rejecting blade)의 격자상에 얹혀 있고 공기원심분리기 타입의 팬휠(fan wheel)(15a)을 포함한다. 연결관(adapter)(15b)은 직각형인 출구(13)의 개구부와 원통형인 분리기하우징(15)을 연결할 수 있도록 되어 있다. 미세입자는 팬휠(15a) 내부를 통과하여 화살표 방향으로 흘러서 다음의 여과기에 의하여 통상적인 방법으로 분리공기와 분리된다. 굵은 입자는 분쇄기 속으로 다시 떨어져 더욱 분쇄된다.
제5도에 표시된 구성에서 굵은 입자는 공기분리기 하우징의 바닥에 부착된 호퍼 (hopper)(32), 경사진 파이프(33) 또는 슈우트로 통하여 분쇄될 물질이 들어가는 입구(10)로 재순환된다. 공기분리기는 분쇄기 위의 충분히 높은 위치에 배치되어 덕트(duct)(34)에 의하여 출구(13) 또는 연결관(15b)으로 연결된다.
축(8)은 중공축이거나 관형이고, 분쇄기 내측으로 원형구멍(16)이 뚫려있다. 교반기 아암(9)도 역시 중공이거나 관형이며 반경방향구멍을 통하여 교반기축(8)의 내부와 연결된다. 교반기 아암(9)은 길이방향으로 작은 구멍(17)들을 가지거나 혹은 그의 끝에는 하나의 개구부(18)가 있다. 결국 분쇄기의 내부는 대기와 연결된다.
분쇄기 상단의 공기분리기 혹은 다음 과정의 공기 분리기에 걸리는 진공압은 외부의 공기가 분쇄기를 통하고, 중공축(8) 및 중공의 교반기 아암(9)을 통하여 흡입되게 만든다. 많은 구의 교반기축(8)과 교반기 아암(9)의 설치는 공기가 분쇄될 물질의 층을 통하여 충분하고도 균일하게 분산될 수 있게 한다. 이것은 비교적 큰 입구(10)와 특히 큰 출구(13)를 구비할 수 있도록 한다.
교반기 아암(9)과 분쇄될 물질의 층 속으로 동시에 흐르는 공기는 분쇄될 물질의 층을 느슨하게 만들어서 분쇄요소(20)의 유동성이 향상된다. 미세 분말은 생성되자마자 분쇄될 물질의 층으로부터 초기에 부유되어 나간다. 특히 중요한 것은 분쇄될 물질의 층과 전체분쇄기가 냉각되어 과열을 피할 수 있는 것이다. 이 냉각은 수많은 교반기축(8)을 중복열의 상태로 설치 가능케 한다는 것이다.
흡입된 공기는 베아링도 또한 냉각한다. 각 교반기 축(8)은 각각의 기어모우터(22)에 의하여 분리하여 구동되어도 좋다. 개별구동은 제3도에 표시한 것과 같은 상당한 큰 모우터와 분배용 변속기를 포함하는 구동보다는 비용이 적게 든다.
모든 분쇄기에서 분쇄기 내부로부터의 미세입자 흑은 먼지는 누설되지 않게 방지되어야 한다. 이 요건은 축과 하우징간의 밀봉과 관련하여 문제를 일으킨다. 분쇄기내의 진공압은 미세입자의 탈출을 막아준다. 부가하여, 압축공기가 축의 밀봉부위에 공급된다. 이 목적을 위하여 설명적 실시예의 단부벽(2) 및 (3)은 이중벽이고 이의 각각은 내벽과 외벽(2a) 혹은 (3a) 및 이에 상응하는 주변벽 부분들로 구성되어 있다. 압축공기는 압축공기포트(25)를 통하여 공기챔바(23)(24)속으로 취입된다. 압축공기는 내측단부벽(2), (3)의 샤프트씨일을 지나 계속적으로 흐르므로 미세분말의 도망을 더 막아준다(제2도).
분쇄될 물질은 공기의 방출 또는 부가적인 수송공기에 의하여 분쇄챔바 또는 교반챔바로 공급된다.
공기는 또 하우징 전체에 걸쳐 미세분말에 공급된다. 이 목적으로 경사진 측벽(6,7), 바닥벽(4) 및 상단벽(5)을 포함하는 각각의 주변의 벽은 이중벽으로 되어 있다. 즉, 내벽 및 그 내벽으로부터 외벽(4a,5a.6a) 혹은 (7a)이 이격되어 있다.
전술한 벽들에 의해 정의된 공동부(27)는 외벽(6a)에 설치된 관형부분을 통하여 압축공기가 공급될 수 있도록 연결되어 있다. 내벽은 공기배출을 위한 개구부(26)를 가진다. 이런 공기입구 개구부(26)는 바닥벽(4)에 주로 설치되고 분쇄기의 상단부에는 개구부가 아주 없거나 2-3개만 있다.
