KR102312837B1 - 수평형 초미분 분쇄장치용 토출구 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수평형 초미분 분쇄장치용 토출구 구조물에 관한 것으로서, 그라인딩 에어를 외부로부터 공급받는 그라인딩 에어 유입구와, 분쇄원료를 외부로부터 투입 받는 분쇄원료 투입구와, 고속의 선회기류에 따라 투입된 분쇄원료를 이동시키며 분쇄원료 간의 상호 충돌을 유발시켜 설정 크기의 미립자로 분쇄하는 분쇄실을 구비하는 수평형 챔버; 상기 분쇄원료 투입구와 연결되며, 외부로부터 공급된 분쇄원료를 상기 수평형 챔버의 내부로 투입하는 분쇄원료 공급부; 및 상기 그라인딩 에어 유입구와 연결되며, 설정 압력으로 압축된 그라인딩 에어를 상기 수평형 챔버의 내부로 공급하는 그라인딩 에어 공급부;를 포함하는 수평형 초미분 분쇄 장치의 토출구 구조물로서, 상기 분쇄실 내에서 설정 크기로 분쇄된 미립자를 상기 분쇄실 외부로 토출시키는 제1 토출관; 및 상기 분쇄실 내에서 상기 미립자보다 입도 크기가 큰 대립자를 별도로 추출하여 상기 분쇄실 외부로 토출시키는 제2 토출관;을 더 포함한다.

Description

수평형 초미분 분쇄장치용 토출구 구조물{OUTLET STRUCTURE FOR HORIZONTAL TYPE ULTRA FINE GRINDING APPARATUS}

본 발명의 실시예들은 수평형 초미분 분쇄장치용 토출구 구조물에 관한 것이다.

분쇄는 재료에 외력을 가하여 작은 크기로 세분화하고 표면적을 증가시키는 기계적인 조작을 말한다.

파쇄 입자의 크기에 따라 조쇄, 중쇄, 분쇄, 미분쇄, 초미분쇄로 구분된다.

분쇄 시 재료에 작용되는 응력은 압축력, 충격력, 전단력, 마찰력, 절단력 등이 있으며, 단독의 힘이 작용되는 경우는 드물고 여러 가지 힘이 복합적이고 동시에 분쇄 대상 재료에 작용하여 분쇄가 이루어질 수 있다.

수평형 초미분 분쇄 장치는 에어제트밀(air-jet mill) 또는 제트밀(jet mill)이라 불리며, 높은 압력의 공기 또는 질소 등의 기체를 노즐로 초음속으로 분사시켜 분말 상호 간의 충돌을 유발시켜 초미립 크기로 분쇄하는 장치를 말한다.

초미분 분쇄와 관련된 기술은 다양한 기술분야에서 응용되고 광범위하게 이용되고 있으며, 입자를 초미립 크기로 초미분쇄 하는 기술과, 초미분쇄 된 분말을 선별하여 배출시키는 기술이 중요하게 요구된다.

본 발명과 관련된 종래의 선행문헌으로서, 대한민국 등록특허공보 제10-0955511호(2010.04.30, 공고일)에는 제트밀에 관한 기술이 개시되어 있다. 다만, 선행문헌의 제트밀의 경우 원심로터에서 간극 차단을 위한 블레이드를 구비하는 방법으로 일정 입도 이하의 미세분말만을 선별하여 외부로 배출하는 기능을 갖추고 있을 뿐이며, 분쇄 효과를 개선하거나 입자를 크기 별로 구분하여 미립자와 대립자를 별도로 추출하여 별도의 원료 분급이 필요 없도록 개선한 내용에 관하여는 전혀 제시하고 있지 않다.

대한민국 등록특허공보 제10-0955511호(2010.04.30, 공고일)

본 발명의 목적은, 수평형 챔버에 복수의 토출구를 형성하여, 목표하는 입도 크기를 갖는 미립자는 물론, 미립자보다 큰 대립자까지 서로 독립된 경로를 통해 추출할 수 있어 별도의 원료 분급이 필요 없는 수평형 초미분 분쇄 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 수평형 초미분 분쇄 장치용 토출구 구조물은, 그라인딩 에어를 외부로부터 공급받는 그라인딩 에어 유입구와, 분쇄원료를 외부로부터 투입 받는 분쇄원료 투입구와, 고속의 선회기류에 따라 투입된 분쇄원료를 이동시키며 분쇄원료 간의 상호 충돌을 유발시켜 설정 크기의 미립자로 분쇄하는 분쇄실을 구비하는 수평형 챔버; 상기 분쇄원료 투입구와 연결되며, 외부로부터 공급된 분쇄원료를 상기 수평형 챔버의 내부로 투입하는 분쇄원료 공급부; 및 상기 그라인딩 에어 유입구와 연결되며, 설정 압력으로 압축된 그라인딩 에어를 상기 수평형 챔버의 내부로 공급하는 그라인딩 에어 공급부;를 포함하는 수평형 초미분 분쇄 장치용 토출구 구조물로서, 상기 분쇄실 내에서 설정 크기로 분쇄된 미립자를 상기 분쇄실 외부로 토출시키는 제1 토출관; 및 상기 분쇄실 내에서 상기 미립자보다 입도 크기가 큰 대립자를 별도로 추출하여 상기 분쇄실 외부로 토출시키는 제2 토출관;을 포함한다.

