KR100539400B1 - 다중 날개를 가진 교반스크류 및 교반장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구동모터에 결합되어 회전하는 교반샤프트와; 상기 교반샤프트의 둘레에 서로 다른 반경을 가지고 상호 역방향 나선형으로 설치되어 피교반물을 분쇄 및 교반시키는 둘이상의 교반날개로 이루어진 것을 특징으로 하는 다중 날개를 가진 교반스크류를 제공한다. 또한, 본 발명은 피교반물이 투입되는 교반탱크와; 상기 교반탱크 내부에 수평방향으로 축회전 가능하게 설치되는 교반샤프트와, 상기 교반샤프트의 둘레에 서로 다른 반경을 가지고 나선형으로 설치되어 피교반물을 분쇄 및 교반시키는 둘이상의 교반날개로 이루어진 교반스크류와; 상기 교반샤프트에 결합되어 구동력을 발생시키는 구동모터를 포함하는 교반장치를 제공한다.

Description

다중 날개를 가진 교반스크류 및 교반장치{Stirring screw having multi-blade and stirring apparatus}

본 발명은 주로 영농분야 및 환경설비 등에서 피교반물을 효율적으로 교반시키기 위한 다중 날개를 가진 교반스크류 및 그 교반스크류를 구비한 교반장치에 관한 것이다.

일반적으로, 교반장치는 교반탱크 내의 중심에 교반날개를 갖는 회전축을 그 교반탱크로부터 돌출하도록 축받이하고 그 회전축을 교반탱크 밖에서 구동함으로써 교반날개의 회전에 따라 교반탱크 내의 피교반물에 선회류나 상하 순환류를 발생시켜 교반, 혼합을 행한다. 이러한 교반장치는 터빈날개, 패들, 프로펠러, 등 토출형의 교반날개나 앵커, 스크루, 헬리컬 리본날개, 등의 전단형의 교반날개를 갖는다.

한편, 이러한 교반장치는 곡식이나 사료 및 퇴비 등의 혼합, 시멘트 및 골재 등 건설자재의 혼합, 환경설비에 있어서는 분뇨나 음식물 쓰레기의 소멸처리기술 등에 다양하게 적용되고 있으며, 이러한 교반장치의 경우, 여러 물질을 교반탱크 내에 투입할 경우 투입된 물질이 액체성분 등이면 그 중에서 비중이 큰 물질은 교반탱크 하부로 가라앉을 것이고 비중이 비교적 작은 물질은 교반탱크 상부로 뜨게 되어 각각의 물질이 교반되지 않으려는 성질이 있으며, 투입된 물질이 고형성분인 경우에는 입자의 크기 등에 따라 불균일한 혼합 상태가 되므로 이를 분쇄, 교반시킬 필요가 있다.

하지만, 이러한 교반장치에 적용된 종래 교반날개는 회전축의 회전으로 피교반물을 주위로 토출시키며, 토출된 피교반물이 회전력에 의해 물질이 분쇄 및 교반되게 하는 것이 대부분이다. 따라서, 이와 같은 종래의 기술에 의한 교반스크류 및 교반장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 피교반물에 대해 교반을 비교적 용이하도록 하기 위해 교반날개가 평면이거나 그에 준하는 형태를 가진 것이 대부분이었기 때문에 피교반물이 점성이 강하거나 고형성분인 경우에는 교반되기 위해 먼저 선행되어야 할 점성이 강한 성분 또는 고형성분 등의 분쇄가 용이하지 아니함에 따라 교반시간이 장시간이 소요되는 문제점이 있다.

둘째, 종래 교반장치는 교반탱크의 몸통길이가 긴 경우에는 수직방향으로 설치된 교반날개에 의해 토출된 물질이 하단부에서 상단부로 이동하는 동안에 속도가 감소되어 상단부로의 피교반물이 이동하는 것이 어렵게 되고 결국 요구되는 교반작용이 이루어지지 않는 또 다른 문제점이 있다.

