KR20080069979A

KR20080069979A - 교반기 밀

Info

Publication number: KR20080069979A
Application number: KR1020087010450A
Authority: KR
Inventors: 노베르트 슈테르; 필립 슈미트
Original assignee: 뷔홀러 아게
Priority date: 2005-10-11
Filing date: 2005-10-11
Publication date: 2008-07-29
Also published as: CN101287554B; KR101128541B1; DE502005008983D1; US7931222B2; US20090179099A1; JP2009511255A; CN101287554A; US20100282884A1; KR20100077017A; EP1943022A1; EP1992412B1; DE502005009341D1; EP1943022B1; KR101230133B1; EP1992412A1; WO2007042059A1

Abstract

자유 유동하는 연삭 대상물을 처리하기 위한 교반기 밀(MILL)은 연삭용기 (2) 와 그 안에 배치되는 내부 고정자 (22) 를 갖는다. 내부 고정자 (22) 와 용기벽 (9) 사이에는 회전 구동가능한 환상의 원통형 회전자 (35) 가 배치되며 이 회전자 (35) 와 용기벽 (9) 사이에는 연삭실 (8) 이 형성된다. 회전자 (35) 와 내부 고정자 (22) 사이에는 연삭 대상물 배출 도관 (47) 이 형성되어 있으며 이 배출 도관은 방향전환 도관 (50) 에 의해 연삭실 (8) 에 연결되어 있다. 연삭실 (8) 로부터 보조 연삭체 (43) 가 연삭 대상물 배출 도관 (47) 안으로 넘어가는 것을 방지하기 위한 장치가 제공된다.

Description

교반기 밀{STIRRER MILL}

본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따른 교반기 밀(MILL)에 관한 것이다.

이러한 교반기 밀은 EP 0 370 022 B1 (US 5,062,577 에 대응함)에 알려져 있다. 이 교반기 밀(MILL)에서 연삭 대상물과 보조 연삭체의 유동이 보호 스크린에 도달하기 전에 보조 연삭체는 이 유동으로부터 원심 분리된다. 보호 스크린의 기본적인 기능은 보조 연삭체 복귀 도관을 통해 날려 보내지기에는 너무 가벼운 마멸된 보조 연삭체를 모으는 것으로 따라서 연삭 대상물의 유동에 반대로 작용하는 역 압력을 발생시키는 스로틀(throttle) 장치로서의 역할을 하게 된다. 교반기에는 외부 연삭실안으로 돌출해 있는 교반기 도구가 제공되어 있다. 극히 작은 보조 연삭체를 사용하는 경우 그 보조 연삭체가 결국에 보호 스크린에 도달하지 않는 것이 보장되지 않으며 따라서 보호 스크린이 서서히 막히게 된다. 특히 극히 작은 보조 연삭체를 사용하는 경우에는 그에 따라 미세한 보호 스크린을 사용하는 것이 요구되는데 이러한 보호 스크린은 보조 연삭체가 충돌하면 매우 쉽게 손상될 수 있다. 그러나 보통 크기의 보조 연삭체를 사용하여 비교적 점성이 큰 연삭 대상물을 처리하고자 할 때 보호 스크린이 부분적으로 막히게 되면 교반기 밀(MILL)에 상당한 압력 증가가 발생되며 이 결과 연삭 공정에 장애가 생기게 된다.

EP 0 504 836 B1 에 알려져 있는 교반기 밀(MILL)은 원통형 하우징 안에 배치되는 컵형태의 회전자(rotor)를 가지며 이 회전자에는 그 길이를 따라 통로 슬롯이 제공되어 있다. 보호 스크린을 포함하는 내부 고정자(stator)는 회전자 내부에 배치된다. 외부 연삭실에는 연삭실의 범위를 한정하는 회전자와 벽 모두에 고정된 도구가 제공되어 있다. 이 교반기 밀(MILL)은 극히 작은 보조 연삭체의 사용에는 적합하지 않다. 게다가 상기 밀(MILL)은 전술한 바와 동일한 문제를 갖는다.

DE 34 37 866 A1 (US 5,011,089 에 대응함)에 알려져 있는 교반기 밀(MILL)은 패들(paddle)형 도구는 외면에 배치되어 있는 회전자를 갖는다. 보호 스크린은 회전자 내부에 배치된다. 이 회전자는 축선과 평행한 바아(bar) 로 구성되어 있으며 이 바아에는 패들형 도구가 고정된다. 연삭 대상물은 반경방향으로 공급된다. 교반기 도구가 패들형으로 되어 있기 때문에 이 교반기 밀(MILL)에서는 용기벽의 영역에 보조 연삭체가 집중하게 된다. 그러나 작동 고장의 위험이 없이 극히 작은 보조 연삭체에 의한 규정된 연삭과 보조 연삭체의 신뢰성 있는 분리를 이루는 것은 불가능하다. 연삭 대상물이 반경방향으로 보조 연삭체 충전물을 통해 유동하기 때문에 그 연삭 대상물은 매우 짧은 거리에 걸쳐서만 연삭 공정을 받게 된다. 따라서 연삭 대상물이 교반기 밀(MILL)을 한번 만 통과한다면 단지 보통 정도의 연삭만 이루어지게 된다.