상기 제1 토출관의 입구부는 상기 평탄 플레이트의 내측 중앙에 위치하며 상기 분쇄실과 관통 형성되고, 상기 제1 토출관의 출구부는 상기 평탄 플레이트보다 수직 하방으로 소정 길이 연장된 위치에 형성되며, 상기 제1 토출관의 입구부는 아래로 갈수록 단면이 축소되는 형상을 가지며, 상기 제1 토출관의 입구부를 제외한 나머지 부위는 일정한 직경을 갖는 직선 관 형상일 수 있다.

상기 제2 토출관의 입구부는, 상기 제1 토출관의 입구부가 위치한 상기 평탄 플레이트의 내측 중앙에서 소정 거리를 두고 상기 평탄 플레이트의 가장자리에 근접하여 위치하며 상기 분쇄실과 관통 형성되고, 상기 제2 토출관의 출구부는 상기 제1 토출관의 출구부와 나란한 방향으로 상기 제1 토출관의 출구부보다 짧은 길이를 갖도록 형성되며, 상기 제2 토출관의 입구부는 아래로 갈수록 단면이 축소되는 형상을 가지며, 상기 제2 토출관의 입구부를 제외한 나머지 부위는 일정한 직경을 갖는 직선 관 형상이고, 상기 제2 토출관의 입구부는 상기 제1 토출관의 입구부에 비해 단면이 작게 형성될 수 있다.

상기 수평형 챔버는, 상기 그라인딩 에어 유입구와 상기 분쇄원료 투입구를 제외한 상기 분쇄실의 외부를 밀폐시키는 챔버 몸체; 상기 챔버 몸체의 상부에 밀폐 형성되는 챔버 상부 몸체; 및 상기 챔버 몸체의 하부에 밀폐 형성되는 챔버 하부 몸체;를 포함한다.

상기 챔버 몸체는, 높이보다 직경이 큰 원통 형상을 가지며, 상기 챔버 상부 몸체는, 상기 챔버 몸체의 상단 높이보다 내측 중앙부가 위로 더 볼록하게 돌출된 돔형 캡을 구비하고, 상기 챔버 하부 몸체는, 상기 챔버 몸체의 하단 높이에 대응하여 전체가 평탄한 형상을 갖는 평탄 플레이트를 구비할 수 있다.

상기 분쇄원료 투입구는, 상기 챔버 상부 몸체의 일측에서 상기 분쇄실과 관통 형성되고, 상기 그라인딩 에어 유입구는, 상기 챔버 몸체의 둘레 면을 따라 소정 간격을 두고 원주 방향으로 이격하여 복수 개가 구비되되, 각각이 상기 분쇄실과 수평 방향으로 관통 형성될 수 있다.

상기 분쇄원료 공급부는, 분쇄원료를 저장하며, 설정된 양으로 분쇄원료를 출구로 공급하는 피드 호퍼; 및 일측이 상기 피드 호퍼의 출구와 연통되며, 외부로부터 피딩 에어를 주입 받아 분쇄원료를 상기 분쇄실로 공급하는 피딩 관;을 포함하고, 상기 피딩 관은, 피딩 에어가 주입되는 입구 측이 상기 분쇄원료 투입구와 연결되는 출구 측에 비해 높게 형성되며, 입구 측에서 출구 측까지 소정의 경사각을 갖도록 하향 경사지게 형성될 수 있다.

상기 그라인딩 에어 공급부는, 상기 챔버 몸체의 높이 중앙에 대응하여 수평으로 배치되며, 외부로부터 고압 압축된 그라인딩 에어가 주입되는 주입관; 상기 주입관과 동일 높이를 이루어 상기 주입관의 출구 측과 일측이 연결되며, 상기 챔버 몸체의 외곽을 원주 방향으로 둘러 감싸도록 형성되어 상기 주입관으로부터 공급된 그라인딩 에어를 수용하는 링형 수용관; 및 상기 링형 수용관과, 상기 그라운드 유입구 사이를 연통시켜 연결되며, 상기 링형 수용관에 수용된 그라인딩 에어를 상기 분쇄실로 고압 분사하는 그라인딩 노즐;을 포함한다.

상기 그라인딩 노즐은, 상기 챔버 몸체의 둘레 면을 따라 원주 방향으로 이격하여 복수 개가 구비된 상기 그라인딩 에어 유입구의 개수에 대응하여 복수 개로 구비되며, 상기 그라인딩 노즐은, 소정 크기를 갖는 제1 간격부를 사이에 두고 상기 챔버 몸체의 중심 방향으로 방사상으로 배치되며, 상기 그라인딩 노즐의 입구부는 상기 링형 수용관에 연통되고, 상기 그라인딩 노즐의 출구부는 상기 그라인딩 에어 유입구에 연결되며, 상기 그라인딩 노즐의 입구부와 출구부 사이에 형성된 상기 그라인딩 노즐의 몸체부는 입구부에서 출구부를 향할수록 단면이 축소되는 콘형 유로를 구비할 수 있다.

