KR101147956B1 - 이중원추형 회전차가 구비된 교반기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식품가공공장의 발효조, 하폐수처리시설의 반응조와 슬러지 소화조 등에 설치되어 액상물질을 교반하는 교반장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 교반기는 구동부와 회전축과 이중원추형 몸체의 양면에 각각 하나 이상의 깃이 마련된 원추형 몸체로 구성된 회전차를 포함하고, 상기 이중원추형 몸체는 그 내부에 수밀한 구조의 빈 공간이 구성되며, 상기 회전축과 회전차 사이 또는 상기 회전차와 회전차 사이는 지지축으로 서로 연결하여 지지함으로써, 작동하중이 적고, 수심이 깊고 폭이 일정하지 않은 반응조도 효율적으로 교반할 수 있는 것을 특징으로 한다.

이중원추형, 구동부, 회전축, 회전차, 교반기

Description

이중원추형 회전차가 구비된 교반기{ Mixer with A Double Conical Impeller }

본 발명은 식품가공공장의 발효조, 하폐수처리시설의 반응조와 슬러지 소화조 등에 설치되어 액상물질을 교반하는 교반장치에 관한 것이다.

패들 또는 프로펠러가 구비된 종래의 입축형 교반기는 주로 pH조정조, 응집반응조 등 반응시간이 짧은 소용량의 반응기에 사용되고 대용량의 반응조에는 적용이 어렵다.

종래의 입축 원추형 교반기는 패들형과 프로펠러형 교반기들보다 교반동력효율이 우수하고 반응액의 순환이 잘 이루어지는 편이다. 그러나 반응조가 대용량인 경우 여러 대의 교반기를 설치하여야 되며 수심이 깊은 반응조에는 적용이 어렵다.

또한, 원추형 회전차가 반응기의 바닥에 근접하여 설치되므로 반응조 바닥의 소류속도(Scouring Velocity)는 확보되고 침전물의 퇴적을 최소화할 수 있다. 그러나 상부에는 교반력이 제대로 전달되지 못하므로 스컴이 발생되는 반응조에서는 수 면에 스컴이 누적되므로 개선이 필요하다.

또한, 모든 회전형 기계장치들과 같이 교반기도 자중이 무거우면 동력 소요가 크고, 지지용 부재가 증가되며, 부품의 소손이 빠르게 진행된다. 종래의 입축 원추형 교반기도 축의 길이가 길고 회전차의 중량도 다른 교반기들보다 무거워서 하중으로 인하여 구동부에 무리가 주어지고 교반동력이 낭비되므로 개선이 요구된다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 반응액 중에서 작동하중이 작고, 교반력이 반응조의 일측에 편중되지 않으며, 하나의 구동부를 이용하여 대용량의 반응조와 수심이 깊은 반응조도 효율적으로 교반할 수 있고, 한 개의 회전차를 이용하여 복수개의 순환수류를 생성할 수 있으며, 폭과 수심이 일정하지 않은 반응조에서도 교반력이 균일하게 공급될 수 있는 교반기의 제공을 기술적 과제로 삼고 있다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 교반기는 구동부와, 회전축과, 이중원추형 몸체의 양면에 각각 하나 이상의 깃이 마련되어 구성된 이중원추형 회전차를 포함하여 이루어진 것이다.

상기 구동부와 회전축에 의하여 상기 이중원추형 회전차가 회전하면 이중원추형 몸체의 양면에 형성된 깃에 의하여 회전차의 양면에서 축과 직각방향으로 2개의 원심형의 토출수류가 형성되고 이에 따라 상기 회전축과 평행한 방향으로 회전 차의 양측을 향하여 각각 축류형의 수류가 형성된다.

여기서 상기 회전차는 그 단면이 직각면이 아닌 완만한 포물선으로 이루어진 원추형이므로 축류형 수류가 원심형 수류로 부드럽게 전환되므로 에너지가 낭비되지 않고 큰 순환수류를 형성할 수 있게 된다. 특히, 이중원추형 회전차이므로 하나의 회전차에 의하여 2개의 순환수류가 생성되므로 교반력이 편중되지 않고 수심이 깊거나 대용량의 반응조에서도 적은 수량의 교반기 및 회전차를 이용하여 원활한 교반이 이루어진다.