셋째, 종래의 교반장치의 구동원으로 사용하던 것은 구동모터인데, 종래 수직형 교반장치의 과다동력 및 비효율적인 분쇄 및 교반으로 인해 베어링의 마모가 심하고 소음과 진동이 두드러진다는 문제점이 있으며 모터의 수명이 단기간이라서 주기적으로 많은 비용이 든다는 또 다른 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 효율적으로 교반이 이루어져 피교반물의 손상 및 과다동력이 소요되는 것을 현저히 방지하고, 특히 다량의 수분이 함유된 피교반물의 경우 응고로 인한 케익화 현상을 방지하여 교반장치 부품의 파손을 미연에 방지하는 다중 날개를 가진 교반스크류 및 교반장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 나선형 교반날개가 구비된 교반스크류를 수평으로 배치하고, 상기 교반날개의 수가 2개, 3개, 4개 및 5개 등의 다중으로 설치하며, 회전축을 중심으로 상호 대응된 형태로 서로 다른 반경을 가지도록 설계함으로써, 분쇄 및 교반작용이 교반탱크 내 상하운동이 아닌 수평방향으로 주로 일어나도록 하여 효율적인 교반이 이루어지도록 하는 다중 날개를 가진 교반스크류 및 교반장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

그리고, 본 발명은 효율적인 교반 및 단시간 교반으로 피교반물의 손상 및 과다동력이 소요되는 것을 현저히 방지하여 베어링의 마모, 소음 및 진동을 상당히 감소시키고 교반스크류를 정으로 또는 역으로 회전시킴에 따른 피교반물의 분쇄 및 교반을 용이하게 하는 다중 날개를 가진 교반스크류 및 교반장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 장치는 구동모터에 결합되어 회전하는 교반샤프트와; 상기 교반샤프트의 둘레에 서로 다른 반경을 가지고 상호 역방향 나선형으로 설치되어 피교반물을 분쇄 및 교반시키는 둘이상의 교반날개로 이루어진 것을 특징으로 하는 다중 날개를 가진 교반스크류를 제공한다.

바람직하게는, 상기 교반샤프트와 교반날개는 다수의 지지암으로 고정되어 상기 교반샤프트의 회전시 상기 교반날개를 지지하는 것을 특징으로 하는 다중 날개를 가진 교반스크류를 제공한다.

더욱 바람직하게는, 상기 지지암 중 상기 교반샤프트의 양단부측에 배치된 지지암의 외측에는 일정간격으로 이격된 교반암이 구비되어 피교반물의 분쇄 및 교반이 원활하게 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 다중 날개를 가진 교반스크류를 제공한다.

더욱 더 바람직하게는, 일측이 상기 교반샤프트의 양단부측에 배치된 지지암에 고정되고, 타측이 상기 교반샤프트에 경사지게 고정되는 경사교반암이 구비되어 상기 교반샤프트의 양단부측으로 몰리는 피교반물을 휘저어 교반 및 혼합이 더욱 더 원활하게 이루어지도록 도와주는 것을 특징으로 하는 다중 날개를 가진 교반스크류를 제공한다.

또한, 피교반물이 투입되는 교반탱크와; 상기 교반탱크 내부에 수평방향으로 축회전 가능하게 설치되는 교반샤프트와, 상기 교반샤프트의 둘레에 서로 다른 반경을 가지고 나선형으로 설치되어 피교반물을 분쇄 및 교반시키는 둘이상의 교반날개로 이루어진 교반스크류와; 상기 교반샤프트에 결합되어 구동력을 발생시키는 구동모터를 포함하는 교반장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 교반샤프트와 교반날개는 다수의 지지암으로 고정되어 상기 교반샤프트의 회전시 상기 교반날개를 지지하는 것을 특징으로 하는 교반장치를 제공한다.

