KR101933138B1 - 분급 장치 및 분급 방법, 및 이 분급 장치를 구비한 블라스트 가공 장치 및 블라스트 가공 방법 - Google Patents

Abstract

슬러리 중에 분산되어 있는 입자를 침강 속도 차이를 이용하여 분급하는 분급 장치 및 이 장치를 구비한 블라스트 가공 장치를 제공한다. 분급 장치는, 슬러리를 도입하는 동시에 직경이 큰 입자와 직경이 작은 입자로 분급하는 케이스와, 상기 슬러리를 도입하기 위한 슬러리 도입 기구를 구비하고 있다. 상기 케이스는, 상기 분급실 본체의 바닥면으로부터 세워 설치되는 분급 부재 및 슬러리 도입 부재에 의해, 슬러리 도입실과 제 1 회수실과 제 2 회수실로 구획되어 있다. 이 분급 장치는, 습식 블라스트 가공 장치에 있어서, 슬러리 중의 입자를, 재사용 가능한 지립과 그 이외의 입자로 선별하는 선별 기구로서 이용할 수 있다.

Description

분급 장치 및 분급 방법, 및 이 분급 장치를 구비한 블라스트 가공 장치 및 블라스트 가공 방법{CLASSIFICATION DEVICE, AND CLASSIFICATION METHOD, BLAST MACHINING DEVICE PROVIDED WITH THIS CLASSIFICATION DEVICE, AND BLAST MACHINING METHOD}

본 발명은, 액 중에 분산된 입자를 소정의 크기로 분급하기 위한 습식 분급 장치에 관한 것이다.

슬러리 중에 분산되어 있는 고체 입자를 소정의 크기로 선별하는 장치는, 습식 블라스트 가공 장치 등에 널리 이용되고 있다(예를 들면, 일본국 공개특허공보 제2005-335044호). 이러한 장치로서, 사이클론식 분급 장치나, 여과포나 망(網)과 같이 소정의 크기로 개구된 필터를 이용하는 방법이나, 증점제(thickener) 등을 이용한 침강 분리 방법이 알려져 있다. 필터에 의한 분리는, 장시간 사용에 따라 개구부가 입자에 의해 폐지(閉止)된다는 문제가 있다. 침강 분리는, 침강할 때까지 많은 시간을 필요로 하는 것이나 비중이 큰 입자에만 적용할 수 있다. 그 외의 방법으로서, 예를 들면 일본국 공개특허공보 평10―066895호 및 일본국 공개특허공보 제2000-005626호에 수력과 침강 분리를 조합한 분리 장치가 개시되어 있다.

일본국 공개특허공보 평10―066895호에서는, 슬러리를 선별실 상부의 유입구로부터 제 1 선별실, 제 2 선별실을 통과하여, 유출구로부터 배출되도록 평행하게 유입시키는 동시에, 미세 입자를 조대(粗大) 입자로부터 분리시키기 위해 제 2 선별실의 바닥부의 액체를 펌프를 통해 흐르게 한다. 제 2 선별실의 바닥부에는 비교적 가벼운 입자가 퇴적되어 있기 때문에, 침강하고 있는 입자에 의해 펌프로의 경로가 폐지될 우려가 있다. 또한, 상기 펌프가 필요하기 때문에 장치가 복잡해진다. 특허문헌 3에서는, 선별통의 하부로부터 물을 유입시키는 동시에, 상기 선별통의 상방으로부터 피선별물인 입자를 투입한다. 무거운 입자는 상기 선별통의 바닥부에 침강하며, 가벼운 입자는 흘러넘친(오버플로우된) 물과 함께 상기 선별통으로부터 배출된다. 그 때문에, 장치 자체가 대규모가 되며, 피선별물의 크기나 분급점을 변경하려면 선별통 자체를 교환할 필요가 있다. 본 발명에서는, 간단한 구조이며 우수한 정밀도로 슬러리 중의 고형 입자를 분급할 수 있는 습식 분급 장치 및 분급 방법 및 이 분급 장치를 구비한 습식 블라스트 가공 장치 및 블라스트 가공 방법을 제공한다.

본 발명의 제 1 발명은, 슬러리 중에 분산되어 있는 고체 입자를 침강 속도 차이를 이용하여 분급하기 위한 장치로서, 상기 분급 장치는, 상기 슬러리를 도입하는 동시에 직경이 큰 입자와 직경이 작은 입자로 분급하기 위한 케이스와, 상기 케이스에 슬러리를 도입하기 위한 슬러리 도입 기구를 구비하며, 상기 케이스는, 상기 케이스의 바닥면으로부터 세워 설치되고, 상기 케이스의 천장면과의 사이에 틈새를 둔 선단(先端)을 갖는 판 형상의 분급 부재에 의해, 상기 케이스 내를 제 1 회수실과 제 2 회수실로 구획하고 있으며, 상기 제 1 회수실 내에는, 상기 제 1 회수실의 바닥면으로부터 세워 설치된 판 형상의 슬러리 도입 부재, 또는 상기 슬러리 도입 부재와 상기 제 1 회수실의 벽면에 의해 측벽을 이루고, 하단에는, 상기 슬러리 도입 기구와 연결된 슬러리 도입구가 형성되는 동시에 상단이 개방된 슬러리 도입실이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제 2 발명은, 슬러리 중에 분산되어 있는 고체 입자를 침강 속도 차이를 이용하여 분급하기 위한 장치로서, 상기 분급 장치는, 상기 슬러리를 도입하는 동시에 직경이 큰 입자와 직경이 작은 입자로 분급하기 위한 케이스와, 상기 케이스에 슬러리를 도입하기 위한 슬러리 도입 기구를 구비하며, 상기 케이스는, 상기 케이스의 바닥면으로부터 세워 설치되며, 복수의 폐지(閉止) 가능한 개구부를 설치한 판 형상의 분급 부재에 의해, 상기 케이스 내를 제 1 회수실과 제 2 회수실로 구획하고 있으며, 상기 제 1 회수실 내에는, 상기 제 1 회수실의 바닥면으로부터 세워 설치된 판 형상의 슬러리 도입 부재, 또는 상기 슬러리 도입 부재와 상기 제 1 회수실의 벽면에 의해 측벽을 이루고, 하단에는, 상기 슬러리 도입 기구와 연결된 슬러리 도입구가 형성되는 동시에 상단이 개방된 슬러리 도입실이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 슬러리 도입 부재에 의해 상단이 개방된 슬러리 도입실이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 슬러리 도입실로부터 제 1 회수실로 도입된 슬러리 중, 비교적 무거운 직경이 큰 입자는 제 1 회수실의 바닥부에 침강한다. 한편, 비교적 가벼운 직경이 작은 입자는, 상기 분급 부재와 상기 천장과의 틈새, 또는 상기 분급 부재에 설치된 개구부를 통과하여 제 2 회수실로 이동한다.

제 3 발명은, 제 1 또는 제 2 발명에 기재된 분급 장치로서, 상기 분급 부재의 적어도 일부가 탈부착 가능한 것을 특징으로 한다. 분급 부재의 적어도 일부를 탈부착하여 높이를 변경함으로써 제 1 회수실 및 제 2 회수실에서 회수되는 입자 직경을 변경할 수 있다.

제 4 발명은, 제 1 내지 제 3 발명 중 어느 하나에 기재된 분급 장치에 있어서, 상기 슬러리 도입실은, 상방(上方)을 향해 단면적이 확대되는 것을 특징으로 한다. 슬러리 중의 고체 입자는 응집하여, 2차 입자를 형성하고 있는 경우가 있다. 2차 입자는 분급 정밀도의 저하로 이어진다. 본 발명의 구조로 함으로써, 슬러리 도입실을 통과할 때 2차 입자를 파쇄하여, 1차 입자로 할 수 있다. 참고로, 「상방을 향해 단면적이 확대」란, 연속하여 확대되는 경우뿐만 아니라, 그 일부만 확대되는 경우도 포함하는 개념이다. 예를 들면, 상단부 근방에서는 연속하여 동일한 단면적을 갖는 구조로 해도 된다. 또한, 후술하는 바와 같이, 상방을 향해 단면적을 확대한 후, 상단부 근방에서 단면적을 축소해도 된다.

제 5 및 제 6 발명은, 제 1 내지 제 4 발명 중 어느 하나에 기재된 분급 장치에 있어서, 상기 슬러리 도입실의 상단부에, 슬러리를 가속시키기 위한 가속 기구를 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 슬러리 도입실의 상단을 통과할 때의 속도를 상승시킴으로써, 분급 정밀도를 향상시킬 수 있다.

제 7 및 제 8 발명은, 제 5 또는 제 6 발명에 기재된 분급 장치에 있어서, 상기 가속 기구에 의해, 상기 슬러리의 단면적이 상방을 향해 축소되어 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의해, 간단한 구조로 슬러리 도입실의 상단부를 통과하는 슬러리의 속도를 빠르게 할 수 있다.

