KR101310613B1 - 6단식 알루미늄 그래뉼 고속분쇄 도정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐알루미늄 원자재를 6단식으로 분할하여 분쇄함과 동시에 각 단을 형성하는 고정날과 회전날의 간격, 각 단을 형성하는 고정날의 형상 및 수량을 변형함으로써 분쇄 시 발생되는 열을 효율적으로 분산시킬 뿐만 아니라 입도 200 ~ 2000㎛의 알루미늄 그래뉼을 효율적으로 제조할 수 있는 6단식 알루미늄 그래뉼 고속분쇄 도정장치에 관한 것이다.

Description

6단식 알루미늄 그래뉼 고속분쇄 도정장치{Six-stage grinding apparatus for aluminium granule}

본 발명은 6단식 알루미늄 그래뉼 고속분쇄 도정장치에 관한 것으로서, 상세하게로는 방열효율을 높임과 동시에 토출압을 증가시켜 폐알루미늄 원자재를 입도 200 내지 2000㎛의 알루미늄 그래뉼로 가공할 수 있는 6단식 알루미늄 그래뉼 고속분쇄 도정장치에 관한 것이다.

알루미늄은 전도성, 무독성, 내식성 및 가공성이 우수하며, 인체에 무해할 뿐만 아니라 성형성이 우수하여 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 니켈(Ni) 등의 다양한 원소들에 결합되어 고강도의 합금을 만들 수 있는 장점으로 인해 가정 및 산업전분야에 걸쳐 다양하게 사용되고 있는 원자재이다.

또한 알루미늄의 수요량이 증가함에 따라 폐알루미늄 원자재를 리사이클링(Recycling)하여 부가가치가 높은 상품으로 제조하기 위한 리사이클링 공정 및 시스템에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.

통상적으로 폐알루미늄 원자재 리사이클링 공정으로는 폐알루미늄 원자재를 작은 크기로 파쇄한 후 파쇄물들을 540℃로 가열시키는 연소법과, 폐알루미늄 원자재를 용융시킨 후 진공 상태에서 분무하여 냉매를 통해 분말을 제조하는 분무법이 연구되어 실제 사용되고 있으나, 연소법은 파쇄 및 분쇄 후 열을 가할 때 표면에 급격하게 발생되는 산화현상으로 인해 회수율 및 순도가 저하되고, 분무법은 냉매로 사용되는 가스(아르곤, 질소가스)의 원가 인상으로 인해 제조비용이 증가하고 폐알루미늄 캔을 리사이클링 하지 못하는 단점을 갖는다. 이때 알루미늄 캔에는 통상적으로 패킹(Packing) 처리를 위해 실리콘(Silicon)을 사용하여 분무법 공정 시 용융된 실리콘이 분무노즐의 분무구멍을 막아 분무가 용이하게 이루어지지 않게 된다.

국내등록특허 제10-1095354호(발명의 명칭 : 알루미늄 블랙 드로스로부터 금속 알루미늄 회수방법)에는 3차 분쇄공정을 통해 알루미늄 블랙 드로스로부터 금속 알루미늄을 회수하는 방법이 기재되어 있으나, 분쇄공정에 사용되는 분쇄장치에 대한 형상 및 구성과, 폐알루미늄 분쇄 시 발생되는 열을 효율적으로 분산시키기 위한 구성이 전혀 기재되어 있지 않기 때문에 단순히 공지된 분쇄장치로 상기의 분쇄공정을 수행할 경우 알루미늄 분쇄 시 발생되는 열로 인해 분쇄물인 폐알루미늄 입자들이 녹아 분쇄날에 눌어붙는 문제점이 발생하게 된다.

또한 국내공개특허 제10-2010-0070504호(발명의 명칭 : 알루미늄 재활용 처리장치)에는 폐알루미늄 원자재를 소정의 크기로 절단시키는 1차, 2차 절단기가 구비된 알루미늄 재활용 처리장치가 기재되어 있으나, 상기 알루미늄 재활용 처리장치 또한 분쇄 시 발생되는 열을 분산시키고 알루미늄 입자를 효율적으로 분쇄하기 위한 구성이 기재되어 있지 않는 한계를 갖는다.

이와 같이 저융점 및 고연성을 갖으며, 입자 충돌 시 과도한 열이 발생되는 알루미늄 특성을 감안하여 분쇄 시 발생되는 열을 효율적으로 분산시킴과 동시에 폐알루미늄 원자재를 입도 200 ~ 2000㎛의 그래뉼로 가공할 수 있는 분쇄장치에 대한 연구가 시급한 실정이다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 폐알루미늄 원자재를 입도 200 ~ 2000㎛의 알루미늄 그래뉼로 가공할 수 있는 다단식 알루미늄 그래뉼 고속분쇄 도정장치를 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 다른 해결수단은 분쇄가 다단식, 상세하게로는 6단식으로 분할하여 수행됨으로써 알루미늄 분쇄 시 발생되는 열을 효율적으로 분산시킬 수 있는 6단식 알루미늄 그래뉼 고속분쇄 도정장치를 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 해결수단은 고정날부가 각 단의 분쇄공간의 외측에 감싸듯이 설치되되 각 단의 분쇄공간에 대응하여 냉각수가 이동되는 냉각로들이 내부에 형성됨으로써 수냉에 의하여 방열이 효율적으로 이루어지는 6단식 알루미늄 그래뉼 고속분쇄 도정장치를 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 해결수단은 각 단에 대응되는 고정날 및 와류홈의 수량을 분쇄물의 이동경로에 따라 동일하거나 또는 감소시켜 각 단을 향할수록 와류홈에서 발생되는 와류현상을 감소시킴으로써 분쇄 시 발생되는 부하를 효율적으로 분산시킬 수 있는 6단식 알루미늄 그래뉼 고속분쇄 도정장치를 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 해결수단은 임펠러가 공기의 유속을 높이며, 토출압을 증가시킴으로써 각 챔버 내에서 분쇄물이 소망의 입도로 분쇄되면 다음 챔버로 용이하게 이동되도록 함과 동시에 공랭에 의하여 방열이 더욱 효율적으로 이루어지는 6단식 알루미늄 그래뉼 고속분쇄 도정장치를 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 해결수단은 임펠러의 블레이드를 곡면형상으로 형성하여 유입된 공기의 난반사를 감소시킴으로써 간단한 구성으로 공기의 유속을 현저하게 증가시킬 수 있는 6단식 알루미늄 그래뉼 고속분쇄 도정장치를 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 해결수단은 토출부의 개구부에 볼트 체결되는 유속조절부를 더 포함하고, 유속조절부는 내부에 중공을 갖는 원판으로 형성되되 내주면이 원판의 중앙을 향하여 경사지는 경사면으로 형성됨으로써 내측 단부와 임펠러의 간격을 감소시켜 공기의 유속을 획기적으로 증가시킬 수 있는 6단식 알루미늄 그래뉼 고속분쇄 도정장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 로터에 의하여 회전되는 회전축; 상향으로 개구된 곡면홈을 갖는 지지대; 중심이 상기 회전축에 결합되는 원기둥 형상으로 형성되되 외주면에 회전날들이 설치되며, 일측에서 타측을 향할수록 직경이 증가하는 회전날부; 상기 지지대의 곡면홈에 안착되며, 상기 회전축과 동심원상으로 설치되고, 내주면에 상기 회전날들의 회전반경으로부터 간격을 두고 이격되는 고정날들이 설치되는 고정날부; 분쇄물이 유입되는 유입구가 형성되어 상기 회전날부의 일측에 설치되는 유입부; 상기 분쇄물이 토출되는 토출구가 형성되어 상기 회전날부의 타측에 설치되며, 상기 회전날부를 향하는 일면에 개구부를 형성하는 토출부; 상기 회전축의 외주면에 장착되어 회전되는 원판부와, 판재 형상으로 형성되어 상기 원판부에 수직으로 설치되는 복수개의 블레이드(Blade)들로 구성되어 상기 토출부의 개구부에 설치되는 임펠러(Impeller)를 포함하고, 상기 분쇄물은 상기 회전날부와 상기 고정날부 사이의 공간을 통과할 때 상기 회전날에 의한 선회운동에 의하여 입자들이 충돌됨으로써 미세한 크기로 분쇄되고, 상기 임펠러는 상기 회전축의 회전에 따라 회전되어 공기 토출압을 높임과 동시에 유입된 분쇄물이 상기 블레이드에 충돌하여 상기 토출구로 토출시키는 것이다.

