KR20040073116A - 복수개의 분쇄물 출구와 와류발생기를 갖는 유체에너지밀 분쇄장치 및 분쇄방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 점성이 있는(viscid) 물질에서 매우 딱딱한(superhard) 물질까지를 포함하는 고체물질로부터 0.1 마이크로미터(㎛)에서 10 마이크로미터(㎛)급 정도의 입자크기를 갖는 미세 또는 초미세분말을 얻기위한 유체에너지밀 분쇄장치와 제어가능한 분쇄공정에 관한 것이다. 압축공기 또는 고온의 압축유체에 의한 와류(vortex)를 발생시켜 분쇄물간의 충돌, 마찰 등의 작용에 의해 분쇄가 일어나는 분쇄장치는 접선방향으로의 압축유체투입구, 원형의 분쇄실, 분쇄물질 및 입자크기별 분쇄를 위하여 다양한 형태를 갖는 와류발생기(vortex generator), 분쇄실 측면인 접선방향으로의 미분배출구, 분쇄실 중앙 아래쪽에 위치한 복수개의 미분배출구, 원형의 분쇄실 중앙 위쪽에 위치한 원료투입구로 구성된다. 분쇄실 중앙 아래쪽으로 복수개의 미분 배출구와 다양한 형태의 와류발생기 형태에 따라 분쇄실 중앙 주변에 부수적인 와류을 추가로 발생시킴에 따라서 중앙의 원료투입방향축 주변에서의 분쇄물의 분포가 희박화되는 효과가 발생되게 되어 분쇄물간의 상호충돌강도와 분쇄물입자크기 분류 효과를 활성화시키게 된다. 이러한 과정을 통하여 분쇄원료 투입율, 분쇄입자크기의 제한된 범위이내의 산포 등의 분쇄공정제어, 미세분쇄물의 분급제어 등의 공정자동조정이 이루어진다.

Description

복수개의 분쇄물 출구와 와류발생기를 갖는 유체에너지밀 분쇄장치 및 분쇄방법 {N-Fluid Energy Mill with Multiple Discharge Outlets and Vortex Generators}

본 발명은 압축공기, 고온의 압축개스 등의 압축유체를 원형의 분쇄실에 접선방향으로 입력하여 분쇄실내에서 2종류의 와류를 발생시켜서 점성을 갖는 끈적끈적한 물질에서 매우 딱딱한 물질까지 건식으로 분쇄할 수 있는 미분 및 초미분의 분체(0.1에서 10 마이크로미터급 입자크기)를 얻을 수 있는 분쇄장치와 조정가능한 분쇄방법에 관한 것이다.

본 발명에 의한 건식 분쇄기술은 금속, 재료, 화학, 식품, 건설산업 등에 적용되는 기술로서 분쇄물질의 입도를 균일하고, 미세화함으로서 분체의 화학적, 물리적 특성을 향상하고, 이러한 분체로 구성된 각종 부품 및 제품의 기능향상과 고부가가치를 얻도록 하고 있다. 또한 분쇄장치의 고내마모성 등으로 분쇄장치의 구성부품으로부터의 각종 화학성분 또는 분쇄물의 색도의 오염이 없는 고급 미분체 또는 초미분체을 얻고자 하는 분야에 적용된다.

미분체를 얻기 위한 건식분쇄원리는 분쇄물에 대한 압축, 충격, 마찰, 전단, 굽힘 등의 분쇄작용을 가함으로서 보다 작은 크기의 분체를 얻게 하는 것이다. 이중에서 0.1에서 10 마이크로미터(㎛)급의 초미분체를 얻기위한 분쇄방법으로 유체에너지밀 방식을 많이 적용하고 있다.

유체에너지밀 (Fluid energy mill)은 압축유체의 에너지에 의하여 분쇄될 입자들의 상호충돌과 상호마찰 등의 효과를 이용하여 입자의 크기를 작게하는 분쇄방법이다. 유체에너지밀의 분쇄장치는 분쇄되는 원리에 따라 다음과 같이 분류되고 있다.

