KR20140043998A - 미분체 제조용 수직형 분산 분쇄장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단일의 배셀을 사용하되 서로 분쇄된 입도가 상이하게 나타나는 2개의 분쇄실로 구획하여 사용할 수 있도록 하고, 분쇄 및 분산을 위해 단일의 배셀 내에 수용되는 하나의 회전축과, 그 하나의 회전축을 구동하기 위한 하나의 동력전달수단을 구비함으로써, 부품의 수가 적고 설치 및 조립 구조가 단순하여 제작 비용을 크게 절감하고 설치의 레이 아웃성을 향상시킨 구조의 1차 및 2차 분산 분쇄를 연속적으로 가공할 수 있는 단일 배셀을 가진 분쇄 분산장치를 제공하는 데 있다. 이를 위해 본 발명은 1개의 모터, 그 모터로부터 동력을 전달받는 1개의 회전축, 그 회전축이 관통하여 결합되고 분쇄실의 외형을 형성하는 배셀을 구비하며, 그 배셀 내부를 중간 격벽에 의해 상하 2개로 구획하여 좁은 틈새를 통해 서로 연통하는 제1 및 제2분쇄실을 형성하며, 그 제1분쇄실의 일측에 슬러리 원료 탱크로부터 원료공급관로를 통해 연속하여 공급되는 슬러리를 도입하는 슬러리 유입구가 마련되며, 그 제1 및 제2분쇄실에 걸쳐 수용되고 있는 상기 1개의 회전축에 결합되는 제1 및 제2로터와, 상기 중간 격벽의 회전축의 통과부위에 마련되어 좁은 틈새를 통해 하측의 제1분쇄실로부터 상측의 제2분쇄실로 압송되는 분쇄된 슬러리의 특정 입도 이하만을 통과토록 허용하는 1차 분리기와, 상기 제2분쇄실의 배셀 상측의 슬러리 배출구 부위에 마련되어 상기 1차 분리기보다 더 작은 입도로 분쇄된 슬러리의 통과를 허용하는 2차 분리기를 포함하여 구성되어 있다.

Description

미분체 제조용 수직형 분산 분쇄장치{Vertical typed apparatus for pulverization and dispersion for producing minute particle}

본 발명은 원료를 일정한 입도 이하의 미립자로 분쇄 및 분산하는 미립자 분쇄 분산장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 1개의 모터, 그 모터로부터 동력을 전달받는 1개의 회전축, 그 회전축이 관통하여 결합되고 분쇄실의 외형을 형성하는 배셀 및 배셀 내부가 중간 격벽에 의해 상하 2개의 제1 및 제2분쇄실로 구획되고 그 제1 및 제2분쇄실을 관통하는 1개의 회전축에 결합되는 로터 및 상기 제1 및 제2분쇄실에 수용되어 각기 다른 입도로 분쇄하는 비드들을 포함하는 분쇄 분산장치에 관한 것이다.

미분체의 제조를 위한 분쇄 및 분산장치는 각종 페이스트의 제조 설비 및 화학원료, 예를 들면 잉크, 안료, 페인트, 화장품, 의약품 및 도료 등과, 각종 코팅제, 연마제, 세라믹 또는 금속 분말 또는 각종 전자재료(PZT, 유전체, MLCC, Ferrite, 디스플레이 재료) 등을 미세하게 분쇄 혹은 분산시키기 위하여 사용되며, 이를 위해 연속 습식 분쇄장치와 같은 다양한 형태가 이 분야에 공지되어 있다.

일반적으로, 원료를 분쇄하여 일정한 입도 이하의 미립자로 가공하기 위한 분쇄·분산장치의 구성은 원료를 투입하는 투입구, 원료를 분쇄하는 공간인 분쇄실, 분쇄실 내에 머무는 분쇄 매개체(Grinding Media)인 비즈(Beads) 또는 볼(ball)에 운동에너지를 가하는 회전로터 혹은 핀, 슬러리 형태로 공급된 후 잘게 분쇄된 원료로부터 분쇄 매개체인 비즈를 분리시켜 원료만을 빠져나가게 해주는 분리기(Separator) 장치, 분쇄된 원료가 빠져나가는 배출구를 구비하여 원료를 연속적으로 분쇄할 수 있도록 하는 구조로 되어 있으며, 세부적으로는 분산 및 분쇄시키고자 하는 물질의 분쇄 매체로 볼을 사용하는 경우 볼밀(ball mill)이라 부르고, 비드를 사용하는 경우에는 비드밀(bead mill)이라 부르고 있으며, 총칭한 포괄 명칭으로는 분쇄 분산장치라 하고 있다.

