KR200381555Y1 - 진동 밀용 내부챔버 및 이를 포함하는 진동 밀 - Google Patents

Abstract

본 고안은 진동 밀(mill)용 내부챔버 및 이를 포함하는 진동 밀(mill)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진동챔버를 구비한 진동 밀(Mill)에서 상기 진동챔버내에 상기 진동챔버의 내면으로부터 일정간격 유격을 갖고 이에 내포되고, 내부에 일정공간을 가지며, 외부에 최소한 하나의 장입구를 가지고, 상기 장입구를 기밀하는 뚜껑을 가지는 진동 밀용 내부챔버와 이를 포함하는 진동 밀로서 이를 통하여 동일한 수준의 분말 제조에 있어서는 제조시간을 단축시킬 수 있으며, 이를 이용하여 제조된 분말내의 불순물을 최소화하고, 진동 밀 내에서 볼의 운동을 활성화하여 진동 밀의 운전중에 챔버 내에 분쇄체가 달라붙는 현상을 없애며, 이에 따라 분말제조의 수율을 높일 수 있다.

Description

진동 밀용 내부챔버 및 이를 포함하는 진동 밀 {INNER CHAMBER FOR VIBRATION MILL AND VIBRATION MILL INCLUDING THE SAME}

본 고안은 진동 밀용 내부챔버 및 이를 포함하는 진동 밀(Mill)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동일한 수준의 분말 제조에 있어서는 제조시간을 단축시킬 수 있으며, 진동 밀의 운전에 따라 볼 또는 챔버 용기에서 발생하는 불순물에 의하여 분말에 혼입되는 분말내의 불순물을 최소화하고, 진동 밀 내에서 볼의 운동을 활성화하여 진동 밀의 운전중에 챔버 내에 분말이 달라붙는 현상을 없애며, 이에 따라 분말제조의 수율을 높일 수 있는 진동 밀 및 이를 위하여 상기 진동 밀에 사용되는 내부챔버에 관한 것이다.

일반적인 분말의 분쇄 또는 혼합의 경우에 빠른 분쇄 또는 혼합 속도와 미세한 분말의 제조가 용이하도록 하는 형태로 진동 밀(Mill)을 사용할 수 있다. 이러한 진동 밀(mill)은 진동챔버를 고속으로 진동시키는 것에 의해 분쇄 또는 혼합이 이루어지도록 하는 것으로서 상기 진동챔버의 형상에는 여러 가지가 있으나 볼밀 등과 같이 수평인 중심축을 갖는 원통형이 가장 일반적이며, 진동의 형태도 여러 가지가 있으나 보통은 축 중심에 편심 되는 원운동을 통한 진동이 일반적이다.

일반적인 진동 밀에 대한 사진을 도 1에 도시하였으며, 상기 기술한 바와 같은 진동챔버의 중심축(14)에 편심 되어 별도의 구동 회전축(16)이 존재하고 이에 대하여 원운동이 이루어져 진동이 발생되는 진동 밀의 구동형태를 도 2 내지 도 3에 도시하였다. 도 3은 진동챔버의 구동에 따른 궤적을 도시한 것으로 진동챔버의 상하위치는 고정되며 편심원운동이 일어나는 것을 나타낸다.

그러나 이와 같은 진동 밀(mill)의 경우에 높은 에너지를 갖는 볼밀(ball mill)에 해당하므로 밀링(milling)시 챔버의 재질이 강철재엔 경우에는 파괴인성은 높지만 내마모성이 떨어져 상당량의 불순물이 혼입되며, 내마모성이 우수한 지르코니아와 같은 세라믹 재질의 경우에는 밀링시 볼에 의한 반복적인 충돌에 의하여 균열이 발생하며, 이러한 균열이 발생한 부분에서는 응력이 집중되고 균열이 점차 전파하여 취성파괴 내지 피로파괴가 일어나며 이에 따라 5 내지 20 ㎛ 크기의 불순물 입자들이 분말에 혼입되어 제조되어지는 분말의 순도를 떨어뜨리는 문제점이 있다.

