KR100225048B1 - 물질 혼합방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

이 발명은 액체 또는 기체와 같은 물질을 혼합시키는데 있어 물질간에 완전한 혼합이 도모되도록 하면서도 신속한 물질혼합 및 연속적인 물질혼합을 도모할 수 있도록 발명된 물질혼합 방법과 장치에 관한 것으로서, 이종물질이 원형 용기 내에서 분사수단에 의해 원주방향으로 고압분사되도록 하되 각각 교대로 수평상으로 분사수단이 배치되게 분사되도록 하여 원형용기 내로 투입되는 이종물질이 혼합되도록 하는 저속의 선회운동과; 상기 선회운동과 분사수단에서 분사되는 물질의 직선운동과의 속도력의 차이와 각도에 의해 발생되는 소형와류와; 상기 소형와류가 분사수단에서 분사되는 분사력에 의해 직선운동되는 물질을 방해수단에 의해 저지하여 발생되는 확산운동에 의해 혼합되도록 이루어지는 혼합방법을 제공하는 한편, 제1, 2물질이 혼합되는 혼합실을 가진 원형용기와; 상기 원형용기 내부에 원주 및 수평상으로 교대로 배치되게 설치되고 다수의 노즐을 가진 제1, 2노즐관과; 상기 제1, 2노즐관으로 제1, 2물질을 각각 독립적으로 공급되게 하는 제1, 2공급관과; 상기 제1, 2공급관으로 제1, 2물질을 고압으로 공급되게 하는 제1, 2고압이송기를 포함하여 구성되는 물질혼합 장치를 제공하도록 된 것이다.

Description

물질 혼합방법 및 장치

본 발명은 액체나 기체와 같은 물질과 물질을 혼합시키는 장치에 관한 것으로서, 특히 물질간의 혼합을 완전하게 도모토록 하면서도 신속하게 혼합시킬 수 있고 연속적인 물질혼합을 도모할 수 있도록 개선된 물질혼합방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 물질과 물질의 혼합에 있어서는 우선적으로 물질간 혼합이 완전히 이루어져야 하고, 차선적으로는 신속한 혼합이 도모되어야 할 필요성이 있다.

그것은, 산업용으로 사용되는 경우 생산성 및 혼합된 물질의 혼합물 향상을 도모하기 위해 필요로 되며, 아울러서 연속적인 혼합을 도모토륵 하는 것이 바람직하다.

그러나 선행기술의 물질혼합방법 및 장치에 있어서는 극히 단순하여 혼합효율이 좋지 않고 작업성이 나쁜 문제가 있다.

제1도 및 제2도는 선행기술의 물질혼합방법 및 장치를 보여준다.

제1도의 경우는 제1물질(a) 및 제2물질(b)을 하나의 용기(1)에 넣고 막대기(2)로 휘저어주는 혼합방법을 나타낸 것으로서, 매우 단순한 재래의 혼합방식이다.

제2도의 경우는 제1도의 경우보다는 기계적인 혼합방식을 채용한 경우로서, 모터(3)에 의해 용기(1) 내부에서 스크류(4)가 회전되어 제1, 2물질(a), (b)이 혼합이 되도록 한 것이다.

그러나 상기한 선행기술의 물질 혼합방식에서는 용기(1) 내부에서 제1물질(a)과 제2물질(b)이 제3도에 보인 바와같이 같은 속도 및 같은 방향으로 선회되는 운동을 하게 되는 것뿐이므로 제1물질(a)의 물질표면과 제2물질(b)의 물질 표면만이 접촉될 뿐이며, 내부까지 서로 접촉하지 못하므로 상호 완전히 혼합되도록 하는데는 시간이 많이 소요되고 양호한 혼합효율도 도모하지 못하는 문제가 있다.

결과적으로, 종래에 물질간의 완전한 혼합을 위해서는 많은 혼합시간이 경과되어야 함으로써 물질혼합을 전문으로 하는 생산공장 또는 생산라인에서는 생산성을 저하시키는 하나의 요인이 되고 있다.