제 9 발명은, 제 1 내지 제 8 발명 중 어느 하나에 기재된 분급 장치에 있어서, 상기 슬러리 도입 기구는, 슬러리를 양정(揚程)하기 위한 양정 기구를 구비하며, 상기 슬러리 도입구와 상기 양정 기구의 사이에, 상기 슬러리의 도입 속도를 조정하기 위한 도입 속도 조정 기구가 배치되어 있는 것을 특징으로 한다. 슬러리 도입구로부터 도입되는 슬러리의 속도를 조정함으로써, 분급점을 미세조정할 수 있다.

제 10 발명은, 액체 중에 지립(砥粒)을 분산시킨 슬러리를 고압 가스와 함께 피(被)가공물에 분사하여 블라스트 가공을 행하기 위한 블라스트 가공 장치로서, 상기 블라스트 가공 장치는, 내부에 분사 노즐이 배치된 블라스트 가공실과, 상기 슬러리를 저장하기 위한 슬러리 탱크(槽)와, 상기 슬러리 탱크 내의 슬러리 중의 입자를 분급하기 위한 선별 기구와, 상기 분급 장치에 의해 분급된 직경이 작은 입자를 포함하는 슬러리를 고액(固液) 분리하기 위한 분리 기구를 구비하며, 상기 선별 기구는 청구항 제 1 내지 제 9 발명 중 어느 하나에 기재된 분급 장치인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 분급 장치는, 습식 블라스트 가공 장치에 있어서, 다시 블라스트 가공이 가능한 지립과, 블라스트 가공에 적합하지 않은 크기로 된 지립 및 피가공물의 절삭 입자를 선별하기 위한 선별 기구로서 바람직하게 이용할 수 있다.

제 11 발명은, 제 10 발명에 기재된 블라스트 가공 장치에 있어서, 상기 분리 기구가 자력 선별 장치인 것을 특징으로 한다. 지립 및 피가공물이 자성을 갖는 경우, 자력 선별기로 용이하게 고액 분리를 행할 수 있다.

제 12 발명은, 제 10 또는 제 11 발명에 기재된 블라스트 가공 장치에 있어서, 상기 블라스트 가공실 내에는 블라스트 가공 후의 피가공물을 세정하기 위한 세정용 노즐이 배치되어 있으며, 상기 세정용 노즐은, 상기 분리 기구로 분리된 액체를 분사하는 것을 특징으로 한다. 블라스트 가공이 종료된 피가공물에는 지립이나 피가공물의 절삭 입자 등이 부착되어 있어, 세정할 필요가 있으며, 세정 매체로서, 고액 분리된 액체를 이용할 수 있다.

제 13 발명은, 제 1 내지 제 12 발명 중 어느 하나에 기재된 분급 장치를 이용한 슬러리 중에 분산된 고체 입자의 분급 방법으로서, 상기 슬러리를 상기 슬러리 도입구로부터 상기 슬러리 도입실 내로 도입하는 공정과, 도입된 상기 슬러리를 상기 슬러리 도입실의 상단 개구부로부터 확산시켜 배출하는 공정과, 상기 슬러리 중의 고체 입자에서의 직경이 작은 입자를, 상기 분급 부재와 상기 천장과의 틈새 또는 상기 분급 부재에 설치된 개구부를 통과하여 상기 제 2 회수실 내로 이동시키는 동시에, 상기 슬러리 중의 고체 입자에서의 직경이 큰 입자를 상기 제 1 회수실의 바닥부에 침강시키는 공정과, 상기 제 2 회수실 내로 이동한 상기 직경이 작은 입자를 상기 제 2 회수실의 바닥부에 침강시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 슬러리 도입실로부터 확산되어 배출된 고형 입자 중, 비교적 중량이 무거운 직경이 큰 입자는 제 2 회수실로 이동하는 일 없이 제 1 회수실의 바닥부에 침강한다. 한편, 비교적 중량이 가벼운 직경이 작은 입자는, 제 2 회수실로 이동하여, 제 2 회수실의 바닥부에 침강한다. 참고로, 제 1 회수실 및 제 2 회수실의 바닥부로의 침강은, 고체 입자의 자중(自重)만으로 행해도, 각각의 바닥부에 설치된 개구부로부터의 배출력과 조합해도, 어느 것이어도 된다.

제 14 발명은, 제 13 발명에 기재된 분급 방법에 있어서, 상기 분급 부재의 높이 또는 상기 개구부의 하단과 상기 천장과의 거리를 변경하여 상기 제 2 회수실로 이동하는 고체 입자의 직경을 변경하는 것을 특징으로 한다. 상기 분급 부재의 바닥면으로부터의 높이, 즉, 분급 부재의 상단과 케이스의 천장과의 거리를 조정함으로써, 제 2 회수실로 이동하는 고체 입자의 직경을 변경할 수 있다. 즉, 분급점을 변경할 수 있다. 예를 들면, 상기 높이를 낮게 함으로써, 제 2 회수실로 이동하는 고체 입자의 직경은 커지기 때문에, 분급점을 높게 할 수 있다.

제 15 및 제 16 발명은, 제 5 또는 제 6에 기재된 분급 장치를 이용한 슬러리에 분산된 고체 입자의 분급법으로서, 상기 슬러리를 상기 슬러리 도입구로부터 상기 슬러리 도입실 내로 도입하는 공정과, 도입된 상기 슬러리를 상기 가속 기구에 의해 가속시키는 동시에, 상기 슬러리 도입실의 상단 개구부로부터 확산시켜 배출하는 공정과, 상기 슬러리 중의 고체 입자에서의 직경이 작은 입자를, 상기 분급 부재와 상기 천장과의 틈새 또는 상기 분급 부재에 설치된 개구부를 통과하여 상기 제 2 회수실 내로 이동시키는 동시에, 상기 슬러리 중의 고체 입자에서의 직경이 큰 입자를 상기 제 1 회수실의 바닥부에 침강시키는 공정과, 상기 제 2 회수실 내로 이동한 상기 직경이 작은 입자를 상기 제 2 회수실의 바닥부에 침강시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 슬러리의 속도를 상승시킴으로써, 직경이 작은 입자를 제 1 회수실에 체류시키지 않고, 제 2 회수실로 이동시킬 수 있다. 그 결과, 분급 제도를 향상시키거나, 또는 분급점을 상승시킬 수 있다.

제 17 발명은, 제 9 발명에 기재된 분급 장치를 이용한 슬러리에 분산된 고체 입자의 분급 방법으로서, 상기 도입 속도 조정 기구로 슬러리의 도입 속도를 변경하여 상기 제 2 회수실로 이동하는 고체 입자의 직경을 변경하는 것을 특징으로 한다. 슬러리의 도입 속도를 상기 도입 속도 조정 기구로 변경함으로써, 용이하게 분급점을 조정할 수 있다.

제 18 발명은, 제 10 내지 제 12 발명 중 어느 하나에 기재된 블라스트 가공 장치에 의한 블라스트 가공 방법으로서, 상기 슬러리 탱크에 액체 및 지립을 투입하고 분산시켜, 슬러리를 얻는 공정과, 상기 슬러리 탱크 내의 슬러리를 상기 분사 노즐로 이송하는 동시에, 고압 가스와 혼합하여 상기 분사 노즐로부터 피가공물을 향해 분사하는 공정과, 분사한 슬러리 및 피가공물의 절삭 입자를 슬러리 탱크에 저장하는 공정과, 상기 슬러리 탱크의 슬러리를 상기 분급 장치로 이송하는 공정과, 상기 제 1 회수실에서 회수된 직경이 큰 입자를, 다시 블라스트 가공을 행하기 위한 고체 입자로서 슬러리 탱크로 이송하는 공정과, 상기 제 2 회수실에서 회수된 직경이 작은 입자를 슬러리로서 회수하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의해, 슬러리 중의 고형 입자를, 다시 블라스트 가공을 행하는 데 적합한 지립과, 블라스트 가공에 적합하지 않은 크기의 지립 및 피가공물의 절삭 입자 등으로 분리할 수 있다.

