KR20140056173A

KR20140056173A - 매체 교반식 분쇄기

Info

Publication number: KR20140056173A
Application number: KR1020137031261A
Authority: KR
Inventors: 츠요시 이시카와; 쇼고 이와사와; 타카히로 타무라
Original assignee: 아시자와ㆍ파인테크 가부시키가이샤
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2014-05-09
Also published as: US20140091165A1; CN103747877B; TW201313322A; CN103747877A; KR101864915B1; EP2737955A1; TWI564078B; EP2737955A4; US9089846B2; EP2737955B1; WO2013015237A1

Abstract

본 발명은, 분쇄ㆍ분산을 에너지 효율 좋게, 또한 균일하게 실행한다. 본 발명의 매체 교반식 분쇄기는, 분쇄실(14) 아랫부분을 반경방향으로 분할하여, 분쇄실 아랫부분의 안쪽 부분과 환형상의 분쇄실 아랫부분의 바깥쪽 부분을 구성하는 안내환(50)을 설치하였다. 상기 안내환(50)은, 원료 슬러리와 분쇄 매체의 혼합물의 유동을, 상기 안내환(50)을 중심으로 하여, 상기 분쇄실 아랫부분의 바깥쪽 부분을 상승통로로 하고, 분쇄실 아랫부분의 안쪽 부분을 하강통로로 하는, 순환유로를 유동하는 나선류로 한다. 분쇄실 내부에, 이 나선류를 안정화하기 위하여, 이 나선류의 2차 흐름을 강화시키기 위한 회전 유동 억제수단(92)을 형성한 것을 특징으로 한 것이다.

Description

매체 교반식 분쇄기{MEDIUM-STIRRING PULVERIZER}

본 발명은, 매체 교반식 분쇄기에 관한 것이다. 본 발명의 매체 교반식 분쇄기는, 잉크, 도료, 안료, 세라믹, 금속, 무기물, 유전재(誘電材), 페라이트, 토너, 유리, 제지용 코팅컬러, 그 외, 나노입자 등의 원료를 비즈형상의 분쇄ㆍ분산 매체와 혼합하여, 미세입자로 분쇄 또는 분산하기 위한 사용에 특히 적합하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

매체 교반식 분쇄기로서는, 일본국 특허 공개2005-199125호 공보에서 제안된 매체 교반밀이 공지되어 있다.

상기 일본국 특허 공개2005-199125호 공보에서 제안된 매체 교반밀은, 상부를 폐쇄하는 단판을 가지며, 내부에 분쇄 매체를 수용하는 분쇄실이 형성되는 분쇄용기와, 상기 분쇄용기에 회전 가능하게 설치되는 회전축과, 상기 회전축의 상기 분쇄실 내에 위치하는 부분에 설치되어서, 회전축과 일체로 회전 가능한 교반분리부재를 구비한 매체 교반밀로서, 상기 분쇄실의 내부벽면과 상기 교반부재의 외주면을, 서로 합치하는 형상으로 형성하는 동시에, 상기 교반분리부재의 외주면으로부터 교반부재의 중심부에 관통하고, 그 부분으로부터 상기 회전축의 중심부를 관통하여 상기 분쇄실 외부와 연통하는 분리배출로와, 상기 교반부재의 위, 아랫면 사이를 상기 회전축의 축선방향으로 관통해서, 상기 분쇄실 내의 상부와 하부와의 사이를 상호 연통하는 압력완화구멍을 형성한 것을 특징으로 하는 것이다.

그러나, 상기와 같은 구조의 매체 교반밀에 있어서는, 원심력이 최대가 되는 최대경부에 분쇄 매체가 밀집되기 쉽고, 국소적이 되거나, 분산력, 분쇄력이 장소에 따라 제각각이 되어, 그 차이가 크다. 이 때문에, 원료의 분산, 분쇄가 균일하게 실행되지 않으므로, 고품질의 제품을 얻는 것이 곤란하다는 문제가 있다.

그래서, 본원 출원인은, 일본국 특허 출원 2009-103529호(특허 공개 2010-253339호)로서, 양질의 분쇄, 분산작용에 의해, 고품질의 제품을 얻을 수 있는 매체 교반식 분쇄기를 제안하였다.

이 특허 출원에서 제안된 매체 교반식 분쇄기는, 비즈형상 분쇄 매체를 수용한 수직원통형의 분쇄실을 가지는 분쇄용기, 이 분쇄용기에 형성된 원료 슬러리(slurry) 공급구, 상기 분쇄실의 하부이며, 이 분쇄실의 축심과 대략 동축(同軸)인 회전축을 가진 교반부재 및 상기 분쇄실 내부이며, 상기 교반부재의 위쪽에 설치된 매체분리부재를 구비한 매체 교반식 분쇄기에 있어서, 상기 분쇄실 아랫부분을 반경방향으로 분할하여, 분쇄실 아랫부분의 안쪽 부분과 환형상(環狀)의 분쇄실 아랫부분의 바깥쪽 부분을 구성하는 안내환(案內環)을 설치하고, 상기 분쇄실 아랫부분의 바깥쪽 부분을 분쇄 매체와 원료 슬러리 혼합물의 상승통로로 한 것을 특징으로 하는 것이다.

이 일본국 특허 출원 2009-103529호에서 제안된 매체 교반식 분쇄기에 있어서는, 상기한 바와 같이, 분쇄실 내부에 안내환을 설치함으로써, 분쇄 매체와 원료 슬러리 혼합물이, 원주방향으로 이동하는 흐름, 즉, 1차 흐름과, 분쇄실의 반경방향 바깥쪽으로 분쇄용기의 내벽을 향하여 이동하고, 계속해서 안내환과 분쇄용기 사이의 상승통로를 상승하며, 이어서, 중앙부로부터 안내환의 내부를 통해서 하강하여 교반부재로 되돌아오는 운동을 규칙적으로 반복할 수 있는 흐름, 즉, 2차 흐름과의 혼합 유동, 즉, 나선류(螺旋流)로 할 수 있으므로, 분쇄실에 대한 비즈의 용적비율이 적어도 분쇄 매체의 편석이 어느 정도 억제되어, 분쇄ㆍ분산 효율을 향상시킬 수 있다.

