KR100465662B1 - 대향 충돌형 분쇄 분산장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고압 펌프 등을 이용하여 액상의 배합물을 가압하고 가압된 액체를 감압시켜 가면서 대향 충돌시켜 각종 화학 원재료, 전자재료 등을 효율적으로 유화, 분쇄, 분산시킬 수 있도록 하는 대향 충돌형 유화 분쇄 분산장치에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 분산장치의 본체를 중심으로 양쪽에 오리피스구조의 좁은 관통구를 가진 노즐부와 고압으로 가압된 액체가 유입되는 액 유입 유로를 가지는 고정블록이 각각 결합되어 있으며 노즐부는 상호 출구쪽이 마주보며 25∼140mm의 간격을 두고 형성되고, 두 개의 상기 마주보는 노즐부 사이에는 노즐의 관통구의 1.05∼3배의 내경을 갖는 대향충돌 유도관을 가지며 상기 유도관의 길이 방향의 중앙에는 분산장치 본체의 외주면에 형성된 토출홈에 연결되는 2∼4개의 유도관 토출구를 형성시켜, 마주보는 방향의 노즐의 관통구로부터 중앙을 향해 토출되어 나오는 액체가 전술의 대향충돌 유도관의 유도로를 거치며 토출방향을 직진성을 가지게하고 액체의 퍼짐을 방지하여 거의 모두 대향 충돌할 수 있게 방향을 유도하도록 된 것이다.

Description

대향 충돌형 분쇄 분산장치{breakup apparatus}

본 발명은 물과 기름 등의 이종의 액상물질을 유화시키거나 도료나 잉크 등의 안료, 금속산화물, 세라믹 파우더 등과 같은 고형물과 수지, 용제, 첨가물 등으로 이루어진 액상의 배합물(원료)을 미립화시켜 분산시키기 위한 대향 충돌형 분쇄 분산장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고압 펌프 등을 이용하여 액상의 배합물을 가압하고 가압된 액체를 대향 충돌시켜 각종 화학 원재료, 전자재료 등을 효율적으로 유화, 분쇄 분산시킬 수 있도록 한 대향 충돌형 분쇄 분산장치에 관한 것이다.

도1의 대향 충돌방식으로 분산하는 분산장치는 가압된 액상의 액체가 상호 접하고 있는 2개의 판상체의 중심에 액의 유입로(101)보다 작은 구경으로 각각 가공되어 있는 관통구들을 통하여 상호 대향 충돌한 후 상기 관통구들과 수직방향의 유출구(102)를 통하여 액이 유출되는 구조로 된 것으로서, 일본국 특허공개공보 특개평6-47264호로 특허 출원된 바 있다.

위의 분산장치는 양측 2개의 판상체에 형성되는 좁은 관통구를 각각 적층시켜 상호간의 판상체에 가공된 토출구로부터 액이 토출되어 대향 충돌하도록 하는 것으로서, 이는 복수의 판상체에 가공되는 복수의 관통구를 상호 0.01mm도 어긋나지 않도록 가공하여 액체가 100% 대향 충돌하도록 해야하나, 복수의 판상체 및 판상체 들을 수납하는 공간 및 판상체 내부의 관통구들의 가공 정도 및 장착 방법상, 이는 거의 불가능하다. 이에 따라 대향 충돌되지 못한 액체는 상대편의 좁은 관통구의 일부를 고속으로 타격하여 충격을 가하게 되어 취약한 구조로 되어있는 판상체의 관통구를 쉽게 확대되어 그 수명이 심하게 단축되는 문제가 있었다.

또한, 상호 마주보는 관통구간의 간격이 아주 짧아 대향충돌이 이루어지지 않은 일부의 액체가 토출된 힘 그대로 상대편 토출구 주위를 심하게 타격하는 문제가 있으며, 관통구를 구성하는 재질의 마모성이 전혀 고려되지 않고 일반 재질의 판상체에 관통구가 가공되어 있어 내마모성이 심하게 저하하는 문제가 있었다.

그리고, 미세한 관통홀의 가공오차, 사용하는 중의 편마모 등으로 인하여 토출되는 액체가 전방을 향하여 일직선으로 나가지 못하고 휘거나 퍼져 나가는 경우가 있어 액체간에 완전한 대향충돌이 이루어지지 않는다.

