KR101511978B1 - 제트밀 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제트밀에 관한 것으로, 특히, 내부에 원반형상의 공동부를 갖는 분쇄실과; 상기 공동부의 중앙 일측에 형성된 배출구와; 상기 공동부의 둘레 측벽을 따라 소정 간격으로 배치되며, 상기 공동부로 압축 공기를 분사하는 복수의 노즐과; 상기 각 노즐에 대응하여 상기 공동부의 상부 벽 또는 하부 벽 중 어느 하나에 마련되어, 상기 각 노즐에서 분사된 압축공기가 충돌된 후 상기 공동부 내에서 선회류를 형성하게 하는 유선유도반사부;를 포함하며, 상기 각 노즐은 대응하는 상기 각 유선유도반사부를 향하여 설정된 수직분사각으로 상하 경사 배치되는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 노즐이 각 유선유도반사부를 향하여 설정된 수직분사각(α)으로 상하 경사배치되므로, 선회류 내에서 피분쇄물 사이의 충돌에 의한 분쇄에 더하여, 1차적으로 유선유도반사부에의 충돌에 의한 분쇄가 이루어지므로 분쇄효율이 더 향상된다. 또한, 선회류의 모양 또한 상하방향의 유선이 서로 복잡하게 얽히게 되므로 피분쇄물 간의 충돌 가능성이 증가하게 되므로 분쇄효율이 향상되는 효과가 있다.

Description

제트밀{JET MILL}

본 발명은 제트밀에 관한 것으로, 노즐을 상하로 경사된 수직분사각을 갖도록 배치하고 이에 대응하여 분사된 압축공기의 유선을 가이드하는 유선유도반사부를 마련함으로써, 피분쇄물 상호간의 충돌에 의한 분쇄는 물론 유선유도반사부에의 충돌에 의한 분쇄를 유도하여 분쇄효율을 향상시킬 수 있는 제트밀에 관한 것이다.

제트밀(JET MILL, 분쇄분산장치)은, 피분쇄물을 고속 기류에 휘말리게 하고, 그 충격과 기류에 실린 피분쇄물 상호간에 충돌을 일으켜 분쇄함으로써 초미분을 얻는 장치를 말한다.

피분쇄물의 일 예로, 초미분된 조개껍질은 마이크로 칼슘입자로 불리는데, 이는 약제로 사용된다. 통상 제트밀을 통해 형성되는 마이크로 칼슘의 입자는 그 크기가 1 ~ 10 ㎛ 범위에서 가장 많이 형성되는데, 이 중 3 ㎛의 내외의 입자 크기를 갖는 것이 가장 적합하다. 따라서, 한번의 분쇄공정으로 상기 입도를 많이 형성할수록 제트밀의 분쇄효율이 높다고 할 수 있다.

제트밀에는 여러 가지 유형이 있으나, 그 중에서, 노즐을 통해 기류를 공급하여 분쇄실 내부에서 선회하는 기류를 형성하는 선회류형이 널리 사용된다.

도 1을 참조하면, 선회류형 제트밀은, 분쇄실(101), 공급노즐 및 분쇄노즐(140)을 구비하고 있다. 공급노즐은 피분쇄물을 분쇄실(101) 내부로 유입하며, 분쇄노즐(140)은 고압의 기류를 분쇄실 내부로 분사한다. 공급노즐은 분쇄노즐(140)과 별도로 분쇄실에 마련될 수도 있고, 다수의 분쇄노즐(140) 중 어느 하나를 공급노즐로 사용하기도 한다.

한편, 분쇄노즐(140)은 그 분사방향이 분쇄실(101)의 중심과는 어긋난 방향이므로 분쇄실(101) 내부에는 선회하는 기류가 형성되게 되며, 이 선회류 속에서 피분쇄물은 피분쇄물 간 상호 충돌에 의해 분쇄된다.

