KR101163481B1

KR101163481B1 - 필터 및 씰링이 필요없는 습식 분쇄장치

Info

Publication number: KR101163481B1
Application number: KR1020120016877A
Authority: KR
Inventors: 이건의
Original assignee: 이건의
Priority date: 2012-02-20
Filing date: 2012-02-20
Publication date: 2012-07-18
Also published as: WO2013125765A1

Abstract

본 발명은 분쇄 대상물을 액상화한 후 비드와 마찰시켜 분쇄하는 습식 분쇄장치에 있어서 비드의 유출을 막기 위해 일상적으로 소요되는 필터 및 씰링을 배제할 수 있는 분쇄장치에 관한 것으로, 외부로부터 액상의 시료가 투입되는 투입구가 형성되어 있고, 상기 시료를 분쇄하기 위한 비드가 수용되어 있는 원통 형상의 분쇄조와, 상기 비드를 휘젓기 위해 상기 분쇄조 내부에 배치된 교반로터와, 상기 분쇄조과 연통되도록 배치되며 분쇄된 상기 시료가 외부로 배출되는 배출구가 형성된 정류조와, 상기 정류조를 관통하여 일단이 상기 교반로터에 고정된 회전축과, 상기 정류조의 외부에서 상기 회전축의 타단에 결합되어 상기 회전축을 회전시키는 모터와, 상기 정류조 내부에 설치되고 상기 회전축의 회전방향을 따른 상기 시료의 유동방향을 가로지르는 방향으로 배치된 정류판을 포함하여 이루어진다.

Description

필터 및 씰링이 필요없는 습식 분쇄장치{APPARATUS FOR WET-TYPE PULVERIZATION DISPENSING WITH FILTER AND SEAL}

본 발명은 분쇄장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분쇄 대상물을 액상화한 후 비드와 마찰시켜 분쇄하는 습식 분쇄장치에 있어서 비드의 유출을 막기 위해 일상적으로 소요되는 필터 및 씰링을 배제할 수 있는 분쇄장치에 관한 것이다.

분쇄는 화학공업에서 가장 오래된 기계적 단위조작의 하나이다. 분쇄를 거친 시료는 후공정에서 취급이 용이하게 된다. 예를 들어 시료의 입자 크기를 작게 함으로써 표면적이 증가하여 반응속도 및 용해속도가 개선되는 것을 들 수 있다. 이와 같은 물리화학적 특성의 변화는 특히 신약, 신소재 등의 연구개발에 필수적으로 요구되며, 나노기술의 발전과 더불어 시료의 미분쇄 기술이 각광받고 있다.

시료를 분쇄하기 위해 볼분쇄, 진동분쇄, 충격분쇄, 제트분쇄, 핀분쇄, 해머분쇄 및 튜브분쇄 등과 같은 다양한 방식의 분쇄장치들이 알려져 있다.

이러한 분쇄장치의 기본 목적은 일정하고 미세하게 분쇄 가공된 재료를 제공하는 것으로서, 상기한 방식 만큼이나 여러 종류가 있으나, 일반적으로 원통형을 이루는 밀폐형의 용기와, 용기 내부에 설치되어 모터에 의해 회전 구동되는 디스크 혹은 애뉼러(annular) 형태의 로터로 형성되고, 용기 내부에 지르코니아(zircoia), 유리 비드(glass beads), 산화티타늄(titanium oxide), 강철구(steel ball) 혹은 규산지르코니아(zirconia silicate) 등의 매개물질을 충전한 상태에서 분쇄할 재료를 용기 내부로 공급하고, 로터를 회전구동시켜, 매개물질과 분쇄할 재료를 교반 혼합하여 재료가 분쇄되도록 되어 있다. 분쇄된 재료는 분리 장치를 이용하여 매개물질을 분리한 후, 분쇄장치 밖으로 배출되며, 통상적으로 이와 같은 과정을 반복적으로 진행함으로써 분쇄된 재료의 입경을 줄여나간다. 반복 분쇄에 의해 재료가 요구된 입경에 도달한 단계에서 분쇄장치를 정지시킨다.