1) 압축유체의 선회기류발생형

2) 압축유체간의 상호충돌형

3) 압축유체와 분쇄기구와의 충돌형

4) 압축유체와 와류발생기구를 이용한 선회기류 및 상호충돌형

상기의 압축유체의 선회기류발생형은 스파이럴 제트밀(Spiral jet mill)과 같은 형태로서 압축유체의 흐름속도를 거의 음속수준으로 일으키는 제트기류를 생성하는 구조로 되어 있다. 그러나 분쇄장치 내부에 원심력과 와류(Vortex)를 생성하는 기구인 와류발생기(Vortex generator)를 갖고 있지 않는 구조로 이루어지는 것이 일반적인 경우이다. 미국특허 No. 2032827, No. 4056233, No. 4502641, No. 4546926, No. 5133504, No. 6145765, 일본특허 No. 48-42905에 나타난 바와 같이 압축유체가 제트노즐을 통하여 투입되면서 분쇄실 내부에서 100-300 M/sec 속도를 갖는 거의 음속수준의 선회기류를 형성하게 되고, 이 부분에 분쇄물질을 투입하여 입자들간의 상호충돌 및 상호마찰에 의한 분쇄작업이 일어나도록 하는 방식이다. 분쇄되는 입자중의 입자의 크기가 작은 미분체들은 대부분 중앙의 상단 또는 하단에 위치하는 배출구(discharge outlet)을 통하여 배출되고, 입자의 크기가 큰 분체들은 선회기류에 의한 원심력으로 분쇄실 외곽으로 이동하여 재분쇄가 일어나는 과정으로 분쇄작업이 수행된다. 대부분 원형의 형태를 갖는 분쇄실을 갖고 있으며, 원료투입 및 미분체의 배출을 위한 여러가지 구조를 적용하고 있다.

이러한 특허들의 문제점은 첫째, 분쇄장치 내에서 분쇄물 입자의 밀도가 낮고, 분체의 속도의 저하로 인한 분쇄효율의 저하현상이 발생되어 많은 압축유체의 투입이 요구되는 관계로 에너지 소비효율이 낮아진다. 두번째로 분쇄장치 내부에서의 분쇄물의 체류시간 증대로 단위시간당 분쇄능력이 상대적으로 낮은 편이다.

두번째인 분쇄원리인 압축유체간의 상호충돌형은 미국특허 No. 3565348, No. 3643845, No. 4832268, 러시아특허 No. 2029621에 나타난 바와 같이 압축유체 및 제트노즐에 의하여 형성된 제트기류를 상호 교차 및 충돌시켜서 압축유체와 함께 투입된 원료의 분쇄작업을 수행하게 하고 있다.

이러한 특허들의 문제점은 분쇄물 입자의 속도가 저하되어 상호충돌에 의한 낮은 분쇄효율이 발생된다는 것이다. 이로 인하여 과도하게 낮은 에너지 소비효율문제와 동일한 분쇄량을 얻기위한 상대적 장시간의 운전으로 분쇄장치의 과도한 마모문제와 이로 인한 분쇄물의 화학성분 및 색도의 오염으로 인한 품질저하 현상이 발생된다.

세번째 분쇄원리인 압축유체와 분쇄기구와의 충돌형은 한국특허 No. 10-0239240, 미국특허 No. 4664319, No. 4791098에서 나타난 바와 같이 가속되어 투입되는 압축유체와 원료가 분쇄실 내부에 설치된 충돌판류의 분쇄기구와 충돌하도록 함으로서 분쇄작업이 일어나도록 하고 있다.