DE 196 38 354 A1 (US 5,894,998 에 대응함)에 알려져 있는 일반적인 유형의 교반기 밀(MILL)은 기계적 시일(seal)에 의해 내부 고정자에 대해 밀봉되는 컵 형태의 회전자에 고정되는 보호 스크린을 갖는다. 그래서 이 보호 스크린은 회전자와 함께 회전하게 되며 따라서 필터에 도달하는 보조 연삭체는 더욱 더 효율적으로 밖으로 날려 보내질 수 있다.

본 발명의 목적은 특히 극히 작은 직경을 갖는 보조 연삭체를 사용할 때 연삭 대상물이 교반기 밀(MILL)을 한번 만 통과하더라도 좁은 입자 분포로 연삭 및 분산 효과를 얻을 수 있고 또한 특히 보조 연착체가 보호 스크린에 충돌하여 생길 수 있는 작동 고장의 위험을 피할 수 있는 일반적인 유형의 교반기 밀(MILL)을 제공하는 것이다.

이 목적은 본 발명에 따라 청구항 1 의 특징적 사항으로 달성된다. 본 발명의 요지는 보조 연삭체가 회전자와 용기벽 사이의 연삭실 안에만 존재하여 이 연삭실안에 집중된다는 것이다. 보조 연삭체가 연삭살안에 집중됨으로써 보조 연삭체는 연삭 대상물 배출 도관에 들어가지 않게 된다. 회전자에 고정된 도구는 용기벽의 부근까지 뻗어서 보조 연삭체는 바깥쪽으로 가속되어 함께 집중된다. 연삭 대상물은 밀집된 연삭 대상물을 통해 축선방향으로 유동하여 균일한 연삭 및 분산을 얻게 된다. 보조 연삭체를 환상의 외부 연삭실안에 집중시키기 위한 조치와 함께 보조 연삭체가 보호 스크린에 도달하는 것을 효과적으로 방지하기 위한 장치도 제공된다. 회전자 내부에 배치되며 이 회전자와 내부 고정자로 형성되는 연삭 대상물 배출 도관은 보조 연삭체를 전혀 또는 단지 약간만 포함하게 되며 이리하여 전술한 단점들을 효과적으로 없앨 수 있다.

청구항 2 ∼ 4 에 따른 조치들은 보조 연삭체를 연삭실안에 집중시키는데 기여한다.

청구항 5 ∼ 7 에 따른 조치들은 보조 연삭체가 방향전환 도관에 들어가는 것을 방지하는데 도움이 된다.

청구항 8 에 따른 개선 구성은 연삭 대상물 배출 도관에 도달하는 보조 연삭체가 퇴적되는 것을 방지하여 그 보조 연삭체를 보조 연삭체 복귀 도관 쪽으로 계속 유동시켜 거기서 연삭실의 시작부 안으로 재공급되게 한다. 청구항 9 에 따른 조치에 따르면 보조 연삭체는 보조 연삭체 복귀 도관의 방향으로 더욱 가속되게 된다.

청구항 10 에 따른 개선 구성에 따르면 공정에 더 이상 참여하지 않는 연삭 대상물과 보조 연삭체의 층이 회전자의 내면에 형성되지 못하게 된다 .

청구항 11 에 따른 개선 구성은 청구항 8 ∼ 10 에 따른 조치들과 관련하여 특히 유리한데 연삭 대상물 배출 도관내에 있는 특히 온도에 민감한 연삭 대상물이 어떠한 추가적인 에너지 공급이 없어도 특히 강하게 냉각될 수 있기 때문이며 따라서 연삭 대상물은 연삭실에서의 실제 연삭 공정중에만 높은 에너지를 받게 된다

청구항 12 에 따른 실시형태에 의하면 연삭 대상물 배출 도관에 있는 보조 연삭체는 연삭실안으로 직접 날려 보내질 수 있는데 이 효과는 청구항 13 에 따른 개선 구성으로 더욱 좋아지게 된다.

극히 작은 보조 연삭체에 대한 적절한 직경 범위는 청구항 14 에 기재되어 있다.

다른 특징적 사항, 이점 및 상세점들은 도면을 참고로 한 본 발명의 실시형태에 관한 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1 은 교반기 밀(MILL)의 개략 측면도이다.

도 2 는 제 1 실시형태에 따른 교반기 밀(MILL)의 종방향 수직 단면도이다.

도 3 은 도 2 에 따른 교반기 밀(MILL)의 회전자의 외면의 실제 길이를 나타낸다.

도 4 는 도 2, 3 에 따른 교반기 밀(MILL)의 내부 고정자의 측면도이다.

도 5 는 제 2 실시형태에 따른 교반기 밀(MILL)의 종방향 수직 단면도이다.

도 6 은 도 5 에 따른 교반기 밀(MILL)의 회전자의 내면의 실제 길이를 나타낸다.

도 7 은 제 3 실시형태에 따른 교반기 밀(MILL)의 종방향 수직 단면도이다

도 8 은 제 4 실시형태에 따른 교반기 밀(MILL)의 종방향 수직 단면도이다

도 9 은 제 5 실시형태에 따른 교반기 밀(MILL)의 종방향 수직 단면도이다

도 1 에 도시된 교반기 밀(MILL)은 일반적으로 원통형 연삭용기 (2) 가 고정될 수 있는 스탠드 (1) 를 갖는다. 이 스탠드 (1) 는 V-벨트 (5) 에 의해 V-벨트 풀리 (7) 를 회전 구동시키기 위한 V-벨브 풀리 (4) 가 제공되어 있는 전기 구동 모터 (3) 를 내장하며 상기 V-벨브 구동 풀리 (7) 는 구동축 (6) 에 상대 회전불가 능하게 연결되어 있다.