또한 본 발명에서 상기 회전날부는 서로 다른 직경을 갖는 원기둥 형상으로 형성되어 중심이 상기 회전축에 결합되는 회전체들; 중심이 상기 회전축에 결합되되 인접하는 회전체들 사이에 설치되는 원판 형상의 걸림판들; 상기 회전체들의 외주면에 설치되는 회전날들을 포함하고, 상기 회전체들은 상기 유입부에 인접한 일측에서 상기 토출부에 인접한 타측을 향할수록 큰 직경을 갖도록 상기 회전축에 결합되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 고정날들은 상기 회전축에 평행하게 상기 고정날부의 내주면에 설치되고, 상기 고정날부는 원호 상으로 인접하는 고정날들 사이에 형성되어 와류를 발생시키는 복수개의 와류홈들이 형성되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 고정날부는 동심원 상에 설치되는 고정날들 및 와류홈들을 하나의 고정날 배열이라고 할 때 복수개의 고정날 배열들을 포함하고, 상기 고정날 배열들 각각에 설치되는 고정날 및 와류홈의 개수는 상기 분쇄물의 이동경로에 따라 동일하거나 또는 감소되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 고정날 배열들 각각은 상기 회전체들 각각의 외주면에 대향되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 회전체들은 6개이고,
상기 분쇄물의 이동경로에 따라서, 첫 번째 회전체와 상기 고정날의 내주면 사이의 간격은 19mm이고, 두 번째 회전체와 상기 고정날의 내주면 사이의 간격은 16.5mm이고, 세 번째 회전체와 상기 고정날의 내주면 사이의 간격은 14mm이고, 네 번째 회전체와 상기 고정날의 내주면 사이의 간격은 11.5mm이고, 다섯 번째 회전체와 상기 고정날의 내주면 사이의 간격은 9mm이고, 여섯 번째 회전체와 상기 고정날의 내주면 사이의 간격은 6.5mm인 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 고정날 배열들은 상기 이동경로에 따라 제1 고정날 배열, 제2 고정날 배열, 제3 고정날 배열, 제4 고정날 배열, 제5 고정날 배열 및 제6 고정날 배열로 이루어지고, 상기 제1 고정날 배열, 상기 제2 고정날 배열, 상기 제3 고정날 배열 및 상기 제4 고정날 배열의 와류홈은 '

'자 형상으로, 상기 제5 고정날 배열 및 상기 제6 고정날 배열의 와류홈은 '∪'자 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 고속분쇄 도정 장치는 냉각수를 공급하는 냉각수공급 수단을 더 포함하고, 상기 고정날부는 내부에 상기 냉각수공급 수단으로부터 공급받은 상기 냉각수가 이동하는 적어도 하나 이상의 냉각로들이 형성되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 냉각로들은 상기 회전축의 동심원 상으로 형성되되 상기 고정날부의 길이 방향으로 간격을 두고 형성됨으로써 상기 고정날 배열들 각각에 대응되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 고정날부는 길이 방향으로 절단되어 서로 대향되게 설치되는 제1 케이스 및 제2 케이스와, 일단부가 상기 제1 케이스에, 타단부가 상기 제2 케이스에 결합되는 힌지 결합수단으로 이루어짐으로써 상기 제1 케이스 및 상기 제2 케이스는 상기 힌지 결합수단에 의해 개폐되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 토출부는 상기 회전날부에 대향되는 일면에 개구부를 형성하고, 상기 고속분쇄 도정장치는 상기 회전축의 외주면에 장착되어 회전되는 원판부와, 판재 형상으로 형성되어 상기 원판부에 수직으로 설치되는 복수개의 블레이드(Blade)들로 구성되어 상기 토출부의 개구부에 설치되는 임펠러(Impeller)를 더 포함하고, 상기 임펠러는 상기 회전축의 회전에 따라 회전되어 공기 토출압을 높임과 동시에 유입된 분쇄물이 상기 블레이드에 충돌하여 상기 토출구로 토출시키는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 블레이드들은 길이가 긴 장 블레이드와, 길이가 짧은 단 블레이드들 중 어느 하나이며, 일단부가 상기 원판부의 중앙을 향하며, 타단부가 상기 원판부의 테두리에 연결되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 블레이드들은 곡면으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 토출부는 상기 개구부에 탈부착 가능하도록 설치되는 유속조절판을 더 포함하고, 상기 유속조절판은 원판으로 형성되는 원판부; 상기 원판부의 일면으로부터 원 기둥 형상으로 외측으로 돌출되는 전면돌출부; 상기 원판부의 타면으로부터 원기둥 형상으로 외측으로 돌출되는 후면돌출부를 포함하고, 상기 원판부, 상기 전면돌출부 및 상기 후면돌출부의 중앙에는 상기 회전축이 관통하는 중공이 형성되며, 상기 중공을 형성하는 내주면은 상기 전면돌출부에서 상기 후면돌출부를 향할수록 원의 중앙을 향하는 경사면으로 형성됨으로써 상기 경사면의 경사각도에 따라 공기 토출압을 조절하는 것이 바람직하다.

상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 폐알루미늄 원자재를 입도 200 ~ 2000㎛를 갖는 알루미늄 그래뉼로 가공할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면 분쇄물이 유입되면 유입된 분쇄물을 일시에 분쇄하는 것이 아니라 다단식, 상세하게로는 6단식으로 분할하여 분쇄를 수행함으로써 분쇄 시 발생되는 열을 효율적으로 분산시킬 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면 고정날부의 내부에 냉각수가 이동하는 냉각로들이 형성되고, 각 냉각로는 분쇄물이 분쇄되는 분쇄공간들 각각을 감싸듯이 형성됨으로써 수냉에 의하여 열이 효율적으로 방열된다.

또한 본 발명에 의하면 각 단에 대응되는 고정날부의 고정날 및 와류홈의 수량을 분쇄물의 이동경로에 따라 동일하거나 또는 감소시켜 와류홈에서 발생되는 와류현상을 감소시킴으로써 이동경로에 따라 분쇄 시 발생되는 부하를 효율적으로 분산시킬 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 임펠러가 토출압 및 공기의 유속을 높임으로써 분쇄물이 소망의 입도로 분쇄되면 분쇄물을 다음 챔버로 용이하게 이동하도록 함과 동시에 공랭에 의하여 방열이 효율적으로 이루어지도록 한다.

또한 본 발명에 의하면 임펠러의 블레이드가 곡면형상으로 형성되어 블레이드에 반사되는 공기를 회전방향에 따라 외측으로 용이하게 배출시킴으로써 공기의 유속이 더욱 증가하게 된다.

