JP2004058043A - Dynamic mill - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は混合核燃料粉末をダイナミックボールミリングで混合及び粉砕するためのダイナミックミル(Dynamic Mill)に関するもので、より詳しくは粉末の貯蔵された少なくとも2つの容器を相互連結して回転させ一方の容器に装入された粉末と媒介物を他方の容器に入れ移す過程において粉末と媒介物との間の摩擦と衝撃を増大させ、貯蔵容器内の底と壁に粉末が固着されないようにして、混合核燃料の原料粉末を効果的に均一に混合及び粉砕するダイナミックミル、とりわけボールを媒介物とするダイナミックボールミルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に混合核燃料における添加剤の均一性は焼結性にも影響を及ぼすが、核燃料の性能を左右する重要な要素でもある。したがって、混合核燃料の製造にあたって混合粉末の均質性を改善させべく粉末処理技術の開発が進んでいる。
【0003】
図1は、一般に使用されているボールミル(ball mill)を示す。一般のボールミルは、円筒形の容器110内に媒介物115と粉末を投入し、これをローラ105で回転させる仕組みとなっている。ローラ105は前記円筒形の容器110の下部で前記容器110を支持しながら該容器110を回転させる構造となる。前記円筒形の容器110はその中心軸が底面と水平に位置するよう配列される。このように構成されたミル100は容器の回転により容器内の媒介物115が粉末に衝撃を与えながら粉砕、混合を行う。この際、媒介物には通常として球形のボール(ball)が用いられる。
【0004】
かかる従来のボールミルは、ボールの落差を生成するのに限界がある為、ボール上に原料粉末を装入した後ミリングすると摩擦と衝撃が少なくなり粉末が所望の寸法ほど微細化されず、また混合粉末の場合はその均質性が低下する問題があった。さらに、一定時間が経過すると粉末が粉末容器の内壁に固着し始めて、それ以上混合及び粉砕が行われなくなる問題があった。前記のように固着の問題が起きると固着した粉末を取り出さねばならないが、この際取出過程が複雑な問題ばかりでなく、二酸化ウラニウム粉末のような核物質の場合、作業の特性上汚染の問題も存在する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記諸問題点を解決すべく案出されたもので、粉末と媒介物の接触時間を増やし、移動経路を長く拡張して、摩擦距離を増加させより高い衝撃エネルギーを加えられるので、粉末を微細に粉砕でき、混合粉末の場合は均質に混合させられるダイナミックミルを提供することに目的がある。
【0006】
本発明は粉末が容器内壁に固着する減少を防止して粉末混合及び粉砕の作業性を向上させ、固着物を除去する工程を省かせ、また該除去工程上の汚染と安全事故発生を防止することにも目的がある。
【0007】
本発明は粉末と媒介物との分離作業を簡便にし、粉末の混合及び粉砕作業を簡便に行えるダイナミックミルを提供することにも目的がある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記諸目的を成し遂げるための構成手段として、本発明は、粉末を均一に混合及び粉砕するための装置において、前記粉末に摩擦及び衝撃を加える媒介物;1つの入口を有し、内部に前記粉末及び媒介物を貯蔵する少なくとも2つの貯蔵手段;前記貯蔵手段の入口が相互向き合うよう装着される装着手段;及び前記貯蔵手段が配列された平面に垂直な軸から一定角度ほど傾くよう前記装着手段を結合し、該軸を中心に前記装着手段を回転させ、前記貯蔵手段内の粉末が前記媒介物を通して粉砕及び混合されるようにする駆動手段を含む粉末混合及び粉砕装置を提供する。
【0009】
本発明は、粉末を混合及び粉砕するためのダイナミックミルにおいて、前記粉末に摩擦及び衝撃を加える媒介物;一つの入口を有し、内部に前記粉末及び媒介物を貯蔵する少なくとも2つの貯蔵容器;前記貯蔵容器の入口が相互向き合うよう装着されるアダプタ;及び前記貯蔵容器が配列された平面に垂直な軸から一定角度ほど傾くよう前記アダプタを結合し、該軸を中心に前記アダプタを回転させ、前記貯蔵容器内の粉末が前記媒介物を通して粉砕及び混合されるようにする駆動手段を含むダイナミックミルを提供する。
【0010】