이러한 특허들의 문제점은 압축유체의 에너지에 의하여 가속된 원료로부터 요구되는 입자크기의 분체을 얻기 위한 효율적인 분쇄작업이 일어날 수 있도록 하는 충분한 원료 입자의 균일한 가속력을 얻는 과정이 쉽지 않다라는 것이다. 즉, 분쇄될 원료들의 입자분포는 완전히 균일한 크기가 아니라 어느 정도 산포-대개의 경우 정규분포 형태-를 갖고 있다. 따라서 동일한 수준의 압축유체의 투입으로 가속되는 각 원료 입자들의 가속도는 균일한 분포를 갖지 않게 되어 분쇄효율 뿐만 아니나 분쇄된 입자들의 입자크기분포도 넓은 산포를 갖게 된다. 따라서 제한된 범위 이내에서의 분쇄입도를 얻기 위한 분쇄효율과 분쇄품질면에서 제한된 성능을 갖게 된다.

네번째 분쇄원리인 압축유체와 와류발생기구를 이용한 선회기류 및 상호충돌형은 미국특허 No. 5855326, 소련특허 No. SU 1457995, PCT No. WO 94/08719에서 나타난 바와 같이 첫번째, 두번째, 세번째 분쇄원리의 장점을 취하여 보다 효율적으로 분쇄작업과 분쇄물의 분급작업을 수행할 수 있도록 하는 분쇄원리이다.

그러나 지금까지의 이러한 특허들도 첫째, 분쇄작업을 위한 와류생성효율, 분쇄할 원료에 대한 제한된 와류발생기 형태에서의 제약이 있다. 두번째, 미분체 분쇄에 요구되는 분쇄과정에서의 원료투입율, 분쇄입자크기의 제한된 범위이내의 산포 등의 분쇄공정제어, 미세분쇄물의 분급제어 등의 공정자동조정 등의 어려움이 있다.

유체에너지밀을 포함하여 모든 분쇄장치의 공통적인 목표는 보다 다양한 물질에 대하여 최소의 에너지 소비로 매우 좁은 영역의 입자분포를 갖는 분쇄물을 생산하고, 높은 분쇄효율에 의한 분쇄장치의 품질, 가격, 분쇄장치의 분쇄실 내부의 단위공간당 생산능력 등의 경쟁력을 높이는 것이다. 이러한 목표는 통상적으로 상호 역관계를 갖고 있어, 좀 더 높은 생산성을 얻을려고 하면 분쇄된 입자크기의 산포는 더욱 넓어지고 있어 상호 상충되는 경쟁력을 보여주고 있다.

본 발명에서는 상기의 각종 유체에너지밀 분쇄장치에서 발생되는 문제를 해결하기 위하여 고안된 것으로, 분쇄실에 공급되는 압축유체를 이용하여 효율적인 분쇄과정을 유도하는 1차 와류와 2차 와류를 발생시키고, 분쇄공정을 자동조정할 수 있도록 개선된 와류발생기 및 복수개의 미분 배출구 기반의 분쇄장치와 분쇄방법이다.

따라서 본 발명에서는 분쇄실 내에서의 분쇄효율을 높이도록 효율적인 2종류의 와류발생을 유도하는 와류발생기와 분쇄실 측면 및 중앙 하단에 위치한 복수개의 분쇄물 배출구를 적용한 와류분쇄장치와 분쇄과정에서의 원료투입율, 분쇄입자크기의 제한된 범위이내의 산포 등의 분쇄공정제어, 미세분쇄물의 분급제어 등의 공정자동조정 기능을 제공하는 장치를 제공하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 고안된 본 발명은 압축공기와 같은 압축유체를 원형 분쇄실의 접선 또는 유사한 각도로 압축유체투입구를 통하여 공급하는데, 1차 와류를 발생시키면서 분쇄실내에서 회전하면서, 분쇄물질종류 또는 분쇄공정특성에적합하도록 다양한 형태를 가질 수 있는 와류발생기내의 제트노즐을 통한 압축유체의 속도는 최대 음속수준으로 가속되어 분쇄실 중앙의 상단에서 투입되는 원료를 가속된 압축유체의 선회기류에 따라 상호충돌, 상호마찰, 자발적 입자 붕괴, 와류발생기와의 충돌 등의 효과로 분쇄작업을 수행하게 하고, 분쇄실 측면 및 중앙 하단에 복수개의 배출구 구멍으로 분쇄된 미분체를 배출함과 동시에 분쇄실 중앙부분의 공간에 각종 유체 및 원료의 밀도를 희박화시키는 2차 와류를 중앙부에 발생시킴으로서 분쇄물간의 상호충돌강도와 분쇄물입자크기 분급 효과를 활성화시키게 되어 원료의 투입율 조절과 분쇄효율을 높이는 특징을 갖고 있다.