그 결과, 피분쇄물이 분쇄되어 입경이 작아지면, 선회류에 의한 원심력보다 배출압의 영향을 더 많이 받게 되므로 일정 입경 이하의 피분쇄물 및 압축공기는 분쇄실(101) 중앙에 마련된 배출구(130)를 통해 배출된다.

전술한 선회류형 제트밀은 순수한 공기로 피분쇄물 사이의 마찰과 충돌에 의해 분쇄를 하는 방식이므로, 기존의 날을 갖는 분쇄장치나, 물을 사용하는 워터밀(Water Mill)에 비해 분순물이 섞일 위험이 현저히 낮으며, 또한 분쇄가 이루어진 후에 분쇄물(날 또는 물)과 피분쇄물을 분리해야하는 추가 공정이 불필요하다는 장점이 있다. 또한, 피분쇄물 사이의 충돌을 통하여 분쇄가 이루어지는 방식으로 기존 다른 방식의 분쇄장치보다 작은 입자를 분쇄하는 것이 가능하다는 장점이 있다.

그러나, 전술한 종래의 제트밀은 분쇄노즐이 수평방향으로만 어긋나게 설치되어 있으므로 피분쇄물 상호간의 충돌에 의한 분쇄효과만을 기대할 수 있으며, 이로인해 생성되는 선회류 또한 요동이 적어 충돌 가능성이 높지 않아 분쇄효율이 낮은 문제점이 있었다.

나아가, 분쇄노즐에 의해 분사된 압축공기에 의한 유선은 분쇄실의 중앙 측 배출구로 유실될 가능성이 많으므로, 미처 분쇄되지 않은 피분쇄물이 분쇄실의 중앙으로 이동하여 배출구로 배출되므로 분급효율이 저하되는 문제점이 있었다.

대한민국 특허공개 제10-2009-12558호 대한민국 등록특허 제10-0673976호 대한민국 특허공개 제10-2011-0018709호

따라서, 본 발명의 목적은, 노즐에 의해 생성되는 유선이 상하방향으로의 유동이 발생되게 함으로써 선회류 내에서 피분쇄물 간의 충돌가능성을 증가시키는 한편, 피분쇄물 간의 충돌은 물론 유선유도반사부에의 충돌이 가능하게 하여 분쇄효율을 극대화할 수 있는 제트밀을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 분쇄실 내부의 공동부에 경사부를 마련함으로써, 측벽으로부터 중심부를 향하여 유선의 유실을 최소화하여 분급효율을 향상시킬 수 있는 제트밀을 제공하는 데 있다.

상기 목적은, 본 발명의 일실시예에 따라, 내부에 원반형상의 공동부를 갖는 분쇄실과; 상기 공동부의 중앙 일측에 형성된 배출구와; 상기 공동부의 둘레 측벽을 따라 소정 간격으로 배치되며, 상기 공동부로 압축 공기를 분사하는 복수의 노즐과; 상기 각 노즐에 대응하여 상기 공동부의 상부 벽 또는 하부 벽 중 어느 하나에 마련되어, 상기 각 노즐에서 분사된 압축공기가 충돌된 후 상기 공동부 내에서 선회류를 형성하게 하는 유선유도반사부;를 포함하며, 상기 각 노즐은 대응하는 상기 각 유선유도반사부를 향하여 설정된 수직분사각으로 상하 경사 배치되는 제트밀에 의해 달성된다.

상기 유선유도반사부는 상기 노즐에서 분사된 압축공기가 상기 상부 벽 또는 하부 벽 중 어느 하나에서 반사된 후 다른 하나의 방향으로 유도되는 유선을 갖도록 길이방향이 만곡된 홈 형상으로 마련될 수 있다.

상기 유선유도반사부는, 상기 노즐 중 제1노즐에서 분사된 압축공기의 유선이 상기 유선유도반사부에서 반사된 후 상기 제1노즐에 이웃하는 제2노즐에서 분사된 압축공기의 유선과 교차되는 위치에 마련될 수 있다.