그러나, 이 특허 출원에서 제안된 매체 교반식 분쇄기에서 형성된 나선류는, 그 2차 흐름이 약하고, 불안정하며, 힘에 원심력에 의한 편석이 존재하거나 하여, 나선류 내에서의 분쇄 매체의 편석이 발생하여, 분쇄가 균일하지 않고, 그다지 에너지 효율이 좋지 않다는 문제가 있었다.

[특허문헌 1]

일본국 특허 공개 2005-199125호 공보

[특허문헌 2]

일본국 특허 공개 2010-253339호 공보

그래서, 본 발명은, 분쇄 매체와 원료 슬러리 혼합물에, 원심력에 의한 힘의 편석이 없으며, 균일화 되고, 안정된 나선류를 일으키며, 이로써, 분쇄ㆍ분산을 에너지 효율 좋게 또한 균일하게 실행할 수 있는 매체 교반식 분쇄기를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상기 과제는 하기 (1)~(17) 구성의 매체 교반식 분쇄기에 의하여 달성된다.

(1) 상부를 폐쇄하는 단판(端板)을 가지고, 비즈형상 분쇄 매체를 수용한 수직원통형의 분쇄실을 가지는 분쇄용기, 이 분쇄용기에 형성된 원료 슬러리 공급구, 상기 분쇄실의 하부로서, 이 분쇄실의 축심과 대략 동축(同軸)인 회전축을 가진 교반부재 및 상기 분쇄실 내부로서, 상기 교반부재의 위쪽에 설치된 매체분리부재를 구비한 매체 교반식 분쇄기에 있어서, 상기 분쇄실 아랫부분을 반경방향으로 분할하여, 분쇄실 아랫부분의 안쪽 부분과 환형상의 분쇄실 아랫부분의 바깥쪽 부분을 구성하는 안내환을 설치하고, 원료 슬러리와 분쇄 매체의 혼합물의 유동을, 분쇄실의 원주방향으로의 1차 흐름과, 상기 안내환을 중심으로 하여, 상기 분쇄실 아랫부분의 바깥쪽 부분을 상승통로로 하고, 분쇄실 아랫부분의 안쪽 부분을 하강통로로 하는 순환유로(循環流路)를 흐르는 2차 흐름이 혼합된 나선류로 함과 동시에, 분쇄실 내에, 이 나선류의 1차 흐름을 억제하는 한편, 2차 흐름을 강화하여 상기 나선류를 안정화시키는 회전 유동 억제수단을 구비한 것을 특징으로 하는 매체 교반식 분쇄기.

(2) 상기 회전 유동 억제수단이, 상기 안내환의 내부에 구비되며, 판형상체를 결합하여 형성된 것인 상기 (1)의 매체 교반식 분쇄기.

(3) 상기 매체분리부재가, 상기 단판에 설치되고, 하부가 상기 분쇄실에 개구된 아랫면 개구부로 되어 있는 원통형 매체분리부재의 수납실 내부에 배치되어 있으며, 이 매체분리부재의 수납실 직경이, 상기 매체분리부재의 직경보다 크고, 상기 분쇄실의 직경보다 작은 상기 (1) 또는 (2)의 매체 교반식 분쇄기.

(4) 상기 매체분리부재의 수납실 반경이, 매체분리부재의 반경보다 10~30mm 큰 상기 (3)의 매체 교반식 분쇄기.

(5) 상기 매체분리부재가, 원형의 천정판, 이 천정판에 대해서 축방향으로 간격을 가지고 배치된 원형의 바닥판 및 이들 천정판과 바닥판 사이에서, 원주방향으로 간격을 가지고 배치된 복수의 날개부재를 구비하고 있는 상기 (1)~(4) 중 어느 하나의 매체 교반식 분쇄기.

(6) 상기 천정판과 바닥판 사이에 환형상의 중간판을 설치하고, 상기 매체분리부재를 다단 구조로 한 상기 (5)의 매체 교반식 분쇄기.

(7) 상기 안내환은 내부에 환형상의 공간을 가지고, 상기 분쇄용기에 장착된 복수의 파이프에 의해 지지되며, 이 파이프를 이용해서 상기 환형상의 공간에 통수 배수가 가능한 구조인 상기 (1)~(6) 중 어느 하나의 매체 교반식 분쇄기.

(8) 상기 파이프가 분쇄용기의 위쪽으로 뻗으며, 하단부에서 상기 안내환을 지지하고 있는 상기 (7)의 매체 교반식 분쇄기.

(9) 상기 단판의 상기 아랫면 개구부를 둘러싸서, 상기 분쇄실 내의 상기 분쇄 매체가 상기 분리부재의 수용실 내부로 유입되는 것을 규제하는 매체 유동 규제수단을 구비한 상기 (3)~(8) 중 어느 하나의 매체 교반식 분쇄기.

(10) 상기 매체 유동 규제수단이, 내부 공간을 가진 하향식의 끝이 가는 원뿔대형상의 안내부재로서 구성되며, 상기 교반부재의 작용에 의해, 상승되는 원료 슬러리와 분쇄 매체의 혼합물을 하향 흐름으로 변경하도록 되어 있는 상기 (9)의 매체 교반식 분쇄기.

(11) 상기 매체분리부재 수용수단의 내주벽에 적어도 1개의 돌기를 형성함과 동시에, 상기 돌기에 안내부재의 원주방향으로 뻗으며, 상기 분쇄매체가 유통하는 유통 통로를 형성한 상기 (3)~(10) 중 어느 하나의 매체 교반식 분쇄기.

(12) 상기 돌기가, 상기 매체분리부재 수용수단의 내주벽에 바닥변을 가진 삼각형 형상인 상기 (11)의 매체 교반식 분쇄기.

