KR101198584B1 - 콘형 크러셔 - Google Patents

Abstract

외주면에 맨틀이 장착된 맨틀코어를 선동운동을 하지만 상하방향으로는 이동하지 않는 메인 샤프트를 따라 승하강이 가능하게 구비하여 맨틀과 콘케이브의 간격 즉, 파쇄간격을 조절할 수 있게 함으로서 파쇄간격조절이 쉬울 뿐만 아니라 콘 크러셔의 전체 높이 및 구성부품을 현저히 줄일 수 있어 외관이 미려하고 제작원가를 절감할 수 있는 내구성이 뛰어난 콘 크러셔가 개시되어 있다. 본 발명에 따른 콘 크러셔는 롤링베어링을 사용하는 고속형 콘 크러셔에 적합하며 구동부에 기어가 없는 풀리 직구동 형으로 구성될 수도 있기 때문에 생산성능과 동력효율이 매우 뛰어난 크러셔이다.

Description

콘형 크러셔{CONE TYPE CRUSHER}

본 발명은 콘형 크러셔에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 맨틀코어 조립체와 결합되어 선동운동을 하는 메인 샤프트의 상단에 베어링이 구비된 콘형 크러셔에 관한 것이다.

일반적으로, 골재생산이나 광물을 채취할 때는 폭약 등을 이용해 바위를 터뜨린 후, 폭약에 의해 얻어진 파쇄 대상물을 소정의 크기로 파쇄 하여 얻어진다. 파쇄 대상물은, 우선 조 크러셔(jaw crusher)나 자이레토리 크러셔(gyratory crusher)를 사용해 파쇄한 후, 다시 콘 크러셔(cone crusher)를 사용해 잘게 파쇄하게 된다.

전술한 통상의 콘 크러셔는 원통 형상의 메인 프레임과, 메인 프레임의 내부에 수용되고 편심된 상태로 선동운동이 가능하게 설치되는 메인 샤프트와, 메인 샤프트의 외주면에 결합되는 콘 형상의 맨틀코어(mantle core)와, 메인 프레임의 상부에 안착 설치되는 탑 프레임과, 탑 프레임의 내측 하부에 설치되는 콘케이브(concave)로 이루어지며, 콘케이브는 맨틀코어의 외주면 상에 장착되는 맨틀(mantle)과 적정 거리로 이격된다.

이러한 종래의 콘형 크러셔에 투입된 파쇄 대상물은 메인 샤프트를 따라 선동운동을 하는 맨틀과 콘케이브의 간격이 좁아질 때 압축되면서 파쇄되고, 파쇄된 골재는 맨틀과 콘케이브의 간격이 넓어질 때 낙하하는 과정을 되풀이 하면서 외부로 배출된다.

콘형 크러셔에서 파쇄되는 파쇄물의 크기를 조절하기 위해서는 맨틀과 콘케이브의 간격을 조절하는 방법이 사용되는데, 널리 사용되는 파쇄 간격 즉, 콘케이브와 맨틀의 간격을 조절하는 방법으로는 콘케이브를 맨틀 측으로 상승 및 하강 시키는 방법과, 맨틀을 고정되어 있는 콘케이브 측으로 상승 및 하강시키는 방법이 사용되고 있다.

콘케이브를 맨틀 측으로 승강시키기 위해서는, 내주면 하부에 콘케이브가 설치되고 외주면이 탑프레임의 내주면에 나사 결합되는 원통형상의 탑셀(top shell)을 더 구비하게 된다. 즉 탑프레임 내부에 나사 결합된 탑셀을 회전시키면 탑셀 전체가 볼트처럼 회전방향에 따라 상승 또는 하강하면서 콘케이브와 맨틀의 간격을 조절하게 된다.

그리고 맨틀을 고정된 콘케이브 측으로 승강시키는 방식으로 파쇄간격을 조절하는 크러셔에서는, 메인 샤프트의 하부 또는 상부 중 어느 하나에 메인 샤프트를 상승 또는 하강 시킬 수 있는 유압수단, 즉 피스톤 및 실린더를 더 구비하게 된다. 따라서 유압이 실린더 내부로 유출입되면 메인 샤프트가 상승 또는 하강하게 되고, 메인 샤프트가 승강함에 따라 메인 샤프트에 장착된 맨틀코어도 메인 샤프트를 따라 승강하게 된다. 그 결과 맨틀코어에 장착된 맨틀과 콘케이브의 간격이 조절된다.

그런데, 탑셀을 이용한 파쇄간격조절은 콘 크러셔의 높이를 낮출 수 있는 장점이 있으나, 탑프레임과 탑셀을 별도로 제작해야하는 복잡함과 크러셔 가동 중에는 탑셀과 탑프레임의 나사형 결합부가 암석 등의 파쇄력에 의하여 상대적으로 움직이면서 마모되지 않도록 견고히 고정시키는 여러 수단을 구비하여야 하며 탑셀을 회전시키기 위해서는 탑셀과 탑프레임을 고정시킨 볼트들을 비롯한 고정수단들을 풀어 탑프레임과 탑셀의 체결력을 제거한 상태에서 탑셀을 회전시키는 복잡한 수단을 사용하여 탑셀을 회전시켜야만 하기 때문에 파쇄간격조절이 부담스러운 과정이며 크러셔 가동 중에는 결코 파쇄간격조절을 할 수 없다는 문제점이 있었다.

또한, 탑셀을 이용한 파쇄간격조절은 파쇄 불가능한 이물질, 예를 들면 쇳덩이 등이 투입되는 경우를 대비하여 탑프레임이 메인프레임으로부터 상측 방향으로 이격될 수 있게 하면서도 평상시의 파쇄과정에서는 탑프레임이 메인프레임으로부터 이격되어 들썩거리면서 마모되지 않도록 탑프레임과 메인프레임을 견고히 결합시키는 다수의 스프링 및 브라켓 조립체 또는 다수의 유압실린더들과 어큐뮬레이터들 그리고 유압배관과 힌지 등을 장착하기 때문에 구조가 복잡하고 제작원가가 상승하는 문제점이 있었다.