제 19 발명은, 제 11 발명에 기재된 블라스트 가공 장치에 의한 블라스트 가공 방법으로서, 상기 슬러리 탱크에 액체 및 자성을 갖는 지립을 투입하고 분산시켜, 슬러리를 얻는 공정과, 상기 슬러리 탱크 내의 슬러리를 상기 분사 노즐로 이송하는 동시에, 고압 가스와 혼합하여 상기 분사 노즐로부터 자성을 갖는 피가공물을 향해 분사하는 공정과, 분사한 슬러리 및 피가공물의 절삭 입자를 슬러리 탱크에 저장하는 공정과, 상기 슬러리 탱크의 슬러리를 상기 분급 장치로 이송하는 공정과, 상기 제 1 회수실에서 회수된 직경이 큰 입자를, 다시 블라스트 가공을 행하기 위한 고체 입자로서 슬러리 탱크로 이송하는 공정과, 상기 제 2 회수실에서 회수된 직경이 작은 입자를 포함하는 슬러리를 상기 자력 선별 장치로 이송하는 공정과, 상기 자력 선별 장치로 이송된 슬러리를 자력에 의해 고액 분리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 지립 및 피가공물이 자성을 갖고 있는 경우, 상기 제 2 회수실에서 회수된 직경이 작은 입자(즉, 블라스트 가공에 적합하지 않은 크기의 지립 및 피가공물의 절삭 입자 등)를 포함하는 슬러리를, 용이하게 고액 분리하여, 상기 직경이 작은 입자를 슬러리로서 회수할 수 있다.

제 20 발명은, 슬러리 중에 분산되어 있는 고형 입자를 침강 속도 차이를 이용하여 분급하기 위한 분급 장치로서, 상기 분급 장치는, 상기 슬러리를 도입하는 동시에 직경이 큰 입자와 직경이 작은 입자로 분급하는 통 형상의 케이스와, 상기 슬러리를 도입하기 위한 슬러리 도입 기구를 구비하며, 상기 케이스는, 상기 케이스의 바닥면으로부터 상기 케이스의 천장면과의 사이에 틈새를 두고 세워 설치되며, 상기 케이스를 바닥면에 직경이 큰 입자 배출구가 형성된 제 1 회수실과 바닥면에 직경이 작은 입자 배출구가 형성된 제 2 회수실로 구획하기 위한 판 형상의 분급 부재와, 상기 제 1 회수실의 바닥면에 개구된 슬러리 도입구와 상기 직경이 큰 입자 배출구와의 사이의 바닥면으로부터 상방을 향해 배치되고, 상기 슬러리 도입구로부터 상기 제 1 회수실 내로 도입된 슬러리를 상방을 향해 확산시키기 위한 판 형상의 슬러리 도입 부재를 구비하며, 상기 슬러리 도입 기구는 일단이 상기 슬러리 도입구에 연통되며 타단이 양정 기구와 연통되어 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의해, 간단한 구조이며 높은 정밀도로 분급할 수 있는 장치를 제공할 수 있다.

본 발명은 간단한 구조이며 분급 정밀도가 높은 분급 장치 및 분급 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 분급 장치는, 직경이 큰 입자와 직경이 작은 입자의 비중차가 큰 것이 보다 효율적으로 분급할 수 있다. 습식 블라스트 가공 장치에서의 슬러리의 분급은, 직경이 작은 입자는 블라스트 가공에 의해 발생한 피가공물의 절삭 입자 및 피가공물과의 충돌에 의한 균열이나 결함 등으로 재사용에 적합하지 않은 크기로 된 지립이기 때문에, 직경이 큰 입자인 재사용 가능한 지립과의 비중차가 크다. 따라서, 본 발명의 분급 장치를 바람직하게 이용할 수 있다.

본 발명에서 분급할 수 있는 고체 입자의 직경 및 비중은 특별히 한정되지 않지만, 직경이 큰 입자와 직경이 작은 입자의 비중차 및 입자 직경의 차이가 큰 것이, 보다 높은 정밀도로 분급할 수 있다. 또한, 직경이 큰 입자와 직경이 작은 입자의 비중차 및 입자 직경의 차이가 크지만, 넓은 입도(粒度) 분포를 갖는 슬러리(S)에 대해서도 분급점이 100~1000㎛의 범위이면 특히 바람직한 분급을 행할 수 있다.

본 출원은, 일본에서 2011년 6월 2일에 출원된 특허출원 제2011-123863호 및 2012년 3월 8일에 출원된 특허출원 제2012-051173호에 근거하고 있으며, 그 내용은 본 출원의 내용으로서, 그 일부를 형성한다.

또한, 본 발명은 이하의 상세한 설명에 의해 보다 완전하게 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 상세한 설명 및 특정 실시예는, 본 발명의 바람직한 실시형태로, 설명의 목적을 위해서만 기재되어 있는 것이다. 이 상세한 설명으로부터, 다양한 변경, 개변이, 당업자에 의해 자명하기 때문이다.

출원인은, 기재된 실시형태 중 어느 것도 공중에 헌상하고자 하는 의도는 없으며, 개시된 개변, 대체안 중, 특허청구범위 내에 문언상 포함되지 않을 수도 있는 것도, 균등론하에서 발명의 일부로 한다.

본 명세서 혹은 청구범위의 기재에 있어서, 명사 및 동일한 지시어의 사용은, 특별히 지시되지 않는 한, 또는 문맥에 의해 명료하게 부정되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 것으로 해석해야 한다. 본 명세서 중에서 제공된 모든 예시 또는 예시적인 용어(예를 들면, 「등」)의 사용도, 단지 본 발명을 용이하게 설명하려는 의도에 지나지 않으며, 특히 청구범위에 기재하지 않는 한 본 발명의 범위에 제한을 가하는 것은 아니다.

도 1은 본 실시형태에서의 분급 장치를 설명하기 위한 설명도로, 도 1의 (A)는 종단면을 도시하는 모식도, 도 1의 (B)는 도 1의 (A)의 A-A선을 따른 단면도이다.
도 2는 본 실시형태의 슬러리 도입실의 변경예를 설명하기 위한 설명도이다.
도 3은 본 실시형태의 가속 기구에 대해 설명하기 위한 설명도이다.
도 4는 본 실시형태에서의 습식 블라스트 가공 장치의 구성을 설명하기 위한 설명도이다.
도 5는 본 실시형태의 습식 블라스트 가공 장치의 변경예를 설명하기 위한 설명도이다.

본 발명의 분급 장치 및 이 분급 장치를 습식 블라스트 가공 장치에 이용한 경우를 예로서 설명한다. 참고로, 본 발명의 분급 장치는 실시형태에 기재된 형태에 한정되지 않고, 필요에 따라 적절하게 변경할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 기재된 좌우 상하 방향은, 특별히 언급하지 않는 한 도면에서의 방향을 의미한다.

(분급 장치)

우선, 분급 장치에 대해 설명한다. 분급 장치(10)는, 케이스(11)와 슬러리 도입 기구(17)를 포함한다. 도 1의 (A)에 도시한 바와 같이, 케이스(11)는, 횡단면이 사각형인 통 형상이며, 천장판에 의해 천장부(본 도면에서의 최상부)가 폐지되어 있다. 바닥부에는 본 도면의 좌측에서부터 순서대로 슬러리 도입구(12a), 직경이 큰 입자 배출구(13a), 직경이 작은 입자 배출구(14a)가 개구되어 있다.

직경이 큰 입자 배출구(13a)와 직경이 작은 입자 배출구(14a)의 중간에는, 케이스(11)의 바닥부에 분급 부재(16)가 세워 설치되어 있으며, 케이스(11)의 내부 공간을, 슬러리 흐름의 상류측의 제 1 회수실(13)과 슬러리 흐름의 하류측의 제 2 회수실(14)로 구획하고 있다. 상기 분급 부재(16)는 판 형상이며, 상단과 케이스(11)의 천장과의 사이에 틈새가 형성되도록 배치되어 있다.

슬러리 도입구(12a)의 근방에는, 케이스의 바닥부로부터 상방을 향해 슬러리 도입 부재(15)가 배치되어 있다. 슬러리 도입 부재(15)는 판 형상이며, 상단의 높이 위치(도 1의 (A)의 상하 방향)는, 상기 분급 부재(16) 상단의 높이 위치보다 낮아지도록 되어 있다. 또한, 슬러리 도입 부재(15)는, 슬러리 도입구를 둘러싸도록 배치되어 있으며, 제 1 회수실(13)의 내부 공간에서 슬러리 도입실(12)을 구획하고 있다. 본 실시형태에서는, 도 1의 (B)에 도시한 바와 같이, 3방향(본 도면에서의 상측, 하측, 우측 방향)에 배치한 슬러리 도입 부재(15)와, 본 도면에서의 좌측 방향에 위치하는 케이스(11)의 측벽을 따라 슬러리 도입구(12a)를 포함하는 공간인 슬러리 도입실(12)이 형성되어 있다. 참고로, 이 공간이 형성되면 슬러리 도입 부재(15)를 배치하는 방향이나 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 3방향(본 도면에서의 상측, 하측, 좌측 방향)을 제 1 회수실(13)의 벽면으로 하고, 나머지 1벽면(본 도면에서의 우측 방향)만을 슬러리 도입 부재(15)로 해도 되며(도 2의 (A) 참조), 또한 4방향(상측, 하측, 좌측, 우측 방향)에 배치한 슬러리 도입 부재(15)로 구성해도 된다(도 2의 (B) 참조). 또한, 슬러리 도입실(12)의 횡단면(도 1의 (A)에서의 지면 수직 방향의 단면)은, 실시형태와 마찬가지로 사각형으로 한정되지 않고, 예를 들면 원통 형상의 슬러리 도입 부재(15)와 케이스(11)의 측벽에 의해 형성된 반원 형상이어도 되며(도 2의 (C) 참조), 원통 형상의 슬러리 도입 부재(15)에 의해서만 형성된 원형상이어도 된다(도 2의 (D) 참조).

