충격식 분쇄기의 종류

영향 분쇄기 충격 에너지를 이용하여 중간 경도의 취성 재료를 분쇄하는 장치입니다. 1942년 독일에서 처음 도입된 이래, 60여 년 동안 급속한 발전을 거듭해 왔습니다. 현재 중국에서는 시멘트, 전력, 건축 자재, 화학, 석탄, 야금 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 해머 크러셔와 공통된 장점(높은 분쇄비, 과분쇄를 최소화한 균일한 제품 크기, 낮은 에너지 소비, 쉬운 제조, 편리한 유지보수 등) 외에도, 임팩트 크러셔는 제품 크기에 대한 넓은 조정 범위와 선택적 분쇄 수행 능력 같은 이점을 제공합니다. 따라서 중국에서는 한때 해머 크러셔를 임팩트 크러셔로 대체하려는 시도가 있었습니다. 중국이 1958년에 임팩트 크러셔 생산을 시작한 이래 50년 이상의 발전을 거쳐, 현재 그 기술 성능은 국제 선진 수준에 근접했습니다. 이 크러셔들은 국가 경제 건설의 요구를 충족할 뿐만 아니라 해외로도 수출되고 있습니다.

임팩트 크러셔의 설치, 운전 및 유지보수 시 주의사항

충격식 분쇄기에는 여러 종류가 있으며, 주로 단일 로터형과 이중 로터형의 두 가지 주요 범주로 나뉩니다. 이 분류에 대한 자세한 내용은 표 6-1에 나와 있습니다.
표 6-1 영향 분류표 분쇄기

임팩트 크러셔의 작동 원리는 해머 크러셔의 작동 원리와 유사합니다. 분쇄기: 두 기계 모두 고속으로 회전하는 해머를 사용하여 광석에 충격을 가해 분쇄합니다. 그러나 두 기계의 분쇄 공정은 정확히 동일하지는 않습니다. 그림 6-1은 충격식 분쇄기의 작동 원리를 나타낸 개략도입니다.

광석이 분쇄실로 유입되면, 고속으로 회전하는 플레이트 해머의 충격을 즉시 받아 선택적 분쇄가 이루어집니다. 광석은 이 충격으로 막대한 운동 에너지를 얻어 1단계 충격판 쪽으로 고속으로 투사됩니다. 충격판의 반동 작용으로 인해 광석은 다시 분쇄됩니다. 충격판에서 튕겨 나온 광석은 다시 플레이트 해머에 부딪히며, 위의 분쇄 과정이 반복됩니다. 그 후, 분쇄된 광석은 추가 분쇄를 위해 2단계 충격판을 향해 다시 고속으로 투사됩니다.

그림 6-1 충격식 분쇄기의 작동 원리 도식도
1 로터; 2 플레이트 해머; 3 타이로드; 4 2단 충격판; 5 1단 충격판; 6 체인; 7 급재구; 8 메인 프레임

이러한 방식으로, 플레이트 해머와 충격판의 지속적인 다중 충격과 광석 입자 간의 충돌에 의해, 광석은 자연적인 절리면을 따라 지속적으로 갈라지고, 흩어지며, 분쇄됩니다. 입자 크기가 플레이트 해머와 임팩트 플레이트 사이의 간격보다 작아지면, 해당 재료는 적격 제품으로 기계 하부에서 배출됩니다.

임팩트 크러셔의 모델 및 사양에 대한 의미를 설명하는 예시는 다음과 같습니다.

중국에서 생산되는 충격식 분쇄기는 용도에 따라 일반적으로 일반형(PF 시리즈)과 석탄용(PFD 또는 PFM 시리즈)의 두 가지 유형으로 나눌 수 있으며, 각 유형마다 약 14가지의 주요 사양이 있습니다. 일반 임팩트 크러셔는 광물 가공, 화학 공학, 시멘트, 건설, 내화물, 세라믹, 유리 등의 산업 분야에서 중간 경도의 광석, 암석, 슬래그 등을 분쇄하는 데 사용할 수 있습니다. 이 중 단일 로터형은 일반적으로 중·미세 분쇄에 사용되는 반면, 이중 로터형은 거친 분쇄 및 1단 분쇄에 사용됩니다. 해당 기술적 매개변수는 표 6-2에 나열되어 있습니다.

표 6-2 다양한 유형의 충격에 대한 기술적 매개변수 분쇄기

단일 로터 충격식 분쇄기의 구조

충격식 분쇄기는 로터의 개수에 따라 단일 로터형과 이중 로터형으로 분류됩니다. 그림 6-2는 중국에서 생산된 φ1250mm×1000mm 단일 로터 임팩트 크러셔를 보여준다. 이 크러셔의 구조는 비교적 단순하며, 주로 프레임, 동력 전달 장치, 로터, 플레이트 해머 및 임팩트 플레이트로 구성되어 있다.