또한 본 발명에 의하면 내주면의 경사각도에 따라 공기의 유속을 조절하는 유속조절부를 더 포함함으로써 공기의 유속을 획기적으로 높임과 동시에 유속조절부를 교체하는 단순한 작업만으로 토출압 및 공기 유속을 조절할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 고속분쇄 도정장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 하우징부를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 2의 분쇄부를 나타내는 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 분쇄부를 설명하기 위한 측단면도이다.
도 6은 도 5의 고정날부를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6의 정면도이다.
도 8은 도 7의 와류홈에 의해 발생되는 와류현상을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 도 6의 평면도이다.
도 10의 (a)는 '

'자 형상의 와류홈을 나타내는 측면도이고, (b)는 'U'자 형상의 와류홈을 나타내는 측면도이다.
도 11은 도 1의 회전날부를 나타내는 사시도이다.
도 12는 도 11의 측면도이다.
도 13은 도 4의 분쇄부를 설명하기 위한 설명도이다.
도 14는 도 2의 임펠러를 나타내는 평면도이다.
도 15는 도 14의 측면도이다.
도 16의 (a)는 임펠러의 블레이드가 평면으로 형성될 때를 설명하기 위한 예시도이고, (b)는 임펠러의 블레이드가 곡면으로 형성될 때를 설명하기 위한 예시도이다.
도 17은 도 3의 하우징부의 토출부를 나타내는 측단면도이다.
도 18은 도 17의 유속조절부를 나타내는 측단면도이다.
도 19의 (a)는 종래에 임펠러가 설치된 토출부를 나타내는 측단면도이고, (b)는 본 발명에 적용되는 임펠러가 설치된 토출부를 나타내는 측단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 고속분쇄 도정장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이다.

도 1과 2의 고속분쇄 도정 장치(1)는 선회운동 및 내부 와류현상을 이용하여 유입된 폐알루미늄 입자들의 충돌을 유도하여 폐알루미늄 원자재를 입도 200 ~ 2000㎛의 그래뉼로 분쇄시키는 장치이다.

고속분쇄 도정 장치(1)는 지지대(31), 유입부(33) 및 토출부(35)을 포함하여 후술되는 분쇄부(5)를 고정 및 지지하는 하우징부(3)와, 모터 등과 같이 회전운동을 발생시켜 분쇄부(5)의 회전날부(51)를 회전시키며 하우징부(3)에 이격되게 설치되는 로터부(7)와, 회전날부(51), 고정날부(53) 및 임펠러(55)를 포함하며 하우징부(3)의 지지대(31)에 결합되어 회전날부(51) 및 고정날부(53)를 이용하여 유입된 분쇄대상을 분쇄시키는 분쇄부(5)로 이루어진다.

또한 도면에는 도시되지 않았지만 고속분쇄 도정 장치(1)는 후술되는 도 5의 고정날부(53)의 제1, 제2 케이스(530), (540)로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급수단(미도시)을 더 포함한다.

또한 하우징부(3)의 유입관(333)을 통해 분쇄대상인 폐알루미늄 원자재가 유입되고, 유입된 폐알루미늄 원자재는 분쇄부(5)를 통해 토출관(353)으로 이동된다.

또한 로터부(7)는 회전운동을 발생시키는 장치이며, 산업공정에 통상적으로 사용되는 모터인 것이 바람직하다.

도 3은 도 1의 하우징부를 나타내는 사시도이다.

도 3의 하우징부(3)는 상부면이 내측으로 절곡되게 형성되어 상부면에 분쇄부(5)가 안착되는 지지대(31)와, 지지대(31)의 일측에 결합되어 후술되는 분쇄부(5)의 회전축(511)이 회전 가능하도록 결합되는 유입부(33)와, 지지대(31)의 타측에 결합되되 내부에 후술되는 분쇄부(5)의 임펠러(Impeller)(55)가 설치되는 토출부(35)과, 단부가 유입부(33)의 일측에 연결되어 분쇄물을 분쇄부(5)로 공급하는 유입관(333)과, 토출부(35)의 일측에 연결되어 분쇄부(5)에 의해 분쇄된 분쇄물이 외부로 토출되는 통로를 제공하는 토출관(353)으로 이루어진다.

지지대(31)는 일면(이하, 상부면이라고 하기로 함)이 내측으로 만곡되는 직육면체 형상으로 형성되며, 길이 방향으로 일측에 유입부(33)가, 타측에 토출부(35)이 결합된다.

또한 지지대(31)는 상부면에 폭 방향으로 양단부에서 중심선을 향할수록 상부면으로부터 내측으로 만곡되는 곡면 형상의 대접홈(311)이 형성된다. 이때 대접홈(311)은 후술되는 분쇄부(5)의 고정날부(53)의 하부 외주면의 형상에 대응되게 형성됨으로써 고정날부(53)가 대접홈(311)에 대접되어 분쇄부(5)의 회전 및 진동으로 인한 충격을 흡수한다.

유입부(33)는 원판 형상의 판재로 형성되며, 지지대(31)의 일측에 수직으로 설치되어 지지대(31) 및 분쇄부(5)의 개방된 일측부를 밀폐시킨다.

또한 유입부(33)는 원판 형상으로 형성되되 외측을 향하는 외면에 외면으로부터 원기둥 형상으로 돌출되는 돌출부(331)가 형성되고, 돌출부(331)의 중앙에는 분쇄부의 회전축(511)이 관통되는 회전축 삽입공(332)이 형성된다.

이때 유입부(33)의 회전축 삽입공(332)을 관통하여 돌출된 회전축(511) 단부는 베어링(335)에 의해 결합되고, 베어링(335)은 로터부(7)에 체인(71) 등과 같은 연결수단에 의해 연결됨으로써 로터부(7)의 회전에 따라 분쇄부(5)의 회전축(511)이 회전되게 된다.

또한 유입부(33)의 돌출부(331)는 분쇄물이 유입되는 유입관(333)에 연결된다. 이때 유입관(333)을 통해 유입된 분쇄물은 후술되는 도 14의 임펠러(55)에 의해 공기흡입에 따라 유입부(33) -> 분쇄부(3) -> 임펠러(55) -> 토출부(35) -> 토출관(353)으로 이동되며, 분쇄 시 발생되는 열을 공랭식으로 방열시켜 폐알루미늄 원자재인 분쇄물이 분쇄 도중에 용융되는 현상을 방지할 수 있다.

또한 도면에는 도시되지 않았지만 고속분쇄 도정 장치(1)는 분쇄부(5)를 향하는 일면에 설치되는 디스트리뷰터(Distributor)가 포함될 수 있고, 디스트리뷰터는 유입관(333)을 통해 유입된 분쇄물을 분쇄부(5)로 균일하게 공급시킨다. 이때 디스트리뷰터는 분쇄 장치 및 시스템에 있어서 통상적으로 사용되는 기술이기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.

토출부(35)은 일면에 개구부(351)가 형성되어 내부에 수용공간을 갖는 함체로 형성되며, 단부가 토출관(353)에 연결된다.

또한 토출부(35)은 개구부(351)가 분쇄부(5)를 향하도록 지지대(31)의 타측에 결합되며, 수용공간 내부로 임펠러(55)가 설치된다. 이때 임펠러(55)는 분쇄부(3)의 회전축(511)이 관통되어 회전축(511)의 회전에 따라 회전되고, 임펠러(55)가 회전됨에 따라 임펠러(55) 전방의 공기는 임펠러(55)를 향하여 흡입되고, 흡입된 공기는 임펠러(55)의 후방으로 배출된다.

즉 분쇄부(5)를 통과하는 분쇄물은 임펠러(55)에 의한 공기의 이동에 따라 임펠러(55)를 향하여 이동하게 된다.

또한 토출부(35)은 도면에는 도시되지 않았지만 타면에 분쇄부(5)의 회전축(511)이 관통되는 회전축 삽입공(미도시)이 형성됨으로써 분쇄부(5)의 회전축은 일단부가 유입부(33)에, 타단부가 토출부(35)에 결합된다.

