KR20080106633A - 초음파를 이용하여 막힘 방지가 가능한 분쇄 및 분산기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 발생기를 가진 분쇄ㆍ분산 장치에 관한 것이고, 구체적으로 일정한 크기 이하로 입자를 분쇄하는 과정에서 분쇄 미립자를 균일하게 분산시키기 위한 초음파 발생기를 가진 분쇄ㆍ분산기 배출구 막힘 방지에 관한 것이다. 본 발명에 따른 분쇄ㆍ분산 장치는 분쇄 매체를 수용하여 축에 의하여 회전되는 회전 로터; 슬러리를 유입시키는 유입 통로; 슬러리를 배출시키는 유출 통로; 분쇄된 슬러리를 배출시키는 분리 판; 회전 로터를 수용하는 베셀; 및 베셀 내부에 초음파를 발생시키기 위한 초음파 발생기를 포함한다.

초음파, 베셀, 회전 로터, 슬러리

Description

초음파를 이용하여 막힘 방지가 가능한 분쇄 및 분산기{Apparatus for Milling and Dispersing with Ultrasonic Generator for Avoiding Isolation}

도 1a, 1b 및 1c는 본 발명에 따른 분쇄ㆍ분산기의 실시 예를 각각 도시한 것이다.

도 2a 및 도 2b 내지 도 2g는 초음파 발생기 및 그리드 링의 실시 예를 각각 도시한 것이다.

도 3은 공지된 분쇄ㆍ분산기를 도시한 것이다.

본 발명은 초음파 발생기를 이용하여 배출구의 막힘 방지가 가능한 분쇄 및 분산기에 관한 것이고, 구체적으로 일정한 크기 이하로 입자를 분쇄하는 과정에서 분쇄 미립자를 균일하게 분산시키기 위한 비드 밀과 초음파 발생장치를 가진 분쇄 및 분산기에 관한 것이다.

분쇄기는 잉크, 도료, 연마제, 세라믹 또는 의약품을 분쇄하여 분산시키기 위하여 사용되고 그리고 연속 습식 분쇄기와 같은 다양한 형태가 이 분야에 공지되어 있다. 공지된 분쇄기는 도 3에 도시된 것처럼 내부 하우징(33) 및 분리 핀 하우 징(34)으로 이루어진 밀폐된 분쇄 용기(31), 다수 개의 슬릿이 설치된 분쇄 용기(31)에 둘러싼 분리 핀 하우징(34), 슬러리를 교반시키기 위한 회전 로터(35), 분쇄 매체 및 분쇄 슬러리의 유동 통로가 되는 관통 홀(36) 그리고 슬러리를 투입시키고 그리고 분쇄 슬러리를 배출하기 위한 입구(In) 및 출구(Out)를 포함한다. 공지된 분쇄기는 회전 로터(35)가 회전하는 경우 분쇄 매체의 불규칙적인 운동으로 발생하는 슬러리와의 충돌로 인하여 발생하는 응력 및 마찰력을 이용하여 슬러리를 분쇄한다. 그러나 점도가 높은 슬러리의 경우 분쇄 매체의 불규칙성이 감소되고 이로 인하여 분쇄 및 분산 효율이 감소된다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 선행 기술로 특허공개번호 제2004-12438호가 있다. 선행기술은 공지된 분쇄기의 문제점을 해결하기 위하여 용기 본체 내에 회전 암을 가지는 디스크가 설치된 분쇄기를 제안한다. 선행기술은 점도에 높아지는 것에 따른 분쇄 효율의 감소를 방지할 수 있다는 이점을 가진다. 그러나 분쇄 슬러리가 응집되거나 또는 엉기게 되고 이로 인하여 분쇄 슬러리가 분리 판에 의하여 효율적으로 분리되기 어려운 경우에 대한 해결 방법은 되지 못한다.

본 발명은 이와 같은 선행 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 문제점을 가진다.