뿐만 아니라, 대부분의 경우 수명을 늘이기 위하여 분산장치의 핵심부품인 오리피스 노즐의 재료로 고가의 다이아몬드 등을 사용하고 있는데, 위에서 같이 액체의 대향충돌이 올바르게 이루어지지 못해 상대 노즐을 가격함으로써 고가인 다이아몬드제 오리피스 노즐의 수명이 단축되어 경제적인 손실이 크고, 대향 충돌이 제대로 이루어지지 않아 유화 분산 및 분쇄의 효과가 저하되는 문제가 있었다.

대향 충돌되지 못한 액체의 공격으로 오리피스 노즐의 수명이 단축되는 문제를 해결하기 위해 도2와 같은 새로운 방식의 분산장치가 등장하였는데, 이는 일본국 특허공개공보 특개평10-337457호에서 볼 수 있다. 새로운 방식의 분산장치는 2개의오리피스 노즐(103)(104)을 약간 각을 틀어 상호 고압으로 유출되는 액체가 상호 정면으로 대향 충돌되지 않고 약간의 각을 가지고 교차 충돌하도록 하고 있다.

이로서, 대향 충돌하지 않은 액체가 반대편의 오리피스 노즐의 취약한 토출구를 가격하는 위험성은 제거되었으나, 교차 충돌이 이루어지기 위해서는 아주 정교한 조정 및 교정이 필요하게 되어 조정할 때 숙련된 기술과 상당한 비용이 발생할 뿐더러 금속 가공부의 가공오차 및 2개의 오리피스 노즐을 조정할 때 100% 대향 충돌하도록 하기 위해서는 고도의 숙련된 기술을 필요로 한다.

또한, 오리피스 노즐은 대부분 상당히 미세한 구경을 가지고 있기 때문에 이물질, 원료중의 입자 등으로 쉽게 자주 막히는데, 이 경우에는 통상적으로 역방향으로 막힌 압력 이상의 역압을 가하여 막힌 이물질을 제거해야 한다.

하지만, 위와 같은 구조의 경우 역압을 가하는 방향의 내부용적이 큰 반면에 내부용적을 밀봉하는 부분에 고무계열의 패킹 등을 사용하여 역방향으로 일정한 고압 이상을 올릴 수 없어 고압에서 사용 중에 노즐이 막혔을 경우 역으로 고압을 걸 수 없다. 즉, 고압으로 이물질을 제거할 수 없어 분산장치 전체를 분해해서 이물질을 제거한 후 재조정하여 조립해야 한다는 결점이 있다.

상기한 바와 같은 결점을 해결하기 위한 본 발명은 구성이 단순하고도 분해 조립이 용이하고 다이아몬드 등의 고가의 재질로 구성된 노즐부의 사용 수명을 연장함과 동시에 상호 마주보는 2개의 노즐부의 토출구 사이에 대향 충돌 유도관을 추가함으로써 거의 모든 액체가 대향 충돌에 이를 수 있도록 유도하여 처리 대상물의 분산,분쇄 및 유화 등의 효과를 배가할 수 있도록 하는 대향 충돌형 분쇄 분산장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도1은 종래의 압력을 이용한 대향 충돌형 분산장치의 주요부분을 나타낸 단면도이다.

도2는 종래의 압력을 이용한 경사형 대향 충돌형 분산장치의 주요부분을 나타낸 단면도이다.

도3은 본 발명에 의한 대향 충돌형 분쇄 분산장치의 주요부분을 나타낸 단면도이다.

도4 내지 도6은 도3에서의 대향 충돌 유도관의 여러 예를 보인 단면도이다.

도7은 도3에서의 좁은 관통구가 형성된 노즐부를 나타낸 확대 단면도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