도 4는 도 2의 분쇄부를 나타내는 분해 사시도이고, 도 5는 도 4의 분쇄부를 설명하기 위한 측단면도이다.

도 4의 분쇄부(5)는 선회운동 및 와류운동을 발생시켜 유입된 분쇄물 입자의 충돌을 유도함으로써 분쇄물을 미세한 크기로 분쇄 및 가공하는 수단이다.

또한 분쇄부(5)는 내주면에 복수개의 고정날(535)들이 형성되는 고정날부(53)와, 외주면에 복수개의 회전날(517)들이 구비되어 고정날부(53)의 내부에 설치되며 회전축(511)에 결합되어 로터부(7)의 회전에 따라 회전되는 회전날부(51)와, 회전날부(51)로부터 소정의 거리로 두고 회전축(511)에 결합되며 토출부(35)의 수용공간 내부에 설치되는 임펠러(55)로 이루어진다.

도 6은 도 5의 고정날부를 나타내는 사시도이고, 도 7은 도 6의 정면도이다.

고정날부(53)는 도 6과 7에 도시된 바와 같이 결합 시 중공을 갖는 원기둥 형상으로 형성되는 제1 케이스(530) 및 제2 케이스(540)와, 상기 케이스(530), (540)들을 힌지 결합시키는 결합수단(550)으로 이루어진다.

즉 제1 케이스(530) 및 제2 케이스(540)는 서로 대향되게 설치되되 결합수단(550)에 의해 힌지 결합됨으로써 개폐가 가능하게 되고, 제1 케이스(530)는 하부 외주면이 지지대(31)의 대접홈(311)에 대접되게 설치됨으로써 제2 케이스(540)를 제1 케이스(530)로부터 개방하는 작업만으로 기기점검 및 부품교체가 용이하게 이루어지게 된다.

이와 같이 제1 케이스(530) 및 제2 케이스(540)는 밀폐될 때 내부에 길이방향의 중공이 형성되며, 내부공간에 회전날부(51)가 삽입 설치된다.

제1 케이스(530)는 일면에 곡면형상의 홈이 형성되되 내부에 원호를 따라 관통되는 복수개의 냉각로(532)들이 형성되는 케이스 몸체(531)와, 케이스 몸체(531)의 내주면에 대접되게 설치되는 고정날 판재(533)로 이루어진다. 이때 고정날 판재(533)의 외주면에는 지지대(31)의 길이방향에 평행하게 복수개의 고정날(535)들이 설치된다.

또한 케이스 몸체(530)는 내부에 원호를 따라 관통되어 냉각수 공급수단(미도시)로부터 유입된 냉각수가 이동하는 냉각로(532)들이 간격을 두고 형성된다. 이때 냉각로(532)들의 간격은 후술되는 도 11의 회전날부(51)의 회전날 배열(a), (b), (c), (d), (e), (f)들의 간격에 대응됨으로써 수냉방열이 효율적으로 이루어지게 된다.

고정날 판재(533)는 단면적이 "U"자 형상으로 형성되어 케이스 몸체(531)의 내주면에 대접된다.

또한 고정날 판재(533)의 외주면에는 외주면으로부터 외측으로 돌출되는 고정날(535)들과, 인접되는 고정날(535)들 사이에 형성되어 와류를 발생시키는 와류홈(537)들이 구비된다. 이때 고정날(535)들은 고정날 판재(533)의 길이 방향에 평행하게 고정날 판재(533)의 외주면에 원호를 따라 간격을 두고 설치된다.

제2 케이스(540)는 제1 케이스(530)와 동일하게 케이스 몸체 및 고정날 판재로 이루어진다.

도 8은 도 7의 와류홈에 의해 발생되는 와류현상을 설명하기 위한 예시도이다.

도 8을 참조하여 분쇄부(5)의 분쇄원리를 살펴보면, 고정날부(53) 내측으로 설치되는 회전날부(51)의 회전날(517)이 회전되어 회전운동이 발생하면 고정날(535)과 회전날(517) 사이의 공기는 회전날(517)의 선회력에 의해 와류홈(537)으로 이동하게 된다.

또한 와류홈(537)은 공기가 유입되면 유입된 공기가 반사됨에 따라 강력한 와류를 발생시켜 유입된 분쇄물의 입자 충돌을 활성화시킴으로써 분쇄물이 미세한 크기로 분쇄하게 된다.

도 9는 도 6의 고정날 판재의 평면도이다.

고정날(535)들은 도 9에 도시된 바와 같이 고정날 판재(533)의 내주면에 돌출 형성되되 동일한 원호 상에 형성되는 고정날들을 하나의 배열로 할 때 6개의 배열로 형성된다.

이때 6개의 배열은 설명의 편의를 위해 결합 시 유입부(33)에 인접한 방향에서 대향되는 방향으로 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6 고정날 배열(A), (B), (C), (D), (E), (F)이라고 하기로 하고, 고정날 배열(A), (B), (C), (D), (E), (F)들 각각은 도 5의 1단 분쇄부(5-1), 2단 분쇄부(5-2), 3단 분쇄부(5-3), 4단 분쇄부(5-4), 5단 분쇄부(5-5), 6단 분쇄부(5-6)들에 대응된다.

즉 분쇄부(5)로 유입된 분쇄물은 후술되는 도 14의 임펠러(55)에 의해 제1 고정날 배열(A) -> 제2 고정날 배열(B) -> 제3 고정날 배열(C) -> 제4 고정날 배열(D) -> 제5 고정날 배열(E) -> 제6 고정날 배열(F) 순서인 이동경로에 따라 분쇄부(5)를 통과하게 된다.

또한 고정날 배열(A), (B), (C), (D), (E), (F)들은 제1 고정날 배열(A)에서 제6 고정날 배열(F)을 향할수록 고정날(535)의 수가 동일하거나 또는 감소하도록 하여 제6 고정날 배열(F)에서 와류로 인한 난류발생이 최소로 이루어지도록 한다.

도 5를 참조하여 고정날 배열에 포함되는 고정날(535)의 수량을 감소키는 이유에 대해 살펴보면, 분쇄부(5)는 이동경로에 따라 각 단의 분쇄부(5-1), (5-2), (5-3), (5-4), (5-5), (5-6)에 포함되는 챔버(800)의 부피가 감소하도록 구성되나, 챔버(800)의 부피가 줄어드는 것은 분쇄가 이루어지는 공간이 줄어드는 것이기 때문에 챔버(800)의 부피가 줄어들면 줄어들수록 분쇄 도중 부하가 발생될 확률은 증가하게 된다.

또한 분쇄부(5)의 챔버(800)가 동일한 부피로 형성될 때 와류홈(537) 및 고정날(535)의 수량이 증가하면 와류홈(537)에 의한 와류현상이 증가하여 분쇄물 입자의 충돌이 활성화되기 때문에 분쇄 도중 부하가 발생되는 확률이 증가하게 된다.

이에 따라 본 발명에서는 각 단의 분쇄부(5-1), (5-2), (5-3), (5-4), (5-5), (5-6)에 대응되는 챔버(800)의 부피에 비례하여 와류홈(537) 및 고정날(535)의 수량을 조절함으로써 분쇄 시 발생되는 부하를 효율적으로 방지할 수 있다.

즉 챔버(800)의 부피가 넓어 부하가 쉽게 발생하지 않는 분쇄공간에 대응되는 제1 고정날 배열(A)에는 고정날(535) 및 와류홈(537)의 수량을 많게 하여 입자충돌이 활발하게 이루어지도록 하고, 공간이 좁아 부하가 쉽게 발생하는 분쇄공간에 대응되는 제6 고정날 배열(F)에는 고정날(535) 및 와류홈(537)의 수량을 적게 하여 입자충돌을 억제시킴으로써 부하를 최소화시킨다.