이런 방식의 분쇄장치는 주로 고형물인 시료를 분쇄할 때 사용되지만, 고형의 시료를 액체 매개에 혼입하여 분쇄를 진행하기도 한다. 이와 같이 시료가 액체 매개에 혼입된 상태, 즉 시료를 액상화한 후 분쇄를 진행하는 장치를 흔히 습식 분쇄장치라 한다.

도 1은 종래기술에 따른 습식 분쇄장치의 일례로서, 대한민국 특허 제10-0944735호에 개시된 습식 분쇄장치의 단면도이다.

종래 기술에 따른 습식 분쇄장치는 액상화된 시료, 즉 액상 시료를 수용하는 챔버(10)와, 챔버(10) 내에 충진된 비드(도시 생략)와, 챔버(10) 내에서 회전하는 로터(20)를 포함하며, 로터(20)에는 복수의 교반용 돌기(21, 22)가 설치되어 있다.

챔버(10)는 일측에 시료가 투입될 투입구(11)가 형성되어 있으며, 내부 공간에 시료와의 마찰을 위한 비드(bead)가 70~80% 부피를 차지하는 정도로 채워져 있다. 시료는 투입구(11)를 통해 가압 투입되며, 컵 형상인 로터(20)의 내주면 및 외주면을 따라 진행하면서 주로 비드와의 마찰을 통해 분쇄된다. 로터(20)의 내외주면에 설치된 교반용 돌기(21, 22)가 시료를 비드와 함께 휘저어 줌으로써 이 마찰효과가 촉진된다. 챔버(10)의 내외부를 연결하는 배출관(12)이 챔버(10)의 상측에 마련되어 있는데, 이 배출관(12)에는 필터(40)가 설치되어 있다. 필터(40)는 분쇄된 시료 중 일정 이하의 입경을 가진 것만 통과할 수 있도록 미세한 슬롯(slot, 41)이 형성되어 있다. 이 필터(40)는 슬롯(41)이 연속적인 나선형으로 형성된 원통 형상으로서, 전체적으로 코일 스프링 형상을 가진다.

그런데 이와 같은 종래기술에 따른 습식 분쇄장치에서는 필터(40)의 역할이 매우 중요한데, 필터는 분쇄된 시료가 챔버 외부로 배출되는 입경을 제어하기도 하지만, 비드가 외부로 유출되는 것을 방지하는 역할도 하기 때문이다. 그러나 필터에 형성된 슬롯은 정밀가공이 필요한 것이므로 그 제조가 용이하지 않다. 또한 필터의 슬롯에 미처 덜 분쇄된 시료의 입자나 비드가 끼게 되면 필터의 여과효율이 현저히 떨어지는데, 이에 따라 필터를 통과하여 배출되는 시료의 양이 적어지면 시간당 분쇄량을 확보하기 위해 투입구 측에서 보다 많은 양의 시료를 투입하여야 한다. 이는 곧 챔버 내부의 압력 상승으로 이어지며, 필터는 챔버의 내압에 의한 스트레스까지 받게 되므로 내구 수명이 저하된다. 나아가서 챔버의 내압 상승은, 비드와 시료의 마찰 과정에서 발생하는 열과 함께 챔버 내부의 온도상승을 유발하게 되는데, 이런 온도 상승은 시료의 열변성을 유발할 수 있기 때문에 챔버를 냉각할 필요가 생긴다. 도 1에서 워터재킷(50)은 이와 같은 요구에 따라 설치된 것이다.

아울러 필터(40)의 슬롯(41)은 비드가 유출되는 것을 막는 동시에 분쇄된 시료는 원활히 통과할 수 있어야 하고, 비드의 직경이 클수록 분쇄된 시료의 입경도 대체로 크다는 점에서, 사용하는 비드의 직경에 따라 적당한 크기의 슬롯을 가진 필터로 교체하여야 하는 불편함이 있다.