더욱 바람직하게는, 상기 지지암 중 상기 교반샤프트의 양단부측에 배치된 지지암의 외측에는 일정간격으로 이격된 다수의 교반암이 더 구비되어 피교반물의 분쇄 및 교반이 원활하게 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 교반장치를 제공한다.

더욱 더 바람직하게는, 일측이 상기 교반샤프트의 양단부측에 배치된 지지암에 고정되고, 타측이 상기 교반샤프트에 경사지게 고정되는 경사교반암이 더 구비되어 상기 교반샤프트의 양단부측으로 몰리는 피교반물을 휘저어 교반 및 혼합이 더욱 더 원활하게 이루어지도록 도와주는 것을 특징으로 하는 교반장치를 제공한다.

추가로, 상기 구동모터는 전기적인 조작으로 상기 구동모터의 회전방향을 정, 역방향으로 주기적으로 변환하여 피교반물의 진행방향을 완전히 전환시키는 것을 특징으로 하는 교반장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 날개를 가진 교반스크류 및 교반장치에 대해 상세히 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 다중 날개를 가진 교반스크류를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 날개를 가진 교반스크류(110)는 교반샤프트(112)와 교반날개(114)를 포함한다.

교반샤프트(112)는 원형단면을 가진 축봉형태로 구동모터에 결합되어 상기 구동모터의 회전력을 전달하며, 상기 교반샤프트(112)의 일측 단부에는 베어링이 끼워지는 베어링 결합부(112a)가 형성되고, 상기 베어링 결합부(112a)에서 연장되어 구동모터에 결합되는 구동모터 결합부(112c)가 구비된다. 그리고, 상기 교반샤프트(112)의 타측 단부에는 베어링이 끼워져 상기 교반샤프트(112)의 회전을 원활하게 하도록 또 다른 베어링 결합부(112b)가 형성된다.

교반날개(114)는 상기 교반샤프트(112)의 주변에 서로 다른 반경을 가지지도록 설치되며, 본 실시예에서 상기 교반날개(114)는 반경이 큰 외측교반날개(114a)와 반경이 작은 내측교반날개(114b)로 구성된다.

한편, 상기 외측교반날개(114a)와 내측교반날개(114b)는 상호 역방향 나선형으로 설계되어 피교반물을 분쇄 및 교반시키는데, 후술될 교반탱크 내에서 외측교반날개(114a)에 의한 피교반물의 진행방향과 내측교반날개(114b)에 의한 피교반물의 진행방향이 서로 역방향으로 진행하게 하여 교반효과를 배가시키게 된다. 여기서, 본 발명의 기술분야에 속한 당업자라면 상호 역방향 나선형으로 설치된 교반날개(114)의 개수는 적어도 둘이상, 즉 3개, 4개, 5개 등으로 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것이다.

바람직하게는, 상기 교반샤프트(112)와 교반날개(114)는 다수의 지지암(116)으로 고정되어 상기 교반샤프트(112)의 회전시 상기 교반날개(114)를 견고하게 지지한다. 즉, 상기 지지암(116)은 외측교반날개(114a)와 내측교반날개(114b)를 각각 지지할 수 있도록 등간격으로 상호 대칭되게 구비되는데, 일측은 교반샤프트(112)에 고정되고, 타측은 교반날개(114)에 고정된다.

더욱 바람직하게는, 상기 지지암(116) 중 상기 교반샤프트(112)의 양단부측에 배치된 지지암(116)의 외측에는 상기 교반샤프트(112)의 축방향으로 일정간격으로 이격된 교반암(118)이 구비되어 좌, 우측 방향으로 몰리는 피교반물의 분쇄 및 교반이 원활하게 이루어지도록 한다.