이에 따라 분쇄·분산장치를 구동하면 분쇄실 내의 로터, 혹은 핀이 회전하며, 분쇄실(배셀)에 충전되어 있는 비즈(beads)(또는 볼)가 운동하기 시작한다. 구동상태에서 원료를 투입하면 비즈의 운동에너지에 의해 원료는 분쇄·분산되기 시작한다. 이렇게 분쇄·분산된 원료는 배출구를 통해서 나오게 되는데, 이때 분리기에 의해 분쇄된 원료는 걸러지고, 비즈는 분쇄실에 머무르게 되어 계속 핀 혹은 로터에 의한 운동을 일으킨다.

이처럼 습식 분쇄 분산장치는 실린더 내부에 있는 디스크(disk) 형상의 로터(rotor)가 회전하면서 연마액, 연마석, 가공재료 등이 혼합된 유체와 회전되는 디스크 사이에 전단력이 발생하여 유체 내에 경도와 비중이 큰 연마석과 입도가 큰 재료는 서로 충돌하게 되고, 따라서 재료의 분쇄 및 분산이 연속적으로 일어나게 되는 것이다.

도 1은 종래 공지된 전형적인 습식 분쇄 및 분산장치를 도시한 것으로서, 도 1을 참조하여 종래 구조에 대해 보다 자세히 상술하면, 도시를 생략한 원료 탱크 내의 원료 슬러리는 펌프에 의하여 라인을 따라 이송되어 원료를 투입하는 투입구(41)를 통해 분쇄실(42, 배셀) 내로 투입이 된다. 이에 따라, 공급된 원료 슬러리는 원료를 분쇄하는 공간인 분쇄실(42) 내부에 위치하고 그리고 회전축(43)에 장착된 로터(44)의 회전에 의하여 분쇄실(42) 내에 충전되어 있는 분쇄 매개체(도 2의 부호 52 참조), 예를 들면 내마모성이 좋은 세라믹 알갱이로 구성된 비즈(beads)(52)와 함께 원료가 교반 및 혼합이 되면서 회전하는 밀링 핀(45)들에 의해 비즈(52)를 바깥으로 쳐내는 작용을 통해 비즈에 의해 원료가 작은 크기의 입자로 분쇄가 된다. 로터(44)와 밀링 핀(45) 또는 임펠러는 원료 슬러리를 계속적으로 순환시키고 그리고 비즈의 운동 에너지에 의해 분쇄된 슬러리는 분쇄실(42,배셀) 내의 상부 공간에 설치된 분리기(46,separator)를 통해 비즈로부터 분리되어 배출구(47)를 통해 분쇄실(42)의 외부로 배출되어 도시하지 아니한 수집 탱크로 이송되는 것이다. 여기서, 상기 중심축(43)은 구동 모터(M)에 연결된 풀리(P1, P2)에 의하여 회전될 수 있게 구성되며, 분쇄 과정에서 원료 슬러리는 회전축(43)의 중심을 통하여 원료 탱크로 순환이 될 수 있게 구성하는 것도 가능하고, 이러한 슬러리의 순환을 위하여 회전축(43)은 내부가 빈 중공 형태가 되도록 형성할 수도 있으며, 분쇄 과정에서 발생하는 열을 냉각하기 위하여 냉각수가 별도의 냉각수 탱크(Chiller)로부터 냉각수 입구(48)를 통하여 워터재킷(49)으로 유입되어 냉각 후 냉각수 출구(50)를 통하여 배출되는 순환과정이 반복 되도록 구성되어 있다.

그런데 분쇄 매개체인 비즈(52)에 원심력에 의한 운동 에너지를 주는 로터(44)와 밀링 핀(45)들은 모터(M)의 회전 구동력을 풀리전동장치(P1,P2)를 통해 전달받아 회전하는 회전축(43)(풀리 P2의 축으로서 수직으로 분쇄실 하단까지 연장된 부분)의 외주에 장착함에 있어서(밀링 핀들은 원통 슬리이브 45a에 사방으로 돌출된 형태로 장착되고 그 원통 슬리이브 45a를 회전축 43에 하단에서 차례로 끼워 붙이게 된다) 회전축(43)으로부터 빠지지 않도록 회전축(43)의 하단에 엔드캡(51)을 체결하여 고정하고 있다.

