KR100479409B1 - 분쇄시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미분쇄 시스템에 관한 것으로서, 스크류 콘베이어(20)에 분쇄 대상물을 공급하는 공급호퍼(10)와, 공급호퍼(10)로부터 공급된 분쇄 대상물을 분쇄기(30)로 투입하는 스크류 콘베이어(20)와, 투입된 분쇄 대상물을 분쇄하는 분쇄기(30)와, 분쇄기 모터의 분쇄 부하량 변화를 검출하여 스크류 콘베이어(20)의 회전속도를 제어함으로써 분쇄기의 분쇄 부하량을 균일하게 제어하는 분쇄기 공급량 제어장치(40)와, 분쇄된 분쇄물중 원하는 입자 크기의 분체만을 분급해내는 분급기(50)와, 분급기(50)에서 분리된 분체를 포집하여 제품으로서 배출하는 싸이클론형의 포집기(60)와, 시스템의 구동력으로 사용되고 배출되는 공기중 잔류하는 분체를 집진 제거하는 백필터 방식의 집진기(70)와, 집진기의 여과 전후 차압 변화를 검출하여 송풍기의 출력을 보정해 줌으로써 전체 시스템의 송풍압력을 균일하게 제어하는 차압제어장치(80)와, 분체를 수송하고 분급기(50), 포집기(60) 및 집진기(70)의 구동력이 되는 공기의 흐름을 제공하는 송풍기(90), 이송관, 포집기 및 집진기에 각 1개 이상씩 구비되어 내벽에 분체가 부착되는 것을 방지하는 에어바이브레이터(100), 및 에어바이브레이터(100)의 작동을 제어하는 자동떨어내기제어장치(110)로 구성된다.

Description

분쇄시스템 {Crusher System}

본 발명은 미분쇄 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는, 분쇄 원료를 미세한 입자로 미분쇄한 후 분급하고 분체수송에 사용된 공기를 집진처리하여 배출하는 미분쇄 시스템에 관한 것이다.

분쇄시스템, 특히 미분쇄시스템은 조입자로 구성된 재료를 분쇄하여 각종 제품 제조의 직접원료로 사용 가능한 미세입자로 만들어주는 시스템으로서, 쌀, 밀, 차원료 등의 재료를 미분하여 제품의 원료로 사용하는 식품산업, 폴리머, 금속, 폐플라스틱 등의 재료를 미분하여 제품의 원료로 사용하는 화학산업, 천연약재, 비타민, 허브 등의 재료를 미분하여 제품의 원료로 사용하는 약품산업, 왕겨, 톱밥, 식품폐기물 등의 재료를 미분하여 제품의 원료로 사용하는 사료산업, 안료, 진흙, 황토 등의 재료를 미분하여 제품의 원료로 사용하는 화장품산업 등의 제조공정에서 필수적으로 이용되는 시스템이다.

이와 같은 분쇄시스템은 분급기의 사용 여부에 따라 분급기를 사용하여 분급공정을 수행하는 페회로(Closed Circuit System)와 분급공정 없이 바로 제품을 생산하는 개회로(Open Circuit System)으로 구분되는데, 상기한 바와 같이 정밀성을 요하는 산업 분야에서 주로 이용되는 미분쇄시스템은 대부분 분급기를 사용하여 분급공정을 수행하는 폐회로 시스템이다.

도 1을 참고로 하여 이와 같은 폐회로 분쇄시스템에서 미분쇄 작업이 수행되는 일반적인 공정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 공급호퍼(1)로부터 스크류 컨베이어(2)를 통하여 분쇄 대상물이 이송되어 분쇄기(3)로 유입되고, 분쇄기(3)로 유입된 분쇄 대상물은 고속으로 회전하는 임펠러 및 링 기어의 톱날 등의 작용에 의해 분쇄된 후 배출된다.

다음에, 이렇게 분쇄기(3)에서 분쇄되어 배출되는 분말은 송풍기(7)의 흡입압력에 의하여 생성되는 공기의 흐름을 따라 분말중 미크론(microne)급의 미분만을 분급해내는 분급기(4)로 유입된다.

일반적인 분쇄시스템의 분급기(4)는, 중앙에 수직으로, 모터에 의해 회전하는 임펠러를 장착하여 회전시킴으로써, 통과하는 분체중 크고 무거운 조분은 원심력에 의해 분리, 낙하시켜 배출하고 작고 가벼운 미분은 기류를 따라 다음 공정으로 이송시키는 원리를 사용한다. 분리, 낙하되어 배출되는 조분은 보통 재분쇄를 위하여 공급호퍼(1)로 피드백(Feedback)된다.

여기서, 분급기(4)가 분급하는 미분의 평균 입자크기는 임펠러의 회전속도를 증감시킴으로써 조정하게 되는데, 임펠러의 회전속도가 클수록 원심력이 커짐으로써 더 미세한 분체만을 통과시켜 다음 공정으로 이송하게 된다.

다음에, 분급기(4)로부터 이송된 미분은 싸이클론 타입의 포집기(5)로 유입되어 원심력 및 중력에 의해 입자가 회전, 침강하는 작용에 의해 포집된 후 하부의 로타리 밸브를 통하여 제품으로 배출된다.

이렇게 싸이클론 포집기(5)를 통과하면서 제품으로서의 미분을 회전, 침강 및 낙하시킨 기류는 여전히 상당량의 미분을 포함한 채 배출되는데, 외부 공기를 오염시키지 않기 위해서는 여기에 포함된 불순물로서의 미분을 제거해야 한다.

이러한 역할을 하는 것이 바로 집진기(6)로서, 보통은 여과 방법을 이용하는 백필터(Bag Filter) 방식의 집진기를 이용한다.

