KR20240013142A - 판막 도관을 사용하여 고체 입자들을 미세화하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents
판막 도관을 사용하여 고체 입자들을 미세화하기 위한 시스템 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
판막 도관을 사용하여 고체 입자들을 미세화하기 위한 시스템 (100) 은, 각각의 압축 가스 입구 (102) 가 제공된 하나 이상의 압축 가스 라인들 (1) (2) (3); 각각의 압축 가스 라인들 (1) (2) (3) 에 개별 설치되는, 하나 이상의 분말 공급기들 (104); 공통 통로를 통해 연결된 직렬의 밸브들로 개별 제조된 하나 이상의 판막 도관 모듈 (106) 로서, 각각의 판막 도관 모듈 (106) 은 각각의 상기 하나 이상의 분말 공급기들 (feeders : 104) 의 하류에 연결되는, 상기 하나 이상의 판막 도관 모듈 (106); 각각의 상기 하나 이상의 판막 도관 모듈 (106) 의 각각의 출구들과 연결된 모든 각각의 압축 가스 라인들 (1) (2) (3) 과 연결된 사이클론 분리기 (112); 및 상기 하나 이상의 판막 도관 모듈 (106) 의 출구들에 근접한 상기 압축 가스 라인들 (1) (2) (3) 상에 배치된 하나 이상의 방향성 밸브들 (108) 과 조합된 하나 이상의 입자 크기 분석기들을 포함한다.
Description
본 발명의 실시예들은 일반적으로 고체 재료들의 입자 크기를 감소시키기 위한 시스템들 및 기기들에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 판막 도관 (valvular conduit) 을 사용하여 고체 입자들의 미세화 (그라인딩) 를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
미세화는 분말상 재료의 크기를 감소시키는 데 사용되는 용어이다. 가스 제트 밀 (Gas jet mill) 은 분말상 재료를 고속 가스로 그라인딩하여 입자를 서로 충격시키고 밀의 표면에서 충격시킨다. 제트 밀은 입자를 요구된 크기로 그라인딩하여 그 결과로 생성된 생성물의 협소한 입자 크기 분포를 생성하도록 설계될 수 있다. 밀을 떠나는 입자는 사이클론 분리 (cyclonic separation) 또는 임의의 다른 방법에 의해 그리고 또는 요구되는 타입 및 크기의 필터 매체를 사용하여 가스 스트림으로부터 분리될 수 있다.
가스 제트 밀은 일반적으로 열에 민감한 생성물을 밀링하는데 사용된다. 일반적으로 그라인딩 프로세스에서는 열이 발생한다. 가스 제트 밀은 그라인딩이 제품 온도를 상승시키지 않고 행해져야 하는 곳에서 가장 적합하다. 제트 밀에서 사용된 압축 가스는 열이 그라인딩 중에 발생하는 즉시 열을 제거한다.
기존의 미세화기는 팬케이크 스타일의 원형의, 얕은, 원통형 챔버를 갖는다. 고압의 압축 가스가 노즐을 통해 이 챔버 내에 공급된다. 압축된 기체는 그후 내측에서 상이한 스트림들로 분할되고 접선 방향으로 내부 실린더 내로 주입된다. 이는 챔버 내측에 강한 정점을 생성한다. 진출 노즐은 미세화기의 중심에 제공된다. 접선 노즐들을 통해 챔버 내로 진입된 가스는 중심 노즐을 통해 챔버를 떠난다.
또 다른 노즐을 통해, 그라인딩될 분말상 재료는 벤투리 흡입을 사용하여 챔버 내로 공급된다.
현재의 미세화기는 원 패스 그라인딩 프로세스 (one pass grinding process) 이다. 분말은 미세화기 내로 진입하고 압축 가스와 함께 진출구를 통해 빠져나간다. 제품이 제 1 경우에서 요구되는 입자 크기로 그라인딩되지 않는다면, 오퍼레이터는 제한된 옵션들을 갖는다. 일반적으로 압력은 입자가 보다 더 고압에서 그라인딩되도록 증가된다. 제품이 여전히 요구되는 크기로 그라인딩되지 않으면, 이때 오퍼레이터는 사이클론 분리기에서 제품을 수동으로 수집하고 재그라인딩를 위해 미세화기 내로 수동으로 피드백해야 한다. 요구되는 입자 크기에 도달할 때까지 그라인딩 및 재그라인딩는 지루한 프로세스이다. 현재의 미세화 프로세스는 높은 에너지 소비를 갖고, 분진을 발생시키고 수동적이다.
내재적 설계 단점으로 인해 기존 설계는 생산성이 낮다. 시스템은 다단계 그라인딩에 대해 유연하지 않다. 그것은 직렬로 인라인으로 더 많은 그라인더를 추가할 수는 없다. 기존의 설계에서는, 다단계 및 모듈식 작업이 불가능하다.
입자 크기를 감소시키기 위한 다른 옵션은 더 많은 에너지가 그라인딩를 위해 시스템에 제공되도록 압력을 증가시키는 것이다. 하지만, 압력을 증가시키는 것은 많은 복잡성들을 야기한다. 첫째로, 더 높은 압력을 제공하는 것은 항상 어떠한 희생을 감수하더라도 무시되어서는 안되는 안전 문제이다. 이때, 보다 고압의 압축 가스를 생성하는 것은 에너지 소모가 매우 높고 따라서 적합하지 않다. 또한, 발전기로부터 요구된 지역으로 고압 압축 가스의 이송은 비용 뿐만 아니라 안전의 또 다른 주요 문제이다. 고압의 압축 가스를 생성하는 것은 그 자체로 고비용의 프로세스라는 것은 이미 당업자에게 알려져 있다.
기존의 미세화기의 문제점에 추가하여, 그라인딩의 각각의 패스의 마지막에서, 압축 가스가 유용하지 못할 때 외부로 벤팅되어야 한다는 것에 유의해야 한다. (사이클론을 통한) 고압 압축 가스의 벤팅은 거대한 에너지의 손실이다. 기존의 미세화기에서는 추가 그라인딩을 위해 압축 가스를 재사용할 가능성이 없다. 또한, 기존 미세화기는 구성 시에 매우 무겁고, 점검 및 클리닝을 위해 그것을 개방하는 것은 매우 어렵다.
따라서, 상기 언급된 결함을 갖지 않고 판막 도관을 사용하여 고체 입자를 미세화하기 위한 시스템 및 방법이 요구된다. 이러한 시스템 및 방법은 에너지 효율적이어야 하고, 사용하기 쉬워야 하며, 작업에 유연해야 하고, 모듈식이어야 하며, 구성이 간단해야 하고, 다중 그라인딩 단계에 대해 소모된 압축 가스를 재사용할 수 있어야 한다.