한편, 챔버(10) 내부의 압력이 높으므로, 투입구와 배출구를 제외하고 챔버(10)의 외부에 대한 밀봉 상태를 유지하는 것이 문제가 된다. 투입구(11)나 배출구에는 통상의 기술에 따라 밸브를 설치하여 필요에 따라 여닫는 것과 같은 방법으로 밀봉 유지를 비교적 수월하게 이룰 수 있지만, 특히 로터(20)를 회전시키기 위한 회전축(23) 둘레로의 밀봉은 용이하지가 않다. 회전축(23) 둘레를 밀봉하기 위해 흔히 메카니컬 씰(Mechanical Seal)이라고 불리는 씰을 사용하게 되는데, 이 메카니컬 씰은 고가임에도 불구하고, 회전축의 고속회전하는 데다가 챔버로부터 전달된 열에 의한 영향도 받기 때문에 사용 수명이 짧아서 주기적으로 교체하여야 하는 문제가 생긴다.

또한, 반복적인 사용에 따라 챔버(10) 내부의 비드도 교체가 필요한데, 종래기술에 따른 습식 분쇄장치에서는 챔버 내부의 기존의 비드를 외부로 배출하기 위해서는 메카니컬 씰이나 스크린을 해체하여야만 하며, 워터재킷과 같은 복잡한 장치가 얽혀있다면 이와 같은 작업이 더욱 번거로워진다. 따라서 통상적으로 챔버에 투입구나 배출구와는 별개로 관통구멍을 개폐 가능하도록 미리 구비하고, 이 관통구멍을 통해 비드를 교체하는 방식을 사용하고 있다. 그러나 챔버의 기밀유지와 같은 몇가지 이유로, 이 관통구멍은 최소한의 크기로 형성될 수 밖에 없으며, 따라서 비드 교체는 여전히 힘들고 장시간이 소요되는 작업이다.

앞서 예시한 종래기술과 달리 필터(40)를 대신하여 스크린(screen)이라고 불리는 부재가 설치된 다른 형태도 있으나, 이 스크린은 미세한 관통공이 형성된 일종의 타공판으로서, 형태나 명칭만 필터(40)와 다를 뿐, 본질적으로 작동원리는 동일하므로 앞서와 같은 문제점도 공통적으로 존재한다.

특허 제10-0944735호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 필터 및 씰링의 소요를 배제함으로써 구조가 간단하고 내구성이 향상된 습식 분쇄장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 필터에 의한 시료의 배출 저항이 없으므로 챔버 내의 압력을 낮추어 회전축에 대한 씰링의 소요를 제거하여 값싸고 유지관리가 용이한 습식 분쇄장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 비드의 직경에 따라 필터와 같은 부품을 교체하여야 하는 불편 없이 분쇄작업을 행할 수 있는 습식 분쇄장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 비드의 교체가 용이한 습식 분쇄장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 필터 및 씰링이 필요없는 습식 분쇄장치는, 외부로부터 액상의 시료가 투입되는 투입구가 형성되어 있고, 상기 시료를 분쇄하기 위한 비드가 수용되어 있는 원통 형상의 분쇄조와, 상기 비드를 휘젓기 위해 상기 분쇄조 내부에 배치된 교반로터와, 상기 분쇄조과 연통되도록 배치되며 분쇄된 상기 시료가 외부로 배출되는 배출구가 형성된 정류조와, 상기 정류조를 관통하여 일단이 상기 교반로터에 고정된 회전축과, 상기 정류조의 외부에서 상기 회전축의 타단에 결합되어 상기 회전축을 회전시키는 모터와, 상기 정류조 내부에 설치되고 상기 회전축의 회전방향을 따른 상기 시료의 유동방향을 가로지르는 방향으로 배치된 정류판을 포함하여 이루어진다. 여기서 상기 정류판은, 상기 회전축에 수직한 평면에서 본 단면이 상기 회전축을 중심으로 한 방사상이 되도록 배치된 복수의 판재로 이루어지거나, 상기 회전축에 수직한 평면에서 본 단면이 격자상으로 배열된 복수의 판재로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 필터 및 씰링이 필요없는 습식 분쇄장치에서 상기 분쇄조는, 일단이 막힌 중공 원통 형상의 부재의 내부에 설치된 가림판에 의해 구획된 양측의 공간 중 상기 일단측 공간이고, 상기 정류조는 상기 중공 원통 형상 부재의 타단측 공간이며, 상기 가림판은 상기 분쇄조와 상기 정류조를 연통시키는 관통구가 형성된 원판 형상인 것에 의해 구현될 수 있다. 이때 상기 가림판은 상기 분쇄조를 향해 직경이 좁아지는 깔때기 형상 부분을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 상기 정류조는 상기 분쇄조의 상방에 위치하고, 상기 배출구는 상기 정류조의 최상단보다 낮은 지점에 형성된 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 필터 및 씰링이 필요없는 습식 분쇄장치에 있어서, 상기 정류조는 상단이 개방된 통 형상이고, 상기 배출구는 상기 정류조의 상단보다 낮은 지점에 형성된 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면 필터나 스크린과 같이 비드의 유출을 막기 위한 별도의 장치가 필요하지 않으므로, 이들이 존재함으로써 발생하는 챔버 내부 압력 상승, 시료의 배출저항이나 교체의 필요에 따른 유지관리의 어려움 등의 문제점이 일거에 해소된다. 아울러, 비드의 직경에 따라 필터나 스크린의 통과 입경을 변경하여야 할 필요성도 없어진다.

