KR100427915B1 - 제트 밀 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 분쇄원료의 선회분쇄실내 벽면으로의 충돌의존도를 낮추고 분쇄원료간의 충돌의존도를 높여서, 벽면의 마모를 방지하는 것과 동시에, 미분의 압착이 매우 적어지고, 그 선회실내에서의 체류시간을 짧게 하고, 분쇄의 처리능력을 현저하게 향상시켜 장시간의 연속처리를 가능하게 한 제트 밀을 제공하는 것이다.

본 발명은, 중공 원반형의 선회분쇄실과, 상기 선회분쇄실의 측벽에 분사구가 둘레벽측으로 경사져 배치된 고압가스를 분사하여 선회류를 형성하는 m개의 분쇄노즐과, 상기 선회분쇄실의 측벽에 배치된 분쇄원료를 고압가스에 동반하여 도입하는 n개의 벤투리 노즐과, 상기 벤투리 노즐의 상류에 형성된 고기혼합실과, 상기 고기혼합실에 연달아 설치된 분쇄원료공급부와, 상기 고기혼합실에 상기 벤투리 노즐과 동축에 배치된 압입 노즐과, 상기 선회분쇄실 중심부의 상부에 배치된 미분체가 배출되는 배출구를 구비한 구성을 보유하고 있다.

Description

제트 밀{JET MILL}

본 발명은 수평선회류(水平旋回流) 형의 제트 밀에 관한 것이다.

요즘 농약이나 토너 등과 같이 열에 약한 분체 혹은 세라믹 분체의 생성 등 많은 분야에 사용되고, 고속 제트에 의해서 분체끼리를 충돌시켜서 미분쇄를 행하는 제트 밀이 여러 종류 개발되어 있다.

예를 들면, 특공소 63-16981호 공보(이하, '가'호 공보라 함)에는, 「고압가스 분사용의 메인 노즐 출구와 마주보는 충돌판과 노즐 출구 사이의 충돌공간에 원형 분리실의 외주 일부를 향하게 하고, 그 원형 분리실과 상기 메인 노즐의 도중에 연이어 통해진 원료공급통로의 출구측을 원형분리실의 외주접선방향으로 연장하는 바이패스로로 연이어 통하게 하고, 상기 원형분리실의 중앙부에 미분체의 배출로를 접속시킨 초음속 제트 밀」이 개시되어 있다. 또한, 동일 양상의 구성으로서 특개소 57-50554호 공보, 동 57-50555호 공보, 동 57-50556호 공보, 특개평 4-290560호 공보, 동 5-184966호 공보, 동 7-275731호 공보, 동 8-152742호 공보, 동 8-155324호 공보, 동 8-182937호 공보, 동 8-254855호 공보, 동 8-323234호 공보, 실공평 3-52110호 공보, 동 7-53715호 공보, 동 7-8036호 공보, 실개평 6-19836호 공보가 알려져 있다.

특공소 63-17501호 공보(이하, '나'호 공보라 함)에는, 「일단에 원료공급구와 고압가스를 분사하는 분쇄원료공급노즐을 인접 설치하여 개구시킨 고기혼합실(固氣混合室)을 형성하고, 타단에 충돌판을 설치하고 또한 고압가스를 분출하는 분쇄노즐을 배치한 선회분쇄실을 형성하고, 이들 고기혼합실과 선회분쇄실의 일단을상기 충돌판과 마주보는 가속관으로 연이어 통하게 하고, 그 가속관 외주에 정류(整流)구역을 통해서 상기 선회분쇄실과 연이어 통하는 분급실을 형성하고, 또한 분급실에 상기 가속관을 둘러싸서 환형의 분급판을 설치하여 그 내측을 배출구멍에, 외측을 상기 고기혼합실에 연이어 통하게 한 구성의 제트 밀」이 개시되어 있다.

특공소 64-9057호 공보(이하, '다'호 공보라 함)에는, '나'호 공보의 제트 밀을 개량하여, 「충돌판에 가속관 출구중심을 향해서 중심부가 가장 돌출된 돌기(중심기둥)를 구비한 제트 밀」이 개시되어 있다.

특개평 6-254427호 공보(이하, '라'호 공보라 함)에는, 「고압가스를 선회분쇄실내로 분사하여 선회류를 형성하는 복수개의 분쇄노즐과, 각 분쇄노즐의 분사구에 마주보게 설치된 충돌부재를 구비한 제트 밀에 있어서, 충돌부재가 선회류방향에 따른 하측단 및 상측단 형상이 칼날형상으로 얇게 형성된 넓고 평평한 충돌판이고, 그 충돌면이 선회류의 흐름방향에 있어서 마주보는 분쇄노즐 중심선과 이루는 각도(α)를 30°~ 60°의 범위로 경사시켜서, 각도조정이 가능한 부착수단으로 고정하여 배치된 제트 밀」이 개시되어 있다.

특개평 2-111459호 공보(이하, '마'호 공보라 함)에는, 「가속관의 확대각도를 7°~ 9°로 형성한 제트 밀」이 개시되어 있다. 또한, 동일 양상의 것으로서, 실공평 7-25227호 공보가 알려져 있다.

또한, 종래의 제트 밀은 분쇄원료의 공급노즐과 고압가스를 분사하는 분사노즐의 배치설계가, 선회분쇄실의 원주를 등분한 위치에 분사노즐을 배치하고, 분쇄원료의 공급노즐을 등분하게 배치한 분사노즐 사이에 1개 장소에 배치하고, 노즐의합계가 홀수개인 설계로 되어 있었다.

그러나, 상기 종래의 제트 밀은, 이하의 과제를 보유하고 있었다.

'가'호 공보등에 기재되어 있는 제트 밀은, 고정벽에 분쇄원료, 예를 들면 경도가 높은 뉴세라믹스 분쇄원료를 고압가스의 제트류에 수반하여 충돌시키면, 충돌하는 부분에서 마모되어 오목한 곳이 형성되고, 단시간에 고정벽이 파손되고 마모되어, 현저하게 내구성이 나빠진다고 하는 문제점을 보유하고 있었다.

'나'호 공보에 기재되어 있는 제트 밀은, '가'호 공보와 동일 양상의 문제점을 보유하고 있는 것과 동시에, 선회기류의 중앙부(감압부)에 원료를 공급함으로써, 분쇄된 미분체가 중앙에 잔류하여 분급효율이 낮아지고, 입도분포가 현저하게 넓어진다고 하는 문제점을 보유하고 있었다.

'다'호 공보에 기재되어 있는 제트 밀에서는, 분쇄원료의 공급과 미분체의 배출이 모두 선회분쇄실의 상부에서 행해짐으로써, 분쇄노즐을 형성하는 선회류의 정상적인 흐름이 크게 흐트러진다. 이와 같은 선회류의 흐트러짐이 압력손실을 커지게 하고, 그 결과 선회류의 속도를 저하시키므로 분쇄능력을 떨어뜨리는 문제점을 보유하고 있었다.

'라'호 공보에 기재되어 있는 제트 밀은, 선회분쇄실내에 설치된 4개의 충돌판에 의한 충돌작용을 이용하는 것으로서 분쇄효율적으로 우수하지만, 충돌판의 존재에 의해서 고속제트의 선회류의 속도가 저하되고, 분체의 형상이 각형(角形)으로 되며, 입경분포의 조절이 곤란해진다고 하는 문제점을 보유하고 있었다.

또한, 종래의 분쇄원료공급노즐과 분사노즐의 배치의 갯수가 홀수개인 것은, 짝수개의 분쇄노즐로 선회류를 형성한 후 1개의 분쇄원료공급노즐로 고기혼상류(固氣混相流)를 선회분쇄실내로 밀어 넣고 있으므로, 나중에 밀어넣은 혼상류에 의한 선회류의 편석(偏析)이 발생하기 쉬운 문제점을 보유하는 것과 동시에, 분쇄원료공급 노즐과 분사노즐의 고압가스량을 각각 설정하여야만 하고, 운전제어가 복잡하고 조작성이 떨어지는 것과 동시에, 노즐이 홀수개이므로 편석이 발생하기 쉽고, 분쇄효율이나 분급효율이 떨어진다고 하는 문제점을 보유하고 있었다.