이와 같이 본 발명에서는 입자 충돌 시 과도한 열을 발생시키는 알루미늄 그래뉼의 특성을 감안하여 다단식(5-1), (5-2), (5-3), (5-4), (5-5),, (5-6)으로 분쇄가 이루어지도록 하여 열을 효율적으로 분산시킴과 동시에 챔버(800)의 부피에 적합하게 고정날(535) 및 와류홈(537)의 수량을 변형함으로써 부하 발생을 최소화시킨다.

또한 본 발명에서는 고정날부(53)가 6단 배열로 형성되되 각 배열(A), (B), (C), (D), (E), (F)의 와류홈(537)의 형상을 변형함으로써 각 배열(A), (B), (C), (D), (E), (F)들의 분쇄물 입자 충돌량을 조절한다. 이때 각 배열(A), (B), (C), (D), (E), (F)의 와류홈(537)의 형상은 도 10을 참조하여 살펴보기로 한다.

도 10의 (a)는 '

'자 형상의 와류홈을 나타내는 측면도이고, (b)는 'U'자 형상의 와류홈을 나타내는 측면도이다.

제1, 제2, 제3, 제4 고정날 배열(A), (B), (C), (D)들은 고정날 판재(533)의 외면으로부터 내측으로 파이되 서로 간격을 두고 형성되는 와류홈들을 포함하되 제1, 제2, 제3, 제4 고정날 배열(A), (B), (C), (D)에는 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이 '

'자 형상의 와류홈(601)들이 형성되고, 제5, 제6 고정날 배열(E), (F)에는 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 '∪'자 형상의 와류홈(611)들이 형성된다.

제1, 제2, 제3, 제4 고정날 배열(A), (B), (C), (D)에 적용되는 '

'자 형상의 와류홈(601)은 회전날(517)의 회전에 따라 유입된 공기가 수직면인 대향면(603)에 부딪히면 부딪힌 공기는 반사되어 경사지게 형성된 경사면(605)에 부딪힘으로써 난반사하게 된다.

그러나 제5, 제6 고정날 배열(E), (F)에 적용되는 "∪"자 형상의 와류홈(611)은 공기가 유입되면 유입된 공기가 곡면을 따라 이동하기 때문에 '

'자 형상의 와류홈(601)에 비해 난반사가 적게 이루어지게 되고, 이에 따라 분쇄물의 입자충돌이 줄어들게 된다.

이와 같이 본 발명에서는 고정날부(53)가 복수개의 고정날 배열(A), (B), (C), (D), (E), (F)들로 이루어지고, 각 고정날 배열(A), (B), (C), (D), (E), (F)은 대응되는 분쇄부(5)의 챔버(800)의 부피에 따라 와류홈(537)의 형상을 변형하여 입자 충돌을 제어함으로써 분쇄 시 발생되는 부하를 효율적으로 줄일 수 있다.

도 11은 도 1의 회전날부를 나타내는 사시도이고, 도 12는 도 11의 측면도이다.

회전날부(51)는 도 11과 12에 도시된 바와 같이 로터부(7)의 회전에 따라 회전되는 메인 샤프트(Mail Shaft)인 봉 형상의 회전축(511)과, 회전축(511)에 간격을 두고 설치되는 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6, 제7 걸림판(513), (513'), (513''), (514), (514'), (514''), (514''')들과, 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6, 제7 걸림판(513), (513'), (513''), (514), (514'), (514''), (514''')들 사이에 설치되는 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6 회전체(515), (515'), (515''), (516), (516'), (516'')들과, 회전체(515), (515'), (515''), (516), (516'), (516'')들의 외주면에 설치되는 복수개의 회전날(517)들로 이루어지고, 제7 걸림판(514''')에 인접되는 지점에는 전술하였던 바와 같이 임펠러(55)가 소정의 간격을 두고 회전축(511)에 결합된다. 이때 회전날부(51)는 회전축(511)의 양단부가 각각 유입부(33) 및 토출부(35)에 결합되고, 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6, 제7 걸림판(513), (513'), (513''), (514), (514'), (514''), (514''')들이 고정날부(53)의 내부에 설치된다.

이때 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 제1 걸림판(513) 및 제2 걸림판(513') 사이에 설치되는 제1 회전체(515) 및 회전날(517)들을 제1 회전날 배열(a), 제2 걸림판(513')및 제3 걸림판(513'') 사이에 설치되는 제2 회전체(515') 및 회전날(517)들을 제2 회전날 배열(b), 제3 걸림판(513'') 및 제4 걸림판(514) 사이에 설치되는 제3 회전체(515'') 및 회전날(517)들을 제3 회전날 배열(c), 제4 걸림판(514) 및 제5 걸림판(514') 사이에 설치되는 제4 회전체(516) 및 회전날(517)들을 제4 회전날 배열(d), 제5 걸림판(514') 및 제6 걸림판(514'') 사이에 설치되는 제5 회전체(516') 및 회전날(517)들을 제5 회전날 배열(e), 제6 걸림판(514'') 및 제7 걸림판(514''') 사이에 설치되는 제6 회전체(516'') 및 회전날(517)들을 제6 회전날 배열(f)라고 하기로 한다.

제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6, 제7 걸림판(513), (513'), (513''), (514), (514'), (514''), (514''')들은 중앙에 회전축(511)이 관통되는 원 형상의 판재로 형성되고, 회전축(511)이 관통되어 회전축에 결합되되 회전축(511)에 일정 간격을 두고 설치된다.

또한 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6, 제7 걸림판(513), (513'), (513''), (514), (514'), (514''), (514''')들은 제1 걸림판(513)에서 제7 걸림판(514'''')을 향할수록 면적이 증가함으로써 고정날 판재(533)의 고정날(535)과 단부의 간격(이하, 제1 간격이라고 하기로 함)이 각기 다르게 형성된다. 이때 제1 걸림판(513)의 제1 간격은 19mm이고, 제2 걸림판(513')의 제1 간격은 16.5mm이고, 제3 걸림판(513'')의 제1 간격은 14mm이고, 제4 걸림판(514)의 제1 간격은 11.5mm이고, 제5 걸림판(514')의 제1 간격은 9mm이고, 제6 걸림판(514'')의 제1 간격은 6.5mm이고, 제7 걸림판(514''')의 제1 간격은 2mm인 것이 바람직하다.

즉 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6, 제7 걸림판(513), (513'), (513''), (514), (514'), (514''), (514''')들은 면적이 점점 증가하게 형성되고, 제1 간격이 점차 줄어들도록 회전축(511)에 설치됨으로써 제1 걸림판(513)에서 제7 걸림판(514'''')을 향할수록 작은 입도의 분쇄물들이 제1 간격을 통해 이동하게 된다.

제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6 회전체(515), (515'), (515''), (516), (516'), (516'')들은 중앙에 회전축이 관통되는 회전축 관통공이 형성되는 원기둥 형상으로 형성되고, 제1 회전체(515)는 제1, 제2 걸림판(513), (513')들 사이에, 제2 회전체(515')는 제2, 제3 걸림판(513'), (513'')들 사이에, 제3 회전체(515'')는 제3, 제4 걸림판(513''), (514)들 사이에, 제4 회전체(516)는 제4, 제5 걸림판(514), (514')들 사이에, 제5 회전체(516')는 제5, 제6 걸림판(514'), (514'')들 사이에, 제6 회전체(516'')는 제6, 제7 걸림판(514''), (514''')들 사이에 설치된다.

또한 회전체(515), (515'), (515''), (516), (516'), (516'')들 각각은 분쇄부(5-1), (5-2), (5-3), (5-4), (5-5), (5-6)에 대응된다.