한편, 분쇄 가공 중 원료에 부품 마모분이 혼입되어 분쇄물이 오염되는 것을 방지하고자 미립자 분쇄 분산기의 내부 및 분쇄 매개체인 비즈는 통상 마모가 잘 되지 않는, 즉 내마모성이 좋은 세라믹 재로 형성하는 것이 일반적이며, 로터(44)와 밀링 핀(45)들이 회전하면, 배셀(분쇄 용기,42) 내에 채워져 있는 분쇄 매개체인 비즈로 에너지가 전달되어 운동을 일으키며(원심력에 의해 비즈들이 소용돌이 치며 회전함), 이 운동 에너지를 이용하여 공급되는슬러리 형태의 원료를 분쇄 및 분산하게 되는 것이어서, 비즈가 배셀(42) 내에서 활발히 움직이면 움직일수록 원료의 분쇄 및 분산 효과는 더 좋아지게 되어 있다.

그러나 상기한 종래의 전형적인 미립자 분쇄 분산기에 결합되는 로터 또는 디스크는 하나의 회전축에 의해서 한 방향으로 회전하도록 제작되어 있어 하나의 회전축의 회전에 의해 미립자를 분쇄하는 경우, 비드 및 분쇄될 원료의 운동량에 한계가 있기 때문에 분쇄 효율 역시 한계가 있었다.

이처럼 한 종류의 분산 분쇄 공정을 실행하여 균일한 입도 분포를 만족하는 미분체를 제조하기가 어렵기 때문에 제조 공장에서는 일반적으로 1차 분쇄와 2차 분쇄를 별도 공정으로 가공하여 균일한 입도 분포의 미분체를 제조하고 있다. 이때 1차 분쇄와 2차 분쇄 공정의 차이점은 볼 또는 비드의 크기인데, 볼 또는 비드의 크기 차이에 의하여 미분체의 입도가 결정되기 때문이다.

이 같은 형태의 장치로는 본 발명자에 의해 서로 다른 방향으로 회전하는 로터를 가진 분쇄 분산기라는 명칭으로 한국 등록특허 10-1035347호에 개시되어 있는바, 이는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1모터(110), 제2모터(120) 및 분쇄부(200)를 포함하여 구성되며, 분쇄부(200)에는 투입구(210)를 통해 분쇄 및 분산되기 전의 원료와 마찰에 의해 원료의 분쇄 및 분산 효율을 높여주는 비드(bead)가 투입되고, 분쇄부(200)에는 제1모터(110) 및 제2모터(120)를 통해 동력을 전달받는 제1회전축(220) 및 제2회전축(260)이 관통결합되며, 제1모터(110)는 제1동력전달수단(130)을 통해 제1회전축(220)에 동력을 전달하고, 제2모터(120)는 제2동력전달수단(140)을 통해 제2회전축(260)에 동력을 전달하도록 구성되어 있다..

이처럼 상기한 선등록 발명은 배셀에 결합되는 회전축을 두 개로 하고, 두 개의 회전축이 서로 다른 방향으로부터 배셀에 관통 결합하도록 하며, 두 개의 회전축의 회전 방향이 서로 반대가 되도록 하여 배출 구멍의 막힘을 방지하고, 비드와 원료의 운동량을 높여서 분쇄 및 분산 효율을 높이는 방식으로 서로 다른 방향으로 회전하는 로터를 가지고 있다.

그러나 상기한 본 출원인에 의한 선등록 발명은 서로 반대 방향으로 회전하는 2개의 회전축(220,260)을 구비하는 것 및 각각의 회전축(220,260)을 수용 설치하기 위해 배셀(230,240) 역시 상하 분리된 2개로 형성하여 서로 조립하고, 또 그들 회전축(220,260)의 각각의 분쇄실을 형성하는 각각의 배셀(230,240)에의 베어링 지지 및 장착 구조가 매우 복잡해지며, 특히 각각의 회전축(220,260)을 구동하기 위한 2개의 모터(110,120)와 풀리 및 벨트를 포함하는 2개의 동력전달수단(130,140)을 각기 구비하여야 함으로써, 부품이 많이 소요되고 설치 구조가 매우 복잡하고 장치의 레이 아웃을 나쁘게 만들어 장치의 제작 비용이 많이 소요되어 경제성 측면에서 개선이 요구되어 왔다.