상술한 바와 같이, 슬러리 도입 부재(15) 및 분급 부재(16)에 의해, 케이스(11)의 내부 공간이 구획되어 있다. 이에 따라, 좌측에서부터 순서대로, 슬러리 도입구(12a)를 포함하는 공간인 슬러리 도입실(12), 슬러리 도입실(12) 및 직경이 큰 입자 배출구(13a)를 포함하는 공간인 제 1 회수실(13), 직경이 작은 입자 배출구(14a)를 포함하는 공간인 제 2 회수실(14)이 형성되어 있다.

상기 직경이 큰 입자 배출구(13a) 및 직경이 작은 입자 배출구(14a)에는, 폐지 및 유량의 조정 기구를 구비한 밸브인 직경이 큰 입자 배출 밸브 및 직경이 작은 입자 배출 밸브가 각각 연결되는 것이 바람직하다(미도시). 분급 개시 전에는, 직경이 큰 입자 배출 밸브 및 직경이 작은 입자 배출 밸브는 폐쇄되어 있다.

상기 슬러리 도입구(12a)에는, 슬러리 도입 기구(17)가 연결되어 있다. 슬러리 도입 기구(17)는, 양정 기구(P1)(본 실시형태에서는 캔드 모터 펌프(canned motor pump))와, 호스(H₁)를 포함한다. 호스(H₁)에 의해, 상기 양정 기구(17)와 슬러리 도입구(12a)가 연결되어 있다. 또한, 상기 양정 기구(P1)에는 호스(H₂)가 연결되어 있으며, 호스(H₂)에 의해, 상기 양정 기구(17)와 슬러리 탱크(22)가 연결되어 있다.

우선, 분급을 행하고자 하는 고형 입자가 액체에 분산된 슬러리(S)를 슬러리 탱크(22)에 투입한다. 슬러리 탱크에는, 슬러리(S) 중의 고형 입자가 바닥부에 퇴적하지 않도록 하기 위해, 교반 기구(미도시)를 배치하는 것이 바람직하다. 교반 기구는, 슬러리를 교반 날개에 의해 교반해도, 물의 흐름을 이용하여 교반해도, 펌프 등으로 슬러리를 순환시켜 교반해도, 어느 것이어도 되며, 또한, 그 외의 공지의 방법을 적절하게 선택할 수 있다.

그런 다음, 양정 기구(P1)를 가동시킴으로써, 상기 슬러리 도입구(12a)로부터 케이스(11) 내로 슬러리(S)가 도입된다. 슬러리(S)의 유속은, 고체 입자가 슬러리 도입실(12) 내에서 침강하지 않으며, 또한 분급에 영향을 미치지 않는 0.5~5m/s인 것이 바람직하다.

슬러리 도입구(12a)로부터 도입된 슬러리(S)는, 고체 입자끼리 응집하여 응집체(2차 입자)를 형성하고 있는 경우가 있다. 본 발명의 분급 장치는, 고체 입자의 침강 속도 차이를 이용하여 분급을 행하는 것이다. 만약, 직경이 작은 입자끼리 응집체를 형성하여, 상기 응집체가 직경이 큰 입자와 동등 이상의 침강 속도를 갖는 경우, 상기 응집체가 직경이 큰 입자와 함께 회수되므로, 분급 정밀도가 악화된다. 따라서, 직경이 작은 입자의 응집을 파쇄하여 단일 입자(1차 입자)로 하는 것이 바람직하다. 본 실시형태와 같이, 슬러리 도입실(12)을 형성함으로써, 직경이 작은 입자의 2차 입자를 파쇄할 수 있다. 그리고, 슬러리(S)가 슬러리 도입실(12)의 상단을 통과하여, 제 1 회수실로 유입할 때에는, 직경이 작은 입자는 1차 입자로 되어 있다.

보다 확실하게 파쇄하기 위해, 슬러리 도입실(12)의 횡단면(도 1의 (A)에서의 지면 수직 방향의 단면)의 단면적이, 도 1의 (A)에서의 상측 방향을 향해 확대되도록, 슬러리 도입 부재(15)를 배치하는 것이 바람직하다. 상기 횡단면의 면적이 최대가 되는 위치에서의 단면적(S₁)과, 최소가 되는 위치에서의 단면적(S₂)의 비(S₁/S₂)는, 슬러리(S)의 유속이 상술한 범위에서는, 2.5~5.0이 바람직하며, 3.0~4.0이 보다 바람직하다. 예를 들어, 도 1의 (B)에서의 우측의 슬러리 도입 부재(15)를 우측 방향으로 수직으로부터 2~8°(바람직하게는 2~4°) 우측 방향을 향해 경사시켜, 상하 방향측의 슬러리 도입 부재(15)를 경사지게 세워 설치함으로써 횡단면의 단면적을 확대시킬 수 있다. 상기 기울기가 2°를 하회(下回)하면, 2차 입자를 충분히 파쇄할 수 없다. 상기 기울기가 8°를 초과하면, 슬러리의 흐름이 슬러리 도입 부재(15)로부터 박리되므로, 슬러리의 흐름이 불안정해진다. 본 실시형태에서는, 상기 기울기를 4°로 하였다. 이에 따라, 제 1 회수실에서 회수된 직경이 큰 입자의 분급 정밀도(κ(D₇₅/D₂₅))가 1.20~1.75가 된다. 참고로, 분급 정밀도(κ(D₇₅/D₂₅))는, 상위 1/4값(그 입자 직경보다 큰 입자가 누적 입자 직경 빈도 곡선의 25%가 되는 입자 직경)에 대한 하위 1/4값(마찬가지로 75%가 되는 입자 직경)의 비(比)이다.

참고로, 「단면적이 상방을 향해 확대」는, 상방을 향해 연속적으로 확대되는 경우뿐만 아니라, 일부가 상방을 향해 연속하여 동일한 단면을 갖는 형상으로 해도 된다. 예를 들어, 하단부로부터 상방을 향해 연속적으로 단면적을 확대시킨 후, 상단을 향해 동일한 단면을 연속하여 갖는 형상으로 할 수 있다.

또한, 분급 정밀도를 향상시키거나, 또는 분급점의 상한값을 상승시키기 위해, 슬러리 도입실(12)의 상단부 근방에 가속 기구를 배치하는 것이 바람직하다. 가속 기구는, 슬러리(S)의 흐름을 흐트러뜨리지 않고 슬러리(S)의 속도를 빠르게 하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 종단면이 삼각형인 가속 부재(19)를, 그 횡단면의 단면적이 상방을 향해 확대되도록, 슬러리 도입실(12)의 상단부 근방에 배치하였다. 또한, 슬러리 도입 부재(15)의 상단부 근방을 수직으로 하였다. 슬러리 도입 부재(15)의 경사 부분(15a)에 의해, 상방을 향해 횡단면의 단면적을 확대시킨 후, 가속 부재(19)와 슬러리 도입 부재(15)의 수직 부분(15b)으로 구성되는 가속 기구에 의해, 상단부를 향해 서서히 축소된다. 가속 기구에 의해, 슬러리 도입실(12) 상단을 통과할 때의 슬러리(S)의 유속이 빨라지므로, 직경이 작은 입자의 직진성이 향상된다. 따라서, 직경이 작은 입자는 제 2 회수실로 이동하기 쉬워진다. 직경이 작은 입자가 제 2 회수실로 이동하지 않고 제 1 회수실에 장시간 체류하고 있으면, 직경이 작은 입자가 응집하여 2차 입자를 형성하며, 제 1 회수실에 침강할 우려가 있다. 슬러리(S)의 유속을 빠르게 함으로써 직경이 작은 입자의 응집을 방지하여, 분급 정밀도(κ)를 향상시킬 수 있다. 가속 기구는, 다른 형상의 부재를 배치함으로써 슬러리(S)의 유속을 빠르게 해도 되며, 슬러리 도입실(12)의 단면적을 상단부 근방에서 좁아지도록 슬러리 도입실(12)의 측벽을 구성함으로써 슬러리(S)의 유속을 빠르게 해도 된다.

또한, 슬러리(S)의 유속이 빠른 것이, 침강 속도가 빠른 직경이 큰 입자를 제 2 회수실로 이동시키기 쉬워진다. 상술한 바와 같이, 가속 기구에 의해 슬러리(S)의 유속을 빠르게 함으로써, 분급점의 상한값을 높일 수 있다.

