KR20130135279A - 교반기 볼 밀의 분리 장치를 위한 동적 요소 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원통형 분쇄 용기(22)를 가진 교반기 볼 밀(20)에 관한 것이다. 분쇄 용기(22)는 하나 이상의 분쇄 재료 유입구(24) 및 하나 이상의 분쇄 재료 배출구(26)를 갖는다. 분쇄 용기(22) 안에는 구동 장치와 연결된 교반기 축(28)이 배치된다. 교반기 축(28)은 구동 장치의 구동 에너지의 일부를 분쇄 보조 매체들에 전달한다. 분쇄 보조 매체들은 분쇄 용기(22) 안에 이격되어 분포되어 있다. 또한, 교반기 볼 밀(20)은 분쇄 재료 배출구에 할당된 분리 장치(30)를 가지며, 이 분리 장치(30)는 회전축 둘레에 배치되고, 그리고/또는 회전축을 중심으로 회전한다. 분리 장치(30)는 2개 이상의 부품으로 이루어지고, 그 중 하나의 부품은 하나 이상의 분리 장치(31)이고 제2 부품은 재료 흐름을 생성하는 동적 요소(32)이다.

Description

교반기 볼 밀의 분리 장치를 위한 동적 요소{DYNAMIC ELEMENT FOR THE SEPARATING DEVICE OF A STIRRING BALL MILL}
본 발명은 교반기 볼 밀을 위한 동적 요소를 갖는 분리 장치에 관한 것이다.
독일 특허 출원 DE 10 2007 043 670 A1에는 원통형 분쇄 용기를 가진 교반기 볼 밀이 공개되어 있으며, 여기서는 분쇄 용기 안에 구동 장치와 연결된 교반기 축이 배치된다. 교반기 축은 분쇄 용기 안에 이격되어 배치된 분쇄 보조 매체들에 구동 에너지의 일부를 전달한다. 분쇄 재료 배출구 전방에 나선형 분리 장치가 배치된다.
유럽 특허 출원 EP 1 468 739 A1호에는 분쇄 매체들을 수용하는 원통형 또는 원추형 분쇄 챔버를 갖는, 재료의 미분쇄 및 초미분쇄에 이용되는, 연속 작동 수평 교반기 볼 밀이 공개되어 있다. 분쇄 챔버의 일측 단부에 분쇄 챔버의 내실로 통하는 재료 유입구가 배치되어 있다. 분쇄 챔버의 타측 단부에는 내실로부터 밖으로 통하는 재료 배출구가 위치한다. 또한, 복수의 교반 기관을 가지며 챔버 축에 동축인 교반기가 존재한다. 재료 배출구 전방에는 독립적으로 구동되는 분리 시스템이 배치되어 분쇄 매체를 분쇄된 재료로부터 분리하고 다시 분쇄 챔버의 내실 안으로 이송한다. 분리 시스템은 챔버 축에 대해 동축으로 배치된 2개의 원형 디스크를 갖는 분리 기관으로 형성되어 있다. 이들 원형 디스크 사이에, 디스크 중심점의 둘레에 대칭적으로 분포되고 디스크 에지로부터 안쪽으로 뻗은 복수의 이송 요소들 또는 베인 요소들이 배치되어 있다. 분리 장치의 작동 시 베인 요소들이 재료-분쇄 매체 혼합물에 배압을 형성함에 따라, 원심력 및 상이한 비 밀도로 인해 분쇄 매체가 제품으로부터 분리되어 다시 내실 안으로 이송된다.
유럽 특허 공보 EP 0 627 262 B1호에는 재료의 미분쇄 및 초미분쇄에 이용되는, 연속 작동 교반기 볼 밀이 공개되어 있다. 이 교반기 볼 밀은 분쇄 매체의 수용에 이용되는 원통형 또는 원추형 분쇄 챔버를 갖는다. 분쇄 챔버의 일측 단부에 배치된 분쇄 재료 유입구는 분쇄 챔버의 내실로 통한다. 분쇄 챔버의 타측 단부에 배치된 분쇄 재료 배출구는 내실로부터 밖으로 뻗어 있다. 또한, 교반기 볼 밀은 교반 기관들 및 분쇄 매체의 운동을 위한, 분쇄 챔버 축에 대해 동축으로 운동하는 교반기를 가지며, 교반 기관들은 블레이드 휠 또는 프로펠러처럼 형성되며 복수의 이송 요소들을 갖는다. 이송 요소들 양쪽에 각각 하나의 원형의 디스크가 배치되며, 양 디스크 중 하나 이상은 하나 이상의 중앙 개구를 갖는다. 분쇄 매체들과 분쇄할 재료로 형성된 혼합물이 중앙 개구를 통해 흘러간다. 교반 기관들은, 교반기 볼 밀의 작동 동안 연속적으로 혼합물의 일부가 중앙 개구를 가진 디스크의 가장자리에 의해 방사방향으로 안쪽으로 중앙 개구 쪽으로 역류하는 방식으로 구성되고 그 치수가 설계된다. 거기로부터 혼합물은 디스크들 사이의 공간 안으로 역류한다. 그 결과, 분쇄 매체가 분쇄 챔버의 내실에서 축방향으로 균일하게 분포하게 된다.