상기 수평형 챔버의 온도를 극저온으로 냉각시키는 챔버 극저온냉각부;를 더 포함하며, 상기 챔버 극저온냉각부는, 외부로부터 액체질소가 공급되는 액체질소 공급관; 일단부가 상기 액체질소 공급관과 연결되며, 원통 형상의 상기 챔버 몸체의 둘레 면을 코일 형태로 둘러 감싸도록 형성되고, 상기 공급된 액체질소를 이용하여 상기 챔버 몸체를 극저온으로 냉각시키는 액체질소 유동부; 및 상기 액체질소 유동부의 타단부와 연결되며, 상기 챔버 몸체의 냉각을 마친 액체질소를 외부로 배출하는 액체질소 배출관;을 포함하고, 상기 액체질소 공급관과 상기 액체질소 배출관은 상기 그라인딩 에어 공급부의 주입관과 반대 방향으로 서로 나란하게 연장 형성되며, 상기 액체질소 유동부는, 상기 그라인딩 에어 유입구의 높이를 기준으로 상기 챔버 몸체의 상단 둘레 면을 코일 형태로 둘러 감싸도록 배치되며 액체질소를 유동시키는 제1 액체질소 유동관; 및 상기 그라인딩 에어 유입구의 높이를 기준으로 상기 챔버 몸체의 하단 둘레 면을 코일 형태로 둘러 감싸도록 배치되며 액체질소를 유동시키는 제2 액체질소 유동관; 및 상기 제1 액체질소 유동관과, 상기 제2 액체질소 유동관 사이를 연결하는 이음관;을 포함하며, 상기 이음관은, 상기 그라인딩 에어 공급부의 링형 수용관보다 더 외측에 소정 거리만큼 제2 간격부를 두고 위치하며, 상기 이음관의 일단부와 상기 제1 액체질소 유동관의 출구 사이에는 상기 링형 수용관보다 상측에 위치하도록 수평 연결된 제1 수평 연장관이 연결되고, 상기 이음관의 타단부와 상기 제2 액체질소 유동관의 입구 사이에는 상기 링형 수용관보다 하측에 위치하도록 수평 연결된 제2 수평 연장관이 연결되고, 상기 이음관은, 상기 그라인딩 에어 공급부의 주입관의 반대 측에 위치할 수 있다.

본 발명에 의하면, 수평형 챔버 하단 중심부에 위치하며 초미분으로 분쇄된 미립자가 토출되는 제1 토출관과, 제1 토출관과 별개로 초미분으로 분쇄되지 않은 대립자가 토출되는 제2 토출관을 동시에 구비함으로써, 미립자와 대립자를 서로 독립된 경로를 통해 각각 추출해 낼 수 있다. 이에 따라, 이에 따라, 별도의 원료 분급이 필요 없는 장점이 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 수평형 초미분 분쇄 장치의 토출구 구조물을 간략히 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따르는 수평형 초미분 분쇄 장치의 토출구 구조물을 보여주는 측면도 및 배면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따르는 수평형 초미분 분쇄 장치의 내부 구조를 보여주는 부분 사시도.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따르는 토출구 구조물을 갖는 수평형 초미분 분쇄 장치에 냉각 구조물이 적용된 모습을 보여주는 사시도, 정면도, 측면도, 평면도, 배면도.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 수평형 초미분 분쇄장치의 토출구 구조물에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도면에서, 도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 수평형 초미분 분쇄 장치의 토출구 구조물을 간략히 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따르는 수평형 초미분 분쇄 장치의 토출구 구조물을 보여주는 측면도 및 배면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따르는 수평형 초미분 분쇄 장치의 내부 구조를 보여주는 부분 사시도이다. 그리고 4 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따르는 토출구 구조물을 갖는 수평형 초미분 분쇄 장치에 냉각 구조물이 적용된 모습을 보여주는 사시도, 정면도, 측면도, 평면도, 배면도이다.

본 발명의 실시예에 따르는 수평형 초미분 분쇄장치(1)는 수평형 챔버(100), 분쇄원료 공급부(200), 그라인딩 에어 공급부(300)를 포함하며, 본 발명의 실시예에 따르는 수평형 초미분 분쇄장치(1)의 토출구 구조물은, 제1 토출관(160)과 제2 토출관(170)을 포함한다.

수평형 챔버(100)는 분쇄실(113)을 구비하며, 분쇄원료 투입구(140), 및 그라인딩 에어 유입구(150)를 더 구비한다.

그라인딩 에어 유입구(150)는 그라인딩 에어(A, 도 2 참조)를 외부로부터 공급받도록 챔버 몸체(110)의 내/외부를 관통하는 홀 형상의 부분을 말한다.

분쇄원료 투입구(140)는 분쇄원료(G, 도 2 참조)를 외부로부터 투입 받도록 챔버 몸체(110)의 내/외부를 관통하는 홀 형상의 부분을 말한다.

그라인딩 에어 유입구(150)를 통해 고압의 기체, 즉 그라인딩 에어(A, 도 2 참조)가 챔버 몸체(110)의 내부로 공급되면, 분쇄실(113) 내에서는 고속의 선회기류가 발생된다. 분쇄원료 투입구(140)를 통해 분쇄원료(G, 도 2 참조)가 투입되면, 투입된 분쇄원료(G, 도 2 참조)는 분쇄실(113) 내에서 설정 방향으로 고속으로 회전 이동 하며 상호 충돌이 유발된다. 이에 따라, 분쇄원료(G, 도 2 참조)는 설정 크기, 다시 말해 초미분 형태의 미립자로 분쇄될 수 있다. 이러한 원리는 고압의 공기 또는 질소 등의 기체를 그라인딩 에어로 이용하며, 그라인딩 에어를 초음속으로 분사시켜 분말 상호 간의 충돌을 유발시켜 초미분 형태로 분쇄하는 제트밀(jet mill)의 원리를 이용하는 것으로, 통상의 기술자라면 분쇄실의 구조 및 형상을 조금씩 변경하여 이용할 수 있다.

