KR100717165B1 - Piezo driven mill - Google Patents
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Abstract
본 발명은 피에조 소자의 가진특성을 이용하여 초미분체를 제조하는 피에조 구동 밀에 관한 것이다. The present invention relates to a piezo drive mill for producing ultra fine powder using the excitation characteristics of the piezo element.
본 발명은 피에조 소자의 빠른 주파수로 충격을 가하는 기계적인 분쇄방식을 이용하여 미분체를 초미분체로 효과적으로 분쇄함으로써, 분쇄시간 단축이나 연속공정 구축 등을 통해 단위시간당 제조할 수 있는 양을 늘릴 수 있고, 충격부의 적절한 선정을 통해 분순물 함유가 극히 적은 초미분체를 제조할 수 있으며, 충격부에 대한 온도제어가 용이하여 온도에 민감한 물질의 분쇄에 적합한 피에조 구동 밀을 제공한다. The present invention can effectively increase the amount that can be produced per unit time by reducing the grinding time or by establishing a continuous process by effectively grinding the fine powder into ultra fine powder by using a mechanical grinding method that impacts the high frequency of the piezo element. By selecting the impact part properly, it is possible to manufacture ultra-fine powder containing very little impurities, and it is easy to control the temperature of the impact part, thereby providing a piezo drive mill suitable for pulverizing temperature sensitive materials.
본 발명에서 제공하는 피에조 구동 밀은 제품의 분쇄를 위한 피에조 소자 구동 액추에이터, 상기 피에조 소자 구동 액추에이터측과 순환라인을 구성하며 제품의 공급 및 순환을 위한 공급/순환부, 상기 피에조 소자 구동 액추에이터의 피에조 소자를 가진하기 위한 전기제어부로 구성되며, 피에조 소자의 가진에 의한 액추에이터의 진동을 이용하여 제품을 분쇄하는 특징을 갖는다. The piezoelectric drive mill provided by the present invention comprises a piezoelectric element driving actuator for crushing a product, the piezoelectric element driving actuator side and a circulation line, and a supply / circulation part for supplying and circulating the product, and the piezoelectric element of the piezoelectric element driving actuator It is composed of an electric control unit for exciting the element, and has the characteristic of pulverizing the product by using the vibration of the actuator by the excitation of the piezo element.
초미분체, 구동 밀, 피에조 소자, 피에조 액추에이터, 공진주파수 Ultra fine powder, driving mill, piezo element, piezo actuator, resonant frequency
Description
도 1은 본 발명에 따른 피에조 구동 밀의 전체 시스템을 보여주는 개략도1 is a schematic view showing the entire system of a piezo drive mill according to the present invention
도 2는 본 발명에 따른 피에조 구동 밀의 피에조 소자 구동 액추에어터를 보여주는 분해사시도Figure 2 is an exploded perspective view showing a piezo element drive actuator of the piezo drive mill according to the present invention
도 3a,3b는 본 발명에 따른 피에조 소자 구동 액추에이터의 동작상태를 보여주는 단면도3A and 3B are sectional views showing an operating state of a piezo element driving actuator according to the present invention.
도 4a,4b는 제올라이트 입자의 분쇄 전/후상태를 보여부는 사진4a and 4b are photographs showing the before and after crushing of the zeolite particles
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
10 : 피에조 소자 구동 액추에이터 11 : 공급/순환부10: piezo element driving actuator 11: supply / circulation part
12 : 전기제어부 13 : 냉각부12: electric control unit 13: cooling unit
14 : 입구 15 : 출구14: entrance 15: exit
16 : 시트부 17 : 몸체부16: seat portion 17: body portion
18 : 하우징 19 : 충격팁18: housing 19: impact tip
20 : 스프링 21 : 홀더20: spring 21: holder
22 : 로드 23 : 피에조 소자22: rod 23: piezo element
24 : 테프론 하우징 25 : 밸브24: Teflon housing 25: valve
26 : 탱크 27 : 펌프26
28 : 전극판28: electrode plate
본 발명은 피에조 소자의 가진특성을 이용하여 초미분체를 제조하는 피에조 구동 밀에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피에조 소자가 가진하는 충격을 이용한 기계적인 분쇄방식으로 초미분체를 제조함으로써, 연속공정으로 제조가 가능하고, 분쇄과정에서의 불순물 함유가 적으며, 온도에 민감한 물질에도 적용이 가능한 피에조 구동 밀에 관한 것이다. The present invention relates to a piezo drive mill for producing ultrafine powders using the excitation properties of piezoelectric elements, and more particularly, to manufacturing ultrafine powders by mechanical grinding method using the impact of the piezoelectric elements, thereby producing them in a continuous process. The present invention relates to a piezo driven mill which is capable of being used, has a low impurity content in the grinding process, and is applicable to a temperature sensitive material.