한국 등록특허 10-1035347호(발명의 명칭: 분쇄 분산기)

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서, 단일의 배셀을 사용하되 서로 분쇄된 입도가 상이하게 나타나는 2개의 분쇄실로 구획하여 사용할 수 있도록 하고, 분쇄 및 분산을 위해 단일의 배셀 내에 수용되는 하나의 회전축과, 그 하나의 회전축을 구동하기 위한 하나의 동력전달수단을 구비함으로써, 부품의 수가 적고 설치 및 조립 구조가 단순하여 제작 비용을 크게 절감하고 설치의 레이 아웃성을 향상시킨 구조의 1차 및 2차 분산 분쇄를 연속적으로 가공할 수 있는 단일 배셀을 가진 분쇄 분산장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 분쇄 분산장치의 제1실시예 발명에 의하면, 1개의 모터, 그 모터로부터 동력을 전달받는 1개의 회전축, 그 회전축이 관통하여 결합되고 분쇄실의 외형을 형성하는 배셀을 구비하며, 그 배셀 내부를 중간 격벽에 의해 상하 2개로 구획하여 좁은 틈새를 통해 서로 연통하는 제1 및 제2분쇄실을 형성하며, 그 제1분쇄실의 일측에 슬러리 원료 탱크로부터 원료공급관로를 통해 연속하여 공급되는 슬러리를 도입하는 슬러리 유입구가 마련되며, 그 제1 및 제2분쇄실에 걸쳐 수용되고 있는 상기 1개의 회전축에 결합되는 제1 및 제2로터와, 상기 중간 격벽의 회전축의 통과부위에 마련되어 좁은 틈새를 통해 하측의 제1분쇄실로부터 상측의 제2분쇄실로 압송되는 분쇄된 슬러리의 특정 입도 이하만을 통과토록 허용하는 1차 분리기와, 상기 제2분쇄실의 배셀 상측의 슬러리 출구 부위에 마련되어 상기 1차 분리기보다 더 작은 입도로 분쇄된 슬러리의 통과를 허용하는 2차 분리기를 포함하여 구성되어 있다.

본 발명의 분쇄 분산장치의 제2실시예 발명에 의하면, 1개의 모터, 그 모터로부터 동력을 전달받는 1개의 회전축, 그 회전축이 관통하여 결합되고 분쇄실의 외형을 형성하는 배셀을 구비하며, 그 배셀 내부를 중간 격벽에 의해 상하 2개로 구획하여 좁은 틈새를 통해 서로 연통하는 제1 및 제2분쇄실을 형성하며, 그 제1분쇄실의 상부 일측에 슬러리 원료 탱크로부터 원료공급관로를 통해 연속하여 공급되는 슬러리를 도입하는 슬러리 유입구가 마련되며, 그 제1 및 제2분쇄실에 걸쳐 수용되고 있는 상기 1개의 회전축에 결합되는 제1 및 제2로터와, 상기 중간 격벽의 회전축의 통과부위에 마련되어 좁은 틈새를 통해 상측의 제1분쇄실로부터 하측의 제2분쇄실로 압송되는 분쇄된 슬러리의 특정 입도 이하만을 통과토록 허용하는 1차 분리기와, 상기 제2분쇄실의 배셀 하측의슬러리 출구 부위에 마련되어 상기 1차 분리기보다 더 작은 입도로 분쇄된 슬러리의 통과를 허용하는 2차 분리기를 포함하여 구성되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1항에 있어서, 상기 분리기는 원심분리형 분리기, 고정 및 회전 디스크 사이의 갭을 이용한 갭 분리기, 스크린 분리기, 슬롯 홀 분리기, 그리드 링 분리기 및 그리드 심 링 분리기 중에서 선택되는 어느 하나로서, 상기 분리기들을 호환하여 회전축에 교체 장착 가능한 것을 특징으로 하는 원료의 미립자 가공을 위한 분쇄 및 분산장치.