백필터 방식의 집진기는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상부와 하부로 분리된 집진기에서 하부쪽으로 돌출되도록 여과포(61)를 구비하고 분체를 포함하는 공기를 하부에 구비된 유입구(62)로부터 유입시켜 여과포(61)를 통과시키면서 정화한 후 상부의 배출구(63)로 배출시키는 방법을 사용하는 집진기이다.

이와 같은 백필터 방식의 집진기에서는 필연적으로 일정 시간 여과 작업을 수행한 후 여과포의 기공이 막히는 현상이 발생하게 되는데, 이를 방지하기 위해서 사용되는 방법이 바로 다이아프램(Diaphragm)밸브(64)를 이용하여 주기적으로 압축가스를 역분사하여 여과포(61)를 막고 있는 먼지층을 떨어내는 이른바 펄스젯(Pulse Jet) 방식이다.

이와 같이 여과 및 주기적인 역분사를 수행함으로써 제거된 분진은 집진기 하부의 로터리밸브를 통하여 배출되고, 미분 수송의 운반체로서의 역할을 다한 공기는 최종 정화되어 송풍기(7)를 통하여 배출되는 것이다.

한편, 이와 같이 분쇄시스템을 구동하는 구동력 및 분체의 운반체(Carrier)는 송풍기(7)로부터 제공되는데, 일반적으로 송풍기(7)는 분쇄시스템의 최 후방부에 설치되어 시스템에 흡입력(Suction)을 제공함으로써 분체를 수송하고 분급기(4), 포집기(5) 및 집진기(6)에 구동력을 제공하는 것이다.

이와 같이 구성되는 분쇄시스템은 실제 운영시 여러 부문에서 크고 작은 문제점들을 나타내는데, 예를 들면, 분급기의 분급효율을 일정하게 유지하여 생산되는 제품의 품질을 높이기 위해서는 분쇄기로부터 분급기에 공급되는 분체의 양이 일정하게 유지되어야 하며 이를 위해서는 분쇄기에 공급되는 분쇄 원료 및 분급기로부터의 피드백 량이 일정해야 하는데, 실제로는 분쇄 초기와 중간 및 종료시에 공급되는 양이 서로 달라지게 됨으로써 분급기 효율저하 및 그에 따른 제품 불균일화와 품질저하의 요인이 되고 있다.

또한, 분체 입자의 크기가 30㎛ 이하가 되면, 분체에는 분자간의 힘(Van Der Walls Force), 수분에 의한 모세관인력, 정전기력 등이 크게 작용하게 되는데, 이렇게 분체 입자간의 인력이 커지게 되면, 이송관의 내벽이나 분급기, 포집기, 집진기 등 장치의 내부에 분체가 부착(Sticking)함으로써 쌓이는(Build Up) 현상이 발생하게 되고, 이것은 분체 수송에 장애(Trouble) 요인으로 작용함으로써 시스템의 구동력에 되는 공기의 기류를 불안정하게 하고, 결과적으로 제품의 품질을 저하시키는 원인이 된다.

종래, 에어노커(Air Knocker)나 전자석(Magnetic) 진동기, 심지어는 망치 등을 사용하여 떨어내기를 하는 것이 이와 같은 분체 부착 현상을 방지하기 위하여 일반적으로 행해지던 방법이었으나, 이러한 방법들은 작업자(Operator)의 주관적인 경험에 의하여 부분적으로 행하여져 왔을 뿐, 불규칙하거나 간혹 간과하는 일이 있어 비효율적인 면이 많았다.

또한, 상기한 바와 같이, 분쇄시스템에 사용되는 백필터 방식의 집진기는 주기적으로 압축공기를 역분사함으로써 여과포의 기공을 막고 있는 분체를 떨어내는 방법을 이용하는데, 이와 같은 펄스젯 방식을 사용한다 하더라도 시간이 경과함에 따라 여과포 기공에 부착물이 퇴적되고 이에 따라 송풍기의 풍압손실이 발생하여 시스템의 풍압 및 풍량이 저하됨으로써 최종 생산되는 제품의 품질이 저하되는 것을 완벽하게 방지할 수는 없게 된다.

따라서, 분쇄 초기와 중간 및 종료시에도 분급기에 공급되는 재료의 양을 일정하게 유지해 줌으로써 분급기의 분급효율을 일정하게 유지하고 이에 따라 생산되는 제품의 품질을 균일화 할 수 있고, 이송관의 내벽이나 분급기, 포집기, 집진기 등 장치의 내부에 분체가 부착(Sticking)함으로써 쌓이는(Build Up) 현상을 방지함으로써 분체 수송에 장애(Trouble) 요인을 제거하여 시스템의 구동력에 되는 풍압 및 풍량을 일정하게 유지해 줄 수 있고, 펄스젯 방식 사용시 시간이 경과함에 따라 여과포 기공에 부착물이 퇴적되고 이에 따라 송풍기의 풍압손실이 발생하여 풍압 및 풍량이 변동되는 것을 방지해 줄 수 있는 분쇄시스템의 출현이 시급한 실정이다.

본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 극복하고자 하는 것으로서, 그 목적은, 분쇄 초기와 중간 및 종료시에도 분급기에 공급되는 재료의 양을 일정하게 유지해 줌으로써 분급기의 분급효율을 일정하게 유지하고 이에 따라 생산되는 제품의 품질을 균일화 할 수 있고, 이송관의 내벽이나 분급기, 포집기, 집진기 등 장치의 내부에 분체가 부착(Sticking)함으로써 쌓이는(Build Up) 현상을 방지함으로써 분체 수송에 장애(Trouble) 요인을 제거하여 시스템의 구동력에 되는 풍압 및 풍량을 일정하게 유지해 줄 수 있고, 펄스젯 방식 사용시 시간이 경과함에 따라 여과포 기공에 부착물이 퇴적되고 이에 따라 송풍기의 풍압손실이 발생하여 풍압 및 풍량이 변동되는 것을 방지해 줄 수 있는 분쇄시스템을 제공하고자 하는 것이다.