일반적으로 분체는 다양한 산업분야, 예를 들면 세라믹스, 반도체, 화장품, 안료, 염료, 도료, 식품, 제약, 플라스틱, 각종 수지 등에 이용되고 있다. Generally, powders are used in various industrial fields, for example, ceramics, semiconductors, cosmetics, pigments, dyes, paints, foods, pharmaceuticals, plastics, and various resins.
특히, 초미분체(1㎛∼1㎚)의 경우 입자의 크기가 작아질수록 체적특성은 감소하고 표면특성이 두드러져서 여러 가지 새로운 물성이 나타남으로 인해 그 활용도가 크게 늘어가고 있다. Particularly, in the case of ultra fine powder (1 μm to 1 nm), as the particle size decreases, the volume characteristic decreases and the surface characteristic becomes more prominent, resulting in a variety of new physical properties.
기계적 분쇄에 의한 종래의 초미분체 제조장치로 현재 상용화되어 있는 장치로는 교반 비드 밀(Agitator bead mill), 고 에너지 위성 볼 밀(High energy planetary ball mill) 등이 있다. The apparatus currently commercialized as a conventional ultra fine powder production apparatus by mechanical grinding includes an agitator bead mill, a high energy planetary ball mill, and the like.
상기 교반 비드 밀의 기계적 분쇄의 원리를 살펴보면, 챔버 내에 충진된 분 산매(Grinding media;Beads)가 고속 회전하는 회전체에 의해 챔버 내에서 골고루 분산되고, 이 과정에서 회전체와 비드가 충돌하고 분산된 비드가 서로 충돌하는 현상이 다발적으로 발생하며, 이때의 충돌로 인해 챔버 내에 채워져 있는 제품이 충돌물질 사이에서 충격에 의한 전단력을 받게 된다.Looking at the principle of the mechanical grinding of the stirred bead mill, the grinding media (Beads) filled in the chamber is evenly dispersed in the chamber by a rotating rotor rotating at high speed, in the process the rotor and beads collide and dispersed Beads collide with each other frequently, and the collision causes the product filled in the chamber to be subjected to impact shear force between the collision materials.
이러한 작용으로 인해 응집되어 있는 제품이나 초기 입자들을 분산 또는 분쇄하게 된다. This action causes the aggregated product or initial particles to disperse or pulverize.
상기 교반 비드 밀의 경우 제조가능한 입자의 크기는 투입되는 비드 크기에 의존하게 되며, 초미분체의 제조를 위해서는 0.1mm∼0.2mm 크기의 비드가 이용되어야 한다. In the case of the stirring bead mill, the size of the manufacturable particles depends on the size of the beads to be added, and beads having a size of 0.1 mm to 0.2 mm should be used to prepare the ultrafine powder.
그러나, 이와 같이 비드 크기가 작아지게 되면 유동액 중에서 비드를 분리하기가 용이하지 않고, 비드 경비가 많이 들며, 작고 수많은 비드의 마찰로 인한 불순물 함유 등의 문제점이 있다. However, when the beads are smaller in size, it is not easy to separate the beads from the fluid, the beads are expensive, and there are problems such as containing impurities due to the friction of small and numerous beads.
상기 고 에너지 위성 볼 밀은 자전과 공정을 하는 통 속에 볼과 제품을 넣고 회전하는 두 축의 회전속도를 각각 제어함으로써 볼이 제품에 충격을 가해 분쇄하는 방식으로 현재 가장 많이 이용되고 있다. The high-energy satellite ball mill is currently being most used in the way that the ball impacts and crushes the product by controlling the rotational speed of the two shafts to put the ball and the product in the rotating and processing barrel.
그러나, 초미분체를 얻기 위해서는 장시간 운전이 필요하기 때문에 단위시간당 제조할 수 있는 양이 적고, 볼과 통의 마모로 인한 분술물 함유, 온도에 민감한 물질의 경우 온도조절이 용이하지 않은 문제점이 있다. However, in order to obtain ultra-fine powder, it is necessary to operate for a long time, so that the amount that can be produced per unit time is small, and there is a problem in that the temperature control is not easy in the case of a substance containing a temperature due to the wear of a ball and a barrel.