1 : 다이아몬드 원석 2 : 스테인레스 뚜껑

3 : 테이퍼 4 : 액체 유입구

5 : 노즐의 관통구 6 : 노즐부 하우징

7 : 하우징부의 토출구 8 : 노즐부

9 : 충진제 11 : 분산장치 본체

12 : 액 유입 유로 13 : 대향 충돌 유도관

14 : 중앙 토출구 15 : 고정블록

16 : 분산장치 본체의 프랜지단 21a,21b,21c : 유도로

22a,22b,22c : 토출홈 23a,23b,23c : 유도관 토출구

24b,24c : 감압 공간

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 가압된 액상의 액체를 2개의 유로로 나누어 서로 마주보는 좁은 유로를 통과시켜 고속으로 대향 충돌하는 액상의 액체를 얻기 위한 대향 충돌 분쇄 분산장치에 있어서, 분산장치 본체를 중심으로 양쪽에 좁은 오리피스 관통구를 가지는 노즐부와 고압으로 가압된 액체가 유입되는 액 유입 유로를 가지는 고정블록이 각각 결합되어 있으며 노즐부는 상호 출구쪽이 마주보며 25∼140 mm의 간격을 두고 형성되고, 상기 마주보는 두 개의 노즐부 사이에는 노즐의 관통구 대비 내경이 1.05∼3배로 설계된 원통형의 대향 충돌 유도관을 설계하며 상기 유도관의 길이 방향의 중앙에는 분산장치 본체의 외주면에 형성된 토출홈에 연결되는 2∼4개의 유도관 토출구를 형성시켜 유입된 액이 본체의 토출홈으로 빠져나가게 한다. 그리하여 서로 마주보는 방향의 노즐부로부터 고압으로 중앙을 향해 토출되어 나오는 액체가 전술의 대향충돌 유도관내의 유도로를 통하여 대향 충돌 하도록 방향이 유도되고 또한 노즐부로부터 가속되며 나온 액체의 퍼짐현상을 방지하면서 거의 모두 액체가 유도관의 중심부에 이르러 대향 충돌 하도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 대향 충돌형 분쇄 분산장치에 있어서, 원통 형상의 노즐부는, 노즐부 하우징의 정 중앙에 다이아몬드 원석과 그 주위에 니켈 분말 등으로 1차 고정하고, 그 위에 원통형의 스테인레스 등의 재료로 밀봉 가압하면서 고온에서 소결시켜노즐부를 구성하고 상기 노즐부 하우징의 외경을 기준하여 정 중앙에 다이아몬드 원석을 관통하는 미세한 노즐의 관통구를 형성하고, 상기 노즐부의 입구는 유체저항을 감소시키기 위하여 테이퍼 형상으로 가공하며 노즐부의 토출구가 되는 하우징부 토출구는 다이아몬드 원석에 가공된 노즐의 관통구에 비해 1.05∼1.3배의 직경으로 하고 또한 마모에 대비하여 3 mm 이상의 두께를 갖도록 설계하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 대향 충돌형 분쇄 분산장치에 있어서, 상기 대향 충돌 유도관에는 상기 대향 충돌 유도관의 좁은 유도로와 수직 방향으로 2∼4개의 유도관 토출구가 형성되고, 상기 유도로의 길이 방향의 중심부의 토출구 외곽에는 원주로 토출홈이 형성된다.

상기 유도로에서 대향충돌이 일어나는 길이 방향의 중심부의 내경은 노즐의 관통구

대비 비교적 큰 5∼15배로 가공하여 좁은 유도로를 통과한 액체가 넓어진 공간에서 감압이 되면서 대향 충돌을 할 수 있도록 감압 공간을 형성하는 것 바람직하다.

본 발명에 의한 대향 충돌형 분쇄 분산장치에 있어서, 상기 대향 충돌 유도관은 1 내지 3개로 분리 가공되어 하나의 대향 충돌 유도관으로 사용되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 대향 충돌형 분쇄 분산장치에 있어서, 상기 노즐부 하우징의 재질은 텅스텐 카바이드 또는 세라믹인 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 대향 충돌형 분쇄 분산장치에 있어서, 상기 대향 충돌 유도관의 재질은 텅스텐 카바이드 또는 세라믹인 것이 바람직하다.

이하에서 본 발명을 상세히 설명한다.

먼저, 직경이 12∼24 mm이고 높이가 7∼14 mm, 바람직하기로는 직경이 20 mm이고 높이가 10 mm이며, 내마모성이 강한 재질의 텅스텐 카바이드 또는 세라믹으로 되어 있는 노즐부 하우징(6)의 액체의 유입방향으로 중심에, 직경이 4~8 mm 높이가 4~10 mm, 바람직하기로는 직경이 6 mm, 높이가 7 mm 인 한쪽만 개방된 원통형 공간을 가공한 뒤, 그 안에 다이아몬드 원석(1)을 니켈 등의 소결 재료와 함께 노즐부 하우징(6)의 정 중앙의 원통구조 내에 고정한 후, 그 위로 스테인레스 등의 재질로 된 원통형 스테인레스 뚜껑(2)으로 밀봉시켜 다이아몬드 원석(1)을 니켈 등의 충진제(9)와 함께 고온에서 압력을 가하며 소결 고정시켜 노즐부(8)를 구성한다. 여기서, 다이아몬드 원석(1)을 감싸고 있는 충진제(9)로서는 니켈을 주성분으로 하는 금속분말이 사용 될 수 있다.