본 발명의 과제는 교반기 볼 밀로부터 분쇄 보조 매체들이 배출되는 것을 방지할 수 있는 분리 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제는 제1항의 특징들을 포함하는, 교반기 볼 밀 내 분리 장치에 의해 해결된다. 그외 유리한 특징들은 종속항들의 특징들을 참조한다.
본 발명의 또 다른 과제는, 교반기 볼 밀로부터 분쇄 보조 매체들이 배출되는 것을 방지할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제는 제11항의 특징들을 포함하는 방법에 의해 해결된다.
원통형 분쇄 용기를 갖는 교반기 볼 밀이 공개되어 있다. 분쇄 용기는 하나 이상의 분쇄 재료 유입구 및 하나 이상의 분쇄 재료 배출구를 갖는다. 분쇄 용기 안에는 구동 장치와 연결된 교반기 축이 배치된다. 교반기 축은 구동 장치의 구동 에너지의 일부를 분쇄 보조 매체들에 전달한다. 분쇄 보조 매체들은 분쇄 용기 안에 이격되어 분포되어 있다. 또한, 교반기 볼 밀은 분쇄 재료 배출구에 할당된 분리 장치를 가지며, 이 분리 장치는 회전축 둘레에 배치되고, 그리고/또는 회전축을 중심으로 회전한다. 분리 장치는 2개 이상의 부품들로 이루어지며, 이들 중 하나의 부품은 하나 이상의 분리 장치이고 제2 부품은 재료 흐름을 생성하는 동적 요소이다. 동적 요소는 방사방향으로 연장하는 채널들 또는 베인들을 갖는다.
교반기 볼 밀의 교반기 축은 케이지를 갖는다. 분리 장치의 동적 요소는 분쇄 용기의 단부에 대해 간격을 두고 배치된다. 동적 요소와 단부 사이의 간격은 0.5㎜ 내지 30㎜ 사이에서 조정될 수 있다. 한 바람직한 실시예에서 상기 간격은 2㎜와 15㎜ 사이에서 가변적이다. 또한, 상기 바람직한 실시예에서 상기 간격은 교반기 축에 대해 축방향으로 조정될 수 있다. 상기 간격의 조정은 크기가 다른 분쇄 매체에 맞춘 조정 시 이용된다.
동적 요소의 표면과 분쇄 용기의 단부는 서로 원추형으로 배치된다. 회전축과 동적 요소의 표면 사이 또는 회전축과 단부 사이의 각도는 5° 내지 85°의 범위 내에서 형성된다. 한 바람직한 실시예에서 상기 각도는 15° 내지 80°의 값을 갖는다.
교반기 축 길이에 대한 분리 장치의 길이의 비의 값은 1:1.1 내지 1:2의 범위 내에 놓인다. 분리 장치가 어떻게 형성되는지에 따라, 상기 값은 1:1.3 내지 1:1.7의 범위 내에 놓일 수도 있다.
케이지의 내경에 대한 분리 장치의 외경의 비는 1:1.05 내지 1:2의 값 범위 내에 놓인다. 또한, 분리 장치의 기능에 있어서 분쇄 용기의 단부의 외경에 대한 분리 장치의 외경의 비가 중요하다. 상기 비는 1:1과 1:1.2 사이의 범위 내에 놓인다.
케이지의 구동은 교반기 축에 의해 이루어진다. 또한, 분리 장치의 회전 운동을 생성하기 위한 별도의 구동 장치가 제공될 수 있다. 이 분리 장치의 디자인을 위해 다른 실시예들도 가능하다. 분리 장치는 스크린, 스크린 카트리지 또는 코일이 될 수 있다. 종래 기술에는 교반기 볼 밀을 위한 많은 분리 장치들이 공지되어 있다. 이러한 공지된 분리 장치들 역시 본 발명에 따른 동적 요소와 결합될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 분리 장치를 갖는 교반기 볼 밀의 작동 방법이 공개되어 있다. 상기 방법에서는 2개 이상의 부품으로 이루어진 분리 장치가 사용되고, 하나 이상의 분리 장치는 재료 흐름을 생성하는 하나 이상의 동적 요소와 결합된다. 분리 장치의 출구와 입구 사이에 분쇄 용기 안에서 재료 순환이 실시된다. 이 재료 순환에 의해, 동적 요소와 분쇄 용기의 단부 사이 간격에 의해 형성되는 갭 안으로 분쇄 보조 매체가 더 이상 유입될 수 없다. 동적 요소는 분리 장치의 배출구와 유입구 사이에서 흐름을 생성한다.