또 본 발명에 의하면 상기 제1 및 제2분쇄실에는 각기 다른 입도로 슬러리를 분쇄하는 분쇄 매개체들이 수용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 하나의 배셀 내에 1차 및 2차 분쇄를 가능하게 하는 2개의 분쇄실이 마련되며, 하나의 구동 모터와 회전축에 의해 1차 및 2차 분쇄가 일어나게 되어 원하는 입도의 미분쇄가 가능하게 됨으로써, 종래에 비해 구조가 단순하고 부품수가 작게 소요되어 경제성이 높으면서도 컴팩트한 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 일반적인 단일 배셀을 가진 분쇄 분산장치의 종래 기술이다.
도 2는 각기 다른 입도로 분쇄하는 2개의 배셀을 가진 종래기술이다.
도 3은 본 발명에 의한 미분체 제조용 수직형 분산 분쇄장치의 제1실시예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 미분체 제조용 수직형 분산 분쇄장치의 제2실시예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 사용할 수 있는 일반적 구조의 분리기를 예로서 나타낸 도면으로, (A)는 원심분리형 분리기의 구조를 타나낸 평면도와 정면도이며, (B)는 디스크 타입의 스크린형 분리기를 나타낸 평면도 및 정면도이다.
도 6은 일반적으로 사용되고 있는 각각의 타입별 분리기의 장착 부위를 확대하여 나타낸 도면으로, (A)는 원심분리 타입의 분리기의 장착부를 나타낸 도면이고, (B)는 스크린 타입의 분리기의 장착부를 나타낸 도면이며, (C)는 갭 타입의 분리기의 장착부를 나타낸 도면이며, (D)는 그리드 링 타입의 분리의 장착부를 나타낸 도면이며, 그리고 (E)는 그리드 심 링 타입의 분리기의 장착부를 나타낸 도면이다.

이하에 본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 원료의 미립자 가공을 위한 분쇄 및 분산장치를 상세히 설명한다.

도 3의 실시예를 참조하면, 본 발명에 따른 원료(슬러리)의 미립자 가공을 위한 분쇄 및 분산장치(300)는 수직형으로서, 미립자로 분쇄시킬슬러리 원료를 외부로부터 공급받아 분쇄 작업을 수행하는 1개의 배셀(302)와, 그 배셀(302) 내에 일단이 수용되게 설치되는 1개의 회전축(304)과, 그 회전축(304)을 구동하기 위하여 1개의 모터(306)와 풀리(308,310) 및 벨트(312)를 포함하는 모터구동수단(314), 그 배셀(302) 내부의 공간을 상하로 구획하는 중간 격벽(316)과, 그 중간 격벽(316)에 의해 상하로 구획된 제1분쇄실(318) 및 제2분쇄실(322)과, 상기 제1 및 제2분쇄실(318,322) 내로 도입되어 미분쇄된 슬러리 속에 포함된 분쇄 매개체(예를 들면 비즈 또는 볼)를 분리시킨 후, 일정 입도 이하로 분쇄된 슬러리 만을 외부로 배출하는 제1분리기(320) 및 제2분리기(324)와, 상기 회전축(304)의 축방향을 따라 돌출되게 장착되어 슬러리를 분산시키는 복수의 핀(326) 및 상기 제2분쇄실(322) 내에 위치하는 회전축(304)의 상측 부위에 장착되는 1개의 로터(328)를 포함하여 구성되고 있다.

상기 모터(306)는 전기 에너지를 기계에너지로 변환시켜 주며, 모터(306)의 회전력은 풀리(308,310)와 벨트(312)에 의해 회전축(304)으로 전달되며, 상기 동력전달 수단으로서는 벨트 풀리 뿐 아니라 기어체인 방식 등이 사용될 수 있다.

상기 배셀(302)의 하부에는 도시하지 아니한 슬러리 원료 탱크로부터 원료공급관로를 통해 펌프 가동에 의해 연속하여 공급되는 슬러리를 상기 제1분쇄실(322) 내부로 도입하는 슬러리 유입구(330)가 마련되며, 상기 배셀(302)의 상부로는 상기 제2분쇄실(318) 내에서 분쇄된 슬러리를 외부의 수집탱크로 배출하는 슬러리 배출구(332)가 마련되어 있으며, 상기 2차 분리기(324)는 상기 슬러리 배출구(332)에 접하여 설치되고, 상기 제1분리기(320)는 상기 중간 격벽(316)의 회전축(304) 통과 부위를 감싸는 형태로 설치되며, 상기 상하의 제1 및 제2분리실(318, 322)은 상기 제1분리기 및 격벽(316)과 회전축(304)의 외주 사이에 형성되는 작은 틈새를 통하여 상하가 서로 연통한다.