(13) 상기 유통 통로가, 상기 매체분리부재 수용수단의 삼각형의 기부에 형성되어 있는 상기 (11) 또는 (12)의 매체 교반식 분쇄기.

(14) 상기 매체분리부재는, 선단 축경부 및 기부 확경부를 구비한 대략 원뿔형상 또는 원뿔대형상의 매체분리부재본체를 구비하고, 이 매체분리부재본체에는, 상기 선단 축경부 근방의 적어도 1개의 입구부로부터 그 둘레벽을 따라서 상기 기부 확경부의 환형상의 출구부까지 뻗는 상기 혼합물의 이송통로가 형성되어 있으며, 상기 입구부는, 상기 혼합물을 흡입하여, 상기 이송통로에 유입시키기 위한 혼합물 흡입구멍으로서 작용하는 것이며, 상기 이송통로에는, 그 환형상의 출구부 근방에, 상기 환형상의 출구부를 따라서, 매체의 펌프 작용을 실행하기 위한 날개부재가 복수 배열되어 있으며, 또한, 상기 이송통로의 상기 날개가 형성된 부분보다 상류쪽에서 분기된 원료 슬러리 출구통로가 형성되어 있는 상기 (1)~(13) 중 어느 하나의 매체 교반식 분쇄기.

(15) 상기 매체분리부재는, 대략 원뿔형상 또는 원뿔대형상의 매체분리부재의 중심부재 및 전체적으로 중공 원뿔대형상이며, 주변이 상기 매체분리부재의 중심부재 주변과 간격을 두고 배치된 매체분리부재의 외부쪽 부재를 구비하고, 상기 매체분리부재의 중심부재 주변과 매체분리부재의 외부쪽 부재 주변의 사이 간격에 의해서 상기 이송통로가 형성되어 있는 상기 (1)~(13) 중 어느 하나의 매체 교반식 분쇄기.

(16) 상기 매체분리부재의 외부쪽 부재의 선단이, 상기 매체분리부재의 중심부재 선단부에 고정되어 있는 상기 (15)의 매체 교반식 분쇄기.

(17) 상기 매체분리부재의 외부쪽 부재의 선단 부재가, 원형의 선단 단판으로 되어 있으며, 이 원형의 선단 단판에 상기 혼합물 흡입구멍이 형성되어 있는 상기 (16)의 매체 교반식 분쇄기.

이상 설명한 바와 같이, 매체 교반식 분쇄기에 의하면, 분쇄 매체와 원료 슬러리 혼합물의 나선류를, 이 나선류의 분쇄실 원주방향의 회전 유동, 즉, 1차 흐름을 억제하는 한편, 그 2차 흐름(안내환을 중심으로 하는 순환류)를 강화시키며, 이로써, 상기 나선류를 안정화시키고, 흐름 속의 분쇄 매체 분포의 균일화를 도모할 수 있으며, 에너지 효율이 좋은 분쇄ㆍ분산에 최적의 고빈도(高頻度) 전단 유동으로 할 수 있다.

또한, 본 발명과 같은 회전 유동 억제수단을 강구하지 않아도, 양호한 나선류가 형성되는 경우가 있지만, 이것은, 상기 혼합물의 점성 등의 조건이 모두 갖춰진 경우의 우연한 산물이며, 본 발명과 같이 완전한 나선형류(螺旋形流)가 항상 형성되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 의한 매체 교반식 분쇄기를 나타낸 단면도.
도 2는 도 1의 선 A-A에 따른 단면도.
도 3은 회전 유동 억제수단을 모식적으로 나타낸 도면.
도 4는 매체분리부재 수용실 내부의 수평단면도.
도 5는 도 1의 선 B-B에 따른 단면도.
도 6은 원심식 매체분리부재의 변형 예를 나타내는 확대단면도.
도 7은 도 6에 나타낸 원심식 매체분리부재의 저면도.
도 8은 도 6에 나타낸 원심식 매체분리부재의 선단부 근방의 수평단면도.
도 9는 원심식 매체분리부재의 또 다른 변형 예를 나타낸 확대단면도.

이하, 첨부도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 의한 매체 교반식 분쇄기에 대하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 실시형태에 의한 매체 교반식 분쇄기(10)를 나타낸 것이며, 이 매체 교반식 분쇄기(10)는, 상부를 폐쇄하는 단판(端板)(12a)을 가진 수직원통형의 분쇄용기(12)를 구비하고 있다. 이 분쇄용기(12)는, 내부에 원기둥형상의 분쇄실(14)을 구비하고 있으며, 이 분쇄실(14) 내에 슬러리형상의 원료를 도입하기 위한 원료 슬러리 공급구(16)를 가지고 있다.

상기 분쇄용기(12)의 분쇄실(14) 내부의 하부 중앙에는, 교반부재(22)가 회전 가능하게 배치되어 있다. 교반부재(22)는 날개차이며, 예를 들면, 보스(22a)의 주위에 고정되며, 위, 아래에 간격을 두고 배치된 한 쌍의 환형상 판(22b, 22c)과, 이들 사이에 배치된 복수의 날개(22d)로 구성되어 있다.

상기 교반부재(22)에는, 상단부가 이 교반부재(22)의 보스(22a)에 장착되며, 이곳으로부터 분쇄용기(12) 및 상기 프레임(18)을 축방향 아래쪽으로 관통하여 뻗는 교반부재 구동축인 회전구동축(24)이 고정되어 있다. 이 회전구동축(24)은, 그 아래쪽 단부가, 도시하지 않은 주지된 구동기구를 개재하여 구동원에 접속되어 있으며, 도면에 화살표로 나타낸 방향으로 회전 구동된다. 이 회전구동축(24)의 회전축(회전축선)은 분쇄실(14)의 중심축을 통하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 회전구동축(24)에는, 축봉(軸封)(25)(메카니컬 실(mechanical seal) 등)이 배치되어 있다.

상기 교반부재(22)는, 상기한 원심 날개 외에, 사류 날개의 구조이어도 된다.