본 발명의 목적은 판막 도관을 사용하여 고체 입자를 미세화하기 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 에너지 효율적이고 사용하기 쉽고 미세화를 위한 유연한 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 다중 그라인딩 패스를 위해 압축 가스를 재사용할 수 있게 허용하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 구성이 간단하고 유지보수가 용이한 직렬의 밸브로 구성된 판막 도관 모듈을 이용하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 입자 크기의 원하는 감소를 달성하기 위해 직렬 및/또는 병렬 조합으로 다중 판막 도관 모듈을 함께 이용하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 원하는 감소가 달성될 때까지 고체 입자의 미세화의 전체 프로세스를 자동화하는 것이다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 판막 도관을 사용하여 고체 입자를 미세화하기 위한 시스템이 제공된다. 시스템은 각각의 압축 가스 입구가 제공된 하나 이상의 압축 가스 라인; 하나 이상의 압축 가스 라인들의 각각의 압축 가스 라인에 개별 설치되는, 하나 이상의 분말 공급기들; 공통 통로를 통해 연결된 직렬의 밸브들로 개별 제조된 하나 이상의 판막 도관 모듈로서, 각각의 판막 도관 모듈은 각각의 압축 가스 라인 상에서 각각의 상기 하나 이상의 분말 공급기들의 하류에 연결되는, 상기 하나 이상의 판막 도관 모듈; 각각의 상기 하나 이상의 판막 도관 모듈의 각각의 출구들과 연결된 모든 각각의 압축 가스 라인들과 연결된 사이클론 분리기 (또는 임의의 다른 분리 디바이스); 및 하나 이상의 판막 도관 모듈의 출구들에 근접한 상기 각각의 압축 가스 라인 상에 배치된 하나 이상의 방향성 밸브들과 조합된 하나 이상의 입자 크기 분석기들을 포함한다.
또한, 하나 이상의 압축 가스 입구들은 각각의 압축 가스 라인에서 압축 가스를 수용하도록 구성된다. 또한, 하나 이상의 분말 공급기는 각각의 압축 가스 라인에서 유동하는 상기 압축 가스 내로 미세화될 분말상 재료를 공급함으로써, 분말-가스 스트림을 형성하도록 되어 있다. 또한, 하나 이상의 밸브 도관 모듈은 각각의 압축 가스 라인으로부터, 직렬의 밸브들 중 제 1 모듈식 밸브에서 분말-가스 스트림을 수용하도록; 그리고 직렬의 모듈식 밸브들 각각에서, 2개의 스트림들로 분말-가스 스트림을 분할하고 분할된 스트림들에서 분말상 재료의 입자들의 충돌을 용이하게 함으로써, 높은 충격 충돌들로 인해 분말상 재료의 입자 크기를 감소시키도록 되어 있다. 또한, 하나 이상의 입자 크기 분석기들은 하나 이상의 판막 도관 모듈로부터 나오는 미세화된 분말-가스 스트림에서 분말상 재료의 입자 크기를 분석하도록 구성된다. 이때, 하나 이상의 방향 밸브는 분석된 입자 크기가 원하는 크기보다 클 때 추가의 크기 감소를 위해 상기 하나 이상의 판막 도관 모듈들로 미세화된 분말 가스 스트림의 유동을 지향시키도록; 그리고 상기 분석된 입자 크기가 원하는 입자 크기 이하일 때, 사이클론 분리기로 미세화된 분말 가스 스트림의 유동을 지향시키도록 구성된다. 또한, 사이클론 분리기는 압축 가스로부터 미세화된 상기 분말상 재료를 분리하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 분말상 재료는 제약, 화학, 비료, 시멘트, 미네랄들 및 광석들, 식품 또는 임의의 다른 산업으로부터의 결정질 또는 비정질일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나 이상의 판막 도관 모듈들에서 직렬의 밸브들 각각은 밸브의 마지막에서 라운드 윤곽 및 중간에서 유동 디버터를 포함한다. 또한, 유동 디버터는 2개로 유입 분말-가스 스트림을 분할하여 하나의 스트림이 공통 통로 내로 직선으로 진행하고 다른 스트림이 라운드 윤곽을 향해 위로 진행하고; 라운드 윤곽은 분할된 분말-가스 스트림들 중 하나가 방향을 변경하여 직렬의 다음 밸브로 통과하기 전에 상기 공통 통로에서 분할된 상기 분말 가스 스트림과 충돌하게 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 하나 이상의 밸브는 판막 도관 모듈을 형성하도록 직렬로 배열된다. 직렬의 밸브들이 판막 도관 모듈을 만든다. 판막 도관 모듈은 판막 도관 모듈을 형성하기 위해 직렬 또는 병렬로 단일 또는 다중 밸브를 가질 수 있다. 각각의 모듈은 하나 이상의 병렬 판막 도관 모듈을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나 이상의 판막 도관 모듈은 서로에 대해 직렬 및/또는 병렬 배열로 배열되고, 하나 이상의 방향성 밸브는 하나 이상의 판막 도관들의 상호연결을 가능하게 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 시스템은 하나 이상의 판막 도관 모듈들에 걸친 압력 강하를 모니터링하도록 구성된 하나 이상의 압력 측정 기기를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나 이상의 입자 크기 분석기는 미리 결정된 메시 크기를 갖는 필터들 및 동적 입자 크기 센서들로부터 선택되지만 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 판막 도관을 사용하여 고체 입자를 미세화하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 각각의 하나 이상의 압축 가스 라인에서 하나 이상의 압축 가스 입구를 통해 압축 가스를 수용하는 단계; 각각의 압축 가스 라인에서 유동하는 압축 가스 내에 미분화될 분말상 재료를 공급함으로써, 분말 가스 스트림을 형성하는 단계; 각각의 압축 가스 라인으로부터, 직렬의 밸브들로 제조된 각각의 하나 이상의 밸브 도관 모듈에서 분말 가스 스트림을 수용하는 단계; 직렬의 모듈식 밸브들 각각에서, 2개의 스트림들로 분말-가스 스트림을 분할하고 분할된 스트림들에서 분말상 재료의 입자들의 충돌을 용이하게 함으로써, 분말상 재료의 입자 크기가 높은 충격 충돌들로 인해 감소되게 하는 단계; 하나 이상의 판막 도관 모듈로부터 나오는 미세화된 분말-가스 스트림에서 분말상 재료의 입자 크기를 분석하는 단계; 분석된 입자 크기가 원하는 크기보다 클 때 추가의 크기 감소를 위해 하나 이상의 판막 도관 모듈들로 미세화된 분말 가스 스트림의 유동을 지향시키는 단계; 분석된 입자 크기가 원하는 입자 크기 이하일 때, 사이클론 분리기로 상기 미세화된 분말 가스 스트림의 유동을 지향시키는 단계; 및 압축 가스로부터 미세화된 상기 분말상 재료를 분리하는 (segregating) 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 분말상 재료는 제약, 화학, 비료, 시멘트, 미네랄들 및 광석들, 식품 또는 임의의 다른 산업으로부터의 결정질 또는 비정질일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나 이상의 판막 도관 모듈들에서 직렬의 밸브들 각각은 밸브의 마지막에서 라운드 윤곽 및 중간에서 유동 디버터를 포함한다. 여기서, 유동 디버터는 2개로 유입 분말-가스 스트림을 분할하여 하나의 스트림이 공통 통로 내로 직선으로 진행하고 다른 스트림이 라운드 윤곽을 향해 위로 진행하고; 라운드 윤곽은 분할된 분말-가스 스트림들 중 하나가 방향을 변경하여 직렬의 다음 밸브로 통과하기 전에 공통 통로에서 분할된 분말 가스 스트림과 충돌하게 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나 이상의 판막 도관 모듈은 서로에 대해 직렬 및/또는 병렬 배열로 배열되고, 하나 이상의 방향성 밸브는 하나 이상의 판막 도관 모듈들의 상호연결을 가능하게 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 방법은 또한 하나 이상의 판막 도관 모듈에 걸친 압력 강하를 모니터링하는 단계를 포함한다.
