KR100454371B1

KR100454371B1 - 분쇄기

Info

Publication number: KR100454371B1
Application number: KR1020030025055A
Authority: KR
Inventors: 이광재
Original assignee: 나노파우더(주); 이광재
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2004-10-27
Also published as: WO2004094064A1; US20060208113A1; JP2006514883A; US7513447B2; JP4269035B2

Abstract

본 발명은 고압 공기에 피분쇄물을 혼합 이송하고 노즐을 통해 초고압 분사하여 분쇄헤드에 타격시킴으로써 피분쇄물을 미립화하는 분쇄기에 관한 것이다. 본 발명의 분쇄기는 고압 공기가 유입되는 유입단과 노즐(11)이 설치되는 배출단을 가지는 이송파이프(12a)와; 이송파이프(12a)내로 냉매를 공급하기 위한 냉매공급관(114)과; 피분쇄물을 수용하며 피분쇄물을 유출시키기 위한 유출관(312)을 가지는 호퍼(310), 유출관(312)과 이송파이프(12a) 사이에 이들과 연결되며 설치되고 피분쇄물을 이송파이프(12a) 내로 강제 공급시키기 위한 피분쇄물 공급관(320), 호퍼(310)와 피분쇄물 공급관(320) 사이를 연결하여 상호 연통시키는 내압유지용 파이프(330)를 포함하는 투입장치(30)와; 피분쇄물 공급관(320)과 이송파이프(12a)와의 연결부위로부터 배출단까지 이송파이프(12a)를 감싸며, 그 내부로 냉매가 통과되는 냉각파이프(120b)와; 노즐(11)과 대향하며 소정간격 이격되어 설치되는 분쇄헤드(22)와, 분쇄헤드(22)를 직선이동가능하게 지지하고, 분쇄헤드(22)와 충돌하여 분쇄되는 피분쇄물 및 고압 공기를 하측으로 유도하기 위한 유도관(24)을 가지는 분쇄유니트(20a)로 이루어진다.

Description

분쇄기{a muller}

본 발명은 분쇄기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고압 공기에 피분쇄물을 혼합 이송하고 노즐을 통해 초고압 분사하여 분쇄헤드에 타격시킴으로써 피분쇄물을 미립화하는 분쇄기에 관한 것이다.

가루를 제조하는 손쉬운 방법이 분쇄이며, 유사이전부터 인류는 분쇄법을 개발했다. 현재도 원리적으로는 같은 방법을 쓰고 있다. 화학공업, 광산공업 등에서 분을 만드는 것은 분 자체가 목적이라기보다는 분의 큰 비표면적을 이용하여 다음 프로세스의 효율을 높이거나, 또 다른 물질의 혼합이나 암석 속에서 유용한 성분을 분리 회수하는 목적을 갖고 있다. 이와같은 것은 생체에서도 일상 경험하는 바이다.

그 오랜 역사에도 불구하고 대량의 에너지를 소비하고, 또한 효율이 현저하게 낮은 것도 분쇄라는 단위조작의 특징이며, 연구의 진전도 가장 뒤떨어진 분야이기도 하다. 한편, 새로운 재료개발에 대해 분체의 입자지름 분포는 현저한 영향을가지므로, 희망하는 입도 분포를 만들기 위한 분쇄법은 앞으로 중요성이 커질 것이다.

알려진 바와 같이 고체는 응집 에너지를 갖고 있으며, 파쇄되어 새로운 표면이 생성되면 응집 에너지는 표면 에너지로 전환된다.

분쇄가 진행되어 새로 생긴 표면적이 증대하면 표면 에너지도 증대되어 이윽고 양자가 비견(比肩)할 수 있게 되면 그 이상의 분쇄는 진행되지 않게되어 이른바 분쇄한계에 도달한다.

이런한 분쇄를 통하여 다양한 물성 변화를 여러 분야에서 유용하게 이용하고 있다.

즉, 초 미립화의 잇점을 살펴보면, 화학/금속 분야에서는 표면적 증가, 반응성 향상, 밀도 증가, 열 용량 감소, 해상도 향상, 점도 변화, 접착력의 증가, 반응 속도의 향상, 박막화 현상 등이 있다.