1차 와류를 발생시키는 와류발생기는 투입되는 압축유체의 속도를 최대 음속수준으로 가속시키기 위한 제트노즐과 원료의 종류와 입자크기로부터 요구되는 분쇄물의 입자크기와 단위시간당 생산능력을 만족하는 다양한 형태를 갖고 있다. 와류발생기의 일체형과 조립형 2가지 형태로 나누어진다. 일체형 와류발생기는 원형으로된 하나의 몸체에 분쇄원료의 특성에 맞춘 다양한 형태의 제트노즐 통로를 만든 형태로서 제트노즐 위치는 원형의 중심에 대한 대칭 또는 비대칭의 관계를 갖고 있으며, 제트노즐의 형태는 하나의 일체형 와류발생기에 한개 또는 복수개의 형태를 적용하고 있다. 조립형 와류발생기는 여러 개로 나누어진 조각을 원형으로 조립하되, 조각들간의 틈새를 제트노즐로 사용하는 형태이다. 일체형 와류발생기의 제트노즐과 같이 중심에 대한 대칭 또는 비대칭관계를 갖고 있으며, 제트노즐의 형태는 한개 또는 복수개의 형태를 적용하고 있다.

2차 와류를 발생시키는 분쇄실 중앙부 하단의 미분 배출구를 복수개로 배치함으로서 1차 와류발생기를 통하여 형성된 1차 와류의 영향과 배출구를 통하여 배출되는 미분체의 배출효과에 따라 분쇄실 중앙부분에 2차와류를 발생시키고 있다. 이러한 2차 와류에 의하여 분쇄실 중앙의 상단에서 원료투입의 효율성과 조절성을 향상시키고 있다. 따라서 1차 와류와 2차 와류를 발생시키는 와류발생기, 분쇄실 측면 및 중앙하단의 미분 배출구의 구성, 압축유체 투입방법 등에 따라 분쇄과정에서의 원료투입율, 분쇄입자크기의 제한된 범위이내의 산포 등의 분쇄공정제어, 미세분쇄물의 분급제어 등의 공정자동조정 효과를 얻게 된다.

2종류의 와류발생과 다영한 형태와 갖는 와류발생기로 인하여 통상적인 제트밀에서 분쇄하기가 매우 어려운 고무, 종이류 등의 물질를 쉽게 분쇄할 수 있다. 아울러 세라믹류, 초경류, 텅스텐류 등의 각종 금속, 유리, 다이아몬드 등의 분쇄에 모두 적용된다.

제1도 본 발명에 따른 유체에너지밀 분쇄장치의 개략도 (내부절개).

제2도 본 발명에 따른 유체에너지밀 분쇄장치의 측단면도.

제3도 본 발명에 따른 유체에너지밀 분쇄장치 사진.

제4도 본 발명에 따른 유체에너지밀 분쇄장치 내부사진.

제5도 본 발명에 따른 유체에너지밀 분쇄장치의 와류발생기(Vortex

Generator) 개략도.

제6도 본 발명에 따른 유체에너지밀 분쇄장치의 와류발생기 종류-1 사진.

제7도 본 발명에 따른 유체에너지밀 분쇄장치의 와류발생기 종류-2 사진.