상기 노즐은 상기 공동부의 중심을 기준으로 6개가 상호 등간격으로 마련될 수 있다.

상기 각 노즐의 상기 수직분사각은 10 ~ 40°범위에서 마련될 수 있다.

상기 각 노즐이 상기 공동부의 중심을 향하는 반경방향에서 접선방향으로 경사된 수평분사각은 20 ~ 80 °범위에서 마련될 수 있다.

상기 유선유도반사부는 상기 공동부의 상부 벽 및 하부 벽에 순차적으로 교차되며 마련되고, 상기 각 유선유도반사부에 대응하는 상기 각 노즐은 이에 대응하는 방향으로 교차되는 상기 수직분사각을 가질 수 있다.

상기 공동부의 측벽과 상기 유선유도반사부 사이에는, 상기 상부 벽 또는 하부 벽을 따라 상기 측벽으로부터 상기 공동부의 중앙을 향하여 상기 공동부의 높이가 좁아지도록 경사부가 더 마련될 수 있다.

상기 경사부는 상기 측벽으로부터 설정된 간격만큼 이격되어 형성될 수 있다.

상기 경사부는 상기 상부 벽 및 하부 벽 모두에 상호 대응하여 형성될 수 있다.

한편, 상기 목적은, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 내부에 원반형상의 공동부를 갖는 분쇄실과; 상기 공동부의 중앙 일측에 형성된 배출구와; 상기 공동부의 둘레 측벽을 따라 상호 등간격으로 배치되며, 상기 공동부로 압축 공기를 분사하는 복수의 노즐과; 상기 각 노즐에 대응하여 상기 공동부의 상부 벽에 마련되되, 상기 노즐 중 제1노즐에서 분사된 압축공기의 유선이 상기 유선유도반사부에서 반사된 후 상기 제1노즐에 이웃하는 제2노즐에서 분사된 압축공기의 유선과 교차되는 위치에 형성되며, 길이방향으로 만곡된 홈 형상을 갖는 유선유도반사부와; 상기 공동부의 측벽과 상기 유선유도반사부 사이에, 상기 상부 벽을 따라 상기 측벽으로부터 상기 공동부의 중앙을 향하여 상기 공동부의 높이 좁아지도록 하는 경사부;를 포함하며, 상기 각 노즐은 대응하는 상기 각 유선유도반사부를 향하여 설정된 수직분사각으로 상하 경사 배치되는 제트밀에 의해 달성될 수 있다.

상기 수직분사각은 10 ~ 40°범위에서 마련되고, 상기 각 노즐이 상기 공동부의 중심을 향하는 반경방향에서 접선방향으로 경사된 수평분사각은 20 ~ 80 °범위에서 마련될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 제트밀에 의하면, 노즐이 각 유선유도반사부를 향하여 설정된 수직분사각(α)으로 상하 경사배치되므로, 선회류 내에서 피분쇄물 사이의 충돌에 의한 분쇄에 더하여, 1차적으로 유선유도반사부에의 충돌에 의한 분쇄가 이루어지므로 분쇄효율이 더 향상된다.

또한, 선회류의 모양 또한 상하방향의 유선이 서로 복잡하게 얽히게 되므로 피분쇄물 간의 충돌 가능성이 증가하게 되므로 분쇄효율이 향상되는 효과가 있다.

또한, 경사부에 의해, 분쇄가 덜 된 피분쇄물이 공동부의 중심 측으로 이동하여 배출구를 통해 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있으므로, 분급효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 제트밀의 외관을 나타낸 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 제트밀에서의 선회류 유선의 흐름 및 속도분포 실험에 의한 해석결과를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제트밀의 구성도,
도 4 내지 도 8은 도 3에 도시된 제트밀에서의 선회류 유선의 흐름 및 속도분포 실험에 의한 해석결과를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 제트밀(1)은, 공동부 (11)를 갖는 분쇄실(10)과, 배출구(30)와, 복수의 노즐(40)과, 유선유도반사부(50)를 포함한다.