안료/화장 분야에서는 투명도 증가, 광택 향상, 부드러움 향상, 건조 속도 향상, 신선한 느낌 향상, 섬유에 침투성 등이 있다.

식품/의약 분야에서는 표면적의 증가, 마시기 쉽게 가공, 침전 감소, 혼합성 향상, 입자경의 균일화, 흡수성 향상, 침투성 향상 등의 잇점이 있다.

상기와 같은 잇점에 의하여 적용된 초 미립화의 사용 예로서는 세라믹, 초전도 소재 등과 같은 신소재 분야, 석유제품, 안료, 도료, 수지, 토너 등과 같은 화학분야, 화장품, 주사액, 당유, 단백질 등과 같은 의약품 분야, 칼슘, 비타민, 효소, 식품 첨가물 등과 같은 식품 분야에 이용되고 있다.

상기와 같은 미립 더욱이 초 미립화에 따른 여러 잇점에 의하여 다양한 분쇄기가 안출되어 이용되고 있다.

이러한 분쇄는 주로 기계적인 방법으로 고체원료를 세분쇄하여 더 미소한 분체를 얻는 단위 조작이며, 제분(製粉)이나, 안료(顔料) 제조, 광석 처리 등 인류에게 가장 오랜된 단위 조작의 하나이며, 기계로서 분쇄기도 아주 다종에 걸쳐있고 개선의 필요성도 지속적으로 요구되고 있다.

이러한 분쇄기를 분류하여 보면, 일반적으로 입자(주로 제품 분체)의 입도에 따라 조쇄(수 10㎝ → 10수㎝), 중쇄(수㎝ → 수10㎛), 분쇄(수㎝ → 10수㎛), 미분쇄(수㎜ → 수㎛)로 크게 나누고, 또 힘의 전달 기구(왕복운동, 히전, 매체의 종류 등)와 분쇄기의 운동 방식(압축, 진동 등)등에 따라 분류하고 있다.

압축형 -

조 크러셔는 고정판 가동판 사이에 암석이 들어가서, 강한 압축력으로 파쇄하는 것이며, 가동판의 상부(원료 투입쪽)를 움직이는 경우와 하부(제품 배출쪽)를 움직이는 경우에 그 파쇄 특징이 다른다. 1차 파쇄기로 널리 쓰이고 있는 분쇄기이다. 자이러토리 크러셔도 압축으로 파쇄하는 것이지만, 이 경우는 도립(倒立)한 내통(內筒)콘을 편심회전시키므로 원료 암석을 물어 깬다. 구조상 조 크러셔보다 원료는 작아지나, 연속성이 높고, 제품 입도도 컨트롤 하기 쉽다. 콘 크러셔는 내통 콘을 편심시키지 않고, 회전에 의해 무는 것이며, 더 작은 입도를 주목적으로 한다.

고속 회전형 -

커터나 헤머를 고속으로 회전시켜 절단, 전단,충격등에 의해 파쇄하는 것이며, 가장 많이 쓰이는 것은 해머 크러셔이고, 이것은 일반적으로 크러셔 내벽에 반발판을 설치하여 타격반발을 반복하여 상당히 작은 분쇄역까지도 커버하는 경우가 있다. 크러셔 하부에 스크린이나 그리드을 설치하여 약간의 분급 작용을 하는 경우도 있다.

알려진 미분쇄기로서는

Jaw crusher, Gyratory crusher, Cone crusher, Hammer crusher, 커터밀, 슈레더, 해머밀, 롤 크러셔, 에지런너, 스탬프밀, 디스크밀, 핀밀 등이 있다.

또한 분쇄된 피 가공물은 그 특성과 입자 지름에 따라 나누는 입도 분급을 거쳐 회수되는데 여기에는 풍력 분급과 수력 분급이 알려져 있으며 분급 장치도 다양하게 안출되어 있다.

그러나 종래의 분쇄기를 살펴보면 미립화에 한계가 있고, 미립화를 위한 투입 에너지에 비하여 장치 효율이 떨어진다는 문제가 있으며, 피분쇄물의 전환 시에 장치의 소제가 어려워 생산성이 저하되는 문제가 있다.