분리 장치와 동적 요소는 서로 결합하여 그리고/또는 서로 독립적으로 구동되며, 교반기 축과 결합되거나 분리되어 구동된다. 교반기 볼 밀 내에서 어떤 재료가 처리되는지에 따라, 작동 상태들이 다르게 조정되는 것이 바람직할 것이다. 이 경우, 분리 장치와 동적 요소의 결합체와 다른 속도로 교반기 축을 회전 운동시키는 것도 바람직할 수 있다.
순환 흐름에 의해 발생하는 압력은 분리 장치의 단부에서보다 케이지로 넘어가는 전이 영역에서 더 크다. 동적 요소의 회전 운동에 의해, 방사 방향으로 회전축으로부터 교반기 축으로 향하는 재료 흐름이 생긴다.
하기에서는 첨부 도면들을 참고하여 본 발명의 실시예들 및 장점들을 상술한다. 도면들에서 개별 요소들 사이의 크기 비는 실제 크기 비에 항상 상응한 것은 아니며, 편의상 다른 요소들에 비해 몇몇 형상들은 단순화하여 도시하였고, 또 다른 형상들은 확대하여 도시하였다.
도 1은 나선형 분리 장치를 가진, 본 발명에 따른 교반기 볼 밀의 개략적인 구조도이다.
도 2는 본 발명에 따른 교반기 볼 밀의 개략적인 구조도로서, 주 분리 장치가 스크린 카트리지이다.
도 3a 및 도 3b는 상이한 분리 장치 구성들의 길이비 및 직경비에 관한 도이다.
도 4는 동적 요소의 개략적인 구조도이다.
도 5 및 도 6은 동적 요소의 가능한 실시예들에 관한 개략도이다.
본 발명의 동일한 요소들 또는 기능이 같은 요소들에 대하여 동일한 도면 부호가 사용된다. 또한, 개별 도면에는 편의상 각 도면의 설명에 필요한 도면부호들만 표시되어 있다.
도 1에는 분리 장치(30)를 가진 본 발명에 따른 교반기 볼 밀(20)의 개략적인 구조가 도시되어 있다. 도시된 교반기 볼 밀(20)은 분쇄 재료 유입구(24) 및 분쇄 재료 배출구(26)를 갖는 분쇄 용기(22)로 이루어진다. 분쇄 용기(22) 안 중앙에 교반기 축(28)이 배치되어 있다. 교반기 축(28) 안에 분리 장치(30)가 배치되어 있다. 교반기 축(28)의, 분리 장치(30)를 둘러싸는 부분을 케이지(44)라 한다. 케이지(44)는 축방향 리세스(45) 등을 가질 수 있으므로, 이러한 축방향 리세스(45)를 통과하여 예를 들어 분쇄 보조 매체들이 분쇄 용기(22) 안으로 되돌아올 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서 분리 장치(31)는 나선형으로 형성되어 있다. 분리 장치(31)에는 재료 흐름을 생성하는 동적 요소(32)가 할당되어 있다. 동적 요소(32)는 분쇄 용기(22)의 단부(27)와 간격(a)을 두고 배치된다. 간격(a)으로서 정해진 갭(42)을 통해 분쇄 재료가 동적 요소(32)와 단부(27) 사이에서 흘러갈 수 있다. 재료의 흐름은 회전축(29)을 중심으로 한 동적 요소(32)의 회전 운동에 의해 생성된다.
도 2에는 본 발명에 따른 교반기 볼 밀(20)의 개략적인 구조가 도시되어 있으며, 여기서 분리 장치(31, 30)는 스크린(44) 또는 스크린 카트리지(44)이다. 분리 장치(31)는 재료 흐름을 생성하는 동적 요소(32)와 결합되어 있다.
도 3a 및 도 3b에는 상이한 분리 장치 구성들의 길이비 및 직경비가 도시되어 있다. 도 3a에는 길이가 긴 분리 장치(31)를 가진 교반기 볼 밀(20)이 도시되어 있다. 그에 반해 도 3b에는 길이가 짧은 분리 장치(31)를 갖는 교반기 볼 밀(20)이 도시되어 있다.