또한 밀링시에 분말의 특성 또는 혼합용제의 특성에 따라 밀링 과정중에 분말이 챔버의 내부벽면에 달라붙는 현상이 발생하고, 이에 따라 챔버 내부벽면에 달라붙은 재료는 더 이상 밀링이 일어날 수 없게 되어 제조된 분말의 순도가 떨어지며 수율 또한 낮아지는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점은 일반적인 분쇄 또는 혼합의 경우뿐만 아니라 나노분말의 제조방법 중의 하나인 기계화학적 공정(MCP: Mechanochemical Process)에 의한 나노분말의 제조시에 더욱 심각하게 나타나는데, 이는 MCP가 기계적 에너지에 의해 치환반응에 해당하는 화학반응을 일으켜 나노분말을 형성하는 방법이고, 상기 화학반응은 발열반응에 해당하므로 출발재료가 발열반응에 의해 챔버 내부벽면에 달라붙는 현상이 더욱 용이하게 발생하게 되기 때문이다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 고안은 진동 밀 내에서 볼의 운동을 활성화하여 진동 밀의 운전중에 챔버의 내부벽면에 분말이 달라붙는 현상을 최소화하는 진동 밀과 이에 적용되는 내부챔버를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 고안은 진동 밀의 운전에 따라 볼 또는 챔버 용기에서 발생하는 불순물이 분말에 혼입되는 것을 최소화하는 진동 밀과 이에 적용되는 내부챔버를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이외에 본 고안은 동일한 수준의 분말 제조에 있어서는 제조시간을 단축시킬 수 있으며, 이에 따라 분말제조의 수율 및 순도를 높일 수 있는 진동 밀과 이에 적용되는 내부챔버를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은

진동챔버를 구비한 진동 밀(Mill)에서 상기 진동챔버내에 상기 진동챔버의 내면으로부터 일정간격 유격을 갖고 이에 내포되고, 내부에 일정공간을 가지며, 외부에 최소한 하나이상의 장입구를 가지고, 상기 장입구를 기밀하는 뚜껑을 가지는 진동 밀용 내부챔버를 제공한다.

또한 본 고안은

상기 기술한 진동 밀용 내부챔버를 포함하는 진동 밀을 제공한다.

이하 본 고안을 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

본 고안의 진동 밀(vibration mill)용 내부챔버는 진동챔버를 구비한 진동 밀(Mill)에서 상기 진동챔버내에 상기 진동챔버의 내면으로부터 일정간격 유격을 갖고 이에 내포되고, 내부에 일정공간을 가지며, 외부에 최소한 하나이상의 장입구를 가지고, 상기 장입구를 기밀하는 뚜껑을 가지는 형태로 구성된다.

즉, 도 4에 그 일 실시예를 도시한 바와 같이 본 고안은 다양한 구동방식에 의하여 진동하는 진동챔버 내부에 별도로 구비되는 내부챔버에 관한 것으로 본 고안의 내부챔버는 진동챔버내에 고정되어 구비되는 것이 아니라, 도 4에 도시한 바와 같이 진동챔버 내부벽면으로부터 일정간격 유격을 갖고 내부에 포함됨으로써 진동챔버의 구동시에 도 4에 도시한 바와 같이 내부챔버는 별도로 원운동이 발생하도록 한다. 또한 상기 이격거리는 바람직하게는 2 내지 10 ㎜인 것이 진동 밀에 무리를 주지 않는 범위내에서 내부챔버의 회전을 원활하게 하므로 좋다.

이를 통하여 본 고안의 내부챔버는 상하가 고정된 진동챔버와 달리 진동챔버 내부에서 회전이 가능하므로 내부벽면에 분체가 들어붙더라도 내부챔버의 회전에 의하여 분체가 들러붙은 내부챔버 부분이 상부로 이동하게 되고, 이때 내부챔버 내부에 포함된 볼이 진동챔버의 운동에 따라 상하운동을 하게 되고, 이에 의하여 상부에 늘러 붙은 분체에 볼의 충돌이 이루어지므로 들러붙은 재료들이 아래로 떨어지게 되어 밀링이 이루어지게 된다. 이 경우에 상기 볼은 내부챔버에 일반적으로 70 내지 80 부피% 정도 채워지므로 진동챔버의 진동에 의해 상기 기술한 바와 같이 내부챔버 상부로 충돌이 가능하며, 볼의 충진량이 적은 경우에는 진동의 진폭을 증가시킴으로써 상기와 같은 기작이 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

또한 도 5에 도시한 바와 같이 본 고안의 진동 밀용 내부챔버는 분말 등의 재료를 장입하기 위한 장입구와 장입 후에 이를 기밀할 수 있는 뚜껑을 구비할 수 있으며, 이와 같은 장입구 및 기밀부재는 공지의 다양한 기구를 활용할 수 있음은 물론이다.