또한, 난형의 슬러지 소화조와 같이 반응조의 수심이 매우 깊고 반응조의 상부와 중앙 및 하부의 직경들이 서로 다른 반응조에서 수심에 따른 반응조 용적 변화와 관계없이 동일한 용량의 회전차들을 복수개 설치할 경우 반응조의 폭에 따라 교반력의 과부족이 발생될 수 있다.

따라서 본 발명에서는 반응조의 폭 즉, 수심별 반응조의 용적에 따라 상기 회전차의 직경, 깃의 수, 또는 깃의 크기 등을 달리하여 교반용량이 다른 회전차들을 설치함으로써 반응조 전체에 균일한 교반력이 형성될 수 있도록 하였다.

또한, 상기 교반기의 작동하중을 감소시키기 위하여, 회전차를 구성하는 상기 원추형 몸체에 수밀한 구조의 빈 공간을 구비하였다. 교반기를 반응조에 설치하면 상기 회전차가 반응액 중에 잠기게 되므로 부력의 작용에 의하여 구동부와 회전축에 미치는 하중이 감소된다. 수밀한 구조의 빈 공간은 상기 원추형 몸체에 국한되지 않고, 상기 회전축도 수밀한 중공관으로 구성하여 작동하중을 더욱 감소시킬 수 있으며 이 또한 본 발명의 범위에 포함된다.

본 발명에서는 수심이 깊거나 스컴이 발생되는 반응조에서 수면에 스컴이 적체되는 문제를 해소하기 위하여, 수면과 근접한 낮은 수심에서 원심형의 토출수류를 발생하여 수면에 부상하는 스컴을 해체할 수 있도록 수면과 근접한 낮은 수심에 원추형의 회전차를 추가로 구성하되, 상기 원추형 몸체의 꼭짓점이 바닥을 향하도록 회전축에 설치하여 교반기를 구성하였다.

또한, 본 발명에서는 침전물이 포함된 반응조에서 바닥에 침전물이 퇴적되는 것을 방지하기 위하여, 바닥과 근접한 깊은 수심에서 원심형의 수류가 방사상으로 발생되어 침전물이 소류될 수 있도록 바닥과 근접한 깊은 수심에 상기 원추형의 회전차를 추가로 설치하되, 상기 원추형 몸체의 꼭짓점이 수면을 향하도록 상기 회전축의 하단에 설치하였다.

또한, 본 발명에서는 수심이 깊은 반응조용 교반기는 회전축이 길어지거나, 하나의 축에 복수개의 회전차를 설치하므로 회전축이 뒤틀리거나 흔들리게 되어 고장 발생의 원인이 되는 문제점을 해소하기 위하여, 상기 회전차의 몸체와 몸체 사이, 상기 회전축과 상기 회전차의 몸체 사이를 하나 이상의 지지축으로 연결하여 회전축의 흔들림을 방지하였다.

전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 교반기에 의하면, 하나의 회전차로 2개의 순환수류를 형성하므로 수심이 깊은 반응조와 대용량의 반응조도 적은 수량의 교반기 또는 회전차를 이용하여 원활하게 교반할 수 있고, 구동부와 회 전축에 미치는 작동하중이 작고, 장방형의 반응조에도 적용할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 교반기 제1실시예를 설명하기 위하여 도시한 세로 단면도이다.

본 발명에 따른 교반기는 구동부(1)와, 회전축(2)과, 이중원추형 몸체(31)의 양측 표면에 각각 하나 이상의 깃(32)이 마련되어 구성된 이중원추형 회전차(3)로 이루어진 것이다.

