KR101469093B1 - 구상 세라믹 제조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구상화 로(spheroidizing furnace)와 연결되는 노즐 배출구를 구비하며, 내부 공간이 형성되는 본체; 상기 화염측을 향하여 에어와 함께 미세한 비구상 부정형 분말(unshaped powder)을 일정 압력으로 분사시킴과 동시에, 외부로부터 상기 본체의 내부로 별도의 에어를 분사하여 상기 노즐 배출구측을 향하여 와류를 생성시키면서 상기 비구상 부정형 분말의 응집을 방지하는 와류 발생 유닛; 상기 노즐 배출구측에 인접하게 배치되며, 상기 비구상 부정형 분말 입자들 상호간의 응집을 제한하면서, 상기 비구상 부정형 분말이 상기 노즐 배출구로부터 분사되는 화염을 통과하여 구상화 분말(spheroidized powder)이 되도록 나선 형상의 경로를 형성하는 나선 제트 유닛; 및 상기 본체에 장착되어 상기 본체에 진동을 부여하는 진동 유닛;을 포함하여, 비구상 부정형 분말의 분산성을 높여 우수한 품질의 구상화 분말을 생산해낼 수 있도록 하는 구상 세라믹 제조 장치에 관한 것이다.

Description

구상 세라믹 제조 장치{MANUFACTURING APPARATUS FOR SPHEROIDIZED CERAMICS}

본 발명은 구상 세라믹 제조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비구상 부정형 분말의 분산성을 높여 우수한 품질의 구상화 분말을 생산해낼 수 있도록 하는 구상 세라믹 제조 장치에 관한 것이다.

일반적으로 초미분 구상세라믹(spheroidized ceramic of very fine powder)을 제조하기 위해서는 화염 용사법을 주로 이용하며, 이는 화염(화염 내부 온도 1000~3000℃)속으로 초미분 비구상 부정형 분말(unshaped powder)을 투입해야 하고, 비구상 부정형 분말을 투입하는 방법은 자유낙하시키거나 산소 또는 공기의 압력을 이용하여 원료, 즉 비구상 부정형 분말을 이송 투입하여야 한다.

이때, 초미분 비구상 부정형 분말(이하 '원재료')은 원재료의 종류, 입도 형상, 입도 크기에 따라 화염속으로 투입될 때 응집되어 뭉치거나, 원재료가 과다하게 투입되거나 화염으로부터 벗어나게 투입되는 경우가 발생하여 구상화 비율이 현저하게 낮아진다.

즉, 공기 또는 산소의 압력이 높거나 공급되는 공기 또는 산소의 공급량이 일정하지 않으면 원료가 과다하게 투입이 되고, 만약 공기 또는 산소량이 적으면 원재료가 서로 엉겨 붙는 등 원료의 분산이 제대로 되지 않아 원하는 생산량과 구상화된 분말을 얻을 수 없다.

또한, 공기 또는 산소를 과다하게 공급할 경우 화염에 영향을 미치므로 그 공급량을 제한할 수 밖에 없고, 공기 또는 산소의 공급량을 줄이면 원재료는 거의 자유낙하 방식으로 화염 내에 투입되며, 이렇게 투입된 원재료는 화염을 벗어나거나 입자와 입자가 뭉쳐진 상태로 화염 속으로 투입되어 일정한 구형의 제품을 얻을 수 없게 되기 때문에 제품의 손실이 커지게 되는 것이다.

비구상 부정형 분말 상태인 원재료가 화염 속으로 투입될 때에는 적절한 분사 압력에 분산된 상태를 유지해야 비구상 부정형 분말 상태인 원재료가 화염을 벗어나지 않게 되는데 LPG 또는 LNG 등과 같은 연료에 보조로 공급되는 공기 또는 산소는 전술한 바와 같이 그 공급량에 제한이 있으므로, 원재료의 분산성 유지는 품질 향상에 매우 중요한 요소가 된다.

또한, 화염이 발생되는 버너로 원재료를 투입하는 원재료 투입부에 별도의 분산 장치를 사용하여 원재료를 분산시켜 공기 또는 산소를 함께 분사하면서 화염측으로 투입하는 기술도 있으나, 이러한 기술의 경우 일정 시간이 경과하면서 원재료가 막혀서 제대로 투입되지 못하고, 분산 장치 내부 전체가 원재료로 가득 차는 문제까지 있었던 것이다.

특허출원 제10-1989-0020489호 특허출원 제10-2005-0102826호 특허출원 제10-2011-0072356호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 장치 내부에서 비구상 부정형 분말의 응집을 방지하고 비구상 부정형 분말의 분산성을 높여 우수한 품질의 구상화 분말을 생산해낼 수 있도록 하는 구상 세라믹 제조 장치를 제공하기 위한 것이다.