매체 교반식 분쇄기에 있어서 주지된 바와 같이. 분쇄용기(12)의 내부에는, 비즈형상의 분쇄매체(30)(또한, 도면에 있어서는 매우 확대하여 도시함)가 수납되어 있다. 이 분쇄매체(30)는, 해당 직경이 0.02~2㎜인 것을 이용할 수 있다. 이 분쇄 매체의 총용적은, 분쇄실 용적의 30%~75%이다. 통상의 매체 교반식 분쇄기에 있어서는, 분쇄 매체의 총용적이, 분쇄실 용적의 75%~90%이므로, 본 발명의 매체 교반식 분쇄기는, 구속력이 작고 소프트한 분쇄ㆍ분산이 가능하다.

상기 분쇄용기(12)의 분쇄실(14)의 내부 위쪽으로서 분쇄실(14)의 중심부 근방에는, 상기 해당 교반부재와 축방향에 간격을 두고 대향해서 배치되고, 원료 슬러리 내에 분산된 매체(30)를 상기 원료로부터 분리하기 위한 원심분리식 매체분리부재(32)가 설치되어 있다. 이 매체분리부재(32)는, 하부 내부에 공간을 가진 통형상의 본체를 가지는 보스(32a) 및 상기 본체의 하부를 폐쇄하는 폐쇄판(32b)을 구비하고 있다. 상기 보스(32a)의 본체에는, 복수의 개방구멍이 형성되며, 이곳으로부터 원료 슬러리만이 상기 본체 내의 공간에 도입되도록 되어 있다. 이 매체분리부재(32)는, 상기 해당 교반부재(22)와 동축에 배치되어 있는 것이 바람직하지만, 축이 어긋나 있어도 된다. 이 매체분리부재(32)에는, 중공 회전구동축(34)이 고정되어 있다. 이 구동축(34)은, 단판(12a)을 관통해서 위쪽으로 뻗고, 그 단부는, 도시하지 않은 주지된 구동기구를 개재해서 구동원에 접속되어 있으며, 도면에 화살표로 나타낸 방향으로 회전 구동된다. 또한, 상기 회전구동축(34)에는, 축봉(36)(메카니컬 실 등)이 설치되어 있다. 또, 이 구동축(34)의 중공부는, 매체분리부재(32)의 내부공간과 연통되어, 원료 슬러리 출구(38)를 형성하고 있다. 상기 매체분리부재로서는, 종래의 스크린을 이용할 수도 있다.

분쇄용기(12)의 외주부에는, 냉매체 또는 열매체(통상은 냉매체로서, 냉각수)를 통과시키기 위한 재킷(40)이 형성되어 있으며, 분쇄실(14) 내를 온도조절 가능하게 하고 있다. 이 재킷(40)에는, 아래쪽 부분에 냉각수를 도입하기 위한 냉각수입구(42), 위쪽 부분에 냉각수를 배출하기 위한 냉각수출구(46)가 형성되어 있다.

분쇄용기(12)는, 상기 단판(12a)을 분리함으로써, 분쇄용기(12)를 개방하여, 용이하게 보수할 수 있도록 되어 있다.

본 발명의 매체 교반식 분쇄기에 있어서는, 상기 교반부재(22)는, 주속(周速) 5~40m/s의 범위의 회전속도로 구동이 가능하며, 매체분리부재(32)는, 10~2Om/s 범위의 회전속도로 구동이 가능하다.

상기 분쇄실(14) 내의 하부에는, 안내환(50)이 배치되어 있다. 이 안내환(50)은, 내주환판(內周環板)(52), 그 외주방향으로 간격을 둔 외주환판(外周環板)(54), 밑변을 구성하는 환형상의 하환판(下環板)(56) 및 윗변을 구성하는 상환판(上環板)(58)으로 구성되어 있으며, 내부는 액밀(液密)로 되어 있다.

이 안내환(50)은, 상기 분쇄실(14) 아랫부분을 반경방향으로 분할하여, 분쇄실 아랫부분의 안쪽 부분(14a)과 환형상의 분쇄실 아랫부분의 바깥쪽 부분(14b)을 구성한다. 상기 분쇄실 아랫부분의 안쪽 부분(14a)은, 분쇄 매체와 원료 슬러리 혼합물의 상승통로의 기능을 달성하며, 분쇄실 아랫부분의 바깥쪽 부분(14b)은, 분쇄 매체와 원료 슬러리 혼합물의 상승통로의 기능을 달성한다. 따라서, 분쇄 매체와 원료 슬러리 혼합물의 유동은, 분쇄실(14) 내부에서, 원주방향으로 이동하는 흐름, 즉, 1차 흐름과, 분쇄실의 반경방향 바깥쪽으로 분쇄용기의 내벽을 향하여 이동하고, 계속해서 안내환과 분쇄용기 사이의 상승통로를 상승하며, 이어서, 중앙부로부터 안내환의 내부를 통해서 하강하여 교반부재로 되돌아오는 운동을 규칙적으로 반복할 수 있는 흐름, 즉, 2차 흐름과의 혼합 유동, 즉, 나선류가 된다. 또한 상기한 바와 같이, 이 나선류에는, 그 2차 흐름이 약하고, 불안정하다는 문제가 있었다.

또, 상기 안내환(50)의 내부 공간에는, 이 내부 공간을 통하여 분쇄실(14) 내부를 축방향 아래쪽으로 유동하는 분쇄 매체와 원료 슬러리 혼합물의 순환 유동인 상기 2차 흐름을 강화시킴과 동시에, 회전 유동을 억제시키도록 한 회전 유동 억제수단(92)(도 2, 도 3)이 구비되어 있다. 이 회전 유동 억제수단(92)은, 판형상체를 결합시켜 형성된 열십자(十) 형상인 것이 바람직하다. 상기 혼합물의 주로, 교반부재(22) 및 안내환(50)의 작용에 의해 형성되는 원주방향의 흐름(1차 흐름) 및 축방향의 순환 유동(2차 흐름)의 혼합 유동을, 새롭게 형성된 이 회전 유동 억제수단(92)에 의해, 2차 흐름을 강화시켜서, 안정된 나선류로 한다. 이로써, 이 흐름 속에 있는 분쇄 매체의 분포를 균일화시킴과 동시에, 원심력에 의한 힘의 편석을 없애며, 분쇄 매체 간에 활발한 전단력을 발생시켜서, 분쇄 매체의 기능을 더욱 향상시킨다. 또한, 도 2에 있어서, 회전 유동 억제수단(92) 하부의 교반부재(22)의 일부가 나타나 있으나, 이것은 도면 작성의 편의를 위한 것으로서, 실제는 나타나지 않는다.