또한 회전축 주변을 씰링하기 위한 메카니컬 씰 등 고가의 장치가 필요하지 않으므로 분쇄장치 전체의 구조가 간단해지며, 이에 따라 비드를 모두 교체하여야 하는 경우에도 분쇄장치를 분해하는 것이 용이하다.

한편, 필터나 스크린, 또는 메카니컬 씰 등의 삭제로 인해 분쇄장치 내부의 압력이 낮아지고, 작동 과정에서 발생하는 열량도 줄어들게 되므로 분쇄장치를 냉각할 필요성도 낮아지며, 냉각을 위한 장치를 부가하여야 하는 경우에도 간단한 구조의 냉각수단을 동원할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 습식 분쇄장치의 일례를 도시한 종단면도,
도 2는 본 발명에 따른 필터 및 씰링이 필요없는 습식 분쇄장치의 일실시예를 도시한 분해사시도,
도 3은 도 2의 실시예를 도시한 부분 절개 결합사시도,
도 4는 도 2의 실시예를 도시한 종단면도,
도 5는 도 3의 A-A선에서 바라본 횡단면도,
도 6은 본 발명에 따른 필터 및 씰링이 필요없는 습식 분쇄장치의 다른 실시예의 횡단면도,
도 7은 본 발명에 따른 필터 및 씰링이 필요없는 습식 분쇄장치의 또다른 실시예의 사시도이다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조로 본 발명에 따른 필터 및 씰링이 필요없는 습식 분쇄장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 필터 및 씰링이 필요없는 습식 분쇄장치의 일실시예를 도시한 분해사시도이고, 도 3은 도 2의 실시예를 도시한 부분 절개 결합사시도이며, 도 4는 도 2의 실시예를 도시한 종단면도이고, 도 5는 도 3의 A-A선에서 바라본 횡단면도이다.

챔버(100)는 일단이 막혀 있는 중공 원통형상의 부재로서, 그 내측 공간은 분쇄조(110)와 정류조(120)로 나뉘어진다. 일반적인 사용상태에서, 도 3에 도시된 바와 같이 챔버(100)는 막혀 있는 일단이 하단이 되도록 그 중심축방향이 대체로 수직한 방향이 되도록 기립되어 있다.

챔버(100)의 내부에는 가림판(600)이 설치되는데, 이 가림판(600)은 판면을 관통하여 관통구멍이 형성된 원판 형상의 부재로서, 챔버(100)의 내부 공간을 양분하게 된다. 이때 양분된 두 공간 중, 챔버(100)의 막혀 있는 일단 측의 내부공간이 곧 분쇄조(110)가 되고, 반대 측의 공간은 정류조(120)가 된다. 가림판(600)에 형성된 관통구멍은 분쇄조(110)와 정류조(120)가 연통되는 통로이며, 후술할 회전축(300)이 삽입되는 통로이기도 하다.