본 발명의 목적은 분쇄 슬러리를 효율적으로 배출하기 위하여 유출 통로에 초음파 발생기가 설치된 분쇄ㆍ분산기를 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 분쇄ㆍ분산기는 분쇄 매체를 수용하여 축에 의하여 회전되는 회전 로터; 슬러리를 유입시키는 유입 통로; 슬러리를 배출시키는 유출 통로; 분쇄된 슬러리를 배출시키는 그리드 링; 회전 로터를 수용하는 베셀; 및 베셀 내부에 초음파를 발생시키기 위한 적어도 하나의 초음파 발생기를 포함한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 초음파 발생기는 유출 통로 및 그리드 링의 내부에 초음파를 발생시킬 수 있도록 연결된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 유출 통로는 초음파 발생기 내부에 형성된다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 이용하여 상세하게 설명이 된다. 제시된 실시 예는 예시적인 것으로 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1a는 본 발명에 따른 분쇄ㆍ분산기의 실시 예를 도시한 것이다.

도 1a를 참조하면, 분쇄ㆍ분산기(1)는 유입 홀(14)을 통하여 내부로 유입된 분쇄 매체 및 슬러리를 회전시키는 회전 로터(11); 분쇄된 슬러리를 배출시키기 위한 그리드 링(12); 회전 로터(11)를 회전시키기 위한 회전 축(13); 슬러리를 투입하기 위한 유입 통로(14); 슬러리의 온도 유지를 위한 냉각수 통로(15); 분쇄된 슬러리를 배출하기 위한 유출 통로(16); 및 초음파를 발생시켜 분쇄된 슬러리의 응집 및 원활한 순환을 유도하기 위한 초음파 발생기(17)를 포함한다.

회전 로터(11)는 이 분야에서 공지된 임의의 형태가 될 수 있고 그리고 분쇄 매체는 다수 개의 볼이 된다. 회전 로터(11)는 베셀(V)에 수용이 되고 그리고 유입 통로(14)는 베셀(V) 내부로 분쇄가 요구되는 슬러리를 투입시킨다. 회전 로터(11)는 베셀(V) 내부를 통하여 연결된 회전 축(13)에 의하여 회전하게 되고 그리고 회전 축(13)이 베셀(V)을 통과하는 부위는 실링이 될 수 있다. 슬러리는 베셀(V)로 유입된다. 그리드 링(12)은 일정한 직경 이하로 분쇄된 슬러리를 통과시켜 분쇄되지 않은 슬러리로부터 분리시키는 기능을 가진다. 그리드 링(12)은 임의의 형태가 될 수 있고 필요에 따라 이 분야에서 공지된 막대 봉 형태로 설치될 수도 있다. 초음파 발생기(17)는 분쇄 슬러리가 배출되는 유출 통로(16)에 연결될 수 있다. 초음파 발생기(17)에 의하여 발생된 초음파는 그리드 링(12) 및 유출 통로(16)로 전달이 되어 그리드 링의 막힘을 제거하여 분쇄ㆍ분산된 Slurry의 원활한 흐름을 유도한다. 도 1a에서 점선으로 표시된 부분은 슬러리의 이동 경로를 나타낸다.

도 1b는 본 발명에 따른 분쇄ㆍ분산기의 다른 실시 예를 도시한 것이다.

도 1b를 참조하면, 분쇄ㆍ분산기(1)는 유입 홀(14)을 통하여 내부로 유입된 분쇄 매체 및 슬러리를 회전시키는 다수 개의 밀링 디스크(18); 분쇄된 슬러리를 배출시키기 위한 그리드 링(12); 밀링 디스크(18)를 회전시키기 위한 회전 축(13); 슬러리를 투입하기 위한 유입 통로(14); 슬러리의 온도 유지를 위한 냉각수 통로(15); 분쇄된 슬러리를 배출하기 위한 유출 통로(16); 및 초음파를 발생시켜 분쇄된 슬러리의 응집 및 원활한 순환을 유도하기 위한 초음파 발생기(17)를 포함한다.

