KR100501712B1 - 벌크 재료의 분쇄 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 벌크 재료의 분쇄 방법과 장치에 관한 것이다. 충격 장치(5)를 갖는 로타(4)가 상기 장치의 분쇄 챔버 내에 배치되고 표면(6a)에 다수의 편향 요소(7, 9)를 갖는 망체(6)로 둘러싸여 있다. 제분 공정은 맥동 운동이 특징으로서, 그로 인하여 제품이 충격 장치로 공급되는 방향과 이로부터 배출되는 방향이 교대로 이루어져 전체 흐름으로부터 미세 입자들이 분리된다.

Description

벌크 재료의 분쇄 방법 및 장치{Method and device for crushing of bulk materials}

본 발명은 벌크 재료, 특히 혼합 사료 산업 및 제분 산업에서 사용되는 곡물의 분쇄 방법 및 장치에 관한 것이다.

대다수의 분쇄 장치는 망체에 의하여 전체 주연 또는 그 일부분이 둘러싸여 있고 충격 기구를 갖는 로타(rotor)가 하우징 내에 배치되어 있는 것이 알려져 있다. 이러한 장치에 있어서, 재료는 작동 영역, 즉 충격 기구와 로타를 둘러싸고 있는 챔버의 내부 표면(망체, 배플(baffle)) 사이의 영역으로 공급되며, 여기에서 분쇄된다. 충격 기구가 분쇄된 재료의 층으로 직접 이동하므로 마찰 원리에 의하여 분쇄가 이루어지며, 진다. 이는 입자의 지나친 분쇄, 과도한 에너지 소모 및 충격 기구와 로타의 대량 마모와 같은 최종 효과를 나타낸다.

상기 언급된 종류의 한 장치가 DE 1 250 721호로부터 알려져 있다. 이 특허문헌은 주위의 충격 요소가 천공된 바스킷 내의 천공된 플레이트 사이에 배치된 마찰턱(friction cheek) 또는 충격턱과 함께 작용하는 충격 제분기를 개시한다. 이러한 이중 암(two-armed) 타격 크로스(beating cross)와 3개의 마찰턱을 갖는 도 4에 도시된 실시 형태가 사용되는 경우 특히 에너지의 소모가 크다.

영국특허 GB 1 411 085호에는 제분기의 분쇄 챔버로 도달하는 재료의 흐름이 로타 종단의 특별한 원추형 형태에 의하여 영향을 받는 충격 제분기가 기술되어 있다. 이로 인하여 로타의 지나친 마모가 감소될 수 있다.미국특허 US-PS 2225095호는 제품을 방사상으로 공급하는 해머 제분기용 망체(sieve)를 개시한다. 로타를 둘러싸고 있는 망체는 내주연 상에 분포된 삼각형 편향 요소들이 배치되어 있다. 이들 편향 요소는 위치가 고정되어 있다. 망체 바스킷의 두께 및 망체와 유사하게 천공된 것을 대략적으로 나타내는 미국특허 US-PS 2465056호에 유사한 장치가 도시되어 있으며, 여기에서 부가적인 요소들이 또한 망체 상에 분포되어 있다. .

도 1은 충격 제분기의 개략적인 종단면도.

도 2 및 도 2a는 방사상으로 배열된 편향 요소를 이용한 제분기의 개략적인 측단면도.

도 3은 다른 통공의 부분들을 갖는 망체의 평면도.

도 4는 조절 가능한 편향 요소를 갖는 제분기의 개략적인 측단면도.

도 5는 조절 가능한 편향 요소와 망체의 개략적인 부분 상세도.

본 발명의 목적은 분쇄 중에 에너지의 소모를 줄이고 완성된 제품에서의 입자 균일도를 높이며 작동 기구와 망체의 유효 수명을 연장시키는데 있다.

