KR20080050008A

KR20080050008A - 공급 유로가 형성된 나노 파우더 밀

Info

Publication number: KR20080050008A
Application number: KR1020060120691A
Authority: KR
Inventors: 박영식
Original assignee: 나노인텍 주식회사
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2008-06-05
Also published as: KR100862329B1

Abstract

본 발명은 강제 투입 방식의 나노 파우더 밀에 관한 것으로, 구체적으로 밀링 바스켓 내부로 원료를 강제로 투입시킬 수 있는 공급 통로 및 역류를 방지할 수 있는 역류 방지 임펠러를 가진 강제 투입 방식의 나노 파우더 밀에 관한 것이다. 본 발명에 따른 나노 파우더 밀은 외부 베셀; 다수 개의 가이드 바에 의하여 외부 베셀의 내부 바닥면으로부터 일정한 높이로 유지되는 내부 베셀; 내부 베셀의 위쪽에 설치되어 투입되는 원료 슬러리에 압력을 가하여 아래쪽으로 흐르도록 하는 제1 임펠러; 제1 임펠러의 아래쪽에 설치되는 밀링 디스크; 밀링 디스크의 아래쪽에 설치되는 로터; 로터의 아래쪽에 설치되는 제2 임펠러; 내부 베셀의 측면을 형성하는 스크린; 제1 임펠러, 밀링 디스크, 로터 및 제2 임펠러를 회전시키는 중심축; 외부 베셀의 외부에 설치되는 슬러리 이송용 펌프; 외부 베셀에 냉각수를 공급하기 위한 냉각기를 포함하고, 상기에서 원료 슬러리는 펌프에 의하여 중심 축 또는 가이드 바의 내부 홀로 형성된 공급 유로를 통하여 내부 베셀로 강제 순환이 된다.

강제 순환, 가이드 바, 내부 베셀, 외부 베셀, 임펠러, 밀링 디스크

Description

공급 유로가 형성된 나노 파우더 밀{Nano Powder Mill with Pressured Circulation Passage}

도 1은 본 발명의 따른 나노 파우더 밀의 개략적인 구성을 도시한 것이다.

도 2a의 (가) 및 (나)는 본 발명에 따른 나노 파우더 밀의 공급 유로를 형성시키는 하나의 실시 예를 도시한 것이다.

도 2b는 본 발명에 따른 나노 파우더 밀에 형성될 수 있는 슬러리 공급 유로의 다른 실시 예를 도시한 것이다.

도 2c의 (가) 및 (나)는 본 발명에 따른 나노 파우더 밀에 형성될 수 있는 슬러리 공급 유로의 또 다른 실시 예를 도시한 것이다.

도 2d는 본 발명에 따른 나노 파우더 밀에 형성될 수 있는 슬러리 공급 유로의 또 다른 실시 예를 도시한 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 그리드 링의 가공 방법에 대한 실시 예를 도시한 것이다.

도 4는 공지의 습식 교반 밀을 도시한 것이다.

본 발명은 강제 순환 방식의 나노 파우더 밀에 관한 것으로, 구체적으로 밀링 바스켓 내부로 원료를 강제로 투입시킬 수 있는 공급 유로 및 역류를 방지할 수 있는 역류 방지 임펠러를 가진 강제 순환 방식의 나노 파우더 밀에 관한 것이다.

습식 교반 밀은 수용 용기(vessel), 수용 용기 내부에 설치되는 바스켓, 및 회전축에 연결되어 바스켓 내에 위치하는 로터(rotor)를 포함한다. 습식 교반 밀은 로터의 회전에 의하여 바스켓 내부에 존재하는 강철 비드 (steel beads) 또는 알루미늄 지르코니아(zirconia) 비드와 같은 매개물과 원료 슬러리를 교반 혼합하여 슬러리를 분쇄한다. 이와 같은 습식 교반 밀의 해결 과제는 슬러리를 효율적으로 분쇄하고 그리고 슬러리로부터 매개 물질을 효율적으로 분리하여 회수하는 것이다.