더욱 더 바람직하게는, 일측이 상기 교반샤프트(112)의 최외곽 양단부측에 구비된 지지암(116)에 고정되고, 타측이 상기 교반샤프트(112)에 경사지게 고정되는 경사교반암(119)이 구비되어 상기 교반샤프트(112)의 양단부측으로 몰리는 피교반물을 휘저어 교반 및 혼합이 더욱 더 원활하게 이루어지도록 도와주게 된다.

이러한 구성으로, 다중 날개를 가진 교반스크류(110)는 구동모터의 회전력을 교반샤프트(112)로 전달하게 되고, 이 회전력에 의해 상기 교반샤프트(112)가 회전하게 된다. 따라서, 상기 교반샤프트(112)에 고정된 다수의 지지암(116)도 회전하게 되고, 동시에 상기 지지암(116)에 각각 고정된 외측교반날개(114a)와 내측교반날개(114b)도 회전하게 된다. 이때, 상기 외측교반날개(114a)와 내측교반날개(114b)의 나선방향이 상호 역방향으로 설계되어 있기 때문에, 피교반물의 진행방향은 서로 반대방향으로 진행하면서 서로 교차하여 교반 및 분쇄를 더욱 촉진하게 된다.

그리고, 상기 교반샤프트(112)의 최외곽 양단부측에 구비된 지지암(116)에는 다수의 교반암(118)이 구비되는데, 상기 교반암(118)은 상기 교반샤프트(112)의 양단부측으로 몰리는 피교반물을 휘저어 교반 및 혼합이 원활하게 이루어지도록 도와주게 된다.

또한, 일측이 상기 교반샤프트(112)의 최외곽 양단부측에 구비된 지지암(116)에 고정되고, 타측이 상기 교반샤프트(112)에 경사지게 고정되는 경사교반암(119)은 피교반물의 교반시 상기 교반샤프트(112)의 양단부측으로 몰리는 피교반물을 휘저어 교반 및 혼합이 더욱 더 원활하게 이루어지도록 도와주게 된다.

한편, 도 2는 본 발명에 따른 교반장치를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 교반장치의 작동상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 이러한 교반장치(200)는 교반탱크(100), 교반스크류(110), 및 구동모터(120)를 포함한다.

교반탱크(100)는 내부에 소정의 공간을 가지는 직육면체 형태나 원통 형태로 설계되며, 도시하진 않았지만, 상기 교반탱크(100)에는 피교반물(300)을 투입하는 유입구(미도시)와, 교반 및 혼합이 완료된 후 외부로 배출시키는 배출구(미도시)가 구비된다. 여기서, 상기 교반탱크(100)의 형태는 어떤 형태라도 가능하나, 바람직하게는 후술될 나선형 교반스크류(110)의 회전시 상기 교반탱크(100)와 피교반물(300)의 마찰저항을 최소화시키기 위해 원통 형태가 적합하다.

한편, 교반스크류(110)는 교반샤프트(112)와 교반날개(114)로 이루어지고, 상기 교반스크류(110)의 구성은 이미 상술한 바와 동일하므로 상세한 설명은 생략하고 상기 교반탱크(100)와 교반샤프트(112)의 결합관계를 간략히 소개하면 다음과 같다. 즉, 상기 교반샤프트(112)의 베어링 결합부(112a)에 베어링(131)이 끼워져 상기 교반탱크(100)의 일측에 고정되고, 상기 베어링 결합부(112a)에서 연장되어 상기 교반탱크(100)의 외측으로 노출되는 구동모터 결합부(112c; 도1참조)는 후술될 구동모터(120)에 축회전 가능하게 결합된다. 그리고, 상기 교반샤프트(112)의 타측에 형성된 또 다른 베어링 결합부(112a)에도 베어링(131)이 끼워져 상기 교반탱크(100)의 타측에 고정된다. 따라서, 상기 교반탱크(100)의 양측벽에는 교반샤프트(112)의 양단이 베어링(131)과 함께 축회전가능하게 고정되는 장착부(132)가 구비되어 상기 교반샤프트(112)가 수평방향으로 설치된다.