예시적인 실시예들의 이들 및 다른 특징들, 양태들, 및 이점들은 이하의 상세한 설명이 첨부 도면들을 참조하여 판독될 때 더 잘 이해될 것이며, 여기서 유사한 도면부호들은 도면들 전체에 걸쳐 유사한 부분들을 나타낸다:
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 판막 도관을 사용하여 고체 입자를 미세화하기 위한 시스템을 도시한다.
도 2a-도 2b 는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1 의 시스템의 판막 도관 모듈을 도시한다.
도 2c 는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 2a-도 2b 의 판막 도관 모듈의 직렬의 밸브들의 상세도를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 판막 도관 모듈을 사용하여 고체 입자를 미세화하기 위한 방법을 도시한다.
도 2a-도 2b 는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1 의 시스템의 판막 도관 모듈을 도시한다.
도 2c 는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 2a-도 2b 의 판막 도관 모듈의 직렬의 밸브들의 상세도를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 판막 도관 모듈을 사용하여 고체 입자를 미세화하기 위한 방법을 도시한다.
또한, 당업자들은 도면들의 요소들이 간략화를 위해 예시되고 반드시 축척으로 도시되지 않았을 수도 있다는 것을 인식할 것이다. 또한, 디바이스의 구성의 관점에서, 디바이스의 하나 이상의 구성요소들은 종래의 심볼들에 의해 도면들에 표현되었을 수도 있고, 도면들은 본 명세서의 설명의 이익을 갖는 당업자들에게 용이하게 명백할 상세들로 도면들을 모호하게 하지 않도록 본 발명의 실시예들을 이해하는데 적절한 그러한 특정 상세들만을 도시할 수도 있다.
본 발명은 실시예들을 이용하여 본 명세서에서 예로서 설명되지만, 당업자는 본 발명이 본 명세서에 설명된 실시예들에 제한되지 않는다는 것을 인식할 것이다. 본 명세서에서의 설명은 본 발명을 개시된 특정 형태로 제한하려는 것이 아니라, 본 발명의 범위에 포함되는 모든 변경/들, 등가/들 및 대체/들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용되는 헤딩은 단지 조직화 목적을 위한 것이며, 설명 또는 청구항의 범위를 제한하기 위해 사용되도록 의도되지 않는다. 본 설명 전반에 걸쳐 사용되는 바와 같이, 단어 "할 수도 있다"는 필수적인 의미 (즉, 반드시를 의미) 보다는 허용적 의미 (즉, 잠재력을 갖는 의미) 로 사용된다.
또한, "a" 또는 "an"은 다르게 언급되지 않는 한 "적어도 하나"를 의미한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어 및 어법은 단지 설명을 위해 사용되는 것이며 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. "포함하는 (including) ", "포함하여 (comprising) ", "갖는 (having) ", "함유하는 (containing) ", 또는 "수반한 (including) " 및 이들의 변형들과 같은 언어는 광범위하게 의도되며 이후에 열거되는 주제, 등가물들, 및 인용되지 않은 추가적인 주제를 포함하도록 의도되며, 다른 첨가물들, 구성요소들, 완전체들 또는 단계들을 배제하도록 의도되지 않는다. 마찬가지로, "포함하는"이라는 용어는 적용 가능한 법적 목적을 위해 "포함하여" 또는 "함유하는"이라는 용어와 동의어로 간주된다. 문서, 액트, 재료, 디바이스, 아티클 등에 대한 임의의 논의는 본 발명에 대한 맥락을 제공하기 위한 목적으로만 명세서에 포함된다. 임의의 또는 모든 이러한 매터들이 종래 기술의 기초의 일부를 형성하거나 본 발명과 관련된 분야에서 일반적인 상식이었음을 시사하거나 나타내지 않는다.
본 개시에서, 요소 또는 요소 그룹 앞에 전이 문구 "포함하는” 가 선행할 때마다, 본 발명자들은 또한 조성물, 요소 또는 요소 그룹의 인용에 선행하는 전이 문구 "이루어지는", "구성되는", "이루어지는 군으로부터 선택되는", "포함하는" 또는 "존재하는"를 갖는 동일한 조성물, 요소 또는 요소 그룹을 고려하며, 그 반대도 마찬가지인 것으로 이해된다.
본 명세서에 설명된 본 발명은 많은 상이한 형태로 구현될 수 있으며 본 명세서에 개시된 실시예에 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 실시예들은 본 개시가 철저하고 완전하게 되고, 그리고 본 발명의 범위를 당업자에게 충분히 전달하도록 제공된다. 다음의 설명에서, 수치 값들 및 범위들은 설명된 구현들의 다양한 양태들에 대해 제공된다. 이러한 값들 및 범위들은 단지 예들로서 취급되어야 하고 청구항들의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 또한, 다수의 재료들은 구현들의 다양한 면들에 적합한 것으로서 식별된다. 이들 재료는 예시적인 것으로 취급되어야 하며 본 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 판막 도관을 사용하여 고체 입자를 미세화하기 위한 시스템 (100) 을 예시한다. 여기서, 고체 입자는 제약, 화학, 비료, 시멘트, 광물들 및 광석들, 식품 또는 임의의 다른 산업으로부터의 결정질 또는 비정질이지만 이에 제한되지 않는 분말상 재료로 존재할 것으로 예상된다. 예를 들어, 이당류 분말은 수크로스 (정제 당), 락토스 (유당), 나트륨 나프록신, 트리나트륨 포스페이트 등을 포함할 수 있다. 간단히 말해서, 본 발명은 적절한 용기에 수집될 수 있는 훨씬 미세한 분말로 분말상 재료를 미세화하거나 그라인딩하기 위해 압축 가스, 분말 공급기 (104), 판막 도관 모듈 (106) 및 사이클론 분리기 (112) 를 이용한다. 이하, 도 1 을 참조하여 시스템 (100) 이 상세히 설명된다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 시스템 (100) 은 각각의 압축 가스 입구 (102) 가 제공된 하나 이상의 압축 가스 라인들 (1) (2) (3); 각각의 압축 가스 라인들에 개별 설치되는, 하나 이상의 분말 공급기들 (104); 각각의 압축 가스 라인 상에서 각각의 하나 이상의 분말 공급기들 (feeders : 104) 의 하류에 연결되는 하나 이상의 판막 도관 모듈 (106); 각각의 하나 이상의 판막 도관 모듈 (106) 의 각각의 출구들과 연결된 모든 각각의 압축 가스 라인들 (1) (2) (3) 과 연결된 사이클론 분리기 (112); 및 하나 이상의 방향성 밸브 (108) 와 조합되는 하나 이상의 입자 크기 분석기들을 포함한다.