그리고, 본 발명은 버너 중심으로 비구상 부정형 분말을 투입할 때 일정량이 투입되어 버너 또는 화염의 중심부에서 비구상 부정형 분말이 재차 응집되는 것을 방지할 수 있도록 하는 구상 세라믹 제조 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 일정하고 안정된 구형의 구상화 분말을 생산할 수 있도록 하는 구상 세라믹 제조 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 구상화 로(spheroidizing furnace)와 연결되는 노즐 배출구를 구비하며, 내부 공간이 형성되는 본체; 상기 노즐 배출구로부터 분사되는 화염측을 향하여 에어와 함께 비구상 부정형 분말(unshaped powder)을 일정 압력으로 분사시킴과 동시에, 외부로부터 상기 본체의 내부로 별도의 에어를 분사하여 상기 노즐 배출구측을 향하여 와류를 생성시키면서 상기 비구상 부정형 분말의 응집을 방지하는 와류 발생 유닛; 상기 노즐 배출구측에 인접하게 배치되며, 상기 비구상 부정형 분말 입자들 상호간의 응집을 제한하면서, 상기 비구상 부정형 분말이 상기 노즐 배출구로부터 분사되는 화염을 통과하여 구상화 분말(spheroidized powder)이 되도록 나선 형상의 경로를 형성하는 나선 제트 유닛; 및 상기 본체에 장착되어 상기 본체에 진동을 부여하는 진동 유닛;을 포함하는 구상 세라믹 제조 장치를 제공할 수 있다.

그리고, 본 발명은 구상화 로(spheroidizing furnace)와 연결되는 노즐 배출구를 구비하며, 내부 공간이 형성되는 본체; 상기 노즐 배출구로부터 분사되는 화염측을 향하여 에어와 함께 비구상 부정형 분말(unshaped powder)을 일정 압력으로 분사시킴과 동시에, 외부로부터 상기 본체의 내부로 별도의 에어를 분사하여 상기 노즐 배출구측을 향하여 와류를 생성시키면서 상기 비구상 부정형 분말의 응집을 방지하는 와류 발생 유닛; 및 상기 노즐 배출구측에 인접하게 배치되며, 상기 비구상 부정형 분말 입자들 상호간의 응집을 제한하면서, 상기 비구상 부정형 분말이 상기 노즐 배출구로부터 분사되는 화염을 통과하여 구상화 분말(spheroidized powder)이 되도록 나선 형상의 경로를 형성하는 나선 제트 유닛;을 포함하는 구상 세라믹 제조 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 구상화 로(spheroidizing furnace)와 연결되는 노즐 배출구를 구비하며, 내부 공간이 형성되는 본체; 상기 노즐 배출구로부터 분사되는 화염측을 향하여 에어와 함께 비구상 부정형 분말(unshaped powder)을 일정 압력으로 분사시킴과 동시에, 외부로부터 상기 본체의 내부로 별도의 에어를 분사하여 상기 노즐 배출구측을 향하여 와류를 생성시키면서 상기 비구상 부정형 분말의 응집을 방지하는 와류 발생 유닛; 및 상기 본체에 장착되어 상기 본체에 진동을 부여하는 진동 유닛;을 포함하는 구상 세라믹 제조 장치를 제공할 수도 있다.