분쇄원료 공급부(200)는 챔버 상부 몸체(120)에 위치하는 분쇄원료 투입구(140)와 연결되며, 외부로부터 공급된 분쇄원료(G)를 상기 수평형 챔버(100)의 내부로 투입하는 역할을 한다.

그라인딩 에어 공급부(300)는 챔버 몸체(110)의 둘레 면(113)에 위치하는 복수의 그라인딩 에어 유입구(150)와 그라인딩 노즐(400)을 통해 연결되며, 설정 압력으로 압축된 그라인딩 에어(A)를 상기 수평형 챔버(100)의 내부로 공급하는 역할을 한다.

그라인딩 에어 공급부(300)는 고압의 그라인딩 에어(A, 도 2 참조)를 그라인딩 챔버(400)를 통해 고속 분사하여, 수평형 챔버(100) 내부의 분쇄실(113)에 투입된 분쇄원료(G)를 서로 충돌시켜 초미분쇄가 이루어지도록 해준다.

예를 들어, 챔버 몸체(110) 내부의 분쇄실(113)로 분출된 제트기류는 원통형으로 밀봉된 분쇄실(113) 내에서 고속의 선회기류를 생성할 수 있다. 이때, 분쇄원료(G, 도 2 참조)는 진공 흡입되는 원리로 분쇄원료 투입구(140)를 통해 챔버 몸체(110)의 내부의 분쇄실(113) 안으로 투입될 수 있다.

분쇄원료(G, 도 2 참조)는 원심력에 의해서 챔버 몸체(110)의 내부 중심 방향으로 이동하며, 이동하는 동안 연속적으로 상호 충돌하여 목표하는 초미분 형태로 분쇄될 수 있다. 이로써, 챔버 하부 몸체(130)의 중앙에 위치하는 제1 토출관(160)을 통하여 외부로 배출될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르는 제1 토출관(160)은 분쇄실(113) 내에서 설정 크기로 분쇄된 미립자를 상기 분쇄실(113) 외부로 토출시켜 분리 반출시키는 역할을 한다.

예를 들어, 제1 토출관(160)의 입구부(161)는 상기 평탄 플레이트(131)의 내측 중앙에 위치하며 상기 분쇄실(113)과 관통 형성될 수 있다. 그리고 제1 토출관(160)의 출구부(163)는 상기 평탄 플레이트(131)보다 수직 하방으로 소정 길이 연장된 위치에 형성될 수 있다.

이때, 제1 토출관(160)의 입구부(161)는 아래로 갈수록 단면이 축소되는 벨 마우스 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 분쇄실(113)의 중심 방향, 즉 평탄 플레이트(131)의 내부 중심까지 이동하며 초미분 형태로 분쇄된 미립자는 제1 토출관(160)을 통해 원활하게 배출될 수 있으며, 일정 크기의 미립자를 손쉽게 추출할 수 있는 장점이 있다.

또한, 제1 토출관(160)에서, 챔버 하부 몸체(130), 더 구체적으로는 평탄 플레이트(131)의 중심과 연결된 입구부(161)를 제외한 나머지 부위는 일정한 직경을 갖는 직선 관 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 제1 토출관(160)의 입구부(161)를 통해 배출된 미립자는 제1 토출관(160)의 출구부(163)를 통해 정해진 방향으로만 추출 가능하며, 외부의 다른 저장조로 정확하게 반출시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르는 제2 토출관(170)은 분쇄실(113) 내에서 상기 미립자보다 입도 크기가 큰 대립자를 별도로 추출하여 상기 분쇄실(113) 외부로 토출시킨다.

다시 말해, 제2 토출관(170)은 챔버 하부 몸체(130)의 중앙에 위치하며 설정 크기로 초미분 분쇄된 미립자를 토출시키는 제1 토출관(160)과 달리, 미립자보다 입도 크기가 큰 대립자를 별도로 추출하여 분쇄실(113)의 외부로 토출시키는 역할을 한다.

본 발명은 제1, 2 토출관(160, 170)이 동시에 구비됨에 따라, 단일의 수평형 챔버(100)를 이용하여 목표하는 설정 크기의 미립자 분말은 물론, 미립자보다 큰 입도 크기를 갖는 대립자를 개별적으로 추출할 수 있다. 이에 따라, 별도로 분쇄원료의 분급 작업이 필요가 없는 구조로 제공될 수 있다.

예를 들어, 제2 토출관(170)의 입구부(171)는 상기 제1 토출관(160)의 입구부(161)가 위치한 상기 평탄 플레이트(131)의 내측 중앙에서 소정 거리를 두고 상기 평탄 플레이트(131)의 가장자리에 근접하여 위치하며 상기 분쇄실(113)과 관통 형성될 수 있다.

또한, 제2 토출관(170)의 출구부(173)는 상기 제1 토출관(160)의 출구부(163)와 나란한 방향으로 상기 제1 토출관(160)의 출구부(163)보다 짧은 길이를 갖도록 형성될 수 있다.

또한, 제2 토출관(170의 입구부(171)는 아래로 갈수록 단면이 축소되는 형상을 가지며, 상기 제2 토출관(170)의 입구부(171)를 제외한 나머지 부위는 일정한 직경을 갖는 직선 관 형상을 가질 수 있다.