도 4의 (가) 및 (나)는 공지된 습식 교반 밀을 도시한 것이다. 도 4의 (가)를 참조하면, 원료 탱크(41)의 원료 슬러리는 펌프(P)에 의하여 수용 용기(42)로 유입이 된다. 그리고 원료 슬러리는 수용 용기(42) 내부에 위치하고 그리고 중심축(43)을 가진 로터(44)의 회전에 의하여 비드(beads)와 함께 교반 및 혼합이 되면서 분쇄가 된다. 임펠러(45)는 원료 슬러리를 계속적으로 순환시키고 그리고 분쇄된 슬러리는 내부 베셀(V)의 외부로 배출되어 수집 탱크(47)로 이송된다. 중심축(43)은 구동 모터(M)에 연결된 풀리(P1, P2)에 의하여 회전될 수 있다. 분쇄 과정에서 원료 슬러리는 중심축(43)의 중심을 통하여 원료 탱크(41)로 순환이 될 수 있다. 이러한 슬러리의 순환을 위하여 회전 축(43)은 내부가 빈 중공 형태가 될 수 있다. 냉각수는 별도의 냉각수 탱크(Chiller)로부터 냉각수 입구(In)를 통하여 유입되어 냉각수 출구(Out)를 통하여 배출되면서 계속적으로 순환이 될 수 있다. 한 편 충분히 작은 크기로 분쇄가 원료 슬러리는 내부 베셀(V)의 외부로 배출이 되어야 한다. 내부 베셀(V)은 다양한 형태가 될 수 있다. 도 4의 (나)는 바스켓 밀에서 사용되는 내부 베셀(V)을 도시한 것이다. 충분히 작은 크기로 분쇄가 된 나노 파우더의 배출을 위하여 도 4의 (나)에 도시된 것처럼 내부 베셀(V)의 측면에 스크린(47)이 설치된다. 스크린은 수직방향으로 세워진 다수 개의 수직 사다리꼴형 봉으로 형성되고 봉과 봉 사이의 간격은 비드의 직경보다 작아야 한다. 내부 베셀(V)은 다수 개의 유지 봉(48a, 48b, 48c)에 의하여 수용 용기(42) 내부 바닥으로부터 일정한 높이를 가지도록 설치된다.

공지된 습식 교반 밀은 원료 슬러리를 회전축을 중심을 통하여 자연적으로 순환시키고 그리고 핀 형태의 스크린으로 인하여 분쇄 효율 및 분리 효율의 관점에서 약점을 가진다.

예를 들어 바스켓(B)의 내부에서 역류가 발생할 수 있고 그리고 스크린의 봉 사이의 간격이 0.03 ㎜보다 더 작아질 수 없다. 이와 같은 문제를 해결하기 위한 선행기술로 특허공개번호 제1997-0704519호 “습식 교반 볼 밀 및 분쇄 방법”이 있다. 그러나 제시된 발명은 밀 밑바닥에 설치되는 스크린 및 압축가스를 도입하기 위한 장치와 같은 추가적인 장치를 필요로 하지만 그에 비하여 분쇄 효율 및 분리 효율을 크게 향상되지 않는다는 문제점을 가진다. 분쇄 효율은 원료 슬러리가 빠른 시간 내에 적절한 크기로 분쇄되는 것을 포함하고 그리고 분리 효율은 원하는 크기로 분쇄된 원료 슬러리가 효과적으로 내부 베셀로부터 유출되는 것을 포함한다. 공지된 습식 교반 밀은 로터의 중심축을 경유하는 원료 슬러리의 자연적인 순환 방식 을 사용한다. 그러나 이와 같은 자연적인 순환방식은 분쇄 효율 및 분리 효율의 관점에서 약점을 가진다.

본 발명은 이와 같은 공지된 습식 교반 밀이 가진 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.