분쇄조(110)는 가림판(600)에 의해 구획된 챔버(100)의 내부 공간 중에서 막혀 있는 일단측, 즉 도 2 내지 도 4의 도면방향을 기준으로 챔버(100)의 하반부측 공간으로서 시료를 분쇄하기 위한 비드(도시 생략)가 충진되어 있다. 비드는 대체로 구형을 가지는 입자로, 그 직경은 분쇄의 정도나 시료의 종류에 따라 수 mm 부터 0.1 mm에 이르기까지 다양하게 선택된다. 분쇄조(110)의 용적에 대한 비드의 충진 비율은 시료의 종류나 목표로 하는 입경 등에 따라 조절될 수 있으며, 대체로 분쇄조(110)의 용적의 60~80%에 상당하는 부피만큼 비드가 충진된다. 분쇄할 시료가 물 등과 혼합되어 액상화된 채로 외부로부터 분쇄조(110)로 투입될 수 있도록 챔버(100)의 하단부에 투입구(110a)가 형성되어 있다. 이 투입구(110a)는 분쇄조(110)와 외부를 연통시키는 것으로서, 그 위치는 특별히 한정되지 않으며 도시된 바와 달리 챔버(100)의 일단을 막고 있는 판면에 형성되어도 좋다. 분쇄조(110)에는 또한 교반로터(200)가 배치되는데, 교반로터(200)는 분쇄조(110)에 충진된 비드와 시료를 혼합하여 휘저어 주기 위한 것이므로, 이와 같은 기능을 할 수 있는 것이라면 그 형태에 특별한 제약은 없으며, 도 2 내지 도 4에 예시한 바와 같은 단순한 막대 형상이어도 좋지만, 다른 형태를 가질 수 있음은 자명하다.

정류조(120)는 가림판(600)에 의해 구획된 챔버(100)의 내부 공간 중에서 도 2 내지 도 4의 도면방향을 기준으로 상반부측 공간으로서, 형태상으로는 하단이 가림판(600)에 의해 부분적으로 막혀 있고 상단은 개방된 원기둥 형상이 된다. 정류조(120)에는 분쇄 완료된 시료가 외부로 배출되도록 배출구(120a)가 형성되어 있다. 도 2 내지 도 4에 예시한 바와 같이, 정류조(120)와 분쇄조(110)가 하나의 단일한 원통 형상 부재인 챔버(100)에 의해 형성되고, 정류조(120)가 분쇄조(110)의 상방에 위치하는 경우에, 이 배출구(120a)의 위치는 정류조(120)의 최상단보다 낮은 위치인 것이 바람직하다. 그러면 당연하게도, 정류조(120)로 진입한 액상화된 시료가 배출구(120a)를 통해 외부로 이동하므로 정류조(120)의 최상단 너머로 시료가 넘치는 일이 방지된다. 도 2 내지 도 4에서는 정류조(120)의 상단이 막음판(510)으로 막혀 있는 것으로 예시되어 있는데, 이 막음판(510)은 정류조(120) 내부로 이물질이 유입되는 등, 외부로부터 정류조 내부의 시료에 영향을 미칠 수 있는 가능성을 차단하기 위한 것이 주목적이며 정류조(120)를 외부에 대해 밀봉 상태로 유지하는 것이 아니다. 막음판(510)에는 회전축(300)이 통과하기 위한 관통구멍이 형성되어 있는데, 이와 같이 밀봉 상태를 유지해야할 필요성이 없으므로 막음판(510)과 회전축(300) 사이에 특별한 씰링이 요구되는 것도 아니다.