특히, 제2 토출관(170)의 입구부(171)는 제1 토출관(160)의 입구부(161)보다 챔버 하부 몸체(130), 더 구체적으로는 평탄 플레이트(131)의 가장자리에 근접하여 위치하면서, 제1 토출관(160)의 입구부(161)보다 단면이 작게 형성될 수 있다. 이로써, 미립자보다 입도 크기가 큰 대립자를 손쉽게 별도로 추출할 수 있어, 별도로 분쇄원료를 분급할 필요가 없는 장점이 있다.

수평형 챔버(100)는 챔버 몸체(110), 챔버 상부 몸체(120), 및 챔버 하부 몸체(130)를 포함한다.

챔버 몸체(110)는 상기 그라인딩 에어 유입구(150)와 상기 분쇄원료 투입구(140)를 제외한 상기 분쇄실(113)의 외부를 밀폐시키도록 형성된다. 예를 들어, 챔버 몸체(110)는 높이보다 직경이 큰 원통 형상을 가질 수 있다(도 1 참조).

챔버 상부 몸체(120)는 상기 챔버 몸체(110)의 상부에 밀폐 형성되며, 챔버 하부 몸체(130)는 상기 챔버 몸체(110)의 하부에 밀폐 형성된다.

예를 들어, 챔버 상부 몸체(120)는 상기 챔버 몸체(110)의 상단 높이보다 내측 중앙부가 위로 더 볼록하게 돌출된 돔형 캡(121)을 구비할 수 있다. 이에 따라, 분쇄실(113)의 내부 압력이 높을 경우에도, 챔버 몸체(110)의 내구성을 보강할 수 있으며, 분쇄원료 투입구(140)가 안정적으로 투입되어 챔버 몸체(110)의 중심 방향으로 고속의 선회기류를 따라 이동하며 원활하게 상호 충돌될 수 있다.

챔버 하부 몸체(130)는 상기 챔버 몸체(110)의 하단 높이에 대응하여 전체가 평탄한 형상을 갖는 평탄 플레이트(131)를 구비할 수 있다. 설정 크기로 분쇄된 초미분 형태의 미립자는 챔버 하부 몸체(130)의 내부 중앙에 위치한 토출관, 즉 제1 토출관(160)을 통해 외부로 배출되는데, 제1 토출관(60)은 1평탄 플레이트(131)의 중심으로부터 수직 하방으로 설치될 수 있다. 이로써, 챔버 몸체(110)의 내부에 마련된 분쇄실(113)에서 분쇄된 입자의 배출이 원활해 질 수 있다.

한편, 분쇄원료 투입구(140)는 상기 챔버 상부 몸체(120)의 일측에서 상기 분쇄실(113)과 관통 형성될 수 있다.

이와 달리, 그라인딩 에어 유입구(150)는 챔버 몸체(110)의 둘레 면(111)을 따라 소정 간격을 두고 원주 방향으로 이격하여 복수 개가 구비될 수 있다. 또한, 그라인딩 에어 유입구(150) 각각은 분쇄실(113)과 수평 방향으로 관통 형성될 수 있다. 이로써, 그라인딩 에어는 그라인딩 노즐(400)을 통과하여 챔버 몸체(110)의 둘레 면(111)을 통해 방사상으로 분출되어 고속의 선회기류를 발생시킬 수 있다.

분쇄원료 공급부(200)는 피드 호퍼(210)와, 피딩 관(220)을 포함한다.

피드 호퍼(210)는 분쇄원료(G)를 저장하며, 설정된 양으로 분쇄원료(G)를 출구로 공급하는 호퍼 형상의 분쇄원료 투입 조를 말한다.

피딩 관(220)은 일측이 상기 피드 호퍼(210)의 출구와 연통되며, 외부로부터 피딩 에어(B)를 주입 받아 분쇄원료(G)를 상기 분쇄실(113)로 공급하도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 피딩 관(220)은 피딩 에어(B, 도 2 참조)가 주입되는 입구 측이 분쇄원료 투입구(140)와 연결되는 출구 측에 비해 상향 배치되어 더 높은 곳에 위치하는 형상을 갖는다. 피딩 관(220)은 입구 측에서 출구 측까지 소정의 경사각을 갖도록 하향 경사지게 형성되며, 피딩 관(220)은 출구는 챔버 상부 몸체(120)의 분쇄원료 투입구(140)에 연결되어, 분쇄원료는 설정 양만큼 일정하게 분쇄실(113)로 공급될 수 있으며, 분쇄원료의 공급 흐름이 연속적으로 이루어지는 장점이 있다.

예를 들어, 피드 호퍼(210)에 정량적으로 공급되는 분쇄원료는 그라인딩 노즐(400)에서 챔버 몸체(110)의 내부로 분사되는 고압의 그라인딩 에어에 의해 초음속으로 가속되어 수평형 챔버(100) 내부의 분쇄실(113)로 원활하게 진입될 수 있다. 그리고 분쇄실(113) 내부에서는 그라인딩 노즐(400)에서 분사되는 고속 기체, 즉 그라인딩 에어에 의해 상호 간 충돌 및 마찰이 유발되어 초미분 형태까지 분쇄가 이루어질 수 있다.

그라인딩 에어 공급부(300)는 주입관(310), 링형 수용관(320)을 포함한다. 그리고 그라인딩 에어 공급부(300)는 그라인딩 노즐(400)을 더 포함할 수 있다.