이와 같이 하나의 구동부(1)와 회전축(2)에 2개의 원추형 몸체가 일체로 결합된 형태의 이중원추형 몸체 양면에 깃을 마련하여 이중원추형 회전차(3)를 설치하여 교반기를 구성한 것이다. 이와 같이 구성된 교반기가 작동하면 상기 이중원추형 회전차가 회전하면서 이중원추형 몸체의 양면에 마련된 깃(32)에 의하여 회전축과 직각방향으로 2개의 원심형의 수류가 방사상으로 분출되고 상기 회전축과 평행 하게 상기 이중원추형 회전차 양 측면 방향으로 각각 인수력(引水力)이 발생되므로 상기 이중원추형 회전차의 양면을 향하여 각각 축류형의 수류가 형성되면서 상기 이중원추형 회전차를 중심으로 크게 2개의 순환수류가 형성됨을 나타내고 있다.

또한, 상기 교반기의 작동하중을 감소시키기 위하여, 상기 회전차를 구성하는 이중원추형 몸체의 내부에는 수밀한 구조의 빈 공간을 형성할 수 있다. 상기 교반기를 반응조(10)에 설치하여 상기 이중원추형 회전차가 반응액 중에 잠기게 되면 부력의 작용에 의하여 구동부와 회전축에 미치는 하중이 감소될 수 있다.

여기서 수밀한 구조의 빈 공간은 상기 이중원추형 몸체에 국한되지 않고, 상기 회전축도 수밀한 중공관으로 구성하여 교반기의 작동하중을 더욱 감소시킬 수 있다.

이와 같이 그 내부에 빈공간이 마련되어 부력의 작용을 받는 이중원추형 회전차(3)로 인하여 회전축의 흔들림이 증폭되고 고장 발생의 원인이 될 수 있다. 따라서 상기 회전축과 상기 회전차의 몸체 사이에는 하나 이상의 지지축(5)으로 연결하여 흔들림을 방지하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 회전축을 반응조 바닥까지 연장하고, 연장된 회전축의 하단과 상기 반응조의 바닥 사이에는 지지베어링[도면생략] 을 추가로 설치하여 회전축의 흔들림을 방지할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 교반기 제2실시예를 설명하기 위하여 도시한 세로 단면도이다.

이 실시예는 본 발명에 따른 구동부(1)와 회전축(2)과, 이중원추형 몸체(31) 에 하나 이상의 깃(32)이 마련되어 구성된 이중원추형 회전차가 포함된 제1실시예의 교반기에 있어서, 상기 이중원추형 회전차(3)에 추가하여 원추형 회전차(4)를 더 설치하되, 상기 원추형의 회전차(4)가 수면과 근접한 낮은 수심에 위치할 수 있도록 상기 회전축(2)의 상단 부근에 상기 원추형 회전차의 꼭짓점이 바닥을 향하도록 설치하여 교반기를 구성한 것이다.

이에 따라 상기 원추형 회전차에 의하여 수면과 근접한 낮은 수심에서 원심형의 수류가 방사형으로 분출되므로 스컴이 발생되는 반응조에서 수면에 스컴이 적체되는 문제를 해소할 수 있다. 따라서 이 실시예는 침전물이 적고 스컴 등 부유성 물질이 많이 발생되는 반응조 및 제1실시예에서 보다 수심이 깊은 반응조에 적합하다.

도 3은 본 발명에 따른 교반기 제3실시예를 설명하기 위하여 도시한 세로 단면도이다.

이 실시예는 본 발명에 따른 이중원추형 회전차(3)가 포함된 제1실시예의 교반기에 있어서, 상기 이중원추형 회전차에 추가하여 하나 이상의 깃(42)이 마련된 원추형 몸체(41)로 구성된 원추형의 회전차(4a)를 더 설치하되, 추가 설치되는 상기 원추형 회전차가 반응조(10)의 바닥면과 근접한 깊은 수심에 위치할 수 있도록 상기 회전축(2)을 길게 구성하고, 상기 원추형 회전차의 꼭짓점이 수면을 향하도록 상기 회전축의 하단에 설치하여 교반기를 구성한 것이다.

이에 따라 상기 원추형 회전차에 의하여 상기 반응조의 바닥과 근접한 깊은 수심에서 원심형의 수류가 방사형으로 분출되므로 바닥측에 소류력이 증대되고 슬 러지 등 침강성 물질의 퇴적을 방지할 수 있다. 따라서 이 실시예의 교반기는 스컴 등 부유성 물질이 적고 침전물이 많이 발생되는 반응조 및 제1실시예에서 보다 수심이 깊은 반응조에 적합하다.