본 발명의 목적은 원료 슬러리가 강제적으로 투입될 수 있는 원료 슬러리 공급 유로 및 바스켓의 내부에 상하로 설치되는 2개의 임펠러를 가진 나노 파우더 밀을 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 비드로 원료 슬러리를 분쇄하는 나노 파우더 밀은 외부 베셀; 다수 개의 가이드 바에 의하여 외부 베셀의 내부 바닥면으로부터 일정한 높이로 유지되는 내부 베셀; 내부 베셀의 위쪽에 설치되어 투입되는 원료 슬러리에 압력을 가하여 아래쪽으로 흐르도록 하는 제1 임펠러; 제1 임펠러의 아래쪽에 설치되는 밀링 디스크; 밀링 디스크의 아래쪽에 설치되는 로터; 로터의 아래쪽에 설치되는 제2 임펠러;내부 베셀의 측면을 형성하는 스크린; 제1 임펠러, 밀링 디스크, 로터 및 제2 임펠러를 회전시키는 중심축; 외부 베셀의 외부에 설치되는 슬러리 이송용 펌프; 외부 베셀에 냉각수를 공급하기 위한 냉각기; 및 내부 베셀을 관찰하기 위한 관측 창을 포함하고, 상기에서 원료 슬러리는 펌프에 의하여 중심 축, 가이드 바의 내부 홀에 형성되거나, 또는 별도로 형성된 공급 유로를 통하여 내부 베셀로 강제 순환이 된다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 중심축은 상부에 로터리 조인트가 형성되고 그리고 로터리 조인트는 펌프에 연결되는 유입구를 가진다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 제1 임펠러의 위쪽에 형성되는 후드를 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 후드는 내부 통로를 형성하여 가이드 바의 내부 홀과 연결이 된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 원료 슬러리 공급 유로는 관측 창에 설치된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 스크린은 다수 개의 사다리 꼴 막대 또는 그리드 링의 형태가 된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 그리드 링의 갭은 0.01㎜ 내지 0.03 mm가 된다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 이용하여 상세하게 설명이 된다. 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1을 참조하면, 나노 파우더 밀(1)은 외부 베셀(11), 외부 베셀(11)의 내부 바닥면으로부터 일정한 높이로 유지되는 내부 베셀(vessel)(12), 내부 베셀(12)로 원료 슬러리를 공급하기 위한 원료 탱크(도시되지 않음), 내부 베셀(12)에 슬러리를 강제 투입하는 펌프(Pump)(14), 분쇄된 슬러리 파우더 또는 미립자를 수집하 는 수집 탱크(15), 및 외부 베셀(11)에 냉각수를 공급하기 위한 냉각기(Chiller)(16)를 포함할 수 있다.

내부 베셀(12)은 중심축(121)에 의하여 유지되는 로터(122), 내부 베셀(12)의 위쪽에 형성된 제1임펠러(123a), 내부 베셀(12)의 바닥면에 형성된 제2 임펠러(123b), 및 측면에 형성된 스크린(125)을 포함한다. 내부 베셀(12)은 다수 개의 가이드 바(17a, 17b)에 의하여 지지되고, 중심축(121)은 모터(18)와 연결된 풀리(19)에 의하여 회전될 수 있다. 외부 베셀(11)은 슬러리의 분쇄 과정을 외부에서 관찰할 수 있는 관측 창(111), 냉각기(16)로부터 밸브(V)를 경유하여 전달되는 냉각수를 유입하는 냉각수 입구(도시되지 않음) 및 냉각수 출구(도시되지 않음), 순화되는 슬러리를 배출하기 하기 슬러리 유출구(112) 및 분쇄된 슬러리 파우더 또는 미립자를 수집 탱크(15)로 배출하기 위한 배출구(113)를 포함한다. 내부 베셀(12)의 스크린은 공지된 수직 사다리꼴 봉으로 예를 들어 0.01 내지 0.03 mm 크기의 일정한 간극이 형성된 슬릿 형태 또는 아래에서 설명하는 그리드 링 또는 갭 링(Gap Ring) 형태가 될 수 있다. 계측 펌프(14)는 내부 베셀(12)의 원료 슬러리의 강제 순환을 위한 장치가 된다. 내부 베셀(12)의 투입된 원료 슬러리는 제1 임펠러(123a)의 회전에 의하여 아래쪽으로 흐르면서 로터(122) 사이의 위치하는 비드에 의하여 분쇄가 된다. 그리고 제2 임펠러(123a)에 의하여 내부 베셀(12)로부터 배출된다. 펌프(14)는 배출된 슬러리를 슬러리 유출구(112)를 통하여 외부 베셀(11)로부터 유출시켜 강제로 내부 베셀(12)로 다시 유입시킨다. 본 명세서에서 “강제 유출 또는 유입”은 외부에서 일정한 힘 또는 압력을 가하여 슬러리를 내부 베셀(12) 로부터 유출시키거나 또는 내부 베셀(12)로 유입시키는 것을 의미한다. 일정한 힘 또는 압력은 예를 들어 계측 펌프에 의하여 작용되는 압력 펌프와 같은 인위적으로 발생된 모든 힘 또는 압력을 의미한다. 이와 같이 본 발명에 따르면, 슬러리는 내부 베셀(12)을 경유하여 강제 순환이 된다. 그리고 슬러리의 유입 및 유출 수단은 임의의 인위적인 압력 또는 힘을 발생시킬 수 있는 장치가 될 수 있지만 바람직하게는 펌프(14)에 의하여 작용되는 압력 펌프가 될 수 있다. 순환 과정에서 슬러리는 유출구(112)를 통하여 내부 베셀(12)의 외부로 배출되고 그리고 다양한 슬러리 공급 유로를 통하여 내부 베셀(12)로 유입이 될 수 있다. 도 1에 도시된 것처럼, 펌프(14)는 중심축(121) 내부에 슬러리 공급 유로를 형성할 수 있다. 공지된 습식 교반 밀의 경우 중심축(121)에 형성된 내부 공간을 통하여 슬러리가 베셀 외부로 배출이 되지만 본 발명에 따른 나노 파우더 밀(1)의 경우 중심축(121)에 형성된 내부 공간은 슬러리 공급 유로가 될 수 있다. 장치를 구성하는 축을 이용한 다른 공급 유로는 내부 베셀(12)을 유지하는 가이드 바(17a, 17b)이 될 수 있다. 일반적으로 가이드 바은 세 개가 되지만 도 1의 경우 2개의 가이드 바(17a, 17b)이 도시되어 있다. 본 발명에 따라 적어도 하나의 가이드 바는 속이 빈 중공 형태가 되어 슬러리 공급 유로가 될 수 있다.

