KR20230009030A

KR20230009030A - 로터 및 이를 구비한 비드밀

Info

Publication number: KR20230009030A
Application number: KR1020210089587A
Authority: KR
Inventors: 신승훈; 김예린; 조한얼; 이범실; 김현수
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2021-07-08
Filing date: 2021-07-08
Publication date: 2023-01-17

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 로터는 비드밀에 구비되는 로터로, 중심에 회전 샤프트가 결합되는 디스크, 상기 디스크의 외주에서 연장되는 환형의 외벽부, 및 상기 외벽부와 상기 디스크가 형성하는 내부 공간에 배치되고 상기 디스크에 연결되는 다수의 교반 날개를 포함하는 메인 바디 및 상기 교반 날개의 단부에 탈착 가능하도록 결합되는 커버을 포함하며, 상기 디스크, 상기 외벽부, 및 상기 교반 날개는 일체로 형성될 수 있다.

Description

로터 및 이를 구비한 비드밀{ROTOR AND BEAD-MILL HAVING THE SAME}

본 발명은 로터 및 이를 구비한 비드밀에 관한 것이다.

비드밀(Bead-Mill)은 분쇄하고자 하는 덩어리 형태의 원료와 다수의 비드(bead)를 분쇄통에 함께 넣고 회전시킴으로써 서로 충격작용이 일어나게 함으로써 원료를 파우더 형태로 분쇄하기 위한 장치이다. 보통 약재나 화장품 등의 제조과정에서 많이 사용되지만 이에 한정되는 것은 아니며 탄소나노튜브, 세라믹, 비철금속 또는 합성수지의 원료도 피가공물의 대상이 된다.

일반적으로 비드밀은 보통 비드와 원료 사이에 충격이 일어나도록 하기 위하여 로터와 교반 날개가 분쇄통 내에서 상대적으로 회전운동을 하도록 하는 메카니즘을 갖는다. 비드밀에 투입되는 비드(bead)는 강구(steel ball, 또는 세라믹비드 등)가 널리 사용되지만 사용원료에 따라 다양하게 선택될 수 있다.

본 발명은 원료의 분산 성능을 높일 수 있는 비드밀을 제공하는 것을 기술적 해결과제로 한다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 비드밀은, 분쇄공간을 구비하는 분쇄 챔버 및 상기 분쇄공간 내에 회전 가능하도록 배치되는 로터를 포함하며, 상기 로터는, 중심에 회전 샤프트가 결합되는 디스크, 상기 디스크의 외주에서 연장되는 환형의 외벽부, 및 상기 외벽부와 상기 디스크가 형성하는 내부 공간에 배치되고 상기 디스크에 연결되는 다수의 교반 날개를 포함하는 메인 바디 및 상기 교반 날개의 단부에 탈착 가능하도록 결합되는 커버을 포함하고, 각각의 상기 교반 날개는 회전 방향으로 볼록한 호형으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 비드밀은 교반 날개가 디스크와 일체로 형성되며, 커버의 삽입 홈에 삽입되도록 구성된다. 이에, 교반 날개와 디스크, 커버 사이에 형성되는 틈을 통해 비드가 분쇄 챔버의 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비드밀의 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 로터의 분해도.
도 4는 도 3에 도시된 메인 바디의 사시도.
도 5는 도 3에 도시된 커버의 사시도.
도 6는 도 5에 도시된 커버의 저면도.
도 7은 도 3의 I-I'에 따른 단면도.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비드밀의 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 로터의 분해도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 비드밀(100)은 분쇄 챔버(1)와, 분쇄 챔버(1) 내부에 배치되는 로터(10)를 포함할 수 있다.

분쇄 챔버(1)는 분쇄가 이루어지는 분쇄공간(S1)을 제공하며, 이를 위해 원통형 주벽(5)과 원통형 주벽(5)의 상, 하면에 배치되는 상면부(7), 및 저면부(9)를 포함할 수 있다. 또한 분쇄 챔버(1)는 원료인 피가공물을 분쇄 챔버(1) 내부로 공급하는 원료 공급 경로(3)와, 후술되는 회전 샤프트(70)가 배치되는 샤프트 홀(4)을 포함할 수 있다.

도 4는 도 3에 도시된 메인 바디의 사시도이고, 도 5는 도 3에 도시된 커버의 사시도이며, 도 6는 도 5에 도시된 커버의 저면도이다.

이를 함께 참조하면, 로터(10)는 디스크(20), 외벽부(30), 및 교반 날개(40)를 포함하는 메인 바디(80)와, 커버(50)를 포함할 수 있다.

디스크(20)는 원반 형태로 형성될 수 있으며, 중간에 관통 구멍 형태의 제1 센터 홀(25)이 형성될 수 있다.