本発明は、粉末を混合及び粉砕するためのダイナミックミルにおいて、前記粉末に摩擦及び衝撃を加える媒介物;前記粉末及び媒介物が貯蔵され、上下部に分離可能な貯蔵容器;及び前記貯蔵容器の中央部に連結され、前記貯蔵容器が配列された平面に垂直な軸から一定角度ほど傾いた軸を中心に前記貯蔵容器を回転させ、前記貯蔵容器内の粉末が前記ボールを通して粉砕及び混合されるようにする駆動手段を含むダイナミックミルを提供する。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましき実施例を添付の図面に基づきより詳しく説明する。混合核燃料においては添加物の微細且つ均一な分布が核燃料の性能と作業者の安全に深く係わりをもつので、混合核燃料粉末の微細化及び均質処理は重要である。したがって混合核燃料粉末の処理においては主にボールミルのようなミリング装置を用いて混合及び粉砕を行う。本発明によるダイナミックミルは貯蔵容器を上下連結させ、粉末と媒介物との接触時間を増やし摩擦を大きくし、媒介物の落下距離を長くして衝撃を強く加えて、粉末を微細且つ均質にさせるのである。
【0012】
本発明によるダイナミックミルは、胴体部10と、胴体部10に装着される駆動モータ30を含む。胴体部10は、計器板50を一側に設け、前記駆動モータ30及び駆動モータ30に連結された駆動軸64を支持する。駆動モータ30にはモータを制御するためのコントローラー40が隣接して位置され、また駆動モータに連結される駆動軸64には正位置を認識し調整するための正位置ノブ20(knob)が設けられる。このような駆動軸64の終端にはアダプタ及び貯蔵容器が結合した混合及び粉砕手段60が装着される。
【0013】
図3は本発明によるダイナミックミルにおける貯蔵容器とアダプタとの結合状態を示す斜視図、図4はシャッタ手段を示す図面である。上部容器66及び下部容器67は同一形状に形成することが好ましく、各容器は内部に粉末及び媒介物を貯蔵できるよう空間が形成される。各容器は1つの入口を有し、各入口は相互向き合うようアダプタ63を通して結合される。アダプタ63は上部容器66と下部容器67とを相互結合させ、該結合部位にアダプタ貫通孔69が形成され各容器の入口が貫通孔の上下部に結合される。ここで結合はネジ結合でもよく、または締まりばめも可能である。
【0014】
各容器66、67の入口がアダプタ63と締まりばめを成す場合、アダプタ63の上下部には側面から伸び前記容器を支持する定規ホルダ62が設けられる。前記定規ホルダ62は最上面に操作ハンドル61が設けられ、前記操作ハンドル61は上部容器66の底面に当接し、該ハンドル61が回転することにより上部容器66をアダプタ63と分離させられる構造となる。さらに、下部容器67はその底面に前記定規ホルダ62が当接し、かかる構造によりアダプタと下部容器とは相互密着固定される。したがって、前記定規ホルダ62はアダプタ63に各容器が結合されるようにする機能を働くことになる。
【0015】
前記アダプタ63は、その中央部に位置するシャッタ手段65を含む。シャッタ手段65は、前記上部容器66と下部容器67との間で前記容器に対して垂直方向に移動できるようアダプタ63にシャッタ挿入口75を通して挿入される。シャッタ手段は、前記容器の入口と同じ大きさの貫通孔が形成された部分73と、前記粉末と媒介物とを分離できるよう一定間隔の目が形成された分離膜72を有する。
【0016】
前記シャッタ手段65は平板形状に形成されており、両側に把手部74を設け、前記アダプタ63に挿入される。この際、アダプタ63が回転する間シャッタ手段65が自分の位置を維持できるようシャッタ手段の位置を固定しなければならない。この際、固定のために通常の方法を用いるが、例えば前記シャッタ手段65に溝を形成しアダプタに突出部を形成して溝と突出部が嵌まり合うよう構成したり、あるいはアダプタとシャッタ手段を貫通する孔を形成し、該孔にピン形状の固定部材を挿入することにより位置を固定する方法などがある。他にも、様々な方法により前記シャッタ手段を固定できることは当業者であれば理解できるであろう。
【0017】
図5(a)及び図5(b)は図3のA−A線に沿った断面図(a)及びB−B線に沿った断面図(b)を示す図面である。図5によると、駆動軸64は前記アダプタ63に連結される。この際、駆動軸64はアダプタ63に平行に連結されず、前記容器が成す平面に垂直な軸から一定角度(θ)ほど傾斜を成して連結される。したがって駆動モータ30が回転すると、前記アダプタ63及び貯蔵容器66、67は駆動軸を中心に回転するようになるが、この際前記上部及び下部容器の回転軌跡は相異な平面上に存在することになる。こうした回転により容器内の粉末が容器内部壁面に固着されなくなるのである。前記一定角度(θ)は、好ましくは約10〜30度が適している。また、前記媒介物にはボール(ball)が最も広く使われ、前記ボールはアルミナなどの材質から成る。しかし、媒介物はこれに限られず他の諸形態及び諸材質で形成することもできる。
【0018】