또한, 각 분사노즐은 분사구를 각각 1개씩 보유하고 있으므로, 선회류의 유선을 1개의 선으로서 2차원적으로 해석하여서 선회분쇄실을 제작했기 때문에, 선회분쇄실의 윗방향부분(상단 라이너 부분) 및 아랫방향부분(하단 라이너 부분)에서는 유속이 느려지고, 큰 입자의 선회분쇄실내의 체류시간이 길어지며, 그만큼 윗방향부분과 아랫방향부분의 라이너 부분의 마모가 심해진다고 하는 문제점을 보유하고 있었다.

또한, 미분체의 입도의 조정은 모든 타입이 제트류의 압력이나 풍량의 변경으로만 행하고 있으므로, 분쇄원료의 특성에 의해서 선회류의 편석이나 미분체의 선회분쇄실 기벽으로의 압착이 발생하기 쉽고, 선회분쇄실의 링 라이너나 상단, 하단 라이너의 라이너 부분의 마모가 심해진다고 하는 결점을 보유하고 있으며, 안정된 연속생산이 불가능하다고 하는 문제점을 보유하고 있었다.

본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하는 것으로서, 편석이 생기지 않게 하면서 높은 분쇄효율과 분급율을 가능하게 하여 입경분포가 좁은 미분을 매우 높은 효율로 얻어낼 수 있는 것과 동시에, 선회분쇄실의 혼상류의 유속분포를 균일하게 할 수 있고, 분쇄원료의 선회분쇄실 내벽면으로의 충돌의존도를 낮추고 분쇄원료간 충돌의존도를 높여서 벽면의 마모를 방지할 수 있는 것과 동시에, 미분의 압착이 매우 적고, 선회실 내에서의 체류시간을 짧게 하고, 분쇄의 처리능력을 현저하게 향상시켜서 장시간의 연속처리를 가능하게 한 제트 밀을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 청구항1에 기재된 제트 밀은, 수평선회류 형의 제트 밀로서, 중공 원반형의 선회분쇄실과, 상기 선회분쇄실의 측벽에 분사구가 둘레벽측으로 경사져 배치된 고압가스를 분사하여 선회류를 형성하는 m개의 분쇄노즐과, 상기 선회분쇄실의 측벽에 배치된 분쇄원료를 고압가스에 동반하여 도입하는 n개의 벤투리 노즐(venturi nozzle)(단, m+n=a, a는 정수, m＞n)과, 상기 벤투리 노즐의 상류에 형성된 고기혼합실과, 상기 고기혼합실에 연달아 설치된 분쇄원료공급부와, 상기 고기혼합실에 상기 벤투리 노즐과 동축에 배치된 압입 노즐과, 상기 선회분쇄실 중심부의 상부에 배치된 미분체가 배출되는 배출구를 구비하고, 상기 고기혼합실의 벤투리 노즐 도입부와 상기 압입 노즐의 토출측과의 거리(l)가, l=(D/d)×k로 표시되고, 또한 k값이 k=7~12 바람직하게는 k=8~10(단, D:벤투리 노즐 도입부의 지름, d:압입 노즐의 토출측의 지름)인 구성을 보유하고 있다.

이것에 의해서, 고기혼합실의 벤투리 노즐 도입부와 압입 노즐의 토출측과의 거리(l)가, l=(D/d)×k 로 표시되고, k값이 k=7~12 바람직하게는 k=8~10(단, D:벤투리 노즐 도입부의 지름, d:압입 노즐의 토출측의 지름)을 만족하도록 형성되어있으므로, 벤투리 노즐과 분쇄 노즐이 동시에 동일한 공기압력으로 상승될 수 있는 것과 동시에, 분쇄원료의 종류에 상관 없이 분쇄원료의 원활한 흡입을 행할 수 있고, 연속운전을 가능하게 하는 작용을 보유한다.

여기에서, 벤투리 노즐과 압입 노즐의 거리(l)는, 벤투리 노즐의 도입부의 입구와 압입 노즐의 선단부와의 거리로서, (D/d)×k=l, k=7~12 바람직하게는 k=8~10의 관계로 표시되고, k가 8보다 적어짐에 따라 분쇄원료의 흡입력이 작아지는 경향이 인정되고, 또한 k값이 10보다 커짐에 따라 압입 노즐로부터의 고속제트류가 완전하게 벤투리 노즐로부터 도피하여 압력손실이 발생하는 경향이 인정되므로, 모두 바람직하지 않다는 것이 제트 밀의 해석 및 실험결과로부터 얻어진다.

선회분쇄실이나 분쇄노즐이나 압입 노즐 및 벤투리 노즐의 소재로서는, 철계, 알루미늄계, 동계, 티탄계의 금속이나 합금 또는 세라믹스를 복합시킨 것 등을 들 수 있으며, 특히 경질 합금이 내마모성의 면에서 바람직하다.

고압가스로서는 분쇄원료의 종류나 분쇄조건에 맞춰서 공기나 질소, 아르곤 등의 불활성 가스가 사용된다.

본 발명의 청구항2에 기재된 제트 밀은, 청구항1에 기재된 발명에 있어서, 상기 벤투리 노즐이 스로트(throat)부와 상기 벤투리 노즐 도입부와의 사이에 부압발생부를 구비한 구성을 보유하고 있다.

이것에 의해서, 청구항1에 의해서 얻어지는 작용 외에, 벤투리 노즐의 스로트부와 벤투리 노즐 도입부(상류측)와의 사이에 부압발생부를 구비함으로써, 분쇄원료가 압입 노즐로부터의 고속제트류에 의해서 벤투리 노즐에 새지 않으면서 흡입되고, 고속으로 또한 안정하게 선회분쇄실에 공급되는 작용을 보유하고 있다.

여기에서, 부압발생부는 벤투리 노즐의 스로트부와 도입부의 사이에 형성된다. 스로트부의 입구(부압발생부의 후부)의 경사각도(θ₁)와 스로트부의 출구의 경사각도(θ₂)는, 벤투리 노즐의 축선에 대하여, 0.5°≤θ₁≤θ₂, 바람직하게는 0.7°≤θ₁≤θ₂로 표시된다. 또한, θ₂는 2.5°~ 6°, 바람직하게는 3°~ 5°로 형성된다.

θ₁이 0.7°보다 작아짐에 따라 부압의 발생량이 작아져서 흡입부족의 경향이 나타나고, 또한, θ₂가 5°보다 커짐에 따라 동일 양상으로 부압의 발생량이 작아져서 흡입부족의 경향이 나타나므로, 모두 바람직하지 않다.

θ₂가 3°보다 작아짐에 따라 도입부의 입구에서 압력손실이 발생되고 부압발생부의 기능이 얻어지지 않아서 분쇄능력을 저하시키는 경향이 있고, 또한, 5°보다 커짐에 따라 고기혼상류의 유속을 저하시켜서 분쇄능력을 저하시키는 경향이 인정되므로, 모두 바람지하지 않다.

부압발생부의 길이(g)는 벤투리 노즐 도입부의 지름(D)의 2~4.2배, 바람직하게는 2.2~3.8배, 스로트부의 길이(h)는 스로트부의 입구의 구경(e)의 2.25~5배, 바람직하게는 3~4배로 형성된다.

부압발생부의 길이(g)가 벤투리 노즐 도입부의 지름(D)의 2.2배보다 작아짐에 따라 도입부에서 선회류를 발생시키고, 흡입의 부압을 작아지게 하는 경향이 나타나며, 또한, 3.8배보다 커짐에 따라 부압발생부에서의 압착이 생성되기 쉬운 경향이 나타나므로, 모두 바람직하지 않다.

스로트부의 길이(h)가 스로트부의 입구의 구경(e)의 3배보다 작아짐에 따라 토출부의 영향을 받는 부압이 작아지게 되는 경향이 나타나고, 또한 4배보다 커짐에 따라 스로트부에서의 압착이 일어나기 쉬운 경향이 나타나므로, 모두 바람직하지 않다.

본 발명의 청구항3에 기재된 제트 밀은, 청구항1 또는 청구항2에 기재된 발명에 있어서, 상기 분쇄 노즐과 상기 벤투리 노즐의 총계(m+n)가 짝수이고, 또한 5≤m≤15, 1≤n≤5 바람직하게는 5≤m≤14, 1≤n≤2 인 구성을 보유하고 있다.