본 발명의 장치는 유입구와 유출구를 갖는 하우징, 충격 로타 및 충격 로타를 둘러싸는 다수의 편향 요소를 갖는 망체를 나타낸다. 망체의 주연 상의 편향 플레이트들은 비터(beater)로부터 동일한 거리 또는 다양한 거리를 갖고 배치된다. 편향 요소는 반경에 대하여 20°~80°의 경사 각도를 갖는 평활한 표면을 가지며, 이들은 로타에 대하여 공정을 위하여 도달되는 곡물의 직경을 초과하지 않은 최소 폭의 간격을 형성한다. 편향 요소들은 반경에 대하여 그들의 경사 방향으로 회전, 즉 이 망체 표면을 향하여 또는 반대 방향으로 망체 표면 상의 회전 포인트를 중심으로 회전할 수 있도록 가동한다.

삭제

바람직한 실시 형태에 따라서, 편향 요소는 방사상으로 배열되고 잘 알려진 바와 같이 측변 엣지가 망체를 향하여 정렬된 삼각 기둥을 형성한다.

편향 요소는 망체의 주연을 따라 조절 가능하다. 그로 인하여 이미 마모된 망체의 부분이 덮여지기 때문에 망체 표면의 주연을 따른 편향 요소의 조절 가능한 실행의 가능성은 동작 동안에 망체의 균일한 마모가 이루어지는 것을 가능하게 한다.

한편, 상이한 통공 부분이 교대로 배열된 망체를 이용하므로서 망체의 표면을 따르는 삼각 기둥 작동 요소의 연결 변위에 의하여 동일한 통공을 갖는 망체 부분들을 덮는 것이 가능하다. 이와 같이 함으로서 완성 제품의 입자 크기를 사전에 결정할 수 있다.

위에 도시된 장치에서의 제분 또는 크기 감소는 편향 요소와 로타의 충격 장치 사이의 작동 영역에서 일어난다: 이는 소위 충격 원리에 기초한 것이다. 충격 장치로의 제품 흐름의 각 공급물과 함께 떠있는 제품(suspended product)은 단일의 충격을 받게된다. 이렇게 하여 거친 입자와 미세 입자로 분리된다. 큰 운동 에너지를 갖는 거친 입자들은 다음 충격 장치로 곧바로 날아간다. 반대로 작은 운동 에너지를 갖고 로타에 의하여 발생된 공기의 흐름에 영향을 받는 미세 입자들은 상기 로타의 주위를 날며 통공이 형성된 챔버 표면을 따라 계속 이동하여 챔버를 벗어난다. 이와 같이 하여 미세 입자는 로타의 다음 충격 장치에 상호 충돌함이 없이 분리된다. 이는 충격 장치로의 공급과 이로부터의 급송이 다수회 교대로 이루어지면서 제품이 분쇄 챔버에 공급된 후 제품의 흐름에 맥동 특성을 부여한다.

더욱이, 공정의 효율은 재료가 로타에 대하여 어떠한 각도로 공급되는 경우 증가된다는 것이 나타난다. 이 각도는 반경에 대하여 20°~80°의 범위에서 변화한다.

이하, 본 발명이 도면 및 예시적인 실시예에 의하여 다음과 같이 보다 상세히 설명된다.

도 1의 충격 제분기는 유입구(2)와 유출구(3)를 갖는 하우징(1)을 포함한다. 충격 장치(5)를 갖는 로타(4)가 하우징(1) 내에 수용되어 있다. 로타는 망체(6)로 둘러싸여 있으며 그 표면(6a)에는 바람직하게는 삼각형 단면을 갖는 수개의 편향 요소(7, 9)가 배열되어 있다. 그 주변에서 망체(6)는 편향 요소(7, 9)에 의하여 망체 부분들로 나누어지며, 이 편향 요소들은 망체로부터 로타를 향하여 내측으로 향하고 로타의 회전 방향으로 경사진 평활 작동 표면을 포함한다. 이 경우에 있어서, 경사 각도(α)는 반경에 대하여 20°~80°범위이며, 충격 장치(5)의 종단과 편향 요소(7, 9) 사이의 거리(h)는 초기 제품의 알곡 직경보다 작다.