또한 분쇄 미립화된 피분쇄물을 별도의 분리기를 통하여 분리하여야 하므로 설비의 증대와 생산성의 저하가 수반되는 단점이 있다.

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 분쇄기에 투입되는 피분쇄물이 수㎜ 정도의 비교적 큰 입도를 갖더라도 미립화가 가능한 분쇄기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 분쇄기에 투입하기 전 피분쇄물에 대한 전처리공정을 정밀하게 유지할 필요가 없어 전처리공정에 대한 부담이 적어 경제성과 생산성을 향상시킬 수 있도록 하는 분쇄기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 피분쇄물을 연속적으로 공급하면서도 미립화를 할 수 있도록 하는 분쇄기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 이송파이프내에서 피분쇄물 입자간의 충돌이나 이송파이프와의 마찰에 의한 발열을 방지할 수 있는 냉각구조를 가짐으로써 피분쇄물을 냉동분쇄하거나 품온을 유지하면서 분쇄할 수 있고, 수명을 연장시킬 수 있는 분쇄기를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 분쇄기는 고압 공기가 유입되는 유입단과 노즐이 설치되는 배출단을 가지고, 유입단에서 배출단을 향해 소정 길이 직선 연장형성되는 제 1이송파이프와; 제 1이송파이프의 유입단 부근에 연결되어 제 1이송파이프 내로 냉매를 공급하여 유입단을 통해 유입되는 고압 공기를 소정의 온도로 저하시키기 위한 냉매공급관과; 피분쇄물을 수용하며 피분쇄물을 유출시키기 위한 유출관을 가지는 호퍼, 유출관과 제 1이송파이프 사이에 이들과 연결되며 설치되고 피분쇄물을 제 1이송파이프 내로 강제 공급시키기 위한 피분쇄물 공급관, 호퍼와 피분쇄물 공급관 사이를 연결하여 상호 연통시키는 내압유지용 파이프를 포함하는 투입장치와; 피분쇄물 공급관과 제 1이송파이프와의 연결부위로부터 배출단까지 제 1이송파이프를 감싸며, 그 내부로 냉매가 통과되는 냉각파이프와; 노즐과 대향하며 소정간격 이격되어 설치되는 분쇄헤드와, 분쇄헤드를 직선이동가능하게 지지하고, 분쇄헤드와 충돌하여 분쇄되는 피분쇄물 및 고압 공기를 하측으로 유도하기 위한 유도관을 가지는 제 1분쇄유니트로 이루어진다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 분쇄기를 개략적으로 보인 구성도,

도 2는 도 1의 분쇄기의 내부구조를 개략적으로 보인 구성도,

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분쇄기의 내부구조를 개략적으로 보인 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 분쇄기의 피분쇄물 투입장치의 다른 실시예를 보인 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 분쇄기에 미분쇄된 분쇄물을 회수하는 장치가 추가 설치된 상태를 보인 구성도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

10 : 노즐 유니트 11 : 노즐

12a : 제 1이송파이프 20a : 제 1분쇄유니트

22 : 분쇄헤드 24 : 유도관

30 : 투입장치 40 : 회수장치

44 : 소재 분리기 110 : 제 1접속구

112 : 공기 유입구 114 : 냉매공급관

120b : 냉각파이프 130 : 제 2접속구

132 : 피분쇄물 유입공 140 : 제 3접속구

310: 호퍼 312 : 유출관

315 : 볼밸브 316 : 서보 모터

317 : 내부통로 318 : 격벽

320 : 피분쇄물 공급관 322 : 이송스크류

324 : 모터 330 : 내압유지용 파이프

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 분쇄기는 고압 공기에 피분쇄물을 혼합 이송하여 노즐을 통해 초고압 분사하기 위한 노즐 유니트와(10), 노즐 유니트(10)로부터 분사된 피분쇄물을 파쇄시키기 위한 제 1분쇄유니트(20a)와, 노즐 유니트(10)로 피분쇄물을 공급하기 위한 투입장치(30)로 크게 이루어져 있다.