이것에 의하여, 청구항1 또는 청구항2에 의해서 얻어지는 작용 외에, 선회분쇄실의 둘레벽에 각 노즐이 종래와 같이 편재하지 않고 등간격으로 배치되어 있으므로, 분쇄노즐과 벤투리 노즐로부터 계안으로 분사되는 압력을 동시에 조정하여 균형을 얻을 수 있으므로, 선회류의 편석의 발생을 방지할 수 있고, 그 결과, 운전조작을 용이하게 할 수 있는 작용이 얻어지고, 분쇄원료의 벽면의 충돌 의존도를 낮추고 입자간 충돌에서의 의존치를 높일 수 있고, 선회분쇄실내의 라이너 부분의 마모를 현저하게 억제시킬 수 있다. 또한, 분쇄원료가 선회분쇄실에 편석되는 것을 방지하므로, 분쇄효율을 높여서 분급율을 높게 할 수 있다.

여기에서, 분쇄 노즐의 갯수가 5보다 작아짐에 따라 선회류의 형과 속도의 제어성이 떨어지는 경향이 인정되고, 또한 14보다 많아짐에 따라 제트 밀의 구조가 복잡하게 되어 고기혼상류의 제어가 곤란하게 되는 경향이 인정되므로, 모두 바람직하지 않다.

본 발명의 청구항4에 기재된 제트 밀은, 청구항1 내지 청구항3 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 분쇄노즐 각각이, 상하로 p단(단, 2≤p≤5) 및/또는 좌우로 q열(단, 1≤q≤5)의 분사부를 구비한 구성을 보유하고 있다.

이것에 의해서, 청구항1 내지 청구항3 중 어느 한 항에 의해서 얻어지는 작용외에, 선회분쇄실내의 분쇄구역과 분급구역의 선회류를 3차원적으로 제어할 수 있는 것과 동시에, 입자의 형상을 둥글게 하고, 입경분포를 좁게 하며, 또한 입경분포의 범위를 자유롭게 제어할 수 있는 작용을 보유하고 있다.

분쇄 노즐의 각각이 다단 및/또는 다열의 분사부를 보유함으로써, 선회분쇄실내의 유선을 다단층으로서 3차원적으로 하여, 밀내의 높이방향에서의 속도차를 작게함으로써, 입자의 밀내 체류시간을 짧게 하고, 분쇄의 처리능력을 향상시킬 수 있는 작용을 보유하고 있다.

여기에서, 분쇄노즐의 분사부의 단수(p)는, 2≤p≤5, 바람직하게는 p=3이 사용된다. 단수(p)가 2보다 적으면 선회분쇄실내의 상하방향으로 선회류의 유속이 중앙부에 비교해서 저하되는 경향이 있고, 또한, p가 4보다 많거나 혹은 분사부의 열수(q)가 5열을 초과함에 따라 선회류의 균형이 깨어지고 3차원적으로 선회류를 제어하는 것이 곤란하게 되는 경향이 인정되므로, 바람직하지 않다.

본 발명의 청구항5에 기재된 제트 밀은, 청구항1 내지 청구항4 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 분사부의 각 열 및/또는 각 단의 상기 분사구의 구경 및/또는 상기 분사부의 분사각도의 하나 이상이 다르게 형성된 구성을 보유하고 있다.

이것에 의해서, 청구항1 내지 청구항4 중 어느 한 항에 의해서 얻어지는 작용외에, 분쇄노즐이 각 단에서 각 분사부의 분사구의 구경이 1개 이상 다르게 되어 있으므로, 수평면과 높이의 3차원적인 분쇄선회류의 형과 속도를 제어할 수 있다. 고기의 혼상선회류를 3차원적으로 제어함으로써, 각 물성이 다른 각종의 분쇄원료에 맞춰서 최적의 선회류를 형성할 수 있으므로 입도 조정이나 미분의 압착을 방지하는 것과 동시에, 편석이 없으므로 라이너 부분의 마모를 방지할 수 있는 작용을 보유하고 있다.

또한, 분쇄노즐의 각 열의 분사각도의 하나 이상이 다르게 되어 있으므로, 선회류속의 분쇄원료끼리의 충돌의존도를 향상시킬 수 있는 것과 동시에, 각 물성이 다른 각종의 분쇄원료에 맞춰서 최적의 선회류를 형성할 수 있는 작용을 보유하고 있다.

분쇄노즐의 각 열 및 각 단의 분사구의 구경이나 분사각도는, 상류측을 마개로 막는 것에 의해서, 분쇄원료에 따른 분사구경이나 분사각도로 변화될 수 있으므로, 세라믹스와 같이 비중이 무거운 것에는 하측의 분사구의 구경을 크게 하여 풍량을 증가시키고, 또한, 전극용의 코크스(cokes)나 카본, 토너 등 비중이 작은 경우에는 상측의 분사구의 구경을 크게 함으로써 분쇄원료의 충돌빈도를 높여서 단시간에 입도분포가 좁은 미분체를 얻을 수 있는 작용을 보유하고 있다.

분쇄노즐을 바꾸는 것만으로 분사각도를 각 열에서 변화시킬 수 있으므로, 물성이 다른 분쇄원료마다 선회밀내 선회류를 제어할 수 있고, 각각의 분쇄원료에적합한 선회류를 형성할 수 있는 작용을 보유하고 있다.

여기에서, 분쇄노즐의 각 열의 분사부의 분사각도가 분쇄노즐을 교환하여 20°~ 80°의 범위에서 조절됨으로써, 선회류속의 분쇄원료끼리의 충돌의존도가 조절된다. 각 열의 분사구의 구경은, 압입 노즐의 풍량을 q_p라 하고, 분쇄노즐 1개의 풍량을 q_G라 하면, 0.3q_G≤q_p≤2.1q_G로 된다. 여기에서, q_p가 0.3q_G보다 적어짐에 따라 벤투리 노즐의 부압의 발생이 작아져서 분쇄원료의 흡입이 약해지는 경향이 발생하고, 또는 q_p가 2.1q_G보다 커짐에 따라 제트 밀내에서의 선회류를 흐트러지게 하는 경향이 인정되므로, 모두 바람직하지 않다.

분쇄노즐의 각 열 분사부의 분사각도는, 20°보다 작아짐에 따라 분쇄선회류의 속도가 저하되고 선회분쇄실에 분쇄원료가 편석되며 분쇄효율이 저하되는 경향이 인정되고, 또는 80°보다 커짐에 따라 선회분쇄실의 링 라이너의 마모가 커지는 경향이 인정되므로, 모두 바람직하지 않다.

또한, 각 열의 분사부의 분사각도는, 분쇄 노즐의 보편성을 갖게 하기 위해서 22.5°(편석되기 쉬운 분쇄원료나 분산되기 어려운 분쇄원료), 45°(경도가 크고 라이너 부분을 마모시키기 쉬운 분쇄원료), 67.5°(압착성을 보유하고 있는 분쇄원료)의 분사각도를 조합함으로써, 비중이 큰 분쇄원료에서부터 작은 분쇄원료까지 효율적으로 파쇄를 행할 수 있다.

본 발명의 청구항6에 기재된 제트 밀은, 청구항4 또는 청구항5에 기재된 발명에 있어서, 상기 분쇄노즐의 분사부가 상류측에 형성된 플러그 삽입구멍을 보유한 구성으로 되어 있다.

이것에 의해서, 청구항4 또는 청구항5 중 어느 한 항에 의해서 얻어지는 작용 외에, 플러그 삽입구멍에 플러그를 삽입하는 것만으로, 분쇄원료에 따른 최적의 분쇄조건을 얻을 수 있는 작용을 보유하고 있다.

여기에서, 플러그 삽입구멍에 삽입되는 플러그로서는 금속제나 합성수지제인 것이 사용될 수 있다.

본 발명의 청구항7에 기재된 제트 밀은, 청구항1 내지 청구항6에 기재된 발명에 있어서, 상기 선회분쇄실의 하면 중앙에 배치된 중심기둥을 구비하고, 상기 중심기둥의 정점과, 상기 배출구의 하단면이 상기 선회분쇄실의 높이방향의 중심선위에 있는 구성을 보유하고 있다.