이를 위한 본 발명은 스크류 콘베이어(20)에 분쇄 대상물을 공급하는 공급호퍼(10)와, 공급호퍼(10)로부터 공급된 분쇄 대상물을 분쇄기(30)로 투입하는 스크류 콘베이어(20)와, 투입된 분쇄 대상물을 분쇄하는 분쇄기(30)와, 분쇄기 모터의 분쇄 부하량 변화를 검출하여 스크류 콘베이어(20)의 회전속도를 제어함으로써 분쇄기의 분쇄 부하량을 균일하게 제어하는 분쇄기 공급량 제어장치(40)와, 분쇄된 분쇄물중 원하는 입자 크기의 분체만을 분급해내는 분급기(50)와, 분급기(50)에서 분리된 분체를 포집하여 제품으로서 배출하는 싸이클론형의 포집기(60)와, 시스템의 구동력으로 사용되고 배출되는 공기중 잔류하는 분체를 집진 제거하는 백필터 방식의 집진기(70)와, 집진기의 여과 전후 차압 변화를 검출하여 송풍기의 출력을 보정해 줌으로써 전체 시스템의 송풍압력을 균일하게 제어하는 차압제어장치(80)와, 분체를 수송하고 분급기(50), 포집기(60) 및 집진기(70)의 구동력이 되는 공기의 흐름을 제공하는 송풍기(90), 이송관, 포집기 및 집진기에 각 1개 이상씩 구비되어 내벽에 분체가 부착되는 것을 방지하는 에어바이브레이터(100), 및 에어바이브레이터(100)의 작동을 제어하는 자동떨어내기제어장치(110)로 구성되는 분쇄시스템을 제공하는 것으로 이루어진다.

본 발명은 미분쇄 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는, 분쇄 원료를 미세한 입자로 미분쇄한 후 분급하고 분체수송에 사용된 공기를 집진처리하여 배출하는 분쇄 시스템에서, 구체적으로는, 분쇄기에 가해지는 부햐량을 일정하게 하고, 분체수송에 사용되는 공기의 유량을 일정하게 유지하고, 시스템 배관 및 부속장치의 내벽에 미분체가 부착(Sticking)되는 것을 방지할 수 있는 미분쇄 시스템에 관한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 더 구체적으로 설명하고자 하나, 본 발명을 이에 제한하고자 하는 것은 아니다.

도 3은 본 발명 분쇄시스템을 개략적으로 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명 분쇄시스템중 분쇄기 공급량 제어장치의 작동을 나타내는 블록도이며, 도 5는 본 발명 분쇄시스템중 집진기 차압제어장치의 작동을 나타내는 블록도이고, 도 6은 본 발명 분쇄시스템중 자동떨어내기제어장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 분쇄시스템은, 스크류 콘베이어(20)에 분쇄 대상물을 공급하는 공급호퍼(10)와, 공급호퍼(10)로부터 공급된 분쇄 대상물을 분쇄기(30)로 투입하는 스크류 콘베이어(20)와, 투입된 분쇄 대상물을 분쇄하는 분쇄기(30)와, 분쇄기 모터의 분쇄 부하량 변화를 검출하여 스크류 콘베이어(20)의 회전속도를 제어함으로써 분쇄기의 분쇄 부하량을 균일하게 제어하는 분쇄기 공급량 제어장치(40)와, 분쇄된 분쇄물중 원하는 입자 크기의 분체만을 분급해내는 분급기(50)와, 분급기(50)에서 분리된 분체를 포집하여 제품으로서 배출하는 싸이클론형의 포집기(60)와, 시스템의 구동력으로 사용되고 배출되는 공기중 잔류하는 분체를 집진 제거하는 백필터 방식의 집진기(70)와, 집진기의 여과 전후 차압 변화를 검출하여 송풍기의 출력을 보정해 줌으로써 전체 시스템의 송풍압력을 균일하게 제어하는 차압제어장치(80)와, 분체를 수송하고 분급기(50), 포집기(60) 및 집진기(70)의 구동력이 되는 공기의 흐름을 제공하는 송풍기(90), 이송관, 포집기 및 집진기에 각 1개 이상씩 구비되어 내벽에 분체가 부착되는 것을 방지하는 에어바이브레이터(100), 및 에어바이브레이터(100)의 작동을 제어하는 자동떨어내기제어장치(110)로 구성된다.

이렇게 볼 때, 본 발명의 분쇄시스템은, 일반적인 폐회로 분쇄시스템에 분쇄기의 공급량 제어장치를 더 구성한 것으로서, 분쇄 초기와 중간 및 종료시 등 시간 변화에 따라 분쇄기에 공급되는 분쇄 재료의 양이 변화하지 않도록 제어해주고, 결과적으로 분급기에 공급되는 재료의 양을 일정하게 유지하며, 이에 따라 분급기의 분급효율이 일정할 수 있도록 해 줌으로써, 생산되는 제품의 품질을 균일화하고자 한 것이라고 할 수 있다.

또한, 본 발명은 일반적인 폐회로 분쇄시스템에 집진기의 여과 전후 차압을 제어하는 차압제어장치를 더 구성한 것으로서, 집진기에서 펄스젯 방식 사용시 시간이 경과함에 따라 여과포 기공에 부착물이 퇴적되고 이에 따라 여과 전후의 압력차로 인해 송풍기의 풍압손실이 발생하여 구동력이 되는 풍압과 풍량이 변동되는 것을 방지해 주고자 한 것이라고도 할 수 있다.