슬러리 공급 유로를 형성하는 또 다른 방법은 별도의 공급 관을 설치하는 것이다. 도 1에 도시된 것처럼 중심축(121)의 측면 또는 임의의 위치에 적어도 하나의 슬러리 공급 관(T)이 설치될 수 있다. 설치된 슬러리 공급 관(T)의 한쪽 끝은 펌프(14)와 연결이 되고 그리고 다른 한 쪽 끝은 내부 베셀(12)의 위쪽 부분까지 연장이 되어 슬러리가 내부 베셀(12)로 유입될 수 있도록 한다. 또한 공급 관(T)은 관측 창(112)을 통하여 설치될 수 있다. 위에서 제시된 슬러리의 공급 유로는 예시적인 것으로 본 발명은 특정한 공급 유로의 설치 방법 또는 형태에 의하여 제한되지 않는다. 본 발명에 따라 슬러리 공급 유로는 임의의 방법으로 형성될 수 있다. 그리고 이와 같은 공급 유로를 통하여 슬러리 이송용 펌프는 슬러리를 내부 베셀(12)에 강제로 투입한다. 펌프(15)는 내부 베셀(12)로 공급되는 슬러리의 양을 조절할 수 있다. 또한 펌프(15)는 원료 탱크와 함께 설치될 수도 있다. 펌프(15)가 원료 탱크가 함께 설치되는 경우 또는 원료 탱크와 별도로 설치되는 어떤 경우라도, 펌프(15)는 내부 베셀(12)에 존재하는 전체 슬러리의 양을 계측하여 일정한 양의 슬러리의 공급 속도를 조절하여 강제 순환시킬 수 있다.

원료 슬러리를 펌프(15)로 강제적으로 순환시키는 위하여 내부 공급 유로를 형성시키는 방법으로 중심축을 공급 유로로 사용하는 것과 가이드 바를 공급 유로로 사용하는 것이다. 그리고 별도의 공급 유로를 형성하는 것이 고려될 수 있다. 각각에 대하여 아래에서 구체적으로 설명을 한다.

도 2a의 (가)를 참조하면, 내부 베셀(22)에서 분쇄된 후 외부 베셀(21)로 배출된 원료 슬러리는 펌프(23)에 의하여 외부 베셀(21)의 아래쪽에 형성된 슬러리 유출구(24)를 통하여 강제적으로 배출될 수 있다. 배출된 원료 슬러리는 중심축(25)의 상부에 형성된 슬러리 유입구(26)를 통하여 펌프(23)에 의하여 내부 베셀(22)로 유 입이 된다. 중심축(25)은 원료 슬러리의 공급 유로를 형성하기 위하여 내부가 빈 중공 형태로 될 수 있다. 도 2a의 (가)에 도시된 실시 예의 경우 슬러리 유입구(26)가 중심축(25)의 상부에 형성되어 있지만 실질적으로 슬러리 유입구(26)는 내부 베셀(22)의 위쪽에 위치하는 중심축(25)의 임의의 위치에 설치될 수 있다.