밀링 디스크(18)는 이 분야에서 공지된 임의의 형태가 될 수 있고 그리고 분 쇄 매체는 다수 개의 볼이 된다. 밀링 디스크(18)는 베셀(V)에 수용이 되고 그리고 유입 통로(14)는 베셀(V) 내부로 분쇄가 요구되는 슬러리를 투입시킨다. 밀링 디스크(18)는 베셀(V) 내부를 통하여 연결된 회전 축(13)에 의하여 회전하게 되고 그리고 회전 축(13)이 베셀(V)을 통과하는 부위는 실링이 될 수 있다. 도 1b는 도 1a에 제시된 실시 예와 비교할 때 회전 로터를 대신하여 밀링 디스크(18)가 설치된 것을 특징으로 한다. 도 1b에 제시된 실시 예의 경우 초음파 발생기(17)는 분쇄 슬러리가 배출되는 유출 통로(16)에 연결될 수 있다. 초음파 발생기(17)에 의하여 발생된 초음파는 그리드 링(12) 및 유출 통로(16)로 전달이 되어 그리드 링(12)의 막힘을 제거하여 분쇄ㆍ분산된 슬러리의 원활한 흐름을 유도한다.

도 1c는 본 발명에 따른 분쇄 분산기의 또 다른 실시 예를 도시한 것이다.

도 1c를 참조하면, 분쇄ㆍ분산기(1)는 밀링 디스크(18)의 끝 부분에 설치된 회전 로터(11)를 포함한다. 그리고 2개의 초음파 발생기(17)가 설치되고 그리고 유출 통로(16)는 초음파 발생기(17)의 옆을 이용하여 설치 될 수도 있다. 초음파 발생기(17)는 필요에 따라 임의의 수로 설치될 수 있고 그리고 유출 통로(16)는 임의의 적절한 위치에 설치될 수 있다. 제조비용을 고려하지 않는다면 초음파 발생기(17)의 수가 많을수록 분산 효율을 향상될 수 있지만 바람직하게는 2개의 초음파 발생기가 설치될 수 있다. 2개의 초음파 발생기는 서로 다른 방향으로 초음파를 발생시켜 일정한 방향으로 흐름이 형성되는 것을 방지할 수 있다는 이점을 가진다. 또한 유출 통로(16)가 초음파 발생기(17)의 내부에 설치되는 경우 분산의 효율성이 개선될 수 있다. 분산된 슬러리가 응집되는 경우 그리드 링(12)의 갭을 통한 슬러 리의 배출이 원활하게 진행되지 않는다. 그러므로 도 2b에 도시된 것처럼, 초음파 발생기(17)의 옆에 유출 통로(16)가 형성되는 경우 초음파가 직접적으로 그리드 링(12)의 인접부근에 작용하게 된다. 그리고 이로 인하여 그리드 링(12)의 갭의 일부가 막히는 현상이 방지될 수 있다. 본 발명에 따른 초음파 발생기(17)의 수 및 유출 통로(16)의 형성 위치는 도 1a , 1b 및 1c에 제시된 실시 예에 의하여 제한되지 않는다.

아래에서 본 발명에 따른 분쇄ㆍ분산기에 적용될 수 있는 초음파 발생기 및 그리드 링의 예시적인 형태를 제시한다.

도 2a는 본 발명에 따른 분쇄ㆍ분산기에 적용될 수 있는 초음파 발생기의 실시 예를 도시한 것이다.

도 2a를 참조하면, 초음파 발생기(2)는 10 ~ 30㎑의 초음파를 발생시키고 그리고 출력된 초음파를 일정한 형태의 파형으로 만드는 주파수 정형 회로(22); 상용 주파수를 입력시켜 정현파를 발생시키는 정현파 발생 회로(24); 발진 회로(21)에 의하여 발생된 주파수를 입력된 정현파와 동기화를 시키기 위한 동기화 회로(25); 발생된 초음파를 증폭시키기 위한 증폭기(23); 펄스 형태의 초음파를 발생 주기를 조절하기 위한 분주기 회로(26); 및 펄스 형태의 초음파의 발생을 주기적으로 유도하는 게이트 신호 회로(27); 및 발생된 초음파에 의하여 진동하는 진동자(28)를 포함한다.