주입관(310)은 상기 챔버 몸체(110)의 높이 중앙에 대응하여 수평으로 배치되며, 외부로부터 고압 압축된 그라인딩 에어(A)가 주입되는 관을 말한다.

링형 수용관(320)은 주입관(310)에서 주입된 그라인딩 에어(A)를 공급 받아 그라인딩 노즐(400)을 통해 챔버 몸체(110)의 내부까지 공급하게 해주는 또 하나의 챔버 역할을 한다. 다시 말해, 링형 수용관(320)은 그라인딩 노즐(400)을 통해 분쇄실(113)의 내부로 분사될 그라인딩 에어를 일정 압력으로 채워 수용하며, 복수 개의 그라인딩 노즐(400)을 통해 균일한 압력으로 분쇄실(113)의 내부로 그라인딩 에어를 균일하게 분사하도록 해줄 수 있다.

예를 들어, 링형 수용관(320)은 주입관(310)과 동일 높이를 이루어 상기 주입관(310)의 출구 측과 일측이 연결되며, 상기 챔버 몸체(110)의 외곽을 원주 방향으로 둘러 감싸도록 형성될 수 있다.

그라인딩 노즐(400)은 상기 링형 수용관(320)과 상기 그라운드 유입구(150) 사이를 연통시켜 연결된다. 그라인딩 노즐(400)에 의해 상기 링형 수용관(320)에 수용된 그라인딩 에어(A)는 상기 분쇄실(113)로 고속으로 분사될 수 있다.

그라인딩 노즐(400)은 상기 챔버 몸체(110)의 둘레 면(111)을 따라 원주 방향으로 이격하여 복수 개가 구비된 상기 그라인딩 에어 유입구(150)의 개수에 대응하여 복수 개로 구비될 수 있다.

구체적으로는, 그라인딩 노즐(400)은 소정 크기를 갖는 제1 간격부(330)를 사이에 두고 챔버 몸체(110)의 중심 방향으로 방사상으로 배치될 수 있다.

예를 들어, 그라인딩 노즐(400)의 입구부(430)는 상기 링형 수용관(320)에 연통되고, 상기 그라인딩 노즐(400)의 출구부(420)는 상기 그라인딩 에어 유입구(150)에 연결될 수 있다.

특히, 그라인딩 노즐(400)의 입구부(430)와 출구부(420) 사이에 형성된 그라인딩 노즐(400)의 몸체부(410)는 입구부(430)에서 출구부(420)를 향할수록 단면이 축소되는 콘형 유로(411)를 구비할 수 있다.

콘형 유로(411)는 그라인딩 노즐(400)의 입구부(430)로 공급된 그라인딩 에어의 유속에 비해, 그라인딩 노즐(400)의 출구부(420)를 통해 분사되는 그라인딩 에어의 유속을 대폭 증가시키는 역할을 하여, 유속 향상에 따른 분쇄 효과 상승의 효과를 제공할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르는 수평형 초미분 분쇄장치(1)는 챔버 극저온냉각부(500)를 더 포함한다(도 4 내지 도 9 참조).

챔버 극저온냉각부(500)는 수평형 챔버(100), 더 구체적으로는 원통 형상의 챔버 몸체(110)의 둘레 면을 둘러 감싸는 방향으로 극저온의 액체질소를 강제 유동시켜 수평형 챔버(100)의 온도를 극저온으로 냉각시킨다. 이에 따라 분쇄실(113) 내부에서 분쇄원료들이 충돌 및 마찰되는 과정에서 분쇄원료들이 동결될 수 있어 분쇄 기능이 대폭 강화될 수 있다.

챔버 극저온냉각부(500)는 액체질소 공급관(510), 액체질소 유동부(520), 및 액체질소 배출관(530)을 포함한다.

액체질소 공급관(510)은 외부로부터 액체질소가 공급되는 배관 라인을 말한다.

액체질소 유동부(520)는 액체질소 공급관(510)으로부터 공급된 액체질소를 이용하여 챔버 몸체(110)를 극저온으로 냉각시키는 코일 형태의 냉각 라인, 또는 냉각 채널을 말한다.

예를 들어, 액체질소 유동부(520)는 일단부가 상기 액체질소 공급관(510)과 연결되며, 원통 형상의 챔버 몸체(110)의 둘레 면(111)을 코일 형태로 둘러 감싸도록 형성된다. 이로써, 원통 형상의 챔버 몸체(110)의 둘레 면(111)을 코일 형태로 액체질소가 유동하도록 하여, 서로 간의 열 교환을 통해 챔버 몸체(110)의 온도를 극저온으로 신속하고 정확하게 냉각시켜주는 역할을 한다.

액체질소 배출관(530은 액체질소 유동부(520)의 타단부와 연결되며, 상기 챔버 몸체(110)의 냉각을 마친 액체질소를 외부로 배출하는 배관 라인을 말한다.

구체적인 예로서, 상기 액체질소 공급관(510)과 상기 액체질소 배출관(530)은 상기 그라인딩 에어 공급부(300)의 주입관(310)과 반대 방향으로 서로 나란하게 연장 형성될 수 있다. 이에 따라, 액체질소 공급 및 배출이 이루어지는 배관 라인과 고압의 압축 기체, 즉 그라인딩 에어가 공급되는 배관 라인 간의 간섭 및 접촉이 완전히 배제되어 안정성이 확보되며, 배관 간의 유지 보수 측면에서 편의성이 높은 장점이 있다.