또한, 본 발명은 일반적인 폐회로 분쇄시스템에 이송관, 포집기 및 집진기에 구비되어 내벽에 부착될 수 있는 분체를 떨어내는 에어바이브레이터 및 그의 제어장치를 더 구성한 것으로서, 이송관의 내벽이나 분급기, 포집기, 집진기 등 장치의 내부에 분체가 부착(Sticking)하여 쌓이는(Build Up) 현상을 방지함으로써, 분체 수송에 장애(Trouble) 요인을 제거하고, 시스템의 구동력에 되는 풍압 및 풍량을 일정하게 유지해 주고자 함과 동시에 이와 같은 떨어내기 작동을 자동으로 제어하고자 한 것이라고도 할 수 있다.

이하, 상기와 같은 본 발명의 분쇄시스템을 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 스크류 콘베이어(20)에 분쇄 대상물을 공급하는 공급호퍼(10)는 분쇄재료를 적재함과 동시에 적재된 분쇄재료를 스크류 콘베이어(20)의 하단부에 일정한 속도 및 양으로 공급해 줌으로써 분쇄기(30)의 분쇄 부하량을 일정하게 유지해주는 역할을 하는 것으로서, 분쇄후 분급기(50)에서 제품으로 분급되지 않고 낙하되는 조분은 재분쇄를 위해 이 공급호퍼(10)로 배출되어 다시 분쇄원료로 사용된다.

스크류 콘베이어(20)는 공급호퍼(10)로부터 일정한 속도 및 양으로 공급되는 분쇄재료를 분쇄기(30)로 공급하여 주는 이송장치로서, 스크류 콘베이어 모터에 의해 구동되며, 하단부에 공급된 분쇄재료는 스크류의 회전에 따라 상단부로 이동하여 분쇄기(30) 투입구에 투입된다.

분쇄기(30)는 스크류 콘베이어로(20)부터 공급된 분쇄 대상물을 미분으로 분쇄하는 장치로서, 고속회전하는 임펠러와 톱니 형상 사이에서 형성된 기류(Turbulance)에 의해 입자들이 빈번하게 충돌하게 됨으로써 전단이 이루어지는 제1분쇄영역과, 절단 리브(Cutting Rib)에 의해 주로 섬유질의 원료를 분쇄하는 제2분쇄영역, 및 반원형상 안에서 입자들을 고속으로 교란, 충돌시킴으로써 자기분쇄(Self Grinding)을 유도하는 제3분쇄영역으로 구성되어 있으며, 분쇄기 공급량 제어장치(40)에 의해 출력이 제어되는 분쇄기 모터에 의해 구동된다.

이와 같은 분쇄기(30)에는 전체 시스템의 구동력 또는 운반체(Carrier)가 되는 송풍에 사용될 공기가 유입되는 공기 유입구(31)가 구성되어 있다.

분쇄기 공급량 제어장치(40)는, 분쇄 초기와 중간 및 종료시 등 시간 변화에 따라 분쇄기(30)에 공급되는 분쇄 재료의 양이 변하지 않도록 제어해 줌으로써 분쇄기(30)의 분쇄 부하량을 일정하게 제어하는 것으로서, 분쇄기 모터에 가해지는 부하량을 검출하는 전류센서(41)와, 전류센서(41)로부터 출력된 신호를 작업자가 지정하여 메모리에 저장한 입력값과 비교하고 그 차이에 따라 미리 메모리에 입력되어 있는 보정표(Table)로부터 보정신호를 선택하여 스크류 콘베이어(20) 모터의 인버터로 전송하여 모터의 출력을 조정해주는 역할을 하며 일정치 이상의 과전류가 검출될 경우 경보장치를 작동시키는 마이크로프로세서(42), 작업자가 원하는 분쇄기 모터 부하량을 입력하고 분쇄기의 부하량 및 스크류 콘베이어(20)의 속도를 작업자가 파악할 수 있도록 디스플레이(Display)해주는 조작패널(Operating Panel)(43), 및 일정치 이상의 과전류가 검출된 경우 작업자가 인지할 수 있는 부저, 경광등 등의 신호로 경고해주는 경보장치(44)를 포함하여 구성되는 간단한 구조를 가진다.

이와 같이 구성되는 분쇄기 공급량 제어장치(40)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 부하량 검출센서, 즉 전류센서(41)가 부하량에 따라 변화하는 분쇄기 모터의 전류를 검출하여 1-5V의 마이크로프로세서 입력가능 신호로 변환한 후 마이크로프로세서(42)에 입력해주면, 마이크로프로세서(42)가 이를 작업자가 조작패널(43)을 이용하여 미리 세팅(Setting)해 메모리에 저장해 놓았던 입력값과 비교, 차산한 후 그 차이값에 해당하는 보정신호를 미리 저장되어 있던 보정표로부터 검출하여 스크류 콘베이어(20) 모터의 인버터로 전송하여 모터에 가해지는 전력값을 상승 또는 하강시키고, 이에 따라 스크류 콘베이어(20)의 회전 속도가 증가 또는 감소함으로써 분쇄기(30)에 투입되는 원료의 양이 증가 또는 감소하게 되는 방식으로 작동함으로써, 결과적으로 분쇄기(30)의 부하량을 세팅해 놓았던 입력값과 동일하게 보정해 주는 것이다. 이때, 일정치 이상의 과전류가 검출될 경우 마이크로프로세서(42)는 경보장치(44)를 이용하여 작업자가 인지할 수 있는 부저, 경광등 등의 신호로 경고를 해주게 된다.