도 3a에 도시된 교반기 볼 밀(20)의 경우에 분리 장치(30)는 교반기 축(28)에 의해 둘러싸여 있다. 길이(l")를 갖는 동적 요소(32)가 길이(l')를 갖는 분리 장치(31)에 연결되어 있다. 길이(L)를 갖는 교반기 축(28)은 길이(l)를 갖는 분리 장치(30)보다 훨씬 더 길다. 동적 요소(32)와 단부(27) 사이에 갭(42)이 형성되어 있다. 갭 폭(42)은 간격(a)에 의해 정해지고, 이 간격은 교반기 볼 밀(20)의 실시예에 따라, 그리고 (도시되지 않은) 분쇄 보조 매체의 크기에 따라서 조정될 수 있다. 동적 요소(32)와 단부(27)가 서로 정해진 간격(a) 및 정해진 각도(w)로 배치되는 점은 분리 장치(30)의 기능을 위해 중요하다. 또한, 교반기 축(28)의 내경(D)은 적어도 분리 장치(30)의 외경(d)보다 더 큰 것을 알 수 있다. 그러나 단부(27)의 외경(d')은 교반기 축(28)의 내경(D)보다 훨씬 더 작다.
도 3b는 분리 장치(30) 및 다른 부품들의 길이까지 도 3a와 동일하다. 분리 장치(30)의 길이(l)는 분리 장치(31)의 길이(l')와 동적 요소(32)의 길이(l")를 합친 것이다. 그러나 도 3b에 도시된 실시예의 경우에 교반기 축(28)의 길이(L)는 분리 장치(30)의 길이(l)보다 더 작다. 또한, 단부(27)는 약간만 교반기 축(28)과 중첩된다.
도 4에는 재료의 흐름을 생성하는 동적 요소(32)의 개략적인 구조가 도시되어 있다. 동적 요소(32)는 회전축(29)을 중심으로 회전 대칭 형태로 연장되는 구조를 갖는다. 동적 요소(32)의 접촉 측(36)은 설치 상태에서 (도시되지 않은) 분리 장치와 상호 작용한다. 중앙 보어(33)를 통해 분쇄 재료가 분리 장치로부터 흡입되어, 채널들(34)을 통해 방사방향으로 외부를 향해 흐름 방향(37)으로 다시 배출된다. 동적 요소(32)의 작용면(38)에 있는 개구들(39)을 통해 분쇄 재료 흐름이 동적 요소(32) 외부로 배출될 수 있다. 동적 요소(32)의 작용면(38)이 원추 형상인 것을 분명하게 알 수 있다. 동적 요소의 횡단면은 (도시되지 않은) 단부의 방향으로 작아진다.
도 5 및 도 6에는 동적 요소(32)의 가능한 실시예들이 개략적으로 도시되어 있다. 도 5는 동적 요소(32)의 정면도이다. 재료 흐름을 생성하는 채널들(34)은 중앙 보어(33)로부터 외부를 향해 동적 요소(32)의 작용면(38) 쪽으로 아치형 선으로 연장된다.
도 6에는 동적 요소(32)의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 채널들(34)은 중앙 보어(33)로부터 방사 방향으로 외부를 향해 작용면(38) 쪽으로 연장된다. 짧은 채널들(35)은 중앙 보어(33)의 영역에서 동적 요소(32)의 재료에 의해 커버되어 있다. 이러한 짧은 채널들(35)은 동적 요소(32)의 원추 형상에 의해 (도시되지 않은) 접촉 측의 근처에서 비로소 나타난다.
본 발명은 바람직한 실시예를 참고하여 설명되었다.