구동모터(120)는 상기 교반샤프트(112)의 구동모터 결합부(112c)에 결합되어 상기 구동모터(120)에서 발생된 구동력을 상기 교반샤프트(112)에 전달하게 된다.

이러한 구성의 본 발명에 따른 교반장치의 작동을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도3에 도시된 바와 같이, 상기 구동모터(120)에 전원을 인가하여 회전력을 발생시키게 되고, 상기 회전력이 교반스크류(110)에 전달되어 회전하게 된다. 이후, 상기 교반탱크(100) 내부에 들어있는 피교반물(300)이 움직이는데, 화살표로 도시된 바와 같이, 우선 외측교반날개(114a)의 회전으로 인해 교반탱크(100) 내부의 외측의 피교반물(300)이 일방향으로 회전하면서 이송된다. 반대로, 내측교반날개(114b)의 회전으로 인해 교반탱크(100) 내부의 내측의 피교반물(300)이 상기 외측교반날개(114a)에 의한 피교반물(300)의 진행방향과는 다른 타방향으로 회전하면서 이송된다. 따라서, 상기 교반스크류(110)가 한 방향으로만 회전하더라도 외측교반날개(114a)와 내측교반날개(114b)가 서로 역방향 나선구조이기 때문에, 피교반물(300)이 훨씬 효율적으로 회전 및 이송되면서 교반 및 혼합과정을 반복하게 된다.

또한, 상기 교반스크류(110)의 한 방향 회전에도 불구하고 한정된 공간인 상기 교반탱크(100) 내부에서는 외측교반날개(114a)와 내측교반날개(114b)가 상호 역방향으로 나선형이 형성되어 상기 외측교반날개(114a)에 의한 피교반물(300)의 진행방향과 상기 내측교반날개(114b)에 의한 피교반물(300)의 진행방향이 서로 반대로 형성되어 상호 역방향으로 수평이동하면서 상호간의 역방향 진행의 접촉으로 인해 교반 및 혼합이 더욱 활발하게 이루어지게 한다.

그리고, 상기 교반날개(114)의 회전으로 인해 교반탱크(100)의 양측으로 몰리는 피교반물(300)이 양측벽에 의해 압축력을 받아 고형화되는 것을 방지하기 위해 상기 교반스크류(110)의 회전시 상기 교반암(118)이 상기 피교반물(300)을 항상 저어주게 된다. 특히, 상기 교반샤프트(112)의 양단부측에 구비된 경사교반암(119)이 상기 교반암(118)에 의해 저어진 피교반물(300)을 상기 외측교반날개(114a) 또는 내측교반날개(114b)로 이송시키는 것을 도와주게 된다.

또한, 상기 교반스크류(110)가 교반탱크(100) 내부에 수평으로 설치되기 때문에, 종래 수직형 교반장치의 경우 피교반물(300) 간의 물질적인 특성이 다른 경우 자중 등의 요인으로 인해 교반효율이 떨어지는 것을 현저히 방지하게 된다.

따라서, 이러한 순환과정에서 본 발명에 따른 교반장치(200)는 1차적으로는 외측교반날개(114a)에 의한 회전 및 이송으로 피교반물(300)을 교반 및 혼합하게 되고, 2차적으로는 상기 내측교반날개(114b)에 의한 회전 및 이송으로 교반 및 회전하게 되며, 3차적으로는 상기 외측교반날개(114a)와 내측교반날개(114b)의 상호 역방향 나선형 구조로 인해 피교반물(300)의 역방향 진행으로 인한 상호간의 접촉으로 순식간에 교반 및 혼합이 이루어지게 된다.