분쇄된 분쇄물중 원하는 입자 크기의 분체만을 분급해내는 분급기(50)는 중앙에 수직으로, 모터에 의해 회전하는 임펠러를 장착하여 회전시킴으로써, 통과하는 분체중 크고 무거운 조분은 원심력에 의해 분리, 낙하시켜 배출하고 작고 가벼운 미분은 기류를 따라 다음 공정으로 이송시키는 원리를 사용하는 것으로서, 분리, 낙하되어 배출되는 조분은 재분쇄를 위하여 공급호퍼(10)로 피드백(Feedback)된다.

분급기(50)가 분급하는 미분의 평균 입자크기는 임펠러의 회전속도와 시스템을 구동하는 송풍기의 송풍 속도 및 압력의 비율에 따라 달라지는데, 임펠러의 회전속도가 송풍기의 송풍 속도에 비해 상대적으로 클수록 원심력이 커짐으로써 더 미세한 분체만을 통과시켜 다음 공정으로 이송하게 되고 이에 따라 다음 공정인 분급기(50)에서 생산되는 제품의 입자 크기가 더 작아지게 된다.

본 출원인은 대한민국 특허출원 제1999-52693호에 1차분급실의 내부에 유입되어 하강하는 입자와 상승하는 미분의 이동 경로를 외측과 내측으로 분리하는 분리부재를 구성하고, 1차 분급실의 하부에는 제2 공기유입구를 통해 유입되는 공기가 2차분급실의 상부에서 충돌하지 않고 균형있게 배분되어 상승하도록 안내하는 안재부재를 구성한 분쇄기를 출원한 바 있는데, 본 발명에서는 이 분쇄기를 이용함으로써 분쇄 효율을 더 높이고자 하였다.

분급기(50)에서 분리된 분체를 포집하여 제품으로서 배출하는 포집기(60)는 상기 분급기와 마찬가지로 싸이클론형의 것이 사용되는데, 원심력 및 중력에 의해 입자가 회전, 침강하는 작용에 의해 포집된 후 하부의 로타리 밸브를 통하여 제품으로 배출하는 것으로서, 경우에 따라 포집 효율을 높이기 위하여 2개 이상의 포집기가 사용될 수도 있다.

시스템의 구동력 및 운반체로 사용되고 배출되는 공기중 잔류하는 분체를 집진 제거하기 위한 백필터 방식의 집진기(70)는 상기와 같이 싸이클론 포집기(60)를 통과하면서 제품으로서의 미분을 회전, 침강 및 낙하시킨 기류중에 여전히 포함되어 있는 상당량의 미분을 제거함으로써 외부 공기를 오염시키지 않기 위한 것으로서, 여과포를 이용하는 백필터(Bag Filter) 방식을 이용한다.

본 발명에서, 백필터 방식의 집진기(70)는, 상부와 하부로 분리된 집진기에서 하부쪽으로 돌출되도록 여과포를 구비하고 분체를 포함하는 공기를 하부에 구비된 유입구로부터 유입시켜 여과포를 통과시키면서 정화한 후 상부의 배출구로 배출시키는 방법을 사용하며, 일정 시간 여과 작업을 수행한 후 여과포의 기공이 막히는 현상을 방지하기 위해서, 다이아프램(Diaphragm)밸브를 이용하여 주기적으로 압축가스를 역분사하여 여과포를 막고 있는 먼지층을 떨어내는 펄스젯(Pulse Jet) 방식을 사용하였다.

한편, 이와 같이, 주기적으로 압축공기를 역분사함으로써 여과포의 기공을 막고 있는 분체를 떨어내는 펄스젯 방식을 사용한다 하더라도, 시간이 경과함에 따라 여과포 기공에 부착물이 퇴적되고 이에 따라 송풍기의 풍압손실이 발생하여 시스템의 풍압 및 풍량이 저하됨으로써 최종 생산되는 제품의 품질이 저하되는 것을 완벽하게 방지할 수는 없는데, 본 발명에서는 집진기의 여과 전후 차압을 균일하게 제어하는 차압제어장치(80)를 사용함으로써 이와 같은 풍압/풍속의 저하를 자동 보정할 수 있도록 하였다.

이와 같이 여과 및 주기적인 역분사를 수행함으로써 제거된 분진은 집진기(70) 하부의 로터리밸브를 통하여 배출되고, 시스템의 구동력 및 미분 수송의 운반체로서의 역할을 다한 공기는 최종 정화되어 송풍기(90)를 통하여 배출되는 것이다.

본 발명에서 차압제어장치(80)는 여과포 전후의 압력차이를 검출하여 그 차압을 미리 입력된 지정치와 비교한 후 그 결과에 따라 송풍기의 송풍압력을 조정해 줌으로써 전체 시스템의 풍압 및 풍속을 균일하게 유지하기 위한 것으로서, 여과포 전과 후의 압력을 검출하는 내압력센서 및 외압력센서로 구성되는 차압센서(81)와, 차압센서(81)로부터 출력된 신호를 작업자가 지정하여 메모리에 저장한 입력값과 비교하고 그 차이에 따라 미리 메모리에 입력되어 있는 보정표(Table)로부터 보정신호를 선택하여 송풍기(90) 모터의 인버터로 전송하여 모터의 출력을 조정해주는 역할을 하며 일정치 이상의 과차압이 검출되면 경보장치를 작동시키는 마이크로프로세서(82), 작업자가 원하는 차압을 입력하고 차압 및 송풍기(90) 모터의 속도를 작업자가 파악할 수 있도록 디스플레이(Display)해주는 조작패널(Operating Panel)(83), 및 일정치 이상의 과차압이 검출될 경우 작업자가 인지할 수 있는 부저, 경광등 등의 신호로 경고해주는 경보장치(84)를 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 차압제어장치(80)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 차압센서(81)가 시스템 구동시간이 경과함에 따라 변화하는 여과 전후의 차압을 검출하여 1-5V의 마이크로프로세서 입력가능 신호로 변환한 후 마이크로프로세서에 입력해주면, 마이크로프로세서가 이를 조작패널을 이용하여 미리 세팅(Setting)해 메모리에 저장해 놓았던 입력값과 비교, 차산한 후 그 차이값에 해당하는 보정신호를 미리 저장되어 있던 보정표로부터 검출하여 송풍기(90) 모터의 인버터로 전송하여 모터에 가해지는 전력값을 상승 또는 하강시키고, 이에 따라 모터의 회전 속도가 증가 또는 감소함으로써 송풍기의 송풍 압력을 증가 또는 감소시키는 방식으로 작동함으로써, 결과적으로 전체 시스템의 구동력 및 운반체가 되는 풍압 및 풍속을 세팅해 놓았던 입력값과 동일하게 보정해 주는 것이다. 이때, 일정치 이상의 과차압이 검출될 경우 마이크로프로세서는 경보장치를 이용하여 작업자가 인식할 수 있는 부저, 경광등 등의 신호로 경고를 해주게 된다.