도 1 로부터 알 수 있는 바와 같이, 시스템 (100) 의 예시적인 실시예에서 3개의 압축 가스 라인 (1) (2) (3) 이 있다. 여기서, 압축 가스 라인 (1) 및 압축 가스 라인 (3) 은 독립적이고, 즉, 이들은 그 자신의 압축 가스 입구 (102) 및 분말 공급기 (104) 를 갖는다. 반면, 압축 가스 라인 (2) 은 부가적인 판막 도관 모듈 (106) 을 갖고, 필요하다면 압축 가스 라인 (1), 압축 가스 라인 (3) 및 사이클론 분리기 (112) 사이의 연결을 제공하는 연결 가스 라인이다. 압축 공기, 질소, 아르곤 또는 임의의 적합한 가스가 압축 가스로서 사용될 수 있다. 여기서, 하나 이상의 압축 가스 라인 (1) (2) (3) 은 그 안으로 유동하는 압축 가스에 대한 최소 저항을 제공하기 위해 튜브형 단면을 가질 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 그러나, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 임의의 다른 단면이 또한 사용될 수 있다는 것이 당업자에 의해 인식될 것이다.
부가적으로, 압축 가스는 원하는 압력에서 하나 이상의 압축기, 압축 가스 리저버 등을 사용하지만 이에 제한되지 않는 압축 가스 유입구 (102) 를 통해 하나 이상의 압축 가스 라인 (1) (2) (3) 에 공급된다. 압축 가스 압력은 0-20 bar 또는 심지어 필요한 경우 그보다 높게 변할 수 있다. 원하는 압력은 미세화될 분말상 재료에 기초하여 선택된다. 또한, 압축 가스의 누출 또는 탈출을 방지하기 위해 하나 이상의 폐쇄 메커니즘 또는 밸브가 입구에 제공될 수 있다. 압력 조절기, 압력 게이지, 유량계, 온도 게이지, 충전 파이프 등과 같은 압축 가스를 수반하는 시스템 (100) 의 다른 공통 구성요소가 또한 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 본 발명에 사용될 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다.
또한, 하나 이상의 분말 공급기 (104) 가 시스템 (100) 에 제공된다. 각각의 분말 공급기 (104) 는 각각의 압축 가스 라인에 설치된다. 하나 이상의 분말 공급기 (104) 는 미세화될 분말상 재료에 따라 벤투리 (venturi), 로터리 가스 로킹 타입 (rotary gas lock type), 스크류 공급기, 나선형 공급기, 중량식 공급기 등일 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 시스템 (100) 은 또한 하나 이상의 압축 가스 라인 (1) (2) (3) 각각에 공급되는 분말의 양을 모니터링하고 또한 분말 공급의 타이밍을 스케줄링하기 위한 하나 이상의 전자 반자동 또는 자동 계량 및 분배 수단을 포함한다.
또한, 하나 이상의 판막 도관 모듈 (106) 이 시스템 (100) 에 제공된다. 각각의 압축 가스 라인 (1) (2) (3) 은 각각의 분말 공급기 (104) 의 하류에 연결된 판막 도관 모듈 (106) 을 가질 것으로 예상된다. 도 1 에 도시된 예시적인 실시예에서, 3개의 압축 가스 라인 (1) (2) (3) 상에 3개의 판막 도관 모듈 (106) 이 제공되는 것을 알 수 있다. 판막 도관 모듈 (106) 은 본 발명의 일 실시예에 따라 도 2a 내지 도 2c 에 도시되어 있다. 도 2a 는 사시도를 도시하고, 도 1b 는 판막 도관 모듈 (106) 의 정면도를 도시한다. 도 2a-도 2b 에 도시된 바와 같이, 각각의 판막 도관 모듈 (106) 은 공통 통로 (1072) 를 통해 연결된 직렬의 밸브 (1062) 로 제조된다. 미세화를 위한 분말-가스 스트림을 수용하기 위한 판막 도관 모듈 (106) 의 일 단부에 입구 (1064) 가 있고, 미세화된 분말-가스 스트림이 판막 도관 모듈 (106) 로부터 유동하게 허용하기 위한 판막 도관 모듈 (106) 의 대향 단부에 출구 (1070) 가 있다.
여기서, 각각의 밸브는 중간에 유동 디버터 (1066) 를 갖고 밸브의 단부에 라운드 윤곽 (1068) 을 갖는다. 도 2a 내지 도 2b 로부터 관찰될 수 있는 바와 같이, 각각의 밸브 (1062) 의 일 측면은 약간 개방되어 있으며, 이는 또한 2개의 연속적인 밸브의 중첩 부분으로서 보여질 수 있다. 이는 인접한 밸브들 (1062) 사이에 공통 통로 (1072) 를 형성하고, 이 공통 통로 (1072) 는 제 1 밸브로부터 마지막 밸브까지 연속된다. 밸브 (1062) 는 직렬로 배열된 것을 알 수 있고, 여기서 밸브 (1062) 는 가상의 수평 중심 축의 위 및 아래에 교대로 배치된다. 그러한 설계는 그 사이에서 유동하는 분말-가스 스트림의 방향의 급격한 변화를 허용하고, 분말상 재료의 미세화 프로세스를 용이하게 한다.
하나 이상의 판막 도관 모듈 (106) 은 2차원 또는 3차원과 같이 직사각형 또는 환형 또는 원형 또는 링 또는 디스크의 형상일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 도 2a-도 2b 에 도시된 것은 직사각형 형상이다. 동일한 것이 임의의 문제 없이 튜브형 설계로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 판막 도관 모듈 (106) 의 직렬의 밸브 (1062) 는 판막 도관 모듈 (106) 의 길이를 증가 또는 감소시키기 위해 입자 크기 감소 요구조건에 따라 가감될 수 있는 모듈식 밸브로서 제공될 수 있다. 또한, 판막 도관 모듈 (106) 의 각각의 밸브의 기하학적 형상 및 크기는 유동 요구조건에 기초하여 결정될 수 있다. 이와 별도로, 하나 이상의 판막 도관 모듈 (106) 은 서로에 대해 직렬 또는 병렬 배열로 배열될 수 있다. 그라인딩 1패스가 원하는 미세화에 충분하지 않을 때, 상기 직렬 배열이 바람직하다. 그러한 시나리오에서, 분말-가스 스트림은 직렬로 배열된 다수의 판막 도관 모듈 (106) 을 통해 유동하게 될 수 있다. 간단하게, 하나의 판막 도관 모듈 (106) 로부터의 진출 입자는 입자 크기의 추가의 감소를 위해 또 다른 판막 도관 모듈 (106) 로 공급될 수 있다.