가림판(600)의 관통구멍을 통해 분쇄조(110)와 연통되어 있다. 정류조(120)에는 정류판(500)이 설치되는데, 정류판(500)은 복수의 판재로 이루어지며 정류조(120) 내에서 액상화된 시료의 원주방향에 따른 유동, 즉 회전축(300)의 회전방향에 따른 유동을 억제하기 위해 방사상으로 배치된다. 예컨대, 정류판(500)은 도 5에 예시한 바와 같이 회전축(300)에 수직한 단면에서 보았을 때 회전축(300)을 중심으로 하여 방사상으로 배치되며, 각 판면은 회전축(300)의 길이방향을 따라 배열된 복수의 판재로 이루어지는 것이다. 도 5에서는 각 판재의 설치의 편의와 고정을 위해 복수의 판재를 고정용 원통(520)의 외주면에 부착하고 회전축(300)은 이 고정용 원통(520)의 중공을 관통하여 배치되며, 챔버(100)의 내주면과 정류판(500)의 반경방향 끝단 사이에 간격이 있는 것으로 예시되어 있으나, 정류판(500)의 반경방향 끝단이 챔버(100)의 내주면에 고정된 변형도 고려할 수 있으며, 이 경우 고정용 원통(520)은 생략될 수 있고, 오히려 정류조(120) 내에서 액상화된 시료의 원주방향 유동을 억제하는 효과가 더욱 향상될 수도 있다.

도 6은 본 발명에 따른 필터 및 씰링이 필요없는 습식 분쇄장치의 다른 실시예의 횡단면도로서, 특히 정류판의 배치가 도 5에 예시된 바와 다르다. 즉, 정류판(500')은 회전축(300)에 수직한 단면 상에서 복수의 판재가 격자상으로 배치되어 있는 것으로 변형되어 있다. 여기서도 역시 각 판재의 설치와 고정을 위해 고정용 원통(520')이 이용되고 있으며, 각 판재의 반경방향 끝단이 챔버(100)의 내주면으로부터 이격되어 있는 것으로 예시되어 있으나, 앞서와 마찬가지로 정류판(500')의 반경방향 끝단이 챔버(100)의 내주면에 고정되는 변형이 가능하다.

이 밖에도 정류판의 구체적인 형태는 정류조(120) 내에서 액상화된 시료의 원주방향 유동을 억제할 수 있는 것이면 어떤 것이라도 무방하다.

이상에서 분쇄조(110)나 정류조(120)는 그 형태가 원기둥 형상인 것으로 예시되어 있으나, 반드시 원기둥 형상으로 한정되는 것은 아니다. 다만 교반로터(200)가 회전하므로, 분쇄과정의 균일성과 분쇄조(110) 내부의 압력균형 등을 고려하여 적어도 분쇄조(110)는 원기둥 형상인 것이 바람직하다.

회전축(300)은 정류조(120)의 상방으로부터 정류조(120)를 관통하여 분쇄조(110)에 이르기까지 배치되어 있으며, 분쇄조(110)에 이른 일단은 교반로터(200)에 고정되고, 정류조(120) 외측의 타단에는 모터(400)가 결합되어 있어서 교반로터(200)를 회전시킬 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 필터 및 씰링이 필요없는 습식 분쇄장치의 일실시예의 작용에 대해 설명한다.

도 4는 도 2의 실시예에서 투입구(110a)로부터 배출구(120a)에 이르기까지 액상화된 시료의 이동경로를 화살표로 도시한 종단면도이다.

시료는 물 등에 혼합되어 액체와 같은 상태로 투입구(110a)로 공급된다. 공급압력은 필요에 따라 적절히 결정될 수 있으나, 정류조(120)는 물론 분쇄조(110)의 내부압력은 정류조(120)와 분쇄조(110) 내부에 충진된 액상화된 시료 및 비드의 자중에 의한 압력에 대기압을 더한 것에 지나지 않으므로, 높은 공급압력이 필요하지 않다.