특히 도 2 와 도 3 에서 볼 수 있듯이 연삭용기 (2) 는 연삭실 (8) 를 둘러싸는 원통형 용기벽 (9) 를 가지고 있으며 이 용기벽 (9) 은 실질적으로 원통형인 냉각 케이싱 (10) 으로 둘러싸여 있다. 용기벽 (9) 과 냉각 케이싱 (10) 은 그들 사이에서 냉각실 (11) 을 형성한다. 연삭실 (8) 의 하부 폐쇄 요소는 원형 바닥판 (12) 으로 형성되어 있으며 이 바닥판은 연삭 용기 (2) 에 나사 (13) 로 체결된다.

연삭 용기 (2) 는 상부 환상 플랜지 (14) 를 가지며 이 플랜지에 의해 연삭 용기가 지지 하우징 (15) 의 저면에 나사 (16) 로 체결되고 이 지지 하우징 (15) 은 교반기 밀(MILL)의 스탠드 (1) 에 고정된다. 상기 연삭실 (8) 은 뚜껑 (17) 으로 닫혀 있다. 지지 하우징 (15) 은 중심 베어링/밀봉 하우징 (18) 을 가지며 이 하우징은 연삭 용기 (2) 의 중심 길이방향 축선 (19) 과 동축으로 정렬되어 있다. 이 베어링/밀봉 하우징 (18) 에는 구동축 (6) 이 관통해 있으며 이 구동축 역시 상기 축선 (19) 과 동축으로 뻗어 있으며 교반기 (20) 가 제공되어 있다.

상기 베어링 및 밀봉 하우징 (18) 에서 연삭실 (8) 에 이웃하는 영역에는 연삭 대상물 공급라인 (21) 이 진입해 있다.

대략 컵모양으로 되어 연삭실 (2) 안으로 진입해 있는 원통형 내부 고정자 (22) 가 바닥판 (12) 에 배치되어 있고 이 내부 고정자 (22) 는 축선 (19) 과 동축으로 정렬된 외벽 (23) 및 이 외벽 (23) 안에 있는 원통형 내부 케이싱 (24) 을 갖는다. 외벽 (23) 과 내부 케이싱 (24) 은 그들 사이에서 내부 고정자 (22) 의 냉각 실 (25) 을 형성한다. 이 냉각실 (25) 에는 냉각수 공급 커넥터 (26) 를 통해 냉각수가 공급되며 이 냉각수는 냉각수 배출 커넥터 (27) 를 통해 배출된다. 연삭 용기 (2) 의 냉각실 (11) 에는 냉각수 공급 커넥터 (28) 를 통해 냉각수가 공급되며 이 냉각수는 냉각수 배출 커넥터 (29) 를 통해 배출된다.

도면에서 보는 바와 같이 내부 고정자 (22) 의 상단부에는 보호 스크린 (30) 이 배치되어 있는데 이 보호 스크린 (30) 은 연삭 대상물 배출라인 (31) 에 연결되어 있다. 바닥판 (12) 의 영역에서 배출라인 (31) 에는 핸들 (32) 이 제공되어 있는데 이 핸들은 나사 (33) 로 바닥판 (12) 에 분리가능하게 연결된다.

상기 보호 스크린 (30) 은 시일 (34) 에 의해 내부 고정자 (22) 에 대해 밀봉되며 나사 (33) 가 풀린 후 내부 고정자 (22) 밖으로 배출라인 (31) 과 함께 하방으로 끌어내어질 수 있다

상기 교반기 (2) 는 컵모양의 기본 구조를 가지며 따라서 실질적으로 환상인 원통형 회전자 (35) 를 갖는다. 교반기 (20) 는 상단부에서 회전자 (35) 의 두껑형 폐쇄 부재 (36) 를 갖는다. 교반기 (20) 에는 정확히 말하면 상기 뚜껑형 폐쇄 부재 (36) 와 환상의 원통형(즉, 관형) 회전자 (35) 사이의 천이 영역에는 보조 연삭체 복귀장치 (37) 가 배치되어 있다.

연삭실 (8) 의 반경방향 폭 (a) 은 a = (D9-D35)/2 이며 여기서 D9 는 용기벽 (9) 의 직경, 즉 연삭실 (8) 의 외경이며 D35 는 회전자 (35) 의 외경, 즉 연삭실의 내경이다. 0.6 ≤ D35/D9 ≤ 0.95 이며 바람직하게는 0.7 ≤ D35/D9 ≤ 0.85 이다.