그리고 탑셀 대신에 맨틀코어가 견고히 결합된 메인 샤프트의 상부 또는 하부에 유압실린더와 스러스트베어링을 장착하는 방식의 파쇄간격조절방식은 탑셀을 이용한 파쇄간격조절방법보다는 비교적 구조가 단순한 장점이 있으나, 피스톤과 실린더와 같은 구성품들을 메인 샤프트의 상부 또는 하부에 장착하여야만 하기 때문에 크러셔 전체 높이가 높아질 뿐만 아니라 메인 샤프트가 승강하기 위한 공간이 더 확보되어야 하기 때문에 크러셔의 높이가 기형적으로 높아지는 문제점과 기하학적으로 스러스트 베어링과 더스트 씰 등의 곡률이 파쇄간격조절 시마다 따라서 변해야 되고 이 과정에서 이 부품들이 심하게 마모되는 치명적이 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 외주면에 맨틀이 장착된 맨틀코어를 메인 샤프트를 따라 상승ㆍ하강 가능하게 구비하여 맨틀과 콘케이브의 간격을 조절할 수 있게 함으로서, 파쇄간격을 용이하게 조절할 수 있도록 할 뿐만 아니라 구동부를 롤링베어링과 풀리를 사용하는 구조로도 할 수 있어서 마찰력 저감과 고속화 가동에 의해서 생산성능과 동력효율이 극적으로 상승하고 콘 크러셔의 전체 높이 및 구성부품을 현저히 줄일 수 있어 외관이 미려하고 제작원가를 절감할 수 있는 콘 크러셔를 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서 본 발명은,

메인프레임과, 메인프레임의 상부에 안착 설치되는 한 층 또는 여러 층으로 구성되는 탑프레임과, 탑프레임의 내주면 상에 고정 장착되는 콘케이브와, 하단은 메인프레임 내부에 수용되고 상단은 콘케이브를 관통해 탑프레임 내부에 수용되어 선동운동을 하며 중간부분에 피스톤이 견고히 결합된 메인 샤프트와, 메인 샤프트와 결합되어 메인 샤프트와 같이 선동운동을 하는 맨틀코어 조립체 및 메인 샤프트를 선동운동 시키는 구동수단을 구비한 콘 크러셔를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 콘 크러셔는 메인 샤프트를 따라 상승 및 하강이 가능하게 배치되는 맨틀코어 조립체 및 맨틀코어 조립체를 상승 및 하강되도록 하는 파쇄 간격 조절수단을 구비함으로써, 맨틀과 콘케이브의 간격(파쇄 간격)을 용이하게 조절할 수 있다. 또한 메인 샤프트가 선동운동을 할 뿐 상하로 움직이지 않기 때문에 구동부에 롤링베어링을 사용한다든지 직구동 풀리를 사용할 수 있으므로 고속화와 동력효율 상승으로 생산성능을 대폭 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 콘 크러셔는 메인 샤프트를 따라 상승 및 하강 가능하게 맨틀코어 조립체를 구성함으로써 메인 샤프트 자체는 상승 및 하강하지 않으므로 콘 크러셔의 전체 높이 및 구성부품을 현저히 줄일 수 있는 이점이 있으며, 이로 인해 외관이 미려하고 제작원가를 절감할 수 있는 또 다른 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 콘 크러셔를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 피스톤의 내부를 보인 일부 절개 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 현수부를 확대하여 나타낸 도면.
도 4는 도 3에 도시된 현수베어링의 다른 실시예를 보인 도면.
도 5는 도 1에 도시된 편심운동부와 구동수단의 다른 실시예를 보인 도면.
도 6은 또 다른 실시예를 나타내는 도면.
도 7은 편심구동부 외벽과 메인프레임 외벽을 연결하는 연결다리의 모양을 보여주는 도면이다.

본 발명에서 사용하는 콘 형 크러셔라는 용어는 종래의 콘 크러셔와 자이레토리 크러셔 등을 통칭하는 것으로 사용된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘형 크러셔에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 콘형 크러셔를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 콘 크러셔(100)는, 원통 형상의 메인프레임(10)과, 깔대기를 잘라서 뒤집어 맞붙인 형상으로 메인프레임(10)의 상부에 안착 설치되는 탑프레임(20)과, 상부에서 하부 측으로 넓어지게 연장되는 깔대기 형상을 가지면서 탑프레임(20)의 내주면 상에 고정 장착되는 콘케이브(30)와, 하단은 메인프레임(10) 내부에 수용되고 상단은 콘케이브(30)를 관통해 탑프레임(20) 내부에 수용되어 선동운동을 하는 메인 샤프트(200)와, 메인 샤프트(200) 중간에 설치되어 유압력이 맨틀코어 조립체(300)에 작용할 수 있게 하는 피스톤(420)과 메인 샤프트(200)의 길이방향을 따라 상하로 슬라이딩 가능하게 배치되는 맨틀코어 조립체(300)와, 파쇄간격조절을 위해 맨틀코어 조립체(300)를 콘케이브(30) 측으로 이동시키는 파쇄간격조절수단(400), 및 메인 샤프트(200)를 선동운동시키는 편심축 조립체(40)를 구비한다.

상기에서, 맨틀코어 조립체(300)는 콘케이브(30)의 하부에 이격 배치되도록 메인 샤프트(200)에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 원통 형상의 상부 슬리브(310)와, 상부에서 하부 측으로 넓어지게 연장되는 원뿔대 형상을 가지면서 상부 슬리브(310)를 수납하며 외주면 상에는 맨틀(321)이 장착되는 맨틀코어(320)를 구비한다.

상기 맨틀코어 조립체(300)에는 그 중심에 하부에는 상대적으로 큰 직경의 원기둥형 공동이 형성되고 상부에는 상대적으로 작은 직경의 원기둥형 공동이 연속하여 계단형으로 형성된다.