제1 센터 홀(25)에는 로터(10)의 회전축을 형성하는 회전 샤프트(70)가 삽입될 수 있다. 본 실시예에서 제1 센터 홀(25)은 회전 샤프트(70)의 단부 형상에 따라 사각의 관통 구멍 형태로 형성될 수 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 센터 홀(25)의 형상은 회전 샤프트(70)의 단부 형상에 대응하여 다양하게 변형될 수 있다.

외벽부(30)는 디스크(20)의 둘레를 따라 원형의 고리(ring) 형상으로 형성될 수 있으며, 디스크(20)의 외주(外周)에서 연장될 수 있다. 따라서 외벽부(30)의 외경은 디스크(20)의 외경과 동일하게 형성될 수 있다. 외벽부(30)의 내부 공간(S2)은 교반 날개(40)가 배치되는 공간으로 이용될 수 있다.

외벽부(30)에는 원주방향을 따라 복수 개의 관통 홀(35)이 마련될 수 있다.

도 7은 도 3의 I-I'에 따른 단면도로, 이를 함께 참조하면, 관통 홀(35)은 외벽부(30)의 두께 방향(로터의 반경방향)에 대하여 소정의 각도(θ1)로 경사지게 형성될 수 있다. 예컨대, 관통 홀(35)은 관통 방향이 디스크(20)의 반경방향과 예각을 이루도록 형성될 수 있다.

또한 관통 홀(35)은 외벽부(30)의 폭방향을 따라 일정한 길이를 가지며, 양 단부가 반원 형태로 형성될 수 있다.

회전 샤프트(70)는 디스크(20)의 제1 센터 홀(25)을 관통하며 디스크(20)에 결합될 수 있으며, 적어도 일부가 외벽부(30)의 내부 공간에 배치될 수 있다.

회전 샤프트(70)는 로터(10)의 회전축을 따라 배치되며 분쇄 챔버(1)의 외부에 마련되는 구동부에서 전달되는 구동력에 의해 회전하도록 마련될 수 있다.

또한 회전 샤프트(70)의 내부는 원료가 분쇄 챔버(1)의 외부로 배출되는 통로로 이용될 수 있다.

이를 위해 회전 샤프트(70)는 내부에 원료 배출 경로(75)를 구비할 수 있다.

원료 배출 경로(75)는 배출로(72)와 배출구(74)를 포함할 수 있다.

배출로(72)는 회전 샤프트(70)의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다. 이에 회전 샤프트(70)는 배출로(72)가 형성된 부분에서 관(pipe) 형상으로 형성될 수 있다.

배출구(74)는 분쇄 챔버(1) 내에서 교반된 원료가 배출로(72)로 유입되는 입구이다. 따라서 배출구(74)는 회전 샤프트(70)의 외부와 배출로(72)를 연결하는 통로로 형성될 수 있다.

본 실시예에서 배출구(74)는 회전 샤프트(70)가 교반 날개들(40)과 대면하는 위치에 형성될 수 있다. 또한 배출구(74)는 회전 샤프트(70)의 반경 방향을 따라 형성되어 회전 샤프트(70)의 외부와 배출로(72)를 연결할 수 있으며, 다수개가 배출로(72)를 중심으로 방사상으로 배치될 수 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.

교반 날개(40)는 디스크(20)와 외벽부(30)가 형성하는 내부 공간(S2)에 다수 개가 배치되며, 디스크(20)와 일체로 형성될 수 있다. 따라서 로터(10)가 회전하는 경우, 디스크(20), 외벽부(30), 교반 날개(40)는 함께 회전될 수 있다.

다수의 교반 날개(40)는 회전축을 기준으로 원주방향을 따라 일정한 간격으로 이격 배치될 수 있다. 이때, 도 7에 도시된 바와 같이, 교반 날개들(40)은 디스크(20)의 반경방향에 대하여 예각(θ2)을 이루도록 배치될 수 있다. 교반 날개(40)의 개수와 설치 각도는 필요에 따라 변경될 수 있다.

교반 날개(40)는 로터(10) 회전 중에 원료와 비드를 타격하여 반경방향으로 내보내는 역할을 할 수 있다. 이를 위해, 본 실시예의 교반 날개(40)는 회전 방향으로 볼록한 호(弧, Arc)형으로 형성될 수 있다. 교반 날개(40)를 호형으로 형성하는 경우, 교반 날개(40)의 표면적이 증가될 수 있다. 따라서 교반 날개(40)가 원료와 접촉하거나 원료를 가압하는 비율을 높일 수 있으므로 비드밀(100)의 분급 능력을 향상시킬 수 있다.