분쇄실(10)은 내부에 원반형상의 공동부(11)를 갖는다.

공동부(11)는 중앙의 배출구(30)를 제외하고는 밀폐된 공간을 형성하며, 원주 둘레에 해당하는 측벽(12)과, 원반의 상판에 해당하는 상부 벽(13) 및 하판에 해당하는 하부 벽(14)을 포함한다.

배출구(30)는 공동부(11)의 중앙 일측에 형성되며, 분쇄된 분쇄물과 공기가 배출압에 의해 외부로 배출된다.

배출구(30)는 통상 공동부(11)의 중앙 상부 벽(13)에 형성된다.

노즐(40)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 공동부(11)의 둘레 측벽(12)을 따라 소정 간격으로 배치되며, 공동부(11)로 압축공기를 분사한다.

노즐(40)에 의한 분사된 압축공기는 공동부(11) 내에 선회류를 발생하여, 피분쇄물이 상호 충돌에 의해 분쇄가 이루어지도록 한다.

노즐(40)은 필요에 따라 다양한 수로 마련될 수 있는 바, 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 공동부(11)의 중심을 기준으로 6개가 상호 등간격으로 마련될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 노즐(40)은 도 3 및 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 후술할 각 유선유도반사부(50)를 향하여 설정된 수직분사각(α)으로 상하 경사배치된다.

따라서, 선회류 내에서 피분쇄물 사이의 충돌에 의한 분쇄에 더하여, 1차적으로 유선유도반사부(50)에의 충돌에 의한 분쇄가 이루어지므로 분쇄효율이 더 향상된다.

또한, 선회류의 모양 또한 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 기술에서는 원주 방향을 따라 비교적 수평적인 유선이 형성되지만, 본 발명의 경우에는 노즐(40)의 수직분사각(α)이 존재하므로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상하방향의 유선이 서로 복잡하게 얽히게 되므로 피분쇄물 간의 충돌 가능성이 증가하게 되므로 분쇄효율이 향상되는 효과가 있다.

여기서, 상기 수직분사각(α)은 다양하게 마련될 수 있으나, 본원 출원인의 반복적인 실험결과, 10 ~ 40°의 범위에서 분쇄효율이 향상된 효과가 있는 것을 알 수 있었다.

한편, 도 3을 참조하면, 노즐(40)이 공동부(11)의 중심을 향하는 반경방향에서 접선방향으로 경사된 수평분사각(β)은 20 ~ 80°범위에서 마련되는 것이 바람직하다.

유선유도반사부(50)는 각 노즐(40)에 대응하여 공동부(11)의 상부 벽(13) 또는 하부 벽(14) 중 어느 하나에 마련되어, 각 노즐(40)에서 분사된 압축공기가 충돌된 후 공동부(11) 내에서 도 5에 도시된 바와 같이, 선회류를 형성하도록 한다.

유선유도반사부(50)는 다양한 형상으로 마련될 수 있으나, 도 3에 도시된 바와 같이, 노즐(40)에서 분사된 압축공기가 상부 벽(13) 또는 하부 벽(14) 중 어느 하나에서 반사된 후 다른 하나의 방향으로 유도되는 유선을 갖도록 길이방향이 만곡된 홈 형상으로 마련될 수 있다.

또한, 유선유도반사부(50)는, 다양한 위치에 마련될 수 있으나, 노즐(40) 중 제1노즐(41)에서 분사된 압축공기의 유선이 유선유도반사부(50)에서 반사된 후 제1노즐(41)에 이웃하는 제2노즐(42)에서 분사된 압축공기의 유선과 교차되는 위치에 마련되는 것이 바람직하다.

이에, 도 6에 도시된 바와 같이, 노즐(40)에서 분사된 압축공기는 피분쇄물을 동반하여 유선유도반사부(50)에 충돌하여 1차 분쇄를 수행한 후에, 반사된 압축공기가 이웃하는 제2노즐(42)에서 분사된 압축공기의 유선과 교차되면서 충돌에 의한 2차 분쇄를 수행하게 되는 것이다.