상기 원통 형상의 상부 슬리브(310)는 상단부 일부가 맨틀코어(320)의 위쪽으로 올라와 있고 그 외주면에는 나사(314)가 삭설되어 맨틀(321)을 맨틀코어(320)에 장착시키기 위한 고정너트(330)와 결합된다. 상부 슬리브(310)의 하단부에는 플랜지(312)가 형성되고, 맨틀코어(320)의 내주면 상에는 플랜지(312)가 삽입될 수 있도록 플랜지(312)에 대응하는 형상을 가지는 침강부(322)가 형성된다. 상기 플랜지(312)는 고정너트(330)가 맨틀(321)을 맨틀코어(320) 상에 고정시키기 위하여 강력한 힘으로 조여질 때 상부 슬리브(310)가 위로 뽑혀 올라오는 것을 방지하기 위하여 설치하는 것인데, 상기 플랜지(312)를 설치하는 대신 상부 슬리브(31)의 모양을 대략 상부에서 하부 측으로 넓어지게 연장되는 테이퍼 형상으로 할 수도 있다. 도 1에서는 플랜지 형상을 가지는 실시예를 도시하였다. 상기 상부 슬리브(310)가 슬라이딩되는 메인 샤프트(200)의 외주면 상에는 상부 슬리브(310)에 의해서 메인 샤프트(200)가 마모되는 것을 방지하기 위해 표면부를 고주파 열처리하거나, 또는 열처리 된 메인 샤프트 보호 슬리브(202)를 슬라이딩 되는 상부 슬리브(310)에 간섭되지 않게 메인 샤프트(200) 일부 구간에 끼울 수도 있다. 도 1에서는 메인 샤프트 보호 슬리브(202)가 장착된 상태가 도시되어 있다. 더욱 바람직하게는, 메인 샤프트(200)의 외주면과 마주보는 상부 슬리브(310)의 내주면 상에 황동이나 연청동 등으로 제작된 라이너(316)를 끼워 사용하거나, 황동 등으로 납땜하거나, 또는 고분자 등으로 된 윤활성 물질을 코팅하여 사용할 수도 있고, 그 상부에는 환형의 더스트 씰(318; dust seal)을 장착할 수도 있는데, 상기 더스트 씰(318)은 메인 샤프트(200)의 외주면을 따라 먼지가 유입되는 것을 방지하기 위함이다. 더스트 씰(318) 아래 쪽으로는 라이너(316)와 메인 샤프트(200) 사이의 틈에 미 도시된 그리스 니플을 통하여 그리스가 간헐적으로 주입되며 라이너(316)의 내면에는 그리스를 보유하기 위한 나선형 홈이 삭설되어 있다. 맨틀코어(320)가 피스톤(420)과 결합되는 하부 내측 벽에도 황동이나 연청동 기타 고분자 윤활성 물질로 된 슬리브가 압입되거나 코팅 또는 납땜되어 있고 유압유가 누설되는 것을 막기 위한 오링 등 씰이 부착된다.

이와 같이 형성된 맨틀코어 조립체(300)는 외부에서 메인 샤프트(200)을 통하여 들어오는 유압유에 의해서 메인 샤프트(200)를 따라 슬라이딩 운동을 하게 된다.

도 2는 도 1에 도시된 피스톤(400)의 내부를 보인 일부 절개 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면서 본 발명의 파쇄간격조절방법과 기구를 설명하고자 한다. 맨틀코어(320)는 실린더와 같은 역할을 하고 메인 샤프트(200)에 견고하게 결합된 피스톤(420)이 일반적인 유압실린더의 피스톤 역할을 한다. 그러나 본 발명에서는 피스톤(420)과 메인 샤프트(200)는 선동운동을 할 뿐 수직방향으로는 움직이지 않고 반대로 실린더에 해당하는 맨틀코어 조립체(300)가 상하로 움직여서 파쇄간격을 변화시키게 된다. 본 발명에서 먼저 유압유를 통한 작동관계를 살펴보면, 외부회로에서 유출입되는 유압 작동유는 도관을 통하여 현수베어링 실(212)의 덮개(214)의 볼트에 의하여 견고히 부착되어 있는 로타리조인트(250)의 수직관(252)에 도입된다. 로타리조인트(250)는 선동운동을 하면서 동시에 저속으로 회전운동도 하는 메인 샤프트(200)와 외부에서 도입되는 고정된 유압도관을 원활하게 연결하기 위한 장치인데 움직이지 않는 수직관(252)과 메인 샤프트에 부착되어 선동운동과 회전운동을 하는 로타리조인트하우징(254)으로 구성된다. 로타리조인트하우징(254)은 상단부에는 메인 샤프트(200)와의 견고한 결합을 위한 플랜지부가 있어서 볼트에 의하여 메인 샤프트(200) 상단부에 결합되고 하단부에는 오링 홈이 있어서 삽입된 오링에 의하여 유압유의 누설을 방지한다. 로타리조인트하우징(254) 하단부 바로 위에는 내측으로 오링 등 씨일을 삽입할 수 있는 홈이 형성되어 있어서 씨일이 삽입되어 있고 수직관(252)이 여기까지 내려오게 되어 있어서 씨일과 결합되어 유압유의 누설을 방지한다. 기하학적으로 볼 때 씨일이 있는 곳은 메인 샤프트(200)가 선동운동을 하는 초점에 해당되는 곳으로 고정된 수직관(252)과 선동운동을 하는 메인 샤프트(200) 사이의 상대적인 움직임이 가장 적은 곳에 해당되어 메인 샤프트(200)의 운동에 따른 씨일의 변형이 가장 작다. 로타리조인트는 이 실시예의 구조 외에도 여러 형태가 있을 수 있다. 유압유는 상기 로타리조인트(250)를 통하여 메인 샤프트(200) 중심부에 형성된 제 1 유로(432)를 따라서 피스톤(420)의 중앙부위까지 내려온 후 수평방향으로 형성된 제 2 유로(434)를 통하여 피스톤 내주면 상에 형성된 환형의 제 3 유로(436)를 통과한다. 상기 환형의 제 3 유로(436)에서는 상방으로 피스톤(42) 상단까지 수개의 제 4 유로(438)가 연결되어 있어서 유압유는 결국 피스톤 상단부로 주입된다. 이렇게 주입된 유압유는 피스톤(420)을 아래로 미는 힘과 맨틀코어 조립체(300)를 위로 미는 힘을 동시에 작용시키는데 메인 샤프트(200)는 상단에 결합된 현수베어링(222)에 의하여 메인 샤프트(200)는 하방으로 이동하지 않고 맨틀코어 조립체(300)가 상방으로 이동한다. 유압유가 상기한 유로를 통하여 빠져 나가면서 맨틀코어 조립체(300)가 하강할 때나 맨틀코어 조립체(300)가 정지해 있으면서 파쇄작용을 할 때도 유압유에 의해서 힘이 작용하는 방식은 동일하다. 한편 파쇄간격조절수단(400)은 본 발명에 따른 콘 크러셔(100)의 외부에 배치되는 유압공급부(440)를 더 구비한다.