이것에 의해서, 청구항1 내지 청구항6 중 어느 한 항에 의해서 얻어지는 작용 외에, 선회분쇄실 상면의 중심기둥 및 선회분쇄실 하면의 배출구가 선회분쇄실의 중심선위에 있는 구성을 형성함으로써, 선회분쇄실내가 분급구역과 분쇄구역으로 명확하게 나뉘어질 수 있고, 소정 크기의 미분 또한 입경분포가 좁은 것이 선회분쇄실 상부의 배출구에서 배출되는 것과 동시에, 굵은 입자는 고속제트류에 의해서 발생하는 원심력에 의해서 외주로 날려지고, 고속제트류속의 원료끼리의 충돌의존도를 향상시킬 수 있는 작용을 보유한다.

여기에서, 배출구나 중심기둥의 소재로서는, 철계, 알루미늄계, 동계, 티탄계의 금속이나 합금 또는 세라믹스를 복합시킨 것 등을 들 수 있고, 특히 경질 합금이 내마모성의 면에서 바람직하다.

도 1은 본 발명의 실시형태1에 있어서의 제트 밀의 요부(要部) 단면도이다.

도 2는 도1의 Ⅰ-Ⅰ선의 요부 단면도이다.

도 3은 본 발명의 실시형태1에 있어서의 제트 밀의 고기혼합실의 요부단면도이다.

도 4는 본 발명의 실시형태1에 있어서의 제트 밀의 벤투리 노즐의 요부단면도이다.

도 5는 본 발명의 실시형태2에 있어서의 제트 밀의 요부단면도이다.

도 6은 도5의 Ⅱ-Ⅱ선의 요부단면도이다.

도 7에서, (a)는 본 발명의 실시형태2의 분쇄노즐의 배면 투시도이고, (b)는 분쇄노즐의 저면도이고, (c)는 도7(b)의 Ⅲ-Ⅲ선의 요부단면도이다.

도 8은 본 발명의 복합분사노즐의 1열 분사구의 구경과 선회류의 관계를 표시하는 모식도이다.

도 9에서, (a)는 본 발명의 실시형태2의 조립분쇄노즐의 본체의 요부단면도이고, (b)는 조립분쇄노즐의 본체의 저면도이고, (c)는 조립분쇄노즐의 본체의 정면도이고, (d)는 조립분쇄노즐의 끼움식 분사부의 요부단면도이다.

도 10은 본 발명의 실시예2와 비교예2의 분쇄된 미분체의 입경과 입경누적%의 관계를 표시하는 도면이다.

도 11은 본 발명의 실시예3의 고속제트류의 압력이 7.5kgf/㎠에 있어서의 미분체의 입경분포%의 의존성을 표시하는 도면이다.

도 12는 본 발명의 실시예3의 고속제트류의 압력이 4.5kgf/㎠에 있어서의 미분체의 입경분포%의 의존성을 표시하는 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1………………실시형태1에 있어서의 제트 밀,

2………………선회분쇄실, 3………………분쇄노즐,

4………………벤투리 노즐, 5………………압입 노즐,

6………………본체 케이싱, 7………………링 라이너,

8………………고기혼합실, 9………………상단 라이너,

10………………하단 라이너, 11………………중심기둥,

12………………배출구, 13………………분쇄원료도입구,

14………………미분체 배출구, 14a………………슬리브,

15………………고압헤더관, 15a………………고압에어 파이프,

16………………압력조정밸브,

30………………실시형태2에 있어서의 제트 밀,

31………………복합분쇄노즐, 32,33,34………………분사부,

35………………중심기둥, 36………………배출구,

37,38,39………………분사구, 40………………분사부,

41………………플러그 삽입구멍, 42………………플러그,

50………………실시형태2의 변형예의 조립분쇄노즐,

51………………조립분쇄노즐의 본체, 52,53,54………………삽입구멍,

52a,53a,54a………………끼움식 분사부,

θ₁………………스로트부의 입구의 경사각도,

θ₂………………스로트부의 출구의 경사각도,

θ₃………………벤투리 노즐의 도입부의 경사각도,

Z₁………………벤투리 노즐의 도입부, Z₂………………부압발생부,

Z₃………………스로트부, Z₄………………스로트부의 토출부,

e………………스로트부의 구경,

D………………벤투리 노즐의 상류측의 개구부의 입구경,

h………………스로트부의 길이, g………………부압발생부의 길이,

d………………압입 노즐의 출구경,

l………………벤투리 노즐의 도입부와 압입 노즐의 토출측과의 거리,

α………………벤투리 노즐의 분사각도,

β,γ,δ………………분쇄노즐의 분사부의 분사각도,

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도면을 사용하여 설명한다.

(실시형태1)

본 발명의 실시형태1에 있어서의 제트 밀에 대해서, 이하 도면을 사용해서 설명한다.

도1은 본 발명의 실시형태1에 있어서의 제트 밀의 요부 단면도이고, 도2는 도1의 Ⅰ-Ⅰ선의 요부 단면도이고, 도3은 본 발명의 실시형태1에 있어서의 제트 밀의 고기혼합실의 요부 단면도이고, 도4는 본 발명의 실시형태1에 있어서의 제트 밀의 벤투리 노즐의 요부 단면도이다.

도1에 있어서, 도면부호(1)은 실시형태1에 있어서의 제트 밀, 도면부호(2)는 중공(中空) 원반형으로 형성된 선회분쇄실, 도면부호(3)은 선회분쇄실(2)에 등간격으로 7개 배치된 분쇄노즐, 도면부호(4)는 선회분쇄실(2)에 1개 배치된 벤투리 노즐, 도면부호(5)는 벤투리 노즐(4)의 상류측에 고기혼합실(8)을 통해서 벤투리 노즐(4)과 동축에 배치된 압입 노즐, 도면부호(6)은 본체 케이싱, 도면부호(7)은 선회분쇄실(2)의 링 라이너, 도면부호(8)은 고기혼합실, 도면부호(9)(10)은 선회분쇄실(2)의 상하로 배치된 상단 라이너 및 하단 라이너, 도면부호(11)은 하단 라이너(10)의 중앙에 착탈이 자유롭게 배치된 상부가 대략 원추형으로 형성된 중심기둥, 도면부호(12)는 중심기둥(11)과 동축에 형성되고 상단 라이너(9)에 착탈이 자유롭게 배치된 배출구, 도면부호(13)은 고기혼합실(8)에 연달아 설치된 분쇄원료도입구, 도면부호(14)는 슬리브(14a)로 형성된 미분체 배출구, 도면부호(14a)는 슬리브, 도면부호(15)는 고압헤더관, 도면부호(15a)는 고압헤더관(15)으로부터 분쇄노즐(3)이나 압입 노즐(5)로 고압가스를 송기(送氣)하는 고압가스파이프, 도면부호(16)은 고압가스파이프(15a)의 압력을 조정하는 압력조정밸브이다.

도2에 있어서, α는 벤투리 노즐의 분사각도, γ는 분쇄노즐의 분사부의 분사각도이다. α는 20°~ 70°, 바람직하게는 30°~ 50°로 조정된다. 30°보다 작아짐에 따라 혼상류의 흡입에 저항을 발생시켜 선회류를 흐트러지게 하는 경향이 나타나고, 또한 50°보다 커짐에 따라 라이너 부분에서의 압착이나 마모가 쉽게 생기는 경향이 나타나므로, 모두 바람직하지 않다. γ는 분쇄노즐의 갯수와 분쇄원료의 종류에 따라 다르다.

도3에 있어서, D는 벤투리 노즐(4)의 상류측의 개구부의 입구지름, d는 압입 노즐(5)의 출구지름, l은 벤투리 노즐(4)의 도입부와 압입 노즐(5)의 토출측과의 거리이다.

고기혼합실(8)의 벤투리 노즐(4)의 도입부와 압입 노즐(5)의 토출측 단부와의 거리(l)는, l=(D/d)×k의 식을 만족하도록 압입 노즐(5)의 위치가 결정된다. 여기에서, k값은 해석과 실험에 의해서 얻어진 값으로 k=7~12, 바람직하게는 8~10의 값을 채용한다.