병렬 배열이 단일 패스 프로세스에 유리하지만, 여기서 분말-가스 스트림은 다수의 압축 가스 라인 (1) (3) 및 각각의 판막 도관 모듈 (106) 에 병렬로 공급되어 동시에 더 많은 출력을 생성하고 용량을 증가시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 양쪽 배열들은 도 1 에 도시된 바와 같이 동일한 시스템 (100) 에 제공될 수 있다. 병렬 배열이 도 1 에서 볼 수 있지만, 필요할 때, 압축 가스 라인 (1) 상의 판막 도관 모듈 (106) 과 압축 가스 라인 (2) 상의 판막 도관 모듈 (106) 사이, 뿐만 아니라 압축 가스 라인 (1), (2) 및 (3) 상의 판막 도관 모듈 (106) 각각 사이의 직렬 배열을 가능하게 하기 위해 부가적인 압축 가스 라인 (2) 및 밸브 (108) 가 제공되었음을 알 수 있다.
그와 별도로, 시스템 (100) 은 또한 사이클론 분리기 (112) 를 포함한다. 사이클론 분리기 (112) 는 각각의 하나 이상의 판막 도관 모듈 (106) 의 각각의 출구들과 연결된 모든 각각의 압축 가스 라인들 (1) (2) (3) 과 연결된다. 사이클론 분리기 (112) 는 압축 가스로부터 분말상 입자의 분리를 위해 사용된다. 사이클론 분리기 (112) 는 접선방향 진입구, 상단에 필터 (1122) 및 바닥에 분말 수집 용기 (1126) 를 갖는 원통형 용기일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 또한, 콘듀어 메시 (conidur mesh : 1124) 가 사이클론 분리기 (112) 의 개선된 분말 분리 효율을 위해 필터 아래의 상부 측면에는 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 사이클론 분리기 (112) 와 함께 공기 분류기 (미도시) 가 제공될 수 있다. 공기 분류기는 입자들을 - 크기별로 분리할 것으로 예상되었다. 예를 들어, 10 미크론 미만의 모든 입자는 공기 분류기에서 수집될 것이고 10 미크론 초과의 모든 입자는 사이클론 분리기 (112) 상으로 통과될 것이다. 사이클론 분리기는 단지 어떤 것이든 그 안에 들어오는 모든 입자를 수집한다. 그것은 입자 크기를 기준으로 분리하지 않으며, 따라서 공기 분류기가 배치되어 시스템에서 동일하게 행할 수 있다. 그러나, 사이클론 분리기 (112) 는 단독으로 본 발명의 목적을 성공적으로 수행하기에 충분하며, 공기 분류기는 단지 추가적인 이점을 제공하기 위한 것임을 당업자는 이해할 것이다.
또한 하나 이상의 판막 도관 모듈 (106) 의 출구들에 근접한 상기 각각의 압축 가스 라인들 (1) (2) (3) 상에 배치된 하나 이상의 방향성 밸브들 (108) 과 조합된 하나 이상의 입자 크기 분석기가 시스템 (100) 에 포함된다. 하나 이상의 방향 밸브 (108) 는 하나 이상의 판막 도관 모듈 (106) 로부터 나오는 분말-가스 스트림의 유동을 지향시키도록 구성된 2-방향 밸브 또는 3-방향 밸브로부터 선택될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 하나 이상의 입자 크기 분석기는 동적 입자 크기 센서 및 미리 결정된 메시 크기를 갖는 필터로부터 선택되지만, 이에 제한되지 않는다. 동적 입자 센서들은, 하나 이상의 판막 도관 모듈들 (106) 각각으로부터 나오는 분말-가스 스트림의 입자 크기를 동적으로 결정하기 위해, 외부 프로세서와 연결된 초음파 센서들, 이미징 센서들 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 또한, 하나 이상의 압력 측정 기기 (110) 는 또한 하나 이상의 판막 도관 모듈 (106) 에 걸친 압력 강하를 모니터링하도록 구성된 시스템 (100) 에 배치될 수 있다.
본 발명은 다음과 같은 방식으로 작동한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 판막 도관 모듈 (106) 을 사용하여 고체 입자를 미세화하기 위한 방법 (300) 을 도시한다. 방법 (300) 은 도 1 및 도 2b 내지 도 2c 를 참조하여 더 잘 이해될 것이다. 방법 (300) 은 단계 (302) 에서 시작하여, 각각의 하나 이상의 압축 가스 라인 (1) (2) (3) 에서의 하나 이상의 가스압축 가스 입구 (102) 를 통해 압축 가스를 수용한다. 동일한 것이 유동의 방향을 나타내기 위해 화살표들의 도움으로 도 1 에 도시되었다. 가변 압력 및 유동 조정을 갖는 압축 가스가 제공될 수 있다. 단계 (304) 에서, 미세화될 분말상 재료가 각각의 압축 가스 라인 (1) (2) (3) 에서 유동하는 압축 가스 내에 공급된다. 여기서, 분말상 재료는 각각의 하나 이상의 압축 가스 라인 (1) (2) (3) 에 각각의 설치된 하나 이상의 분말 공급기 (104) 를 이용하여 고압 압축 가스에 차징된다. 이는 각각의 압축 가스 라인들 (1) (2) (3) 에서 분말-가스 스트림의 형성을 초래한다. 그후, 단계 (306) 에서, 분말 가스 스트림은 입구로부터 각각의 하나 이상의 압축 가스 라인 (1) (2) (3) 과 연결된 각각의 하나 이상의 판막 도관 모듈 (106) 에 수용된다. 이미 설명된 바와 같이, 하나 이상의 밸브 도관 모듈 (106) 각각은 직렬의 밸브 (1062) 로 구성되어, 따라서 분말-가스 스트림은 입구 (1064) 를 통해 제 1 밸브 내로 진입한다. 그후, 단계 (308) 는 직렬의 모듈식 밸브들 각각에서, 분말-가스 스트림을 2개의 스트림들로 분할하고 분할된 스트림들의 분말상 재료의 입자들의 충돌을 용이하게 하는 것을 포함한다.
판막 도관 모듈 (106) 에서 그라인딩되는 프로세스를 명확하게 이해하기 위해, 첫째, 방향 뿐만 아니라 작동 원리의 중요성이 이해되어야 한다. (도 2b 에 도시된 바와 같이) 순방향으로 판막 도관 모듈 (106) 을 통해 트레블하는 분말-가스 스트림이 더 적은 장애물을 대면하고 상당한 압력 감소 없이 쉽게 통과한다는 것이 당업자에 의해 관찰될 것이다. 그러한 경우에, 입자 크기 감소는 거의 어떠한 충돌도 없기 때문에 최소이다. 그것은 현저한 그라인딩 없이 단순히 모듈의 다른 단부 상으로 통과한다. 따라서 방향이 여기서 중요한 역할을 한다.
그러나, 분말-가스 스트림이 높은 속도 및 압력 하에서 (도 2b 에 도시된 바와 같이) 역방향으로 각각의 판막 도관 모듈 (106) 에 공급될 때, 그것은 각각의 밸브에서 적어도 2회, 유동 방향으로 여러 번의 급격한 변화를 겪는다. 분말 입자는 가스보다 높은 질량을 갖기 때문에 분말상 재료가 방향을 변경하는 것은 어렵다. 또한, 상이한 크기의 입자는 상이한 속도로 이동한다. 상이한 입자들 사이의 속도 차이로 인해, 그들은 서로 충돌한다. 분말상 입자는 또 다른 입자 또는 판막 도관 모듈 (106) 의 표면과 콜로이드화될 때까지 일직선으로 이동하는 경향을 갖는다. 이는 분말 입자들 중에서 그리고 또한 판막 도관 모듈 (106) 의 표면과 높은 충격 충돌들을 생성한다. 이러한 높은 충격 충돌은 분말상 재료를 더 미세한 입자로 그라인딩하거나 분해한다. 따라서, 입자 크기 감소의 더 우수한 효율을 위해서는 역방향이 바람직하다.