상기 유압공급부(440)는 제 1 유로(432)와 연결되는 연결관(442)과, 유압유가 저장되는 유압유탱크(444)를 구비한다. 그리고 상기 유압공급부(440)는 유압탱크(444)와 연결관(442)을 연결하는 유압공급관(446)을 더 구비하는데, 유압탱크(444)에 인접한 유압공급관(446)에는 유압펌프(448)가 배치되며, 연결관(442)에 인접한 유압공급관(446)에는 유압이 유압펌프(448) 측으로 역류되는 것을 방지하는 체크밸브(45)가 장착된다. 또한 유압공급부(440)에는 콘케이브(30)과 맨틀(321) 사이에 파쇄되지 않는 쇳덩이와 같은 이물질이 투입될 경우를 대비해 콘 크러셔(100)를 보호할 수 있도록 유압공급관(446)과는 별도로 유압탱크(444)와 연결관(442)을 연결하는 유압배출관(452)을 더 구비하는데, 유압배출관(452)에는 통상의 유압어큐뮬레이터(454)가 배치되고, 유압어큐뮬레이터(454) 앞 쪽에는 체크밸브(458)와 바이패스밸브(459)가 배치되고, 유압어큐뮬레이터(454)와 유압탱크(444) 사이에는 릴리프밸브(456)가 배치된다. 상기와 같은 구성을 통해 파쇄실에 투입된 쇳덩이 같은 이물질이 작은 경우라면 맨틀코어 조립체(300)가 하강하면서 크러셔로부터 나온 유압유는 체크밸브(458)를 통하여 어큐뮬레이터(454)로 들어가서 일시적으로 저장된다. 또한 이물질이 크러셔를 통과해서 배출되고 나면 어큐뮬레이터(454)에 저장되었던 고압의 유압유가 바이패스밸브(459)을 통하여 크러셔로 서서히 다시 흘러들어가면서 크러셔의 파쇄간격은 이물질 투입 전으로 회복된다. 그러나 투입된 이물질이 크면 이물질 배출 시까지 맨틀코어 조립체(300)가 하강해야 할 거리가 길기 때문에 크러셔로부터 빠져나온 유압유가 어큐뮬레이터(454)에 다 저장될 수 없으므로, 이러한 경우에는 릴리프밸브(456)를 통하여 유압유가 유압유탱크(444)로 빠져나가면서 어큐뮬레이터(454) 내의 압력이 위험수위까지 올라가지 않도록 보호하는 역할을 한다. 그러나 이렇게 큰 이물질이 투입된 후 배출되고 나면 수동으로 유압펌프(448)를 가동시켜 크러셔의 파쇄간격을 다시 조절해 주어야 한다.

다시 도 1을 참조하면, 메인 샤프트(200)의 상부에는 메인 샤프트(200)를 지지하는 현수부(210)가 배치되고, 메인 샤프트(200)의 하부에는 메인 샤프트(200)를 선동운동하게 하는 편심구동부(260)가 배치된다. 현수부(210)는 탑 프레임(20)의 내측에 배치되고, 편심구동부(260)는 메인 프레임(10)의 내측에 배치된다.

도 3은 도 1에 도시된 현수부(210)를 확대하여 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 현수부(210)는 메인 샤프트(200)의 상부가 삽입되는 현수베어링 실(212)과, 현수베어링 실(212) 내부에 배치되어 현수베어링 실(212) 내부로 삽입된 메인 샤프트(200)의 상부를 지지하는 현수베어링(222) 및 현수베어링9222)을 메인 샤프트(200)에 고정시키는 고정부재(230)를 구비한다.

먼저 상기 현수베어링 실(212)은 탑프레임의 상부에 지지아암(220)에 의해서 연결된 현수베어링 실 외통(216)과 탈착 가능한 덮개(214)로 구성되어 있다. 현수베어링 실 외통(216)은 수직한 원통 형상을 가지는 상부와 깔때기 형상의 하부로 되어 있는데 내측에는 수직 부분과 경사진 부분 사이에 작은 단턱이 있다. 현수베어링(222)은 현수베어링 실 외통(216)의 내주면 상에 외주면이 밀착되는 고정륜(224)과, 현수베어링 실(212) 내부로 삽입되는 메인 샤프트(200)에 끼워짐과 아울러 고정륜(224)의 내주면 상에 배치되어 고정륜(224)의 내주면을 따라 선동운동을 하는 회전륜(226)을 구비한다. 고정륜(224)과 회전륜(226)은 도시된 바와 같이 상부에서 하부 측으로 좁아지게 연장되는 깔때기 형상을 가진다. 상기 회전륜(226)의 하부는 메인 샤프트(200)에 걸쳐지는데, 이를 위해서 메인 샤프트(200)에는 환형의 단턱부(228)가 형성된다. 그리고 회전륜(226)의 외주면이 이루는 각(θ1)은 고정륜(224)의 내주면이 이루는 각(θ2)보다 작은 각을 가지도록 형성된다. 이러한 두 각(θ1, θ2)의 차이는 메인 샤프트(200)의 편심각 즉, 메인 샤프트(200)의 중심선이 크러셔 프레임의 중심선과 이루는 각의 2배에 해당하는 각이다. 기하학적으로 보면 회전륜(226)은 항상 고정륜(224)의 내주면에 선 접촉된다는 것을 알 수 있을 것이다.