상기 안내환(50)은, 위에 기재한 구조이므로 환형상공간(50a)을 가지며, 상기 분쇄용기에 장착된 복수의 파이프(60a, 60b)(도 2 참조)에 의해서 지지되고, 상기 파이프(60a, 60b)를 이용해서 상기 환형상공간에 냉각수의 통수 배수가 가능한 구조이다. 따라서, 본 발명에서는, 원료 슬러리를 분쇄용기(12) 내부에서도 냉각할 수 있다.

상기 파이프(60a, 60b)는, 도면에 도시한 바와 같이, 분쇄용기(12)의 위쪽으로 뻗으며, 하단부에서 상기 안내환(50)을 지지하고 있는 것이 바람직하다.

상기 안내환(50)은, 도면에 도시한 바와 같이, 그 하단부가 상기 교반부재(22)의 상단부 이상에 있고, 또한, 그 상단부가 상기 매체분리부재(32)의 하단부 아래쪽에 소정의 간격을 둔 위치에 있는 것이 바람직하다.

상기 안내환의 외주벽과 분쇄용기 내주벽의 사이 간격은, 10~50㎜인 것이 바람직하다. 상기 간격이, 상기의 하한 미만이면, 비즈의 움직임을 지나치게 구속하고, 상한을 초과하면, 자유도가 지나치게 증대된다.

상기 안내환의 높이는, 분쇄실 높이의 1/3~2/3인 것이 바람직하다. 상기 높이가, 상기의 하한 미만이면, 비즈의 유동 제어가 불충분하게 되고, 상한을 초과하면, 비즈 유동의 순조로움이 손상된다.

상기 단판(12a)의 중앙부는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 주위 부분보다 두껍게 이루어진 두꺼운 벽부(70)(매체분리부재의 높이보다 두꺼움)로 되어 있으며, 또한, 그 중앙부에는, 관통구멍(72)이 형성되어 있다. 이 관통구멍(72)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 매체분리부재(32)가 회전 가능하게 수용되어 있다. 즉, 관통구멍(72)은, 상기 매체분리부재(32)를 수용한 매체분리부재 수용실 또는 매체 분리실로 되어 있으며, 두꺼운 벽부(70)가 매체분리부재 수용수단을 구성하고 있다. 매체분리부재 수용실을 형성함에 있어서는, 단판(12a) 전체를 두꺼운 벽부(70)의 두께로 하여도 되지만, 재료비가 들거나 장치의 중량이 커지므로, 현실적이지 않다.

상기 단판(12a)의 아랫면 중앙에는, 상기 분쇄실(14) 내의 상기 분쇄ㆍ분산 매체(30)가 상기 분리부재 수용실 내부로 유입되는 것을 규제하는 매체 유동규제수단(80)이 구비되어 있다. 이 매체 유동규제수단(80)은, 내부에, 상기 관통구멍(72)에 연속된 원통형상의 공간(82)을 가지고, 하향식의 끝이 가는 원뿔대형상의 안내부재로서 구성되며, 외주면이 안내면(84)으로 되어 있다. 이 매체 유동규제수단(80)은, 상기 교반부재(22)의 작용에 의해, 상승되는 원료 슬러리와 비즈형상 분쇄 매체의 혼합물을 안내면(84)을 따른 하향 흐름으로 변경하며, 혼합물 유동의 불안정 요소를 배제하는 기능을 가진다. 그리고, 이 규제된 원료 슬러리와 비즈형상 분쇄 매체의 혼합물 유동에 의해, 분쇄실(14) 내에서 자유롭게 유동하는 매체를 극력 규제함으로써, 매체분리부재(32) 주위의 매체 농도를 저하시키거나, 매체분리부재에 비상하는 매체를 제한하여, 매체분리부재의 분리 능력을 향상시킨다.

또한, 상기 매체 유동규제수단(80)의 내부 공간에는, 이 내부 공간을 개재하여 분쇄실로부터 매체분리부재 수용실 내로 유입되는 혼합물 유동의 불안정을 방지하기 위한 회전 유동 억제수단(90)(도 1)을 구비하는 것이 바람직하다. 이 회전 유동 억제수단(90)은, 판형상체를 결합시켜 형성된 열십자(十) 형상인 것이 바람직하다. 이 회전 유동 억제수단(90)을 구비함으로써, 매체분리부재 수용실 내의 혼합물 나선류의 2차 흐름이 강화되며, 나선류가 안정화됨으로써, 매체분리부재의 기능이 더욱 향상된다.

또한, 상기 매체분리부재 수용수단(두꺼운 벽부(70))의 내주면(74)에는, 적어도 1개, 바람직하게는 복수(도 5 참조)의 유동제어용 돌기(76)가 형성되어 있다.

이 유동제어용 돌기(76)는, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 수평단면형상이 내주면(74)에 바닥변을 가지는 대략 삼각형이며, 그 기부(바닥변 근방)(76a)에 매체 유통용의 유통로(76b)가 형성되어 있다. 상기 유동제어용 돌기(76)의 삼각형인 매체(30)가 유입되는 쪽의 변, 즉, 맞은변(76c)과 상기 내주면(74)이 이루는 각 α는, 예각으로 되어 있는 것이 바람직하다.