노즐 유니트(10)는 고압 공기가 유입되는 유입단과 노즐(11)이 설치되는 배출단을 가지고, 유입단에서 배출단을 향해 소정 길이 직선 연장형성되는 제 1이송파이프(12a)와, 제 1이송파이프(12a)의 유입단측에 결합되고, 제 1이송파이프(12a)의 유입단 내로 고압 공기를 공급하기 위한 고압 공기 유입구(112)와 냉매를 공급하기 위한 냉매공급관(114)이 연결되어 있는 제 1접속구(110)와, 제 1이송파이프(12a)를 감싸는 중공의 파이프 라인(120a)과, 제 1이송파이프(12a)의 중도에 결합되고, 투입장치(30)로부터 공급되는 피분쇄물을 제 1이송파이프(12a)내로 공급하기 위한 피분쇄물 유입공(132)을 가지는 제 2접속구(130)와, 제 1이송파이프(12a)의 제 2접속구(130)에서부터 배출단까지 제 1이송파이프(12a)를 감싸며 그 내부로 냉매가 통과되도록 하는 냉각파이프(120b)와, 제 1이송파이프(12a)의 배출단에 결합되고, 제 1이송파이프(12a)와 연통되는 노즐(11)을 내장한 제 3접속구(140)를 포함한다. 이들 각 부재사이의 결합부분에는 플랜지를 형성하고 실링을 개재하여 상호 긴밀하게 결합시킨다.

냉각파이프(120b)에는 냉매를 유출입시키기 위한 포트가 구비된다. 본 실시예에서는 냉매로서 질소 가스를 사용하였으나, 그 외에도 이미 알려진 많은 종류의 냉매가 사용될 수 있음은 물론이다.

제 1분쇄유니트(20a)는 노즐(11)과 대향하며 소정간격 이격되어 설치되는 초경도의 분쇄헤드(22)와, 분쇄헤드(22)를 지지하고 제 1이송파이프(12a)의 배출단에 결합되어 분쇄헤드(22)와 충돌하여 분쇄되는 피분쇄물 및 고압 공기를 하측으로 유도하기 위한 유도관(24)을 포함한다. 유도관(24)은 대략 "T"형상으로 이루어지며, 상부에서 하부로 갈수록 폭이 점점 좁아지도록 테이퍼져서 형성된다.

투입장치(30)는 피분쇄물을 파쇄 입자상태로 적재하며 상부에 개폐 뚜껑을 가지는 대용량의 호퍼(310)와, 호퍼(310)의 하부에 형성되어 있는 유출관(312) 및 제 1이송파이프(12a)의 피분쇄물 유입공(132)과 연결되어 이들을 상호 연통시켜 피분쇄물을 제 1이송파이프(12a)내로 강제 혼입시키기 위한 피분쇄물 공급관(320)을 포함한다.

피분쇄물 공급관(320)의 내부에는 피분쇄물을 공급관(320)의 외부로 강제 이송시키기 위한 이송스크류(322)가 설치되고, 이송스크류(322)를 구동하기 위한 모터(324)가 공급관(320)에 인접되어 설치된다.

또한, 제 1이송파이프(12a)의 내부공기압력과 호퍼(310)의 내부압력을 동일하게 유지시키기 위한 내압유지용 파이프(330)가 호퍼(310)와 피분쇄물 공급관(320) 사이를 연결하며 설치되는데, 이는 후에 상세히 설명하기로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 분쇄기의 작용을 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.

먼저, 분쇄하고자 하는 피분쇄물을 호퍼(310)내에 채운다. 이 때, 피분쇄물의 초기 입도를 대략 5㎜로 하는 것이 바람직하며, 입도 5㎜정도의 분쇄는 공지된 설비로서 얼마든지 경제적으로 수행될 수 있다. 물론, 피분쇄물의 초기 입도가 5㎜로 한정되는 것은 아니며, 피분쇄물의 종류에 따라 다양하게 변경이 가능하다.