송풍기(90)는, 이상과 같이 구성되는 분쇄시스템을 구동하는 구동력을 제공하고 분체의 운반체(Carrier)로서의 역할을 하는 것으로서, 본 발명에서 송풍기(90)는, 분쇄시스템의 최 후방부에 설치되어 시스템에 흡입력(Suction)을 제공함으로써 분체를 수송하고 분급기(50), 포집기(60) 및 집진기(70)에 구동력을 제공하게 되며, 그 일측에는 사용된 공기를 배출하기 위한 공기 유출구(91)가 구성된다.

본 발명에서, 내벽에 분체가 부착되는 것을 방지하기 위한 에어바이브레이터(100)는, 공기를 고압으로 유입시켜 회전체를 회전시키고 회전체가 떨어내고자 하는 부분을 진동시키는 원리를 이용하는 것으로서, 이송관, 포집기 및 집진기의 외벽의 소정 위치, 특히 장치나 관로의 좁아지는 부분 또는 구부러지는 부분 등의 외벽에 각 1개 이상씩 구비된다.

이와 같은 에어바이브레이터(100)는, 자동떨어내기제어장치(110)에 의해 자동으로 제어되는데, 6개의 에어바이브레이터(100)가 장착된 분쇄기 시스템을 예로 하여 자동떨어내기제어장치(110)의 구성을 도 6에 나타내었다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 자동떨어내기제어장치(110)는, 사용자가 수동 조작으로 떨어내기 주기 및 시간을 설정하기 위한 조작패널(112)과, 상기 조작패널(112)을 통해 입력되는 사용자의 명령에 따라 떨어내기 제어 주기 및 솔레노이드밸브 동작 시간을 설정한 후 동작 제어 명령과 제어 주기 및 솔레노이드밸브 동작 시간의 디스플레이 제어신호를 발생하는 마이크로프로세서(111)와, 상기 마이크로프로세서(111)에서 발생되는 동작 제어 명령에 대응하여 에어바이브레이터(100)를 동작시키는 공기 공급용 솔레노이드밸브의 구동을 제어하는 솔레노이드밸브구동부(113)와, 상기 마이크로프로세서(111)에서 발생된 디스플레이 제어신호에 따라 떨어내기 주기 및 시간을 화면상에 표시해주는 액정표시장치(LCD)를 포함하여 구성된다.

이와 같은 본 발명의 자동떨어내기장치는 마이크로프로세서(111)를 내장하여 작동을 수행하는 방식을 사용함으로써, 기존의 저항 및 콘덴서를 사용하는 회로방식에 비해 정밀한 타이밍 제어를 할 수 있으며, 디지털 프로그램 방식의 시간 설정으로 분말의 부착 정도에 따라 에어바이브레이터(100)의 떨어내기 주기와 시간을 목적에 맞게 변화시켜 수행할 수 있고, 또한 솔레노이드밸브를 이용하는 무전압 접촉 방식의 무접점 소자를 사용함으로써 전기적 잡음 발생을 최소화 할 수 있으며, 사용자의 지정값 및 장치의 여러 파라메터들을 확인할 수 있는 LCD를 장착함으로써 그 사용을 용이하게 함과 동시에 떨어내는 제어수량의 폭을 넓혔다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 분쇄시스템은 하기와 같이 작동함으로써 분쇄 대상물을 균일하게 분쇄함으로써 미분화하게 된다.

먼저, 공급호퍼(10)로부터 스크류 컨베이어(20)를 통하여 분쇄 대상물이 이송되어 분쇄기(30)로 유입되고, 분쇄기(30)로 유입된 분쇄 대상물은 고속으로 회전하는 임펠러 및 링 기어의 톱날 등의 작용에 의해 분쇄된 후 배출된다.

이때, 분쇄기(30)의 분쇄 부하량 제어장치(40)에 의해 분쇄기에 분쇄 원료가 투입되는 양이 적절히 조절됨으로써 분쇄기(30)는 항상 일정한 부하량으로 균일한 분쇄작업을 수행하게 된다.

다음에, 이렇게 분쇄기(30)에서 분쇄되어 배출되는 분말은 송풍기(90)의 흡입압력에 의하여 생성되는 공기의 흐름을 구동력 또는 운반체로 하여 분말중 미크론(microne)급의 미분만을 분급해내는 분급기(50)로 유입된다.

분급기(50)에서는, 통과하는 분체중 크고 무거운 조분은 원심력에 의해 분리, 낙하시켜 배출하고 작고 가벼운 미분은 기류를 따라 다음 공정으로 이송시키는 원리를 사용함으로써, 원하는 크기의 입자만을 다음 단계인 포집기(60)로 이송하고, 분리, 낙하되어 배출되는 조분은 보통 재분쇄를 위하여 공급호퍼(10)로 피드백(Feedback)시킨다.