또한, 액체질소 유동부(520)는, 제1 액체질소 유동관(521)과 제2 액체질소 유동관(523) 및 이음관(525)를 포함한다.

제1 액체질소 유동관(521)은 상기 그라인딩 에어 유입구(150)의 높이를 기준으로 상기 챔버 몸체(110)의 상단 둘레 면(111)을 코일 형태로 둘러 감싸도록 배치되며 액체질소를 유동시키도록 구비된다

제2 액체질소 유동관(523)은 상기 그라인딩 에어 유입구(150)의 높이를 기준으로 상기 챔버 몸체(110)의 하단 둘레 면(111)을 코일 형태로 둘러 감싸도록 배치되며 액체질소를 유동시키도록 구비된다.

이와 같이, 제1, 2 액체질소 유동관(523) 사이에는 소정의 높이만큼 간격이 형성되는데, 제1, 2 액체질소 유동관(523) 사이의 높이 간격을 통해 링형 수용관(320)이 챔버 몸체(110)의 둘레로부터 제2 간격부(527)를 두고 안정적으로 위치할 수 있다. 이로써, 제1, 2 액체질소 유동관(523)을 이용하여 챔버 몸체(110)를 극저온으로 냉각시킬 수 있으면서, 링형 수용관(320) 및 그라인딩 노즐(400)을 통해 그라인딩 에어의 고속 분사에는 방해를 주지 않을 수 있는 장점이 있다. 또한, 제1, 2 액체질소 유동관(523)은 그라인딩 노즐(400)과 소정의 간격을 두고 형성됨에 따라, 그라인딩 에어 공급부(300) 및 그라인딩 노즐(400)과의 간섭 및 접촉 마찰을 방지할 수 있는 장점이 있다.

이음관(525)은 상기 제1 액체질소 유동관(521)과, 상기 제2 액체질소 유동관(523) 사이를 연결하는 U자형 연결 배관을 말한다.

구체적으로는, 이음관(525)은 그라인딩 에어 공급부(300)의 링형 수용관(320)보다 더 외측, 즉 챔버 몸체(110)의 둘레 면(111)으로부터 반경 방향으로 멀어지는 방향으로 소정 거리를 두고 이격하여 형성된 제2 간격부(527)를 두고 위치한다.

또한, 액체질소 유동부(520)는 이음관(525)의 일단부와 상기 제1 액체질소 유동관(521)의 출구 사이를 연결하는 제1 수평 연장관(522)과, 이음관(525)의 타단부와 제2 액체질소 유동관(523)의 입구 사이를 연결하는 제2 수평 연장관(522)을 더 포함한다.

제1 수평 연장관(522)은 링형 수용관(320)보다 상측에 위치하며 수평 방향으로 이음관(525)의 일단부를 향해 연장 형성되는데, 링형 수용관(320)의 상부와 틈새를 두고 배치된다.

제2 수평 연장관(524)은 링형 수용관(320)보다 하측에 위치하며 수평 방향으로 이음관(525)의 타단부를 향해 연장 형성되는데, 링형 수용관(320)의 하부와 틈새를 두고 배치된다.

이러한 이음관(525)은 그라인딩 에어 공급부(300)의 주입관(310)의 반대 측에 위치할 수 있으며, 이음관(525)은 액체질소 공급관(510)과 액체질소 배출관(530)과 동일한 방향으로 U자 형상으로 돌출되는 형태로 제1, 2 액체질소 유동관(521, 523) 사이에 연결될 수 있다.

이에 따라, 액체질소 유동부(520)는 챔버 몸체(110), 더 구체적으로는 챔버 몸체(110) 내부의 분쇄실(113)의 온도는 극저온으로 냉각시킬 수 있으면서도, 그라인딩 에어 공급부(300) 및 그라인딩 노즐(400)과의 위치적인 간섭을 최대한 줄여 설치 및 유지 보수 편의성을 향상시킬 수 있으며, 고압 압축 기체인 그라인딩 에어 공급 라인과 극저온 냉각을 위한 액체질소 공급라인 간의 위치 간섭을 방지하고, 서로 최대한 이격 배치되도록 함으로써 안정성 측면을 대폭 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면 고압의 그라인딩 에어(예: 압축공기, 질소 등)가 그라인딩 노즐을 통해 수평형 챔버 내부로 분출되고, 수평형 챔버 내부에선 고속의 선회기류가 생성된다. 분쇄원료는 원심력에 의해서 수평형 챔버 중심부로 이동되며, 연속적인 상호 충돌이 유발되어 목표하는 크기의 초미분으로 분쇄되어 수평형 챔버 하부 중심에 설치된 토출관을 통해 배출될 수 있다.