용기벽 (9) 의 내면은 원통형으로 매끄럽고 환상 연삭실 (8) 안으로 돌출한 도구가 없다. 한편, 마찬가지로 원통형인 회전자 (35) 의 외면에는 중심 길이방향 축선 (19) 에 대해 연삭실 (8) 안으로 반경방향으로 돌출한 페그(peg)형 도구 (38) 가 제공되어 있다. 이 도구 (38) 는 거의 용기벽 (9) 까지 뻗어 있으며 따라서 구조적으로 결정되며 틈새폭 (b) 을 갖는 틈새가 존재할 뿐이다. 도 3 에서 보는 바와 같이 도구 (38) 는 회전자 표면을 따라 나선형으로 배치되어 있다. 이 도구 (38) 는 폐쇄 부재 (36) 에 할당된 제 1 영역 (40) 에 배치되며 또한 제 1 나선형 곡선 (41) 을 따라 배치된다. 이 나선형 곡선은 교반기 밀(MILL) (20) 과 회전자 (35) 가 회전방향 (42) 으로 회전할 때 상기 도구 (38) 가 연삭 대상물의 유동방향 (44) 으로 하방으로 즉 바닥판 (12) 쪽으로 연삭실 (8) 내의 보조 연삭체 (43)(직경 (c) 을 가짐) 에 수송 효과를 주도록 형성되어 있다. 제 1 나선형 곡선 (41) 을 따라 배치된 도구 (38) 를 포함하는 이 제 1 영역 (40) 은 도 3 에서 보는 바와 같이 대략 복귀장치 (37) 의 하부측까지 이른다.

제 1 영역 (40) 아래의 제 2 영역 (45) 에서 상기 도구 (38) 는 반대 방향으로 뻗은 제 2 나선형 곡선 (46) 을 따라 배치되어 있으며 따라서 보조 연삭체 (43) 에 부여되는 운동량(momentum)은 교반기 (20) 가 회전방향 (42) 으로 구동될 때 연삭 대상물의 유동방향 (44) 에 반대로 향하게 된다. 도 3 에서 보는 바와 같이 회전자 (35) 의 원주 방향으로 서로 옆에 배치된 도구 (38) 는 중심 길이방향 축선 (19) 의 방향으로 서로 겹치도록 제 1 나선형 곡선 (41) 과 제 2 나선형 곡선 (46) 모두를 따라 배치되어 있으며 따라서 회전자 (35) 가 회전할 때 마다 용기벽 (9) 은 도구 (38) 에 의해 완전히 닦이게 된다.

회전자 (35) 와 내부 고정자 (22) 의 외벽 (23) 사이에는 환상의 원통형 연삭 대상물 배출 도관 (47) 이 형성되어 있다. 내부 고정자 (22) 의 외벽 (23) 에는 상기 배출 도관 (47) 안으로 반경방향 외측으로 돌출한 페그형 와이퍼 요소 (48) 가 제공되어 있다. 도 4 에서 보는 바와 같이 내부 고정자 (22) 의 원주방향으로 서로의 옆에 배치된 상기 와이퍼 요소 (48) 는 서로 겹치도록 중심 길이방향 축선 (19) 의 방향으로 배치되어 있으며 따라서 회전자 (35) 가 회전할 때마다 이 회전자의 벽은 상기 요소 (48) 에 의해 완전히 닦이게 된다. 상기 요소 (48) 는 나선형 곡선을 따라 배치되며 이 나선형 곡선은 회전자 (35) 가 회전방향 (42) 으로 구동될 때 상기 요소 (48) 가 배출 도관 (47) 에 들어간 보조 연삭체 (43) 에 유동방향 (44) 으로 운동량을 부여할 수 있도록 뻗어 있다. 와이퍼 요소 (48) 는 내부 고정자 (22) 에 대해 틈새 (49) 를 가지며 이의 틈새폭 (e) 은 구조상 요구되는 최소폭을 넘지 않는다.

보조 연삭체 (43) 의 직경 (c) 과 관련하여 틈새 (39) 의 틈새폭 (b) 은 4c ≤ b ≤ 6c 이고 특히 작은 보조 연삭체 (43) 를 사용하는 경우를 위해 1.0mm ≤ b ≤ 2.0mm 의 최소 여유 조건이 정해져 있다. 이에 대응하여 보조 연삭체 (43) 의 직경 (c) 과 관련하여 틈새 (49) 의 틈새폭 (e) 은 4c ≤ e ≤ 6c 이며 극히 작은 보조 연삭체를 사용하는 경우를 위해 마찬가지로 1.0mm ≤ e ≤ 2.0mm의 최소 여유 조건이 정해져 있다. 이러한 설계에 의해 도구 (38) 는 연삭실 (8) 안에 있는 보조 연삭체 충전물에 항상 소용돌이(swirl)를 일으킬 수 있다. 구동될 때 회전자 (35) 는 작은 틈새폭 (e) 때문에 와이퍼 요소 (48) 로 균일하게 닦이게 된다. 극히 작은 직경 (c) 의 보조 연삭체 (43), 즉 미세 보조 연삭체를 사용하는 경우 그 연삭체의 직경 (c) 는 20㎛ ≤ c ≤ 100㎛ 이다.