참고로, 분급점이란, 분급 후의 직경이 작은 입자와 직경이 큰 입자의 입도 분포(입자 직경에 대한 필량(筆量)의 분포)에 있어서, 직경이 큰 입자와 직경이 작은 입자의 질량이 동일해지는 입자 직경이다.

상기 가속 기구에 의해, 슬러리가 슬러리 도입실(12)의 상단을 통과하는 속도를 1.0~5.0m/s으로 하는 것이 바람직하다. 이 속도가 1.0m/s를 하회하면, 가속 기구의 효과가 얻어지지 않는다. 이 속도가 5.0m/s를 상회(上回)하면, 제 1 회수실 내의 슬러리의 흐름을 흐트러뜨리며, 분급 정밀도가 저하된다. 또한, 제 1 회수실에서의 슬러리 액면 근방의 슬러리의 상승 속도를 향상시킬 수 있으므로, 직경이 작은 입자가 제 2 회수실로 이동하기 위한 추진력을 충분히 얻을 수 있게 된다. 그 결과, 분급점의 상한값을 상승시킬 수 있다. 슬러리의 속도를 상술한 범위에서 선택함으로써, 분급점을 조정할 수 있으며, 또한 우수한 정밀도로 분급을 행할 수 있다.

또한, 슬러리 도입실(12)의 높이(h₁)에 대한 가속 부재(19)의 높이(h₃)의 비(h₃/h₁)는, 0.2~1.0인 것이 바람직하다. 0.2를 하회하면 슬러리의 가속 거리가 부족하기 때문에, 슬러리(S)를 충분히 가속할 수 없다. 따라서, 분급점의 상한값이 작아지며, 분급점의 조정 범위가 좁아진다. 1.0을 상회하면, 가속 기구와 슬러리(S)의 경계에 발생하는 벽면 저항이 커지므로, 입자의 가속이 저해된다.

2차 입자의 결합력이 약해, 용이하게 파쇄될 수 있는 경우, 슬러리 도입실(12)의 단면적을 상방을 향해 서서히 확대시키지 않아도 된다. 이 경우에서도, 필요에 따라 상기 가속 기구를 슬러리 도입실(12)에 배치할 수 있다.

슬러리 도입실(12)을 통과한 슬러리(S)는, 제 1 회수실(13)로 유입된다. 제 1 회수실에 슬러리(S)가 충만되어 가면, 침강 속도가 빠른 직경이 큰 입자는 제 1 회수실의 바닥부에 침강한다. 한편, 침강 속도가 느린 직경이 작은 입자는 슬러리(S)의 액면 근방에서 체류하고 있다.

제 1 회수실의 슬러리(S)의 양이 증가하여, 액면이 상기 분급 부재(16)의 상단을 초과하면, 슬러리(S)는, 상기 분급 부재(16)의 상단과 케이스(11)의 천장에 의해 형성된 틈새를 통해, 제 2 회수실(14)로 유입된다. 이에 따라, 제 1 회수실(13)에서 슬러리(S)의 액면 근방에 체류하고 있던 직경이 작은 입자가 제 2 회수실(14)로 이동한다.

다음으로, 상기 직경이 큰 입자 배출 밸브 및 상기 직경이 작은 입자 배출 밸브를 개방하고, 직경이 큰 입자가 분산된 슬러리와 직경이 작은 입자가 분산된 슬러리를 각각 분급 장치로부터 회수한다. 이때, 직경이 큰 입자 배출구(13a) 및 직경이 작은 입자 배출구(14a)로부터의 배출량(슬러리의 유량)이 적절해지도록, 유량을 조정한다. 예를 들면, 직경이 큰 입자 배출구(13a)로부터의 배출량이 너무 많으면, 슬러리(S)가 제 2 회수실로 이동하지 않게 된다. 반대로 너무 적으면 제 2 회수실로의 이동량이 많아져, 그 결과 제 2 회수실에서 회수할 목적의 입자 직경보다 큰 입자가 제 2 회수실로 이동한다.

제 1 회수실(13) 및 제 2 회수실(14)의 바닥부 근방은, 직경이 큰 입자 배출구(13a) 및 직경이 작은 입자 배출구(14a)를 향해 횡단면의 단면적이 각각 축소되어 있다. 따라서, 직경이 큰 입자 및 직경이 작은 입자가, 제 1 회수실(13) 및 제 2 회수실(14)의 바닥부에 퇴적하지 않고, 효율적으로 케이스(11)로부터 배출된다.

제 1 회수실(13)의 횡단면의 단면적이 너무 넓으면, 직경이 작은 입자는 제 2 회수실(14)에 도달하기 전에 제 1 회수실(13)에서 침강하며, 너무 좁으면 직경이 큰 입자가 침강하기 전에 상기 분급 부재(16)에 충돌한다. 따라서, 상기 슬러리 도입실(12)의 최상면에서의 제 1 회수실의 횡단면의 단면적(S₃)의 상기 슬러리 도입실(12)의 횡단면의 단면적(S₂)에 대한 비(S₃/S₂)는 2~10에서 선택하는 것이 바람직하다.

본 발명의 분급 장치는, 상기 분급 부재(16)와 상기 천장판과의 간격을 변경함으로써 용이하게 분급점을 변경할 수 있다. 본 실시형태에서는, 분급 부재(16)를 탈부착 가능한 구조로 하여 높이(도 1의 (A)에서의 상하 방향)가 상이한 분급 부재(16)로 변경하여 부착함으로써, 분급점을 100~1000㎛의 범위에서 용이하게 변경할 수 있다. 슬러리 도입실(12)의 최상단과 분급 부재(16)의 최상단의 높이 위치의 차이가 너무 작으면 직경이 큰 입자도 제 2 회수실(14)로 이송되며, 상기 차이가 너무 크면 필요 이상으로 케이스(11)의 높이가 높아진다. 따라서, 상기 분급 부재(16)의 높이(h₂)의 슬러리 도입실(12)의 높이(h₁)에 대한 비(h₂/h₁)는 1.2~5.0이 바람직하며, 1.2~3.0이 보다 바람직하다.

본 발명의 분급 장치는, 분급 부재(16)에 의해 제 1 회수실(13)과 제 2 회수실(14)로 구획되어 있으며, 또한 슬러리가 제 1 회수실(13)로부터 제 2 회수실(14)로 이동할 수 있는 틈새를 갖고 있으면, 상술한 구성에 한정되지 않는다. 예를 들면, 각각 폐지 가능한 개구부를 구비한 분급 부재(16)를 배치해도 된다. 개방되는 상기 개구부를 선택함으로써, 분급점을 변경할 수 있다. 상기 단락과 동일한 이유로, 개방된 개구부의 하부까지의 높이의 슬러리 도입실의 높이에 대한 비는 1.2~5.0의 범위인 것이 바람직하다.

또한, 슬러리 도입구(12a)와 양정 기구로서의 펌프(P1)와의 사이에 케이스(11)로의 슬러리(S)의 도입 속도를 조정하기 위한 도입 속도 조정 기구(18)를 배치함으로써, 분급점을 더욱 조정할 수 있다. 본 실시형태에서의 상기 도입 속도 조정 기구(18)는, 밸브(V₁), 및 상기 밸브(V₁)에 연결된 호스(H₃, H₄)를 포함한다. 상기 호스(H₁)를 분기하고, 그 분기점에 호스(H₃)를 연결하며, 호스(H₄)는 슬러리 탱크(22)와 연결하였다. 슬러리 도입구(12a)와 펌프(P1)의 경로를 분기시키며, 일방(一方)을 슬러리 도입구(12a)와 연결하고, 타방(他方)을 밸브(V₁)와 연결하였다. 밸브(V₁)를, 개방도를 조정하면서 개방함으로써, 슬러리(S)의 소정량의 일부가 슬러리 탱크(22)로 되돌아간다. 따라서, 케이스(11)로의 슬러리(S)의 도입 속도를 조정할 수 있다.

제 1 회수실에서의 슬러리 액면 근방의 슬러리의 상승 속도를 낮게 함으로써, 분급점의 하한값을 낮게 할 수 있다. 그러나, 필요 이상으로 상승 속도가 낮으면, 직경이 작은 입자가 제 2 회수실로 이동하기 위한 충분한 추진력을 얻을 수 없다. 따라서, 본 실시형태에서는, 상기 슬러리의 상승 속도를 0.003~0.050m/s에서 선택하였다. 또한, 상술한 바와 같이, 가속 기구에 의해 슬러리 도입실의 상단을 통과하는 슬러리의 속도를 1.0~5.0m/s로 하였다. 이에 따라, 분급점을 50~300㎛의 범위에서 선택할 수 있다.