커버(50)는 별도로 마련되어 교반 날개(40)의 단부에 결합될 수 있다. 이때, 커버(50)는 탈착이 가능하도록 교반 날개(40)에 결합될 수 있다.

커버(50)는 원반 형태로 형성될 수 있으며, 외벽부(30)의 내경보다 작고 교반 날개들(40)이 형성하는 외경과 동일하거나 큰 직경을 가질 수 있다.

커버(50)의 중심에는 관통 구멍 형태의 제2 센터 홀(45)이 형성될 수 있다. 제2 센터 홀(45)에는 로터(10)의 회전축을 형성하는 회전 샤프트(70)가 삽입될 수 있다. 이에 회전 샤프트(70)는 디스크(20)에 형성된 제1 센터 홀(25)을 관통한 후 커버(50)에 형성된 제2 센터 홀(45)에 결합될 수 있다.

제2 센터 홀(45)은 제1 센터 홀(25)과 동일한 형상으로 형성될 수 있으며, 동일한 크기로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 삽입되는 회전 샤프트(70)의 형상에 대응하여 다양하게 변형될 수 있다. 예컨대, 필요에 따라 제2 센터 홀(45)은 제1 센터 홀(25)과 다른 형상, 다른 크기로 형성될 수 있다.

본 실시예의 커버(50)는 디스크(20)와 마주보는 일면에 교반 날개들(40)이 삽입되는 다수의 삽입 홈(47)이 마련될 수 있다. 삽입 홈(47)들은 다수 개가 교반 날개(40)와 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 따라서 커버(50)가 회전 샤프트(70)에 결합되면, 각각의 교반 날개들(40)은 적어도 일부가 대응하는 삽입 홈(47)에 삽입될 수 있다.

이를 통해 교반 날개(40)와 커버(50) 사이에 틈이 형성되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 로터(10)가 회전될 때, 원료나 비드가 교반 날개(40)와 커버(50) 사이의 틈으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 실시예의 로터(10)는 주조(casting)를 통해 제조될 수 있다. 보다 구체적으로, 메인 바디(80)를 구성하는 디스크(20), 외벽부(30), 교반 날개(40)는 주조를 통해 일체의 구조물로 형성하고, 커버(50)만 별도로 제조한 후 메인 바디(80)와 결합하여 로터(10)를 완성할 수 있다.

한편, 로터(10)와 교반 날개(40)가 분리되어 개별적으로 회전하도록 구성하는 경우, 교반 날개(40)와 로터(10) 사이에 형성되는 틈을 통해 비드가 원료와 함께 교반 날개의 내부 공간(S3)으로 이동하여 분쇄 챔버(1)의 외부로 배출될 수 있다. 그러나 본 실시예의 로터(10)는 교반 날개(40)가 로터(10)와 일체로 형성되므로, 상기한 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한 본 실시예의 커버(50)는 타면에 적어도 하나의 보조 날개(60)가 마련될 수 있다. 보조 날개(60)는 로터(10)의 하부 즉, 커버(50)와 분쇄 챔버(1)의 저면부(9) 사이로 유입되는 원료와 비드가 유동없이 해당 영역에 계속 위치하는 것을 방지하기 위해 구비될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 보조 날개(60)는 6개가 방사상으로 배치된다. 그러나 본 발명이 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 커버(50)와 저면부(9) 사이의 원료와 비드를 외벽부(30) 측으로 이동 및 분산 시킬 수만 있다면 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

이어서, 본 실시예에 따른 비드밀(100)을 이용하여 원료를 분급하는 과정을 설명한다.

먼저 원료공급관(12)을 통해 분쇄 챔버(1) 내부로 비드와 원료를 공급할 수 있다. 여기서 비드는 원료 공급 전에 미리 분쇄 챔버(1) 내부에 배치될 수 있으나, 필요에 따라 원료와 함께 공급될 수도 있다.

이후, 로터(10)가 회전하게 되면 비드와 원료가 서로 부딪히면서 원료가 잘게 부서질 수 있다. 이때, 로터(10)의 교반 날개(40)는 로터(10)의 내부 공간으로 들어오려는 비드와 미처 분쇄되지 않은 원료를 타격하고, 이에 원료는 외벽부(30)의 내측면에 부딪히며 분쇄될 수 있다.

분쇄가 진행되면서 원료의 입자가 작아져 경량화되며, 이에 분쇄된 원료는 교반 날개(40) 사이를 통해 교반 날개(40)의 내부 공간(S3)으로 이동하게 된다. 이후, 회전 샤프트(70)에 형성된 배출구(74)를 통해 배출로(72)에 유입된 후, 배출로(72)를 따라 이동하여 분쇄 챔버(1)의 외부로 배출될 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 비드밀(100)은 교반 날개(40)가 디스크(20)와 일체로 형성되며, 커버(50)의 삽입 홈(47)에 삽입되도록 구성된다. 따라서 교반 날개(40)와 디스크(20), 커버(50) 사이에 형성되는 틈을 통해 비드가 분쇄 챔버(1)의 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있다.