본 발명의 목적은 피에조 소자의 빠른 주파수로 충격을 가하는 기계적인 분쇄방식을 이용하여 미분체를 초미분체로 효과적으로 분쇄함으로써, 분쇄시간 단축이나 연속공정 구축 등을 통해 단위시간당 제조할 수 있는 양을 늘릴 수 있고, 충격부의 적절한 선정을 통해 분순물 함유가 극히 적은 초미분체를 제조할 수 있으며, 충격부에 대한 온도제어가 용이하여 온도에 민감한 물질의 분쇄에 적합한 피에조 구동 밀을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to effectively pulverize the fine powder into ultra fine powder by using a mechanical grinding method that impacts the high frequency of the piezo element, thereby increasing the amount that can be produced per unit time by shortening the grinding time or building a continuous process, etc. It is possible to produce an ultra fine powder having a very small amount of impurities, through proper selection of the impact part, and to provide a piezo drive mill suitable for pulverizing a temperature sensitive material due to easy temperature control of the impact part.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제품의 분쇄를 위한 피에조 소자 구동 액추에이터와, 상기 피에조 소자 구동 액추에이터측과 순환라인을 구성하며 제품의 공급 및 순환을 위한 공급/순환부와, 상기 피에조 소자 구동 액추에이터의 피에조 소자를 가진하기 위한 전기제어부로 구성되어서, 피에조 소자의 가진에 의한 액추에이터의 진동을 이용하여 피에조 소자 구동 액추에이터를 경유하는 제품을 분쇄할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다. The present invention for achieving the above object comprises a piezo element drive actuator for pulverizing the product, the piezo element drive actuator side and the circulation line and supply / circulation for supply and circulation of the product, and the piezo element drive actuator It is composed of an electrical control unit for the excitation of the piezoelectric element, characterized in that it is possible to pulverize the product via the piezoelectric element actuator by using the vibration of the actuator by the excitation of the piezoelectric element.
또한, 상기 피에조 소자 구동 액추에이터의 내부와 순환라인을 구성하면서 라인을 흐르는 냉각매체를 이용하여 피에조 소자에서 발생하는 열을 냉각시켜주는 냉각부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The apparatus may further include a cooling unit configured to cool the heat generated in the piezoelectric element by using a cooling medium flowing through the line while forming a circulation line with the inside of the piezoelectric element actuator.
또한, 상기 냉각부에서 사용하는 냉각매체는 절연유 또는 공기인 것을 특징으로 한다. In addition, the cooling medium used in the cooling unit is characterized in that the insulating oil or air.
또한, 상기 피에조 소자 구동 액추에이터는 1개의 단독형 또는 직렬로 연결 배치되는 다수 개의 조합형으로 구성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the piezo element driving actuator is characterized in that it is composed of a single type or a plurality of combinations arranged in series.
또한, 상기 피에조 소자 구동 액추에이터는 제품의 흐름을 위한 입구 및 출구를 가지면서 유로 내에는 제품의 분쇄를 위해 쓰이는 시트부가 마련되어 있는 몸체부와, 상기 몸체부의 상부를 마감하면서 그 안쪽으로 소정의 공간을 조성하는 하우징과, 상기 몸체부와 하우징이 조성하는 공간 내에 설치되며 시트부와 접촉하는 충격팁을 갖고 있고 스프링의 탄력지지를 받는 동시에 상하 진동하면서 시트부와 짝을 이루어 제품을 분쇄하는 홀더 및 이것을 지지하는 로드와, 상기 로드상에 관통 결합되는 형태로 장착되며 전기제어부로부터 전원을 공급받아 가진되는 세라믹 소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the piezo element driving actuator has an inlet and an outlet for the flow of the product, the body portion is provided with a sheet portion for crushing the product in the flow path, and closes the upper portion of the body portion and a predetermined space therein A holder for crushing the product by being installed in the space to be formed in the housing and the space formed by the body and the housing, having an impact tip contacting the seat, and receiving the elastic support of the spring, and being paired with the seat while vibrating up and down. It is characterized in that it comprises a supporting rod and a ceramic element mounted in a form coupled through the rod and is supplied with power from the electrical control unit.
또한, 상기 세라믹 소자는 하나의 로드상에 다수 개가 차례로 끼워져 적층되는 형태로 구성되며, 각각은 전기적으로 병렬로 연결되는 것을 특징으로 한다. In addition, the ceramic device is configured in such a way that a plurality of stacked on one rod in turn are stacked, each characterized in that the electrically connected in parallel.
또한, 상기 몸체부와 하우징이 조성하는 공간의 내벽면과 홀더가 관통되는 바닥부는 테프론 하우징으로 마감되는 것을 특징으로 한다. In addition, the inner wall surface of the space formed by the body portion and the housing and the bottom portion through which the holder is characterized in that the Teflon housing is finished.