여기서, 상기 와류 발생 유닛은, 상기 본체의 외측면으로부터 상기 비구상 부정형 분말과 상기 에어를 투입하여 상기 본체의 중심부를 향하여 제1 방향으로 와류를 발생시키는 제1 와류 발생부와, 상기 본체의 상측으로부터 별도의 에어를 공급하여 상기 본체의 중심부로부터 상기 본체의 내주면을 향하여 상기 제1 방향으로 와류를 발생시키는 제2 와류 발생부와, 상기 본체의 외측면 상, 하부로부터 각각 별도의 에어를 공급하여 상기 본체의 중심부를 향하여 각각 상기 제1 방향 및 제2 방향으로 와류를 발생시키는 제3 와류 발생부를 포함하며, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 반대 방향인 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1 와류 발생부는, 상기 본체의 외주면에 대하여 접선 방향으로 연결되어 상기 본체의 내부와 연통되며, 상기 에어와 상기 비구상 부정형 분말이 이송되는 유로를 형성하는 제1 파이프와, 상기 제1 파이프와 연결되어 상기 에어와 상기 비구상 부정형 분말을 일정 압력으로 분사하는 분사수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제2 와류 발생부는, 외부로부터 상기 본체의 상부면을 통해 상기 본체의 내부 공간에 연장되어 하부면이 밀폐되고 상기 별도의 에어가 흐르는 유로를 형성하는 제2 파이프와, 상기 제2 파이프의 내주면에 내접하는 가상의 정다각형 중 꼭지점 각각에 해당하는 위치인 상기 제2 파이프의 내주면에 구비된 제1 배출 포트를 포함하며, 상기 제1 배출 포트가 상기 제2 파이프의 내주면으로부터 외주면까지 형성된 방향은, 상기 가상의 정다각형을 구성하는 각 선분과 일직선을 이루는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 본체는, 일정한 직경의 내주면을 형성하는 원통 형상의 제1 본체부와, 상기 제1 본체부의 하부측 가장자리로부터 하부측으로 갈수록 점차 직경이 좁아지는 제2 본체부를 포함하며, 상기 제3 와류 발생부는 상기 제1, 2 본체부에 각각 구비되어, 상기 제1 방향의 와류는 상기 제1 본체부에서 형성되고, 상기 제2 방향의 와류는 상기 제2 본체부에서 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제3 와류 발생부는, 상기 제1 본체부의 외주면에 내접하는 가상의 정다각형 중 꼭지점 각각에 해당하는 위치인 상기 제1 본체부의 내주면에 구비된 제3 상부 배출 포트와, 상기 제1 본체부의 외측으로부터 상기 제3 상부 배출 포트까지 연장되며, 상기 가상의 정다각형을 구성하는 각 선분과 일직선상에 배치되어 상기 별도의 에어가 흐르는 유로를 형성하는 제3 상부 파이프와, 상기 제3 상부 파이프와 연결되어 상기 에어를 일정 압력으로 분사하는 분사수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제3 와류 발생부는, 상기 제2 본체부의 외주면에 내접하는 가상의 정다각형 중 꼭지점 각각에 해당하는 위치인 상기 제2 본체부의 내주면에 구비된 제3 하부 배출 포트와, 상기 제2 본체부의 외측으로부터 상기 제3 하부 배출 포트까지 연장되며, 상기 가상의 정다각형을 구성하는 각 선분과 일직선 상에 배치되어 상기 별도의 에어가 흐르는 유로를 형성하는 제3 하부 파이프와, 상기 제3 하부 파이프와 연결되어 상기 에어를 일정 압력으로 분사하는 분사 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 와류 발생 유닛은, 상기 본체의 상측으로부터 별도의 에어를 공급하여 상기 본체의 중심부로부터 상기 본체의 내주면을 향하여 제1 방향으로 와류를 발생시키는 제2 와류 발생부를 포함하며, 상기 나선 제트 유닛은 상기 제2 와류 발생부의 하단부에 장착되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 나선 제트 유닛은, 외부로부터 상기 본체의 상부면을 통해 상기 본체의 내부 공간에 연장되어 하부면이 밀폐되고 상기 별도의 에어가 흐르는 유로를 형성하는 제2 파이프의 하단부에 구비되는 것으로, 상기 노즐 배출구측으로 갈수록 점차 좁아지는 원추형인 나선 코일 형상의 제트부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 진동 유닛은, 상기 본체의 외주면과 접촉되게 장착되어 외부로부터 전원 또는 에어를 공급받아 작동되며, 일정 간격으로 일정 시간 동안 상기 본체의 내부측에 진동을 전달하는 바이브레이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.

우선, 본 발명은 와류 발생 유닛이 투입되는 비구상 부정형 분말의 분산성을 높일 수 있다.

그리고, 본 발명은 나선 제트 유닛이 버너의 화염 중심부를 향하여 분산성을 유지하면서 안내되도록 하므로, 노즐 배출구 주변의 막힘 현상이 일체 없다.

그리고, 본 발명은 진동 유닛이 일정 간격으로 일정 시간동안 본체에 진동을 부여하므로, 노즐 배출구 주변에 적체될 수도 있는 비구상 부정형 분말을 원활하게 구상화 로측으로 배출시킬 수 있다.

따라서, 본 발명은 비구상 부정형 분말을 구상화 분말로 생산하기 위한 가장 중요한 요소인 분산성을 그대로 유지하여 응집 등의 문제를 미연에 방지하면서 우수한 품질의 구상화 분말을 생산해낼 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구상 세라믹 제조 장치가 장착된 구상화 설비의 일체를 나타낸 개념도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구상 세라믹 제조 장치의 전체적인 구조를 나타낸 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구상 세라믹 제조 장치의 내부 구조를 보인 일부 절개 사시도 및 본체 내부의 주요부를 확대한 부분 확대 사시도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구상 세라믹 제조 장치의 주요부인 나선 제트 유닛의 실제 적용 상태를 나타낸 사진
도 5는 도 3의 X 방향에서 바라본 내부 구조를 나타낸 단면 개념도
도 6은 도 5의 A-A선 단면 개념도
도 7은 도 5의 B-B선 단면 개념도
도 8은 도 5의 C-C선 단면 개념도
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 구상 세라믹 제조 장치를 적용한 노즐 배출구의 상태를 종래의 장치와 비교하여 나타낸 사진
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 구상 세라믹 제조 장치로부터 생산된 구상화 분말의 상태를 종래의 장치로부터 생산된 구상화 분말과 비교하여 나타낸 전자 현미경 사진

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다.