또한 교반 날개(40)가 호형으로 형성되어 교반 날개(40)의 표면적이 증가되므로, 비드밀(100)의 분급 능력을 향상시킬 수 있다.

더하여, 커버(50)가 디스크(20)와 일체로 형성되지 않고, 필요에 따라 디스크(20)와 결합 및 분리가 가능하도록 구성되므로, 로터(10)의 유지 보수가 용이하다는 이점이 있다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

1: 분쇄 챔버
10: 로터
40: 교반 날개
50: 커버
60: 보조 날개
80: 메인 바디

Claims

비드밀에 구비되는 로터로,
중심에 회전 샤프트가 결합되는 디스크, 상기 디스크의 외주에서 연장되는 환형의 외벽부, 및 상기 외벽부와 상기 디스크가 형성하는 내부 공간에 배치되고 상기 디스크에 연결되는 다수의 교반 날개를 포함하는 메인 바디; 및
상기 교반 날개의 단부에 탈착 가능하도록 결합되는 커버;
을 포함하며,
상기 디스크, 상기 외벽부, 및 상기 교반 날개는 일체로 형성되는 로터.
제1항에 있어서, 상기 메인 바디는,
주조를 통해 상기 디스크, 상기 외벽부, 및 상기 교반 날개가 일체로 형성되는 로터.
제2항에 있어서, 각각의 상기 교반 날개는
회전 방향으로 볼록한 호형으로 형성되는 로터.
제2항에 있어서,
상기 로터는 상기 회전 샤프트를 회전축으로 하여 회전되고,
상기 교반 날개는 상기 디스크의 반경방향과 예각을 이루도록 배치되는 로터.
제1항에 있어서, 상기 커버는,
상기 디스크와 마주보는 일면에 상기 교반 날개가 삽입되는 삽입 홈이 구비되는 로터.
제5항에 있어서, 상기 커버는,
타면에 적어도 하나의 보조 날개가 구비되는 로터.
제1항에 있어서,
상기 외벽부는 다수의 관통 홀을 포함하며,
상기 관통 홀은 관통 방향이 상기 디스크의 반경방향과 예각을 이루도록 형성되는 로터.
제1항에 있어서, 상기 회전 샤프트는,
상기 디스크를 관통하여 상기 커버에 결합되는 로터.
제1항에 있어서,
상기 회전 샤프트는 내부에 원료 배출 경로를 구비하며,
상기 로터를 통해 교반된 원료는 상기 원료 배출 경로를 통해 외부로 배출되는 로터.
제9항에 있어서, 상기 원료 배출 경로는,
상기 회전 샤프트의 길이 방향을 따라 상기 회전 샤프트의 내부에 배치되는 배출로; 및
상기 배출로와 상기 회전 샤프트의 외부를 연결하는 배출구;
를 포함하는 로터.
제10항에 있어서, 상기 배출구는,
상기 회전 샤프트가 상기 교반 날개들과 대면하는 위치에 형성되는 로터.
분쇄공간을 구비하는 분쇄 챔버; 및
상기 분쇄공간 내에 회전 가능하도록 배치되는 로터;
를 포함하며,
상기 로터는,
중심에 회전 샤프트가 결합되는 디스크, 상기 디스크의 외주에서 연장되는 환형의 외벽부, 및 상기 외벽부와 상기 디스크가 형성하는 내부 공간에 배치되고 상기 디스크에 연결되는 다수의 교반 날개를 포함하는 메인 바디; 및
상기 교반 날개의 단부에 탈착 가능하도록 결합되는 커버;
을 포함하고,
각각의 상기 교반 날개는 회전 방향으로 볼록한 호형으로 형성되는 비드밀.
제12항에 있어서, 상기 커버는,
상기 디스크와 마주보는 일면에 상기 교반 날개가 삽입되는 삽입 홈이 구비되는 비드밀.
제12항에 있어서, 상기 커버는,
상기 디스크와 마주보는 일면에 상기 교반 날개가 삽입되는 삽입 홈이 구비되고, 타면에 적어도 하나의 보조 날개가 구비되는 비드밀.
제12항에 있어서, 상기 분쇄 챔버는,
원료를 상기 분쇄 챔버 내부로 공급하는 원료 공급 경로를 포함하는 비드밀.
제15항에 있어서, 상기 회전 샤프트는,
내부에 상기 분쇄 챔버 내부의 원료를 상기 분쇄 챔버의 외부로 배출하는 원료 배출 경로가 구비되는 비드밀.