공기를 분쇄될 물질층 속으로 공급하기 위한 상기에서 설명한 장치는 개별적으로 혹은 조합상태로 설치될 수 있다. 중공의 교반기축과 중공의 교반부재를 통하여 공기를 공급하는 것이 가장 효과적이라고 믿어진다. 또 다른 현상에 따르면, 교반기 아암은 각 교반기 아암이 그 회전의 윗 부분에서 회전할 때 공기의 배출을 막기 위한 삽입형 밸브를 포함하고 있다. 이 경우 교반부재를 떠나는 공기흐름은 실제로 상향이기보다는 오히려 하향이 되어 분쇄기의 전체 용량에 걸쳐서 균일하게 분쇄하는 작용이 촉진된다.
제4도는 교반기아암(9)에 설치된 체크밸브(28)틀 나타낸다. 각 교반기 아암이 밸브볼(30) 또는 비슷한 밸브부재를 위한 시트(seat)(29)를 포함한다 밸브시트는 반경방향에서 내측을 향하게 배치되고, 밸브 볼은 반경방향에서 외측을 향하게 배치되어 있다. 결과적으로, 교반기 아암(9)이 그 회전의 상측부분에서 회전할 때는 밸브볼(30)은 중력에 의하여 원심력작용 및 교반기 아암(9)내의 높은 공기압력에 대항하는 힘을 밸브시트에 가하게 되어 공기의 방출이 방지된다.
교반기 아암이 그의 회전의 하측부분에서 회전할 때는 밸브볼(30)의 무게에 의한 힘이 원심력 및 압력에 의한 힘과 같은 방향으로 작용하고 따라서 밸브볼은 밸브시트에서 떨어지게 되어 공기는 아랫방향으로 흘러서 분쇄기의 낮은 부위 속으로 들어간다. 밸브볼(30)의 무게와 크기를 최소로 하고 밸브(28)의 신뢰성 있게 닫히도록 하기 위하여, 제4도에 표시된 바와 같은 압축스프링이 구비되고 밸브의 스토로크를 제한할 수 있다.
Claims (10)
- 분쇄될 물질을 위한 입구 흑은 분쇄될 물질과 공기를 위한 입구, 미세입자 및 공기를 위한 출구와 교반 및 분쇄부재를 구비한 적어도 하나의 수평축(교반기축)을 가진 하우징을 포함하는 교반분쇄기에 있어서, 미세입자 및 공기를 위한 출구가 하우징의 상단벽(5)의 길이 및 폭 전체에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 교반분쇄기.
- 제1항에 있어서, 수평하고 서로 이격되어 있고, 경사진 분리판(14)이 하나의 분리격자로서 출구(13)내에 구비되는 것을 특징으로 하는 교반분쇄기.
- 제1항에 있어서, 특별히 원심분리기로 작용하는 팬휠(15a)로 구성된 분리기가 출구(13)위에 배치되는 것을 특징으로 하는 교반분쇄기.
- 제1항에 있어서, 입구(10)가(최소한 하나의)교반기 축에 대해 평행이고 교반기축(8)의 길이전체에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 교반분쇄기.
- 제1항에 있어서, 여러 개의 교반기축(8)이 서로 나란하고 또 교반주재(9)의 회전궤적이 겹치게 배열되고, 교반부재가 그에 상응하여 축방향으로 엇갈리는 것을 특징으로 하는 교반분쇄기.
- 제5항에 있어서, 교반기축(8)이 각기 3개의 축으로 구성되는 2개의 줄로 배열되는 것을 특징으로 하는 교반분쇄기.
- 제1항에 있어서, 교반기축(8)이 중공형태이고 하우징외부에 적어도 하나의 공기흡입개구부와 하우징내부에 적어도 하나의 공기출구 개구부를 구비한 것을 특징으로 하는 교반분쇄기.
- 제7항에 있어서, 교반부재(9)가 중공형이고 최소한 하나의 공기출구 구멍(17) 혹은 개구분(18)를 구비한 것을 특징으로 하는 교반분쇄기.
- 제8항에 있어서, 교반부재(9)가 출구 구멍(17) 혹은 개구부(18)에 밸브시트(29) 및 밸브볼(30) 혹은 밸브 부재를 포함하는 밸브(28)가 부착되어 있고, 밸브볼(30)이 밸브시트(29)와 출구 구멍(17) 혹은 개구부(18) 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 교반분쇄기.
- 제1항에 있어서, 하우징이 적어도 부분적으로 2중벽으로 구성되고 적어도 하나의 공기입구(25,25a)가 외측벽(2a 내지 7a)에 구비되고, 분쇄기의 내부로 통하는 여러 개의 입구(26)가 내측 벽에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 교반분쇄기.
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