특히, 선행기술의 혼합방식 및 그에 따른 혼합장치는 용기에 일정량의 제1물질(a)과 제2물질(b)을 넣고 일정시간 혼합되도록 하는 것이었기 때문에 연속적인 혼합이 불가능하다.

그러므로 연속적인 물질간 혼합이 필요로 되는 생산라인에서의 자동화를 도모하기 곤란하거나 또는 불가능한 문제를 수반하고 있다.

본 발명의 주된 목적은, 상호 혼합시키는 물질간의 혼합을 완전히 되도록 하면서도 신속한 물질간 혼합이 도모되도록 하는 물질 혼합방법을 제공하려는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 물질 혼합효율을 높이도록 하면서도 신속하고 연속적인 물질혼합이 도모되도록 하는 물질혼합장치를 제공하려는데 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성시키기 위해, 상호 혼합시키려는 제1물질 및 제2물질을 일정한 높은 압력으로 분사되도록 하되, 상기 제1물질 및 제2물질을 원형용기 내에서 교대로 배관되도록 하여 분사되도록 함으로써 분사되는 제1물질 및 제2물질이 원주를 선회운동하는 빔이 부여되도록 하여, 혼합되도록 하는 한편, 상기 제1, 2물질이 분출되는 힘과 원형용기내에서 선회운동하는 힘의 차이와 각도에 의해서 소형와류가 발생되도록 하여 혼합될 수 있도록 하는 동시에 상기 소형와류가 제1, 2물질이 분출하는 힘에 의해 전방에 있는 저지부재에 부딪혀서 확산되는 운동으로 변환되어 혼합되도록 하였다.

따라서, 본 발명은 원형용기내에서 이종물질간 혼합이 되도록 하는 것으로서, 상기 이종물질이 원형용기 내에서 분사수단에 의해 원주방향으로 고압분사되도록 하되 각각 교대로 수평상으로 분사수단이 배치되게 분사도도록 하여 원형용기내로 투입되는 이종물질이 혼합되도록 하는 저속의 선회운동과, 상기 선회운등과 분사수단에서 분사되는 물질의 직선운동과의 속도력의 차이와 각도에 의해 발생되는 소형와류와, 상기 소형와류가 분사수단에서 분사되는 분사력에 의해 직선운동되는 물질을 방해수단에 의해 저지하여 발생되는 확산운동에 의해 혼합되도록 이루어지는 혼합 방법을 그 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 혼합장치는, 제1, 2물질이 혼합되는 혼합실을 가진 원형용기와, 상기 원형용기 내부에 원주 및 수평상으로 교대로 배치되게 설치되고 다수의 노즐을 가진 제1, 2노즐관과, 상기 제1, 2노즐관으로 제1, 2물질을 각각 독립적으로 공급되게 하는 제1, 2공급관과, 상기 제1, 2공급관으로 제1, 2물질을 고압으로 공급되게 하는 제1, 2고압이송기를 포함하여 구성되도록 한것을 그 특징으로 한다.

상기 혼합실 중앙에는 혼합물질이 액체인 경우 오버플로우관이 설치되고, 상기 오버플로우관 하부에는 배출구를 가진 피드(feed) 탱크를 설치하여 연속적인 혼합이 가능하도록 구성함을 부수적인 특징으로 한다.

제1도는 종래의 물질 혼합장치를 보인 개략도.

제2도는 종래의 또다른 물질 혼합장치를 보인 개략도.

제3도는 종래의 물질 혼합방법을 설명하는 평면도.

제4도는 본 발명에 따른 물질 혼합방법을 보인 평면도.

제5도는 본 발명에 의해 선회운동되는 물질선회작용을 보인 평면도.

제6도는 제4도의 A-A'선 확대도로서 물질혼합작용을 보인 단면도.