한편, 고정부재(230)는 그 외주면이 회전륜(226)의 내주면 상에 밀착되도록 메인 샤프트(200)에 끼워지는 해체슬리브(232)와, 해체슬리브(232)의 상부로 노출되고 수나사가 삭설된 메인 샤프트(200) 상단의 외주면 상에 체결되는 고정 너트(234)를 구비한다. 이러한 해체슬리브(232) 및 고정너트(234)로 이루어진 고정부재(230)는 메인 샤프트(200)에 회전륜(226)이 단단히 고정되게 하는 것으로 종래의 크러셔에서와 같이 불가피하게 헐겁게 조립한 베어링과 메인 샤프트의 사이에서 일어나는 베어링이나 축의 마모는 전혀 일어나지 않는다. 상기 회전륜(226)과 고정륜(224)의 외주 또는 내주면 각도는 맨틀이 이루는 각도에 맞추어서 임의로 조정 가능하다. 고정륜(224)은 윤활성이 있는 재질로 제작하거나 내주면을 윤활성 재질로 코팅하는 것이 바람직하며, 회전륜(226)은 열처리하여 경질로 제작하는 것이 바람직하다. 현수베어링 실(212)안에는 그리스나 윤활유 등을 채워 윤활하며 미설명 부호(238)는 현수베어링 실(212) 내의 윤활제가 누설되지 않도록 하는 고무같은 탄성체로 된 씨일이다.

다시 도 1을 참조하면, 주축을 구동하는 편심구동부(260)는 상부편심축(262)과 하부편심축(266), 편심베어링(268), 그리고 상하부 편심축을 결합시키는 편심축결합너트(272), 그리고 맨틀코어 조립체(300)의 편심된 배치에 의하여 일어나는 진동력을 상쇄시키기 위하여 설치된 균형추(276), 상부베어링(280)과 상부베어링하우징(282), 하부베어링(268)과 하부베어링하우징(286) 등으로 구성되어 있다. 상ㆍ하베어링하우징(282,286)은 메인프레임(10)의 중앙하부에 설치된 편심구동부(260) 외벽(12)의 상ㆍ하단면에 견고히 결합되어 있다. 편심구동부외벽(12)은 다시 연결다리(14)들에 의해서 메인프레임(10)의 외벽(16)에 견고하게 연결된다. 도 7에서 보면 연결다리(14)들은 4개로 구성되어 있는데 이 중에서 2개는 다른 2개와 배치각도나 모양이 서로 다르다는 것을 알 수 있다. 이 연결다리(14)들 중 메인프레임 외벽(16)을 향하여 갈수록 좁아지는 형태를 취하고 있는 두 다리들은 크러셔 구동용 브이벨트가 풀리(44)로부터 도시되지 않은 모터풀리를 향하여 연결될 때 브이벨트의 두변이 이루는 각도와 형태가 같도록 형성되어진 것이다. 이렇게 형성된 이유는 크러셔 상부로부터 아래쪽으로 낙하하는 파쇄물로부터 브이벨트를 보호하기 위하여 브이벨트가 메인프레임 외벽(16) 쪽으로 가는 구간에 브이벨트 보호커버(441)가 설치되어 있는데 만일 연결다리(14)들과 브이벨트 보호커버(441)의 모양이 일치하지 않으면 연결다리(14)들과 보호커버(441) 위에 파쇄물이 쌓여서 파쇄물 통로가 막히는 일이 생길 수 있기 때문이다.