상기와 같이 피분쇄물이 준비되면, 제 1이송파이프(12a)내로 공기 유입구(112)와 냉매공급관(114)을 통해 각각 고압 공기와 냉매를 공급한다. 이 때, 냉매의 종류와 냉매량은 피분쇄물의 종류에 따라 분쇄하기에 가장 적절한 것으로 설정되어 있는 냉각온도를 맞추기 위해 조절될 수 있다. 또한, 경우에 따라 냉매가 아닌 열풍을 냉매공급관(114)을 통해 제 1이송파이프(12a)내로 공급할 수도 있다.

이러한 고압 공기와 냉매의 공급과 동시에, 모터(324)를 구동시켜 이송스크류(322)에 의하여 호퍼(310)로부터 유출되는 피분쇄물을 피분쇄물 공급관(320)으로부터 유입공(132)을 거쳐 제 1이송파이프(12a)내로 강제 공급시킨다.

공급되는 피분쇄물은 제 1이송파이프(12a) 내를 고속으로 통과하는 고압 공기 및 냉매와 혼입된 후, 노즐(11)을 향해 빠르게 이송된다. 이 때, 고압 공기가 통과되는 제 1이송파이프(12a)와 이에 연통되어 있는 호퍼(310) 사이에 압력차가 발생하여 제 1이송파이프(12a) 내로의 피분쇄물 이송이 원활하게 이루어지지 않을 우려가 있으나, 이는 호퍼(310)와 피분쇄물 공급관(320) 사이를 연결하며 설치되는 내압유지용 파이프(330)가 제 1이송파이프(12a)의 내부공기압력과 호퍼(310)의 내부압력을 동일하게 유지시키는 작용을 함으로써 해결할 수 있다.

냉매에 의해 소정의 온도로 냉각된 상태에서 고압 공기에 의해 제 1이송파이프(12a)내를 빠르게 통과하는 피분쇄물은 노즐(11)을 통과하면서 초고압으로 분사되어 분쇄헤드(22)에 충돌하며, 초고압의 분사압에 의해 미분쇄가 이루어진다.

따라서, 분쇄헤드(22)는 그 경도가 대단히 높은 소재로 마련하는 것이 요구되며, 또한 사용에 의한 마모시에는 교환이 가능하도록 이루어져 있다. 즉, 교환의 경우에는 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 유도관(24)으로부터 결합부분을 풀어내어 분쇄헤드(22)를 분리해 낼 수 있고, 또한 분쇄헤드(22)는 노즐(11) 선단과의 이격 거리를 조절할 수 있도록 나사 등과 같은 공지의 거리조절수단을 개재하여 유도관(24)에 결합되어 있다.

상기와 같이 분쇄헤드(22)와의 분사충격에 의해 미분쇄된 피분쇄물은 하부로 테이퍼져 연장형성되는 유도관(24)을 통해 하측으로 배출된다.

한편, 제 1이송파이프(12a)의 내부를 고압 공기에 의해 고속으로 통과하는 피분쇄물 입자끼리의 충돌이나 제 1이송파이프(12a)의 내주면과의 접촉에 의해 마찰열이 발생하고, 마찰열에 의해 제 1이송파이프(12a)와 피분쇄물에 온도상승이 유발되어 장치의 급속한 마모와 미분쇄 효율 및 품질의 저하를 초래하게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 분쇄기에서는 상술한 바와 같이, 피분쇄물을 소정의 온도로 냉각시키기 위해 제 1이송파이프(12a)의 내부로 공급되는 냉매와는 별도로, 제 1이송파이프(12a)를 감싸는 냉각파이프(120b)의 내부에도 냉매를 통과시킴으로써 2중의 냉각작용이 실현되도록 하고 있다. 이와 같이, 제 1이송파이프(12a)와 피분쇄물의 온도상승을 억제함으로써, 마모와 제 1이송파이프(12a)내에 결로(結露)를 방지하여 분쇄기의 수명을 연장시킬 수 있고, 분쇄효율 및 품질의 극대화를 이룰 수 있도록 한다.