상기 배셀(302)의 내부에는 냉각수를 순환시켜 슬러리 분쇄 및 분산 시 발생하는 분쇄실(318,322) 내부의 열을 냉각하기 위한 워터재킷(334)이 상기 제1 및 제2분쇄실(318,322)을 감싸도록 형성되어 있으며, 그리고 상기 워터재킷(334)에는 도시를 생략한 펌프에 접속하는 냉각수 유입구(336)와 냉각수 유출구(338)를 구비하고 있으며, 본 발명 장치(300)의 하단부위는 바퀴(340) 달린 이동식 기대(342)에 장착되어 원하는 작업 장소로 자유로이 이동할 수 있게 되어 있다.

도 5는 본 발명에서 사용되는 통상적 구조의 대표적인 분리기(320, 이하 분리기 324를 포함하는 의미로 사용한다)이며, (B)는 스크린형 분리기(320b)(320c)를 나타낸 평면도 및 정면도 형상이다.

상기 회전축(304)에 장착되는 원심형 분리기(320a)는 평면 형상이 마치 수차처럼 배열되는 날개(420)들이 방사상 방향으로 형성되고, 그들 날개(420)들 사이의 슬릿공간(430,슬릿홈,틈새)을 통해 상기 분리실(318,322) 내부와 중공부(410)가 서로 연통하며, 상기 스크린 분리기(320b,320c)는 마치 원판처럼 생긴 복수개의 디스크(400)(400a)들이 축 방향을 따라 적층된 구조물 또는 철망 형상의 구조물로서, 인접한 디스크들 사이에 미세한 두께의 홈, 예를 들면 디스크의 일측 표면을 미세한 높이로 단차가 지게 연마하고 이웃한 디스크를 적층시킴으로써 슬릿홈(디스크와 디스크 사이에 형성되는 틈새로서, 분쇄 매개체인 비즈(또는 볼)는 통과시키지 않는 크기로 형성된다)이 형성되며, 이 슬릿홈을 통해 분리실(318,322)과 중공부(410)가 연통하게 구성된다.

도 6은 종래 각각의 타입별 분리기의 장착 부위를 확대하여 나타낸 도면으로, (A)는 원심분리 타입의 분리기(320a)의 장착부를 나타낸 도면이고, (B)는 스크린 타입의 분리기(320b,320c)의 장착부를 나타낸 도면이며, (C)는 갭 타입의 분리기(320d)의 장착부를 나타낸 도면이며, (D)는 그리드 링 타입의 분리기(320e)의 장착부를 나타낸 도면이며, 그리고 (E)는 그리드 심 링 타입의 분리기(320f)의 장착부를 나타낸 도면으로, 중간 격벽(316)과 슬러리 배출구(332)에 접한 로터(328)의 외주로 분리기가 설치된다.

도 4는 본 발명의 제2실시예 장치(500)를 나타낸 것으로, 앞서 도 3에서 설명한 제1실시예 장치와는 기본적으로 전체 구조가 동일하므로, 구성에 대한 반복되는 설명은 생략하기로 하고, 다만 상하로 구획된 2개의 분리실과 슬러리 입출구에 있어서 양자가 서로 반대로 형성되는 차이점이 있을 뿐이어서, 제2실시예 장치(500)에 있어서는 슬러리 유입구(330a)가 상기 배셀(302)의 상측에 형성되고, 슬러리 배출구(332a)는 배셀(302)의 하단에 형성되며, 이에 따라 펌프로부터 급송되는 슬러리가 최초에 도입되는 제1분쇄실(318a)은 중간 격벽(316) 상부의 배셀(302) 내부가 되며, 제1분쇄실(318a)을 거쳐 1차 분쇄된 후 슬러리가 이송 과정을 거쳐 유입되는 제2분쇄실(322a)은 중간 격벽(316) 하부의 배셀(302) 내부 공간에 형성되며, 또 제1분쇄실(318a)을 거친 슬러리가 제2분쇄실(322a)로 이송되는 도중에 비드를 걸러 내기 위한 1차 분리기(320-1)는 상기 중간 격벽(316)에 마련되며, 제2분쇄실(322a) 내에서 2차로 분쇄되어 외부로 배출되는 슬러리로부터 비드를 걸러내는 2차분리기(324-1)는 제2분리실(322a) 하단, 즉 배셀(302) 하단의 슬러리 배출구(332a)에 접하여 설치되는 위치상의 차이점만을 가지고 있다.