제8도 2개 미분 배출구의 통합 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 유체에너지밀 케이스 2 : 압축유체 투입구

3 : 압축유체 투입 연결구 4 : 제트노즐

5 : 미분 측면 배출구 6 : 유체에너지밀 상판

7 : 원료 투입구 8 : 원료 호퍼

9 : 유체에너지밀 하판 10 : 미분 하단 배출구

11 : 와류발생기(Vortex Generator) 12 : 원료투입조절밸브

본 발명에 대하여 첨부한 도면에 근거하여 다음과 같이 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 유체에너지밀 분쇄장치의 개략도로서 내부절개한 모습을 보여주고 있으며, 도 2는 본 발명에 따른 유체에너지밀 분쇄장치의 측단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 유체에너지밀의 제작한 분쇄장치의 외관을 보여주는 사진이다. 도 4는 본 발명에 따른 유체에너지밀의 제작된 분쇄장치 내부모습으로서 압축공기투입구(2), 와류발생기(11), 와류발생기내의 제트노즐(5), 미분 측면배출구 (5), 3개의배출 구멍으로 된 미분하단배출구(10)을 보여주고 있다.

도 5는 본 발명에 따른 유체에너지밀 분쇄장치의 와류발생기(VortexGenerator)의 기본적인 형태이다. 도 6은 일체형 와류발생기의 제작품 모습을, 도 7은 조립형 와류발생기 제작품 모습을 보여주고 있다.

도 8은 분쇄된 미분을 배출하는 2종류의 배출구(5, 10)로부터 배출되는 미분을 분급하는 장치로 이송하는 통로를 통합한 개략도이다.

본 발명에서 고안한 복수개의 분쇄물 출구와 와류발생기를 갖는 유체에너지밀 분쇄장치 및 분쇄방법을 도 1과 도 2에서 설명하면, 원료가 분쇄되는 분쇄기 케이스(1) 및 각종 부품은 스테인레스스틸을 포함한 여러 합금강으로 제작되어 있으며, 분쇄실 내부는 부식방지, 미분체에 의한 마모방지, 미분의 순도와 색도유지를 위하여 세라믹류의 코팅처리가 되어 있다. 특히 와류발생기는 스테인레스스틸, 초경합금, 고속도공구강, 세라믹류 등으로 제작되며, 분쇄과정에서의 내마모성 향상을 위하여 세라믹류 코팅 또는 Toyota Diffusion 열처리가 되어 있다. 압축유체의 분쇄실 투입효율을 높이기 위하여 투입구는 분쇄장치 케이스(2) 자체에 구멍가공을 통하여 분쇄실과 접선방향 또는 유사한 각도의 방향을 갖는 사각형 또는 원형 구멍으로 만들어진다.

분쇄장치의 압축유체 투입구(2)를 통하여 입력되는 유체를 와류발생기(11)의 제트노즐(4)을 통하여 1차 와류를 발생시킨다. 원료는 원료호퍼(8)로부터 원료투입조절밸브(12)에 의하여 원료투입구(7)를 통하여 원형의 분쇄실 내부 중앙으로 투입된다. 투입되는 원료는 와류발생기(11)에 의하여 생성된 1차 와류에 의하여 원심력에 의하여 분쇄실 바깥쪽 방향으로 선회하는 기류, 제트노즐을 통과한 제트기류와 와류발생기(11) 등에 의하여 상호충돌, 상호마모 등에 의한 미분으로 분쇄되게 된다. 또한 상대적으로 큰 입자의 경우에는 분쇄실 내부에서 여러방향으로의 움직임에 의한 압력변화와 선회하는 와류 등에 의한 압력 불균일한 현상으로 입자구조의 느슨함이 증가되어 결국에는 스스로 작은 입자로 붕괴되는 효과도 발생한다.