도4에 있어서, θ₁은 벤투리 노즐의 축선에 대한 스로트부(Z₃)의 입구(부압발생부(Z₂)의 후부)의 경사각도, θ₂는 벤투리 노즐의 스로트부(Z₃)의 출구의 경사각도, θ₃는 벤투리 노즐의 도입부(Z₁)의 경사각도, Z₁은 벤투리 노즐 상류측의 넓혀진 고기혼상류의 도입부, Z₂는 도입부 단부에서 축선에 대하여 완만하게 경사져서 형성된 부압발생부, Z₃는 축선에 대하여 대략 평행하게 형성된 스로트부, Z₄는 스로트부(Z₃)의 후부에서 넓혀진 토출부, (e)은 스로트부(Z₃)의 입구의 구경, (h)는 스로트부(Z₃)의 길이, (g)는 부압발생부(Z₂)의 길이이다.

스로트부(Z₃)의 입구(부압발생부의 후부)의 경사각도(θ₁)와 스로트부(Z₃)의 출구의 경사각도(θ₂)는 벤투리 노즐의 축선에 대하여 0.5 °≤θ₁≤θ₂, 바람직하게는 0.7 °≤θ₁≤θ₂로 형성되어 있다. 그리고, θ₂는 2.5°~ 6°, 바람직하게는 3°~ 5°로 형성된다. 또한, 부압발생부(Z₂)의 길이(g)는 벤투리 노즐 도입부의 지름(D)의 2~4.2배, 바람직하게는 2.2~3.8배, 스로트부(Z₃)의 길이(h)는 스로트부(Z₃)의 입구의 구경(e)의 2.25~5배, 바람직하게는 3~4배로 형성되어 있다.

이상과 같이 구성된 실시형태1의 제트 밀에 대해서, 이하에 그 동작을 설명한다.

1개의 압력조정밸브(16)를 여는 것만으로, 분쇄노즐(3)과 압입 노즐(5)에 고압가스가 동일 압력으로 공급된다. 분쇄원료는 분쇄원료 도입구(13)로부터 공급되고, 압입 노즐(5)에서 분사되는 고속제트류에 의해서 고기혼합실(8)속에서 분쇄원료와 공기를 혼합시킨다. 벤투리 노즐(4)과 압입 노즐(5)과의 거리(l)가 (D/d)×k=l, k=7~12 바람직하게는 8~10인 관계를 만족하는 것에 의해서, 선회분쇄실(2)과 벤투리 노즐(4)의 출구에 압력손실이 없으므로 벤투리 노즐(4)로부터의 혼상류는 안정하게 빠른 속도로 벤투리 노즐(4)로부터 선회분쇄실(2)로 도입된다. 분쇄노즐(3)로부터의 고속제트류에 의해서 선회분쇄실(2)에는 선회류가 생기고, 선회분쇄실(2)의 외주측에 분쇄구역이 형성되고, 선회분쇄실(2)의 중앙측에 분급구역이 형성된다. 고속제트와 선회류에 의해서 분쇄원료끼리가 충돌되고, 분쇄원료의 미분쇄를 행한다. 분급구역에서 분급된 미분은 선회분쇄실의 배출구(12)로부터 미분체 배출구(14)를 통해서 배출되는 것과 동시에 굵은 입자는 선회에 의해서 생기는 원심력에 의해서 외주로 선회시켜져 굵은 입자끼리가 충돌되고, 반복하여 파쇄가 행해진다.

벤투리 노즐의 부압발생부에 의해서, 도입부로부터 도입된 고기혼상류는 유속이 가속되어서 선회분쇄실에 분사된다. 또한, 압입 노즐과 벤투리 노즐의 도입부를 소정 거리로 유지하는 것과 동시에, 부압발생부를 구비하여 압입 노즐의 풍량 및 풍압을 손실시키지 않으면서 선회분쇄실에 그 혼상류를 분사함으로써 선회류의 균형을 무너뜨리지 않으면서 제어된 선회류를 얻을 수 있다.

이상과 같이, 실시형태1에 의하면, 벤투리 노즐의 원활한 고기혼합류를 실현할 수 있고, 그 결과 편석을 발생시키지 않으면서, 높은 분쇄효율과 분급율을 가능하게 하고 입경분포가 좁은 미분을 극히 효율적으로 얻을 수 있는 것과 동시에, 선회분쇄실의 혼상류의 유속분포를 균일하게 할 수 있고 분쇄원료의 선회분쇄실내의 체류시간을 짧게 하여, 분쇄의 처리능력을 현저하게 향상시킨 제트 밀을 제공할 수 있다.

(실시형태2)

본 발명의 실시형태2에 있어서의 제트 밀에 대해서, 이하 도면을 사용하여 설명한다.

도5는 본 발명의 실시형태2에 있어서의 제트 밀의 요부단면도이고, 도6은 도5의 Ⅱ-Ⅱ선의 요부 단면도이고, 도7(a)는 본 발명의 실시형태2의 분쇄노즐의 배면 투시도이고, 도7(b)는 분쇄노즐의 저면도이고, 도7(c)는 도7(b)의 Ⅲ-Ⅲ선의 요부 단면도이다. 그리고, 실시형태1과 동일한 것은 동일 부호를 붙여서 설명을 생략한다.

도5에 있어서, 도면부호(30)은 실시형태2에 있어서의 제트 밀이고, 도면부호(31)은 분사부가 상하로 3단, 좌우로 3열 합계 9개 형성된 복합분사노즐이며, 복합분사노즐(31)은 선회분쇄실(2)에 등간격으로 7개 배치되어 있다. 도면부호(32)(33)(34)는 복합분사노즐(31)의 상중하단에 각각 형성된 분사부, 도면부호(35)(36)은 중심기둥 및 배출구이다.

도6에 있어서, 도면부호(37)은 분사각도(β)가 67.5°로 형성된 제1열 분쇄노즐의 분사구, 도면부호(38)은 분사각도(γ)가 45°로 형성된 제2열 분쇄노즐의 분사구, 도면부호(39)는 분사각도(δ)가 22.5°로 형성된 제3열 분쇄노즐의 분사구, 도면부호(α)는 벤투리 노즐의 분사각도이다.

도7에 있어서, 도면부호(40)은 복합분사노즐(31)의 분사부이고, 도면부호(41)은 복합분사노즐(31)의 분사부(40)의 기부에 넓혀져서 형성된 분쇄원료의 종류나 처리조건에 따라 플러그(42)를 삽입하여 부착하는 플러그 삽입구멍이고, 도면부호(42)는 플러그이다.

이상과 같이 구성된 실시형태2에 있어서의 제트 밀에 대해서, 이하에 그 동작을 설명한다.

선회분쇄실(2)의 링 라이너(7)에는 소정위치 및 각도로 7개의 복합분쇄노즐(31)이 설치되고, 1개의 복합분쇄노즐(31)에는 3열 3단으로 합계 9개의 분사구가 형성되어 있다. 상단의 분사부(32)는 제트 밀(30)의 높이 방향의 상층을 제어시키고, 가운데단의 분사부(33)는 제트 밀(30)의 높이방향의 중간층을 제어하고, 하단의 분사부(34)는 제트 밀의 높이방향의 하층을 제어함으로써, 3차원적으로 분쇄선회류의 형과 속도를 제어할 수 있다. 복합분쇄노즐(31)의 제1열 분사구(37)의 분사각도(β)를 50°~ 80°의 범위로 조절함으로써, 분쇄원료와 선회분쇄실의 링 라이너(7)와의 충돌의존도를 제어할 수 있다. 복합분쇄노즐(31)의 제2열 분사구(38)의 분사각도(γ)를 30°~ 60°의 범위로 조절함으로써, 선회류속의 분쇄원료끼리의 충돌의존도를 제어할 수 있다. 복합분쇄노즐(31)의 제3열 분사구(39)의 분사각도(δ)를 20°~ 50°의 범위로 조절함으로써, 분쇄원료가 제트 밀내에 있는 정류시간을 제어할 수 있다. 복합분쇄노즐(31)의 각 분사구로부터의 고속제트류에 의해서, 선회분쇄실(2)에는 선회류가 발생하고, 선회분쇄실(2)의 내주측에 분쇄구역이 형성되고, 선회분쇄실(2)의 중앙측에 분급구역이 형성된다. 고속제트와 선회류에 의해서 원료끼리가 충돌되고, 분쇄원료의 분쇄를 행한다. 분급구역에서 분급된 미분은 선회분쇄실의 배출구(36)로부터 미분체 배출구(14a)를 통해서 배출되는 것과 동시에, 굵은 입자는 선회에 의해서 발생하는 원심력에 의해서외주로 선회시켜져서, 분쇄원료끼리가 충돌되며, 반복하여 파쇄를 행한다.