이하에 본 발명에 의한 장치(300, 500)의 작동을 도 1실시예에 의해 설명하기로 한다.

배셀(302) 하부의 제1분쇄실(318) 내에는 분쇄 매개체로서 예를 들면 직경 5mm의 비드(또는 볼)를 투입하고, 그 상부의 제2분쇄실(322) 내부에는 예를 들면 제1분쇄실(318) 보다 미세 분쇄할 수 있도록 직경 1mm의 비드를 내부의 빈 공간 용적 대비 50~95% 정도 채워 넣는다.

펌프를 가동하여 분쇄 대상물인 슬러리를 슬러리 유입구(330)를 통해 상기 제1분쇄실(318) 내부로 강제 급송하여 공급하며, 장치의 모터(306) 스위치를 온 작동하면 모터 회전에 의해 동력전달수단(314)을 경유하여 회전력을 받은 회전축(304)이 회전을 시작하며, 이에 따라 복수의 핀(326)들이 회전에 의한 원심력을 비드들에 가하여 분쇄 매개체인 비드들은 용기 안에서 격심한 소용돌이를 일으키게 되며, 이때의 비드들의 운동 에너지에 의해 슬러리 입자들과 마찰을 일으켜 슬러리 입자들을 마모 및 분쇄시키게 된다.

계속해서 공급되는 슬러리로 인해 제1분쇄실(318) 내부가 충만하여 내부압이 상승하게 되면, 1차 분리기(320)의 틈새보다 작게 분쇄된 슬러리 입자 성분들은 1차 분리기(320)를 통과하여 상부의 제2분쇄실(322)로 압송되게 되며, 상부의 제1분쇄실(322)의 비드들은 더욱 직경이 작아 슬러리 입자들의 미세 분쇄가 가능하게 되며, 이와 같이 하여 상기 1차 분리기(320) 보다 더욱 작은 입자들의 통과를 허용하는 틈새를 가지도록 설계된 2차 분리기(324)의 통과 틈새보다 작게 분쇄(마모)된 슬러리 입자들은 그 2차 분리기(324)를 통해 배출되는 압력을 받아(계속 강제 유입되는 슬러리 공급압에 의해) 2차 분리기(324)를 통과하여 슬러리 배출구(332)를 거쳐 도시하지 않은 회수 탱크 측에 모아져 저장되는 것이며, 슬러리 입자들은 제1 및 제2분리기를 통과할 수 있는 크기가 될 때까지 각각의 분쇄실 내에 체류하면서비드들과 마찰 접촉하게 된다.

이 같은 본 발명은 하나의 배셀 내에 1차 및 2차 분쇄를 가능하게 하는 2개의 분쇄실이 마련되며, 하나의 구동 모터와 회전축에 의해 1차 및 2차 분쇄가 일어나게 되어 원하는 입도의 미분쇄가 가능하게 됨으로써, 종래에 비해 구조가 단순하고 부품수가 작게 소요되어 경제성이 높으면서도 컴팩트한 장치를 제공할 수 있다.

상기 실시예들은 본 발명의 기술적인 구성을 단지 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것이 아니다. 본 발명에 실시예들을 보기로 상세히 설명하였지만, 본 발명의 그러한 상세한 실시예들은 당업자에 의하여 수정될 수 있으며, 따라서 본 발명의 실시예들이 배셀과 회전축이 수직형인 경우에 대해 설명하였으나, 수평형의 경우에도 마찬가지로 변형 적용이 가능한 것이라 할 것이고, 그리고 기술적인 특징의 일 부분이 본 발명의 기술적인 방법의 정신을 벗어남이 없이 동등한 내용으로 교체 가능하며, 그와 같은 내용은 아래에 청구되는 본 발명의 기술적인 방법의 범위에 포함되어야 한다.