1차 와류를 발생시키는 와류발생기(11)는 투입되는 압축유체의 속도를 최대 음속수준으로 가속시키기 위한 제트노즐(4)과 원료의 종류와 입자크기로부터 요구되는 분쇄물의 입자크기와 단위시간당 생산능력을 만족하는 다양한 형태를 갖고 있다. 와류발생기(11)의 일체형(도 6)과 조립형(도 7) 2가지 형태로 나누어진다. 일체형 와류발생기는 원형으로된 하나의 몸체에 분쇄원료의 특성에 맞춘 다양한 형태의 제트노즐(4) 통로를 만든 형태로서 제트노즐(4) 위치는 원형의 중심에 대한 대칭 또는 비대칭의 관계를 갖고 있으며, 제트노즐(4)의 형태로 하나의 일체형 와류발생기(도 6)에 한개 또는 복수개의 형태를 적용하고 있다. 조립형 와류발생기(도 7)는 여러 개로 나누어진 조각을 원형으로 조립하되, 조각들간의 틈새를 제트노즐(4)로 사용하는 형태이다. 일체형 와류발생기(도 6)의 제트노즐(4)과 같이 중심에 대한 대칭 또는 비대칭관계를 갖고 있으며, 제트노즐(4)의 형태로 한개 또는 복수개의 형태를 적용하고 있다.

분쇄된 미분은 분쇄실 측면의 미분 측면배출구(5), 분쇄중 중앙 하단에 있으면서, 복수개의 구멍이 환상으로 배치된 미분 하단배출구(10)를 통하여 배출된다. 분쇄되어 미분화된 분체는 1차 와류와 2차 와류간의 압력차와 분쇄된 입자의 크기에 영향을 받아 우선적으로 작은 입자로 분쇄된 미분은 측면배출구(5)로 배출된다. 요구되는 입자크기로 분쇄되지않은 입자들로 인하여 분쇄실 내부의 외벽압력 Pw가증가하게 되어 2차 와류가 발생되는 위치에서의 압력보다 크게 되면, 분쇄될 입자로 인하여 분쇄실 중앙의 밀도는 점차 증가하게되고, 이로 인하여 원료투입율이 줄어들게 되는 현상이 일어난다.

미분 하단배출구(10)를 통하여 미분이 배출되면서 분쇄실 중앙의 압력이 떨어짐에 따라 분쇄실 중앙부분의 밀도는 희막화되어 이로 인하여 2차 와류가 발생된다. 이러한 효과로 인하여 중앙 상단으로부터 원료 투입이 용이함과 동시에 투입량 자동조절기능을 수행하게 된다. 원료는 투입되면서 원추모양을 갖는 막대 형태의 기둥선회축이 형성되고, 1차 와류와 결합되어 분쇄실 모든 높이에서 균일하게 분쇄작업이 이루어지게 된다.

분쇄실 내부와 2종류 미분 배출구에 의한 압력값과 압력차를 이용하여 원료투입조정, 분쇄작업 조정 등을 수행할 수 있다. 즉, 분쇄실 내부의 외벽 압력 Pw는은 미분측면배출구(5)의 압력에 영향을 받는다. 만일 Pw < 0의 경우에는 분쇄실의 모든 분쇄물은 모두 배출되게 되며, Pw > 0의 경우에는 투입되는 재료들은 모두 와류에 의하여 분쇄가 이루어지게 된다. 미분 하단배출구(10)에서의 압력 Pout에 따라 원료의 투입여부가 결정된다. 만일 Pout < 0이면, 원료투입이 계속된다. Pout = 0인 경우에는 원료투입이 중지되며, Pout > 0인 경우에는 원료의 역류현상이 일어나게 된다.

미분 하단배출구(10)은 구멍크기와 구멍개수, 구멍배치에 따라 서로 다른 구성을 갖게 되고, 이로 인한 2차 와류의 형태도 달라지게 된다.