또한, 상기 공급/순환부는 바이패스라인을 포함하는 하나의 폐순환라인과, 라인상에 장착되는 다수 개의 밸브와, 제품의 저장과 순환동력 제공을 위한 탱크 및 펌프를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the supply / circulation unit is characterized in that it comprises a closed circulation line including a bypass line, a plurality of valves mounted on the line, and a tank and a pump for storing and providing circulation power of the product .
또한, 상기 전기제어부는 피에조 소자 구동 액추에이터에 주기적으로 변하는 전원을 공급하는 방법으로 액추에이터 자체 공진주파수와 액추에이터 전체를 공진시스템으로 하는 공진주파수를 일치시켜가면서 피에조 소자 구동 액추에이터를 제어하도록 된 것을 특징으로 한다. In addition, the electrical control unit controls the piezoelectric element driving actuator by matching the resonant frequency of the entire actuator with the resonant frequency of the actuator by a method of periodically supplying power to the piezoelectric element driving actuator. .
본 발명에서 제공하는 피에조 구동 밀은 피에조 소자를 가진하기 위한 전기제어부, 피에조 소자 구동 액추에이터, 분쇄대상 물질의 공급 및 순환을 위한 공급/순환부, 피에조 소자 구동 액추에이터의 냉각을 위한 냉각부 등으로 구성되어 있다. Piezo drive mill provided in the present invention comprises an electric control unit for having a piezo element, a piezo element drive actuator, a supply / circulation for supply and circulation of the material to be crushed, a cooling unit for cooling the piezo element drive actuator, etc. It is.
이러한 피에조 구동 밀은 액추에이터 부분의 공진주파수와 같은 주파수의 전원을 공급하면 액추에이터 부분(피에조 소자, 로드, 홀더, 충격팁을 포함하는 부분)이 진동을 하게 되어 그 끝에 장착되어 있는 충격팁이 몸체부상의 시트부에 빠른 주파수로 충격을 가하게 되고, 따라서 그 사이를 지나가는 입자를 분쇄하는 시스템으로 이루어져 있다. When the piezo drive mill supplies power at the same frequency as the resonant frequency of the actuator, the actuator portion (the portion including the piezo element, the rod, the holder, and the impact tip) vibrates, and the impact tip mounted at the end thereof is injured. The sheet portion is subjected to a high frequency impact and thus consists of a system for crushing particles passing between them.
여기서, 피에조 소자를 구동하기 위한 전기제어부는 일반적으로 사용되고 있는 것으로 별도의 상세한 설명은 생략한다. Here, the electrical control unit for driving the piezo element is generally used, and a detailed description thereof will be omitted.
즉, 전원을 제공하여 피에조 소자를 가진시키는 방법 등은 당해 기술 분야에서 통상적으로 알려져 있는 방법이라면 특별히 제한되지 않고 채택될 수 있다. That is, a method of supplying a piezoelectric element to a power supply and the like may be adopted without particular limitation as long as it is a method commonly known in the art.
상기 전기제어부는 액추에이터 부분의 공진주파수와 같은 주파수로 주기적으로 변하는 전원을 공급하며, 소비되는 전류의 양을 측정하여 자동으로 공진주파수를 찾아서 최적 조건에서 운전하는 기능을 갖는다. The electric control unit supplies power that is periodically changed to the same frequency as the resonant frequency of the actuator portion, and has the function of automatically finding the resonant frequency and operating in an optimum condition by measuring the amount of current consumed.
본 발명의 피에조 구동 밀은 필요에 따라서 1개의 몸체부에 다수 개의 액추에이터 부분을 장착하여 사용할 수 있거나, 또는 1개의 몸체부에 1개씩의 액추에이터 부분을 배속시킨 모듈형태로 제작한 후 이것을 연결하여 사용할 수 있다. The piezo drive mill of the present invention can be used by attaching a plurality of actuator parts to one body part as needed, or by connecting them after making them into a modular form in which one actuator part is assigned to one body part. Can be.
상기 공급/순환부는 분쇄대상 물질을 공급하여 일정시간 펌프로 순환시키고, 물질을 분급하는 역할을 한다. The supply / circulation unit supplies a material to be pulverized, circulates with a pump for a predetermined time, and serves to classify the material.
상기 냉각부는 피에조 소자에서 발생하는 열을 흡수하기 위한 장치로 절연유나 공기를 순환시켜 피에조 소자를 부분을 포함하는 액추에이터 부분을 냉각시키는 역할을 한다. The cooling unit is a device for absorbing heat generated from the piezoelectric element to circulate insulating oil or air to cool the actuator portion including the piezoelectric element.