유선유도반사부(50)는 공동부(11)의 상부 벽(13)에 마련될 수도 있고, 하부 벽(14)에 마련될 수도 있다.

또는, 유선유도반사부(50)는 공동부(11)의 상부 벽(13) 및 하부 벽(14)에 순차적으로 교차되며 마련될 수도 있다. 이 경우, 각 유선유도반사부(50)에 대응하는 각 노즐(40)은 이에 대응하는 방향으로 교차되는 수직분사각(α)을 가지며 마련된다.

한편, 경사부(20)는 공동부(11)의 측벽과 유선유도반사부(50) 사이에 마련되어, 상부 벽(13) 또는 하부 벽(14)을 따라 측벽(12)으로부터 공동부(11)의 중앙을 향하여 공동부(11)의 높이가 좁아지도록 마련된다.

도 4의 (b)를 참조하면, 경사부(20)는, 공동부(11)의 측벽(12)으로부터 설정된 이격거리 θ만큼 이격되며 마련되어, 측벽(12)으로부터 중심을 향하여 공동부(11)의 높이가 감소하도록 형성된다.

이에 의해, 상기 이격거리에서는 압축공기의 선회류가 제약없이 유동이 가능하지만, 경사부(20)에 의해 선회류가 공동부(11)의 중심 측으로 확장되는 것이 제약을 받게 된다. 따라서, 분쇄가 덜 된 피분쇄물이 공동부(11)의 중심 측으로 이동하여 배출구(30)를 통해 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있으므로, 분급효율을 향상시킬 수 있다.

따라서, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 측벽(12)으로부터 중앙을 향하여 일정하게 감소하는 속도구배가 나타남을 알 수 있다.

경사부(20)는 상부 벽(13) 또는 하부 벽(14) 어느 하나에만 설치될 수도 있으나, 유선유도반사부(50)가 어느 일측에만 형성된 경우라도, 경사부(20)는 상부 벽(13) 또는 하부 벽(14) 양쪽에 모두 설치될 수 있음은 물론이다.

구체적인 실시예

도 3 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일실시예를 구체적으로 설명한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 제트밀(1)은, 내부에 원반형상의 공동부(11)를 갖는 분쇄실(10)을 가지며, 분쇄실(10)의 중앙 상부 벽(13)에는 분쇄된 피분쇄물과 공기가 외부로 배출되는 배출구(30)가 마련된다.

노즐(40)은 공동부(11)의 측벽(12)을 따라 60°의 배치각(γ)을 가지고 상호 등간격으로 6개가 마련된다.

본 실시예에서는, 각 노즐(40)은 수평분사각(β) 15°와 수직분사각(α) 15°를 갖도록 설치되며, 유선유도반사부(50)는 노즐(40)에 대응하여 상부 벽(13)에 마련된다.

피분쇄물은 별도의 공급노즐(미도시)을 통해 공동부(11) 내부로 유입될 수도 있고, 노즐(40) 중 하나 이상이 압축공기와 함께 피분쇄물을 공동부(11) 내부로 분사할 수도 있다.

이에, 각 노즐(40)에서 압축공기가 분사되면, 피분쇄물과 압축공기는 유선유도반사부(50)에 충돌되며 분쇄가 이루어진 후에, 반사된 유선과 이웃하는 노즐(40)에서 분사된 유선이 서로 교차되면서 반복적인 분쇄가 이루어진다.

한편, 각 노즐(40)에서 발생된 유선은 경사부(20)에 의해 측벽(12)으로 집중되며, 전체적으로 원형의 선회류를 형성하게 된다.

