KR101283910B1 - 분쇄 겸용 교반장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대상물을 저장하는 몸체의 바닥에 분쇄부를 구비하고, 몸체를 덮는 덮개부에 교반부와 상부 분쇄기를 형성하여 대상물을 교반과 동시에 분쇄를 하므로, 대상물을 빠르면서 고르게 반응시키는 분쇄 겸용 교반장치에 관한 것으로서, 대상물이 내부에 저장되도록 상부가 개구된 통 형상의 몸체와, 상기 몸체의 상부를 밀폐시키도록 덮으며 결합되고, 중심에 회전을 통해 상기 몸체의 내부에 저장된 대상물을 교반시키는 교반부가 결합되는 덮개부와, 상기 몸체의 바닥에 설치되어 회전을 통해 상기 대상물을 분쇄시키는 분쇄부를 포함한다.

Description

분쇄 겸용 교반장치{Apparatus for stirring and grinding}

본 발명은 분쇄 겸용 교반장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대상물인 액체와 기체, 액체와 액체, 액체와 분말 등을 저장하며, 이를 혼합, 당화 및 발효시킬 수 있는 몸체의 바닥에 분쇄부를 구비하고, 몸체를 덮는 덮개부에 교반부와 상부 분쇄기를 형성하여 대상물을 교반과 동시에 분쇄하는 분쇄 겸용 교반장치에 관한 것이다.

일반적으로, 교반기는 화학제품의 제조나 환경분야, 식품의 제조와 같이 대부분의 화학 및 의약분야에서 가장 많이 사용되고 있는 혼합기이며, 교반기 가운데 회전식 교반부착 교반기가 가장 범용으로 사용되고 있다.

이러한 회전식 교반부착 교반기는 교반기 외부의 모터 등으로부터 얻어진 회전동력을 교반기 내부의 회전축에 전달하여 회전축에 고정된 교반날개가 회전축과 함께 회전함으로써 혼합 교반작용이 이루어진다.

그러나, 회전식 교반기는 고압반응조건 또는 원료의 독성문제로 인하여 혼합하고자 하는 기체 또는 액체의 누출이 되어서는 안되는 경우에 외부의 회전동력전달장치와 연결된 회전축과 반응기가 맞닿는 부위의 밀봉장치가 정밀해야 할 필요가 있다. 회전축 부위의 효율적인 밀봉을 위하여 미국특허공보 4,666,676호, 미국특허공보 5,108,715호 등 다수의 특허에서 기계적 밀봉(mechanical seal)과 자기적 밀봉(magnetic seal) 등의 방법이 제안되어 사용되고 있으나 기계적 밀봉장치는 완벽한 밀봉이 어렵고, 자기적 밀봉은 밀봉효율은 좋으나, 회전력의 전달이 미흡한 편이다.

또한, 양 밀봉방식 모두 관련 부품이 많고 가공이 어렵고 고가일 뿐만 아니라 유지보수도 주기적으로 그리고 정밀하게 이루어져야 하기 때문에 이로 인한 경제적 손실이 큰 실정이며, 이러한 밀봉장치들은 크기가 커서 회전동력을 제공하는 모터, 모터의 감속기와 결합시키면 도 1에서 보는 바와 같이 그 크기가 상당하여 설치장소에 제한이 있으며, 또한 일정크기 이상의 반응기에만 부착이 가능하다는 제한점이 있고, 교반날개 뿐만 아니라 축전체가 회전하기 때문에 교반동력의 손실이 발생하고 교반날개와 혼합물에서 발생하는 기계적 저항으로 인하여 축비틀림 현상이 발생하여 회전축과 교반날개를 주기적으로 교체해 주어야 하는 단점이 있다. 더 큰 단점은 밀봉장치는 교반기의 사용시간에 비례하여 마모되게 되므로 일정시간이 지나면 교체해야 하고 교체에 따른 비용과 공장의 가동 중단 등의 손실이 발생하게 된다는 점이다.

한편, 기체와 액체의 혼합 및 반응의 경우는 기체의 제한적인 용해도로 인하여 더욱더 어려움이 있어, 효율적인 혼합을 위해서는 교반날개를 고속으로 해주거나 다른 추가의 장치를 부가해야 한다. 한국특허공보 1992-42호, 한국공개특허공보 2003-993호, 미국특허공보 5,451,348호 등 많은 선행기술들이 교반장치의 구조의 변형 및 추가 장치의 부가를 통하여 효율적인 기체·액체 혼합을 이루고자 하였으나, 이들 역시 혼합효율의 저하문제와 비용의 상승으로 인한 문제점을 내포하고 있다.