한편 상기 상ㆍ하 편심축(262,266)의 외면에 가공된 베어링 마운팅 자리와 상ㆍ하베어링(280,268), 그리고 상ㆍ하베어링하우징(282,286)들은 모두 동심이며 메인프레임(10)과 탑프레임(20)의 중심선과 이들의 중심선은 일치한다. 또한 편심베어링(268)과 편심베어링을 수납하는 하부편심축(266)에 형성된 공동부와 상부편심축(262) 내부에 형성된 공동부들은 모두 메인 샤프트(200)의 중심선(270)과 일치하는 중심선을 가지며 두 중심선은 서로 작은 각도(예를 들면 도 1)로 어긋나 있으며, 현수베어링 아래쪽에 위치한 로타리조인트(250)의 씨일(258)의 중심점에 메인프레임(10) 등의 중심선과 메인 샤프트(200)의 중심선이 만나는 점(c)이 위치한다.(도 3 참조) 상부편심축(262)은 하단부의 내주연부가 테이퍼지게 가공되어 있고 외주연부에는 수나사(274)가 삭설되어 있으며 하부편심축(266)은 상단부의 외주부가 상부편심축(262)의 하단부 내주연부와 같은 각도로 테이퍼지게 가공되어 있고 테이퍼가공부 아래쪽에는 외주로 돌출부가 있어서, 내주연부에 암나사가 삭설되고 하단에 플랜지가 있는 편심축 결합너트(272)에 의해서 상ㆍ하편심축은 견고히 결합되어 편심베어링(268)에 의하여 전달되는 암석 파쇄력을 감당한다. 또한 메인 샤프트(200)의 하단부는 편심베어링(268)의 내륜 속으로 쉽게 분해가 조립되도록 가공되어 있어서 분해하는 경우 메인 샤프트(200)를 위로 올리기만 하면 쉽게 이루어진다. 메인 샤프트(200)의 하단부와 편심베어링(268)의 내륜이 서로 헛도는 것을 막기 위해 메인 샤프트(200)의 하단부에는 키홈(278)이 파져있고 편심베어링(268)의 내륜에도 얕은 키홈(278)이 마찬가지로 형성되어서 키홈(278)에 삽입된 키에 의하여 슬립이 방지된다. 상부편심축(262)의 상단 공동부는 테이퍼지게 가공되어 있고, 여기에 삽입된 메인 샤프트(200)의 테이퍼부보다 직경이 약간 크게 형성되어 있어서 메인 샤프트(200)와 상부편심축(262) 사이에 윤활유가 메인 샤프트(200)를 타고 흘러내릴 수 있는 틈이 형성되어 있다. 윤활유는 도시되지 않은 외부 회로에서 상부베어링하우징(282) 내에 형성된 도관(283)을 타고 상부베어링하우징(282)의 상단부의 플랜지까지 간 다음에 그곳에서 메인 샤프트(200)를 향하여 분출된다. 윤활유 분출공은 여러 개가 있어서 일부 분출공에서 나온 윤활유는 상부베어링(280)으로 향하도록 각도가 조정되어 있다. 상부베어링(280)에 공급된 윤활유는 상부베어링과 상부편심축(262)이 고속으로 회전운동을 하기 때문에 원심력에 의하여 상부베어링(280)의 하단부로부터 상부편심축(262)의 수평평탄부와 상부베어링하우징(282) 하단면 사이의 틈으로 배출되어 하부베어링하우징(286) 상면에 떨어진다. 메인 샤프트(200)는 선동운동을 하면서 극히 저속으로 회전운동을 하므로 메인 샤프트(200)에 분출된 윤활유는 원심력은 받지 않고 중력에 의하여 메인 샤프트를 타고 아래로 흘러내려 가서 편심베어링(268)을 윤활하게 된다. 편심베어링(268)의 내륜은 회전하지 않지만 로울러와 외륜, 그리고 하부편심축(266) 등은 고속으로 회전운동을 하므로 윤활을 마친 윤활유는 원심력에 의하여 하부편심축 윤활유 배출공(267)을 통하여 배출된다. 위에서 내려와서 하부베어링하우징(286) 상면에 떨어진 윤활유의 일부는 하부베어링(284)을 통하여 윤활유배출파이프(500)로 나가고 일부는 하부베어링하우징(284) 상면으로부터 바로 윤활유배출파이프(500)로 나가서 도시되지 않은 윤활유 탱크로 흘러간다.

또한 하부편심축(266)과 하부베어링하우징(286)에는 윤활유의 누출을 막기 위한 두 종류의 씨일과 이들 씨일로 먼지가 침입하는 것을 막기 위한 라비린스 씨일 등이 설치되어 있으나, 당업계의 통상적인 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에서는 편심축을 상ㆍ하부로 나누어서 분리할 수 있게 구성하였는데 이렇게 함으로서 상부베어링(280)의 크기를 대폭적으로 줄일 수 있다. 종래에는 편심축 전체를 하나로 구성하였기 때문에 편심베어링(268)이 편심축 내부 공동부로 들어가려면 편심축 상단부의 구멍이 편심베어링(268)의 외경보다 커야 하고, 상기 구멍 바깥으로 이 구멍과는 편심지게 상부베어링(280) 마운팅 자리를 형성해야 되기 때문에 상부베어링(280) 내경이 편심베어링(268) 외경보다 상당히 크게 되고 상부베어링(280)이 본 발명의 경우보다 최소한 1.5배 이상 되어서 경제적으로 불리한 것은 물론, 베어링의 크기가 커질수록 가동속도도 제한을 받아 느려지기 때문에 생산성능도 나빠지게 된다.

이하에서는 본 발명의 더스트씨일에 대해서 도 1을 참조하면서 설명하고자 한다. 본 발명의 더스트씨일(600)의 특징은 더스트씨일(600)을 구성하는 부품들이 일정한 높이에 고정되어 있고 상하로 움직이지 않는다는 것이다. 종래의 콘형 크러셔에서는 맨틀코어 조립체(300) 내에 더스트씨일(600)을 구성하는 부품이 들어있었기 때문에 맨틀코어 조립체(300)가 상하로 움직이면 더스트씨일(600)을 구성하는 부품도 따라서 이동하여 이 부품의 구면곡률과 이동한 새로운 위치의 기하학적인 구면곡률이 약간 맞지 않는 결과가 초래되곤 했다. 이에 따라 더스트씨일(600)을 구성하는 부품의 구면곡률이 이동한 새로운 위치의 기하학적 구면곡률과 맞게 될 때까지 급격히 마모되는 과정을 거친 뒤에 안정화되곤 하는 과정을 맨틀코어 조립체(300)를 이동할 때마다 겪곤 하였다. 이러한 불합리한 과정으로 종래의 더스트씨일(600)의 수명은 짧을 수밖에 없다.

본 발명에서는 더스트씨일(600)을 구성하는 부품은 상기한 바와 같이 상하방향으로 이동하지 않고 한자리에 머물러서 선동운동만 한다. 따라서 곡률변경에 따른 마모는 일어나지 않고 장 수명을 보장할 수 있다.