본 발명에 따르면, 계측 펌프(23)에 의한 강제 순환의 효율을 향상시키고 그리고 원료 슬러리의 역류를 방지하기 위하여 도 2a의 (나)에 도시된 것처럼 내부 베셀(22)에 2개의 임펠러(27, 28)가 설치될 수 있다. 중심축(25)은 내부에 빈 중공 형태로 공급 유로에 해당하는 홀(H)을 형성하여 펌프(23)로부터 전송된 원료 슬러리를 내부 베셀(22)로 유입시킨다. 제1 임펠러(26)는 유입된 원료 슬러리를 압축하여 흘려보내면서 역류를 방지한다. 그리고 제2 임펠러(27)는 스크린(S)의 내부 및 외부의 압력 차를 이용하여 내부 베셀(22)의 외부로 슬러리를 배출시킨다. 중심축(25)의 내부에 공급 유로를 형성하는 홀(H)은 중심축(26)의 직경보다 작은 임의의 직경으로 형성될 수 있다. 또한 중심축(26)에 형성되는 원료 슬러리의 유입구(26)는 예를 들어 로터리 조인트와 같은 공지된 장치로 형성될 수 있다. 홀(H)을 통하여 유입된 원료 슬러리는 밀링 디스크(28)를 경유하여 아래쪽으로 이동되면서 로터(R)에 위치하는 비드(B)에 의하여 분쇄된다. 원료 슬러리의 분쇄 과정에서 충분히 작은 크기로 분쇄가 된 슬러리는 스크린(S)의 외부로 배출될 수 있다. 스크린(S)은 다수 개의 사다리꼴 봉으로 형성되거나 또는 아래에서 설명하는 그리드 링 형태가 될 수 있다.

도 2b는 본 발명에 따른 나노 파우더 밀에 형성될 수 있는 슬러리 공급 유로 의 다른 실시 예를 도시한 것이다.

도 2b를 참조하면, 내부 베셀(22)은 다수 개의 가이드 바(B1, B2)에 의하여 외부 베셀(21)의 바닥면으로부터 일정한 높이를 유지한다. 도 2b의 경우 2개의 가이드 바(B1, B2)가 도시되어 있지만 필요에 따라 임의의 개수의 가이드 바가 설치될 수 있고, 바람직하게는 3개의 가이드 바가 설치될 수 있다. 제1 임펠러(도 2a 참조)의 위쪽으로 후드(C)가 설치될 수 있고 그리고 후드는 내부에 통로가 형성될 수 있다. 한편 가이드 바(B1, B2)의 아래쪽 부분은 도 2a에서 설명한 것처럼 내부가 빈 중공 형태의 홀(H1, H2)로 공급 유로를 형성할 수 있다. 그리고 가이드 바(B1, B2)의 홀(H1, H2)은 후드(C)의 통로와 연결이 되어 계측 펌프(23)에 의하여 공급된 원료 슬러리가 내부 베셀(22)로 유입이 될 수 있도록 한다. 이와 같은 원료 슬러리의 공급을 위하여 후드(C)는 내부 통로와 연결된 내부가 빈 튜브 형태의 슬러리 유입구(T)를 포함한다. 슬러리 유입구(T)의 한 끝은 펌프(23)와 연결이 되고 그리고 다른 한 쪽 끝은 후드(C)의 내부 통로와 연결이 된다. 한편 가이드 바(B1, B2)의 아래쪽 끝은 개방되거나 또는 배출구가 형성되어 내부 베셀(22)로 원료 슬러리가 유입될 수 있도록 한다. 내부 베셀(22)에서 원료 슬러리의 흐름은 도 2a의 (나)에서 설명한 것과 동일하다.

도 2b에 제시된 실시 예의 경우 가이드 바(B1, B2)의 중간 부분에 후드(C)가 형성되어 있지만 후드(C)의 형성이 반드시 요구되는 것은 아니다. 예를 들어 후드(C)에 형성된 슬러리 유입구(T)가 직접 가이드 바(B1, B2)에 각각 설치되고 그리고 유입구(T)가 각각 펌프(23)에 연결될 수 있다.