제7도는 본 발명에 의한 물질혼합장치를 보인 종단면도.

제8도는 본 발명의 요부를 보인 사시도.

제9도는 제8도의 종단면 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 원형용기 11 : 혼합실

12 : 오버플로우관 13 : 피드탱크

14 : 배출구 15 : 배기구

16 : 기수분리기 20 : 제1노즐관

30 : 제2노즐관 21, 31 : 노즐

22 : 제1공급관 32 : 제2공급관

23, 33 : 제1, 2고압이송기 24, 34 : 연결관

a : 제1물질 b : 제2물질

c : 혼합물질

본 발명에 따른 물질 혼합방법과 장치를 첨부된 바람직한 실시도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제4도 내지 제6도는 본 발명에 의한 물질 혼합방법을 설명하기 위한 것이다.

평면 개략도를 나타낸 제4도를 참조하면, 본 발명을 실현하기 위하여 원형용기(10)를 구비하고, 여기에 제1, 2물질(a), (b)을 투입하기 위한 분사수단이 설치된다.

상기 분사수단은 원형용기(10) 내부에 다수의 노즐(21), (31)을 가진 다수의 제1노즐관(20) 및 제2노즐관(30)을 등간격적으로 교대로 설치되도록 하되, 상기 제1, 2노즐관(20), (30)을 수평적으로 배치되도록 한다.

또한, 상기 제1, 2노즐관(20), (30)에 있는 노즐(21), (31)은 모두 일방향으로 향하도록 한다.

그리고 다수의 제1, 2노즐관(20), (30)에는 동시에 제1, 2물질(a), (b)이 공급되도록 하는 것으로서, 이러한 공급을 위해서 제1, 2노즐관(20), (30)의 외주연에는 제1, 2공급관(22), (32)이 설치되도록 한다.

또한, 상기 제1, 2공급관(22), (32)에는 제1, 2물질(a), (b)이 제1, 2고압이송기(펌프)(23), (33)에 의해 각각 압력이 작용되도록 하여 공급되게 하는 것이다.

따라서, 제1, 2고압이송기(23), (33)를 동시에 작동시키면 제1, 2물질(a), (b)은 각각 제1, 2공급관(22), (23)으로 공급되고, 이와같이 공급되는 제1, 2물질(a), (b)은 각각 일정한 고압력으로 공급되는 상태이기 때문에 각각의 제1, 2노즐관(20), (30)으로 공급되는 제1, 2물질(a), (b)은 노즐(21), (31)을 통해 고압력으로 원형용기(10) 내로 분사되게 된다.

따라서, 상기와 같이 노즐(21), (31)을 통해 속도 있는 힘으로 제1, 2물질(a), (b)이 분출되면 이들이 분출되는 힘에 의해서 제1, 2물짙(a), (b)은 제5도에 보인 바와같이 원형용기(10) 내부를 원주방향으로 서서히(저속) 선회운동을 하게 되고, 이러한 원주 선회운등에 의해서 제1, 2물질(a), (b)은 상호 혼합되는 상태가 된다.

또한, 노즐(21), (31)에서 분사된 제1, 2물질(a), (b)이 상기한 바와같이 원형용기(10) 내부를 서서히 선회되는 것을 제6도에서 보면 제1, 2노즐관(20), (30) 주위에서 선회되는 것을 알 수 있고, 이와같이 선회운동하는 힘(F1)의 발생과 동시에 노즐(21), (31)에서 제1, 2물질(a), (b)이 분사되는 힘(F2)이 있다.

그러므로 본 발명은 상기와 같은 선회운동하는 힘(F1)과 노즐(21), (31)에서 분출되는 강력한 분사력, 즉 분사되는 속도힘(F2)의 차이에 의해서 소형와류(W)가 발생되게 된다.