각 α를 예각으로 함으로써, 맞은변(76c)에 의해 매체를 상기 매체분리부재 수용수단(두꺼운 벽부(70))의 내주면(74) 방향, 즉, 매체분리부재(32)로부터 간격을 가지는 방향을 향하여, 매체분리부재(32) 주위의 매체 농도를 저하시켜서, 매체분리부재(32)의 매체 분리기능을 향상시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기와 같이, 각 α를 예각으로 하면, 이 각도 부분에 매체가 정체되어 버리지만, 본 실시형태에 있어서는, 유동제어용 돌기(76)의 삼각형의 기부 부분에 원주방향으로 관통한 매체 통로(76d)를 형성하여, 매체를 이 매체 통로(76d)를 통하여, 하류쪽으로 흐르도록 하고, 이로써, 상기 각도 부분에 매체가 정체되는 것을 방지하였다.

또한, 상기 매체 통로(76d)는, 그 형성 위치를, 유동제어용 돌기(76)의 높이 위치로 변화시켜도 된다.

위에 기재한 실시형태에서는, 단판(12)에 두꺼운 벽부(70)를 설치하고, 이 두꺼운 벽부에 매체분리부재 수용실을 설치하였지만, 매체 유동규제수단(80)의 내부를 매체분리부재 수용실로 하여도 된다.

환언하면, 상기 단판의 아랫면에 배치되고, 상기 매체분리부재를 수용한 매체분리부재 수용실을 가지는 매체분리부재 수용수단을 구비함과 동시에, 이 매체분리부재 수용수단의 외주면을, 상기 분쇄실 내의 상기 분쇄ㆍ분산 매체가 상기 분리부재 수용실 내부로 유입되는 것을 규제하는 매체 유동 규제수단으로 하여도 된다.

이때, 상기 매체분리부재 수용수단은, 상기 단판의 아랫면 중앙부에 배치되고, 상기 통형상의 내부 공간을 가진 하향식의 끝이 가는 원뿔대형상의 부재에 의해 구성되어 있으며, 상기 원뿔대형상 부재의 외주면이, 상기 교반부재의 작용에 의해, 상승되는 원료 슬러리와 비즈형상 분쇄ㆍ분산 매체의 혼합물을 하향 흐름으로 변경하는 안내부재로서 구성되어 있다.

이 실시형태에 있어서도, 상기 실시형태와 마찬가지로, 상기 매체분리부재 수용수단의 내주벽에 적어도 1개의 돌기를 형성함과 동시에, 이 돌기에, 안내부재의 원주방향으로 뻗으며, 상기 비즈형상 분쇄ㆍ분산 매체가 유통하는 유통 통로를 형성하고, 매체 외부쪽으로의 흐름을 만든다.

작동에 있어서는, 원료 슬러리 공급구(16)로부터 원료인 피(被)분쇄입자를 포함한 원료 슬러리를 분쇄실(14)로 도입하면서 교반부재(22)를 회전 구동한다. 분쇄실(14) 내에 도입된 슬러리는, 분쇄실(14) 내에 이미 형성되어 있는 슬러리와 매체(30)의 회전 흐름을 타고 교반부재(22)의 방향으로 하강 이동되어, 교반부재(22)에 의해 교반 혼합된다. 이때, 원료 슬러리와 분쇄ㆍ분산 매체의 혼합물의 유동은, 회전 유동 억제수단(92)에 의해, 상기 2차 흐름이 강화되어, 안정된 나선류가 된다. 그 후, 슬러리와 매체(30)는, 반경방향 바깥쪽으로 분쇄용기(12)의 내벽까지 이동되며, 그러한 후, 교반 혼합된 상기 슬러리와 매체(30)는, 이번엔 분쇄실(14)의 내벽과 안내환(50) 사이의 상승통로를 상승 이동하는 흐름(f)이 되며, 또한, 상승이 모두 완료되면, 이번엔 앞의 하강하는 흐름이 된다.

한편, 매체분리부재 수납실 내에 있어서, 원료 슬러리 및 매체에는 매체분리부재(32)에 의해 회전운동이 부여된다. 이 회전운동에 의해, 질량이 큰 매체는 반경방향 외향으로 부세되어, 슬러리로부터 분리된다. 이 경우, 피분쇄입자 중, 분쇄가 불충분하여 입자 크기가 큰 것도 매체와 마찬가지로 거동한다. 한편, 충분히 분쇄되어서 질량이 작아진 입자를 함유한 슬러리는, 매체분리부재(32)의 내부공간으로 들어가서, 회전축(34) 내부의 원료출구(38)를 통하여 매체 교반식 분쇄기의 외부로 배출된다. 이 구성에 의해, 상기 조화로운 흐름 속에서, 원료 입자는, 자유롭게 운동하는 분쇄 매체의 접촉에 의해 양질의 파쇄, 분산이 실행되며, 그 결과, 고품질의 제품을 얻을 수 있다. 또, 본 발명의 매체 교반식 분쇄기에 의하면, 상기 작용에 의해, 입도 분포폭이 좁은 분쇄를 달성하는 것이 가능하게 된다. 또, 분쇄 매체의 양도 적게 할 수 있다..

또한, 본 발명의 매체 교반식 분쇄기에 있어서는, 교반부재(22)가, 매체분리부재(32)로부터 충분히 간격을 두고 떨어져 있으므로, 상기 매체분리부재(32)의 간섭이 매우 적다.

본 매체 교반식 분쇄기에 있어서는, 도 6, 도 7, 도 8에 나타내는 바와 같은 원심식 매체분리부재(132)를 이용할 수도 있다. 이 원심식 분리부재(132)는, 선단 축경부(134a) 및 기부 확경부(134b)를 구비한 대략 원뿔형상 또는 원뿔대형상의 매체분리부재본체(134)를 구비하고 있다. 상기 기부 확경부(134b)의 중심에, 구동축(130)의 하단부가 고정되어, 상기 구동축(130)이 회전함으로써, 매체분리부재(132)가 회전하도록 되어 있다. 상기 매체분리부재본체(134)에는, 상기 선단 축경부(134a) 근방의 적어도 1개의 입구부(135a)로부터 그 둘레벽를 따라서 상기 기부 확경부(134b)의 환형상의 출구부(135b)까지 뻗는 상기 혼합물의 이송통로(135)가 형성되어 있다. 상기 입구부(135a)는, 상기 혼합물을 흡입하여, 상기 이송통로(135)로 유입시키기 위한 혼합물 흡입구멍으로서 작용한다. 상기 이송통로(135)에는, 그 환형상의 출구부(135b) 근방에, 상기 환형상의 출구부를 따라서 매체 펌프작용을 실행하기 위한 날개부재(137)가 복수 배열되어 있다. 또한, 상기 이송통로(135)의 상기 날개부재(137)가 형성된 부분보다 상류 쪽에는, 그곳으로부터 분기된 원료 슬러리 출구통로(139)가 형성되어 있다.