도 2a의 (가) 및 도 2b에서 제시된 제1 임펠러 및 제2 임펠러는 공지된 임의의 형태가 될 수 있다. 예를 들어 제1 임펠러 및 제2 임펠러는 한 쌍의 디스크로 이루어지고 그리고 하나의 디스크에 방사상으로 정렬되는 다수 개의 블레이드를 가지도록 만들어질 수 있다. 그리고 다른 하나의 디스크는 균일하게 분포된 다수개의 스페이스 또는 일정한 크기를 가진 구멍을 포함할 수 있다 . 다수 개의 블레이드는 슬러리를 위쪽에서 흡입하여 스페이스 또는 구멍을 통하여 아래쪽으로 원료 슬러리를 배출한다. 또한 스크린(S)은 그리드 링의 형태 또는 다수 개의 사다리꼴 봉 형태가 될 수 있다. 제1 임펠러, 제2 임펠러, 및 스크린에 대한 위의 설명은 아래의 실시 예에 대하여 동일하게 적용이 될 수 있다.

공급유로를 형성하는 다른 실시 예가 도 2c에 제시되어 있다.

도 2c의 (가)를 참조하면, 내부 베셀(22)에서 분쇄된 후 외부 베셀(21)로 배출된 원료 슬러리는 펌프(23)에 의하여 외부 베셀(21)의 아래쪽에 형성된 슬러리 유출구(24)를 통하여 강제적으로 배출될 수 있다. 배출된 원료 슬러리는 관측 창(29)에 형성된 슬러리 공급 유로(W)를 통하여 내부 베셀(22)로 공급이 된다. 공급 유로(W)의 한 쪽 끝은 펌프(23)와 연결이 되고; 그리고 다른 한쪽 끝은 내부 베셀(22) 내부로 연장이 되거나, 가이드 바(B1, B2) 중 어느 하나, 또는 중심 축(25)에 연결이 될 수 있다. 만약 다른 한쪽 끝이 가이드 바(B1, B2) 중의 어느 하나 또는 중심축(25)과 연결이 된다면, 연결되는 가이드 바(B1 또는 B2) 또는 중심축(25)은 속이 빈 중공 형태가 될 수 있다. 속이 빈 중공 형태로 되는 부분은 가이드 바(B1 또는 B2) 또는 중심 축(25) 전체가 될 수 있지만 필요에 따라 공급 유로(W) 가 연결되는 부분부터 내부 베셀(22)에 이르는 지점에 해당하는 부분이 될 수 있다. 공급 유로(W)는 임의의 직경으로 관측 창(29)의 임의의 위치에 설치될 수 있고 그리고 원료 슬러리의 공급 유로(W)의 펌프(23)와 연결되는 부분은 예를 들어 로터리 조인트와 같은 공지된 장치로 형성될 수 있다. 본 발명에 따르면, 펌프(23)에 의한 강제 순환의 효율을 향상시키고 그리고 원료 슬러리의 역류를 방지하기 위하여 도 2a의 (나)에 도시된 것처럼 내부 베셀(22)에 2개의 임펠러(27,28)가 설치될 수 있다. 제1 임펠러(26)는 유입된 원료 슬러리를 압축하여 흘려보내면서 역류를 방지한다. 그리고 제2 임펠러(27)는 스크린(S)의 내부 및 외부의 압력 차를 이용하여 내부 베셀(22)의 외부로 슬러리를 배출시킨다. 공급 유로(W)를 통하여 유입된 원료 슬러리는 밀링 디스크(28)를 경유하여 아래쪽으로 이동되면서 로터(R)에 위치하는 비드(B)에 의하여 분쇄된다. 원료 슬러리의 분쇄 과정에서 충분히 작은 크기로 분쇄가 된 슬러리는 스크린(S)의 외부로 배출될 수 있다. 스크린(S)은 위에서 이미 설명을 한 것처럼 0.01 내지 0.03 mm의 일정한 간극을 가지는 다수 개의 사다리꼴 봉으로 형성되거나 또는 아래에서 설명하는 그리드 링 형태가 될 수 있다. 관측 창(29)에 설치되는 공급 유로(W)를 이용하여 내부 베셀(22)로 원료 슬러리를 공급하는 다른 실시 예로 후드(도시되지 않음)를 설치하는 방법이 있다. 후드는 예를 들어 제1 임펠러(26)의 바로 위쪽에 설치될 수 있고 공급 유로(W)와 연결이 될 수 있다. 그리고 후드의 내부에 내부 베셀(22)과 연결되는 통로가 형성되거나, 가이드 바(B1, B2) 중 어느 하나 또는 중심축(25)과 연결되는 통로가 형성될 수 있다. 가이드 바(B1, B2) 중의 어느 하나 또는 중심 축(25)과 연결되는 통로가 형성된 경우 연결되는 가이드 바(B1 또는 B2) 또는 중심축(25)은 속이 빈 중공 형태가 되고 내부 베셀(23)로 원료 슬러리를 공급할 수 있는 형태로 되어야 한다는 것은 위에서 이미 설명한 것과 동일하다.