여기서, 분급기(50)가 분급하는 미분의 평균 입자크기는 임펠러의 회전속도를 증감시킴으로써 조정하게 되는데, 임펠러의 회전속도가 클수록 원심력이 커짐으로써 더 미세한 분체만을 통과시켜 다음 공정으로 이송하게 된다.

다음에, 분급기(50)로부터 이송된 미분은 싸이클론 타입의 포집기(60)로 유입되어 원심력 및 중력에 의해 입자가 회전, 침강하는 작용에 의해 포집된 후 하부의 로타리 밸브를 통하여 제품으로 배출된다.

다음에, 구동력 또는 운반체로서 사용되고 배출되는 공기는 상부와 하부로 분리된 집진기에서 하부쪽으로 돌출되도록 여과포를 구비하고 분체를 포함하는 공기를 하부에 구비된 유입구로부터 유입시켜 여과포를 통과시키면서 정화한 후 상부의 배출구로 배출시키는 방법을 사용하는 백필터 방식의 집진기(70)를 통과함으로써 정화된 후 배출된다.

이때, 차압제어장치(80)에 의해 집진기(70)의 여과포 전후의 압력이 일정하게 유지됨으로써 분쇄시스템은 항상 일정한 풍속 및 풍압으로 구동될 수 있게 되는 것이다.

또한, 이와 같은 백필터 방식의 집진기에서 일정 시간 여과 작업을 수행한 후 필연적으로 발생하게 되는 여과포 막힘 현상은 다이아프램(Diaphragm)밸브를 이용하여 주기적으로 압축가스를 역분사하여 여과포를 막고 있는 먼지층을 떨어내는 펄스젯(Pulse Jet) 방식에 의해 방지된다.

이와 같이 여과 및 주기적인 역분사를 수행함으로써 제거된 분진은 집진기(70) 하부의 로터리밸브를 통하여 배출되고, 미분 수송의 운반체로서의 역할을 다한 공기는 최종 정화되어 송풍기(90) 유출구(91)를 통하여 배출되는 것이다.

이와 같이 분쇄시스템을 구동하는 구동력 및 분체의 운반체(Carrier)는 분쇄시스템의 최 후방부에 설치되어 시스템에 흡입력(Suction)을 주는 송풍팬(90)으로부터 제공된다.

한편, 이송관, 포집기 및 집진기의 외벽의 소정 위치, 특히 장치나 관로의 좁아지는 부분 또는 구부러지는 부분 등의 외벽에 각 1개 이상씩 구비되는 에어바이브레이터(100)는 내벽에 분체가 부착되는 것을 방지해 줌으로써 분체의 수송이 방해받거나 전체 시스템을 구동하는 풍압 및 풍속이 영향을 받지 않도록 해주게 되고, 이러한 에어바이브레이터(100)의 작동은 사용자의 입력값에 따라 자동떨어내기제어장치(110)에 의해 자동으로 수행되는 것이다.

이상과 같이 본 발명이 완성됨으로써, 스크류 콘베이어(20)에 분쇄 대상물을 공급하는 공급호퍼(10)와, 공급호퍼(10)로부터 공급된 분쇄 대상물을 분쇄기(30)로 투입하는 스크류 콘베이어(20)와, 투입된 분쇄 대상물을 분쇄하는 분쇄기(30)와, 분쇄기 모터의 분쇄 부하량 변화를 검출하여 스크류 콘베이어(20)의 회전속도를 제어함으로써 분쇄기의 분쇄 부하량을 균일하게 제어하는 분쇄기 공급량 제어장치(40)와, 분쇄된 분쇄물중 원하는 입자 크기의 분체만을 분급해내는 분급기(50)와, 분급기(50)에서 분리된 분체를 포집하여 제품으로서 배출하는 싸이클론형의 포집기(60)와, 시스템의 구동력으로 사용되고 배출되는 공기중 잔류하는 분체를 집진 제거하는 백필터 방식의 집진기(70)와, 집진기의 여과 전후 차압 변화를 검출하여 송풍기의 출력을 보정해 줌으로써 전체 시스템의 송풍압력을 균일하게 제어하는 차압제어장치(80)와, 분체를 수송하고 분급기(50), 포집기(60) 및 집진기(70)의 구동력이 되는 공기의 흐름을 제공하는 송풍기(90), 이송관, 포집기 및 집진기에 각 1개 이상씩 구비되어 내벽에 분체가 부착되는 것을 방지하는 에어바이브레이터(100), 및 에어바이브레이터(100)의 작동을 제어하는 자동떨어내기제어장치(110)로 구성되는 분쇄시스템이 제공될 수 있게 되었다.

본 발명이 완성됨으로써, 분쇄 초기와 중간 및 종료시에도 분급기에 공급되는 재료의 양을 일정하게 유지해 줌으로써 분급기의 분급효율을 일정하게 유지하고 이에 따라 생산되는 제품의 품질을 균일화 할 수 있고, 이송관의 내벽이나 분급기, 포집기, 집진기 등 장치의 내부에 분체가 부착(Sticking)함으로써 쌓이는(Build Up) 현상을 방지함으로써 분체 수송에 장애(Trouble) 요인을 제거하여 시스템의 구동력에 되는 풍압 및 풍량을 일정하게 유지해 줄 수 있고, 펄스젯 방식 사용시 시간이 경과함에 따라 여과포 기공에 부착물이 퇴적되고 이에 따라 송풍기의 풍압손실이 발생하여 풍압 및 풍량이 변동되는 것을 방지해 줄 수 있는 분쇄시스템이 제공될 수 있게 된 것이다.