또한 회전체(515), (515'), (515''), (516), (516'), (516'')들은 단면적이 제1 회전체(515)에서 제6 회전체(516'')를 향할수록 증가된다.

또한 회전체(515), (515'), (515''), (516), (516'), (516'')들의 외주면에는 복수개의 회전날(517)들이 설치된다.

또한 회전체(515), (515'), (515''), (516), (516'), (516'')들은 회전날(517)이 설치될 때 중앙으로부터 회전날(517) 단부까지의 반지름이 대접되는 걸림판들 중 임펠러(55)를 향하는 각 걸림판(513'), (513''), (513'''), (513'''')의 지름보다 작게 형성된다.

이때 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6 회전날 배열(a), (b), (c), (d), (e), (f)들 각각은 분쇄부(5-1), (5-2), (5-3), (5-4), (5-5), (5-6)에 포함됨으로써 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6 고정날 배열(A), (B), (C), (D), (E), (F)들과, 제1, 제2 케이스(530), (540)의 냉각로(532)들 각각에 대응되게 된다.

도 13은 도 4의 분쇄부를 설명하기 위한 설명도이다.

분쇄부(5)는 고정날부(53)와 회전날부(51)가 결합될 때 도 13에 도시된 바와 같이 고정날 판재(533)와 회전체(515), (515'), (515''), (515''), (516), (516'), (516'')들 사이로 분쇄가 이루어지는 공간인 챔버(Chamber)(810), (820), (830), (840), (850), (860)들이 형성된다. 이때 1차 고정날 배열(A) 및 1차 회전날 배열(a)에 의해 형성되는 챔버를 1차 챔버(810), 2차 고정날 배열(B) 및 2차 회전날 배열(b)에 의해 형성되는 챔버를 2차 챔버(820), 3차 고정날 배열(C) 및 3차 회전날 배열(c)에 의해 형성되는 챔버를 3차 챔버(830), 4차 고정날 배열(D) 및 4차 회전날 배열(d)에 의해 형성되는 챔버를 4차 챔버(840), 5차 고정날 배열(E) 및 5차 회전날 배열(e)에 의해 형성되는 챔버를 5차 챔버(850), 6차 고정날 배열(F) 및 6차 회전날 배열(f)에 의해 형성되는 챔버를 6차 챔버(860)라고 하기로 한다.

또한 각 챔버(810), (820), (830), (840), (850), (860)들 각각은 분쇄부의 각 단(5-1), (5-2), (5-3), (5-4), (5-5), (5-6)에 대응된다.

또한 1차, 2차, 3차, 4차, 5차, 6차 챔버(810), (820), (830), (840), (850), (860)들은 각 회전체(515), (515'), (515''), (516), (516'), (516'')의 크기에 따라 1차 챔버(810)에서 6차 챔버(860)를 향할수록 공간이 줄어들게 된다.

즉 1차 챔버(810)에서 제2 걸림판(513')의 제1 간격보다 작은 입도로 분쇄된 분쇄물만이 2차 챔버(820)로 이동하게 되고, 이러한 방식은 2차, 3차, 4차, 5차, 6차 챔버(820), (830), (840), (850), (860)에도 동일하게 적용되어 최종적으로 200 ~ 2000㎛의 입도를 갖는 알루미늄 그래뉼을 획득할 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명의 일실시예의 고속분쇄 도정 공정에 적용되는 고속분쇄 도정 장치(1)는 분쇄가 6단 구조로 이루어지기 때문에 분쇄 시 발생되는 열을 효율적으로 분산시킬 수 있다.

이때 각 챔버(810), (820), (830), (840), (850), (860) 내에서 분쇄가 이루어질 때 분쇄물이 소망의 입도로 분쇄되더라도 다음 챔버로 이동하지 못하게 되는 경우 입자들은 지속적으로 충돌하게 되고, 특히 입자 충돌 시 과도한 열을 발생시킴과 동시에 연성이 높은 알루미늄의 특성 상 입자 충돌이 지속될 경우 입자들이 용융되어 고정날 및 회전날에 눌어붙어 기계가 멈추는 일이 발생하게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 각 챔버 내에서 소망의 입도로 분쇄된 분쇄물을 다음 챔버로 신속하게 이동시킴과 동시에 분쇄 시 발생되는 열을 공랭식으로 방열시키기 위한 임펠러(55)를 연구하여 적용하였다.

도 14는 도 2의 임펠러를 나타내는 평면도이고, 도 15는 도 14의 측면도이다.

도 14와 15의 임펠러(55)는 회전날부(51)에 인접하게 회전축(511)에 결합되며, 회전축(511)에 연동되어 회전축(511)의 회전에 따라 회전됨으로써 회전날부(51)와 고정날부(53) 사이, 상세하게로는 챔버(810), (820), (830), (840), (850), (860)들을 통과하는 공기의 유속을 높이는 장치이다.

즉 제1 챔버(810)에서 제6 챔버(860)를 향하는 방향으로 이동하는 공기의 유속을 높여 각 챔버 내에서 소망의 입도로 분쇄된 분쇄물이 다음 챔버로 이동하지 못하여 용융되는 종래의 문제점을 극복할 수 있다.

임펠러(55)는 도 14와 15에 도시된 바와 같이 원 형상의 판재로 형성되는 원판부(551)와, 길이를 갖는 판재로 형성되어 원판부(551)의 일면에 수직으로 설치되는 복수개의 블레이드(555), (557)들과, 원판부(551)의 중앙에 형성되어 회전축(511)에 결합되는 회전축 관통공(555)으로 이루어진다.

블레이드(555), (557)들은 길이를 갖는 사각형 판재로 형성되되 길이가 긴 장 블레이드(555)와, 장 블레이드(555)에 비해 길이가 짧은 단 블레이드(557)로 이루어진다.

또한 장 블레이드(555) 및 단 블레이드(557)들은 일단부가 원판부(551)의 외주연에 연결되되 타단부가 원판부(551)의 중앙에 형성되는 회전축 관통공(555)을 향하도록 설치된다. 이때 장 블레이드(555)의 길이는 원판부(551)의 반지름 보다 작은 길이로 형성됨으로써 장 블레이드(555) 및 단 블레이드(557)의 타단부는 회전축 관통공(555)으로부터 이격되게 설치되도록 한다.

또한 블레이드(555), (557)들은 원판부에 대접되는 대접면에 대향되는 상부면이 경사면(558)과, 수평면(559)을 포함하고, 이때 경사면(558)은 원판부(551)의 중앙에 인접한 단부에서 외측을 향할수록 상향되고, 수평면(559)은 원판부(551)에 평행하게 형성된다.

이때 블레이드(555), (557)들은 상부면이 경사면(558)으로 형성되어 임펠러(55)가 토출부(33) 내부에 설치될 때 후술되는 도 15의 토출부(33)의 내측면과 블레이드(555), (557)의 상부면 사이의 이격거리를 줄이고, 이에 따라 이격거리에 의한 압력손실을 절감시킴으로써 공기의 유속을 현저하게 높일 수 있다.

도 16의 (a)는 임펠러의 블레이드가 평면으로 형성될 때를 설명하기 위한 예시도이고, (b)는 임펠러의 블레이드가 곡면으로 형성될 때를 설명하기 위한 예시도이다.

도 16의 (a)에 도시된 바와 같이 임펠러(55)의 블레이드(555)가 평면으로 형성되면 제6 챔버(860)를 통과하여 유입된 공기(900)는 블레이드(555)의 일면에 부딪친 후 반사된 공기는 인접한 블레이드(555')의 대향면으로 이동하여 반사됨으로써 난류가 발생된다.