그림 6-2 φ1250mm×1000mm 단일 로터 충격식 분쇄기
1—프레임(본체); 2—균질화판(에이프런 플레이트); 3—로터; 4—플레이트 해머(타격판);
5—체판(그레이트 판); 6—제1 충격판; 7—제2 충격판; 8—도어;
9—스프링 조정 장치(스프링 조정부); 10—풀리(벨트 풀리); 11—전동기

충격의 구조 크러셔

충격식 분쇄기의 프레임은 상부 프레임과 하부 프레임으로 구성되어 있으며, 이 두 프레임은 볼트로 서로 연결되어 있습니다. 로터 축 위쪽 부분이 상부 프레임으로, 유지보수 및 설치를 위해 측면 도어와 후면 도어가 설치되어 있습니다. 로터 축 아래쪽 부분은 하부 프레임으로, 볼트로 기초에 고정되어 있으며 주로 전체 기계의 하중을 지탱합니다. 프레임 내부에서 광석과 접촉하는 모든 부품에는 교체 가능한 내마모성 라이너가 장착되어 있습니다. 분쇄기 급재구에는 체인 커튼이 설치되어 있어, 분쇄 과정에서 광석이 기계 밖으로 튀어나와 사고를 일으키는 것을 방지합니다.

임팩트 크러셔의 동력 전달 방식은 매우 간단합니다. 모터가 벨트 풀리를 통해 주축과 로터를 직접 구동하여 고속으로 회전시킵니다. 주축은 프레임 양쪽의 베어링 하우징에 있는 구름 베어링에 의해 지지됩니다. 베어링에는 일반적으로 주기적으로 그리스를 주입하여 윤활합니다.

작동 원리 측면에서 볼 때, 임팩트 크러셔와 해머 크러셔의 가장 큰 차이점은 해머 크러셔가 경첩으로 연결된 매달린 해머를 사용하는 반면, 임팩트 크러셔의 플레이트 해머는 로터에 견고하게 연결되어 있어 로터 전체의 회전 관성을 이용하여 광석을 충격하고 분쇄한다는 점입니다. 따라서 로터는 광석 분쇄 요건을 충족할 수 있을 만큼 충분한 질량을 가져야 합니다. 로터의 질량이 너무 가벼우면 분쇄 효율이 떨어집니다. 물론 너무 무거워서도 안 되는데, 그렇지 않으면 분쇄기를 시동하기 어려워집니다.

충격식 분쇄기의 로터는 일반적으로 일체형 주강 구조를 채택합니다. 이러한 구조는 질량이 커서 분쇄기에 필요한 질량 에너지를 쉽게 충족시킬 수 있으며, 동시에 견고하고 내구성이 뛰어나 플레이트 해머의 장착이 용이합니다. 일부 임팩트 크러셔는 여러 개의 주강 또는 구조용 강철 디스크를 겹쳐 조립한 로터를 사용합니다. 이러한 조립식 로터는 제조 및 균형 조정이 용이합니다. 일부 소형 임팩트 크러셔는 강판으로 용접한 중공 로터를 사용합니다. 구조가 간단하고 제조가 용이하지만, 강도와 내구성은 떨어집니다.

충격판은 고망간강 또는 기타 내마모성 재료로 제작되며, 기계 내부에 자유롭게 매달려 있습니다. 임팩트 플레이트의 한쪽 끝은 서스펜션 샤프트를 통해 프레임의 양쪽 끝에 경첩으로 연결되어 있으며, 다른 쪽 끝은 구형 와셔를 사용하는 타이로드 볼트를 통해 상부 프레임의 원추형 와셔에 지지됩니다. 이 임팩트 플레이트는 또한 크러셔의 안전 장치 역할도 합니다. 분쇄할 수 없는 이물질이 기계에 유입되면, 임팩트 플레이트에 가해지는 충격력이 급격히 증가하여 타이로드 볼트가 구형 와셔를 압축하게 되고, 이로 인해 타이로드 볼트가 뒤로 들어 올려져 분쇄할 수 없는 이물질이 배출되어 기계 전체의 안전이 보장됩니다. 또한, 타이로드 볼트의 너트를 조정함으로써 플레이트 해머와 충격판 사이의 간격을 조절할 수 있으며, 이를 통해 분쇄된 제품의 입도 범위를 제어할 수 있습니다.

임팩트 플레이트는 분쇄 과정에 직접 관여하기 때문에, 그 형상과 구조는 분쇄 효율에 큰 영향을 미칩니다. 최상의 분쇄 효과를 얻기 위해서는 이론적으로 원료가 임팩트 플레이트 표면과 수직으로 충돌해야 합니다. 현재 국내의 임팩트 크러셔는 일반적으로 파선형 또는 인볼루트 형상의 임팩트 플레이트를 사용하고 있습니다. 전자는 구조가 단순하고 가공이 용이하지만, 최적의 광석 분쇄 요건을 충족시키지 못하며, 후자는 재료가 임팩트 플레이트의 모든 지점에서 수직으로 충돌할 수 있게 하여 최상의 분쇄 효과를 달성합니다. 그러나 가공의 어려움으로 인해 일반적으로 여러 개의 호로 구성된 근사적인 인볼루트 형상이 채택됩니다.