상단, 하단, 상면, 하면, 또는 상부, 하부 등의 용어는 구성요소에 있어 상대적인 위치를 구별하기 위해 사용되는 것이다.

예를 들어, 편의상 도면상의 위쪽을 상부, 도면상의 아래쪽을 하부로 명명하는 경우, 실제에 있어서는 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 상부는 하부로 명명될 수 있고, 하부는 상부로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구상 세라믹 제조 장치가 장착된 구상화 설비의 일체를 나타낸 개념도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구상 세라믹 제조 장치의 전체적인 구조를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구상 세라믹 제조 장치의 내부 구조를 보인 일부 절개 사시도 및 본체 내부의 주요부를 확대한 부분 확대 사시도이다.

본 발명은 도 1과 같이 구상화 로(400, spheroidizing furnace)의 상부에 장착된 본체(100)를 포함한 것임을 알 수 있다.

구상화 로(400)는 생산된 초미분 구상화 분말의 제품 일정한 입도로 수거할 수 있는 사이클론(600)과 연결되며, 사이클론(600)은 백 필터(700, bag filter)와 연결된다.

여기서, 구상화 로(400) 상부에 장착된 버너의 중심으로 비 구상물질, 즉 비구상 부정형 분말(unshaped powder)을 투입하여 화염을 통과하는 과정에서 비구상 부정형 분말이 용융되었다가 대기 중에 다시 응고되면서 구상화 분말을 형성하도록 되어 있다.

그리고, 이러한 구상화 분말은 지정된 입도 크기에 따라 사이클론(600)에 수거되고, 사이클론(600)에서 수거되지 못한 나머지는 백 필터(700)에 포집이 된다.

이때, 화염 형성시 사용되는 열원으로서는 LPG, LNG 등을 사용하며, 화염 형성의 보조원으로 공기 또는 산소를 투입하게 된다.

또한, 초미분 구상화 분말을 형성하기 위한 비구상 부정형 분말은 주로 실리카, 알루미나, 마그네시아 또는 뮬라이트(알루미나와 실리카의 혼합물) 등의 산화계 광물을 사용할 수 있으며, 경우에 따라 폭발성이 없는 금속 미분도 포함될 수 있다.

이러한 본체(100)에는 도 2 및 도 3과 같이 와류 발생 유닛(200)과 나선 제트 유닛(300) 및 진동 유닛(500)이 구비된 것을 파악할 수 있다.

본체(100)는 구상화 로(400)와 연결되는 노즐 배출구(101)를 구비하며, 내부 공간이 형성되는 것으로, 후술할 와류 발생 유닛(200)과 나선 제트 유닛(300) 및 진동 유닛(500)이 구비되는 공간을 제공한다.

와류 발생 유닛(200)은 화염측을 향하여 에어와 함께 미세한 비구상 부정형 분말을 일정 압력으로 분사시킴과 동시에, 외부로부터 본체(100)의 내부로 별도의 에어를 분사하여 노즐 배출구(101)측을 향하여 와류를 생성시키면서 비구상 부정형 분말의 응집을 방지하여 비구상 부정형 분말의 분산성을 높이기 위한 것이다.

나선 제트 유닛(300)은 노즐 배출구(101)측에 인접하게 배치되며, 비구상 부정형 분말 입자들 상호간의 응집을 제한하면서, 비구상 부정형 분말이 노즐 배출구(101)로부터 분사되는 화염을 통과하여 구상화 분말(spheroidized powder)이 되도록 나선 형상의 경로를 형성하여 구상화 로(400)측을 향하여 화염의 중심부로 비구상 부정형 분말이 분산성을 유지하면서 원활하게 안내되도록 하기 위한 것이다.

진동 유닛(500)은 본체(100)에 장착되어 본체(100)에 진동을 부여하여 노즐 배출구(101)측에 비구상 부정형 분말이 적체되는 것을 방지하기 위한 것이다.

따라서, 본 발명은 와류 발생 유닛(200)이 비구상 부정형 분말의 분산성을 높이며, 나선 제트 유닛(300)이 분산성을 유지한 상태로 화염으로 비구상 부정형 분말을 이송하며, 진동 유닛(500)이 비구상 부정형 분말의 적체를 방지할 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명은 전술한 실시예 외에도 진동 유닛(500)을 생략한 와류 발생 유닛(200)과 나선 제트 유닛(300)의 조합, 또는 나선 제트 유닛(300)을 생략한 와류 발생 유닛(200)과 진동 유닛(500)의 조합에 따른 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.

본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며, 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.

참고로, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구상 세라믹 제조 장치의 주요부인 나선 제트 유닛의 실제 적용 상태를 나타낸 사진이며, 도 5는 도 3의 X 방향에서 바라본 내부 구조를 나타낸 단면 개념도이고, 도 6은 도 5의 A-A선 단면 개념도이며, 도 7은 도 5의 B-B선 단면 개념도이고, 도 8은 도 5의 C-C선 단면 개념도이다.