도 1은 일반적인 폐회로 분쇄시스템을 개략적으로 나타내는 구성도,

도 2는 일반적인 백필터 방식 집진기를 나타내는 내부구성도,

도 3은 본 발명 분쇄시스템을 개략적으로 나타내는 구성도,

도 4는 본 발명 분쇄시스템중 분쇄기 공급량 제어장치의 작동을 나타내는 블록도,

도 5는 본 발명 분쇄시스템중 집진기 차압제어장치의 작동을 나타내는 블록도,

도 6은 본 발명 분쇄시스템중 자동떨어내기제어장치의 구성을 나타내는 블록도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 공급호퍼 20: 스크류 콘베이어

30: 분쇄기 31: 공기유입구

40: 분쇄기 공급량 제어장치 41: 전류센서

42: 마이크로프로세서 43: 조작패널

44: 경보장치 50: 분급기

60: 포집기 70: 집진기

80: 차압제어장치 81: 차압센서

82; 마이크로프로세서 83: 조작패널

84: 경보장치 90: 송풍기

91: 공기유출구 100: 에어바이브레이터

110: 자동떨어내기제어장치 111: 마이크로프로세서

112: 조작패널 113: 솔레노이드밸브 구동부

Claims (4)

1. 스크류 콘베이어(20)에 분쇄 대상물을 공급하는 공급호퍼(10)와, 공급호퍼(10)로부터 공급된 분쇄 대상물을 분쇄기(30)로 투입하는 스크류 콘베이어(20)와, 투입된 분쇄 대상물을 분쇄하는 분쇄기(30)와, 분쇄기 모터의 분쇄 부하량 변화를 검출하여 스크류 콘베이어(20)의 회전속도를 제어함으로써 분쇄기의 분쇄 부하량을 균일하게 제어하는 분쇄기 공급량 제어장치(40)와, 분쇄된 분쇄물중 원하는 입자 크기의 분체만을 분급해내는 분급기(50)와, 분급기(50)에서 분리된 분체를 포집하여 제품으로서 배출하는 싸이클론형의 포집기(60)와, 시스템의 구동력으로 사용되고 배출되는 공기중 잔류하는 분체를 집진 제거하는 백필터 방식의 집진기(70)와, 집진기의 여과 전후 차압 변화를 검출하여 송풍기의 출력을 보정해 줌으로써 전체 시스템의 송풍압력을 균일하게 제어하는 차압제어장치(80)와, 분체를 수송하고 분급기(50), 포집기(60) 및 집진기(70)의 구동력이 되는 공기의 흐름을 제공하는 송풍기(90), 이송관, 포집기 및 집진기에 각 1개 이상씩 구비되어 내벽에 분체가 부착되는 것을 방지하는 에어바이브레이터(100), 및 에어바이브레이터(100)의 작동을 제어하는 자동떨어내기제어장치(110)로 구성됨을 특징으로 하는,

   분쇄시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   분쇄기 공급량 제어장치(40)는, 분쇄기 모터에 가해지는 부하량을 검출하는 전류센서(41)와, 전류센서(41)로부터 출력된 신호를 작업자가 지정하여 메모리에 저장한 입력값과 비교하고 그 차이에 따라 미리 메모리에 입력되어 있는 보정표(Table)로부터 보정신호를 선택하여 스크류 콘베이어(20) 모터의 인버터로 전송하여 모터의 출력을 조정해주는 역할을 하며 일정치 이상의 과전류가 검출될 경우 경보장치를 작동시키는 마이크로프로세서(42), 작업자가 원하는 분쇄기 모터 부하량을 입력하고 분쇄기의 부하량 및 스크류 콘베이어(20)의 속도를 작업자가 파악할 수 있도록 디스플레이(Display)해주는 조작패널(Operating Panel)(43), 및 일정치 이상의 과전류가 검출된 경우 작업자가 인지할 수 있는 부저, 경광등 등의 신호로 경고해주는 경보장치(44)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는,

   분쇄시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   차압제어장치(80)는, 여과포 전과 후의 압력을 검출하는 내압력센서 및 외압력센서로 구성되는 차압센서(81)와, 차압센서(81)로부터 출력된 신호를 작업자가 지정하여 메모리에 저장한 입력값과 비교하고 그 차이에 따라 미리 메모리에 입력되어 있는 보정표(Table)로부터 보정신호를 선택하여 송풍기(90) 모터의 인버터로 전송하여 모터의 출력을 조정해주는 역할을 하며 일정치 이상의 과차압이 검출되면 경보장치를 작동시키는 마이크로프로세서(82), 작업자가 원하는 차압을 입력하고 차압 및 송풍기(90) 모터의 속도를 작업자가 파악할 수 있도록 디스플레이(Display)해주는 조작패널(Operating Panel)(83), 및 일정치 이상의 과차압이 검출될 경우 작업자가 인지할 수 있는 부저, 경광등 등의 신호로 경고해주는 경보장치(84)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는,

   분쇄시스템.
4. 제 1항에 있어서,

   자동떨어내기제어장치(110)는, 사용자가 수동 조작으로 떨어내기 주기 및 시간을 설정하기 위한 조작패널(112)과, 상기 조작패널(112)을 통해 입력되는 사용자의 명령에 따라 떨어내기 제어 주기 및 솔레노이드밸브 동작 시간을 설정한 후 동작 제어 명령과 제어 주기 및 솔레노이드밸브 동작 시간의 디스플레이 제어신호를 발생하는 마이크로프로세서(111)와, 상기 마이크로프로세서(111)에서 발생되는 동작 제어 명령에 대응하여 에어바이브레이터(100)를 동작시키는 공기 공급용 솔레노이드밸브의 구동을 제어하는 솔레노이드밸브구동부(113)와, 상기 마이크로프로세서(111)에서 발생된 디스플레이 제어신호에 따라 떨어내기 주기 및 시간을 화면상에 표시해주는 액정표시장치(LCD)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는,

   분쇄시스템.