도 2 및 도 2a는 망체(6) 또는 그 표면(6a)에 대하여 내측으로 향한 삼각 기둥을 형성하는 측부 엣지를 갖는 편향 요소(9)의 방사상 구조를 도시한다.

도 3은 다른 통공을 갖는 부분들(A 및 B)을 대안적으로 포함하며 동일 통공 부분을 덮는 삼각 기둥을 갖는 망체(6)를 도시한다.

도4는 편향 요소(7)의 조절 가능한 장치를 도시하고 있으며, 도 5는 망체의 표면(6a)에 배치된 피봇트(80)를 중심으로 하여 망체를 향한 그리고 망체로부터의 편향 요소(7)의 회전 방향을 도시한다. 로타(4)의 회전 방향은 시계 방향 또는 반시계 방향일 수 있다.

특히 도 2a와 비교하여, 망체(6)의 주면을 따라서 편향 요소(7, 9)는 링(10)내에 슬라이딩 가능하게 배치되어 있다.

제분기의 작동은 다음과 같다.

초기 제품(크기가 감소되지 않은 곡물)이 유입구(2)를 통하여 양측으로부터 로타(4)에 공급되며, 원심력의 결과로서 곡선형의 로타 경로 상에서 망체의 표면 (6a) 또는 연속된 두 개의 편향 요소(7 또는 9)에 의하여 한정된 망체의 부분(S: 도 2 참조)상으로 밀려진된다. 로타(4) 내에서 충격 장치(5)로의 노출의 결과로서 초기 제품은 부분적으로 크기가 감소된다는 것이 지적되어야 한다. 도 4에서 망체 (6)를 따른 그 이동 동안에 제품은 편향 요소(7)의 평활한 경사 표면에 도달하고 그 운동 방향이 변화하며, 따라서 로타(4)의 충격 장치(5)에 의하여 한번의 충격을 받게 된다. 제품이 충격장치(5)와 충돌할 때, 충격 중에 이들이 받는 관성의 결과로서 제품은 여러 크기의 입자로 분쇄되고 로타(4)의 회전 방향으로 편향 요소(7)를 뒤따르는 망체의 다음 부분(S)에 도달한다. 망체의 표면(6a)을 따르는 운동 중에 원심력과 로타에 의하여 발생된 공기 흐름의 결과로서 제품이 크기에 따라 제품의 분리가 일어난다. 망체(6)의 통공을 통과한 이들 입자들는 유출구(3)를 통하여 충격 제분기 밖으로 배출 제품(완성된 제품)으로서 이송된다. 망체를 통과하지 못한 거친 입자와 일부 작은 입자는 제품의 운동 방향에 배치된 다음 편향 요소(7)에 도달한다.

그후, 다양한 크기의 입자들을 포함한 제품의 흐름이 편향 요소(7, 9)의 표면을 따라 이동하는 것을 제외하고는 위에서 설명된 공정과 유사한 공정이 이루어진다. 큰 운동 에너지를 갖는 거친 입자는 반경에 대하여 20°~80°범위의 각도로 표면을 떠나 자유 비산하여 로타(4)의 단일 충격을 받게 된다. 작은 에너지를 갖는 작은 미세 입자는 편향 요소(7, 9) 주변을 돌며, 따라서 충격없이 망체의 다음 부분(S)에 도달한다. 작은 입자는 편향 요소(7, 9)의 바로 뒤에서 망체의 표면(6a)에 도달하는 반면에, 보다 큰 입자는 회전 방향의 더 뒤쪽에서 망체의 표면(6a)에 부딪친다. 이렇게 하여 미세 입자는 편향 요소(7, 9)와의 다음 이동, 즉 이들이 망체의 통공을 통과하는 확률이 증가될 때까지 망체의 표면(6a)을 따라 보다 긴 거리를 이동한다. 동시에, 거친 입자는 단지 간단하게 망체의 표면(6a)과 접촉하여 마모면에서 감소에 기여한다.