배출 도관 (47) 은 f = (d35 - d23)/2 인 반경방향 폭 (f) 을 가지며 여기서 d35 는 회전자 (35) 의 내경, 즉 배출 도관 (47) 의 외경이며 d23 은 내부 고정자 (22) 의 외경, 즉 배출 도관 (47) 의 내경이다. 0.8 ≤ d23/d35 ≤ 0.98 이며 바람직하게는 0.9 ≤ d23/d35 ≤ 0.98 이다. 도 2 에서 보는 바와 같이 연삭실 (8) 은 방향전환 도관 (50) 에 의해 배출 도관 (47) 에 연결되어 있으며 방향전환 도관의 폭은 배출 도관 (47) 의 폭과 대략 같다. 상기 방향전환 도관 (50) 은 회전자 (35) 의 자유 하단부를 둘러싼다. 방향전환 도관 (50) 에 인접해서 연삭실 (8) 은 반경방향으로 축선 (19) 쪽으로 뻗은 바닥면 (51) 에 의해 실질적으로 폐쇄되어 있으며 최하단에 있는 즉, 옆에 인접한 도구 (38) 는 틈새폭 (b, e) 과 대략 같은 거리 (g) 에서 상기 바닥면 (51) 에 근접하여 회전하게 된다. 그러므로 이 영역에서 보조 연삭체 (43) 는 방향전환 도관 (50) 에 들어가기 바로 전에 반경방향 외측으로 가속되어 방향전환 도관 (50) 으로 부터 멀어지게 수송된다.

도 2 에서 보는 바와 같이 원통형 보호 스크린 (30) 은 적층된 환상 디스크 (52) 로 구성되어 있는데 이 환상 디스크는 두 디스크 (52) 사이에 분리 틈새 (53) 가 형성되도록 서로 떨어져 있고 이 틈새의 폭은 사용되는 가장 작은 보조 연삭체 (43) 의 직경 (c) 보다 작게 되어 있다. 적층된 환상 디스크 (52) 의 전방측, 즉 축 (6) 쪽으로 향하는 측은 폐쇄 판 (54) 으로 폐쇄되어 있다. 보호 스크린 (30) 은 복귀장치 (37) 안에 배치된다.

도 2 와 도 3 에서 보는 바와 같이 보조 연삭체 복귀 도관 (55) 이 복귀장치 (37) 에 형성되어 있다. 이 복귀 도관의 각 입구 (56) 는 복귀 도관 (47) 과 보호 스크린 (30) 에 직접 인접해 있다. 각 출구 (57) 는 연삭실 (8) 의 시작 영역, 정확히 말해 나선형으로 배치된 도구 (38) 의 제 1 영역 (40) 안으로 진입해 있다. 도 3 에서 볼 수 있듯이 회전 방향 (42) 에서 볼 때 각 출구 (57) 는 하나 또는 수개의 도구 (38) 앞에 직접 배치되어 있으며 따라서 배출 도관 (47) 을 지나 복귀하는 보조 연삭체 (43) 가 출구 (57) 를 통해 배출되자 마자 그 보조 연삭체 (43) 에는 유동방향 (44) 으로 운동량이 부여된다.

유동방향 (44) 으로 연삭실 (8) 을 통해 흐를 때 연삭 대상물은 연삭 대상물 공급 라인 (21) 으로 부터 하방으로 흘러서 교반기 (20) 의 폐쇄 부재 (36) 와 뚜껑 (17) 사이에 배치된 연삭 대상물 공급실 (58) 을 통과한 다음, 연삭실 (8) 의 제 1 영역 (40) 과 제 2 영역 (45) 을 통과한 후에 방향전환 도관 (50) 을 지나 반경방향 안쪽으로 흐르고 거기서부터 상방으로 연삭 대상물 배출 도관 (47) 을 지나 배출 도관 (59) 으로 가게 된다. 이 배출 도관 (59) 은 폐쇄 부재 (36) 와 내부 고정자 (22) 사이에 형성되어 있으며 보호 스크린 (30) 을 향해 실질적으로 반경방향 안쪽으로 뻗어 있다. 그 후에 연삭 대상물은 보호 스크린 (30) 을 통과하여 연삭 대상물 배출라인 (31) 에 들어가게 되며 이 배출라인을 통해 교반기 밀(MILL)에서 배출된다.

연삭실 (8) 을 통과할 때 연삭 대상물은 보조 연삭체 (43) 와 상호 협력하는 회전 교반기 (20) 에 의해 연삭된다. 도구 (38) 에 의해 접선방향 운동량이 보조 구동체에 부여되어 그 구동체가 용기벽 (9) 쪽으로 이동하게 된다. 도면에 표시되어 있는 바와 같이 이 때문에 보조 연삭체 (43) 는 연삭실 (8) 의 반경방향 외측 영역에 집중되게 된다. 도구 (38) 와 용기벽 (9) 사이의 틈새 (39) 의 작은 폭 (b) 때문에 보조 연삭체 (43) 는 용기벽 (9) 에 퇴적되지 못하는데 거기로 이동한 보조 연삭체 (43) 라도 활성화되어 반복적으로 동반된다. 이미 설명한 바와 같이 두 나선형 곡선 (41, 46) 을 따라 도구 (38) 가 배열됨으로써 상부의 제 1 영역 (40) 에 있는 보조 연삭체 (43) 는 연삭 대상물 공급실 (58) 을 지나 연삭 대상물 공급라인 (21) 안으로 역류하지 못하게 된다. 제 2 영역 (45) 에 배열된 교반기 도구는 보조 연삭체 (43) 또는 적어도 그의 대부분이 방향전환 도관 (50) 을 지나 배출 도관 (47) 에 들어가는 것을 방지한다. 이리하여 연삭실 (8) 을 통해 흐를 때 연삭 대상물 내에 강한 상호작용 와류를 특징으로 하는 난류 유동이 연삭실 (8) 안에 발생되어 연삭 대상물은 선형 운동을 못하게 된다. 이 때문에 개별 연삭 대상물 입자는 회전자 (35) 에서 용기벽 (9) 으로 또한 그 반대 방향으로 번갈아 가며 흐르게 된다. 유동방향 (44) 으로 교반기 밀(MILL)의 처리량은 이 반경방향 왕복 유동에 중첩되며, 유동방향 (44) 의 속도성분의 크기는 단위 시간당 연삭 대상물의 부피 처리량과 연삭실 (8) 의 자유 단면(정확히 말하면, 연삭실 (8) 의 단면에서 이용가능한 보조 연삭체 (43) 의 단면을 뺀 것)으로부터 얻어진다.