피에조 소자 구동 액추에이터의 내부에는 액추에이터 부분이 장착되어 있고, 액추에이터 부분의 끝에는 내마모성이 강한 재질의 충격팁이 부착되어 있다. An actuator portion is mounted inside the piezo element driving actuator, and an impact tip made of a material having high wear resistance is attached to the end of the actuator portion.
이 충격팁과 충돌하는 시트역할을 하는 부분도 같은 내마모성이 강한 재질로 되어 있다. The part acting as a seat colliding with the impact tip is made of the same wear-resistant material.
액추에이터 부분에는 1개 혹은 다수 개의 피에조 세라믹, 즉 피에조 소자가 직렬로 연결되어 있으며, 전기적으로는 병렬로 연결되어 있다. One or more piezo ceramics, or piezoelectric elements, are connected in series to the actuator portion, and are electrically connected in parallel.
각각의 피에조 소자 양쪽에는 전극판이 위치하여 피에조 소자에 전기를 가할 수 있도록 되어 있다. Electrode plates are located on both sides of each piezo element so that electricity can be applied to the piezo element.
피에조 소자는 가운데 구멍이 있는 링 혹은 다각형 형상이며, 이따의 구멍을 로드가 관통하고 로드의 끝부분에는 너트가 있어서 피에조 소자에 응력을 가할 수 있도록 되어 있다. The piezo element has a ring or polygonal shape with a central hole, and a rod penetrates subsequent holes and a nut at the end of the rod to apply stress to the piezo element.
피에조 소자에 적절한 응력을 가하는 것은 액추에이터 부분의 공진주파수와 진폭을 결정하는 주요인자이다. Appropriate stress to the piezo element is a key factor in determining the resonant frequency and amplitude of the actuator part.
피에조 소자를 운전하면 열이 많이 발생하며, 특히 다수의 피에조 소자를 직렬로 이용하는 경우에는 발생하는 열의 흡수를 위해 냉각이 필요하고, 이때의 냉각방식은 엑추에이터 부분이 속해 있는 영역에 절연유 혹은 공기를 순환시켜서 피에 조 소자를 냉각시키는 방식을 채용한다. When a piezo element is operated, a lot of heat is generated, and in particular, when a plurality of piezo elements are used in series, cooling is required to absorb heat generated. In this case, the cooling method circulates insulating oil or air in an area to which an actuator part belongs. To cool the piezoelectric element.
본 발명의 피에조 구동 밀이 갖는 액추에이터 부분의 진동은 크게 두가지로 구분할 수 있다. The vibration of the actuator portion of the piezo drive mill of the present invention can be largely divided into two types.
하나는 피에조 소자의 자체 진동과 액추에이터 부분 전체를 질량으로 하고 액추에이터 부분을 밀고 있는 스프링과 충격팁 및 시트부 사이에서 일어나는 진동이다. One is the vibration of the piezo element itself and the vibration that occurs between the shock tip and the seat portion, and the spring pushing the actuator portion to the mass as a whole.
피에조 소자의 자체 진동은 피에조 세라믹의 팽창과 수축에 의해 야기되며, 피에조 소자의 중심을 관통하는 로드를 스프링으로 하는 기계적 진동이다. The self-vibration of the piezo element is caused by the expansion and contraction of the piezo ceramic, and is a mechanical vibration with a spring through the center of the piezo element.
이러한 피에조 소자의 자체 진동은 액추에이터 부분을 전체 질량으로 하는 진동계의 진동을 야기시킨다. This self-vibration of the piezo element causes vibration of the vibrometer with the actuator portion at full mass.
피에조 소자의 공진주파수와 액추에이터 부분 전체를 진동시스템으로 하는 공진주파수가 잘 일치할 때 최대의 충격력을 얻을 수 있다. The maximum impact force can be obtained when the resonance frequency of the piezoelectric element and the resonance frequency of the entire actuator portion as the vibration system are well matched.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 피에조 구동 밀의 바람직한 구현예를 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, a preferred embodiment of the piezo drive mill according to the present invention with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 피에조 구동 밀의 전체 시스템을 보여주는 개략도이다.1 is a schematic view showing the entire system of a piezo drive mill according to the present invention.