상기 노즐부(8)의 액체 유입구(4) 쪽을 테이퍼(3) 형상으로 가공하여 액체 유입구(4)로 유입되는 액체가 최소한의 저항으로 노즐의 관통구(5)로 유입되도록 한다.

상기 텅스텐 카바이드나 세라믹 재질로 구성된 노즐부 하우징(6)의 직경은 20 mm 정도가 바람직하다. 이는 내구성 및 강도를 고려하여 도3과 같이 대향 충돌 유도관(13)의 외경을 일정한 규격 이상으로 가공하기 위해 대향 충돌 유도관(13)의 외경이 노즐부(8)의 외경보다 작아야 하기 때문이다.

또한, 노즐부 하우징(6)에서 하우징부 토출구(7)부분의 두께를 두껍게 하고 또한 재질을 고도의 내마모성이 있는 세라믹 등으로 하는 이유는 어느 분산장치에서 건처리 액체를 100% 대향충돌을 시킨다는 것은 불가능한 일이므로 본 장치의 특성상,일부 대향 충돌되지 못한 액체에 의하여 상대편의 노즐을 공격하여 마모가 진행되며, 또한 어느 한 쪽의 노즐의 관통구(5)가 막혀 한쪽에서만 고속으로 액이 토출되는 경우 상대편 의 노즐를 가격하여 상대편의 노즐부(8)가 급속 마모가 되는데, 본 발명에서는 이러한 문제로 인하여 노즐부(8)의 사용시간이 급속 단축되는 것을 방지하기 위함이다.

다시 말하여 고 내마모 재료로 구성된 노즐부(6)의 보호층의 설계목적은 전술의 마모로 인하여 보호층이 먼저 서서히 파괴되면서 다이아몬드 원석(1)으로 가공된 노즐의 관통구(5)까지 마모가 발생되기 까지는 많은 시간이 소요되므로 노즐부(8)의 사용시간을 최대한 늘이기 위한 것이다.

이후 미세홀 가공방법으로, 노즐부 하우징(6)의 외경을 기준하여 다이아몬드 원석(1)의 내에 직선상으로 액체의 토출이 이루어지도록 정중앙에 좁은 관통구, 즉 다이아몬드 원석(1)내에 노즐의 관통구(5)를 형성하고, 노즐의 관통구(5)에 이어 내경이 노즐의 관통구의 1.05~ 1.3배에 이르는 하우징부 토출구(7)를 가공한다.

상기 하우징부 토출구(7)는 노즐부(8)의 출구 쪽에 해당되며 세라믹 또는 텅스텐 카바이드 재질의 내마모성 보강재로 구성된 노즐부 하우징(6)의 외경을 기준하여 정 중앙에 가공이 된다.

노즐의 관통구(5)를 지나면서 가속된 액체가 하우징부 토출구(7)를 통하면서 방해받지 않고 직진하여 대향 충돌 유도관(13)에 형성된 좁은 유도로의 유도에 따라 계속 고속으로 진입하여 대향충돌 유도관(13)의 중심부에서 상대방의 액체와 정면으로 대향 충돌할 수 있도록 한다.

이때 처리액체는 상당한 속도로 유도로로 진입하며 이 과정에서 유도로에 액체 속에 함유된 입자들의 충격으로 인해 쉽게 유도관의 유도로가 쉽게 마모되고 또한 대향 충돌이 발생하는 유도로의 중심부근에도 액체의 정면충돌 이후의 강한 파괴력 주변으로 미치고 및 강한 그 부근에서 고속의 강한 와류 발생 등으로 중심부는 심한 마모가 있을 수 있는데 이 점에 대비하여 유도관 전체의 재질을 초 내마모 특성을 지닌 세라믹이나 텅스텐카바이드 등으로 구성하는 것이 바람직하다.

상기 분산장치 본체의 양단에 위치하는 2개의 노즐부(8)는 상호 근접되게 설치되지 않고 도3에서와 같이 25∼150 mm 떨어진 상태에서 상호 마주보게 배치되어 있다.