상기한 조치에도 불구하고 보조 연삭체 (43) 가 연삭 대상물 배출 도관 (47) 에 들어간다면 와이퍼 요소 (48) 에 의해 연삭 대상물과 함께 전체 배출 도관 (47) 을 통해 이송된 후에 복귀 장치 (37) 를 지나 연삭실 (8) 의 제 1 영역 (40) 안으로 복귀하게 된다.

도 5 에 따른 실시형태가 도 2 에 따른 실시형태와 다른 점은, 보어 형태의 추가적인 작은 보조 연삭체 복귀 도관 (60) 이 회전자 (35') 의 축방향 길이를 따라 형성되어 있다는 것으로 이 추가적인 보조 연삭체 복귀 도관은 그 회전자의 원주를 따라 분포되어 있으며 5.0 ∼ 30.0 mm 의 직경 (h) 을 갖는다. 환상의 원통형 연삭 대상물 배출 도관 (47) 으로부터 상기 복귀 도관 (60) 은 연삭실 (8) 의 제 2 영역 (45) 안으로 직접 진입해 있으며 그리하여 상기한 조치에도 불구하고 연삭 대상물 배출 도관 (47) 에 들어간 보조 연삭체 (43) 는 상부의 복귀 장치 (37) 에 도달하기 전에 이미 연삭실 (8) 안으로 복귀하게 된다.

도 6 에 도시된 회전자 (35') 의 실제 길이에서 보는 바와 같이 작은 보조 연삭체 복귀 도관 (60) 은 나선형 곡선을 따라 배치되어 있으며 이 도관 (60) 은 원주방향으로 서로 겹치도록 서로의 옆에 배치되며 따라서 연삭 대상물 배출 도관 (47) 에 들어가 원심력의 작용으로 회전자 (35) 에서 원심 분리된 보조 연삭체 (43) 는 적어도 하나의 이러한 도관 (60) 에 의해 강제 유동하게 되며 이 도관을 통해 외부 연삭실 (9) 안으로 복귀할 수 있다.

도 7 에 따른 실시형태가 도 2 에 따른 실시형태와 다른 점은 보호 스크린 (30') 이 공지된 방식으로 내부 고정자 (22) 에 연결된 지지체 (61) 를 갖고 있다는 것으로 이 지지체 (61) 에는 슬롯형 구멍 (62) 이 제공되어 있다. 매우 얇은 시트금속편 또는 막 (63) 이 지지체 (61) 의 외측에 배치되어 있으며 이 막 (63) 에 는 매우 미세한 분리 슬롯 (64) 이 제공되어 있고 이 분리 슬롯의 실제 폭은 도면에서 나타낼 수는 없지만 가장 작은 보조 연삭체 (43) 의 직경 (c) 보다도 분명히 작다.

도 8 에 도시된 교반기 밀(MILL)이 도 2 에 따른 교반기 밀(MILL)과 다른 점은 도 5 의 실시형태에 따른 보조 연삭체 복귀 도관 (60) 과 도 7 의 실시형태에 따른 보호 스크린 (30') 이 회전자 (30') 에 제공되어 있다는 것이다.

도 9 에 따른 실시형태는 기본적으로 도 5 와 도 7 에 따른 실시형태에 상응하며 회전자 (35') 에는 보조 연삭체 복귀 도관 (60) 이 제공되어 있다. 그러나 보호 스크린 (30'') 은 내부 고정자 (22) 에 고정되지 않고 회전자 (35') 의 폐쇄 부재 (36) 에 배치되며 이 폐쇄 부재에는 보호 스크린 (30, 30', 30'') 모두를 둘러싸는 또는 포함하는 원통형 홈 (65) 이 형성되어 있다. 보호 스크린 (30'') 은 나사 (67) 로 회전자 (35') 의 폐쇄 부재 (36) 에 고정되는 지지체 (66) 를 갖는다. 이 지지체 (66) 에는 슬롯형 개구 (62) 가 제공되어 있는데 그의 원통형 외주는 분리 슬롯 (64) 을 포함하는 시트금속 포일 또는 시트금속편 (63) 으로 덮여 있다. 배출부 (68) 가 지지체 (66) 에 형성되어 있고 내부 고정자 (22') 를 향한 측에서 이 배출부 (68) 는 축선 (19) 과 동심인 배출개구 (69) 를 갖고 있다. 연삭 대상물 배출라인 (31') 은 그렇지 않으면 폐쇄되는 내부 고정자 (22') 의 상부 전방벽 (70) 을 밀봉되게 통과하여 보호 슬리브 필터 (30'') 의 마주보는 폐쇄벽 (71) 부근까지 이른다. 연삭 대상물 배출라인 (31') 과 상기 폐쇄벽 (71) 사이에는 좁은 틈새 (72) 가 형성되어 있으며 이 틈새 (72) 는 보조 연삭체 (43) 의 가장 작은 직 경 (c) 보다도 작은 폭 (i) 을 갖는다. 틈새 (72) 의 폭 (i) 은 연삭된 연삭 대상물이 배출될 때 충분히 높은 압력 손실이 일어나서 연삭 대상물이 보호 스크린 (30'') 을 통해 배출될 수 있도록 작아야 한다.