또한, 플러그(42)를 삽입구멍(40)에 삽입하여 부착함으로써, 분사부의 분사각도나 분사구 갯수를 제어하여 각종 분체에 적합한 선회류를 형성할 수 있다.

다음에, 분쇄노즐의 분사부를 1열로 하고, 각 분사부의 분사구의 구경을 바꾼 경우의 선회류의 상태를 모식도를 사용하여 설명한다.

도8은 복합분사노즐의 1열 분사구의 구경과 선회류의 관계를 표시하는 모식도이다.

도8에 있어서, 분쇄노즐(31)의 1열 분사구의 구경을 각 단에서 교환함으로써, 분쇄원료에 따른 선회류가 얻어질 수 있다.

(a)의 경우는 전층에 균일하게 선회류가 형성될 수 있으므로, 각종 분쇄원료를 높은 효율로 분쇄할 수 있다.

(b)의 경우는 상층에 다량의 풍량이 얻어지므로, 토너나 카본 등 비중이 가벼운 분쇄원료에 적합하다.

(c)의 경우는 하층에 다량의 풍량이 얻어지므로, 파인 세라믹 등 비중이 무거운 분쇄원료에 적합하다.

(d)의 경우는 여러 종류의 비중이 다른 분체의 혼합 분쇄원료에 적합하다.

(e)의 경우는 각종 분체를 작은 동력으로 분쇄를 행할 때에 적합하다.

(f)의 경우는 비중이 무겁고 특히 분산성이 나쁜 분체의 분쇄원료에 적합하다.

(g)의 경우는 비중이 가볍고 깨지기 쉬운 분체의 분쇄원료에 적합하다.

여기에서, 구경비로서 대중소의 구경비는, 소구경을 a, 중구경을 b, 대구경을 c라 하면, a : b : c = a : 1.5~3a : 3a~6a 인 것을 확인테스트에 의해서 알 수 있었다.

다음에, 실시형태2의 변형예에 대해서 도면을 사용하여 설명한다.

도9(a)는 본 발명의 실시형태2의 조립분쇄노즐 본체의 요부 단면도이고, 도9(b)는 조립분쇄노즐 본체의 저면도이고, 도9(c)는 조립분쇄노즐 본체의 정면도이고, 도9(d)는 조립분쇄노즐의 끼움식 분사부의 요부 단면도이다.

도9에 있어서, 도면부호(50)은 본 발명의 실시형태2의 변형예에 있어서의 본체의 축방향으로 각 열이 다른 각도로 관통하여 설치된 끼움식 분사부의 삽입구멍을 구비한 조립분쇄노즐, 도면부호(51)은 조립분쇄노즐의 본체, 도면부호(52)(53)(54)는 각각 제1열, 제2열, 제3열의 끼움식 분사부가 삽입되는 뿔모양으로 형성된 삽입구멍이다. 삽입구멍(52)(54)은, 선회분쇄실에 조립분쇄노즐(50)을 끼워넣을 때 소정의 분사각도(예를 들면, 22.5°, 67.5°)가 얻어지도록 본체(51)의 축방향에 대해 경사져서 뚫어져 있다. 도면부호(52a)(53a)(54a)는 각각 각 열의 삽입구멍(52)(53)(54)에 끼워 넣어지는 끼움식 분사부, 도면부호(42)는 삽입구멍(52)(53)(54)의 상류측에 형성된 플러그 삽입구멍에 필요에 따라서 끼워 넣어지는 플러그이다.

이상과 같이 구성된 실시형태2의 변형예에 있어서의 조립분쇄노즐에 대해서, 이하에 그 동작을 설명한다.

조립분쇄노즐(50)의 각 열(52)(53)(54) 및/또는 각 단(32)(33)(34)의 분사구의 구경 및/또는 분사각도는, 분쇄원료의 종류나 분쇄조건에 따라 적당한 최적의 끼움식 분사부(52a)(53a)(54a)를 선택하여 끼워넣는 것으로 얻어지고, 이것에 의해서 분쇄원료에 따른 최적의 선회류가 얻어진다.

삽입구멍이 뿔모양으로 형성되어 있으므로, 고압가스가 도입된 경우에도 분사부는 어긋나지 않고 소정위치 및 각도를 유지할 수 있다.

그리고, 삽입구멍(52)(54)을 소정의 분사각도가 얻어지도록 본체(51)의 축방향에 대하여 경사시켜 뚫거나, 삽입구멍(52)(54)을 본체(51)의 축방향에 대하여 평행으로 뚫고 끼움식 분사부(52a)(54a)의 분사구멍을 본체(51)의 축방향에 대해서 소정의 각도로 경사시켜 형성하여도 좋다.

이상과 같이 실시형태2에 의하면, 실시형태1에서 얻어지는 작용 외에, 벤투리 노즐의 분사각도(α), 복합분쇄노즐의 분사부의 분사각도(β)(γ)(δ)를 조절하고, 1개의 복합분쇄노즐에 1열 이상과 1단 이상 분사구를 설치함으로써, 선회분쇄실내의 분쇄구역과 분급구역의 선회류를 3차원적으로 제어하는 것이 가능하게 되는 것과 동시에, 입도조정이나 미분의 압착을 방지할 수 있고, 선회분쇄실내에서 분쇄원료의 편석을 생기지 않게 하고, 링 부분이나 상단, 하단의 라이너 부분의 마모를 최소로 억제하여 분쇄효율을 향상시키고, 입자의 형상을 둥글게 하고, 입경분포를 좁게 하는 것과 동시에, 입경분포 범위를 자유롭게 제어할 수 있는 수평선회류 형 제트 밀을 제공할 수 있다.

그리고, 이상의 설명에서는, 선회분쇄실(2)의 주위를 8등분하는 위치에 벤투리 노즐을 제외하고 7개의 분쇄노즐이 소정각도로 각각 설치된 예를 들어 설명하였지만, 그 외 등분수를 구성한 것에 대해서도 동일 양상으로 실시가능하다.

또한, 열수를 3열로 설명하였지만, 1열 내지 복수열로 하여도 좋다.

(실시예)

다음에 본 발명을 실시예에 기초하여 구체적으로 설명한다.

(실시예1)

실시형태1에 있어서의 제트 밀을 사용하여, V₂O₅촉매의 분쇄시험을 행하였다.

선회분쇄실은 내경 400㎜, 높이가 70㎜로 조정된 것을 사용하였다.

분쇄노즐은 1개의 분사구로 지름이 3.4㎜인 것 7개와, 벤투리 노즐을 1개 사용하여 선회분쇄실의 둘레벽을 8등분한 각 위치에 배치하였다.

(2)분쇄원료:

V₂O₅촉매, X₅₀=15㎛ 이다.

(3)분쇄조건:

압입 노즐과 분쇄노즐의 공기압력 7kgf/㎠, 분쇄원료도입량 60kg/hr, 연속운전 72hr로 하였다.

이상의 조건에서 V₂O₅촉매의 분쇄시험을 행하였다. 운전종료후, 제트 밀을 분석하여 선회분쇄실내 링 라이너의 V₂O₅촉매 압착층을 측정하였다. 그 결과, 최대압착층의 두께가 3.7㎜ 이었다.

(비교예1)

비교예1은 종래의 제트 밀을 사용하여, V₂O₅촉매의 분쇄시험을 행하였다.

(1)제트 밀의 크기와 구조:

선회분쇄실은 실시예1과 동일한 크기의 것을 사용하였다. 또한, 분쇄노즐 및 벤투리 노즐은 실시예1과 동일한 것을 사용하였다. 분쇄 노즐 8개를 선회분쇄실의 8등분한 각 위치에 배치하고, 2개의 분쇄노즐 사이에 1개의 벤투리 노즐을 배치하였다.