이제 동일한 것이 본 발명에서 적용되었으며, 도 2b 및 도 2c 를 참조하여 더욱 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 도 2c 에 도시된 바와 같이, 분말-가스 스트림 (P1) 은 역방향 (R) 으로 입구를 통해 판막 도관 모듈 (106) 에 진입한다. 그후, 분말-가스 스트림 (P1) 은 유동 디버터를 타격하고 스트림 (P2) 및 스트림 (P3) 으로 분할된다 (공통 통로로 직선으로 간다). 스트림 (P2) 은 라운드 윤곽으로 전방으로 진행하고 라운드/원형 윤곽을 통해 방향의 변경을 취하여 스트림 (P4) 이 된다. 스트림 (P4) 은 P5 (포지션을 나타냄) 에서 스트림 (P3) 과 역방향으로 되돌아 온다. 이때, 반대 방향으로 이동하는 분말 가스 스트림 (P3 및 P4) 은 포지션 (P5) 에서 충돌한다. 이는 또한 높은 속도 및 압력에서 분말-가스 스트림의 분말 입자들의 충돌을 초래한다.
이러한 높은 충격 충돌로 인해, 분말 입자들이 더욱 미세한 입자로 분해됨으로써, 각각의 충돌 후 분말상 재료의 입자 크기를 감소시킨다. 그후, 그 결과로 생성된 스트림은 판막 도관 모듈 (106) 의 다음의 밸브로 통과하는 P6 이다. 동일한 스트림 분할 및 높은 충격 충돌은 직렬의 밸브 (1062) 의 각각의 밸브에서 분말상 재료의 입자 크기의 추가적인 감소를 초래한다. 따라서, 분말-가스 스트림이 각각의 판막 도관 모듈 (106) 의 마지막에 도달할 때까지, 분말상 재료의 입자 크기는 그 결과로 생성된 분말-가스 스트림 내에서 상당히 감소되며, 이는 이하 "미세화된 분말-가스 스트림"으로 지칭된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 하나 이상의 판막 도관 모듈 (106) 에는 높은 충격 충돌 동안 발생된 열을 제거하기 위한 히트 싱크 배열 (heat sink arrangement) 이 제공될 수 있다. 냉수 또는 냉기는 빠르게 열을 제거하기 위해서, 히트 싱크에서 순환될 수 있다. 또한, 높은 충격 충돌 동안 방출되는 열은 압축 가스에 의해 제거되어 분말 온도가 낮게 유지된다. 압력, 판막 도관 모듈 (106) 에서 밸브 (1062) 의 수 및 시스템 (100) 에서 밸브 도관 모듈 (106) 의 수를 사용하여 입자 크기가 제어될 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다.
그후, 도 3 의 방법 (300) 으로부터 계속하여, 단계 (310) 에서, 하나 이상의 판막 도관 모듈 (106) 각각으로부터 나오는 미세화된 스트림은 입자 크기 분석기를 사용하여 그 안에 존재하는 분말상 재료의 입자 크기에 대해 분석된다. 여기서, 하나 이상의 입자 크기 분석기는 동적 입자 크기 센서 및 미리 결정된 메시 크기를 갖는 필터로부터 선택되지만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어: 동적 입자 센서는, 하나 이상의 판막 도관 모듈들 (106) 각각으로부터 나오는 분말-가스 스트림의 입자 크기를 동적으로 결정하기 위해, 외부 프로세서와 연결된 초음파 센서들, 이미징 센서들 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
따라서, 미세화 후 미리 결정된 원하는 입자 크기가 외부 프로세서에 미리 저장될 수 있다. 또는, 미리 결정된 메시 크기를 갖는 필터는 하나 이상의 판막 도관 모듈 (106) 의 출구의 하류에 미세화 후에 통과하도록 미리 결정된 원하는 입자 크기로만, 설치될 수 있다.
그후, 단계 (312) 에서, 입자 크기 분석기와 조합하여 설치된 하나 이상의 방향 밸브 (108) 는 분석된 입자 크기가 원하는 크기보다 큰 경우에, 추가적인 크기 감소를 위해 하나 이상의 판막 도관 모듈 (106) 로 미세화된 분말 가스 스트림의 유동을 지향시키도록 구성된다. 또한, 단계 (314) 에서, 분석된 입자 크기가 입자 원하는 크기 이하인 경우에, 미세화된 분말 가스 스트림의 유동은 사이클론 분리기 (112) 로 지향된다.
이는 자동, 반자동 및 수동과 같은 다중 방식들로 달성될 수 있다. 예를 들어, 2방향 또는 3방향 밸브는 분석된 크기에 따라, 다른 판막 도관 모듈 (106) 을 향해 또는 사이클론 분리기 (112) 를 향해 직접 유동을 자동으로 지향시키도록, 입자 크기 센서와 조합하여 설치될 수 있다. 그러나, 필터들의 경우에, 둘 모두가 동시에 달성될 수 있다. 예를 들어, 필터를 통과할 수 있는 미세화된 분말-가스 스트림은 자동으로 사이클론 분리기 (112) 로 지향되는 반면, 필터 상에 수집된 (요구조건보다 큰 크기를 갖는) 분말상 재료는 추가의 미세화를 위해 다른 판막 도관 모듈 (106) 로 지향된다.
대안적으로, 이러한 프로세싱은 1회의 수동 교정을 요구하는, 반자동 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어: 오퍼레이터는 밸브 도관 모듈 (106) 을 사용하여 분말상 재료에 대한 그라인딩 작업을 수행할 수 있고, 측정 판독치를 분석하여 특정 입력 크기의 특정 분말상 재료에 대해 단일 패스에서 얼마나 많은 입자 크기 감소가 달성되는지를 알 수 있다. 그후, 판막 도관 모듈 (106) 의 수 및 직렬/병렬 배열은 측정된 값 및 원하는 출력 요구조건에 따라 결정될 수 있다. 따라서, 상기의 셋업 후에, 모든 프로세스는 임의의 동적 입자 크기 센서의 임의의 사람의 개입 또는 요구조건 없이 자동으로 수행된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나 이상의 압력 측정 기기 (110) 는 또한 하나 이상의 판막 도관 모듈 (106) 에 걸친 압력 강하를 모니터링하도록 구성된 시스템 (100) 에 배치될 수 있다. 이러한 모니터링은 압축 가스의 압력이 하나 이상의 판막 도관 모듈 (106) 에서의 그라인딩 프로세스에서 중요한 역할을 하기 때문에 시스템 (100) 및 방법 (300) 의 효율적인 작동을 유지하는 것을 돕는다.