상기 보호 스크린 (30'') 의 폐쇄벽 (71) 은 전방벽 (70) 쪽으로 절두 원추형으로 열려 있어 전방벽 (70) 쪽으로 향한 반경방향 외측영역에서 환상 틈새 (73) 를 형성하게 되며 이 환상 틈새 (73) 는 교반기 밀(MILL)이 사용중일 때 보조 연삭체 (43) 가 사실상 들어가지 못하게 한다. 정지중에 이 영역에 들어간 보조 연삭체 (43) 는 다시 환상 틈새 (73) 를 통해 외부로 보내져 보조 연삭체 복귀 도관 (55) 에 들어가게 된다.

이 실시형태에서 보호 스크린 (30'') 은 또한 그의 시트금속 포일 또는 시트금속편 (63) 과 함께 축선방향으로 보조 연삭체 복귀 도관 (55) 과 완벽하게 정렬된다. 보조 연삭체 (43) 가 보호 스크린 (30'') 의 영역에 들어가는 경우 그 보조 연삭체는 원통형 원주를 형성하는 시트금속 포일 또는 시트금속편 (63) 에 의해 복귀 도관 (55) 안으로 보내지게 된다.

전술한 각 실시형태들은 수직 중심 길이방향 축선 (19) 을 갖는 교반기 밀(MILL)을 나타내고 있지만 상기한 실시형태들은 수평배치 또는 중간배치에도 쉽게 적용될 수 있다.

극히 작은 직경 (c) 을 갖는 보조 연삭체 (43), 즉 미세 보조 연삭체를 사용하는 경우, 연삭 대상물은 1 ∼ 100mPas 의 매우 작은 점도를 갖는다.

Claims

자유 유동하는 연삭 대상물을 처리하기 위한 교반기 밀(MILL)로서,

용기벽 (9) 으로 실질적으로 폐쇄된 연삭실 (8) 을 형성하는 연삭용기 (2) 와,

회전방향 (42) 으로 회전구동 가능하게 연삭용기 (2) 안에 배치되고 공통의 중심 길이방향 축선 (19) 에 대해 컵형태로 되어 있으며 그리고 용기벽 (9) 의 부근까지 뻗어 있는 도구 (38) 가 제공되어 있는 환상의 원통형 회전자 (35, 35') 를 갖는 교반기 (20), 및

상기 회전자 (35, 35') 내부에 배치되, 연삭용기 (2) 에 결합되고 또한 페쇄된 외벽 (23) 을 갖는 내부 고정자 (22, 22') 를 포함하며,

상기 환상의 원통형 연삭실 (8) 은 용기벽 (9) 과 회전자 (35, 35') 사이에 형성되며 또한 직경 (c) 의 보조 연삭체를 받고, 환상 틈새의 형태로 된 환상의 원통형 내부실이 회전자 (35, 35') 와 내부 고정자 (22, 22') 의 외벽 (23) 사이에 형성되어 있으며 상기 내부실은 연삭실 (8) 내부에 동축으로 배치되고 또한 방향전환 도관 (50) 을 통해 그 연삭실에 연결되어 있으며,

상기 연삭실 (8) 은 적어도 부분적으로 보조 연삭체 (43) 로 채워지며,

연삭실 (8) 의 상류에 배치되어 유동방향 (44) 으로 그 연삭실 안으로 열려 있는 연삭 대상물 공급실 (58) 과 유동방향 (44) 으로 내부실 (8) 의 하류에 배치되는 보호 스크린 (30, 30'') 이 연삭 대상물이 통과할 수 있도록 연삭용기 (2) 의 대략 동일한 측에 배치되어 있고,

보호 스크린 (30, 30'') 의 부근으로부터 보조 연삭체 (43) 를 연삭실 (8) 안으로 복귀시키기 위한 보조 연삭체 복귀 도관 (55) 이 교반기 (20) 에 제공되어 있으며 이 복귀 도관 (55) 은 내부실의 단부를 연삭실 (8) 의 시작부에 연결하는 상기 교반기 밀(MILL)에 있어서,

상기 내부실은 연삭 대상물 배출 도관 (47) 이며,

연삭실 (8) 로부터 보조 연삭체 (43) 가 연삭 대상물 배출 도관 (47) 안으로 넘어가는 것을 방지하기 위한 장치가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 교반기 밀(MILL).
제 1 항에 있어서, 용기벽 (9) 에는 도구가 없으며,