특히, 수평형 챔버 하단 중심부에 위치하며 초미분으로 분쇄된 미립자가 토출되는 제1 토출관과, 제1 토출관과 별개로 초미분으로 분쇄되지 않은 대립자가 토출되는 제2 토출관을 동시에 구비함으로써, 미립자와 대립자를 서로 독립된 경로를 통해 각각 추출해 낼 수 있다. 이에 따라, 이에 따라, 별도의 원료 분급이 필요 없는 장점이 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

A: 그라인딩 에어
B: 피딩 에어
G: 분쇄원료
1: 수평형 초미분 분쇄 장치
100: 수평형 챔버
110: 챔버 몸체
111: 둘레 면
113: 분쇄실
120: 챔버 상부 몸체
121: 돔형 캡
130: 챔버 하부 몸체
131: 평탄 플레이트
140: 분쇄원료 투입구
150: 그라인딩 에어 유입구
160: 제1 토출관
161: 제1 토출관 입구부
163: 제2 토출관 출구부
170: 제2 토출관
171: 제1 토출관 입구부
173: 제2 토출관 출구부
200: 분쇄원료 공급부
210: 피드 호퍼
220: 피딩 관
300: 그라인딩 에어 공급부
310: 주입관
320: 링형 수용관
330: 제1 간격부
400: 그라인딩 노즐
410: 몸체부
411: 콘형 유로
420: 출구부
430: 입구부
500: 챔버 극저온냉각부
510: 액체질소 공급관
520: 액체질소 유동부
521: 제1 액체질소 유동관
522: 제1 수평 연장관
523: 제2 액체질소 유동관
524: 제2 수평 연장관
525: 이음관
527: 제2 간격부
530: 액체질소 배출관

Claims (10)

1. 그라인딩 에어를 외부로부터 공급받는 그라인딩 에어 유입구와, 분쇄원료를 외부로부터 투입 받는 분쇄원료 투입구와, 고속의 선회기류에 따라 투입된 분쇄원료를 이동시키며 분쇄원료 간의 상호 충돌을 유발시켜 설정 크기의 미립자로 분쇄하는 분쇄실을 구비하는 수평형 챔버; 상기 분쇄원료 투입구와 연결되며, 외부로부터 공급된 분쇄원료를 상기 수평형 챔버의 내부로 투입하는 분쇄원료 공급부; 및 상기 그라인딩 에어 유입구와 연결되며, 설정 압력으로 압축된 그라인딩 에어를 상기 수평형 챔버의 내부로 공급하는 그라인딩 에어 공급부;를 포함하는 수평형 초미분 분쇄 장치의 토출구 구조물로서,
   상기 분쇄실 내에서 설정 크기로 분쇄된 미립자를 상기 분쇄실 외부로 토출시키는 제1 토출관; 및 상기 분쇄실 내에서 상기 미립자보다 입도 크기가 큰 대립자를 별도로 추출하여 상기 분쇄실 외부로 토출시키는 제2 토출관;을 포함하고,
   상기 수평형 챔버는, 상기 그라인딩 에어 유입구와 상기 분쇄원료 투입구를 제외한 상기 분쇄실의 외부를 밀폐시키는 챔버 몸체; 상기 챔버 몸체의 상부에 밀폐 형성되는 챔버 상부 몸체; 및 상기 챔버 몸체의 하부에 밀폐 형성되는 챔버 하부 몸체;를 포함하며,
   상기 챔버 몸체는, 높이보다 직경이 큰 원통 형상을 가지며, 상기 챔버 상부 몸체는, 상기 챔버 몸체의 상단 높이보다 내측 중앙부가 위로 더 볼록하게 돌출된 돔형 캡을 구비하고, 상기 챔버 하부 몸체는, 상기 챔버 몸체의 하단 높이에 대응하여 전체가 평탄한 형상을 갖는 평탄 플레이트를 구비하며,
   상기 제1 토출관의 입구부는, 상기 평탄 플레이트의 내측 중앙에 위치하며 상기 분쇄실과 관통 형성되고, 상기 제1 토출관의 출구부는, 상기 평탄 플레이트보다 수직 하방으로 소정 길이 연장된 위치에 형성되며,
   상기 제2 토출관의 입구부는, 상기 제1 토출관의 입구부가 위치한 상기 평탄 플레이트의 내측 중앙에서 소정 거리를 두고 상기 평탄 플레이트의 가장자리에 근접하여 위치하며 상기 분쇄실과 관통 형성되는 것을 특징으로 하는
   수평형 초미분 분쇄 장치의 토출구 구조물.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 제2 토출관의 출구부는, 상기 제1 토출관의 출구부와 나란한 방향으로 상기 제1 토출관의 출구부보다 짧은 길이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는
   수평형 초미분 분쇄 장치의 토출구 구조물.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 분쇄원료 투입구는, 상기 챔버 상부 몸체의 일측에서 상기 분쇄실과 관통 형성되고,
   상기 그라인딩 에어 유입구는, 상기 챔버 몸체의 둘레 면을 따라 복수 개가 구비되는 것을 특징으로 하는
   수평형 초미분 분쇄 장치의 토출구 구조물.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 분쇄원료 공급부는,
   분쇄원료를 저장하며, 설정된 양으로 분쇄원료를 출구로 공급하는 피드 호퍼; 및
   일측이 상기 피드 호퍼의 출구와 연통되며, 외부로부터 피딩 에어를 주입 받아 분쇄원료를 상기 분쇄실로 공급하는 피딩 관;
   을 포함하는 수평형 초미분 분쇄 장치의 토출구 구조물.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 그라인딩 에어 공급부는,
    외부로부터 고압 압축된 그라인딩 에어가 주입되는 주입관;
    상기 주입관의 출구 측과 일측이 연결되며, 상기 주입관으로부터 공급된 그라인딩 에어를 수용하는 링형 수용관; 및
    상기 링형 수용관에 수용된 그라인딩 에어를 상기 분쇄실로 고압 분사하는 그라인딩 노즐;
    을 포함하는 수평형 초미분 분쇄 장치의 토출구 구조물.

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