図6(a)ないし図6(b)は本発明によるダイナミックミルに用いる貯蔵容器を示す図面である。本発明によるダイナミックミルに用いる貯蔵容器、即ち上部容器66と下部容器67は図6(a)のように円筒形に形成することが好ましく、また入口側が底部より小径で形成され全体的にテーパがかった形状の円筒形状も可能である(図6(b)及び(c)参照)。
【0019】
上述のような本発明によるダイナミックミルの作用を図面に基づき説明すると次のとおりである。適当な大きさの媒介物が入っている容器(下部容器)67に適当量の混合核燃料原料粉末を装入した後、該粉末容器を定規ホルダ62の下部に装着する。また空容器(上部容器)66を定規ホルダ62の上部に装着する。この際、定規ホルダハンドル61を回転させて上・下部容器がアダプタ63に結合されるようにする。この状態で、アダプタに連結された駆動軸64を駆動モータにより回転させると、粉末と媒介物との間の衝撃と摩擦の増大により混合粉末の均一な混合及び微細化が施されるようになる。回転終了後、分離のために正位置ノブ20を用いて上部及び下部容器を元の位置に戻してから、シャッタ手段65を挿し込み一定間隔の目が形成された分離膜を通して粉末は下部に、媒介物は上部にそのまま残るようにする。その後、上部容器を除去し、下部容器を除去して粉末を入れ移すことにより作業が完了する。
【0020】
本発明は特定の実施例に係り図示説明したが、以下の特許請求範囲により具備する本発明の精神や分野を外れない限度内において本発明が多様に改造及び変化され得ることは、当業界において通常の知識を有する者であれば容易に想到できることを明かしておく。
【0021】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると粉末と媒介物との接触時間を増やせ、移動経路を長く拡張し、摩擦距離を増加させることができ、またより大きな衝撃エネルギーを加えられ粉末を微細に粉砕することができ、混合粉末の場合均質に混合できる効果が得られる。
【0022】
また、本発明は粉末が容器内壁に固着する減少を防止して粉末混合及び粉砕作業性を向上させ、固着物の除去工程を省かせることができ、またその除去工程上の汚染と安全事故発生を防止する効果を奏し、粉末と媒介物との分離作業を簡便にし、粉末の混合及び粉砕作業を簡便に行えさせるダイナミックミルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の粉末混合及び粉砕用ボールミルを示すもので、(a)は断面図、(b)は側断面図である。
【図2】本発明によるダイナミックミルの斜視図である。
【図3】本発明によるダイナミックミルの貯蔵容器とアダプタとの結合状態を示す斜視図である。
【図4】本発明によるシャッタ手段の斜視図である。
【図5】図3のA−A線に沿った断面図(a)及びB−B線に沿った断面図(b)を示す図面である。
【図6】(a)ないし(c)は本発明によるダイナミックミルに用いる貯蔵容器を示す図面である。
【符号の説明】
10 胴体部
20 正位置ノブ
30 駆動モータ
40 コントローラー
50 計器板
60 混合及び粉砕手段
61 ハンドル
62 定規ホルダ
63 アダプタ
64 偏心軸
65 シーブシャッタ
66 上部容器
67 下部容器
69 アダプタ貫通孔
72 分離膜
73 シャッタ貫通孔
74 把手
75 シャッタ挿入口[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dynamic mill for mixing and pulverizing a mixed nuclear fuel powder by dynamic ball milling, and more particularly, to interconnecting and rotating at least two containers storing powders into one container. In the process of transferring the charged powder and the vehicle into the other container, the friction and impact between the powder and the vehicle are increased, so that the powder is not fixed to the bottom and the wall in the storage container, and the mixed nuclear fuel And more particularly to a dynamic ball mill using balls as a medium.