외부 공급 유로를 형성하는 다른 실시 예가 도 2d에 도시되어 있다.

도 2d를 참조하면, 별도의 공급 유로(W)가 설치되고 그리고 공급 유로(W)의 한 쪽 끝은 계측 펌프(23)에 연결이 된다. 그리고 공급 유로(W)의 다른 쪽 끝은 내부 베셀(22)로 원료를 공급할 수 있는 다양한 연결 통로와 연결이 될 수 있다. 도 2b에 도시된 것처럼, 공급 유로(W)의 다른 한쪽 끝은 후드(H)와 연결이 될 수 있다. 그리고 후드(H)는 내부에 형성된 통로를 가지고, 그리고 통로는 속이 빈 중공 형태로 된 중심축(25) 또는 가이드 바(B1, B2) 중 어느 하나와 연결이 된다는 것은 위에서 이미 설명을 한 것과 동일하다. 공급 유로(W)는 다수 개가 형성될 수 있고 그리고 계측 펌프(23)와 연결되는 부분은 로터리 조인트 형태가 될 수 있다. 외부 공급 유로(W)를 형성하는 다른 실시 예는 후드(H)가 중간 공급 유로를 형성하지 아니하고 직접 계측 펌프(23)와 연결되는 것이다.

이와 같이 본 발명에 따른 나노 파우더 밀의 원료 슬러리 유입 통로는 다양한 방법으로 형성될 수 있으면 도 2a 내지 도 2d에 제시된 실시 예에 제한되는 것은 아니다. 또한 도 2a 내재 도 2d에 제시된 적어도 2개의 유입통로가 동시에 형성될 수도 있다.

도 2c 및 도 2d에서 제시된 제1 임펠러 및 제2 임펠러는 공지된 임의의 형태가 될 수 있다. 예를 들어 제1 임펠러 및 제2 임펠러는 한 쌍의 디스크로 이루어지 고 그리고 하나의 디스크에 방사상으로 정렬되는 다수 개의 블레이드를 가지도록 만들어 질 수 있다 그리고 다른 하나의 디스크는 균일하게 분포된 다수개의 스페이스 또는 일정한 크기를 가진 구멍을 포함할 수 있다 . 다수 개의 블레이드는 슬러리를 위쪽에서 흡입하여 스페이스 또는 구멍을 통하여 아래쪽으로 원료 슬러리를 배출한다. 또한 스크린(S)은 그리드 링의 형태 또는 다수 개의 사다리꼴 봉 형태가 될 수 있다. 그리드 링 형태의 스크린의 실시 예가 아래의 도 3에 제시되어 있다.

도 3의 위쪽은 평면도, 중간은 측면도 그리고 가장 아래쪽은 측면에서 점선으로 표시된 부분을 상세도를 나타낸 것이다.

그리드 링(31)은 도넛 또는 고리 형태를 가지고 그리고 전체적으로 스파이럴 또는 스크루 형태를 가질 수 있다 그리드 링(31)의 갭(311)은 이 분야에서 가공 가능한 임의의 크기, 예를 들어 0.01 내지 0.03 mm의 크기를 가질 수 있지만, 바람직하게는 도 3에 도시된 것처럼 0.03 ㎜가 될 수 있다. 만약 그리드 링(31)의 갭(311)이 0.03 ㎜가 된다면 로터의 비드의 크기는 0.1 ㎜가 될 수 있다. 도 3에 제시된 도면에서 수치 단위는 ㎜가 되고 그리고 φ로 표시된 것은 지름을 나타낸다.