도 4는 본 발명에 따른 교반기 제4실시예를 설명하기 위하여 도시한 세로 단면도이다.

이 실시예에 따른 교반기는 수심이 비교적 깊은 반응조(10)에서도 교반력이 편중되지 않고 원활한 교반이 이루어지도록 하기 위하여 제1실시예의 교반기의 회전축(2)을 길게 구성하고 상기 회전축의 상부 측과 하부 측에 각각 하나 이상의 깃(42)이 마련된 원추형 몸체(41)로 구성된 원추형 회전차(4,4a)를 추가 설치하고, 상기 상부 측 회전차(4)는 상기 원추형 회전차의 꼭지점이 아래를 향하도록 설치하고, 상기 하부 측 회전차(4a)는 상기 원추형 회전차의 꼭지점이 수면을 향하도록 설치한 것이다.

이와 같이 하나의 구동부(1)와 회전축(2)에 이중원추형 회전차(3)를 설치하고 추가하여 상기 회전축의 상부 측과 하부 측에 2개의 원추형 회전차(4,4a)를 더 설치하여 교반기를 구성함에 따라, 상기 상부 측 회전차(4)와 하부 측 회전차(4a)도 이중원추형 회전차와 함께 동시에 회전하면서 3개의 회전차에 의하여 4개의 순환수류가 형성되면서 수심이 깊은 반응조에서도 교반력이 편중되지 않고 원활한 교반이 이루어질 수 있다.

또한, 이 실시예에 의하면 반응조 수면에 스컴 적체를 방지하고 동시에 바닥에 침전물 퇴적도 방지할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 상기 제5실시예의 교반기를 설명하기 위하여 도시한 세로 단면도이다.

이 실시예는 난형(卵形)의 슬러지 소화조와 같이 반응조의 수심이 매우 깊고 반응조의 상부와 중앙 및 하부의 직경들이 서로 다른 반응조에서 수심에 따른 반응조 용적 변화와 관계없이 수심에 따라 동일한 용량의 회전차들을 복수개 설치할 경우 반응조의 폭에 따라 교반력의 과부족이 발생되는 문제를 해소하기 위한 것이다.

이 실시예에서는 반응조(10)의 폭 즉, 수심별 반응조의 용적에 따라 회전차(4,3,3a,4a)의 직경, 깃의 수, 또는 깃의 크기 등을 달리하여 회전차의 교반용량이 반응조의 폭에 맞추어 설치함으로써 반응조 전체에 균일한 교반력이 형성될 수 있도록 하였다.

즉, 반응조의 폭이 넓은 중앙부에 설치되는 회전차(3,3a)는 큰 용량을 설치하고, 반응조의 폭이 좁은 상부에 하부에 설치되는 회전차(4,4a)는 상대적으로 작은 용량을 설치한다.

도 6은 본 발명에 따른 상기 제5실시예의 교반기를 횡축형으로 설치한 예를 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.

이 실시예는 장방형의 반응조(10)에서도 교반력이 일측에 편중되지 않고 원활한 교반이 이루어지도록 하기 위하여 회전축(2)을 횡 방향으로 길게 구성하고, 상기 회전축에는 상기 반응조의 양측 내벽에 근접한 위치에 각각 하나 이상의 원추형 회전차(4,4a) 또는 이중원추형 회전차(3,3a)를 설치하되, 상기 회전차들은 상기 원추형 몸체의 꼭짓점들이 서로 마주 향하도록 설치한 것이다.

이와 같이 제 1 내지 제 5실시예도 입축형에 국한되지 않고, 이 실시예에서와 같이 횡축형으로 구성하면 폭과 수심에 비교하여 길이가 긴 장방형의 반응조도 원활하게 교반할 수 있다.

본 발명에 따른 이중원추형 회전차가 구비된 교반기에 추가 설치되는 회전차는 상기 원추형 회전차에 국한되지 않고 패들, 프로펠러 등 다양한 형태 중에서 선택하여 설치할 수 있으며 이 또한 본 발명의 범위에 포함된다.