2개의 노즐부(8) 사이의 거리는 노즐의 관통구(5)의 직경이나 처리하기 위한 액체의 종류를 고려하여 결정되는데, 일반적으로 직경이 0.10∼0.30 mm인 노즐의 관통구(5)를 가진 노즐부(8)의 경우 이격거리를 25∼70 mm로 유지하는 것이 바람직하다. 예를 들면 노즐의 관통구(5)의 직경이 0.30 mm 이상인 경우에는 이격거리가 70 mm 이상을 유지하도록 가공하는 것이 바람직하다. 즉, 노즐의 관통구(5)의 직경이 커지면 커질수록 2개의 노즐부(5) 간의 이격거리도 커지도록 설계하는 것이다.

이는 대향 충돌 유도관(13) 내에 잔류하는 액체의 저항이 노즐의 관통구(5)의 직경이 커질수록 반비례하게 감소하기 때문이다.

또한 통상적으로, 직선으로 분사되는 액체의 분사거리에 따른 에너지가 액체가 고속으로 토출되는 노즐의 관통구(5)의 직경이 클수록 크고 노즐부에서 분사된 후 더 멀리 분사 에너지를 유지하기 때문에 노즐의 관통구(5)가 큰 노즐부(8)일수록 서로마주보고 있는 두 개의 노즐부(8)간의 의 이격거리를 멀게 하여도 대향충돌의 효과를 유사하게 유지할 수 있다.

또한, 직경이 큰 관통구(5)를 가진 노즐부 일수록 분사되는 액체의 에너지를 멀리까지 전달하기 때문에 일부 대향 충돌되지 못한 액체가 상대편 노즐부는 가격하는 것을 고려하여 상대편 노즐부(8)의 하우징부 토출구(7) 부근을 보호하기 위하여 2개의 노즐부간 거리를 다소 크게 하는 것이 바람직하다.

그리고, 원통형의 대향 충돌 유도관(13)은 분산장치 본체(11)의 중심부의 원통형 공간에 밀착하여 삽입 장착되며, 대향충돌 유도관(13)의 길이는 분산장치 본체(11)의 원통형 공간의 길이보다 0.5mm 정도 짧게 가공하여 분산장치 본체(11)의 원통부 길이가 끝나는 플랜지단(16)과 노즐부 하우징(6)이 대향 충돌 유도관(13)으로 인하여 방해받지 않고 강하게 압박 고정될 수 있도록 하며 고압에서도 노즐부와 분산장치 본체의 프렌지단(16)사이에서 액체가 새지 않도록 강하게 고정한다.

또한 도3과 같이 분산장치 본체(11)의 양단에는 노즐부(8)와 연결되며 액체가 유입되는 액 유입 유로(12)가 형성된 두 개의 고정블록(15)이 나사 결합되어 있다.

원통형의 대향 충돌 유도관(13)은 강한 내마모성을 가지는 세라믹 또는 텅스텐 카바이드 등의 재질로 구성되며 그 중심에는 노즐의 관통구(5) 대비 0.03∼0.8 mm 정도 내경이 약간 큰 유도로(21a, 21b, 21c)가 일직선으로 가공되고, 대향 충돌 유도관(13)의 외경은 8∼16 mm로 가공 처리된다.

또한, 대향 충돌 유도관(13)은 목적과 용도에 따라 직경과 길이를 달리하여 도4 내지 도6에서와 같이 유도로(21a)(21b)(21c)가 형성되고, 유도로(21b)(21c)의 중앙부근에는 액체의 감압 및 대향 충돌을 위한 감압 공간(24b)(24c)이 형성되고, 유도로(21a)의 중심부근과 감압 공간(24b)(24c)에는 대향 충돌 유도관(13)의 외주면에 형성된 토출홈(22a)(22b)(22c)에 접하는 2 내지 4개의 유도관 토출구(23a)(23b)(23c)가 선택적으로 설치될 수 있을 것이다.

예를 들면, 마모성이 적거나 혹은 액체가 기름과 물이 원료로 구성되어 유화를 목적으로 하는 제품처럼 대향충돌의 효과가 중시되는 경우 또는 노즐의 토출구(7)의 직경이 0.1 mm 정도로 좁은 경우 도4a, 4b와 같이 하나로 된 대향 충돌 유도관(13)으로 구성하여, 유도로(21a)에 연결된 유도관 토출구(23a)를 두 개 혹은 다수로 구성하여 사용하는 것이 바람직하다.