도 1에 도시한 바와 같이, 여기서는 복수 개의 피에조 소자 구동 액추에이터(10)를 직렬로 조합한 형태를 보여준다. As shown in FIG. 1, a form in which a plurality of piezo
상기 피에조 소자 구동 액추에이터(10)의 입력측과 출력측에는 제품의 공급 및 순환을 위해 하나의 폐순환라인을 구성되는 공급/순환부(11)가 연결되고, 이때 의 라인상에는 다수의 밸브(25)와 탱크(26) 및 펌프(27)가 설치된다.The supply side /
상기 밸브(25)들은 제품의 단속, 바이패스, 드레인 등의 기능을 수행할 수 있다. The
따라서, 펌프(27)의 구동에 의해 탱크(26) 속의 제품들은 유체와 함께 라인을 따라 순환하면서 피에조 소자 구동 액추에이터(10)를 경유하는 동안 수차례 분쇄되고, 소정의 사이클이 반복되는 과정을 통해 제품의 초미분체화가 가능하게 된다. Accordingly, by driving the
또한, 피에조 소자 구동 액추에이터(10)의 다른 일측에는 냉각탱크(13a)와 냉각펌프(13b) 등을 포함하는 하나의 순환라인으로 구성되는 냉각부(13)가 연결 설치된다. In addition, the other side of the piezo
상기 냉각부(13)는 유체나 공기 등을 피에조 소자 구동 액추에이터(10)측으로 순환시켜주는 역할을 하며, 따라서 피에조 소자의 가진 동작에 의해 발생되는 열을 유체나 공기 등과의 열교환을 이용하여 효과적으로 냉각시켜줄 수 있게 된다. The cooling
각각의 피에조 소자의 구동을 위한 전기제어부(12)는 피에조 구동부(12a)와 슬라이닥스(12b) 등을 포함하여 구성된다.The
상기 피에조 구동부(12a)는 피에조 소자 구동 액추에이터(10)에 전기적인 신호를 제공하여 피에조 소자를 가진시켜주는 구동수단이며, 상기 슬라이닥스(12b)는 입력되는 교류전압을 원하는 크기로 변환시켜 새로운 교류전원을 제공하는 수단으로서, 소비되는 전류의 양을 측정하여 주기적으로 가변되는 전원을 공급하는 방식으로 피에조 소자의 공진주파수와 액추에이터 부분의 공진주파수 간의 일치점을 자 동으로 찾아서 최적 조건으로 운전이 될 수 있도록 하는데 중요한 역할을 한다. The
도 2는 본 발명에 따른 피에조 구동 밀의 피에조 소자 구동 액추에어터를 보여주는 분해사시도이다.Figure 2 is an exploded perspective view showing a piezo element drive actuator of the piezo drive mill according to the present invention.
도 2에 도시한 바와 같이, 여기서는 제품에 대한 실질적인 분쇄작업을 수행하는 피에조 소자 구동 액추에이터(10)의 구조를 보여준다. As shown in Fig. 2, the structure of the piezo
상기 피에조 소자 구동 액추에이터(10)는 블럭타입의 몸체부(17)와 그 위를 마감하는 원통형의 하우징(18)으로 몸체를 구성하며, 몸체부(17)와 하우징(18)이 조성하는 내측의 공간부에는 피에조 소자(23)와 이것의 지지를 위한 로드(22) 등이 장착된다. The piezo
상기 몸체부(17)는 공급/순환부(11)의 라인측과 각각 연결되는 한쪽의 입구(14)와 반대쪽의 출구(15)를 갖고 있으며, 입구(14)와 출구(15) 간의 연장통로 중간부분에는 시트부(16)가 장착되어 있어서 이것과 후술하는 충격팁(19)이 서로 부딪히는 충격에 의해 그 사이를 지나가는 제품이 분쇄될 수 있게 된다. The
상기 하우징(18)은 볼트 등으로 몸체부(17)에 체결 조립되며, 상부 중앙에는 스프링 지지를 위한 너트지지체가 장착되어 있고, 그 주변에는 2개 정도의 홀이 형성되어 있어서 이곳을 통해 냉각부(13)측과 순환라인을 구성할 수 있게 된다. The
또한, 상기 공간부의 내측으로는 벽면과 바닥면을 구성하는 원통형 용기형태의 테프론 하우징(24)이 장착되며, 이러한 테프론 하우징(24)의 중심축선을 따라 피에조 소자(23)를 갖는 로드(22)가 배치될 수 있게 된다. In addition, a
상기 로드(22)는 하단부에 일체 조립되는 홀더(21)를 이용하여 테프론 하우 징(24)의 바닥부를 관통하면서 상하 유동가능한 구조로 지지되며, 그 상단부는 스프링(20)에 의해 지지되어 상하 유동시 탄력을 받을 수 있게 된다. The
이때, 홀더(21)가 관통되는 테프론 하우징(24)의 홀 주변에는 메카니컬 실 등을 개재하여 기밀성과 접촉성을 확보하는 것이 바람직하다. At this time, it is preferable to secure airtightness and contactability through the mechanical seal or the like around the hole of the
특히, 몸체부(17)에 있는 시트부(16)까지 연장되는 홀더(21)의 끝에는 충격팁(19)이 체결구조로 장착되어 있으며, 이것과 시트부(16)가 맞부딪히는 충격에 의해 제품을 분쇄할 수 있다. In particular, at the end of the
이때, 상기 충격팁(19)과 시트부(16)는 내마모성이 강한 재질, 예를 들면 인조다이아몬드 등을 적용하는 바람직하다. At this time, the
실질적인 충격력을 제공하는 피에조 소자(23)는 일종의 세라믹 소자로서, 전원공급과 함께 팽창과 수축을 반복하면서 진동을 발생시키는 부분이다. The