요구된 크기의 입자들이 망체(6)의 통공을 통하여 연속적으로 제거되기 때문에 편향 요소(7, 9)에 의한 크기 감소를 위한 각 다음 제품 이송은 제품의 양이 연속적으로 감소한다는 점에서 이전의 장치와는 다르다.

벌크 제품의 입자 크기를 감소시키기 위한 방법은 다음 원리에 기초한다.

1. 로타(4)의 내부 공간으로 공급되는 초기 제품(곡물의 전체 알곡)의 예비입자 크기 감소와 한정된 속도까지의 동시 가속.

2. 한정된 각도 및 미리 설정된 속도로 예비 크기 감소가 수행된 입자들의 망체(6) 상으로의 이송.

3. 충격 장치(5)에 의한 추가 충격을 위하여 망체(6)에 배열된 경사진 편향 요소(7)의 영향 하에서 미세 입자의 동시 분리 및 불충분하게 크기가 감소된 단편의 공급과 함께 로타(4)를 둘러싸고 있는 망체(6) 또는 망체 표면(6a)을 따른 제품의 이동.

4. 불충분하게 크기가 감소된 단편의 로타(4)로의 공급 사이클의 반복, 그 크기 감소 및 망체의 표면(6a)으로의 추가 이송.

아울러, 충격 제분기의 크기 감소 원리는 로타(4)와 망체(6)의 직접적인 상호 작용이 없는 크기 감소에 기초하며, 이는 감소된 에너지 소모와 충격 장치의 증가된 수명에 반영된다.

챔버의 통공이 형성된 표면은 로타가 통과하는 제품에 충격을 가하는 것을 방지하는데 필요한 거리를 두고 로타로부터 떨어져 있다는 것이 지적된다. 로타로의 제품 공급이 일정한 각도에서 이루어진다면 공정의 효율은 가장 크다. 이 각도는 반경에 대하여 20°~80°범위이어야 한다.

Claims (13)

1. 유입구와 유출구를 갖는 하우징, 망체에 그 둘레 전체 또는 일부가 둘러 싸여져 있는 로타 및 망체 상에 위치한 편향 요소들을 갖는, 벌크 제품 분쇄 장치에 있어서, 편향 요소가 반경에 대하여 회전토록 배열되고 편향 요소가 망체 표면을 향하여 또는 그 반대 방향으로 망체 표면 상의 회전 포인트를 중심으로 회전할 수 있도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 벌크물질의 분쇄장치.
2. 제 1 항에 있어서, 편향 요소는 반경에 대하여 20°~80°범위의 경사 각도를 갖는 평활 작동면으로 나타내는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 편향 요소와 로타의 충격 장치 사이의 거리가 초기 제품의 알곡 크기보다 작은 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 편향 요소가 망체의 주면을 따라 조절 가능하게 배치된 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 망체가 다른 통공들을 갖는 부분들을 나타내는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 삼각 기둥의 측부 엣지가 동일한 통공을 갖는 부분들을 덮는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 4 항에 있어서, 편향 요소가 망체 표면의 주면 상에서 링을 따라 변위 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 1 항에 있어서, 이 장치가 충격 및 편향 제분기인 것을 특징으로 하는 장치.
9. 벌크 재료 분쇄 방법에 있어서,

   (a) 일정한 각도(β)와 사전에 결정된 속도로 미리 분쇄된 제품을 망체(6)에 공급하는 단계,

   (b) 충격 장치에 대한 추가 충격을 위하여 편향 요소의 영향 하에서 미세 단편의 동시 분리 및 불충분하게 분쇄된 단편의 공급과 함께 망체를 따라 제품을 이동시키는 단계;

   (c) 분쇄가 충분히 이루어지지 않은 단편의 로타로의 공급 사이클의 다수의 반복, 그 분쇄 및 망체의 표면으로의 전방 이송 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 벌크 제품의 분쇄 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 각도(β)가 반경에 대하여 20°~80°범위 내에서 변할 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
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