(2)분쇄원료:

실시예1과 동일한 것을 사용하였다.

(3)분쇄조건:

실시예1과 동일한 조건하에서 행하였다.

운전종료후, 제트 밀을 분석하여, 선회분쇄실내 링 라이너의 V₂O₅촉매 압착층을 측정하였다. 그 결과, 최대 압착층의 두께가 12㎜이었다.

실시예1 및 비교예1의 최대 압착층의 두께값으로부터 명백하게 알 수 있듯이, 실시예1의 제트 밀이 종래의 것과 비교해서, 72시간동안 운전된 후 제트 밀내 링 라이너의 V₂O₅촉매 최대 압착층의 두께가 비교예1의 31%에 지나지 않다는 것을 알 수 있었다.

이상과 같이 실시형태1의 실시예1에 의하면, 선회분쇄실내 고속제트에 의해서 분쇄원료끼리를 충돌시켜 분쇄효율을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 입자의 형상은 전부 둥근 모양을 띠고 있다. 이것으로부터 고품질의 미분체가 얻어지는 것을 알 수 있다.

(실시예2)

실시형태2에 있어서의 제트 밀을 사용해서, V₂O₅촉매의 분쇄시험을 행하였다.

(1)제트 밀의 크기와 구조:

선회분쇄실은 실시예1과 동일한 것을 사용하였다.

복합분쇄노즐은 1열로 3개의 분사구(구경이 2.0㎜)를 가진 것 7개 사용하였다. 벤투리 노즐은 1개 사용하고, 선회분쇄실의 둘레벽을 8등분한 각 위치에 배치하였다.

(2)분쇄원료 및 (3)분쇄조건은 실시예1과 동일한 분쇄원료 및 조건에서 행하였다.

평가는 분쇄된 미분체를 레이저 입자분포계로 입자분포 및 입경을 측정하였다. 그 결과를 도10에 표시하였다. 도10은 분쇄된 미분체의 입경과 입경누적%와의 관계를 표시하는 도면이다.

(비교예2)

비교예2는 비교예1의 제트 밀을 사용하고, 실시예2와 동일한 조건하에서 행하였다. 다음에, 실시예2와 동일한 조건에서 평가를 행하였다. 그 결과를 도10에 표시하였다.

도10으로부터 명백하게 알 수 있듯이, 실시예2의 분쇄된 미분체의 최대입경이 6.0㎛인 것에 대하여, 비교예2에서는 32.0㎛인 것을 알 수 있었다. 입도분포범위가 실시예2는 비교예2의 18%로 좁아질 수 있는 것을 알 수 있었다. 실시예2는 선회분쇄실내의 고속제트에 의해서, 분쇄원료끼리를 충돌시켜 분쇄효율을 향상시키는 것과 동시에, 선회분쇄실내의 분쇄원료를 편석시키지 않으면서, 분쇄효율을 향상시키고, 미분체 정밀도로서의 입경분포를 좁게하고, 또한 입경분포범위를 조절할 수 있다.

또한, 실시예2의 입경(X₅₀)이 1.82㎛인 것에 대하여, 비교예2의 입경(X₅₀)이 3.82㎛인 것을 알 수 있다. 실시예2의 입경(X₅₀)이 비교예2의 입경(X₅₀)의 47%에 지나지 않는 것으로부터, 실시예2의 입도분포가 현저하게 좁아지는 것을 알 수 있다.

또한, 실험종료후 실시예2의 제트 밀을 분석하여 선회분쇄실의 내부를 확인해보면 미분의 압착현상은 확인할 수 없었다. 이에 대하여, 비교예2에서는 비교예1과 동일 양상의 압착이 보여졌다. 이것으로부터 실시예2에서는 편석이 발생하지 않고, 선회류가 균형 제어되는 것을 알 수 있다.

(실시예3)

실시형태2에 있어서의 제트 밀을 사용하여, 고속제트류의 압력에 대한 분쇄원료의 입경분포의 의존성을 확인하였다.

(1)고속제트류의 압력 7.5kgf/㎠ (a), 4.5kgf/㎠ (b)에서 행하였다.

(2)분쇄원료 및 도입량:

에폭시계 수지(X₅₀=50㎛)를 사용하고, 각각 도입량은 10kg/hr로 하였다.

분쇄된 미분체는 실시예2와 동일한 방법으로 분포범위와 입도분포를 측정하였다. 그 결과를 도11, 도12에 표시하였다. 도11은 고속제트류의 압력이 7.5kgf/㎠에 있어서의 미분체의 입경분포%의 의존성을 표시하는 도면이고, 도12는 고속제트류의 압력이 4.5kgf/㎠에 있어서의 미분체의 입경분포%의 의존성을 표시하는 도면이다.

도11, 도12로부터 명백하게 알 수 있듯이, 도11의 미분체의 입도분포가 입경 2.5㎛ ~ 23.3㎛의 범위인 것에 대하여, 도12는 7.0㎛ ~ 35.0㎛의 범위인 것을 알 수 있다. 또한, 입경분포 곡선은 거의 변하지 않는 것을 알 수 있다.

이것으로부터 고속제트류의 압력을 변화시키는 것만으로, 좁은 입경분포에서 입도의 크기를 자유롭게 변화시키는 것이 가능하다는 것을 알 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 있어서의 제트 밀에 의하면, 다음과 같은 우수한 효과를 실현할 수 있다.

본 발명의 청구항1에 기재된 제트 밀에 의하면,

(1)고기혼합실의 벤투리 노즐 도입부와 압입 노즐의 토출측과의 거리(l)가 , l=(D/d)×k로 표시되고, k값이 k=7~12 바람직하게는 k=8~10(단, D: 벤투리 노즐 도입부의 지름, d: 압입 노즐의 토출측의 지름)을 만족하도록 형성되어 있으므로, 벤투리 노즐과 분쇄노즐이 동시에 동일한 공기압력으로 상승되는 것과 동시에, 분쇄원료의 종류에 관계없이 분쇄원료의 원활한 흡입을 행할 수 있고, 연속운전을 가능하게 할 수 있다.

본 발명의 청구항2에 기재된 제트 밀에 의하면, 청구항1에 기재된 효과에 덧붙여서,

(2)벤투리 노즐의 스로트부와 벤투리 노즐 도입부(상류측) 사이에 부압발생부를 구비함으로써, 분쇄원료가 압입 노즐로부터의 고속제트류에 의해서 벤투리 노즐로 새지 않고 흡입되고, 고속으로 또한 안정하게 선회분쇄실로 공급할 수 있다.

본 발명의 청구항3에 기재된 제트 밀에 의하면, 청구항1 또는 청구항2 중 어느 한 항에 기재된 효과에 덧붙여,

(3)선회분쇄실의 둘레벽에 각 노즐이 종래와 같이 편재되지 않고 등간격으로 배치되어 있어서 분쇄노즐과 벤투리 노즐로부터 계내로 분사되는 압력을 일치시켜 균형을 얻을 수 있으므로, 선회류의 편석 발생을 방지하여 그 결과 운전조작을 용이하게 할 수 있는 것과 동시에, 분쇄원료의 벽면의 충돌의존도를 낮추고 입자간 충돌에서의 의존치를 높일 수 있고, 선회분쇄실내의 라이너 부분의 마모를 현저하게 억제할 수 있다. 또한, 분쇄원료가 선회분쇄실로 편석되는 것을 방지함으로서, 분쇄효율을 향상시키고, 분급율을 높일 수 있다.

본 발명의 청구항4에 기재된 제트 밀에 의하면, 청구항1 내지 청구항3 중 어느 한 항에 기재된 효과에 덧붙여,

(4)선회분쇄실내의 분쇄구역과 분급구역의 선회류를 3차원적으로 제어할 수 있는 것과 동시에, 입자의 형상을 둥글게 하고, 입경분포를 좁게 하며, 또한 입경분포의 범위를 자유롭게 제어할 수 있다.