또한, 본 발명에 따른 제2 내지 제6실시예의 교반기들도 제1실시예에서와 같이 상기 원추형 회전차와 상기 이중원추형 회전차 중에서 적어도 어느 하나 이상에는 그 내부에 빈 공간을 구성하여 작동하중을 감소시킬 수 있으며, 축의 뒤틀림을 방지하기 위하여 지지축을 추가로 구성할 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 교반기 제1실시예의 설치 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 교반기 제2실시예의 설치 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 교반기 제3실시예의 설치 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 교반기 제4실시예의 설치 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 교반기 제5실시예의 설치 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 교반기 제5실시예를 횡축형으로 설치한 단면도이다.

***** 도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명 *****

1 : 구동부 2 : 회전축

3,3a : 이중원추형 회전차 4,4a : 원추형 회전차

5 : 지지축 6 : 지지베어링

10 : 반응조 31 : 이중원추형 몸체

41 : 원추형 몸체 32,42 : 깃

Claims (7)

1. 구동부와, 회전축과, 이중원추형 몸체의 양면에 각각 하나 이상의 깃이 마련되어 구성된 이중원추형 회전차를 하나 이상 포함하며,

   상기 회전차의 몸체는 그 내부에 빈 공간이 마련되고 수밀한 구조인 것을 특징으로 하는 이중원추형 회전차가 구비된 교반기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 회전축에는 원추형 몸체에 하나 이상의 깃이 마련되어 구성된 원추형 회전차를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중원추형 회전차가 구비된 교반기.
3. 삭제
4. 구동부와, 회전축과, 이중원추형 몸체의 양면에 각각 하나 이상의 깃이 마련되어 구성된 이중원추형 회전차를 하나 이상 포함하며,

   상기 회전축에 일단이 연결되고, 그 타단은 상기 이중 원추형 회전차에 연결되는 복수 개의 지지축을 가지는 것을 특징으로 하는 이중원추형 회전차가 구비된 교반기.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 회전축에는 상기 회전차가 복수개 설치되고 반응조의 폭에 맞추어 상기 회전차의 용량을 달리하는 것을 특징으로 하는 이중원추형 회전차가 구비된 교반기.
6. 구동부와, 회전축과, 이중원추형 몸체의 양면에 각각 하나 이상의 깃이 마련되어 구성된 이중원추형 회전차를 하나 이상 포함하며,

   상기 회전축에는 원추형 몸체에 하나 이상의 깃이 마련되어 구성된 원추형 회전차를 더 포함하고,

   상기 원추형 회전차에 일단이 연결되고, 그 타단은 상기 이중 원추형 회전차에 연결되는 복수 개의 지지축을 가지는 것을 특징으로 하는 이중원추형 회전차가 구비된 교반기.
7. 구동부와, 회전축과, 하나 이상의 깃이 마련된 원추형 몸체로 구성된 회전차를 포함하는 교반기에 있어서,

   상기 회전차는,

   상기 회전축의 상부 측에 상기 원추형 몸체의 꼭지점이 아래를 향하도록 설치된 상부 측 회전차;

   상기 회전축의 하부 측에 상기 원추형 몸체의 꼭지점이 수면을 향하도록 설치된 하부 측 회전차;

   상기 상부 및 하부 측 회전차의 사이에 개재되며, 이중원추형 몸체와, 상기 이중원추형 몸체의 양면에 각각 하나 이상의 깃을 가지는 적어도 하나 이상의 이중원추형 회전차; 및

   상기 상부 및 하부측 회전차와 연결되고, 그 사이에 배치되며, 상기 이중원추형 몸체의 양면에 각각 하나 이상의 깃을 가지는 적어도 하나 이상의 상기 이중원추형 몸체와 관통결합되는 지지축;을 포함하며,

   상기 상부 및 하부 회전차와, 이중원추형 회전차는, 상기 원추형 몸체와 이중원추형 몸체의 중량을 줄일 수 있도록 그 내부에는 수밀(水密) 구조의 빈 공간이 구성되어 상기 회전차와 원추형 회전차의 내부로 물이 유입되지 않는 것을 특징으로 하는 이중원추형 회전차가 구비된 교반기.

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