(블라스트 가공 장치)

다음으로, 본 발명의 분급 장치를 습식 블라스트 가공 장치에 이용한 경우에 대해 설명한다. 도 4에, 본 발명의 습식 블라스트 가공 장치(20)의 구성을 도시한다. 블라스트 가공 장치(20)는, 블라스트 가공실(21)과, 상기 블라스트 가공실의 하방(下方)에 배치된 슬러리 탱크(22)와, 슬러리 탱크(22) 내의 슬러리(S) 중의 입자를 분급하는 선별 기구를 포함한다. 또한, 블라스트 가공실(21)의 내부에는, 슬러리(S)를 분사하기 위한 분사 노즐(23)이 배치되어 있다.

슬러리 탱크(22)에는, 블라스트 가공을 행하기 위한 지립(연마재)이 액체 중(본 실시형태에서는 물)에 분산된 슬러리(S)가 저장되어 있다. 상기 지립은, 철 및 비(非)철제의 입자(쇼트(shot)나 그리드(grid)나 컷 와이어(cut wire) 등), 세라믹계 입자, 식물계 입자, 수지계 입자와 같은, 건식이나 습식을 불문하고 일반적으로 블라스트 가공에 이용할 수 있는 각종 입자라면, 특별히 한정되지 않는다. 상기 지립은 슬러리 전체의 5~60체적%가 되도록 물에 혼합되어, 분산되어 있다.

슬러리 탱크(22)의 바닥부에 지립이 침강하는 것을 방지하기 위해, 상기 슬러리 탱크(22)에는 상술한 바와 같이, 지립을 교반하여 분산시키기 위한 교반 기구(미도시)를 배치하는 것이 바람직하다.

상기 슬러리 탱크(22) 내의 슬러리(S)는, 양정 기구(P2)(본 실시형태에서는 캔드 모터 펌프)에 의해 끌어 올려져, 블라스트 가공실(21) 내에 배치된 분사 노즐(23)로 이송된다. 분사 노즐(23)로 이송된 슬러리(S)는, 고압 가스 발생원(24)으로부터 이송된 고압 가스(본 실시형태에서는 압축 공기)와 혼합되어, 고체·기체·액체의 3상류(相流)로서 피가공물(W)을 향해 분사된다. 분사된 슬러리는 상기 슬러리 탱크(22)로 유입된다. 이때, 피가공물(W)과 충돌함으로써 균열이나 결함이 발생한 지립이나, 블라스트 가공에 의해 발생한 피가공물(W)의 절삭 입자 등도 슬러리 탱크(22)로 유입된다. 통상의 블라스트 가공에서는, 지립을 순환하여 몇 번이고 사용하지만, 상기 균열이나 결함이 발생한 지립 중에는, 블라스트 가공에 적합하지 않은 직경으로 된 지립이 존재한다. 즉, 슬러리 탱크(22) 내의 슬러리(S)에는, 블라스트 가공에 적합하지 않은 직경으로 된(재사용할 수 없는) 지립 및 피가공물(W)의 절삭 입자 등도 포함되어 있으므로, 이들을 제거할 필요가 있다. 따라서, 상술한 바와 같이 블라스트 가공을 행하는 동시에 상기 선별 기구에 의해 선별을 행한다. 상기 선별 기구에 의해 선별된 재사용 가능한 지립은 슬러리 탱크(22)로 되돌아가, 다시 분사 노즐(23)로부터 분사된다.

상기 선별 기구에, 본 발명의 분급 장치(10)를 바람직하게 이용할 수 있다. 즉, 슬러리(S) 중 재사용할 수 있는 지립을 직경이 큰 입자로 하고, 재사용할 수 없는 크기로 된 지립이나 피가공물의 절삭 입자 등을 직경이 작은 입자로 하여, 각각 분리할 수 있다. 재사용할 수 있는 지립이 분산된 슬러리는 직경이 큰 입자 배출구(13a)로부터 배출되어 슬러리 탱크(22)로 되돌아간다. 한편, 재사용할 수 없는 크기로 된 지립이나 피가공물의 절삭 입자 등이 분산된 슬러리는, 직경이 작은 입자 배출구(14a)로부터 배출된다.

직경이 작은 입자 배출구(14a)로부터 배출된 슬러리는, 분리 기구(25)로 이송되어, 고액 분리가 행해진다. 고액 분리는 증점제(thickener), 필터 프레스(filter press), 원심 분리 장치, 체(sieve), 자력 선별 장치 등, 공지의 방법을 이용할 수 있다. 예를 들면, 크롬·몰리브덴 강(鋼) 등의 단조(鍛造)품(냉간(冷間)·열간(熱間))의 버(burr)를 철제 그리드 등의 지립을 이용하여 제거하는 경우와 같이, 지립 및 피가공물이 모두 자성을 갖는 경우에는 자력 선별기를 바람직하게 이용할 수 있다.

분리 기구(25)로 분리된 고체 입자는 슬러리로서 회수된다. 분리된 고체는 슬러리로서 슬러리 탱크(26)에 회수된다. 분리된 액체는, 저액 탱크(27)에 저장된다. 상기 액체는, 블라스트 가공의 진행과 함께 감량한 지립을 슬러리 탱크(22)에 보충할 때, 슬러리의 농도를 조정하기 위해 사용할 수 있다. 혹은, 블라스트 가공이 종료된 피가공물(W)을 세정하기 위해 사용해도 된다. 양정 기구(P3)에 의해, 상기 액체를 세정용 분사 노즐(28)로 이송하여, 고압 가스 발생원(24)으로부터 이송된 고압 가스와 함께 피가공물(W)을 향해 분사함으로써, 피가공물(W)의 표면에 잔류한 지립 및 절삭 입자를 제거할 수 있다.

양정 기구(P1)와 양정 기구(P2)를 동일하게 할 수 있다. 예를 들어, 도 5와 같이, 양정 기구(P1)만을 사용한 경우, 호스(H₁)(도 1의 (A) 참조)를 분기시키고, 그 분기점을, 분사 노즐(23)에 호스를 통해 연결할 수 있다. 이때, 상기 분기점으로부터 분사 노즐(23)로의 경로에, 분사 노즐(23)에 대한 슬러리(S)의 도입량을 조정하기 위한 분사량 조정 기구(29)를 배치해도 된다. 예를 들면, 상기 분사량 조정 기구(29)는, 밸브(V₂)에 일단이 연결되며, 타단이 슬러리 탱크(22) 근방에 배치된 관형상체(管體)를 이용할 수 있다. 상기 밸브(V₂)를 개방하면 슬러리(S)는 슬러리 탱크(22)로 되돌아가기 때문에 상기 밸브의 개방도를 조정함으로써 분사 노즐(23)에 대한 슬러리(S)의 도입 속도를 조정할 수 있다.

또한, 호스(H₁)에는 상술한 바와 같이, 분급 장치(10)에 대한 슬러리(S)의 도입 속도를 조정하기 위한 도입 속도 조정 기구(18)를 배치해도 된다(도 1의 (A) 참조).

슬러리(S)의 분급 장치(10)에 대한 도입 속도 및 분사 노즐(23)에 대한 도입량을 조정할 때, 밸브와 같은 미세 조정이 필요 없는 경우에는, 밸브 대신 상기 관형상체보다 직경이 작은 관형상체(스로틀(throttle)관)를 이용해도 된다. 밸브는 내부의 구조가 복잡하기 때문에, 마모가 격렬하여 슬러리(S)를 사용한 경우 고장 날 우려가 있다. 스로틀관은 밸브에 비해 고장이 적으며, 만일 내부의 마모가 진행되어, 슬러리(S)의 도입 속도의 조정이 곤란해진 경우에도 밸브에 비해 저렴하기 때문에 용이하게 교환이 가능하다.

도시하지 않았지만, 블라스트 가공 능력을 안정시키기 위해, 슬러리의 농도를 측정하기 위한 농도계를 배치해도 된다. 농도계에서의 측정 결과에 따라, 자동 혹은 수동으로 지립 또는 액체를 슬러리 탱크에 투입하여 슬러리의 농도를 일정하게 할 수 있다.

본 발명의 분급 장치에 의해, 철제 그리드(GH-3: 평균 입자 직경 300㎛) 및 화이트 알런덤(white alundum)(WA#320: 평균 입자 직경 40㎛)을 혼합한 슬러리를 분급한 결과를, 제 1 실시예로서 설명한다. 슬러리는, 고체 입자(지립)의 함유율이 각각 40체적%, 10체적%가 되도록 물에 분산시킨 슬러리를 작성하고, 슬러리 도입구에서의 슬러리의 유속을 2.5m/s가 되도록 본 실시형태의 분급 장치에 도입하여, 분급을 행하였다. 직경이 큰 입자 배출구 및 직경이 작은 입자 배출구로부터 배출된 슬러리를 각각 구멍 크기 125㎛의 체를 통과시키고, 상기 체를 통과한 슬러리의 색을 눈으로 확인함으로써 직경이 큰 입자와 직경이 작은 입자로 분급되어 있는지의 여부를 판정하였다.