추가적으로, 전기적인 조작으로 상기 구동모터(120)의 회전방향을 주기적으로 변환하여 상술한 피교반물(300)의 진행방향을 완전히 전환하여 4차적인 교반도 가능함은 물론이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 다중 날개를 가진 교반스크류 및 그 교반스크류를 구비한 교반장치는 효율적으로 교반이 이루어져 피교반물의 손상 및 과다동력이 소요되는 것을 현저히 방지하고, 특히 다량의 수분이 함유된 피교반물의 경우 응고로 인한 케익화 현상을 방지하여 교반장치 부품의 파손을 미연에 방지하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 나선형 교반날개가 구비된 교반스크류를 수평으로 배치하고, 상기 교반날개의 수가 2개, 3개, 4개 및 5개 등의 다중으로 설치하며, 회전축을 중심으로 상호 대응된 형태로 서로다른 반경을 가지도록 역방향 나선형으로 설계함으로써, 분쇄 및 교반작용이 교반탱크 내 상하운동이 아닌 수평방향으로 주로 일어나도록 하여 효율적인 교반이 이루어지도록 하는 또 다른 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 효율적인 교반 및 단시간 교반으로 피교반물의 손상 및 과다동력이 소요되는 것을 현저히 방지하여 베어링의 마모, 소음 및 진동을 상당히 감소시키고 교반스크류를 정으로 또는 역으로 회전시킴에 따른 피교반물의 분쇄 및 교반을 용이하게 하는 또 다른 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 다중 날개를 가진 교반스크류를 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 교반장치를 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 교반장치의 작동상태를 개략적으로 도시한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100: 교반탱크 110: 교반스크류

112: 교반샤프트 114: 교반날개

116: 지지암 118: 교반암

119: 경사교반암 120: 구동모터

200: 교반장치 300: 피교반물

Claims (9)

1. 구동모터에 결합되어 회전하는 교반샤프트; 및

   상기 교반샤프트의 둘레에 서로 다른 반경을 가지고 상호 역방향 나선형으로 설치되어 피교반물을 분쇄 및 교반시키는 둘이상의 교반날개로 이루어지며,

   상기 교반샤프트와 교반날개는 다수의 지지암으로 고정되어 상기 교반샤프트의 회전시 상기 교반날개를 지지하고, 상기 지지암 중 상기 교반샤프트의 양단부측에 배치된 지지암의 외측에는 일정간격으로 이격된 다수의 교반암이 구비되며, 상기 교반샤프트의 양단부측으로 몰리는 피교반물을 휘저어 교반 및 혼합이 원활하게 이루어지도록 일측이 상기 교반샤프트의 양단부측에 배치된 지지암에 고정되고 타측이 상기 교반샤프트에 경사지게 고정되는 경사교반암이 구비되는 것을 특징으로 하는 다중 날개를 가진 교반스크류.
2. 피교반물이 투입되는 교반탱크;

   상기 교반탱크 내부에 수평방향으로 축회전 가능하게 설치되는 교반샤프트와, 상기 교반샤프트의 둘레에 서로 다른 반경을 가지고 나선형으로 설치되어 피교반물을 분쇄 및 교반시키는 둘이상의 교반날개로 이루어지며, 상기 교반샤프트와 교반날개는 다수의 지지암으로 고정되어 상기 교반샤프트의 회전시 상기 교반날개를 지지하고, 상기 지지암 중 상기 교반샤프트의 양단부측에 배치된 지지암의 외측에는 일정간격으로 이격된 다수의 교반암이 구비되며, 상기 교반샤프트의 양단부측으로 몰리는 피교반물을 휘저어 교반 및 혼합이 원활하게 이루어지도록 일측이 상기 교반샤프트의 양단부측에 배치된 지지암에 고정되고 타측이 상기 교반샤프트에 경사지게 고정되는 경사교반암이 구비되는 교반스크류; 및

   상기 교반샤프트에 결합되어 구동력을 발생시키며, 전기적인 조작으로 상기 구동모터의 회전방향을 정, 역방향으로 주기적으로 변환하여 피교반물의 진행방향을 완전히 전환시킬 수 있는 구동모터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 교반장치.
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