하지만, 노즐의 토출구(7)의 내경이 커지면서 2개의 오리피스 노즐 사이의 이격거리가 다소 더 커지거나 또는 처리액체의 마모성이 커지는 경우 도5a, 5b와 같이 대향 충돌 유도관(13)의 유도로(21b)(21c)의 직경을 다소 늘리고, 유도로(21b)(21c)에 연결된 유도관 토출구(23b)(23c)를 3개 또는 4개 이상 구성하여 사용하는 것이 바람직하다.

특히, 2개 이상의 대향 충돌 유도관(13)을 하나의 유도관으로 이용하는 경우에는 도5a,b 및 도6a,b에서와 같이 길이로 중심이 되는 부근, 즉 유도로(21b)(21c)의 길이 중심이 되는 부분이며 유도관 토출구(23b)(23c)와 만나는 부분에 유도로(21b)(21c)보다 큰 직경을 가지는 감압 공간(24b)(24c)을 가공하여, 이 감압 공간(24b)(24c)에서, 가압된 액체가 감압되면서 대향 충돌할 수 있도록 한다.

또한, 도6a,b와 같이 도5a,b의 대향 충돌 유도관보다 긴 대향 충돌 유도관(13)의 경우에는 토출홈(22c)과 유도관 토출구(23c) 및 감압 공간(24c)의 좌우로 분리된 총 3개의 대향 충돌 유도관으로 가공 처리하고, 하나의 대향 충돌 유도관으로 사용한다. 이때 양쪽의 2개의 대향 충돌 유도관(13) 내에 유도로(21c)는 직경이 작고 길게 형성되나 가운데 위치하는 유도관은 내경을 크게 가공하여 이곳에서 손쉽게 감압 공간(24c)을 구성 할 수 있다.

이러한 구조는 유도관내의 중심부근에 감압을 위한 공간을 쉽게 형성할 수 있고 대향 충돌과정에서의 유도관(13) 중심부에서 발생되는 마모에 대하여 3개의 유도관 전체를 교환치 않고 중심부 유도관만 교체하여 사용할 수 있다.

또한, 도4a,b와 같이 유도로(21a)의 내경이 가장 작은 경우에는 유도로(21a)의 길이로 중심이 되는 부근에 2개이상의 유도관 토출구(23a)를 형성하고, 유도관 토출구(23a)에 접하는 대향 충돌 유도관(13)의 길이중심 외주면에 원주로 토출홈(22a)을 가공하여, 대향 충돌 유도관(13)이 360°어느 방향으로 분산장치 본체(11)에 결합되어도 유도관 토출구(23a)에서 토출되는 액체가 아무런 방해를 받지 않고 분산장치 본체(11)의 중앙 토출구(14)로 빠져 나올 수 있도록 한다.

또한, 도5a,b와 같이 유도로(21b)의 길이가 다소 긴 형태의 경우에는 미세한 내경을 갖는 유도로(21b)를 60 mm 이상 길게 가공하기 어렵고 비용이 많이 소요되므로 도면에서와 같이 두 개의 대향 충돌 유도관으로 분리해서 분리된 유도로 들이 일직선으로 상호 접하게 한다.

이때 전체 대향 충돌 유도관(13)의 중심부근이며 유도로(21b)가 서로 접하는 끝부분, 즉 감압 공간(24b)에서 대향 충돌이 일어난 액체가 빠져나갈 수 있는 다수의유도관 토출구(23b)를 감압 공간(24b)에 연결되게 형성하고, 유도관 토출구(23b)에 접하는 대향 충돌 유도관(13)의 외주면에 서로 이어진 토출홈(22b)을 절삭 가공하여, 대향 충돌 유도관(13)이 360°어느 방향으로 분산장치 본체(11)에 결합되어도 유도관 토출구(23b)에서 토출되는 액체가 아무런 방해를 받지 않고 분산장치 본체(11)의 중앙 토출구(14)로 빠져 나올 수 있도록 한다.