직경이 큰 입자 배출구로부터 배출된 슬러리를 체로 분급한 결과, 체 위에는 다량의 철제 그리드가 확인되었다. 또한, 체를 통과한 슬러리는 약간 백탁되어 있지만 무색 투명하게 가까우므로, 직경이 작은 입자인 화이트 알런덤의 혼재(混在)는 미소함을 알 수 있었다. 또한, 직경이 작은 입자 배출구로부터 배출된 슬러리를 체로 분급한 결과, 체 위에는 철제 그리드는 확인되지 않았다. 또한, 체를 통과한 슬러리는 백탁되어 있으므로, 다량의 화이트 알런덤이 혼재하여, 분산되어 있음을 알 수 있었다. 이상의 결과, 본 실시형태의 분급 장치에 의해 높은 정밀도로 분급할 수 있음을 알 수 있었다.

다음으로, 본 실시형태의 분급 장치를 블라스트 가공 장치의 선별 장치로서 이용한 경우의 예를 제 2 실시예로서 설명한다. 슬러리는, 철제 그리드(GH-3: 평균 입자 직경 300㎛)를, 농도가 30질량%가 되도록 물에 분산시킨 것을 사용하였다. 이 슬러리를 흡인식 분사 노즐로부터, 크롬강 강재(SCr)를 향해 분사하여 블라스트 가공을 행하였다. 노즐과 피가공물까지의 거리는 100㎜, 양정 기구(P1)의 압력은 0.33MPa, 고압 가스(압축 공기)의 압력을 0.4MPa로 하였다.

슬러리 도입 부재(15)의 경사 각도, 슬러리 도입실의 높이에 대한 가속 부재(19)의 높이의 비(h₃/h₁)를, 각각 표 1과 같이 변경하여, 블라스트 가공을 행하였다. 분사 후 30분간 경과한 시점에서, 직경이 큰 입자 배출구(13a) 및 직경이 작은 입자 배출구(14a)로부터 각각 슬러리를 회수하였다. 회수한 슬러리를 90℃에서 건조시킨 후, 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치(SALD-2100: 시마즈 세이사쿠쇼 가부시키가이샤 제품)로 입도 분포를 측정하였다. 측정한 입도 분포를 기초로, 분급점 및 직경이 큰 입자의 분급 정밀도(κ(D₇₅/D₂₅))를 산출하였다.

[표 1]

슬러리 도입 부재(15)의 경사 각도 및 슬러리 도입실의 높이에 대한 가속 부재(19)의 높이 비(h₃/h₁)를 변경함으로써, 분급점을 변경할 수 있었다. 일반적으로, 분급 정밀도(κ)가 1.0 이상이면 양호하게 분급할 수 있으며, 또한 1.5 이상에서는 매우 양호하게 분급할 수 있다. 실시예 1~13은 모두 분급 정밀도가 1.2 이상으로, 양호한 결과를 나타내었다. 또한, 블라스트 가공 장치의 선별 장치로서 분급 장치를 이용하는 경우, 슬러리로부터 직경이 작은 입자(재사용할 수 없는 크기로 된 지립이나 피가공물의 절삭 입자 등)를 제거하는 것을 목적으로 한다. 따라서, 분급점을 90㎛ 정도로 설정한 경우, 실시예 5에 나타낸 바와 같이, 분급 정밀도(κ)는 1.60이 되었다. 이는, 본 발명의 분급 장치는 블라스트 가공 장치의 분리 장치로서 바람직하게 이용할 수 있음을 시사하고 있다.

산업상 이용 가능성

실시형태에서는, 습식 블라스트 가공 장치에서의 슬러리로부터 재사용 가능한 지립과 그 이외의 입자를 선별하기 위한 분급 장치에 적용한 사례를 설명하였지만, 본 발명의 분급 장치는 슬러리 중의 이물 제거, 선광(選鑛), 선별, 액체 정화 등, 모든 습식 분급의 용도에 적용할 수 있다.

이하에, 본 명세서 및 도면에서 이용한 주요 부호를 나타낸다.
10 : 분급 장치
11 : 케이스
12 : 슬러리 도입실
12a : 슬러리 도입구
13 : 제 1 회수실
13a : 직경이 큰 입자 배출구
14 : 제 2 회수실
14a : 직경이 작은 입자 배출구
15 : 슬러리 도입 부재
16 : 분급 부재
17 : 슬러리 도입 기구
18 : 도입 속도 조정 기구
19 : 가속 부재
20 : 블라스트 가공 장치
21 : 블라스트 가공실
22 : 슬러리 탱크
23 : 분사 노즐
24 : 고압 가스 발생원
25 : 분리 기구
26 : 슬러리 탱크
27 : 저액 탱크
28 : 세정용 분사 노즐
29 : 분사량 조정 기구
P1, P2, P3 : 양정 기구
W : 피가공물
S : 슬러리
V₁, V₂ : 밸브

Claims (20)