분쇄할 원료가 2종류 이상의 복합구성물질인 경우, 서로 다른 입자크기의 분포를 갖는 2종류의 미분은 2종류 배출구(5, 10)로 배출되는 미분을 별도로 포집함으로서 쉽게 얻을 수 있다. 만일 각 배출구(5, 10)로 배출되는 미분을 한꺼번에 포집하여 분급하는 경우에는 도 8과 같이 구성한다.

본 발명에서 고안한 유체에너지밀의 상판(6)과 하판(9)의 형태는 적용하는 원료 및 분쇄능력에 따라 다른 형상을 가지게 된다. 따라서 동일한 분쇄장치에서의 셋업의 편의성을 증대하고 소요시간을 단축하기 위하여 각 부품을 2종류의 부품으로 구분한다. 상판(6)과 하판(9)의 중앙부위에 만들어지는 구멍부위를 쉽게 교체할 수 있도록 다양한 구멍 구성을 갖는 부품과 그 부품을 포함하여 상판 또는 하판을 구성할 수 있는 부품으로 나누어 제작한다. 하판의 구멍은 미분을 배출하는 배출구(10)로서 구멍크기, 구멍개수, 구멍배치 등에 의하여 다양하게 구성되게 된다. 각 구성별 외경이 동일한 한개씩의 부품으로 제작하고, 이 부품의 외경과 조립될 수 있는 내경을 갖는 또 하나의 나머지 부품과 조립하는 형태로 제작한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작동을 압력유체로 압축공기를 사용하는 경우에 대하여 설명한다.

공기압축기로부터 에어필터, 에어쿨러, 에어드라이어, 압력조절기 등을 통하여 투입되는 압축공기는 압축공기 투입연결구(3)와 유체에너지밀 케이스(1)에 내재된 압축공기 투입구(2)를 통하여 원형 분쇄실 내부에 접선방향 또는 유사한 각도로 공급된다. 이 때 공급되는 압축공기는 3 ~ 8 kgf/㎠ (압력조절기 게이지 압력)의 압력으로 공급된다. 공급된 압축공기의 속도를 최대 음속수준까지 가속하는 제트노즐(4)을 통하여 분쇄실 내부에 제트기류가 공급됨에 따라 와류발생기로 인한 1차와류를 발생하게 된다. 분쇄실 측면과 중앙 하단에 위치한 미분 배출구(5, 10)를 통한 압축공기 배출에 의한 압력차로 2차 와류가 분쇄실 중앙에 생성되어 원료가 원료호퍼(8)로부터 원료투입구(7)를 거쳐서 분쇄실 중앙으로 투입된다.

투입된 원료는 1차 와류, 2차 와류, 와류발생기(11) 및 제트노즐(4)에 의한 제트기류에 의한 상호충돌, 상호마찰, 스스로의 붕괴 등에 의한 미분 분쇄가 발생되게 된다.

측면 및 하단의 미분배출구(5, 10)으로부터 배출된 미분은 미분 분급장치로 이송처리되게 된다.

요구되는 입자크기로 분쇄되지 않은 입자들은 분쇄실 내부의 외벽에서의 압력과 중앙부분에서의 압력차와 공급되는 압축공기에 의한 제트기류, 2종류의 와류에 의한 재분쇄과정이 반복하여 수행된다.

상기와 같은 본 발명을 적용하게 되면, 압축유체의 의한 1차 와류,2차 와류, 제트노즐을 통과한 제트기류 및 와류발생기 등에 의한 분쇄될 입자간의 상호충돌, 상호마찰, 스스로의 입자 붕괴현상에 의한 분쇄작업을 효율화시키고, 이러한 과정을 통하여 분쇄원료 투입율, 분쇄입자크기의 제한된 범위이내의 산포 등의 분쇄공정제어, 미세분쇄물의 분급제어 등의 공정자동조정 효과를 얻게 된다.