본 발명에 따른 나노 파우더 밀은 원료 슬러리의 강제 순환을 통하여 슬러리의 역류를 방지하고 그리고 효과적으로 원료 슬러리가 순환될 수 있도록 하여 슬러 리의 분쇄 효율을 향상시킬 수 있도록 한다. 또한 그리드 링 형태의 스크린을 사용하여 슬러리의 분리 효율을 향상시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라 갭 링의 갭의 간격을 조절하여 0.1 ㎜의 직경을 가진 비드로 분쇄하는 것이 가능하도록 하는 이점을 가질 수 있다.

Claims

비드로 원료 슬러리를 분쇄하는 나노 파우더 밀에 있어서,

외부 베셀;

다수 개의 가이드 바에 의하여 외부 베셀의 내부 바닥면으로부터 일정한 높이로 유지되는 내부 베셀;

내부 베셀의 위쪽에 설치되어 투입되는 원료 슬러리에 압력을 가하여 아래쪽으로 흐르도록 하는 제1 임펠러;

제1 임펠러의 아래쪽에 설치되는 밀링 디스크;

밀링 디스크의 아래쪽에 설치되는 로터;

로터의 아래쪽에 설치되는 제2 임펠러;

내부 베셀의 측면을 형성하는 스크린;

제1 임펠러, 밀링 디스크, 로터 및 제2 임펠러를 회전시키는 중심축;

외부 베셀의 외부에 설치되는 계측 펌프;

외부 베셀에 냉각수를 공급하기 위한 냉각기를 포함하고,

상기에서 원료 슬러리는 계측 펌프에 의하여 중심 축 또는 가이드 바의 내부 홀로 형성된 공급 유로를 통하여 내부 베셀로 강제 순환이 되는 것을 특징으로 하는 나노 파우더 밀.
청구항 1에 있어서, 중심축은 상부에 로터리 조인트가 형성되고 그리고 로터 리 조인트는 계측 펌프에 연결되는 유입구를 가지는 것을 특징으로 하는 나노 파우더 밀.
청구항 1에 있어서, 제1 임펠러의 위쪽에 형성되는 후드를 더 포함하는 나노 파우더 밀.
청구항 3에 있어서, 후드는 내부 통로를 형성하여 가이드 바의 내부 홀과 연결이 되는 것을 특징으로 하는 나노 파우더 밀.
비드로 원료 슬러리를 분쇄하는 나노 파우더 밀에 있어서,

외부 베셀;

다수 개의 가이드 바에 의하여 외부 베셀의 내부 바닥면으로부터 일정한 높이로 유지되는 내부 베셀;

내부 베셀의 위쪽에 설치되어 투입되는 원료 슬러리에 압력을 가하여 아래쪽으로 흐르도록 하는 제1 임펠러;

제1 임펠러의 아래쪽에 설치되는 로터;

로터의 아래쪽에 설치되는 제2 임펠러;

내부 베셀의 측면을 형성하는 스크린;

제1 임펠러, 로터 및 제2 임펠러를 회전시키는 중심축;

외부 베셀의 외부에 설치되는 계측 펌프;

내부 베셀에서 진행되는 분쇄 과정을 관찰하기 위한 관측 창; 및

한쪽 끝이 계측 펌프와 연결된 적어도 하나의 원료 슬러리 공급 유로를 포함하고,

상기에서 원료 슬러리는 계측 펌프에 의하여 내부 베셀로부터 원료 슬러리의 공급 유로를 경유하여 다시 내부 베셀로 강제 순환이 되는 것을 특징으로 하는 나노 파우더 밀.
청구항 5에 있어서, 원료 슬러리 공급 유로는 관측 창에 설치되는 것을 특징으로 하는 나노 파우더 밀.
청구항 5에 있어서, 원료 슬러리 공급 유로의 다른 한 쪽 끝은 가이드 바 중 어느 하나 또는 중심축과 연결이 되는 것을 특징으로 하는 나노 파우더 밀.
청구항 1 또는 청구항 5에 있어서, 스크린은 다수 개의 사다리꼴 막대 또는 그리드 링의 형태가 되는 것을 특징으로 하는 나노 파우더 밀.
청구항 8에 있어서, 사다리꼴 막대 사이의 간극 또는 그리드 링의 갭은 0.01 내지 0.03 ㎜가 되는 것을 특징으로 하는 나노 파우더 밀.