이러한 세라믹 소자(23)는 하나의 로드(22)상에 다수 개가 차례로 끼워져 적층된 후, 최종적으로 로드(22)에 체결되는 너트에 의해 일체식으로 조합되는 형태로 구성된다. The
각각의 세라믹 소자(23)의 사이사이에는 전극판(28)이 배치되어 있어서 이것을 통해 전원을 공급받을 수 있으며, 각각은 전기적으로 병렬로 연결된다. An
따라서, 이와 같이 구성된 본 발명의 피에조 구동 밀에 대한 작동상태를 살펴보면 다음과 같다. Therefore, looking at the operating state of the piezo drive mill of the present invention configured as described above are as follows.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 피에조 소자 구동 액추에이터의 동작상태를 보여주는 단면도이다. 3A and 3B are sectional views showing an operating state of a piezo element driving actuator according to the present invention.
도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 몸체부(17)의 입구(14)와 출구(15)를 통해서 제품의 계속적인 진행이 이루어지고, 전원을 공급받은 피에조 소자(23)의 반복적인 수축과 팽창에 따라 피에조 소자(23)의 자체 가진이 이루어지는 동시에 이때의 가진에 의한 영향으로 액추에이터 부분 전체의 상하 진동이 순간적으로 빠른 진행을 보이면서 반복적으로 이루어진다. As shown in FIGS. 3A and 3B, the product proceeds continuously through the
이러한 세라믹 소자(23)의 자체 진동과 액추에이터 부분의 진동으로 충격팁(19)과 시트부(16) 사이를 지나는 제품이 분쇄될 수 있다. The product passing between the
이때, 전기제어부(12)의 제어를 통해 세라믹 소자(23)의 공진주파수와 액추에이터 부분의 공진주파수를 잘 일치시키면 최대의 충격력을 얻을 수 있고, 따라서 가장 효과적인 분쇄작업을 수행할 수 있다. At this time, if the resonant frequency of the
이렇게 분쇄를 마친 제품(예를 들면, 제올라이트 입자)의 경우 분쇄 전(도 4a)의 입자가 분쇄 후(도 4b) 초미분체로 분쇄된 것을 볼 수 있다. In the case of the finished product (for example, zeolite particles), it can be seen that the particles before grinding (FIG. 4A) are ground to ultrafine powder after grinding (FIG. 4B).
한편, 피에조 소자의 공진주파수와 액추에이터 부분의 공진주파수는 설계변수 및 초기응력을 고려하여 서로 일치되도록 맞출 수 있으며, 피에조 구동 밀은 위와 같이 공진주파수를 맞춘 상태로 세팅되어 가동될 수 있다. On the other hand, the resonant frequency of the piezo element and the resonant frequency of the actuator portion can be adjusted to match each other in consideration of the design variables and the initial stress, the piezo drive mill can be operated to set the resonant frequency as described above.
예를 들면, 피에조 소자는 자체의 주파수-임피던스 특성을 갖는데, 임피던스가 가장 낮은 주파수를 fm(resonance), 가장 높은 주파수를 fn(anti-resonance)이라고 하며, 이 두 주파수 사이에서 소자의 응답특성이 가장 좋게 나타난다. For example, a piezo element has its own frequency-impedance characteristic: the frequency with the lowest impedance is called fm (resonance) and the highest frequency is called fn (anti-resonance). It appears best.
이 피에조 소자를 액추에이터에 적용시 액추에이터 부분의 공진주파수가 피에조 소자의 공진주파수(resonance)와 반공진(anti-resonance)의 공진특성 주파수 사이에 있도록 해야 액추에이터 부분의 진폭을 크게 할 수 있다. When the piezoelectric element is applied to the actuator, the amplitude of the actuator portion can be increased by ensuring that the resonance frequency of the actuator portion is between the resonance frequency of the piezoelectric element and the resonance characteristic frequency of anti-resonance.