충격식 분쇄기의 충격판 단수는 일반적으로 두 단계이며, 대형 분쇄기의 경우 세 단계로 구성될 수도 있습니다.

플레이트 해머는 임팩트 플레이트와 마찬가지로 고망간강이나 기타 내마모성 재료로 제작되며, 로터에 고정됩니다. 고정 방법에는 일반적으로 세 가지가 있습니다:

(1) 나사 고정 방식: 플레이트 해머는 나사로 고정됩니다. 이 방식은 가장 간단하지만, 타격면에 나사 머리가 노출되어 있어 손상되기 쉽습니다. 게다가 나사가 쉽게 부러져 플레이트 해머가 로터에서 떨어져 나가 심각한 사고를 초래할 수 있습니다.

(2) 클램프 플레이트 고정 방법: 플레이트 해머는 로터의 홈에 측면으로 삽입되며, 측면으로 움직이지 않도록 양쪽 끝에 클램프 플레이트를 사용합니다. 플레이트 해머는 내마모성 소재로 제작되어 가공이 어렵기 때문에 정확한 치수를 확보하기 힘들며, 조립이 불완전할 경우 작동 중에 느슨해질 수 있습니다.

(3) 쐐기 고정 방식: 플레이트 해머는 쐐기를 사용하여 로터에 고정됩니다. 작동 중 원심력으로 인해 플레이트 해머, 웨지 및 로터는 회전함에 따라 더욱 단단히 고정됩니다. 이 방법은 신뢰성이 높으며 분해 및 조립이 편리합니다. 현재 국내외를 막론하고 플레이트 해머를 고정하는 데 이 방법이 널리 채택되고 있습니다.

플레이트 해머의 개수는 로터 직경 D와 관련이 있습니다. 일반적으로 D < 1 m일 때는 3개의 플레이트 해머를 선택할 수 있으며, D = 1–1.5 m일 때는 4–6개의 플레이트 해머를 선택할 수 있고, D = 1.5–2 m일 때는 6~10개의 플레이트 해머를 선택할 수 있습니다. 또한, 광석이 더 단단하거나 분쇄비가 클 경우 플레이트 해머의 개수를 늘릴 수 있습니다.

그림 6-3 플레이트 해머의 형태 1—스트립형(직사각형); 2—I자형; 3—T자형; 4—S자형;
5—도끼 모양

플레이트 해머에는 다양한 형태가 있으며, 중국에서 일반적으로 사용되는 형태는 그림 6-3에 나와 있다.

이중 로터 충격식 분쇄기의 구조

이중 로터 충격 분쇄기는 두 로터의 회전 방향과 배열에 따라 다음과 같이 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다: (1) 두 로터가 반대 방향으로 회전하는 경우, (2) 두 로터가 같은 방향으로 회전하는 경우, (3) 두 로터가 같은 방향으로 회전하지만 일정한 높이 차이를 갖는 경우. 그림 6-4는 중국에서 생산된 φ1250mm×1250mm 이중 로터 충격 분쇄기를 보여준다.

이 분쇄기에서는 두 개의 로터가 같은 방향으로 회전하며, 일정한 높이 차이를 두고 나란히 배치되어 있습니다. 이는 두 대의 단일 로터 충격식 분쇄기를 직렬로 연결한 것과 동일하며, 첫 번째 로터는 굵은 분쇄를, 두 번째 로터는 미세 분쇄를 담당합니다. 그러나 두 로터에는 서로 다른 수의 플레이트 해머가 장착되어 있으며, 플레이트 해머의 높이와 모양도 다릅니다. 또한 두 로터의 회전 속도도 서로 다릅니다. 첫 번째 로터에는 4열로 배열된 8개의 플레이트 해머가 장착되어 있으며, 선속은 38 m/s입니다. 두 번째 로터에는 6열로 배열된 12개의 플레이트 해머가 장착되어 있으며, 선속은 약 50 m/s입니다.

이 분쇄기의 두 로터는 탄성 커플링, 유체 커플링 및 V-벨트로 구성된 전달 장치를 통해 두 개의 모터에 의해 각각 구동되며, 동일한 방향으로 고속 회전합니다. 1단 로터는 -850 mm 크기의 광석을 약 -100 mm 크기로 분쇄하며, 분쇄된 광석은 2단 분쇄실로 이동합니다. 2단 로터는 광석을 -20 mm 크기로 추가 분쇄한 후, 본체의 균질화 스크린 플레이트를 통해 배출합니다.

이 분쇄기는 분쇄비가 크고, 생산량이 많으며, 제품 크기가 균일하지만, 전력 소비량도 많습니다.

그림 6-4 φ1250mm×1250mm 이중 로터 충격식 분쇄기
1—프레임(본체); 2—1단계 로터; 3—1단계 충격판; 4—실 분할 충격판(격벽 충격판);5—2단계 로터; 6—2차 충격판; 7—조정 스프링; 8—2차 균질화 체판(2단계 그레이트 판); 9—1차 균질화 체판(1단계 그레이트 판)