회전자 (35, 35') 에 고정된 도구 (38) 는 용기벽 (9) 에 대해 좁은 틈새 (39) 만을 형성하는 것을 특징으로 하는 교반기 밀(MILL).
제 2 항에 있어서, 도구 (38) 와 용기벽 (9) 사이의 틈새 (39) 는 보조 연삭체 (43) 의 직경 (c) 과 관련하여 4c ≤ b ≤ 6c 를 만족하는 틈새폭 (b) 을 가지며, 최소 틈새폭 (b) 은 1.0mm ≤ b ≤ 2.0mm 인 것을 특징으로 하는 교반기 밀(MILL).
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 회전자 (35, 35') 의 원주방 향에서 볼 때, 도구 (38) 는 보조 연삭체 복귀 도관 (55) 과 방향전환 도관 (50) 사이의 제 2 영역 (45) 에서 제 2 나선형 곡선 (46) 을 따라 배치되어 서로 겹치게 되고 이리하여 회전자 (35, 35') 가 회전방향 (42) 으로 회전 구동될 때 유동방향 (44) 에 반대인 운동량이 보조 연삭체 (43) 에 부여되는 것을 특징으로 하는 교반기 밀(MILL).
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 연삭실 (8) 은 방향전환 도관 (50) 의 상류에서 바닥면 (51) 을 가지며 이 바닥면 (51) 은 거리 (g) 을 두고 최근접 도구 (38) 에 의해 닦이게 되는 것을 특징으로 하는 교반기 밀(MILL).
제 5 항에 있어서, 보조 연삭체 (43) 의 직경 (c) 과 관련하여 바닥면 (51) 과 최근접 도구 (38) 사이의 거리 (g) 는 4c ≤ g ≤ 6c 이며, 최소 거리 (g) 는 1.0mm ≤ g ≤ 2.0mm 으로 정해져 있는 것을 특징으로 하는 교반기 밀(MILL).
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 방향전환 도관 (50) 은 회전자 (35, 35') 의 바로 옆에서 연삭실 (8) 밖으로 형성되어 있고, 바닥면 (51) 은 이의 반경방향 외측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 교반기 밀(MILL).
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 회전자 (35, 35') 쪽으로 뻗은 와이퍼 요소 (48) 가 내부 고정자 (22, 22') 를 따라 배치되어 있으며, 회전자 (35, 35') 는 연삭 대상물 배출 도관 (47) 을 형성하는 그의 내면에는 도구가 없는 것을 특징으로 하는 교반기 밀(MILL).
제 8 항에 있어서, 내부 고정자 (22, 22') 를 따라 배치된 와이퍼 요소 (48) 는 중심 길이방향 축선 (19) 의 방향으로 서로 겹치며, 또한 회전자 (35, 35') 가 회전방향 (42) 으로 구동될 때 보조 연삭체 (43) 에 유동방향 (44) 으로 운동량을 부여할 수 있도록 내부 고정자 (22, 22) 의 원주방향으로 나선형 곡선을 따라 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 교반기 밀(MILL).
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 와이퍼 요소 (48) 는 회전자 (35, 35') 에 대해 틈새 (49) 를 형성하며, 이 틈새의 틈새폭 (e) 은 보조 연삭체 (42) 의 직경 (c) 과 관련하여 4c ≤ e ≤ 6c 이며, 최소 틈새폭 (e) 은 1.0mm ≤ c ≤2.0mm 로 정해져 있는 것을 특징으로 하는 교반기 밀(MILL).
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 내부 고정자 (22, 22') 에냉각실 (25) 이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 교반기 밀(MILL).
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 연삭 대상물 배출 도관 (47) 을 연삭실 (8) 에 연결시키는 작은 보조 연삭체 복귀 도관 (60) 이 회전자 (35') 에 형성되어 있고 이 복귀 도관의 직경 (h) 은 5.0mm ≤ h ≤ 30.0mm 인 것 을 특징으로 하는 교반기 밀(MILL).
제 12 항에 있어서, 보조 연삭체 복귀 도관 (60) 은 중심 길이방향 축선 (19) 의 방향으로 서로 겹치도록 또한 회전방향 (42) 으로 방향전환 도관 (15) 으로부터 보호 스크린 (30, 30', 30'') 쪽으로 상승하는 나선형 곡선을 따라 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 교반기 밀(MILL).
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 보조 연삭체 (43) 의 직경 (c) 은 c ≤ 0.3mm 이고 바람직하게는 0.02mm ≤ c ≤ 0.1mm 인 것을 특징으로 하는 교반기 밀(MILL).
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 보호 스크린 (30'') 은 회전이 불가능하게 교반기 (20) 에 결합되어 있고, 이 보호 스크린 (30'') 의 배출부 (68) 는 연삭용기 (20) 에 대해 정지되어 있는 연삭 대상물 배출 도관 (31') 안으로 직접 진입해 있는 것을 특징으로 하는 교반기 밀(MILL).
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 연삭실 (8) 의 내경 (D35) 과 연삭실 (8) 의 외경 (D9) 사이에 0.6 ≤ D35/D9 ≤ 0.95, 바람직하게는 0.7 ≤ D35/D9 ≤ 0.85 인 것을 특징으로 하는 교반기 밀(MILL).
제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 배출 도관 (47) 의 내경 (d23) 과 배출 도관 (47) 의 외경 (d35) 사이에 0.8 ≤ d23/d35 ≤ 0.98, 바람직하게는 0.9 ≤ d23/d35 ≤ 0.98 인 것을 특징으로 하는 교반기 밀(MILL).