구체적으로 설명하면, 먼저 노즐(21), (31)을 통해서 분사된 제1, 2물질(a), (b)은 저속으로 선회운동되면서 혼합되는 것으로서, 선회운동되는 것은 저속으로 원운동하는 것인 반면에 노즐(21), (31)을 통해 분사되는 제1, 2물질(a), (b)은 강력한 분사력에 의해 직선운등을 하게 되고, 또한 원운동하는 것을 수평상태 것에 비해 노즐(21), (31)에서 분사되고 직선운동하는 제1, 2물질(a), (b)이 원운동하고 있는 제1, 2물질(a), (b)에 대해 대각선적인 각도상으로 분사되게 되므로 이러한 각도와 원운동 및 직선운동되는 속도힘의 차이에 의해서 소형와류(W)가 발생되는 것이고, 이와같은 소형와류(W)에 의해서 제1, 2물질(a), (b)이 혼합되는 상태가 된다.

그러므로 상기와 같은 소형와류(10) 발생을 위하여 제1, 2노즐관(20), (30)에 구비하게 되는 노즐(21), (31)은 선회방향이 되는 수평축선상(5)에 대해 대각선방향으로 분사시킬 수 있도록 경사각을 갖도록 형성시키게 되고, 아울러서 보다 효율적인 물질혼합을 위해 상부방향과 하부방향으로 물질을 분사시킬 수 있도록 노즐(21), (31)을 구비하게 한다(제6도 참조).

그리고 본 발명은 제1, 2노즐관(20), (30)의 노즐(21), (31)에서 분사되는 제1, 2물질(a), (b)의 분사력이 앞쪽에 위치하는 노즐관까지 미치도록 함으로써 또다른 혼합 작용을 얻을 수 있도록 되어 있다.

즉, 앞서 언급된 바와같이 선회운동되는 것과 노즐에서 분사되는 분사력과 각도에 의해 소형와류가 발생되도록 하여 혼합작용이 되는 것과 아울러서 상기한 소형와류가 노즐(21), (31)에서 분출하는 힘에 의해 직선운등을 하다가 전방에 있는 제1노즐관(20) 또는 제2노즐관(30)에 부딪혀서 흩어지는 확산운동(F3)이 되도록 작용되는 것으로서, 이와같이 소형와류(W)가 확산운동(F3)으로 바뀌면서 혼합작용이 일어나게 되는 것이다.

즉, 본 발명은 제1, 2물질(a), (b)이 분사수단에 의해 원형용기(10) 내에서 강력한 분사력에 의해 선회운동을 하면서 혼합되는 작용과, 상기 선회운동하는 힘과 노즐에서 분사되는 분사력에 의한 속도힘의 차이와 각도에서 발생되는 소형와류에 의해 혼합되어 급속도로 혼합되는 작용 및 상기 소형와류가 노즐에서 분출되는 힘에 의해서 직선운동을 하다가 전방에 있는 저지수단에 의해 부딪쳐서 확산운동으로 바뀌면서 혼합되는 작용이 동시에 발생하여 혼합되는 것으로서, 이들의 혼합 작용이 동시에 일어나므로 혼합이 잘되고 신속한 혼합을 도모할 수 있게 되는 것이다.

제7도는 본 발명에 의한 물질혼합장치를 나타낸 일실시예를 보인 것으로서, 원형용기(10) 내부에는 하부에 혼합실(11)을 갖도록 하고, 상기 혼합실(11)에는 제1노즐관(20) 및 제2노즐관(30)이 원주 및 수평상태로서 교대로 배치되게 설치된다.

또한, 상기 제1, 2노즐관(20), (30)은 제1, 2공급관(22), (32)에서 제1, 2물질(a), (b)을 각각 공급 받을수 있도록 연결되어 구성된다.

상기 제1, 2공즙관(22), (32)은 제7도 및 제8도에 보인 바와같이 닥트형태로 구성시키거나 또는 파이프로 구성시키도록 할 수 있다.