와류 발생 유닛(200)은 전술한 바와 같이 비구상 부정형 분말을 본체(100) 내부로 투입되는 비구상 부정형 분말의 분산성을 높이기 위하여 제1 와류 발생부(210)와 제2 와류 발생부(220)와 제3 와류 발생부(230)를 포함하는 구조의 실시예를 적용할 수 있다.

즉, 제1 와류 발생부(210)는 본체(100)의 외측면으로부터 비구상 부정형 분말과 에어를 투입하여 본체(100)의 중심부를 향하여 제1 방향으로 와류를 발생시키는 것이다.

그리고, 제2 와류 발생부(220)는 본체(100)의 상측으로부터 별도의 에어를 공급하여 본체(100)의 중심부로부터 본체(100)의 내주면을 향하여 제1 방향으로 와류를 발생시키는 것이다.

또한, 제3 와류 발생부(230)는 본체(100)의 외측면 상, 하부로부터 각각 별도의 에어를 공급하여 본체(100)의 중심부를 향하여 각각 제1 방향 및 제2 방향으로 와류를 발생시키는 것이다.

이때, 제2 방향은 제1 방향과 반대 방향이다.

제1 와류 발생부(210)를 더욱 상세하게 살펴보면 본체(100)의 외주면에 대하여 접선 방향으로 연결되어 본체(100)의 내부와 연통되며, 에어와 비구상 부정형 분말이 이송되는 유로를 형성하는 제1 파이프(211)와, 제1 파이프(211)와 연결되어 에어와 비구상 부정형 분말을 일정 압력으로 분사하는 분사수단(이하 미도시)을 포함하는 실시예를 적용할 수도 있다.

여기서, 비구상 부정형 분말을 화염 중심부로 투입하기 위해서는 원료를 산소 또는 공기와 같은 에어를 이용하여 일정한 압력으로 불어 넣되, 비구상 부정형 분말과 에어를 본체(100) 내부에 직접 투입하면 비구상 부정형 분말이 뭉치는 문제가 발생하게 된다.

따라서, 제1 와류 발생부(210)는 본체(100) 내부로 비구상 부정형 분말이 투입되는 방향을 본체(100)의 외주면에 대하여 접선 방향으로 형성되도록 함으로써, 비구상 부정형 분말이 투입됨과 동시에 본체(100) 내부에서 1차적인 와류를 형성하도록 하는 기술적 수단이라 할 수 있다.

또한, 분사수단은 에어 컴프레서 또는 에어 펌프 등 일정 압력으로 공기 또는 산소와 같이 에어를 공급할 수 있는 것이라면 어떠한 것도 적용할 수 있을 것이다.

그리고, 제2 와류 발생부(220)는, 더욱 상세하게 살펴보면 외부로부터 본체(100)의 상부면을 통해 본체(100)의 내부 공간에 연장되어 하부면이 밀폐되고 별도의 에어가 흐르는 유로를 형성하는 제2 파이프(222)를 포함한다.

그리고, 제2 와류 발생부(220)는 제2 파이프(222)의 내주면에 내접하는 가상의 정다각형(도 8 참조) 중 꼭지점 각각에 해당하는 위치인 제2 파이프(222)의 내주면에 구비된 제1 배출 포트(221)를 포함한다.

여기서, 제1 배출 포트(221)가 제2 파이프(222)의 내주면으로부터 외주면까지 형성된 방향은, 가상의 정다각형을 구성하는 각 선분과 일직선을 이루는 것을 알 수 있다.

이러한 배치 구조는 제1 와류 발생부(210)를 통하여 투입된 비구상 부정형 분말에 의하여 형성된 제1 방향에 따른 와류를 더욱 활성화시키는 2차 와류를 형성시키기 위한 것이다.

한편, 본체(100)는 일정한 직경의 내주면을 형성하는 원통 형상의 제1 본체부(110)와, 제1 본체부(110)의 하부측 가장자리로부터 하부측으로 갈수록 점차 직경이 좁아지는 제2 본체부(120)를 포함하는 구조로 제작될 수 있다.

여기서, 제3 와류 발생부(230)는 제1, 2 본체부(110, 120)에 각각 구비되어, 제1 방향의 와류는 제1 본체부(110)에서 형성되고, 제2 방향의 와류는 제2 본체부(120)에서 형성되도록 함으로써, 3차 와류를 형성하여 비구상 부정형 분말의 응집을 방지하고 분산성을 더욱 높이기 위한 것이다.

이때, 제1 본체부(110)에 구비된 제3 와류 발생부(230)는 크게 제3 상부 배출 포트(231)와 제3 상부 파이프(232)와 분사수단을 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

제3 상부 배출 포트(231)는 제1 본체부(110)의 외주면에 내접하는 가상의 정다각형(도 6 참조) 중 꼭지점 각각에 해당하는 위치인 제1 본체부(110)의 내주면에 구비된 것이다.