액추에이터 부분의 공진특성은 설계변수 및 초기응력에 따라 달라지며 피에조 소자를 액추에이터에 적용하는 경우 고정너트에 적절한 토크를 줌으로써, 초기응력을 가하게 된다. The resonance characteristic of the actuator part depends on the design variables and the initial stress. When the piezo element is applied to the actuator, the initial stress is applied by giving an appropriate torque to the fixing nut.
액추에이터 부분의 공진특성은 피에조 소자에 가해진 초기응력, 피에조 소자의 중심을 지나는 로드의 탄성계수, 충격부의 질량 등에 의해 변화한다. The resonance characteristic of the actuator portion varies depending on the initial stress applied to the piezo element, the elastic modulus of the rod passing through the center of the piezo element, the mass of the impact part, and the like.
피에조 소자 구동 액추에이터 설계시 적정 공진주파수를 정한 후, 이에 맞게 주요 설계변수와 초기응력을 정한다. After designing the proper resonant frequency in the piezo element driving actuator design, main design variables and initial stress are determined accordingly.
액추에이터 전체와 이를 지지하는 스프링, 충격부 시트 간에 이루어지는 진동계의 공진주파수를 피에조 소자의 공진주파수와 일치시키는 것은 적합한 탄성계수의 스프링과 스프링에 가해지는 초기인가력을 조절함으로써 가능하다. It is possible to adjust the resonance frequency of the vibration system between the entire actuator, the spring supporting it, and the impact sheet to match the resonance frequency of the piezoelectric element by adjusting the spring of the elastic modulus and the initial applied force applied to the spring.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 구현예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙력된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변형하여 실시할 수 있다. As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below And modified.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 피에조 구동 밀은 다음과 같은 효과를 제공한다. The piezo drive mill of the present invention as described above provides the following effects.
첫째, 피에조 소자에 의해 수 kHz∼수십 kHz의 빠른 주파수로 충격을 가함으 로써 미분체를 초미분체로 효과적으로 분쇄할 수 있다. First, the fine powder can be effectively pulverized by applying a shock at a high frequency of several kHz to several tens of kHz by the piezo element.
둘째, 충격부(팁/시트)를 내마모성이 강한 인조다이아몬드 등과 같은 물질로 제작할 경우 분쇄시 불순물 함유가 극히 적은 초미분체를 제조할 수 있다. Second, when the impact part (tip / sheet) is made of a material such as artificial diamond having a high wear resistance, it is possible to prepare an ultra fine powder containing extremely little impurities during grinding.
셋째, 충격부의 냉각이 용이해 온도에 민감한 물질의 분쇄에 적합하다.Third, the impact portion is easy to cool, which is suitable for crushing temperature sensitive materials.
넷째, 피에조 액추에이터와 하우징을 모듈로 하여 직렬로 연결해서 이용하면 분쇄시간의 단축이 용이하다. Fourth, when the piezo actuator and the housing are connected in series as modules, the grinding time can be easily shortened.
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Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4629135A (en) | 1981-01-26 | 1986-12-16 | Bodine Albert G | Cycloidal sonic mill for comminuting material suspended in liquid and powdered material |
JPH0775759A (en) * | 1993-06-30 | 1995-03-20 | Hielscher Gmbh | Method and device for safe vibration of ultrasonic decomposer |
JPH10192727A (en) | 1996-12-28 | 1998-07-28 | Honda Electron Co Ltd | Crude refuse treating device using ultrasonic cutter |
JP2002219606A (en) | 2001-01-22 | 2002-08-06 | Masao Murakawa | Ultrasonic milling device |
US6739531B2 (en) | 2001-10-04 | 2004-05-25 | Cepheid | Apparatus and method for rapid disruption of cells or viruses |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4629135A (en) | 1981-01-26 | 1986-12-16 | Bodine Albert G | Cycloidal sonic mill for comminuting material suspended in liquid and powdered material |
JPH0775759A (en) * | 1993-06-30 | 1995-03-20 | Hielscher Gmbh | Method and device for safe vibration of ultrasonic decomposer |
JPH10192727A (en) | 1996-12-28 | 1998-07-28 | Honda Electron Co Ltd | Crude refuse treating device using ultrasonic cutter |
JP2002219606A (en) | 2001-01-22 | 2002-08-06 | Masao Murakawa | Ultrasonic milling device |
US6739531B2 (en) | 2001-10-04 | 2004-05-25 | Cepheid | Apparatus and method for rapid disruption of cells or viruses |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100862328B1 (en) | 2006-12-01 | 2008-10-13 | 나노인텍 주식회사 | Forced Circulation Nano Powder Mill |
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