20 교반기 볼 밀
22 분쇄 용기
24 분쇄 재료 유입구
26 분쇄 재료 배출구
27 분쇄 용기의 단부
28 교반기 축
29 회전축
30 분리 장치
31 분리 장치
32 재료 흐름을 생성하는 동적 요소
33 중앙 보어
34 채널
35 짧은 채널
36 동적 요소의 접촉 측
37 흐름 방향
38 동적 요소의 작용면
39 개구
42 갭
44 케이지
45 리세스
a 간격
w 각도
L 교반기 축의 길이
l 분리 장치의 길이
l' 분리 장치의 길이
l" 동적 요소의 길이
D 교반기 축의 내경
d 분리 장치의 외경
d' 단부의 외경

Claims (16)

  1. 원통형 분쇄 용기(22)를 가진 교반기 볼 밀(20)이며, 분쇄 용기(22)는 하나 이상의 분쇄 재료 유입구(24) 및 하나 이상의 분쇄 재료 배출구(26)를 가지며, 분쇄 용기(22) 안에 구동 장치와 연결된 교반기 축(28)이 배치되어 구동 에너지의 일부를 분쇄 보조 매체들에 전달하고, 분쇄 보조 매체들은 분쇄 용기(22) 안에 이격되어 분포되며, 상기 교반기 볼 밀(20)은 분쇄 재료 배출구(26)에 할당된 분리 유닛(30)을 가지며, 상기 분리 유닛(30)은 회전축(29) 둘레에 배치되고, 그리고/또는 회전축(29)을 중심으로 회전하는, 교반기 볼 밀에 있어서,
    분리 유닛(30)은 2개 이상의 부품으로 형성되며, 그 중 하나의 부품은 하나 이상의 분리 장치(31)이고, 제2 부품은 재료의 흐름을 생성하기 위해 방사방향으로 연장되는 채널들(34) 또는 베인들을 갖는 동적 요소(32)인 것을 특징으로 하는, 교반기 볼 밀(20).
  2. 제1항에 있어서, 동적 요소(32)는 분쇄 용기(22)의 단부(27)에 대해 간격(a)을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는, 교반기 볼 밀(20).
  3. 제2항에 있어서, 간격(a)은 0.5㎜ 내지 30㎜, 바람직하게는 2㎜ 내지 15㎜ 사이에서 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는, 교반기 볼 밀(20).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 동적 요소(32)의 표면(38)과 분쇄 용기(22)의 단부(27)는 서로 원추형으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 교반기 볼 밀(20).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 교반기 축 길이(L)에 대한 분리 유닛(30)의 길이(l)의 비는 1:1.1 내지 1:2 사이의 범위, 바람직하게는 1:1.3 내지 1:1.7 사이의 범위 내에 놓이는 것을 특징으로 하는, 교반기 볼 밀(20).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 케이지(44)의 내경(D)에 대한 분리 유닛(30)의 외경(d)의 비는 1:1.05 내지 1:2의 범위 내에 놓이는 것을 특징으로 하는, 교반기 볼 밀(20).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 분쇄 용기(22)의 단부(27)의 외경(d')에 대한 분리 유닛(30)의 외경(d)의 비는 1:1 내지 1:1.2 사이의 범위 내에 놓이는 것을 특징으로 하는, 교반기 볼 밀(20).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 케이지(44)의 구동은 교반기 축(28)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는, 교반기 볼 밀(20).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 분리 유닛(30)의 회전 운동을 생성하기 위한 별도의 구동 장치가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는, 교반기 볼 밀(20).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 분리 장치(31)는 스크린이거나, 스크린 카트리지이거나, 코일인 것을 특징으로 하는, 교반기 볼 밀(20).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 교반기 볼 밀(20)의 작동 방법에 있어서,
    2개 이상의 부품으로 이루어진 분리 유닛(30)이 이용되고, 하나 이상의 분리 장치(31)는 재료 흐름을 생성하는 하나 이상의 동적 요소(32)와 결합되며, 분리 유닛(30)의 출구와 입구 사이에 분쇄 용기(22) 안에서 재료 순환이 실시되는 것을 특징으로 하는, 교반기 볼 밀의 작동 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 재료 순환에 의해, 동적 요소(32)와 분쇄 용기(22)의 단부(27) 사이의 간격(a)에 의해 형성된 갭(42) 안으로의 분쇄 보조 매체들의 침투가 방지되는 것을 특징으로 하는, 교반기 볼 밀의 작동 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 동적 요소(32)는 분리 장치(31)의 배출구와 유입구 사이에서 흐름을 생성하는 것을 특징으로 하는, 교반기 볼 밀의 작동 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 분리 장치(31)와 동적 요소(32)는 서로 결합하여 그리고/또는 서로 독립적으로 구동되며, 교반기 축(28)과 결합되거나 분리되어 구동되는 것을 특징으로 하는, 교반기 볼 밀의 작동 방법.
  15. 제14항에 있어서, 순환 흐름의 압력은 분리 장치(31)의 단부에서보다 케이지(44)로 넘어가는 전이 영역에서 더 큰 것을 특징으로 하는, 교반기 볼 밀의 작동 방법.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 동적 요소(32)의 회전 운동에 의해 방사 방향으로 회전축(29)으로부터 교반기 축(28)을 향하는 재료 흐름이 생기는 것을 특징으로 하는, 교반기 볼 밀의 작동 방법.
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