(5)다열 분쇄노즐에 다단 분사부를 보유함으로써 선회분쇄실내의 유선을 다단층으로서 3차원적으로 하고, 밀 내의 높이방향에서의 속도차를 작게함으로써 입자의 밀내 체류시간을 짧게 하고, 분쇄의 처리능력을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 청구항5에 기재된 제트 밀에 의하면, 청구항1 내지 청구항4 중 어느 한 항에 기재된 효과에 덧붙여,

(6)분쇄노즐이 다열로 각 분사부의 분사각도가 각각 다르게 되어 있으므로, 수평면과 높이의 3차원적인 분쇄선회류의 형과 속도를 제어할 수 있다. 고기의 혼상선회류를 3차원적으로 제어함으로써, 각 물성이 다른 각종의 분쇄원료에 맞춰서 최적의 선회류를 형성할 수 있으므로 입도조정이나 미분의 압착을 방지할 수 있는 것과 동시에, 편석이 없게 되므로 라이너 부분의 마모를 방지할 수 있다.

(7)분쇄노즐의 각 열의 분사구의 구경 및/또는 분사각도의 하나 이상이 다르게 되어 있으므로, 선회류속의 분쇄원료끼리의 충돌의존도를 향상시킬 수 있는 것과 동시에, 각 물성이 다른 각종의 분쇄원료에 맞춰서 최적의 선회류를 형성할 수 있다.

(8)분쇄노즐의 각 열 분사구의 구경을 변화시킬 수 있으므로, 세라믹스와 같이 비중이 무거운 것에는 하측의 분사구의 구경을 크게 하여 풍량을 증가시키고, 또한, 전극용의 코크스나 카본, 토너 등 비중이 작은 경우에는 상측의 분사구의 구경을 크게함으로써 분쇄원료의 충돌빈도를 높여서 단시간에 입도분포가 좁은 미분체를 얻을 수가 있다.

(9)분쇄노즐을 바꾸는 것만으로 분사각도를 각 열에서 변화시킬 수 있으므로, 물성이 다른 분쇄원료마다 제트 밀내의 선회류를 제어할 수 있고, 각각의 분쇄원료에 적합한 선회류를 형성할 수 있다.

본 발명의 청구항6에 기재된 제트 밀에 의하면, 청구항4 또는 청구항5 중 어느 한 항에 기재된 효과에 덧붙여,

(10)플러그 삽입구멍에 플러그를 삽입하는 것만으로, 분쇄원료에 따른 최적의 분쇄조건을 얻을 수 있다.

본 발명의 청구항7에 기재된 제트 밀에 의하면, 청구항1 내지 청구항6 중 어느 한 항에 기재된 효과에 덧붙여,

(11)선회분쇄실 상면의 중심기둥 및 선회분쇄실 하면의 배출구가 선회분쇄실의 중심선위에 있는 구성을 형성함으로써, 선회분쇄실내가 분급구역과 분쇄구역으로 명확하게 나뉘어질 수 있고, 소정크기의 미분 또한 입경분포가 좁은 것이 선회분쇄실 상부의 배출구로부터 배출되는 것과 동시에, 굵은 입자는 고속제트류에 의해서 발생하는 원심력에 의해서 외주로 날려지고, 고속제트류속의 분쇄원료끼리의 충돌의존도를 향상시키는 것을 실현할 수 있다.

Claims (17)

1. 수평선회류 형의 제트 밀로, 중공 원반형상의 선회분쇄실과, 상기 선회분쇄실의 측벽에 분사구가 둘레벽측으로 경사져 배치된 고압가스를 분사하여 선회류를 형성하는 m개의 분쇄노즐과, 상기 선회분쇄실의 측벽에 배치된 분쇄원료를 고압가스에 동반하여 도입하는 n개의 벤투리 노즐(단, m+n=a, a는 정수, m＞n)과, 상기 벤투리 노즐의 상류에 형성된 고기혼합실과, 상기 고기혼합실에 연달아 설치된 분쇄원료공급부와, 상기 고기혼합실에 상기 벤투리 노즐과 동축에 배치된 압입 노즐과, 상기 선회분쇄실 중심부의 상부에 배치된 미분체가 배출되는 배출구를 구비하고, 상기 고기혼합실의 벤투리 노즐 도입부와 상기 압입 노즐의 토출측과의 거리(l)가, l=(D/d)×k로 표시되고, 또한 k값이 k=7~12 바람직하게는 k=8~10(단, D: 벤투리 노즐 도입부의 지름, d: 압입 노즐의 토출측의 지름)인 것을 특징으로 하는 제트 밀.
2. 제1항에 있어서, 상기 벤투리 노즐이, 스로트부와 상기 벤투리 노즐 도입부와의 사이에 부압발생부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 제트 밀.
3. 제1항에 있어서, 상기 분쇄노즐과 벤투리 노즐의 총계(m+n)가 짝수이고, 또한 5≤m≤15, 1≤n≤5 바람직하게는 5≤m≤14, 1≤n≤2 인 것을 특징으로 하는 제트 밀.
4. 제2항에 있어서, 상기 분쇄노즐과 벤투리 노즐의 총계(m+n)가 짝수이고, 또한 5≤m≤15, 1≤n≤5 바람직하게는 5≤m≤14, 1≤n≤2 인 것을 특징으로 하는 제트 밀.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분쇄노즐의 각각이, 상하로 p단(단, 2≤p≤5) 및/또는 좌우로 q열(단, 1≤q≤5)의 분사부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 제트 밀.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분사부의 각 열 및/또는 각 단의 상기 분사구의 구경 및/또는 상기 분사부의 분사각도의 하나 이상이 다르게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 제트 밀.
7. 제5항에 있어서, 상기 분사부의 각 열 및/또는 각 단의 상기 분사구의 구경 및/또는 상기 분사부의 분사각도의 하나 이상이 다르게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 제트 밀.
8. 제5항에 있어서, 상기 분쇄노즐의 상기 분사부가 상류측에 형성된 플러그 삽입구멍을 보유하고 있는 것을 특징으로 하는 제트 밀.
9. 제6항에 있어서, 상기 분쇄노즐의 상기 분사부가 상류측에 형성된 플러그 삽입구멍을 보유하고 있는 것을 특징으로 하는 제트 밀.
10. 제7항에 있어서, 상기 분쇄노즐의 상기 분사부가 상류측에 형성된 플러그 삽입구멍을 보유하고 있는 것을 특징으로 하는 제트 밀.
11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선회분쇄실의 하면 중앙에 배치된 중심기둥을 구비하고, 상기 중심기둥의 정점과 상기 배출구의 하단면이 상기 선회분쇄실의 높이방향의 중심면위에 있는 것을 특징으로 하는 제트 밀.
12. 제5항에 있어서, 상기 선회분쇄실의 하면 중앙에 배치된 중심기둥을 구비하고, 상기 중심기둥의 정점과 상기 배출구의 하단면이 상기 선회분쇄실의 높이방향의 중심면위에 있는 것을 특징으로 하는 제트 밀.
13. 제6항에 있어서, 상기 선회분쇄실의 하면 중앙에 배치된 중심기둥을 구비하고, 상기 중심기둥의 정점과 상기 배출구의 하단면이 상기 선회분쇄실의 높이방향의 중심면위에 있는 것을 특징으로 하는 제트 밀.
14. 제7항에 있어서, 상기 선회분쇄실의 하면 중앙에 배치된 중심기둥을 구비하고, 상기 중심기둥의 정점과 상기 배출구의 하단면이 상기 선회분쇄실의 높이방향의 중심면위에 있는 것을 특징으로 하는 제트 밀.
15. 제8항에 있어서, 상기 선회분쇄실의 하면 중앙에 배치된 중심기둥을 구비하고, 상기 중심기둥의 정점과 상기 배출구의 하단면이 상기 선회분쇄실의 높이방향의 중심면위에 있는 것을 특징으로 하는 제트 밀.
16. 제9항에 있어서, 상기 선회분쇄실의 하면 중앙에 배치된 중심기둥을 구비하고, 상기 중심기둥의 정점과 상기 배출구의 하단면이 상기 선회분쇄실의 높이방향의 중심면위에 있는 것을 특징으로 하는 제트 밀.
17. 제10항에 있어서, 상기 선회분쇄실의 하면 중앙에 배치된 중심기둥을 구비하고, 상기 중심기둥의 정점과 상기 배출구의 하단면이 상기 선회분쇄실의 높이방향의 중심면위에 있는 것을 특징으로 하는 제트 밀.