상기 매체분리부재본체(134)의 상기 기부 확경부(134b)의 내부에는, 대략 원반형상의 공간인 처리완료된 원료 슬러리의 수집용 공간(139)이 형성되어 있으며, 이 처리완료된 원료 슬러리 수집용 공간(139)에는, 상기 원료 슬러리 출구통로(139a) 및 원료 슬러리 출구(131)가 연통되어 있다.

상기 매체분리부재본체(134)는, 대략 원뿔형상 또는 원뿔대형상의 매체분리부재의 중심부재(140) 및 전체적으로 중공 원뿔대형상이며, 주변이 상기 매체분리부재의 중심부재(140) 주변과 간격을 두고 배치된 매체분리부재의 외부쪽 부재(141)(도 8 참조)를 구비하여, 상기 매체분리부재의 중심부재 주변과 매체분리부재의 외부쪽 부재 주변의 사이 간격에 의해서 상기 이송통로(135)가 형성되어 있다.

본 매체분리부재본체(134)의 구조는, 상기 매체분리부재의 외부쪽 부재(141)의 선단부가, 상기 매체분리부재의 중심부재(140) 선단부에 고정되어 있는 구조로 되어 있는 것이 바람직하다.

상기 매체분리부재의 외부쪽 부재(141)의 선단부는, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 원형의 선단 단판(141a)으로 되어 있으며, 이 원형의 선단 단판(141a)에 상기 혼합물 흡입구멍(입구부(135a))이 형성되어 있다.

작동에 있어서는, 일부의 매체가 매체분리부재 수납실 내부로 도입되지만, 이 매체는, 매체분리부재 수용실 내에서 회전하는 매체분리부재(132)에 의해서, 다음과 같이, 처리완료된 원료 슬러리로부터 분리되어, 다시 분쇄실(14) 내부로 되돌아온다.

즉, 매체분리부재(132)가 회전하면, 매체분리부재본체(134)의 상기 기부 확경부(134b) 쪽의 상기 이송통로(135) 부분에 형성된 날개부재(137)에 의해 펌프작용이 발생되고, 주로, 이 펌프작용에 의해서, 이송통로(135) 내의 슬러리 등을 출구부(135b)로부터 외부쪽으로 방출하게 되며, 이 방출에 의해, 입구부(135a)에는, 흡인력(흡입하는 힘)이 작용하여, 상기 슬러리 등에 입구부(135a)로부터의 유동이 발생되는 동시에, 회전운동이 부여된다. 이 회전운동에 의해, 크고 무거운 매체는 반경방향 외향 쪽으로 부세되어, 슬러리로부터 분리된다. 이 경우, 피분쇄입자 중, 분쇄가 불충분하여 입자 크기가 큰 것도 매체와 마찬가지로 거동한다. 한편, 충분히 분쇄되어서 작고 가벼워진 입자를 함유한 슬러리는, 원료 슬러리 출구통로(139), 처리완료된 원료 슬러리 수집용 공간(140) 및 원료 슬러리 출구(131)를 통하여 매체 교반식 분쇄기의 외부로 배출된다.

본 매체분리부재는 위에 기재된 구조이기 때문에, 해당 매체분리부재의 내부 및 그 주변에 있어서의 매체 함유 원료 슬러리의 유동이 안정되고, 불안정 없는 장소가 형성되어, 양호한 매체 분리가 가능하게 된다.

또한, 도 6 등에 나타낸 매채 분리부재에 있어서는, 매체분리부재 전체가 회전하는 구조, 즉, 매체분리부재의 중심부재 및 매체 분리부재의 외부쪽 부재가 함께 회전하는 구조의 것에 대하여 설명하였으나, 도 9에 나타낸 바와 같이, 매체분리부재의 외부쪽 부재를 고정해 두고, 매체분리부재의 중심부재만을 회전하는 구조의 것으로 하여도 된다.

10: 매체 교반식 분쇄기
12: 분쇄용기
14: 분쇄실
16: 원료 슬러리 공급구
18: 프레임
22: 교반부재
24; 회전구동축
25: 축봉
30: 분쇄 매체
32: 매체분리부재
32a: 허브부
32b: 폐쇄판
34: 중공 구동축
36: 축봉
38: 원료출구
40: 재킷
40a: 냉각수입구
40b: 냉각수출구
50: 안내환
52: 내주환판
54: 외주환판
56: 하환판
58: 상환판
60a: 파이프
60b: 파이프
70: 두꺼운 벽부(매체분리부재 수용수단)
72: 관통구멍(매체분리부재 수용실)
74: 매체분리부재 수용수단(두꺼운 벽부(70)의 안쪽 둘레부)
76: 돌기
80: 매체 유동 규제수단
82: 원통형상의 공간
84: 안내면
90: 정류수단
92: 회전 유동 억제수단