이와 같은 본 고안의 내부챔버가 적용되는 진동 밀(mill)의 진동챔버는 다양한 형태를 가질 수 있으며 바람직하게는 원통형으로 이루어지는 것이 진동구동 및 제작의 용이성 측면에서 좋으므로, 이와 같은 원통형의 진동챔버의 경우에는 상기 진동챔버내에 포함되는 본 고안의 내부챔버도 도 5에 도시한 바와 같이 그 외부가 원통형인 것이 바람직하다. 이를 통하여 내부챔버의 상하위치가 반전되는 회전운동이 원활히 이루어질 수 있다.

또한 상기 진동챔버가 원통형인 경우에, 본 고안의 내부챔버의 내부도 원통이거나 바람직하게는 도 6에 도시한 바와 같이 챔버의 내부가 다각형통 형상인 것이 좋다. 이를 통하여 내부챔버 내의 볼이 더욱 불규칙적인 운동을 하게 되어 밀링효과를 증대시킬 수 있다. 상기 다각형통의 구체예로는 도 6에 도시한 바와 같은 사각형 통을 들 수 있다.

또한 본 고안의 진동 밀(mill)용 내부챔버의 재질은 파괴인성과 내마모성의 요건을 모두 충족시키기 위하여 합성수지인 것이 바람직하다. 상기 합성수지는 높은 인성을 가지며, 볼과 같은 매끈한 표면에 대해서 내마모성이 우수하며, 충돌에너지를 쉽게 흡수하는 재질이므로 본 고안의 진동 밀(mill)용 내부챔버의 재질로 적합하다. 이와 같은 합성수지로는 공지의 다양한 합성수지가 이에 모두 해당할 수 있으며, 바람직하게는 상기 합성수지중에서도 고강도 합성수지가 좋으며 더욱 바람직하게는 상기 고강도 합성수지는 MC 나일론 또는 UHMW PE인 것이 좋다. 이를 통하여 챔버 내부 벽면의 파손 또는 볼의 파손에 따라 발생하는 불순물 입자의 분말로의 혼입을 근본적으로 막을 수 있다.

또한 본 고안은 상기 기술한 진동 밀용 내부챔버를 진동챔버내에 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 밀(vibration mill)을 제공한다. 이에는 공지의 다양한 구동기구를 가지는 진동밀이 이에 해당될 수 있으며, 바람직하게는 도 2 내지 도 3에 도시한 바와 같이 진동챔버가 상하위치는 고정되어있는 상태에서 진동챔버의 중심축에 대하여 회전축이 이격되어 진동챔버가 편심 원운동 하는 구동기구를 가지는 것이 내부챔버의 원활한 회전을 위하여 좋다.

이와 같은 본 고안의 내부 챔버 또는 이를 포함하는 진동 밀을 통하여 분말을 제조할 수 있는데 이에 적용되는 분말제조방법으로는 공지의 분쇄를 통한 미세분말 제조뿐만 아니라 진동 밀을 이용한 이종의 미세분말간의 혼합 또는 이종의 분말에 대한 분쇄 및 혼합 등을 들 수 있으며, 특히, 근래에 각광받는 기술인 나노분말의 제조에 있어서, 화학환원법, 마이크로 에멀젼법, 전기 분해법 등과 함께 활용되고 있는 기계화학적 공정(MCP: Mechanochemicall Process)에도 본 고안의 진동 밀을 적용하여 나노분말을 제조할 수 있다. 특히 MCP의 경우에는 상기 기술한 바와 같이 MCP과정중의 치환반응이 발열반응임에 따라 반응열에 따라 내부벽면에 분말이 들러붙는 현상이 더욱 심각하므로 본 고안의 적용시 그 개선효과가 더욱 증대될 수 있다. 이러한 MCP적용의 예로는 실버 나노 파우더의 제조를 들 수 있다.