공급된 시료는 분쇄조(110)로 진입하며 회전하는 교반로터(200)에 의해 비드와 마찰을 일으키면서 시료의 입자가 분쇄된다. 이때 교반로터(200)가 회전하면서 분쇄조(110) 내부에는 회전축(300)의 회전방향, 즉 원주방향을 따른 선회류가 형성되는데, 이 선회류가 분쇄조(110) 내부에서의 지배적인 유동이 된다. 비드는 물은 물론 대부분의 시료보다도 높은 6 이상의 비중을 가지고 있으므로, 선회류 내에서 원심력을 받아서 반경방향 외측으로 몰리게 되며, 선회류의 속도가 높아짐에 따라 챔버(100)의 내벽을 타고 상방으로 솟아오르게 된다. 이때 가림판(600)에 의해 비드의 상승이 1차적으로 차단된다. 그러나 가림판(600)의 중앙부에 있는 관통구멍을 통해 상승한 일부의 비드는 정류조(120) 내부로 진입하게 된다. 그런데 정류조(120)에는 정류판(500)이 배치되어 있어서 선회류가 급격히 감소되고, 원심력의 작용을 받지 않게 된 비드는 중력에 의해 액상화된 시료 내에서 침강하게 된다. 이 경우 가림판(600)은 정류조(120)의 바닥면을 이루는데, 가림판(600)의 적어도 일부가 깔때기 형상, 즉 분쇄조(110)를 향해 직경이 좁아지는 원뿔면 형상으로 되어 있으면, 가라앉는 비드가 정류조(120)의 바닥에 머무르지 않고 곧바로 분쇄조(110)로 되돌아가게 된다. 정류조(120)에 머무르는 비드는 시료의 분쇄에 기여하기 어려우므로, 분쇄조(110)로 복귀하게 하는 것은 중요한 작용이다. 이와 같이 정류판(500)에 의해 선회류는 적어도 정류조(120)의 상단부에서는 완전히 소멸하며, 선회류가 소멸되는 과정에서 비드는 분쇄조(110) 측으로 침강해버렸기 때문에, 배출구(120a)에 도달하는 액상화된 시료에는 더이상 비드가 혼입되어 있지 않다. 따라서 종래기술에 따른 습식 분쇄장치에서와 같은 필터나 스크린과 같은 구성이 없어도 비드가 챔버(100) 외부로 유출되는 것이 방지된다. 나아가서 회전축(300)은 정류조(120)의 상단을 통과하여 모터에 연결되어 있으므로 액상화된 시료나 비드가 회전축(300) 주위를 따라 외부로 유출될 가능성이 전혀 없다. 이는 곧 메카니컬 씰과 같이 회전축(300) 주변의 씰링을 위한 부재의 필요성이 없다는 것을 의미한다. 아울러, 모터(400)와 회전축(300)을 분리하는 것만으로도 정류조(120)를 관통하여 분쇄조(110)로 접근하는 경로가 확보되므로, 분쇄조(110) 내부의 비드를 교체하는 작업이 매우 수월해진다. 경우에 따라서는 정류판(500)이나 가림판(600)까지 분해하여야 할 수도 있으나, 가림판(600)까지 분해한다면 비드의 교체를 위한 충분한 통로가 확보된다는 점에서 종래기술에 따른 습식 분쇄장치에 비하면 여전히 비드 교체가 용이하다.

한편, 분쇄조(110) 내부의 압력이 종래기술에 따른 습식 분쇄장치에 비해 낮고, 메카니컬 씰과 같은 부재가 생략되어 있기 때문에, 분쇄조(110)와 회전축 등에서 발생하는 열의 양도 종래기술에 비해 현저히 적다. 따라서 분쇄조(110)를 냉각하기 위한 수단의 필요성도 낮지만, 냉각 수단을 부가한다 하더라도 분쇄조(110)의 외부에 워터재킷을 설치하는 등의 간단한 수단만으로 가능하다. 당연하게도, 메카니컬 씰과 같이 회전마찰에 의해 열이 발생하는 부품 자체가 존재하지 않으므로 이에 대한 냉각 수단은 필요가 없으며, 분쇄장치가 전체적으로 단순한 구조를 가지므로, 냉각 수단을 부가하는 작업이 필요하더라도 그 냉각 수단의 설계나 설치 과정이 훨씬 용이해진다.