제3 상부 파이프(232)는 제1 본체부(110)의 외측으로부터 제3 상부 배출 포트(231)까지 연장되며, 가상의 정다각형을 구성하는 각 선분과 일직선상에 배치되어 별도의 에어가 흐르는 유로를 형성하는 것이다.

분사수단은 제3 상부 파이프(232)와 연결되어 에어를 일정 압력으로 분사하는 것이다.

또한, 제2 본체부(120)에 구비된 제3 와류 발생부(230)는 크게 제3 하부 배출 포트(233)와 제3 하부 파이프(이하 미도시)와 분사수단을 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

제3 하부 배출 포트(233)는 제2 본체부(120)의 외주면에 내접하는 가상의 정다각형(도 7 참조) 중 꼭지점 각각에 해당하는 위치인 제2 본체부(120)의 내주면에 구비된 것이다.

제3 하부 파이프는 제2 본체부(120)의 외측으로부터 제3 하부 배출 포트(233)까지 연장되며, 가상의 정다각형을 구성하는 각 선분과 일직선 상에 배치되어 별도의 에어가 흐르는 유로를 형성하는 것이다.

분사 수단은 제3 하부 파이프와 연결되어 에어를 일정 압력으로 분사하는 것이다.

본 발명에서 도 6 내지 도 8에 이점 쇄선으로 나타낸 정다각형은 정삼각형으로 되어 있으나, 반드시 이러한 정삼각형에 국한되는 것은 아니며, 경우에 따라 사각형, 오각형, 육각형 등 에어 배출 및 공급로의 갯수를 가변할 수 있음은 물론이다.

한편, 나선 제트 유닛은(300)은 전술한 바와 같이 비구상 부정형 분말이 분산성을 유지하면서 구상화 로(400)측으로 원활하게 이송될 수 있도록 하는 것으로, 제2 와류 발생부(220), 즉 제2 파이프(222)의 하단부에 장착되는 구조임을 도 3 내지 도 5를 통하여 파악할 수 있다.

즉, 나선 제트 유닛(300)은 외부로부터 본체(100)의 상부면을 통해 본체(100)의 내부 공간에 연장되어 하부면이 밀폐되고 별도의 에어가 흐르는 유로를 형성하는 제2 파이프(222)의 하단부에 구비되는 것으로, 구체적으로는 도 4와 같이 노즐 배출구(101)측으로 갈수록 점차 좁아지는 원추형인 나선 코일 형상의 제트부(310)를 포함하는 것이다.

또한, 진동 유닛(500)은 전술한 바와 같이 본체(100)에 진동을 부여하여 비구상 부정형 분말의 적체를 방지하기 위한 것으로, 본체(100)의 외주면과 접촉되게 장착되어 외부로부터 전원 또는 에어를 공급받아 작동되며, 일정 간격으로 일정 시간 동안 본체(100)의 내부측에 진동을 전달하는 바이브레이터(510)를 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

따라서, 작업자는 바이브레이터(510)의 진동 강도를 조절하여 비구상 부정형 분말이 적체되거나 본체(100)의 내주면 및 노즐 배출구(101) 부근에 적체되는 것을 억제할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 구상 세라믹 제조 장치를 적용하면 기존의 장치와 비교할 때 도 9와 같은 확연한 차이가 있음을 파악할 수 있다.

즉, 기존의 분산장치는 도 9(a)와 같이 구상화 로(400)측으로 비구상 부정형 분말이 이송되지 못하고 응집되어 적체됨은 물론, 분산성이 떨어져 비구상 부정형 분말이 덩어리로 된 채로 낙하하게 되므로, 제품의 품질이 일정하지 못하게 된다.

이에 비하여 본 발명의 일 실시예에 따른 구상 세라믹 제조 장치는 와류 발생 유닛(200)이 비구상 부정형 분말의 분산성을 높이며, 나선 제트 유닛(300)이 분산성을 유지한 상태로 화염으로 비구상 부정형 분말을 이송하며, 진동 유닛(500)이 비구상 부정형 분말의 적체를 방지하므로, 도 9(b)와 같이 노즐 배출구(101) 주변에 잔여 비구상 부정형 분말이 일절 없이 깨끗한 상태임을 알 수 있다.

물론, 본 발명은 와류 발생 유닛(200)이 비구상 부정형 분말의 분산성을 높이며 나선 제트 유닛(300)이 분산성을 유지한 상태로 화염으로 비구상 부정형 분말을 이송하도록 하거나, 와류 발생 유닛(200)이 비구상 부정형 분말의 분산성을 높이며 진동 유닛(500)이 비구상 부정형 분말의 적체를 방지하도록 함으로써도 도 9(b)와 같은 효과를 도모할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 구상 세라믹 제조 장치로부터 생산된 구상화 분말의 상태를 종래의 장치로부터 생산된 구상화 분말과 비교하면 도 10과 같은 결과를 얻을 수 있다.