[0002]
[Prior art]
In general, the homogeneity of the additive in the mixed nuclear fuel affects the sinterability, but is also an important factor influencing the performance of the nuclear fuel. Therefore, in the production of mixed nuclear fuel, powder processing technology has been developed to improve the homogeneity of the mixed powder.
[0003]
FIG. 1 shows a commonly used ball mill. A general ball mill has a mechanism in which a
[0004]
In such a conventional ball mill, since there is a limit in generating a head of the ball, when the raw material powder is loaded on the ball and milling is performed, the friction and impact are reduced, and the powder is not miniaturized to a desired size. In the case of powder, there was a problem that its homogeneity was reduced. Furthermore, after a certain period of time, the powder starts to adhere to the inner wall of the powder container, and there is a problem that further mixing and pulverization are not performed. When the problem of sticking occurs as described above, it is necessary to remove the sticked powder.At this time, not only is the removal process complicated, but also in the case of nuclear material such as uranium dioxide powder, there is a problem of contamination due to work characteristics. Exists.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been devised to solve the above-mentioned problems, and can increase the contact time between the powder and the medium, extend the movement path, increase the friction distance, and apply a higher impact energy. It is an object of the present invention to provide a dynamic mill capable of finely pulverizing a powder and, in the case of a mixed powder, uniformly mixing the powder.
[0006]
The present invention prevents the powder from sticking to the inner wall of the container, improves the workability of mixing and crushing the powder, eliminates the step of removing the adhered substance, and prevents the contamination in the removing step and the occurrence of a safety accident. Everything has its purpose.
[0007]
It is another object of the present invention to provide a dynamic mill that simplifies the work of separating powder and media and that can easily perform the work of mixing and crushing powder.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a means for achieving the above objects, the present invention relates to a device for uniformly mixing and grinding a powder, a medium for applying friction and impact to the powder; And at least two storage means for storing a vehicle; mounting means mounted so that inlets of the storage means face each other; and mounting means so as to be inclined by a certain angle from an axis perpendicular to a plane in which the storage means are arranged. A powder mixing and milling device is provided that includes driving means for coupling and rotating the mounting means about the axis to cause the powder in the storage means to be milled and mixed through the medium.
[0009]
The present invention provides a dynamic mill for mixing and crushing powder, a vehicle for friction and impact on the powder; at least two storage containers having one inlet and storing the powder and the vehicle therein; An adapter mounted so that inlets of the storage containers face each other; and coupling the adapter so as to be inclined by a certain angle from an axis perpendicular to a plane in which the storage containers are arranged, and rotating the adapter about the axis; A dynamic mill is provided that includes drive means for allowing powder in the storage vessel to be ground and mixed through the media.
[0010]
The present invention provides a dynamic mill for mixing and crushing powder, a medium that applies friction and impact to the powder; a storage container in which the powder and the medium are stored and which can be separated into upper and lower parts; The storage container is rotated about an axis that is connected to a central portion and is inclined at a predetermined angle from an axis perpendicular to a plane on which the storage containers are arranged, and powder in the storage container is pulverized and mixed through the balls. The present invention provides a dynamic mill including a driving means.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the mixed nuclear fuel, fine and uniform processing of the mixed nuclear fuel powder is important because the fine and uniform distribution of the additives is closely related to the performance of the nuclear fuel and the safety of workers. Therefore, in the processing of the mixed nuclear fuel powder, mixing and pulverization are mainly performed using a milling device such as a ball mill. The dynamic mill according to the present invention connects storage containers up and down, increases the contact time between the powder and the medium, increases the friction, lengthens the falling distance of the medium, and applies a strong impact to make the powder fine and uniform. It is.
[0012]
The dynamic mill according to the present invention includes a
[0013]
FIG. 3 is a perspective view showing a coupling state between the storage container and the adapter in the dynamic mill according to the present invention, and FIG. 4 is a drawing showing shutter means. The
[0014]
When the inlet of each of the
[0015]
The
[0016]
The shutter means 65 is formed in a flat plate shape, provided with
[0017]
FIGS. 5A and 5B are a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 3 and a cross-sectional view taken along line BB of FIG. According to FIG. 5, the
[0018]
FIGS. 6A and 6B are views showing a storage container used in the dynamic mill according to the present invention. The storage container used in the dynamic mill according to the present invention, that is, the
[0019]
The operation of the above-described dynamic mill according to the present invention will be described below with reference to the drawings. After an appropriate amount of the mixed nuclear fuel material powder is charged into a container (lower container) 67 containing a medium of an appropriate size, the powder container is attached to the lower portion of the
[0020]
Although the present invention has been illustrated and described with respect to particular embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the following claims. It should be clear that anyone with ordinary knowledge can easily imagine.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the contact time between the powder and the vehicle can be increased, the moving path can be extended, the friction distance can be increased, and the powder can be finely pulverized by applying a larger impact energy. In the case of a mixed powder, the effect of homogeneously mixing can be obtained.