1. 슬러리 중에 분산되어 있는 고체 입자를 침강 속도 차이를 이용하여 분급하기 위한 장치로서,
   상기 분급 장치는, 상기 슬러리를 도입하는 동시에 직경이 큰 입자와 직경이 작은 입자로 분급하기 위한 케이스와,
   상기 케이스에 슬러리를 도입하기 위한 슬러리 도입 기구를 구비하며,
   상기 케이스는, 상기 케이스의 바닥면으로부터 세워 설치되고, 상기 케이스의 천장면과의 사이에 틈새를 둔 선단(先端)을 갖는 판 형상의 분급 부재에 의해, 상기 케이스 내를 제 1 회수실과 제 2 회수실로 구획하고 있으며,
   상기 제 1 회수실 내에는, 상기 제 1 회수실의 바닥면으로부터 세워 설치된 판 형상의 슬러리 도입 부재, 또는 상기 슬러리 도입 부재와 상기 제 1 회수실의 벽면에 의해 측벽을 이루고, 하단에는, 상기 슬러리 도입 기구와 연결된 슬러리 도입구가 형성되는 동시에 상단이 개방된 슬러리 도입실이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 분급 장치.
2. 슬러리 중에 분산되어 있는 고체 입자를 침강 속도 차이를 이용하여 분급하기 위한 장치로서,
   상기 분급 장치는, 상기 슬러리를 도입하는 동시에 직경이 큰 입자와 직경이 작은 입자로 분급하기 위한 케이스와,
   상기 케이스에 슬러리를 도입하기 위한 슬러리 도입 기구를 구비하며,
   상기 케이스는, 상기 케이스의 바닥면으로부터 세워 설치되며, 복수의 폐지(閉止) 가능한 개구부를 설치한 판 형상의 분급 부재에 의해, 상기 케이스 내를 제 1 회수실과 제 2 회수실로 구획하고 있으며,
   상기 제 1 회수실 내에는, 상기 제 1 회수실의 바닥면으로부터 세워 설치된 판 형상의 슬러리 도입 부재, 또는 상기 슬러리 도입 부재와 상기 제 1 회수실의 벽면에 의해 측벽을 이루고, 하단에는, 상기 슬러리 도입 기구와 연결된 슬러리 도입구가 형성되는 동시에 상단이 개방된 슬러리 도입실이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 분급 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 분급 부재의 적어도 일부가 탈부착 가능한 것을 특징으로 하는 분급 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 슬러리 도입실은, 상방(上方)을 향해 단면적이 확대되는 것을 특징으로 하는 분급 장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 슬러리 도입실의 상단부에, 슬러리를 가속시키기 위한 가속 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 분급 장치.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 슬러리 도입실의 상단부에, 슬러리를 가속시키기 위한 가속 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 분급 장치.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 가속 기구에 의해, 상기 슬러리 도입 부재의 단면적이 상방을 향해 서서히 축소되어 있는 것을 특징으로 하는 분급 장치.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 가속 기구에 의해, 상기 슬러리 도입 부재의 단면적이 상방을 향해 서서히 축소되어 있는 것을 특징으로 하는 분급 장치.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 슬러리 도입 기구는, 슬러리를 양정(揚程)하기 위한 양정 기구를 구비하며,
   상기 슬러리 도입구와 상기 양정 기구의 사이에, 상기 슬러리의 도입 속도를 조정하기 위한 도입 속도 조정 기구가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 분급 장치.
10. 액체 중에 지립(砥粒)을 분산시킨 슬러리를 고압 가스와 함께 피(被)가공물에 분사하여 블라스트 가공을 행하기 위한 블라스트 가공 장치로서,
    상기 블라스트 가공 장치는, 내부에 분사 노즐이 배치된 블라스트 가공실과,
    상기 슬러리를 저장하기 위한 슬러리 탱크(槽)와,
    상기 슬러리 탱크 내의 슬러리 중의 입자를 분급하기 위한 선별 기구와,
    상기 선별 기구에 의해 분급된 직경이 작은 입자를 포함하는 슬러리를 고액(固液) 분리하기 위한 분리 기구를 구비하며,
    상기 선별 기구는 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 분급 장치인 것을 특징으로 하는 블라스트 가공 장치.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 분리 기구가 자력 선별 장치인 것을 특징으로 하는 블라스트 가공 장치.
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 블라스트 가공실 내에는 블라스트 가공 후의 피가공물을 세정하기 위한 세정용 노즐이 배치되어 있으며,
    상기 세정용 노즐은, 상기 분리 기구로 분리된 액체를 분사하는 것을 특징으로 하는 블라스트 가공 장치.
13. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 분급 장치를 이용한 슬러리 중에 분산된 고체 입자의 분급 방법으로서,
    상기 슬러리를 상기 슬러리 도입구로부터 상기 슬러리 도입실 내로 도입하는 공정과,
    도입된 상기 슬러리를 상기 슬러리 도입실의 상단 개구부로부터 확산시켜 배출하는 공정과,
    상기 슬러리 중의 고체 입자에서의 직경이 작은 입자를, 상기 분급 부재와 상기 천장과의 틈새 또는 상기 분급 부재에 설치된 개구부를 통과하여 상기 제 2 회수실 내로 이동시키는 동시에, 상기 슬러리 중의 고체 입자에서의 직경이 큰 입자를 상기 제 1 회수실의 바닥부에 침강시키는 공정과,
    상기 제 2 회수실 내로 이동한 상기 직경이 작은 입자를 상기 제 2 회수실의 바닥부에 침강시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 분급 방법.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 분급 부재의 상단과 상기 천장과의 거리 또는 상기 개구부의 하단과 상기 천장과의 거리를 변경하여 상기 제 2 회수실로 이동하는 고체 입자의 직경을 변경하는 것을 특징으로 하는 분급 방법.
15. 제 5 항에 기재된 분급 장치를 이용한 슬러리에 분산된 고체 입자의 분급 방법으로서,
    상기 슬러리를 상기 슬러리 도입구로부터 상기 슬러리 도입실 내로 도입하는 공정과,
    도입된 상기 슬러리를 상기 가속 기구에 의해 가속시키는 동시에, 상기 슬러리 도입실의 상단 개구부로부터 확산시켜 배출하는 공정과,
    상기 슬러리 중의 고체 입자에서의 직경이 작은 입자를, 상기 분급 부재와 상기 천장과의 틈새 또는 상기 분급 부재에 설치된 개구부를 통과하여 상기 제 2 회수실 내로 이동시키는 동시에, 상기 슬러리 중의 고체 입자에서의 직경이 큰 입자를 상기 제 1 회수실의 바닥부에 침강시키는 공정과,
    상기 제 2 회수실 내로 이동한 상기 직경이 작은 입자를 상기 제 2 회수실의 바닥부에 침강시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 분급 방법.
16. 제 6 항에 기재된 분급 장치를 이용한 슬러리에 분산된 고체 입자의 분급 방법으로서,
    상기 슬러리를 상기 슬러리 도입구로부터 상기 슬러리 도입실 내로 도입하는 공정과,
    도입된 상기 슬러리를 상기 가속 기구에 의해 가속시키는 동시에, 상기 슬러리 도입실의 상단 개구부로부터 확산시켜 배출하는 공정과,
    상기 슬러리 중의 고체 입자에서의 직경이 작은 입자를, 상기 분급 부재와 상기 천장과의 틈새 또는 상기 분급 부재에 설치된 개구부를 통과하여 상기 제 2 회수실 내로 이동시키는 동시에, 상기 슬러리 중의 고체 입자에서의 직경이 큰 입자를 상기 제 1 회수실의 바닥부에 침강시키는 공정과,
    상기 제 2 회수실 내로 이동한 상기 직경이 작은 입자를 상기 제 2 회수실의 바닥부에 침강시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 분급 방법.
17. 제 9 항에 기재된 분급 장치를 이용한 슬러리에 분산된 고체 입자의 분급 방법으로서,
    상기 슬러리를 상기 슬러리 도입구로부터 상기 슬러리 도입실 내로 도입하는 공정과,
    도입된 상기 슬러리를 상기 슬러리 도입실의 상단 개구부로부터 확산시켜 배출하는 공정과,
    상기 슬러리 중의 고체 입자에서의 직경이 작은 입자를, 상기 분급 부재와 상기 천장과의 틈새 또는 상기 분급 부재에 설치된 개구부를 통과하여 상기 제 2 회수실 내로 이동시키는 동시에, 상기 슬러리 중의 고체 입자에서의 직경이 큰 입자를 상기 제 1 회수실의 바닥부에 침강시키는 공정과,
    상기 제 2 회수실 내로 이동한 상기 직경이 작은 입자를 상기 제 2 회수실의 바닥부에 침강시키는 공정을 포함하며,
    상기 도입 속도 조정 기구로 슬러리의 도입 속도를 변경하여 상기 제 2 회수실로 이동하는 고체 입자의 직경을 변경하는 것을 특징으로 하는 분급 방법.
18. 제 10 항에 기재된 블라스트 가공 장치에 의한 블라스트 가공 방법으로서,
    상기 슬러리 탱크에 액체 및 지립을 투입하고 분산시켜, 슬러리를 얻는 공정과,
    상기 슬러리 탱크 내의 슬러리를 상기 분사 노즐로 이송하는 동시에, 고압 가스와 혼합하여 상기 분사 노즐로부터 피가공물을 향해 분사하는 공정과,
    분사한 슬러리 및 피가공물의 절삭 입자를 슬러리 탱크에 저장하는 공정과,
    상기 슬러리 탱크의 슬러리를 상기 선별 기구로 이송하는 공정과,
    상기 제 1 회수실에서 회수된 직경이 큰 입자를, 다시 블라스트 가공을 행하기 위한 고체 입자로서 슬러리 탱크로 이송하는 공정과,
    상기 제 2 회수실에서 회수된 직경이 작은 입자를 슬러리로서 회수하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 블라스트 가공 방법.
19. 제 11 항에 기재된 블라스트 가공 장치에 의한 블라스트 가공 방법으로서,
    상기 슬러리 탱크에 액체 및 자성을 갖는 지립을 투입하고 분산시켜, 슬러리를 얻는 공정과,
    상기 슬러리 탱크 내의 슬러리를 상기 분사 노즐로 이송하는 동시에, 고압 가스와 혼합하여 상기 분사 노즐로부터 자성을 갖는 피가공물을 향해 분사하는 공정과,
    분사한 슬러리 및 피가공물의 절삭 입자를 슬러리 탱크에 저장하는 공정과,
    상기 슬러리 탱크의 슬러리를 상기 선별 기구로 이송하는 공정과,
    상기 제 1 회수실에서 회수된 직경이 큰 입자를, 다시 블라스트 가공을 행하기 위한 고체 입자로서 슬러리 탱크로 이송하는 공정과,
    상기 제 2 회수실에서 회수된 직경이 작은 입자를 포함하는 슬러리를 상기 자력 선별 장치로 이송하는 공정과,
    상기 자력 선별 장치로 이송된 슬러리를 자력에 의해 고액 분리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 블라스트 가공 방법.
20. 슬러리 중에 분산되어 있는 고형 입자를 침강 속도 차이를 이용하여 분급하기 위한 분급 장치로서,
    상기 분급 장치는, 상기 슬러리를 도입하는 동시에 직경이 큰 입자와 직경이 작은 입자로 분급하는 통 형상의 케이스와, 상기 슬러리를 도입하기 위한 슬러리 도입 기구를 구비하며,
    상기 케이스는, 상기 케이스의 바닥면으로부터 상기 케이스의 천장면과의 사이에 틈새를 두고 세워 설치되며, 상기 케이스를 바닥면에 직경이 큰 입자 배출구가 형성된 제 1 회수실과 바닥면에 직경이 작은 입자 배출구가 형성된 제 2 회수실로 구획하기 위한 판 형상의 분급 부재와, 상기 제 1 회수실의 바닥면에 개구된 슬러리 도입구와 상기 직경이 큰 입자 배출구와의 사이의 바닥면으로부터 상방을 향해 배치되고, 상기 슬러리 도입구로부터 상기 제 1 회수실 내로 도입된 슬러리를 상방을 향해 확산시키기 위한 판 형상의 슬러리 도입 부재를 구비하며,
    상기 슬러리 도입 기구는 일단이 상기 슬러리 도입구에 연통되며 타단이 양정 기구와 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 분급 장치.

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