여기서, 본 발명에 따른 제트밀(1)의 선회류는 도 5에 도시된 바와 같이, 최초 분사방향이 수평방향이 아닌 수직분사각(α)를 가지고 분사되므로 원형의 선회류 내에서 각 유선은 상하로 요동치게 되므로 선회류 내에서 유동하는 피분쇄물의 충돌가능성이 증가하여 분쇄효율이 향상되는 효과가 있다.

또한, 경사부(20)는 유선유도반사부(50)에서 반사된 압축공기를 측벽(12)으로 유도하는 동시에, 반대로 측벽(12)의 압축공기가 배출구(30) 측으로 이동하는 것을 제한한다. 따라서, 측벽(12)에서의 선회류의 속도가 도 7에 도시된 바와 같이, 전구간에 걸쳐 고르게 분포되는 것을 알 수 있다.

1 : 제트밀
10 : 분쇄실 11 : 공동부
12 : 측벽 13 : 상부 벽
14 : 하부 벽
20 : 경사부 30 : 배출부
40 : 노즐 41 : 제1노즐
42 : 제2노즐 50 : 유선유도반사부
α : 수직분사각 β : 수평분사각
γ : 배치각 θ : 이격거리

Claims (12)

1. 내부에 원반형상의 공동부를 갖는 분쇄실과;
   상기 공동부의 중앙 일측에 형성된 배출구와;
   상기 공동부의 둘레 측벽을 따라 소정 간격으로 배치되며, 상기 공동부로 압축 공기를 분사하는 복수의 노즐과;
   상기 각 노즐에 대응하여 상기 공동부의 상부 벽 또는 하부 벽 중 어느 하나에 마련되어, 상기 각 노즐에서 분사된 압축공기가 충돌된 후 상기 공동부 내에서 선회류를 형성하게 하는 유선유도반사부와;
   상기 공동부의 측벽과 상기 유선유도반사부 사이에는, 상기 상부 벽 또는 하부 벽을 따라 상기 측벽으로부터 상기 공동부의 중앙을 향하여 상기 공동부의 높이가 좁아지게 하는 경사부;를 포함하되,
   상기 유선유도반사부는 상기 노즐에서 분사된 압축공기가 상기 상부 벽 또는 하부 벽 중 어느 하나에서 반사된 후 다른 하나의 방향으로 유도되는 유선을 갖도록 길이방향이 만곡된 홈 형상으로 마련되며, 상기 노즐 중 제1노즐에서 분사된 압축공기의 유선이 상기 유선유도반사부에서 반사된 후 상기 제1노즐에 이웃하는 제2노즐에서 분사된 압축공기의 유선과 교차되는 위치에 마련되며, 상기 유선유도반사부는 상기 경사부에 대응하는 각도로 상기 공동부의 중앙을 향하여 경사지게 마련되는 것을 특징으로 하는 제트밀.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 노즐은 상기 공동부의 중심을 기준으로 6개가 상호 등간격으로 마련되는 것을 특징으로 하는 제트밀.
5. 제4항에 있어서,
   상기 각 노즐의 상기 수직분사각은 10 ~ 40°범위에서 마련되는 것을 특징으로 하는 제트밀.
6. 제4항에 있어서,
   상기 각 노즐이 상기 공동부의 중심을 향하는 반경방향에서 접선방향으로 경사된 수평분사각은 20 ~ 80 °범위에서 마련되는 것을 특징으로 하는 제트밀.
7. 제1항, 제4항, 제5항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유선유도반사부는 상기 공동부의 상부 벽 및 하부 벽에 순차적으로 교차되며 마련되고, 상기 각 유선유도반사부에 대응하는 상기 각 노즐은 이에 대응하는 방향으로 교차되는 상기 수직분사각을 갖는 것을 특징으로 하는 제트밀.
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,
   상기 경사부는 상기 측벽으로부터 설정된 간격만큼 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 제트밀.
10. 제1항에 있어서,
    상기 경사부는 상기 상부 벽 및 하부 벽 모두에 상호 대응하여 형성되는 것을 특징으로 하는 제트밀.
11. 삭제
12. 삭제

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