도 1을 참조하면 본 발명의 더스트씨일(600)은 가동부(610)와 고정부(620)로 나뉘어져 있다. 가동부(610)는 피스톤(400)의 하부평면에 볼트로 고정되는 하부덮개판(614)과 하부덮개판(614)의 외주연부로부터 수직상방으로 올라온 파이프 모양의 맨틀코어 가이드부(618), 그리고 맨틀코어 가이드부(618) 바깥으로 형성된 와셔모양의 상부덮개판(612), 상부덮개판(612) 아래쪽에서 볼트로 연결되고 윗면에 구면이 형성된 가동구면판(616)으로 구성되어 있다. 고정부(620)는 가운데에 큰 구멍이 있고 아래쪽 면은 구면으로 형성된 고정구면링(624)과 플랜지형 밑면이 상부베어링하우징(282) 상면에 견고히 결합되고 고정구면링(624) 내부구멍에 꼭 맞는 짧은 파이프형 수직가이드부를 가진 고정구면링가이드(622)로 구성되어 있다. 고정구면링(624)은 고정구면링가이드(622)의 외면을 따라 상하로 자유로이 오르내릴 수 있어서 중력에 의해서 가동구면판(616)의 상면에 고정구면링(624) 하면이 항상 밀착되어 있다. 따라서 메인 샤프트(200)가 선동운동을 하면 더스트씨일의 가동부(610)도 같이 선동운동을 하지만 상하방향으로는 움직이지 않고 항상 제자리에 있다. 상술한 바와 같이 맨틀코어 조립체(300)가 파쇄간격조절을 위하여 상하방향으로 이동을 하더라도 더스트씨일 가동부(610)는 상하이동이 없는 피스톤에 고정되어 있으므로 상하이동 없이 선동운동만 하게 된다. 또한 맨틀코어 하단부(414)의 외주면은 맨틀코어 가이드부(618)의 내면을 타고 슬라이딩을 하게 된다. 본 발명의 이 실시예에서는 먼지가 크러셔 내부로 침입하는 것을 보다 완벽히 차단하기 위해서 압축공기를 고정구면링가이드(622) 내부로 불어넣는 방법을 채용하고 있다. 내부로 도관을 타고 들어온 압축공기는 슬라이딩이 일어나는 모든 부분 즉, 가동구면판(616)과 고정구면링(624)의 접촉면, 고정구면링(624)과 고정구면링가이드(622)의 접촉면, 그리고 맨틀코어 가이드(618)의 내주면과 맨틀코어 하단(414)의 외주면과의 접촉면 사이의 틈새를 통하여 압력을 가지고 유출되면서 먼지를 불어내게 된다.

이제 본 발명의 다른 실시예를 설명하고자 한다.

도 4는 도 1의 현수베어링을 구면형 현수베어링으로 대체한 실시예를 보인 것이다. 구면형 현수베어링은 암 현수베어링(224a)과 수 현수베어링(226a)로 이루어져 있고 수 현수베어링(226a)은 해체스리브(232a)를 개재하여 로크너트(234a)에 의하여 메인 샤프트(200)에 견고히 결합되어 있다. 이 경우에는 메인 샤프트(200)의 중심선과 메인프레임(10)의 중심선이 만나는 선동운동의 중심점(c′)이 구면형 현수베어링의 중심점과 일치하도록 위쪽으로 이동해 있다. 구면형 현수베어링에 공급된 그리스 등의 윤활제가 유출되지 않도록 하는 씨일(238a)은 도 1의 경우보다 신축성이 높은 형태의 것이 사용된다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예를 보여주고 있다.

이 실시예에서는 주축을 구동하는 동력이 한 쌍의 베벨기어에 의하여 공급되는 것을 보여주고 있다. 이러한 기어 구동형 동력공급장치는 종래의 콘형 크러셔에서 널리 사용되고 있는 것으로 본 발명에서도 잘 적용된다. 큰 베벨기어(48a)는 상부편심축(262a) 상에 형성된 마운팅 자리에 도시되지 않은 키 등 고정구를 개재하여 견고히 착설된다. 이와 맞물리는 피니언 기어(66a)는 카운터샤프트(42a)의 일단에 견고히 착설되어 있고 카운트샤프트(42a)의 타단에는 풀리(44a)가 착설되어 있어서 도시되지 않은 구동모터로부터 동력을 공급받는다. 큰 베벨기어(48a)의 윗면에는 맨틀코어 조립체(300)의 편심된 배치에 의하여 발생하는 진동력을 상쇄시키기 위하여 평형추(256a)가 설치되어 있다. 카운트샤프트(42a)를 회전 자재하게 지지하는 베어링과 베어링하우징 등 기타 다른 요소에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.

도 6에서는 편심구동부에 2개의 저널베어링과 한 쌍의 기어를 사용하며 암석 등을 파쇄할 때 발생하는 파쇄력의 수직방향 분력을 메인 샤프트(200) 하단부를 받치는 구면형 스러스트 베어링을 사용하여 지지하는 형태의 실시예가 도시되어 있다. 파쇄력의 수직분력을 스러스트베어링(50)이 감당하기 때문에 현수베어링은 필요가 없고 상부 메인 샤프트베어링은 슬리브형 베어링(238)을 사용하여 파쇄력의 수평분력만 담당하도록 한다. 편심구동부(260)에 저널형 베어링 2개와 한 쌍의 기어를 사용하고 주축 하단부를 받치는 구면형 스러스트베어링과 상부 메인 샤프트 베어링에 스리브를 사용하는 조합은 종래의 콘형 크러셔에서 널리 사용하는 것이다. 그런데 서두에서 설명한 바와 같이 종래에는 맨틀코어 조립체를 상하로 움직이게 하기 위해 구면형 스러스트베어링을 받치는 유압실린더를 아래에 설치하고 유압력에 의하여 메인 샤프트와 맨틀코어 조립체 전체를 상하로 움직이게 한 반면에 본 발명에서는 맨틀코어 조립체만 상하로 움직이지 않는 메인 샤프트를 따라 상하로 움직이게 한 점이 특징이다. 이렇게 함으로써 크러셔의 높이를 대폭 줄이고 구면형 스러스트베어링(50)이나 더스트씨일(600a) 같은 구면을 가진 기구요소의 이상마모 같은 비합리적 요소를 없앨 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 몇가지 실시예를 통해 본 발명에 대해 설명하였다.

그러나 본 발명은 이들 실시예에 국한되는 것이 아니며, 다양한 다른 형태의 실시예가 본 발명의 정신 내에서 가능하다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자는 알 수 있을 것이다.