[0022]
In addition, the present invention can prevent the powder from sticking to the inner wall of the container, improve the workability of mixing and crushing the powder, omit the step of removing the adhered matter, and cause contamination and safety accidents in the removing step. A dynamic mill can be provided which has an effect of preventing the occurrence of powder, facilitates the work of separating the powder and the medium, and facilitates the work of mixing and pulverizing the powder.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a conventional ball mill for mixing and crushing powder, wherein (a) is a sectional view and (b) is a side sectional view.
FIG. 2 is a perspective view of a dynamic mill according to the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing a connection state between a storage container and an adapter of the dynamic mill according to the present invention.
FIG. 4 is a perspective view of shutter means according to the present invention.
5 is a drawing showing a cross-sectional view (a) along line AA and a cross-sectional view (b) along line BB in FIG. 3;
6 (a) to 6 (c) are views showing a storage container used in a dynamic mill according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (25)
前記粉末に摩擦及び衝撃を加える媒介物;
1つの入口を有し、内部に前記粉末及び媒介物を貯蔵する少なくとも2つの貯蔵手段;
前記貯蔵手段の入口が相互向き合うよう装着される装着手段;及び
前記貯蔵手段が配列された平面に垂直な軸から一定角度ほど傾くよう前記装着手段を結合し、該軸を中心に前記装着手段を回転させ、前記貯蔵手段内の粉末が前記媒介物により粉砕及び混合されるようにする駆動手段を含む粉末混合及び粉砕装置。In a device for mixing and grinding powder uniformly,
A vehicle that applies friction and impact to the powder;
At least two storage means having one inlet and storing said powder and vehicle therein;
Mounting means mounted so that inlets of the storage means face each other; and connecting the mounting means so as to be inclined by a certain angle from an axis perpendicular to a plane on which the storage means are arranged, and mounting the mounting means about the axis. A powder mixing and crushing device including a driving means for rotating the powder in the storage means to be crushed and mixed by the medium;
前記粉末に摩擦及び衝撃を加える媒介物;
1つの入口を有し、内部に前記粉末及び媒介物を貯蔵する少なくとも2つの貯蔵容器;
前記貯蔵容器の入口が相互向き合うよう装着されるアダプタ;及び
前記貯蔵容器が配列された平面に垂直な軸から一定角度ほど傾くよう前記アダプタを結合し、該軸を中心に前記アダプタを回転させ、前記貯蔵容器内の粉末が前記媒介物をにより粉砕及び混合されるようにする駆動手段を含むダイナミックミル。In a dynamic mill for mixing and grinding powder,
A vehicle that applies friction and impact to the powder;
At least two storage containers having one inlet and storing said powder and vehicle therein;
An adapter mounted so that inlets of the storage containers face each other; and coupling the adapter so as to be inclined by a certain angle from an axis perpendicular to a plane in which the storage containers are arranged, and rotating the adapter about the axis; A dynamic mill comprising driving means for causing the powder in the storage container to be crushed and mixed by the medium.
前記粉末に摩擦及び衝撃を加える媒介物;
前記粉末及び媒介物が貯蔵され、上・下部に分離可能な貯蔵容器;及び
前記貯蔵容器の中央部に連結され、前記貯蔵容器が配列された平面に垂直な軸から一定角度ほど傾いた軸を中心に前記貯蔵容器を回転させ、前記貯蔵容器内の粉末が前記ボールにより粉砕及び混合されるようにする駆動手段を含むダイナミックミル。In a dynamic mill for mixing and grinding powder,
A vehicle that applies friction and impact to the powder;
A storage container in which the powder and the medium are stored and which can be separated into upper and lower parts; and an axis which is connected to the center of the storage container and which is inclined at a predetermined angle from an axis perpendicular to a plane in which the storage containers are arranged. A dynamic mill comprising driving means for rotating the storage container to the center so that the powder in the storage container is ground and mixed by the balls.
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