Claims

상부를 폐쇄하는 단판(端板)을 가지고, 비즈형상의 분쇄 매체를 수용한 수직원통형의 분쇄실을 가진 분쇄용기, 이 분쇄용기에 형성된 원료 슬러리 공급구, 상기 분쇄실의 하부로서, 이 분쇄실의 축심과 대략 동축(同軸)인 회전축을 가진 교반부재 및 상기 분쇄실 내부로서, 상기 교반부재의 위쪽에 설치된 매체분리부재를 구비한 매체 교반식 분쇄기에 있어서, 상기 분쇄실 아랫부분을 반경방향으로 분할하여, 분쇄실 아랫부분의 안쪽 부분과 환형상의 분쇄실 아랫부분의 바깥쪽 부분을 구성하는 안내환을 설치하고, 원료 슬러리와 분쇄 매체의 혼합물 유동을, 분쇄실 원주방향으로의 1차 흐름과, 상기 안내환을 중심으로 하여, 상기 분쇄실 아랫부분의 바깥쪽 부분을 상승통로로 하고, 분쇄실 아랫부분의 안쪽 부분을 하강통로로 하는 순환유로(循環流路)를 흐르는 2차 흐름이 혼합된 나선류로 함과 동시에, 분쇄실 내에, 이 나선류의 1차 흐름을 억제하는 한편, 2차 흐름을 강화하여 상기 나선류를 안정화시키는 회전 유동 억제수단을 구비한 것을 특징으로 하는 매체 교반식 분쇄기.
제1항에 있어서,
상기 회전 유동 억제수단이, 상기 안내환의 내부에 구비되며, 판(板)형상체를 결합하여 형성된 것을 특징으로 하는 매체 교반식 분쇄기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 매체분리부재가, 상기 단판에 설치되며, 하부가 상기 분쇄실에 개구된 아랫면 개구부로 되어 있는 원통형 매체분리부재의 수납실 내부에 배치되어 있고, 이 매체분리부재 수납실의 직경이, 상기 매체분리부재의 직경보다 크고, 상기 분쇄실의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 매체 교반식 분쇄기.
제3항에 있어서,
상기 매체분리부재 수납실의 반경이, 매체분리부재의 반경보다 10~30mm 큰 것을 특징으로 하는 매체 교반식 분쇄기.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 매체분리부재가, 원형의 천정판, 이 천정판에 대해서 축방향으로 간격을 가지고 배치된 원형의 바닥판 및 이들 천정판과 바닥판 사이에서, 원주방향으로 간격을 가지고 배치된 복수의 날개부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 매체 교반식 분쇄기.
제5항에 있어서,
상기 천정판과 바닥판 사이에 환형상의 중간판을 설치하고, 상기 매체분리부재를 다단 구조로 한 것을 특징으로 하는 매체 교반식 분쇄기.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 안내환은 내부에 환형상의 공간을 가지고, 상기 분쇄용기에 장착된 복수의 파이프에 의해 지지되며, 상기 파이프를 이용하여 상기 환형상의 공간에 통수 배수가 가능한 구조인 것을 특징으로 하는 매체 교반식 분쇄기.
제7항에 있어서,
상기 파이프가 분쇄용기의 위쪽으로 뻗으며, 하단부에서 상기 안내환을 지지하고 있는 것을 특징으로 하는 매체 교반식 분쇄기.
제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단판의 상기 아랫면 개구부를 둘러싸며, 상기 분쇄실 내의 상기 분쇄 매체가 상기 분리부재 수용실 내에 유입되는 것을 규제하는 매체 유동 규제수단을 구비한 것을 특징으로 하는 매체 교반식 분쇄기.
제9항에 있어서,
상기 매체 유동 규제수단이, 내부 공간을 가진 하향식의 끝이 가는 원뿔대형상의 안내부재로서 구성되며, 상기 교반부재의 작용에 의해, 상승되는 원료 슬러리와 분쇄 매체의 혼합물을 하향 흐름으로 변경하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 매체 교반식 분쇄기.
제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 매체분리부재 수용수단의 내주벽에 적어도 1개의 돌기를 형성함과 동시에, 상기 돌기에 안내부재의 원주방향으로 뻗으며, 상기 분쇄매체가 유통하는 유통 통로를 형성한 것을 특징으로 하는 매체 교반식 분쇄기.
제11항에 있어서,
상기 돌기가, 상기 매체분리부재 수용수단의 내주벽에 바닥변을 가진 삼각형 형상인 것을 특징으로 하는 매체 교반식 분쇄기.
제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 유통 통로가, 상기 매체분리부재 수용수단의 삼각형의 기부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 매체 교반식 분쇄기.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 매체분리부재는, 선단 축경부 및 기부 확경부를 구비한 대략 원뿔형상 또는 원뿔대형상의 매체분리부재본체를 구비하고, 이 매체분리부재본체에는, 상기 선단 축경부 근방의 적어도 1개의 입구부로부터 그 둘레벽을 따라서 상기 기부 확경부의 환형상의 출구부까지 뻗어 있는 상기 혼합물의 이송통로가 형성되어 있으며, 상기 입구부는, 상기 혼합물을 흡입하여, 상기 이송통로에 유입시키기 위한 혼합물 흡입구멍으로서 작용하는 것이며, 상기 이송통로에는, 그 환형상의 출구부 근방에, 상기 환형상의 출구부를 따라서 매체의 펌프 작용을 실행하기 위한 날개부재가 복수 배열되어 있으며, 또한, 상기 이송통로의 상기 날개가 형성된 부분보다 상류쪽에서 분기된 원료 슬러리 출구통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 매체 교반식 분쇄기.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 매체분리부재는, 대략 원뿔형상 또는 원뿔대형상의 매체분리부재의 중심부재 및 전체적으로 중공 원뿔대형상이며, 주변이 상기 매체분리부재의 중심부재 주변과 간격을 두고 배치된 매체분리부재의 외부쪽 부재를 구비하고, 상기 매체분리부재의 중심부재 주변과 매체분리부재의 외부쪽 부재 주변의 사이 간격에 의해서 상기 이송통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 매체 교반식 분쇄기.
제15항에 있어서,
상기 매체분리부재의 외부쪽 부재의 선단이, 상기 매체분리부재의 중심부재 선단부에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 매체 교반식 분쇄기.
제16항에 있어서,
상기 매체분리부재의 외부쪽 부재의 선단 부재가, 원형의 선단 단판으로 되어 있으며, 이 원형의 선단 단판에 상기 혼합물 흡입구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 매체 교반식 분쇄기.