상기 노즐(11)은 확산 분사되는 방식에 비하여 직선형태의 분사를 이루는 것이 미분쇄효율을 높이게 됨을 실험적으로 알게 되었다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분쇄기의 내부구조를 개략적으로 보인 구성도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 분쇄기는 제 1이송파이프(12a)로부터 노즐(11)을 통해 분사되어 분쇄헤드(22)와의 충돌에 의해 1차 분쇄된 피분쇄물을 점진적으로 더 작은 입도로 미분쇄하기 위한 것이다.

이를 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 분쇄기는 상기 실시예의 분쇄기의 구조에 더하여, 제 1이송파이프(12a)의 하측으로 상호 평행하게 배열되고, 각각 상측에 인접하는 이송파이프로부터 피분쇄물 및 고압 공기가 유입되는 유입단과 노즐이 설치되는 배출단을 가지고, 유입단에서 배출단을 향해 소정 길이 직선 연장형성되는 다수의 하위 이송파이프(12b 내지 12n)와, 각 하위 이송파이프(12b 내지 12n)의 노즐과 소정간격 이격되어 대향하는 분쇄헤드, 분쇄헤드를 직선이동가능하게 지지하고 분쇄헤드와 충돌하여 분쇄되는 피분쇄물 및 고압 공기를 하측에 인접하는 각 하위 이송파이프(12b 내지 12n)의 유입단 내로 유도하기 위한 유도관을 가지는 다수의 하위 분쇄유니트(20b 내지 20n)를 더 포함한다.

다수의 하위 이송파이프(12b 내지 12n)의 외주면에는 각각 냉각파이프(120b)가 이들을 감싸며 설치되고, 제 1이송파이프(12a)와 하위 이송파이프(12b 내지 12n)의 냉각파이프(120b)들은 상호 연통되어 그 내부로 냉매가 순환된다. 또한, 제 1 및 하위 이송파이프(12a 내지 12n)에 설치되는 노즐의 노즐경은 제 1이송파이프(12a)에서 최하위 이송파이프(12n)로 갈수록 점점 작아지도록 구성한다.

이러한 구조에 의해, 제 1이송파이프(12a)로부터 노즐(11)을 통해 분사되어 분쇄헤드(22)와의 충돌에 의해 1차 분쇄된 피분쇄물이 고압 공기의 압력에 의해 하측에 인접하는 하위 이송파이프(12b)의 내부로 압송된 후, 더 작은 노즐경을 가지는 노즐을 통해 분사되어 2차 분쇄되고, 이와 같은 분쇄공정이 다수의 하위 이송파이프(12b 내지 12n) 및 점차 노즐경이 작아지는 노즐을 순차적으로 통과하며 반복적으로 이루어짐으로써, 최하위 이송파이프(12n)의 분쇄유니트(20n)로부터 최종 배출되는 피분쇄물은 수 ㎛정도의 상당히 작은 입도를 갖게 되는 초미분쇄를 이룰 수 있게 되는 것이다.

또한, 제 1 및 하위 이송파이프(12a 내지 12n)의 내주면에는 파쇄력의 증대를 위해 와류 강선을 형성하거나 와류용 코일을 형성하여 이룰 수 있다. 이러한 와류 발생은 노즐을 통한 분사속도의 증가를 유발하므로 분쇄의 향상에 유용하다.

도 4는 본 발명에 따른 분쇄기의 피분쇄물 투입장치의 다른 실시예를 보인 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 호퍼(310)는 상부를 개방하여 피분쇄 소재를 연속적으로 투입가능하도록 개방형으로 형성하고, 호퍼(310)의 하단에는 서보모터(316)에 의해 회동하며 그 내부통로(317)를 격벽(318)에 의해 개폐시키는 볼밸브(315)를 설치한다.

이러한 투입장치(30)에 의하면, 호퍼(310)가 개방형으로 이루어져 있어 언제라도 피분쇄물의 소진에 따라 소재의 보충이 가능하며, 분쇄의 진행에 따라 피분쇄물을 연속적으로 투입할 수 있는 이점을 갖는다.