그후, 사이클론 분리기 (112) 는 각각의 하나 이상의 판막 도관 모듈 (106) 의 각각의 출구와 연결된 모든 각각의 압축 가스 라인 (1) (2) (3) 으로부터 미세화된 분말-가스 스트림을 수용하도록 구성된다. 다음에, 단계 (316) 에서, 사이클론 분리기 (112) 는 바닥에서 분말 수집 용기에 수집되게 되는 압축 가스로부터 미세화된 분말상 재료를 분리하도록 구성된다. 도관 메시는 사이클론 분리기 (112) 의 분말 수집 효율을 개선시키기 위해 필터 아래의 사이클론 분리기 (112) 의 상부 측면에서 사용될 수 있다.
본 명세서에서, 예시적인 시스템 (100) 을 사용하는 것은, 동일한 시스템 (100) 이 상이한 출력/용량 요구조건들을 핸들링하는 데 어떻게 사용될 수 있는 지와 함께, 본 발명의 포텐셜, 능력 및 범위를 보여주기 위해, 다중 압축 가스 라인 및 다중 판막 도관 모듈들 (106) 을 수반하는 것으로 도시되었다는 것이 당업자에 의해 인식될 것이다. 그러나, 당업자는 본 발명이 본 발명 및 첨부된 청구항의 범위를 벗어나지 않고, 단일 압축 가스 라인, 분말 공급기 (104), 단일 판막 도관 모듈 (106) 및 사이클론 분리기 (112) 로 작동할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 시스템 (100) 의 구성 요소들 앞의 용어 "하나 이상"은 동일한 본 발명의 개념에서 작동하는 상기 시나리오들 둘 모두를 커버하기 위해 구체적으로 사용되었다.
작업 예:
본 발명의 시험은 나프록센 소디움 (Naproxen Sodium), 트리소디움 포스페이트 (Trisodium Phosphate) 및 락토스 (Lactose) 와 같은, 그러나 이에 제한되지 않는 상이한 분말상 제품으로 이미 행해졌다. 그 결과는 매우 고무적이다. 관찰된 입력 재료의 초기 입자 크기는 100-150 마이크로미터 (미크론) 였다. 미세화 후의 출력 입자 크기는 2-10 미크론인 것으로 관찰된다. 이는 입자 크기의 50-75배 감소에 이른다. 이러한 입자 크기 감소는 판막 도관 모듈의 500-1000 mm 길이의 단일 패스에서 달성된다. 다중 통과 시험 (multiple pass trial) 이 수행되었을 때, 입자 크기 감소는 최대 100 나노미터까지 추가로 달성되었다. 이는 추가의 100배 감소에 달한다. 시험은 3-10 bar 의 입력 압력에서 행해졌다. 더 많은 시험과 최적화로 더 양호한 결과를 얻을 수 있다. 또한, 시험 및 최적화에 대한 더 많은 데이터를 갖는, 압력 요구조건 (전력 소비) 의 감소가 목표로 된다. 시험 결과는 분말 제품의 물리적 및 화학적 특성, 입력 압력, 판막 도관 모듈의 기하적 형상 및 판막 도관 모듈의 수에 따라 변할 수 있다. 그러나, 상기 시스템 및 방법을 사용하여 그러한 결과를 달성하는 것은 종래 기술에서 전례가 없고 완전히 전혀 알려져있지 않다.
본 발명은 다수의 이점을 제공한다. 첫째, 그것은 종래 기술의 문제점에 대한 비용 효율적인 해결책을 제공한다. 상기 방법 및 시스템을 이용하여 달성된 미세화 및 크기 감소량은 전례가 없다. 추가로, 판막 도관 모듈은 그라인딩/미세화를 위한 시스템에서 구성되지 않는다. 또한, 상기의 요구조건을 충족시키기 위해, 판막 도관 모듈은 그라인딩될 분말의 양을 증가시키기 위해 병렬로 설치될 수 있는 한편, 그것들은 추가의 크기 감소가 요구되는 경우 직렬로 설치될 수 있다. 이는 직렬로의 판막 도관 모듈들의 설치가 (배경 기술 섹션에서 설명된 바와 같이) 이전에 가능하지 않았던, 추가의 그라인딩을 위해 유입되는 압축 가스의 압력을 재사용한다는 또 다른 이점을 갖는다. 판막 도관 모듈의 직렬 설치는 에너지 보존을 초래하고 이전의 판막 도관 모듈의 소비된 에너지를 사용한다. 소비된 에너지의 효과적인 이용은 궁극적으로 입자 크기 감소의 단위 당 에너지 소비를 절감하게 할 것이다. 따라서 분말 그라인딩의 단위 당 전체 에너지 소비가 감소되며, 이는 궁극적으로 비용 감소로 이어진다. 따라서, 본 발명은 기술적 진보와 별개로 경제적 의미를 갖는다.
이러한 실시예들에 대한 다양한 수정들은 설명 및 첨부 도면들로부터 당업자에게 명백하다. 본 명세서에 설명된 다양한 실시예들과 관련된 원리들은 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 따라서, 설명은 첨부 도면들과 함께 도시된 실시예들에 제한되도록 의도되지 않고, 본 명세서에 개시되거나 제안된 원리들 및 신규하고 진보적인 특징들에 부합하는 가장 넓은 범위를 제공하는 것이다. 따라서, 본 발명은 본 발명 및 첨부된 청구항들의 범위 내에 속하는 모든 다른 그러한 대안들, 수정들, 및 변형들을 유지할 것으로 예상된다.