300,500: 분쇄 분산장치 302: 배셀
304: 회전축 306: 모터
308,310: 풀리 312: 벨트
314: 동력전달수단 316: 중간 격벽
318,318a: 제1분쇄실 320(320-1),324(324-1): 분리기
322,322a: 제2분쇄실 326: 핀
328: 로터 330,330a: 슬러리 유입구
332,332a: 슬러리 배출구 334: 냉각수 재킷

Claims (4)

1개의 모터, 그 모터로부터 동력을 전달받는 1개의 회전축, 그 회전축이 관통하여 결합되고 분쇄실의 외형을 형성하는 배셀을 구비하며, 그 배셀 내부를 중간 격벽에 의해 상하 2개로 구획하여 좁은 틈새를 통해 서로 연통하는 제1 및 제2분쇄실을 형성하며, 그 제1분쇄실의 일측에 슬러리 원료 탱크로부터 원료공급관로를 통해 연속하여 공급되는 슬러리를 도입하는 슬러리 유입구가 마련되며, 그 제1 및 제2분쇄실에 걸쳐 수용되고 있는 상기 1개의 회전축에 결합되는 제1 및 제2로터와,
상기 중간 격벽의 회전축의 통과부위에 마련되어 좁은 틈새를 통해 하측의 제1분쇄실로부터 상측의 제2분쇄실로 압송되는 분쇄된 슬러리의 특정 입도 이하만을 통과토록 허용하는 1차 분리기와, 상기 제2분쇄실의 배셀 상측의 슬러리 배출구 부위에 마련되어 상기 1차 분리기보다 더 작은 입도로 분쇄된 슬러리의 통과를 허용하는 2차 분리기를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 미분체 제조용 수직형 분산 분쇄장치.

1개의 모터, 그 모터로부터 동력을 전달받는 1개의 회전축, 그 회전축이 관통하여 결합되고 분쇄실의 외형을 형성하는 배셀을 구비하며, 그 배셀 내부를 중간 격벽에 의해 상하 2개로 구획하여 좁은 틈새를 통해 서로 연통하는 제1 및 제2분쇄실을 형성하며, 그 제1분쇄실의 상부 일측에 슬러리 원료 탱크로부터 원료공급관로를 통해 연속하여 공급되는 슬러리를 도입하는 슬러리 유입구가 마련되며, 그 제1 및 제2분쇄실에 걸쳐 수용되고 있는 상기 1개의 회전축에 결합되는 제1 및 제2로터와, 상기 중간 격벽의 회전축의 통과부위에 마련되어 좁은 틈새를 통해 상측의 제1분쇄실로부터 하측의 제2분쇄실로 압송되는 분쇄된 슬러리의 특정 입도 이하만을 통과토록 허용하는 1차 분리기와, 상기 제2분쇄실의 배셀 하측의 슬러리 배출구 부위에 마련되어 상기 1차 분리기보다 더 작은 입도로 분쇄된 슬러리의 통과를 허용하는 2차 분리기를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 미분체 제조용 수직형 분산 분쇄장치.

제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2분리기는 원심력을 이용하여 분쇄 매개체는 분쇄실 내에 머무르게 하고 슬러리를 다음 단계로 배출하는 원심분리형 분리기, 고정 및 회전 디스크 사이의 갭을 이용하여 슬러리를 배출시키는 갭 분리기, 틈새가 있는 여러 장의 플레이트들을 함께 체결하여 그들 사이의 틈새로 슬러리를 배출시키는 스크린 분리기, 메쉬 망을 이용하여 메쉬 사이로 슬러리를 배출시키는 메쉬 분리기, 슬롯 홀 분리기, 그리드 링 분리기 및 그리드 심 링 분리기로 구성된 그룹으로부터 선택되는 어느 하나로서, 상기 분리기들을 호환하여 회전축에 교체 장착 가능한 것을 특징으로 하는 미분체 제조용 수직형 분산 분쇄장치.

제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2분쇄실에는 각기 다른 입도로 슬러리를 분쇄하는 분쇄 매개체들이 수용되는 것을 특징으로 하는 미분체 제조용 수직형 분산 분쇄장치.

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