즉, 간헐적으로 구동 제어되는 서보모터(316)에 의하여 볼밸브(315)가 회동하며 격벽(318)에 의해 차단되는 내부통로(317)가 개폐되는 것으로, 개방시에는 호퍼(310)내의 피분쇄물이 유출관(312)을 거쳐 공급관(320)측으로 공급될 수 있고, 폐쇄시에는 제 1이송파이프(12a) 내부의 높은 압력이 격벽(318)에 의하여 호퍼(310) 내부로 유입되는 것을 차단함으로써, 소재의 반복적인 공급을 실현할 수 있는 것이다.

여기서, 격벽(318)의 하측에 위치한 내부통로(317) 내에 고압 공기가 충만된 상태에서 볼밸브(315)가 회전구동하게 되는 경우, 내부통로(317) 내의 고압 공기가 호퍼(310) 하부를 통하여 급속하게 팽창되므로 중력과 대기압에 의하여 높은 밀도를 유지하면서 적재된 소재를 순간적으로 분산시켜 밀도를 저하시키므로 재차 통로(317) 내부로의 유입을 원활하게 하는 작용을 함께 얻을 수 있다.

또한, 내압유지용 파이프(330)가 그 양단이 볼밸브(315)보다 하측에 위치하는 유출관(312)의 일측면과 피분쇄물 공급관(320)에 각각 연결되어 설치됨으로써, 소재의 원활한 흐름을 보장한다.

따라서, 소재의 연속 공급이 가능한 개방형 호퍼로 인해 작업성 향상이 이루어지면서도, 노즐 유니트(10) 내부의 높은 압력이 대기로 방출되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 분쇄기를 통과하면서 소정의 입도로 미분쇄된 피분쇄물은 고압 공기와 분리되어 별도로 회수되어야 하며, 이를 위한 회수장치를 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 최하위 이송파이프(12n)의 배출단측에 결합된 분쇄유니트(20n)의 유도관에는 배출파이프(42)를 개재하여 다단의 사이클론 분리기(44)가 순차적으로 연결되어 구성된다.

최하위 분쇄유니트(20n)로부터 높은 공기압으로 배출되는 최종 미분쇄된 피분쇄물은 배출파이프(42)를 경유하여 사이클론 분리기(44)를 통과하면서 원심력과 감압 반전에 의하여 하향 배출되는 방식으로 다단의 사이클론 분리기(44)를 거치면서 최종적으로는 공기와 피분쇄물의 완전한 분리를 이루어 소재를 회수하는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 분쇄기는 우수한 분쇄효율을 가지므로 분쇄기에 투입되는 피분쇄물이 수㎜ 정도의 비교적 큰 입도를 갖더라도 조분쇄 등을 통한 전처리공정을 정밀하게 유지할 필요가 없으며, 이에 따른 전처리공정에 대한 부담이 적어 경제성과 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 피분쇄물을 연속적으로 공급하면서도 미립화가 가능하여 생산성이 개선되며, 이송파이프내에서 피분쇄물 입자간의 충돌이나 이송파이프와의 마찰에 의한 발열을 방지할 수 있는 냉각구조를 가짐으로써 피분쇄물을 냉동분쇄하거나 품온을 유지하면서 분쇄할 수 있고, 분쇄기의 수명을 연장시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 다수의 이송파이프와 분쇄유니트를 다층으로 배치하고, 노즐의 노즐경을 점차적으로 줄임으로써, 단일 설비로 초미립도를 가지는 고품질의 분쇄물을 얻을 수 있고, 종래의 미분쇄물을 얻기 위한 여러 설비와 공정이 불필요하므로 설비비를 대폭 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 여러 설비를 경유할 때 발생되는 피분쇄 재료의 뒤섞임을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

고압 공기가 유입되는 유입단과 노즐(11)이 설치되는 배출단을 가지고, 상기 유입단에서 배출단을 향해 소정 길이 직선 연장형성되는 제 1이송파이프(12a)와;

제 1이송파이프(12a)의 유입단 부근에 연결되어 제 1이송파이프(12a)내로 냉매를 공급하여 상기 유입단을 통해 유입되는 고압 공기를 소정의 온도로 저하시키기 위한 냉매공급관(114)과;