그러나 본 발명에 적용되는 임펠러(55)는 블레이드(555)를 곡면으로 형성함으로써 도 16의 (b)에 도시된 바와 같이 유입된 공기가 블레이드(555)의 일면에 부딪치면 부딪친 공기(900)는 도 16의 (a)와 같이 대향되는 블레이드(555)로 이동되는 것이 아니라 블레이드(555)의 일면의 곡면을 따라 외측을 향하게 된다.

이에 따라 회전날부(5)의 제7 걸림판(514''')의 제1 간격으로 토출되는 입도 0.2 ~ 2mm의 분쇄물은 임펠러(55)의 블레이드(557), (559)들로 이동된 후 임펠러(55)의 회전으로 인한 회전력 및 공기이동에 따라 토출관(353)으로 이동하게 된다.

도 17은 도 3의 하우징부의 하우징을 나타내는 측단면도이다.

도 17의 토출부(35)은 일측면이 개구되어 내부에 임펠러(55)가 회전 가능하도록 설치되며 지지대(31)의 타측에 결합되는 하우징 몸체(351)와, 중공을 갖는 원판 형상으로 형성되어 하우징 몸체(351)의 개구부에 볼트(B) 체결되는 유속조절판(353)으로 이루어진다.

하우징 몸체(351)는 개구부가 회전날부(51)를 향하도록 지지대(31)의 타측에 결합된다.

또한 하우징 몸체(351)는 내부에 임펠러(55)가 설치됨에 따라 임펠러(55)의 회전에 의하여 회전날부(51)를 향하는 전방으로 공기를 흡입하여 분쇄물들이 임펠러(55)를 향하여 이동하도록 한다.

도 18은 도 17의 유속조절판을 나타내는 측단면도이다.

도 18의 유속조절판(353)은 하우징 몸체(351)의 개구부에 볼트(B) 체결된다.

또한 유속조절판(353)은 원판으로 형성되는 원판부(371)와, 원판부(371)의 일측면에 일측면으로부터 외측으로 원 기둥 형상으로 돌출되는 전면돌출부(381)와, 원판부(371)의 타측면에 타측면으로부터 외측으로 돌출되는 후면돌출부(391)로 이루어지며, 원판부(371), 전면돌출부(381) 및 후면돌출부(391)의 중앙에는 중공(373)이 일체로 형성된다.

이때 유속조절판(353)은 전면돌출부(381)가 분쇄부(5)를, 후면돌출부(391)가 하우징 몸체(351)의 내측을 향하도록 하우징 몸체(351)의 개구부에 설치된다.

또한 원판부(371), 전면돌출부(381) 및 후면돌출부(391)는 중공(373)을 형성하는 내주면(375)이 전면돌출부(381)가 형성된 일측면에서 후면돌출부(391)가 형성된 타측면을 향할수록 원의 중앙을 향하는 경사면으로 형성된다.

이때 후면 돌출부(391)의 외주면(393) 또한 외측을 향할수록 원의 중앙을 향하는 경사면으로 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 유속조절판(353)은 하우징 몸체(351)의 내측을 향하는 원판부(371)의 일측면에 후면 돌출부(391)가 돌출 형성되고, 중공(373)을 형성하는 내주면(375)이 경사면으로 형성됨으로써 공기의 유속을 증가시키는 원인 및 방법에 대해서는 도 19에서 상세하게 설명하기로 한다.

도 19의 (a)는 종래에 임펠러가 설치된 하우징을 나타내는 측단면도이고, (b)는 본 발명에 적용되는 임펠러가 설치된 하우징을 나타내는 측단면도이다.

일반적으로 임펠러(55)는 회전날부(51)의 일측에 설치되되 회전날부(51)로부터 간격을 두고 설치되기 때문에 회전날부(51)와 임펠러(55) 사이에는 소정의 부피를 갖는 공간(이하 체류공간이라고 하기로 함)이 형성되게 된다. 이때 체류공간의 부피는 제6 챔버(860)의 부피에 비교하여 현저하게 크기 때문에 제6 챔버(860)로부터 배출되는 공기는 체류공간 내에서 압력을 손실하게 된다.

즉 제6 챔버(860)와 임펠러(55) 사이의 체류공간은 공기의 압력손실(Pressure loss)을 발생시켜 제6 챔버로부터 배출된 공기는 체류 공간을 통과하지 못한 상태로 체류 공간 내에서 순환하게 된다.

이와 같이 체류공간은 고속분쇄 도정장치(1)의 공기 유속을 떨어뜨리는 주요 원인이며, 이러한 공기유속 저하는 챔버를 통과하는 공기 순환을 저하시켜 방열효율을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 각 챔버에서 소망의 입도로 분쇄된 분쇄물를 다음 챔버로 이동시키지 못하는 문제점을 발생시킨다. 특히 알루미늄은 연성이 높고, 열에 취약한 특성을 갖기 때문에 상기 방열효율 저하 및 분쇄물 정체 현상은 폐알루미늄 분쇄물을 용융시켜 기계의 오동작을 일으키게 된다.

이에 따라 본 발명에서는 각 챔버를 이동하는 공기의 유속을 높임으로써 방열효율을 높이고, 폐알루미늄 분쇄물의 용융을 방지하기 위하여 임펠러(55)의 구조 및 형상과, 임펠러(55)가 설치되는 하우징 몸체(331)의 구조 및 형상을 연구하였다.

도 19의 (a)에 도시된 바와 같이 종래에는 토출부(33')의 개구부에 임펠러(55')가 설치되되 임펠러(55')는 회전 시 토출부(33')에 접촉되지 않도록 토출부(33')의 내측면으로부터 간격을 두고 설치된다.

따라서 토출부(33')의 개구부를 형성하는 일측면의 내측 단부(330')와 임펠러(55')는 소정의 간격(d')을 두고 이격되게 된다. 이때 상기 소정의 간격(d')을 임펠러 간격이라고 하기로 한다.

이와 같이 설치되는 임펠러(55')는 토출부(33') 내부에서 회전축(511)의 회전에 따라 회전됨으로써 공기의 유속을 증가시키나, 공기를 흡입할 때 임펠러 간격(d')은 체류공간으로부터 유입되는 공기의 압력을 손실시켜 임펠러(55')의 공기유속 기능을 저하시키는 주요 원인으로 작용한다. 즉 토출부(33')에 임펠러(55')가 설치될 때 임펠러(55')의 토출압은 임펠러 간격(d')에 비례하여 떨어지기 때문에 임펠러 간격(d')이 증가할수록 분쇄부(5)를 통과하는 공기유속이 저하된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 도 19의 (b)에 도시된 바와 같이 블레이드들이 경사면(558)을 포함하고, 토출부 몸체(351)의 개구부에 유속조절판(353)이 볼트 체결되되 유속조절판(353)은 내주면(375)이 경사면으로 형성되는 전면돌출부(381) 및 후면돌출부(391)를 포함함으로써 유입되는 공기를 내주면(375)을 따라 임펠러(55)로 집중되도록 한다.

또한 유속조절판(353)은 후면돌출부(391)가 토출부 몸체(351)의 내측으로 돌출되기 때문에 내측 단부(330)와 임펠러(55) 사이의 간격인 임펠러 간격(d)이 도 19의 (a)에 비해 현격하게 감소됨으로써 공기 압력손실을 절감시킬 수 있다. 이때 임펠러(55)의 블레이드 또한 경사면(558)을 형성하기 때문에 후면돌출부(391)는 이에 대응하여 토출부 몸체(351)의 내측으로 더욱 돌출될 수 있다.