와류발생 효과를 높이고, 분쇄할 원료의 종류 및 입자크기의 분쇄에 적용하기 위하여 다양한 형태의 와류발생기(11)를 적용하고, 복수개의 구멍으로 구성되는미분 하단배출구(10)를 적용하여 압축유체의 에너지를 충돌에너지로 효율적으로 변화하는 구조를 형성시킴으로서 분쇄효율를 극대화하게 되어 분쇄장치의 고생산성, 좁은 영역의 미분 입자크기분포, 미분의 화학적 성분 및 색도 유지 효과가 발생된다. 또한 스파이럴 제트밀 등의 제트밀 방식에서 분쇄가 매우 어려운 고무, 종이류 등에도 강력한 와류발생을 이용한 분쇄효과로 분쇄장치로 적용된다.

분쇄장치의 주요 부품은 교환이 가능한 구조로 구성되어 분쇄장치의 유지보수가 매우 편리하다. 또한 부품 교환만으로 다양한 원료의 종류 및 입자크기에 모두 적용할 수 있는 관계로 한 대의 분쇄장치로 대부분의 미분 및 초미분 분쇄에 적용할 수 있게 되어 분쇄장치 구입 및 운영면에서 경제적인 효과가 발생된다.

Claims (4)

1. 압축공기 또는 고온의 압축유체에 의한 와류(vortex)를 발생시켜 분쇄물간의 충돌, 마찰 등의 작용에 의해 분쇄가 일어나는 분쇄장치에 있어서 접선방향으로의 압축유체투입구, 원형의 분쇄실, 분쇄물질 및 입자크기별 분쇄를 위하여 압축유체의 통로인 제트노즐을 포함하면서 다양한 형태를 갖는 와류발생기(vortex generator), 분쇄실 측면인 접선방향으로의 미분배출구, 분쇄실 중앙 하단에 위치한 복수개의 미분배출구, 원형의 분쇄실 중앙의 위쪽으로부터의 원료투입구로 구성되는 분쇄장치.
2. 압축공기 또는 고온의 압축유체에 의한 와류(vortex)를 발생시켜 분쇄물간의 충돌, 마찰 등의 작용에 의해 분쇄가 일어나는 분쇄장치에 있어서 접선방향으로의 압축유체투입구, 원형의 분쇄실, 분쇄물질 및 입자크기별 분쇄를 위하여 압축유체통로인 제트노즐을 포함하면서 다양한 형태를 갖는 와류발생기(vortex generator), 분쇄실 측면인 접선방향으로의 미분배출구, 분쇄실 중앙 하단에 위치한 복수개의 미분배출구, 원형의 분쇄실 중앙의 위쪽으로부터의 원료투입구로 구성되어 발생되는 2종류의 와류인 회전반경이 큰 와류와 회전반경이 작은 와류를 모두 이용한 분쇄장치.
3. 압축공기 또는 고온의 압축유체에 의한 와류(vortex)를 발생시켜 분쇄물간의충돌, 마찰 등의 작용에 의해 분쇄가 일어나는 분쇄장치에 있어서 단일 분쇄실로 구성된 내부에 중심축을 기준으로 회전하면서 외부에서 공급된 압축유체에 대한 제트노즐을 내포한 와류발생기와 분쇄실 중앙의 아래쪽에 위치한 복수개의 미분 배출구에 의하여 발생되는 회전반경이 큰 와류와 회전반경이 작은 와류를 모두 이용하는 분쇄장치.
4. 압축유체에 의한 와류발생을 이용한 분쇄장치에 있어서, 압축유체 통로인 제트노즐을 내포한 와류발생기에 의하여 발생되는 와류와 분쇄실 중앙 아래쪽에 위치한 복수개의 미분 배출구와 분쇄실 바깥쪽으로의 미분 배출구에 영향을 받아 분쇄실 중앙 주변에 발생되는 부수적인 와류에 의하여 발생되는 분쇄실의 압력 분포에 따라 분쇄원료 투입율, 분쇄입자크기의 제한된 범위이내의 산포 등의 분쇄공정제어, 미세분쇄물의 분급제어 등의 공정자동조정을 수행하는 분쇄장치.