Claims (11)
- 판막 도관 (valvular conduit) 모듈을 사용하여 고체 입자들을 미세화하기 위한 시스템 (100) 으로서, 상기 시스템 (100) 은,
각각의 압축 가스 입구 (102) 가 제공된 하나 이상의 압축 가스 라인들 (1) (2) (3);
상기 하나 이상의 압축 가스 라인들 (1) (2) (3) 의 각각의 압축 가스 라인에 개별 설치되는 하나 이상의 분말 공급기들 (104);
공통 통로를 통해 연결된 직렬의 (a series of) 밸브들로 개별 제조된 하나 이상의 판막 도관 모듈들 (106) 로서, 각각의 판막 도관 모듈 (106) 은 각각의 압축 가스 라인 상에서 각각의 상기 하나 이상의 분말 공급기들 (104) 의 하류에 연결되는, 상기 하나 이상의 판막 도관 모듈들 (106);
각각의 상기 하나 이상의 판막 도관 모듈들 (106) 의 각각의 출구들과 연결된 모든 각각의 상기 압축 가스 라인들 (1) (2) (3) 과 연결된 사이클론 분리기 (112); 및
상기 하나 이상의 판막 도관 모듈들 (106) 의 출구들에 근접한 상기 각각의 압축 가스 라인들 (1) (2) (3) 상에 배치된 하나 이상의 방향성 밸브들 (108) 과 조합된 하나 이상의 입자 크기 분석기들을 포함하고;
하나 이상의 압축 가스 입구들 (102) 은 상기 각각의 압축 가스 라인에서 압축 가스를 수용하도록 구성되고;
상기 하나 이상의 분말 공급기들 (104) 은 상기 각각의 압축 가스 라인에서 유동하는 상기 압축 가스 내로 미세화될 분말상 재료를 공급함으로써, 분말-가스 스트림을 형성하도록 되어 있고;
상기 하나 이상의 판막 도관 모듈들 (106) 은:
상기 각각의 압축 가스 라인으로부터, 상기 직렬의 밸브들 중 제 1 모듈식 밸브에서 상기 분말-가스 스트림을 수용하도록;
직렬의 모듈식 밸브들 각각에서, 2개의 스트림들로 상기 분말-가스 스트림을 분할하고 분할된 상기 스트림들에서 상기 분말상 재료의 입자들의 충돌을 용이하게 함으로써, 높은 충격 충돌들로 인해 상기 분말상 재료의 입자 크기를 감소시키도록 되어 있고;
상기 하나 이상의 입자 크기 분석기들은 상기 하나 이상의 판막 도관 모듈들 (106) 로부터 나오는 미세화된 상기 분말-가스 스트림에서 상기 분말상 재료의 상기 입자 크기를 분석하도록 구성되고;
상기 하나 이상의 방향성 밸브들 (108) 은:
분석된 상기 입자 크기가 원하는 크기보다 클 때 추가의 크기 감소를 위해 상기 하나 이상의 판막 도관 모듈들 (106) 에 상기 미세화된 분말 가스 스트림의 유동을 지향시키도록;
상기 분석된 입자 크기가 원하는 입자 크기 이하일 때, 상기 사이클론 분리기 (112) 에 상기 미세화된 분말 가스 스트림의 유동을 지향시키도록 구성되고;
상기 사이클론 분리기 (112) 는 상기 압축 가스로부터 미세화된 상기 분말상 재료를 분리 (segregating) 하도록 구성되는, 고체 입자들을 미세화하기 위한 시스템 (100). - 제 1 항에 있어서,
상기 분말상 재료는 제약, 화학, 비료, 시멘트, 광물들 및 광석들, 식품 등으로부터의 결정질 또는 비정질로부터 선택되는, 고체 입자들을 미세화하기 위한 시스템 (100). - 제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 판막 도관 모듈들 (106) 에서 직렬의 밸브들 각각은 밸브의 마지막에서 라운드 윤곽 및 중간에서 유동 디버터를 포함하고;
유동 디버터들은 2개로 유입 분말-가스 스트림을 분할하여 하나의 스트림이 공통 통로 내로 직선으로 진행하고 다른 스트림이 라운드 윤곽을 향해 위로 진행하고;
상기 라운드 윤곽은 분할된 분말-가스 스트림들 중 하나가 방향을 변경하여 직렬의 다음 밸브로 통과하기 전에 상기 공통 통로에서 분할된 상기 분말 가스 스트림과 충돌하게 하는, 고체 입자들을 미세화하기 위한 시스템 (100). - 제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 판막 도관 모듈들 (106) 은 서로에 대해 직렬 및/또는 병렬 배열로 배열되고, 상기 하나 이상의 방향성 밸브들 (108) 은 상기 하나 이상의 판막 도관 모듈들 (106) 의 상호연결을 가능하게 하는, 고체 입자들을 미세화하기 위한 시스템 (100). - 제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 판막 도관 모듈들 (106) 에 걸친 압력 강하/유동을 모니터링하도록 구성된 하나 이상의 압력 및/또는 유동 측정 기기들 (110) 을 포함하는, 고체 입자들을 미세화하기 위한 시스템 (100). - 제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 입자 크기 분석기들은 미리 결정된 메시 크기를 갖는 필터들 및 동적 입자 크기 센서들로부터 선택되는, 고체 입자들을 미세화하기 위한 시스템 (100). - 판막 도관 모듈을 사용하여 고체 입자들을 미세화하기 위한 방법 (300) 으로서, 상기 방법 (300) 은:
각각의 하나 이상의 압축 가스 라인들 (1) (2) (3) 에서 하나 이상의 압축 가스 입구들 (102) 을 통해 압축 가스를 수용하는 단계;
각각의 압축 가스 라인에서 유동하는 상기 압축 가스 내로 미세화될 분말상 재료를 공급함으로써 분말-가스 유동을 형성하는 단계;
상기 각각의 압축 가스 라인으로부터, 직렬의 밸브들로 제조된 각각의 하나 이상의 판막 도관 모듈들 (106) 에 상기 분말-가스 스트림을 수용하는 단계;
직렬의 밸브들 각각에서, 2개의 스트림들로 상기 분말-가스 스트림을 분할하고 분할된 상기 스트림들에서 분말상 재료의 입자들의 충돌을 용이하게 함으로써, 상기 분말상 재료의 입자 크기가 높은 충격 충돌들로 인해 감소되게 하는 단계;
상기 하나 이상의 판막 도관 모듈들 (106) 로부터 나오는 미세화된 상기 분말-가스 스트림에서 상기 분말상 재료의 입자 크기를 분석하는 단계;
분석된 상기 입자 크기가 원하는 크기보다 클 때 추가의 크기 감소를 위해 상기 하나 이상의 판막 도관 모듈들 (106) 로 상기 미세화된 분말 가스 스트림의 유동을 지향시키는 단계;
상기 분석된 입자 크기가 원하는 입자 크기 이하일 때, 사이클론 분리기 (112) 로 상기 미세화된 분말 가스 스트림의 유동을 지향시키는 단계; 및
상기 압축 가스로부터 미세화된 상기 분말상 재료를 분리하는 단계를 포함하는, 고체 입자들을 미세화하기 위한 방법 (300). - 제 1 항에 있어서,
상기 분말상 재료는 제약, 화학, 비료, 시멘트, 광물들 및 광석들, 식품 등으로부터의 결정질 또는 비정질로부터 선택되는, 고체 입자들을 미세화하기 위한 방법 (300). - 제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 판막 도관 모듈들 (106) 에서 직렬의 밸브들 각각은 밸브의 마지막에서 라운드 윤곽 및 중간에서 유동 디버터를 포함하고;
상기 유동 디버터들은 2개로 유입 분말-가스 스트림을 분할하여 하나의 스트림이 공통 통로 내로 직선으로 진행하고 다른 스트림이 라운드 윤곽을 향해 위로 진행하고;
상기 라운드 윤곽은 분할된 분말-가스 스트림들 중 하나가 방향을 변경하여 직렬의 다음 밸브로 통과하기 전에 상기 공통 통로에서 분할된 상기 분말 가스 스트림과 충돌하게 하는, 고체 입자들을 미세화하기 위한 방법 (300). - 제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 판막 도관 모듈들 (106) 은 서로에 대해 직렬 및/또는 병렬 배열로 배열되고, 상기 하나 이상의 방향성 밸브들 (108) 은 상기 하나 이상의 판막 도관 모듈들 (106) 의 상호연결을 가능하게 하는, 고체 입자들을 미세화하기 위한 방법 (300). - 제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 판막 도관 모듈들 (106) 에 걸친 압력 강하 및 유동 파라미터를 모니터링하는 단계를 포함하는, 고체 입자들을 미세화하기 위한 방법 (300).
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