100 : 콘 크러셔 200 : 메인 샤프트
210 : 현수부 222 : 현수베어링
260 : 편심구동부 300 : 맨틀코어 조립체
310 : 상부 슬리브 320 : 맨틀코어
400 : 파쇄 간격 조절수단 420 : 피스톤
430 : 유압유 도관 440 : 유압 회로

Claims (9)

1. 메인 프레임과, 상기 메인 프레임 상부에 안착 설치되는 한 개 층 또는 여러 층으로 이루어진 탑 프레임과, 상기 탑 프레임의 하부 내주연 상에 고정 장착되는 콘케이브와, 하부는 메인 프레임 내부에 수용되고 상부의 적어도 일부는 상기 콘케이브를 관통하여 상기 탑 프레임 내부에 수용되어 선동운동을 하는 메인 샤프트와, 상기 메인 샤프트와 결합되어 상기 메인 샤프트와 함께 선동운동을 하는 맨틀코어 조립체와, 상기 메인 프레임 내부에 수용되고 지지베어링 들에 의하여 회전 가능하게 지지되며 상기 메인 샤프트 하단부와 결합되어 상기 메인 샤프트를 선동운동 하도록 구동하는 메인 샤프트 구동수단을 구비하는 콘형 크러셔에서,
   상기 메인 샤프트의 상부에는 상기 메인 샤프트를 지지하는 현수부가 배치되고,
   상기 현수부는, 상기 메인 샤프트의 상부가 삽입되는 현수베어링 실과, 상기 메인 샤프트의 상부에 결합되는 회전륜과 상기 현수베어링 실의 내주면에 설치되는 고정륜을 갖는 현수베어링을 구비하고,
   상기 회전륜의 외주면은 상부에서 하부측으로 갈수록 회전반지름이 작아지는 회전체 형상이고, 상기 고정륜의 내주면은 상기 회전륜의 외주면 형상에 대응되도록 상부에서 하부측으로 갈수록 내경이 작아지도록 형성되며,
   상기 고정륜의 중심축을 따라 상기 고정륜을 자른 단면의 내주면이 이루는 각(θ₂)은 상기 회전륜의 중심축을 따라 상기 회전륜을 자른 단면의 외주면이 이루는 각(θ₁)보다 크고, 상기 두 각의 차이(θ₂ - θ₁)는 상기 메인 샤프트의 편심각보다 크며,
   상기 메인 샤프트와 상기 맨틀코어 조립체의 자중에 의하여 상기 회전륜의 외주면이 상기 고정륜의 내주면에 가압되어 서로 접촉하게 되는 것을 특징으로 하는 콘형 크러셔.
2. 제1항에 있어서,
   상기 두 각의 차이(θ₂ - θ₁)는 상기 메인 샤프트의 편심각의 2배에 해당하는 것을 특징으로 하는 콘형 크러셔.
3. 제1항에 있어서,
   상기 회전륜의 외주면과 상기 고정륜의 내주면은 상부에서 하부측으로 갈수록 좁아지게 연장되는 깔때기 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 콘형 크러셔.
4. 제1항에 있어서,
   상기 현수부는 상기 회전륜을 상기 메인 샤프트에 고정시키는 고정부재를 구비한 것을 특징으로 하는 콘형 크러셔.
5. 제4항에 있어서,
   상기 고정부재는:
   상기 메인 샤프트의 외주면에 끼워지고, 외주면은 상기 회전륜 내주면의 형상에 대응되는 형상으로 상부측에서 하부측으로 갈수록 좁아지도록 형성된 해체 슬리브; 및
   상기 해체 슬리브를 아래 방향으로 가압하여 상기 해체 슬리브의 외주면이 상기 회전륜의 내주면에 밀착될 수 있도록 상기 해체 슬리브의 상부로 노출된 상기 메인 샤프트의 상단에 체결되는 고정 너트;를 구비한 것을 특징으로 하는 콘형 크러셔.
6. 제1항에 있어서,
   상기 메인 샤프트 중간의 외주면에 끼워지는 튜브 형상의 피스톤을 더 구비하고,
   상기 맨틀코어 조립체 중심의 하부에는 상대적으로 큰 직경의 원기둥형 공동이 형성되고, 그 상부에는 상대적으로 작은 직경의 원기둥형 공동이 계단식으로 설치되어 있고,
   상기 큰 직경의 원기둥형 공동에는 상기 피스톤이 끼워지고, 상기 작은 직경의 원기둥형 공동에는 상기 메인 샤프트가 끼워지며,
   상기 메인 샤프트의 상단부로부터 상기 피스톤의 상면까지 유압유가 공급될 수 있는 도관이 상기 메인 샤프트에 형성되어 있고,
   상기 맨틀코어 조립체는 상기 메인 샤프트의 상단부와, 상기 메인 샤프트의 외주면과, 상기 원기둥형 공동들에 의하여 구획되는 공간에 공급된 유압유의 양에 따라 메인 샤프트 상에서 메인 샤프트의 길이방향을 따라 이동 가능한 것을 특징으로 하는 콘형 크러셔.
7. 제6항에 있어서,
   상기 메인 샤프트 상단부에 설치되며, 유압유를 상기 도관에 공급하는 로타리 조인트를 더 구비한 것을 특징으로 하는 콘형 크러셔.
8. 제7항에 있어서,
   상기 로타리 조인트는:
   상기 현수베어링 실의 상부를 이루는 덮개에 부착되어 하방을 향하여 연장되고, 외부로부터 유압유가 인가되는 수직관; 및
   상기 메인 샤프트의 상단으로부터 하방을 향하여 상기 메인 샤프트에 끼워져 결합되고, 상기 수직관을 수용하는 로타리조인트하우징;을 구비하며,
   상기 수직관은 상기 로타리조인트 하우징의 내주면에 형성된 홈에 삽입된 씨일에 끼워져 결합되는 것을 특징으로 하는 콘형 크러셔.
9. 제8항에 있어서,
   상기 씨일은 상기 메인 샤프트가 선동운동을 하는 초점에 해당되는 곳에 위치한것을 특징으로 하는 콘형 크러셔.

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