도 7은 본 발명에 따른 필터 및 씰링이 필요없는 습식 분쇄장치의 또다른 실시예의 사시도로서, 도 2의 실시예와의 차이는 분쇄조(110')와 정류조(120')가 각각 개별적인 원통형 용기 형상으로 이루어지며, 분쇄조(110')와 정류조(120') 사이에 연결관(130)이 배치되어 있다는 점이다. 따라서 회전축(300)은 정류조(120')와 연결관(130)을 모두 관통하여 분쇄조(110')에 도달하도록 배치된다. 연결관(130)은 분쇄조(110')나 정류조(120')에 비해 유로 단면적이 좁아야 하며, 회전축(300)의 직경보다는 큰 직경을 가져야 한다. 도시한 바와 달리 연결관(130)은 직선관이 아니라 굽은 관으로 대체될 수도 있는데, 이 경우 회전축(300)은 연결관(130) 내에서 베벨기어의 세트나 유니버셜 조인트와 같은 축이음 기계요소에 의해 연결관(130)과 마찬가지로 굽은 형태가 되어야 한다. 한편, 이와 같이 분쇄조(110')와 정류조(120')가 개별적인 용기 형상인 경우 앞선 실시예의 가림판(600, 도2 내지 도 4 참조)의 기능은 분쇄조(110')의 상판(111)과 정류조(120')의 하판(121)이 나누어 가지게 된다. 따라서, 정류조(120')의 하판(121)은 아래방향으로 직경이 좁아지는 깔때기 형상인 것이 바람직하다. 요컨대, 분쇄조(110')로부터 비드의 상승은 분쇄조(110')의 상판(111)에 의해 억제되며, 그럼에도 불구하고 정류조(120')로 진입했던 비드는 선회류의 소실과 함께 정류조(120')의 하판(121)을 타고 침강하여 연결관(130)을 통해 다시 분쇄조(110')로 복귀하는 것이다.

이와 같이 연결관(130)이 구비되면, 분쇄조(110')와 정류조(120') 사이의 위치관계를 임의로 조정할 수 있으므로, 공간 활용도를 높일 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예들은, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims

외부로부터 액상의 시료가 투입되는 투입구가 형성되어 있고, 상기 시료를 분쇄하기 위한 비드가 수용되어 있는 원통 형상의 분쇄조와,
상기 비드를 휘젓기 위해 상기 분쇄조 내부에 배치된 교반로터와,
상기 분쇄조과 연통되도록 배치되며 분쇄된 상기 시료가 외부로 배출되는 배출구가 형성된 정류조와,
상기 정류조를 관통하여 일단이 상기 교반로터에 고정된 회전축과,
상기 정류조의 외부에서 상기 회전축의 타단에 결합되어 상기 회전축을 회전시키는 모터와,
상기 정류조 내부에 설치되고 상기 회전축의 회전방향을 따른 상기 시료의 유동방향을 가로지르는 방향으로 배치된 정류판을 포함하여 이루어진 필터 및 씰링이 필요없는 습식 분쇄장치.
제1항에 있어서,
상기 정류판은, 상기 회전축에 수직한 평면에서 본 단면이 상기 회전축을 중심으로 한 방사상이 되도록 배치된 복수의 판재로 이루어진 것을 특징으로 하는 필터 및 씰링이 필요없는 습식 분쇄장치.
제1항에 있어서,
상기 정류판은, 상기 회전축에 수직한 평면에서 본 단면이 격자상으로 배열된 복수의 판재로 이루어진 것을 특징으로 하는 필터 및 씰링이 필요없는 습식 분쇄장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분쇄조는, 일단이 막힌 중공 원통 형상의 부재의 내부에 설치된 가림판에 의해 구획된 양측의 공간 중 상기 일단측 공간이고,
상기 정류조는 상기 중공 원통 형상 부재의 타단측 공간이며,
상기 가림판은 상기 분쇄조와 상기 정류조를 연통시키는 관통구가 형성된 원판 형상인 것을 특징으로 하는 필터 및 씰링이 필요없는 습식 분쇄장치.
제4항에 있어서,
상기 가림판은 상기 분쇄조를 향해 직경이 좁아지는 깔때기 형상 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 및 씰링이 필요없는 습식 분쇄장치.
제4항에 있어서,
상기 정류조는 상기 분쇄조의 상방에 위치하고,
상기 배출구는 상기 정류조의 최상단보다 낮은 지점에 형성된 것을 특징으로 하는 필터 및 씰링이 필요없는 습식 분쇄장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정류조는 상단이 개방된 통 형상이고,
상기 배출구는 상기 정류조의 상단보다 낮은 지점에 형성된 것을 특징으로 하는 필터 및 씰링이 필요없는 습식 분쇄장치.