또한 유속조절판(353)은 도 17에서 전술하였던 바와 같이 토출부 몸체(351)에 볼트 체결되어 탈부착이 가능하기 때문에 각기 다른 내주면의 경사각을 갖는 유속조절판을 기 제조한 후 토출압이 기 설정된 설정압력 보다 낮은 경우 경사각도가 큰 유속조절판(373)으로 교체하여 토출압을 증가시킬 수 있고, 토출압이 설정압력 이상일 대 경사각도가 작은 유속조절판으로 교체하여 토출압을 줄일 수 있다. 즉 별도의 토출압 제어 수단 없이 유속조절판(373)의 간단한 교체 작업만으로 공기의 유속을 제어할 수 있게 된다.

1:고속분쇄 도정 장치 3:하우징부
5:분쇄부 7:로터부 31:지지대
33:유입부 35:토출부 51:회전날부
53:고정날부 55:임펠러

Claims (14)

1. 로터에 의하여 회전되는 회전축;
   상향으로 개구된 곡면홈을 갖는 지지대;
   중심이 상기 회전축에 결합되는 원기둥 형상으로 형성되되 외주면에 회전날들이 설치되며, 일측에서 타측을 향할수록 직경이 증가하는 회전날부;
   상기 지지대의 곡면홈에 안착되며, 상기 회전축과 동심원상으로 설치되고, 내주면에 상기 회전날들의 회전반경으로부터 간격을 두고 이격되는 고정날들이 설치되는 고정날부;
   분쇄물이 유입되는 유입구가 형성되어 상기 회전날부의 일측에 설치되는 유입부;
   상기 분쇄물이 토출되는 토출구가 형성되어 상기 회전날부의 타측에 설치되며, 상기 회전날부를 향하는 일면에 개구부를 형성하는 토출부;
   상기 회전축의 외주면에 장착되어 회전되는 원판부와, 판재 형상으로 형성되어 상기 원판부에 수직으로 설치되는 복수개의 블레이드(Blade)들로 구성되어 상기 토출부의 개구부에 설치되는 임펠러(Impeller)를 포함하고,
   상기 분쇄물은 상기 회전날부와 상기 고정날부 사이의 공간을 통과할 때 상기 회전날에 의한 선회운동에 의하여 입자들이 충돌됨으로써 미세한 크기로 분쇄되고,
   상기 임펠러는 상기 회전축의 회전에 따라 회전되어 공기 토출압을 높임과 동시에 유입된 분쇄물이 상기 블레이드에 충돌하여 상기 토출구로 토출시키는 것을 특징으로 하는 고속분쇄 도정장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 회전날부는
   서로 다른 직경을 갖는 원기둥 형상으로 형성되어 중심이 상기 회전축에 결합되는 회전체들;
   중심이 상기 회전축에 결합되되 인접하는 회전체들 사이에 설치되는 원판 형상의 걸림판들;
   상기 회전체들의 외주면에 설치되는 회전날들을 포함하고,
   상기 회전체들은 상기 유입부에 인접한 일측에서 상기 토출부에 인접한 타측을 향할수록 큰 직경을 갖도록 상기 회전축에 결합되는 것을 특징으로 하는 고속분쇄 도정장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 고정날들은 상기 회전축에 평행하게 상기 고정날부의 내주면에 설치되고,
   상기 고정날부는
   원호 상으로 인접하는 고정날들 사이에 형성되어 와류를 발생시키는 복수개의 와류홈들이 형성되는 것을 특징으로 하는 고속분쇄 도정장치.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 고정날부는 동심원 상에 설치되는 고정날들 및 와류홈들을 하나의 고정날 배열이라고 할 때 복수개의 고정날 배열들을 포함하고,
   상기 고정날 배열들 각각에 설치되는 고정날 및 와류홈의 개수는 상기 분쇄물의 이동경로에 따라 동일하거나 또는 감소되는 것을 특징으로 하는 고속분쇄 도정장치.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 고정날 배열들 각각은 상기 회전체들 각각의 외주면에 대향되는 것을 특징으로 하는 고속분쇄 도정장치.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 회전체들은 6개이고,
   상기 분쇄물의 이동경로에 따라서, 첫 번째 회전체와 상기 고정날의 내주면 사이의 간격은 19mm이고, 두 번째 회전체와 상기 고정날의 내주면 사이의 간격은 16.5mm이고, 세 번째 회전체와 상기 고정날의 내주면 사이의 간격은 14mm이고, 네 번째 회전체와 상기 고정날의 내주면 사이의 간격은 11.5mm이고, 다섯 번째 회전체와 상기 고정날의 내주면 사이의 간격은 9mm이고, 여섯 번째 회전체와 상기 고정날의 내주면 사이의 간격은 6.5mm인 것을 특징으로 하는 고속분쇄 도정장치.
7. 청구항 5에 있어서, 상기 고정날 배열들은 상기 이동경로에 따라 제1 고정날 배열, 제2 고정날 배열, 제3 고정날 배열, 제4 고정날 배열, 제5 고정날 배열 및 제6 고정날 배열로 이루어지고,
   상기 제1 고정날 배열, 상기 제2 고정날 배열, 상기 제3 고정날 배열 및 상기 제4 고정날 배열의 와류홈은 '

   

   '자 형상으로, 상기 제5 고정날 배열 및 상기 제6 고정날 배열의 와류홈은 '∪'자 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고속분쇄 도정장치.
8. 청구항 5에 있어서, 상기 고속분쇄 도정 장치는 냉각수를 공급하는 냉각수공급 수단을 더 포함하고,
   상기 고정날부는 내부에 상기 냉각수공급 수단으로부터 공급받은 상기 냉각수가 이동하는 적어도 하나 이상의 냉각로들이 형성되는 것을 특징으로 하는 고속분쇄 도정장치.
9. 청구항 8에 있어서, 상기 냉각로들은 상기 회전축의 동심원 상으로 형성되되 상기 고정날부의 길이 방향으로 간격을 두고 형성됨으로써 상기 고정날 배열들 각각에 대응되는 것을 특징으로 하는 고속분쇄 도정장치.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 고정날부는 길이 방향으로 절단되어 서로 대향되게 설치되는 제1 케이스 및 제2 케이스와, 일단부가 상기 제1 케이스에, 타단부가 상기 제2 케이스에 결합되는 힌지 결합수단으로 이루어짐으로써 상기 제1 케이스 및 상기 제2 케이스는 상기 힌지 결합수단에 의해 개폐되는 것을 특징으로 하는 고속분쇄 도정장치.
11. 삭제
12. 청구항 1에 있어서, 상기 블레이드들은 길이가 긴 장 블레이드와, 길이가 짧은 단 블레이드들 중 어느 하나이며, 일단부가 상기 원판부의 중앙을 향하며, 타단부가 상기 원판부의 테두리에 연결되는 것을 특징으로 하는 고속분쇄 도정장치.
13. 청구항 12에 있어서, 상기 블레이드들은 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고속분쇄 도정장치.
14. 청구항 13에 있어서, 상기 토출부는 상기 개구부에 탈부착 가능하도록 설치되는 유속조절판을 더 포함하고,
    상기 유속조절판은
    원판으로 형성되는 원판부;
    상기 원판부의 일면으로부터 원 기둥 형상으로 외측으로 돌출되는 전면돌출부;
    상기 원판부의 타면으로부터 원기둥 형상으로 외측으로 돌출되는 후면돌출부를 포함하고,
    상기 원판부, 상기 전면돌출부 및 상기 후면돌출부의 중앙에는 상기 회전축이 관통하는 중공이 형성되며, 상기 중공을 형성하는 내주면은 상기 전면돌출부에서 상기 후면돌출부를 향할수록 원의 중앙을 향하는 경사면으로 형성됨으로써 상기 경사면의 경사각도에 따라 공기 토출압을 조절하는 것을 특징으로 하는 고속분쇄 도정장치.

Images