즉, 기존의 분산장치는 도 10(a)와 같이 제품의 품질이 일정하지 못하여 비구상 물질이 다량 발생하고 입도도 일정하지 못한 것을 알 수 있으며, 정상적인 제품의 회수율 또한 30~40% 수준에 머물러 생산 효율이 낮은 것이다.

이에 비하여 본 발명의 일 실시예에 따른 구상 세라믹 제조 장치로부터 생산된 구상화 분말은 도 10(b)와 같이 비구상 물질이 거의 없으며, 입도도 비교적 균일하며, 정상적인 제품의 회수율 또한 60~70% 수준으로 생산 효율이 높음을 알 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 장치 내부에서 비구상 부정형 분말의 응집을 방지하고 비구상 부정형 분말의 분산성을 높여 우수한 품질의 구상화 분말을 생산해낼 수 있도록 하는 구상 세라믹 제조 장치를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

100...본체
101...노즐 배출구
110...제1 본체부
120...제2 본체부
200...와류 발생 유닛
210...제1 와류 발생부
211...제1 파이프
220...제2 와류 발생부
221...제1 배출 포트
222...제2 파이프
230...제3 와류 발생부
231...제3 상부 배출 포트
232...제3 상부 파이프
233...제3 하부 배출 포트
300...나선 제트 유닛
310...제트부
400...구상화 로
500...진동 유닛
510...바이브레이터
600...사이클론
700...백 필터

Claims (12)

1. 구상화 로(spheroidizing furnace)와 연결되는 노즐 배출구를 구비하며, 내부 공간이 형성되는 본체;
   상기 노즐 배출구로부터 분사되는 화염측을 향하여 에어와 함께 비구상 부정형 분말(unshaped powder)을 일정 압력으로 분사시킴과 동시에, 외부로부터 상기 본체의 내부로 별도의 에어를 분사하여 상기 노즐 배출구측을 향하여 와류를 생성시키면서 상기 비구상 부정형 분말의 응집을 방지하는 와류 발생 유닛;
   상기 노즐 배출구측에 인접하게 배치되며, 상기 비구상 부정형 분말 입자들 상호간의 응집을 제한하면서, 상기 비구상 부정형 분말이 상기 노즐 배출구로부터 분사되는 화염을 통과하여 구상화 분말(spheroidized powder)이 되도록 나선 형상의 경로를 형성하는 나선 제트 유닛; 및
   상기 본체에 장착되어 상기 본체에 진동을 부여하는 진동 유닛;을 포함하는구상 세라믹 제조 장치.
   
2. 구상화 로(spheroidizing furnace)와 연결되는 노즐 배출구를 구비하며, 내부 공간이 형성되는 본체;
   상기 노즐 배출구로부터 분사되는 화염측을 향하여 에어와 함께 비구상 부정형 분말(unshaped powder)을 일정 압력으로 분사시킴과 동시에, 외부로부터 상기 본체의 내부로 별도의 에어를 분사하여 상기 노즐 배출구측을 향하여 와류를 생성시키면서 상기 비구상 부정형 분말의 응집을 방지하는 와류 발생 유닛; 및
   상기 노즐 배출구측에 인접하게 배치되며, 상기 비구상 부정형 분말 입자들 상호간의 응집을 제한하면서, 상기 비구상 부정형 분말이 상기 노즐 배출구로부터 분사되는 화염을 통과하여 구상화 분말(spheroidized powder)이 되도록 나선 형상의 경로를 형성하는 나선 제트 유닛;을 포함하는 구상 세라믹 제조 장치.
   
3. 구상화 로(spheroidizing furnace)와 연결되는 노즐 배출구를 구비하며, 내부 공간이 형성되는 본체;
   상기 노즐 배출구로부터 분사되는 화염측을 향하여 에어와 함께 비구상 부정형 분말(unshaped powder)을 일정 압력으로 분사시킴과 동시에, 외부로부터 상기 본체의 내부로 별도의 에어를 분사하여 상기 노즐 배출구측을 향하여 와류를 생성시키면서 상기 비구상 부정형 분말의 응집을 방지하는 와류 발생 유닛; 및
   상기 본체에 장착되어 상기 본체에 진동을 부여하는 진동 유닛;을 포함하는 구상 세라믹 제조 장치.
   
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 와류 발생 유닛은,
   상기 본체의 외측면으로부터 상기 비구상 부정형 분말과 상기 에어를 투입하여 상기 본체의 중심부를 향하여 제1 방향으로 와류를 발생시키는 제1 와류 발생부와,
   상기 본체의 상측으로부터 별도의 에어를 공급하여 상기 본체의 중심부로부터 상기 본체의 내주면을 향하여 상기 제1 방향으로 와류를 발생시키는 제2 와류 발생부와,
   상기 본체의 외측면 상, 하부로부터 각각 별도의 에어를 공급하여 상기 본체의 중심부를 향하여 각각 상기 제1 방향 및 제2 방향으로 와류를 발생시키는 제3 와류 발생부를 포함하며,
   상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 반대 방향인 구상 세라믹 제조 장치.
   