피분쇄물을 수용하며 피분쇄물을 유출시키기 위한 유출관(312)을 가지는 호퍼(310), 유출관(312)과 제 1이송파이프(12a) 사이에 이들과 연결되며 설치되고 피분쇄물을 제 1이송파이프(12a) 내로 강제 공급시키기 위한 피분쇄물 공급관(320), 호퍼(310)와 피분쇄물 공급관(320) 사이를 연결하여 상호 연통시키는 내압유지용 파이프(330)를 포함하는 투입장치(30)와;

피분쇄물 공급관(320)과 제 1이송파이프(12a)와의 연결부위로부터 상기 배출단까지 제 1이송파이프(12a)를 감싸며, 그 내부로 냉매가 통과되는 냉각파이프(120b)와;

노즐(11)과 대향하며 소정간격 이격되어 설치되는 분쇄헤드(22)와, 분쇄헤드(22)를 직선이동가능하게 지지하고, 분쇄헤드(22)와 충돌하여 분쇄되는 피분쇄물 및 고압 공기를 하측으로 유도하기 위한 유도관(24)을 가지는 제 1분쇄유니트(20a)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 분쇄기.
제 1항에 있어서, 피분쇄물 공급관(320)의 내부에는 피분쇄물을 공급관(320)으로부터 제 1이송파이프(12a) 내로 이송시키기 위한 이송스크류(322)가 설치되고, 이송스크류(322)를 구동하기 위한 모터(324)가 피분쇄물 공급관(320)에 인접 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 분쇄기.
제 2항에 있어서, 유출관(312)에는 유출관(312)의 내부를 개폐하기 위한 밸브(315)와, 밸브(315)를 구동시키기 위한 서보모터(316)가 설치되고,

내압유지용 파이프(330)는 그 양단이 밸브(315)보다 하측에 위치하는 유출관(312)의 일측면과 피분쇄물 공급관(320)에 각각 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 분쇄기.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제 1이송파이프(12a)의 하측으로 상호 평행하게 배열되고, 각각 상측에 인접하는 이송파이프로부터 피분쇄물 및 고압 공기가 유입되는 유입단과 노즐이 설치되는 배출단을 가지고, 상기 유입단에서 상기 배출단을 향해 소정 길이 직선 연장형성되는 다수의 하위 이송파이프(12b 내지 12n)와,

각 하위 이송파이프(12b 내지 12n)의 노즐과 소정간격 이격되어 대향하며 직선이동가능하게 설치되는 분쇄헤드와, 상기 분쇄헤드와 충돌하여 분쇄되는 피분쇄물 및 고압 공기를 하측에 인접하는 각 하위 이송파이프(12b 내지 12n)의 유입단 내로 유도하기 위한 유도관을 가지는 다수의 하위 분쇄유니트(20b 내지 20n)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분쇄기.
제 4항에 있어서, 제 1이송파이프(12a)와 다수의 하위 이송파이프(12b 내지 12n)에 설치되는 노즐은 피분쇄물을 직선으로 분사하도록 형성되고, 상기 노즐의 노즐경은 제 1이송파이프(12a)에서 최하위 이송파이프(12n)로 갈수록 점점 작아지는 것을 특징으로 하는 분쇄기.
제 4항에 있어서, 유도관(24)은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 점점 좁아지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 분쇄기.
제 4항에 있어서, 다수의 하위 이송파이프(12b 내지 12n)의 외주면에는 각각 냉각파이프(120b)가 이들을 감싸며 설치되고, 제 1이송파이프(12a)와 하위 이송파이프(12b 내지 12n)의 냉각파이프(120b)들은 상호 연통되어 그 내부로 냉매가 순환되도록 하는 것을 특징으로 하는 분쇄기.
제 4항에 있어서, 제 1이송파이프(12a)와 다수의 하위 이송파이프(12b 내지 12n)의 내주면에는 와류 강선이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 분쇄기.
제 4항에 있어서, 최하위 이송파이프(12n)에 결합된 분쇄유니트(20n)의 유도관에는 적어도 하나의 사이클론 분리기(44)가 순차 연결되어, 분쇄유니트(20n)의 유도관을 통해 배출되는 고압 공기와 피분쇄물을 사이클론 분리기(44)내로 유도하여 고압공기와 피분쇄물을 분리할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 분쇄기.