분쇄 분리기에 적용되는 초음파 발생기(2)는 이 분야에서 공지된 임의의 형태가 될 수 있고 그리고 구체적으로 발진 회로(21)는 수정 발진기 또는 트랜지스터 발진기를 포함할 수 있고 그리고 주파수 정형 회로(22)는 플립 플롭 회로에 의하여 안정적으로 초음파를 발생시킬 수 있다. 정현파 발생 신호(24)는 일반적으로 상용되는 60㎐ 신호를 입력받아 초음파 출력 타이밍을 조절할 수 있다. 동기화 회로(25)는 정현파 발생 신호(24)의 출력을 초음파 발진 주파수에 동기화시키기 위하여 사용되고 그리고 게이트 신호 회로(27)는 실리콘 제어 정류기(SCR)가 될 수 있다. 변환기(transducer)(24)는 고주파 전기 신호를 초음파 음향 신호를 변환시키는 이 분야에서 공지된 임의의 변환기가 될 수 있다. 그리고 초음파 발생기는 베셀 내부에 존재하는 유체의 종류를 고려하여 초음파의 주파수가 될 수 있다.

초음판 발생기는 분쇄ㆍ분산기의 베셀 내부 또는 그리드 링 근처에 초음파를 발생시켜 분쇄된 슬러리의 효과적인 분산을 유도한다.

본 발명에 따른 분쇄ㆍ분산기의 분리판은 반드시 이 분야에서 공지된 임의의 형태가 될 수 있지만 바람직하게는 그리드 링 형태가 될 수 있다.

도 2b는 본 발명에 따른 분쇄ㆍ분산기에 적용될 수 있는 그리드 링의 실시 예를 몇 가지 도시한 것이다. 도 2b의 위쪽은 그리드 링의 평면도, 중간은 정면도 그리고 아래쪽은 정면도의 A로 표시된 부분을 도시한 것으로 단위는 mm가 된다. 도 2의 아래쪽 도면을 살펴보면 그리드 링의 갭은 0.03 mm가 되지만 분쇄 매체인 볼의 직경을 고려하여 그리드 링의 갭은 다양하게 결정될 수 있다.

도 2c 내지 2f는 본 발명에 따른 분쇄 및 분산기에 적용될 수 있는 또 다른 그리드 링의 다양한 실시 예를 도시한 것이지만, 적용 가능한 그리드 링은 이러한 형태에 제한되는 것은 아니다.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 이용하여 상세하게 설명 되었다. 제시된 실시 예는 예시적인 것으로 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하고 제시된 실시 예에 대한 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정발명에 의하여 제한되지 아니하고 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의해서만 제한이 된다.

본 발명에 따른 분쇄ㆍ분산기는 미세하게 분쇄된 분쇄 슬러리의 배출 막힘을 방지하여 균일한 분산이 가능하도록 한다는 이점을 가진다. 그리고 분쇄된 분쇄 슬러리의 재응집을 방지하여 그리드 링의 막힘 현상을 방지하는 장점을 가진다.

Claims (3)

1. 분쇄ㆍ분산기에 있어서,

   분쇄 매체를 수용하여 축에 의하여 회전되는 회전 로터;

   슬러리를 유입시키는 유입 통로;

   슬러리를 배출시키는 유출 통로;

   분쇄된 슬러리를 배출시키는 그리드 링;

   회전 로터를 수용하는 베셀; 및

   베셀 내부에 초음파를 발생시키기 위한 적어도 하나의 초음파 발생기를 포함하는 분쇄ㆍ분산기.
2. 청구항 1에 있어서, 초음파 발생기는 유출 통로 및 그리드 링의 내부에 초음파를 발생시킬 수 있도록 연결된 것을 특징으로 하는 분쇄ㆍ분산기.
3. 청구항 1에 있어서, 유출 통로는 초음파 발생기 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 습식 분쇄ㆍ분산기.

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