마지막으로, 대향 충돌 유도관(13)의 길이가 아주 길거나 마모성이 아주 심한 스러리 등의 액체 원료를 처리하는 경우에는 도6a,b에서와 같이, 유도로(21c)의 내경을 전술의 유도로(21a, 21b)와 동일하게 노즐의 관통구 대비 1.05∼1.3배로 하고, 유도로(21c)의 중심이 되는 부분에는 양쪽 유도관(13)의 유도로(21c)보다 직경에 비해 훨씬 큰 직경을 가지는 감압 공간(24c)을 형성하고, 이 감압 공간(24c)에서 대향 충돌이 일어난 액체가 빠져나갈 수 있는 다수의 유도관 토출구(23c)를 감압 공간(24c)에 연장되게 형성하고, 유도관 토출구(23c)에 접하는 대향 충돌 유도관(13)의 외주면에 서로 이어진 토출홈(22c)을 절삭 가공하여, 대향 충돌 유도관(13)이 360°어느 방향으로 분산장치 본체(11)에 결합되어도 유도관 토출구(23c)에서 토출되는 액체가 아무런 방해를 받지 않고 분산장치 본체(11)의 중앙 토출구(14)로 빠져 나올 수 있도록 한다.

이렇게 구성된 본 발명을 적용된 분산장치를 설명한다.

안료, 금속산화물, 세라믹, 유분 등의 고형분을 액상의 배합물로 만든 다음 이를 미립화시키기 위하여 우선 액상 배합물을 고압펌프 등으로 가압하고 이 액체를 동일한 2개의 유로로 나눈 후 양쪽에서 본 발명의 분산장치에 유입시키게 된다.

이 가압된 액상 배합물은 가압된 원래의 배관 내부로부터 2개의 연결배관을 통하여2개의 유로로 나누어진 후 각각의 배관으로 연결되어 나사 고정 방식으로 결합된 액 유입 유로(12)의 양쪽으로 유입되고, 유입된 액체는 급속히 좁아진 노즐의 관통구(5)를 지나면서 고속으로 가속되어 하우징부 토출구(7)를 통해 대향 충돌 유도관(13)의 유도로(21a)(21b)(21c)를 따라 중앙을 향해 토출되어 중심부에서 대향충돌을 일으키며 대향충돌되어 처리 대상물을 초 미립으로 분산, 분쇄하게 된다.

이렇게 노즐부를 통과하며 토출된 액체는 토출되면서 약간 방향이 틀어지거나 퍼지거나 하는데 이러한 경우에 액체가 대향 충돌 유도관(13)의 좁은 유도로를 따라 직진성이 있게 전진할 수 있도록 유도하여 주고, 액체의 퍼짐현상을 방지하여 줌으로써 토출되는 액체가 거의 높은 비율로 대향 충돌에 이르도록 유도할 수 있다.

그러나, 이런 경우에도 100%의 액체를 대향충돌에 이르도록 하는 것은 쉽지 않고 이러한 경우 약간의 액체는 고속으로 상대방의 노즐부(8) 부근에 이르러 충격을 가할 수 있고 또한 노즐의 관통구(5)가 한쪽이 막혀 한쪽에서만 고속으로 분사가 이루어지는 경우에는 모든 액체는 그대로 상대방의 노즐부의 토출구 부근에 이르러 충격을 가하여 노즐부(8)를 빠르게 마모를 일으킬 수 있으나, 노즐부(8)의 하우징부 토출구(7) 주위를 세라믹 또는 텅스텐 카바이드 소재로 하여 3mm 이상의 두께로 보호층을 설계함으로써 노즐부(8)의 토출구 주변의 마모가 지연되어 노즐부의 수명을 현저하게 증가시킬 수 있는 것이다.

본 발명에 의하면, 대향 충돌 유도관을 설계함으로써 대향 충돌의 확률을 높여 분산, 분쇄 유화의 성능을 크게 향상시킬 수 있고, 대향충돌에 실패하여 상대 노즐부에 충격을 주는 액체의 양이 감소되어 노즐의 수명을 연장시킬 수 있다.

또한, 대향충돌에 실패하여 상대 노즐부에 충격을 주게되더라도 초 내마모 특성을 지닌 재질로 노즐부를 보호하여, 노즐부가 바로 파괴되어 노즐부의 수명이 심하게 단축이 되는 문제를 개선 할 수 있다.

또한, 본 발명은 분산장치의 구조가 단순해서 마모된 오리피스 노즐의 교환이나 신규 오리피스 노즐을 장착하기 위한 분산장치의 분해 조립이 쉽고 간단해서 아무런 숙련기술 없이도 가능하다.