상기와 같은 본 고안의 진동 밀용 내부챔버 및 이를 포함하는 진동 밀에 따르면 진동 밀 내에서 볼의 운동을 활성화하고 챔버에 회전운동이 가능하게 하여 진동 밀의 운전중에 챔버의 내부벽면에 분말이 달라붙는 현상을 최소화하여 분쇄 및 혼합효과를 최대화 할 수 있다.

또한 본 고안에 따르면 진동 밀의 운전에 따라 볼과 챔버 용기간의 충돌에 의한 파손은 최소화하면서 혼합 및 분쇄가 이루어지므로 상기 충돌에 따른 파손에 의해 발생하는 불순물의 분말에 대한 혼입을 최소화하는 효과가 있다.

이외에 상기와 같은 활성화된 밀링기구에 의하여 동일한 수준의 분말 제조에 있어서는 제조시간을 단축시킬 수 있어 생산성을 향상할 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 진동 밀에 비하여 분말제조의 수율 및 순도를 높일 수 있는 장점이 있다.

이상에서 설명한 본 고안은 전술한 상세한 설명 및 첨부된 도면에 의하여 한정되는 것은 아니고, 하기의 실용신안등록청구범위에 기재된 본 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 해당 기술분야의 당업자가 다양하게 수정 및 변경시킨 것 또한 본 고안의 범위 내에 포함됨은 물론이다.

도 1은 본 고안에 적용되는 일반적인 진동 밀(Mill)에 대한 예시를 나타내는 사진이다.

도 2는 본 고안에 적용되는 일반적인 진동밀의 진동챔버의 구동형태를 도시한 정면 개략도이다.

도 3은 상기 도 2의 진동챔버의 구동형태에 따른 구동모습의 궤적을 나타낸 정면 개략도이다.

도 4는 본 고안에 따른 진동 밀 내의 내부챔버를 포함한 상태에서의 구동형태를 도시한 단면 개략도이다.

도 5는 본 고안에 따른 진동 밀(mill)의 내부챔버의 일 실시예에 대한 사시도이다.

도 6은 본 고안에 따른 진동 밀(mill)의 내부챔버의 다른 실시예에 대한 사진이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 진동챔버 12 : 진동챔버 손잡이

14 : 진동챔버 중심점 16 : 진동챔버 구동 회전축

18 : 진동챔버 중심점의 궤도 20 : 내부챔버

22 : 내부챔버 뚜껑

Claims (8)

1. 진동챔버를 구비한 진동 밀(Mill)에서 상기 진동챔버내에 상기 진동챔버의 내면으로부터 일정간격 유격을 갖고 이에 내포되고, 내부에 일정공간을 가지며, 외부에 최소한 하나의 장입구를 가지고, 상기 장입구를 기밀하는 뚜껑을 가지는 진동 밀용 내부챔버.
2. 제1항에 있어서,

   상기 진동챔버가 원통형인 경우에, 상기 내부챔버도 외부가 원통형인 것을 특징으로 하는 진동 밀용 내부챔버.
3. 제2항에 있어서,

   상기 내부챔버의 내부는 원통 또는 다각형통 형상인 것을 특징으로 하는 진동 밀용 내부챔버.
4. 제1항에 있어서,

   상기 내부챔버는 합성수지인 것을 특징으로 하는 진동 밀용 내부챔버.
5. 제4항에 있어서,

   상기 합성수지는 MC 나일론 또는 UHMW PE인 것을 특징으로 하는 진동 밀용 내부챔버.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 진동 밀용 내부챔버를 진동챔버내에 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 밀.
7. 제6항에 있어서,

   상기 진동 밀은 진동챔버를 상하위치가 고정되어서 편심 원운동 하도록 하는 구동기구를 가지는 것을 특징으로 하는 진동 밀.
8. 제7항에 있어서,

   상기 일정간격의 유격은 2 내지 10 ㎜인 것을 특징으로 하는 진동 밀.