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 와류 발생 유닛은,
   상기 본체의 상측으로부터 별도의 에어를 공급하여 상기 본체의 중심부로부터 상기 본체의 내주면을 향하여 제1 방향으로 와류를 발생시키는 제2 와류 발생부를 포함하며,
   상기 나선 제트 유닛은 상기 제2 와류 발생부의 하단부에 장착되는 구상 세라믹 제조 장치.
   
6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 나선 제트 유닛은,
   외부로부터 상기 본체의 상부면을 통해 상기 본체의 내부 공간에 연장되어 하부면이 밀폐되고 상기 별도의 에어가 흐르는 유로를 형성하는 제2 파이프의 하단부에 구비되는 것으로, 상기 노즐 배출구측으로 갈수록 점차 좁아지는 원추형인 나선 코일 형상의 제트부를 포함하는 구상 세라믹 제조 장치.
   
7. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 진동 유닛은,
   상기 본체의 외주면과 접촉되게 장착되어 외부로부터 전원 또는 에어를 공급받아 작동되며, 일정 간격으로 일정 시간 동안 상기 본체의 내부측에 진동을 전달하는 바이브레이터를 포함하는 구상 세라믹 제조 장치.
   
8. 청구항 4에 있어서,
   상기 제1 와류 발생부는,
   상기 본체의 외주면에 대하여 접선 방향으로 연결되어 상기 본체의 내부와 연통되며, 상기 에어와 상기 비구상 부정형 분말이 이송되는 유로를 형성하는 제1 파이프와,
   상기 제1 파이프와 연결되어 상기 에어와 상기 비구상 부정형 분말을 일정 압력으로 분사하는 분사수단을 포함하는 구상 세라믹 제조 장치.
   
9. 청구항 4에 있어서,
   상기 제2 와류 발생부는,
   외부로부터 상기 본체의 상부면을 통해 상기 본체의 내부 공간에 연장되어 하부면이 밀폐되고 상기 별도의 에어가 흐르는 유로를 형성하는 제2 파이프와,
   상기 제2 파이프의 내주면에 내접하는 가상의 정다각형 중 꼭지점 각각에 해당하는 위치인 상기 제2 파이프의 내주면에 구비된 제1 배출 포트를 포함하며,
   상기 제1 배출 포트가 상기 제2 파이프의 내주면으로부터 외주면까지 형성된 방향은, 상기 가상의 정다각형을 구성하는 각 선분과 일직선을 이루는 구상 세라믹 제조 장치.
   
10. 청구항 4에 있어서,
    상기 본체는,
    일정한 직경의 내주면을 형성하는 원통 형상의 제1 본체부와,
    상기 제1 본체부의 하부측 가장자리로부터 하부측으로 갈수록 점차 직경이 좁아지는 제2 본체부를 포함하며,
    상기 제3 와류 발생부는 상기 제1, 2 본체부에 각각 구비되어, 상기 제1 방향의 와류는 상기 제1 본체부에서 형성되고, 상기 제2 방향의 와류는 상기 제2 본체부에서 형성되는 구상 세라믹 제조 장치.
    
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제3 와류 발생부는,
    상기 제1 본체부의 외주면에 내접하는 가상의 정다각형 중 꼭지점 각각에 해당하는 위치인 상기 제1 본체부의 내주면에 구비된 제3 상부 배출 포트와,
    상기 제1 본체부의 외측으로부터 상기 제3 상부 배출 포트까지 연장되며, 상기 가상의 정다각형을 구성하는 각 선분과 일직선상에 배치되어 상기 별도의 에어가 흐르는 유로를 형성하는 제3 상부 파이프와,
    상기 제3 상부 파이프와 연결되어 상기 에어를 일정 압력으로 분사하는 분사수단을 포함하는 구상 세라믹 제조 장치.
    
12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제3 와류 발생부는,
    상기 제2 본체부의 외주면에 내접하는 가상의 정다각형 중 꼭지점 각각에 해당하는 위치인 상기 제2 본체부의 내주면에 구비된 제3 하부 배출 포트와,
    상기 제2 본체부의 외측으로부터 상기 제3 하부 배출 포트까지 연장되며, 상기 가상의 정다각형을 구성하는 각 선분과 일직선 상에 배치되어 상기 별도의 에어가 흐르는 유로를 형성하는 제3 하부 파이프와,
    상기 제3 하부 파이프와 연결되어 상기 에어를 일정 압력으로 분사하는 분사 수단을 포함하는 구상 세라믹 제조 장치.
    

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