대부분의 장치에서의 노즐의 관통구의 직경이 0.1∼0.6 mm이기 때문에 제조 과정 중에 수시로 이 물질로 인해서 노즐의 관통구가 막히는데 본 장치의 발명에서는 고압 펌프에서 발생되는 초고압을 분산장치내에 액체 흐름의 역방향으로 가할 수 있어 제조 과정 중에 수시로 막히는 노즐의 관통구의 이물질을 전체의 분해 과정없이 간단히 제거할 수 있다.

더 나아가서는 압력을 이용한 대향 충돌형 분산장치에 있어 사용상의 편리성 향상, 대향충돌의 확률을 높여 성능 및 작업성 향상을 도모함과 동시에 고가의 다이아몬드로 구성된 노즐부를 보호함으로써 내구성을 향상시켜 산업계에서 보다 쉽고 저렴하게 내구성을 향상시킨 대향충돌을 이용한 분산장치를 이용할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체적인 실시예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (6)

1. 가압된 액상의 액체를 2개의 유로로 나누어 서로 마주보는 좁은 유로를 통과시켜 고속으로 대향 충돌하는 액상의 액체를 얻기 위한 대향 충돌 분쇄 분산장치에 있어서,

   분산장치의 본체를 중심으로 양쪽에 오리피스 구조의 좁은 관통구를 가진 노즐부 와 고압으로 가압된 액체가 유입되는 액 유입 유로를 가지는 고정블록이 각각 결합되어 있으며 노즐부는 상호 출구쪽이 마주보며 25∼140mm의 간격을 두고 형성되고, 상기 마주보는 두 개의 노즐부의 사이에는 노즐의 관통구의 직경의 1.05∼3배의 내경을 갖는 대향충돌 유도관을 가지며 상기 유도관의 길이 방향의 중앙에는 분산장치 본체의 외주면에 형성된 토출홈에 연결된 2∼4개의 유도관 토출구를 형성시켜, 마주보는 방향의 노즐의 관통구로 부터 중앙을 향해 토출되어 나오는 액체가 전술의 대향 충돌 유도관의 유도로를 거치며 토출방향을 직진성을 가지게 하고 액체의 퍼짐을 방지하여 거의 모두 대향 충돌할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 대향 충돌형 분쇄 분산장치.
2. 제1항 있어서,

   상기 노즐부는, 원통 형상의 노즐부 하우징 중앙부분에 위치한 다이아몬드 원석이 니켈 분말에 의해 1차 고정되고, 상기 니켈 분말 위에 원통형상의 스테인레스 등의 재료가 밀봉 가압된 후 소결되어 이루어지되, 상기 노즐부 하우징의 외경을 기준하여 중앙부분에 다이아몬드 원석의 중앙을 관통하는 좁은 노즐 관통구가 형성되고, 상기 노즐부의 입구쪽은 유체저항을 감소시킬 수 있도록 테이퍼 형상으로 가공되며, 노즐부의 출구이며 하우징부 토출구는 다이아몬드 원석에 가공된 노즐부 관통구 대비 1.05∼1.3배의 직경을 가지고, 마모에 대비하여 3 mm 이상의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 노즐부로 구성된 상기 대향 충돌형 분쇄 분산장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 대향 충돌 유도관에는 길이 방향의 중심 부근에 2∼4개의 유도관 토출구가 형성되고, 상기 유도관의 토출구 외곽에는 원주로 토출홈이 형성되어 유도관 내부로 유입된 액체가 유도관 중심에서 대향충돌 된뒤 분산장치 본체로 유출되도록 하고, 상기 유도관의 유도로의 길이 방향의 중심부분에는 오리피스 노즐의 직경에 비해 5∼15배의 큰 내경을 갖는 넓은 감압 공간을 형성시켜 액체가 감압되며 대향 충돌을 할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 상기 대향 충돌형 분쇄 분산장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 대향 충돌 유도관은, 1 내지 3개로 분리 가공되어 하나의 대향 충돌 유도관으로 사용되는 것을 특징으로 하는 상기 대향 충돌형 분쇄 분산장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 대향 충돌 유도관의 재질은, 텅스텐 카바이드 또는 세라믹인 것을 특징으로하는 상기 대향 충돌형 분쇄 분산장치.
6. 제2항에 있어서,

   상기 노즐부 하우징의 재질은, 텅스텐 카바이드 또는 세라믹인 것을 특징으로 하는 상기 대향 충돌형 분쇄 분산장치.