또한, 상기 제1, 2공급관(22), (32)은 도면에 도시된 바와같이 원형용기(10) 내부에 위치되도록 설치하거나 또는 원형용기(10) 외부에 설치하여 연결관(24), (34)으로 연결되도록 하여도 관계없다.

그리고 상기 제1, 2공급관(22), (32)에는 제1물질(a) 및 제2물질(b)을 고압력으로 공급되도록 하는 제1, 2고압이송기(23), (33)가 연결되어 각각 제1, 2물질(a), (b)을 공급시킬 수 있도록 구성된다.

한편, 제1, 2노즐관(20), (30)은 끝단부로 갈수록 협소한 내부공간을 갖도록 구성된다.

그 이유는, 제1, 2고압이송기(23), (33)에 의해 공급되는 제1, 2물질(a), (b)이 노즐(21), (31)로 분사되는 압력을 일정하게 갖도록 하기 위한 것이다.

즉, 제1, 2공급관(22), (32)으로부더 제1, 2노즐관(20), (30)으로 각각 물질이 일정압력으로 공급되는 상태가 되는데, 이때 제1, 2노즐관(20), (30)의 내부공간이 일정한 면적을 가지게 되면 제1, 2공급관(22), (32)에서 가까운 위치에 있는 노즐(21), (31)에서 분사되는 압력보다 먼거리 위치에 있는 노즐(21), (31)에 분사되는 압력이 작은 상태가 되어 원만한 물질혼합을 도모하지 못하게 된다.

그러므로 제1, 2노즐관(20), (30)에 있는 모든 노즐(21), (31)에서 분사되는 분사압력을 일정하게 갖도록 하기 위해 제1, 2공급관(22), (32)이 연결되는 부분의 제1, 2노즐관(20), (30)은 넓은 내부공간을 갖도록 하고 끝단부로 갈수록 좁은 내부공간을 갖도록 구성시키는 것이다.

그리고 혼합시는 물질이 주체인 경우에는 원형용기(10)의 일부분에 배기구를 구비하게 하여 혼합물질을 배기시켜 사용도에 사용하면 된다.

그러나 혼합시키는 물질이 액체인 경우에는 제7도에 보인 바와같이 원형용기(10)의 제1, 2노즐관(20), (30)이 있는 중앙부에 오버플로우관(12)을 설치하여 혼합된 물질(C)이 상기 오버플로우관(12)을 통해 하부로 배출되게 하고 하부의 피드탱크(13)로부터 배출구(14)을 통해 연속적으로 배수되도록 하여 사용하게 할 수 있는 것으로서, 이와같이 물질혼합장치를 구성시키면 연속적인 물질혼합 및 혼합물질(C)을 얻을 수 있게 된다.

그리고 액체물질을 혼합시키는 장치에 있어서는 본 발명의 물질혼합방법이 고압분사방식에 의해 이루어지는 것이므로 기화작용이 발생될 수 있기 때문에 대기상으로 기화된 물질이 유출되는 것을 방지하기 위하여 제7도의 도시와 같이 윈형용기(10)의 내측 상부에 기수분리기(16)를 설치하여 이것에 의해 기화된 수분의 물질이 공기와 분리되도록 함으로써 분리된 수분물질이 액체로 응결되어 다시 혼합실(11)로 흘러 내리도록 하고, 분리된 공기는 배기구(15)로 배기되도록 하면 물질의 손실을 미연에 방지할 수 있게 된다.

제8도는 본 발명의 핵심적인 구성을 보인 것으로서, 이와같이 제1, 2물질(a), (b)이 각각 공급되는 제1, 2공급관(22), (32)과, 상기 제1, 2공급관(22), (32)으로부터 각각 물질을 공급받아 분사되도록 하는 노즐(21), (31)을 가진 제1, 2노즐관(20), (30) 및 상기한 제1, 2노즐관(20), (30)이 원주상으로 교대로 수평되게 배치되게 설치되고 노즐(21), (31)은 일방향의 원주방향을 향하도록 설치되는 구성은, 제1, 2물질(a), (b)이 액체와 액체의 혼합 및 기체와 기체의 혼합, 그리고 기체와 액체가 혼합되도록 하는 모든 혼합장치에 모두 이용될 수 있는 구성이 될수 있으며, 그 외의 구성에 대해서는 제1, 2물질(a), (b)의 종류 및 주변 설치 환경적 요소에 따라 적절히 변경시켜 물질혼합장치로 활용되는 것이다.

이상의 설명에 따르면, 본 발명에 의해 제1, 2물질의 혼합을 신속하게 도모할 수 있으면서도 완전히 혼합된 혼합물질을 얻을 수 있게 되는 효과가 있다.

더욱이, 본 발명에 의해서 물질혼합을 연속적으로 할수 있게 되므로 물질혼합에 있어서 자동화를 도모하게 하고 생산성 향상을 도모할 수 있게 되는 효과를 얻게 된다.

또한, 완전한 자동화를 도모할 수 있으므로 유독성 물질혼합에 있어서 작업자에 의존하여 물질혼합을 하지 않아도 되므로 산업상 매우 유용하게 사용할 수 있는 물질혼합방법과 장치를 제공하게 되는 것이다.

그리고 본 발명은 제1, 2물질, 즉 2가지 물질만 혼합시키는 것은 아니고 제3과 제4물질 및 그 이상의 물질도 혼합시킬 수 있는 것으로서, 이 경우 제 및 제4 또는 그 이상의 물질을 공급 및 분사시킬 수 있는 노즐관 및 공급관을 더 증가시키고 교대로 배열되게 하여 여러종류의 물질간 혼합도 도모되도록 할 수 있는 것이기 때문에 청구범위를 크게 벗어나지 않는한 폭넓게 실시되고 적용되어야 함은 자명하다.

Claims (4)

1. 원형용기 내에서 이종물질만 혼합이 되도록 하는 것으로서, 상기 이종물질이 원형용기 내에서 분사수단에 의해 각각 고압분사되도록 하되 상기 분사수단이 교대로 수평상으로 배치되어 일방향 원주상으로 분사되도록 하여 발생하는 저속의 물질선회운동에 의한 물질선회 혼합과정과, 상기 물질선회운동과 분사수단에서 고압분사되는 물질의 직선운동과의 속도힘의 차이와 각도에 의해 발생되는 소형와류에 의한 물질와류 혼합과정과, 상기 소형와류가 분사수단에서 분사되는 분사력에 의해 직선운동되는 물질을 방해수단에 의해 저지하여 발생되는 확산운등에 의한 물질확산혼합과정이 원형용기 내부에서 동시에 발생되도록 하여 이종물질간에 혼합이 이루어지도록 함을 특징으로 하는 물질 혼합방법.
2. 제1, 2물질이 혼합되는 혼합실을 가진 원형용기와, 상기 원형용기 내부에 원주 및 수평상으로 교대로 배치되게 설치되고, 다수의 노즐을 가진 제1, 2노즐관과, 상기 제1, 2노즐관으로 제1, 2물질을 각각 독립적으로 공급되게 하는 공급관과, 상기 제1, 2공급관으로 제1, 2물질을 고압으로 공급되게 하는 제1, 2고압이송기를 포함하여 구성되도록 한 것을 특징으로 하는 물질 혼합장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 원주상으로 배치된 제1, 2노즐관의 중앙부에는 혼합물질이 배출되는 오버플로우관을 설치하고, 상기 오버플로우관 하부에는 배출구를 가진 피드탱크를 설치하여 연속적인 물질혼합이 가능하도록 구성함을 특징으로 하는 물질 혼합장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 제1, 2노즐관은 끝단부가 좁아지는 테이퍼형으로 형성되고, 상기 제1, 2노즐관에 구비하는 노즐은 대각선방향으로 물질을 분사시킬 수 있도록 형성한 것을 특징으로 하는 물질 혼합장치.

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