특히 한국공개특허공보 2003-993호에 공개된 급속분사 교반기는 혼합하고자 하는 물질을 회전하는 교반날개의 수직방향으로 투입하여 투입물질의 순간분산 효과를 기져오려고 하고 있으나, 앞서 언급하였듯이 교반기 외부의 모터에 의한 회전동력에 의한 교반으로 인한 단점은 극복되지 못하였다.

교반날개의 회전동력이 모터 등 혼합기 외부에 기인한 것이 아닌 경우는 일본공개실용공보 소56-148,293호에서 발견할 수 있으나, 노즐에서 발생하는 강력한 유압의 분사에 의하여 교반날개를 고속으로 회전시켜 혼합하는 것이 아닌 물의 온도에 따른 비중차이에서 기인하는 대류 흐름 정도의 약한 힘으로 날개를 회전시켜 목욕탕 물의 흐름을 유지하여 물의 온도를 균일하게 유지하는 것으로서, 상기 일본공개실용공보 소56-148,293호에 외부 동력에 의한 흐름을 가한다 하여도 교반날개에 인접하여 강한 회전력을 유도하는 압력을 발생시키는 노즐이 존재하지 않아 고속의 회전이 불가능하고, 더 나아가, 상기 고안에 고속회전을 위하여 노즐을 부착한다 하여도 교반날개가 부착된 축이 상하로 고정이 되어 있지 않아 고속 회전시 축의 떨림 또는 축비틀림 현상이 발생하게 되는 문제점이 있다.

그리고, 이러한 교반장치는 단순히 교반만을 위해 형성되는 구성으로 교반하는 물질이 덩어리인 상태이면 교반을 하여도 반응 등이 일어나기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 대상물인 액체와 기체, 액체와 액체, 액체와 분말 등을 저장하며, 이를 혼합, 당화 및 발효시킬 수 있는 몸체의 바닥에 분쇄부를 구비하고, 몸체를 덮는 덮개부에 교반부와 상부 분쇄기를 형성하여 대상물을 교반과 동시에 분쇄를 하므로, 대상물을 빠르면서 고르게 반응시키는 분쇄 겸용 교반장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 분쇄 겸용 교반장치는, 대상물이 내부에 저장되도록 상부가 개구된 통 형상의 몸체와, 상기 몸체의 상부를 밀폐시키도록 덮으며 결합되고, 중심에 회전을 통해 상기 몸체의 내부에 저장된 대상물을 교반시키는 교반부가 결합되는 덮개부와, 상기 몸체의 바닥에 설치되어 회전을 통해 상기 대상물을 분쇄시키는 분쇄부를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 덮개부는, 상기 몸체의 상부를 덮으며 밀폐시키는 덮개와, 상기 덮개의 중심에 설치되어 회전되며, 상기 몸체 내부의 대상물을 교반시키도록 대각선 방향으로 날이 형성되는 중심 날개와, 상기 중심 날개의 외측으로 결합되어 상기 중심 날개와 날의 경사가 대응되도록 반대로 형성되며, 상기 중심 날개와 동일한 방향 또는 반대 방향으로 회전하는 외각 날개와, 상기 외각 날개의 외측에 형성되어 상기 몸체의 내벽면과 바닥면을 쓸어 상기 대상물이 벽면에 점착되지 않도록 하는 제거 날개를 포함할 수 있다.

상기 덮개부의 교반부 중심 하측에는 상기 몸체 내의 대상물을 회전을 통해 분쇄하는 상부 분쇄기가 더 설치될 수 있다.

상기 분쇄부는 상기 몸체의 하부 중심에 결합되어 회전을 통해 상기 몸체 내부의 대상물을 분쇄시키며, 상기 몸체의 내부 바닥 중심에 고정되며, 상측으로 제1 돌기가 형성되는 하부판과, 상기 하부판의 상측에 결합되어 회전되며, 외주연 또는 상측면에 형성되어 상기 대상물이 유입되는 유입홀이 형성되고, 하측 방향을 향해 상기 하부판의 제1 돌기와 결합되도록 제2 돌기가 형성된 상부판을 포함할 수 있다.

상기 몸체의 내벽면 또는 상부 분쇄기의 중심 또는 분쇄부의 중심에는 센서부가 설치되어 상기 대상물의 산소농도, 온도 및 pH를 측정할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 대상물을 저장하는 몸체의 바닥에 분쇄부를 구비하고, 몸체를 덮는 덮개부에 교반부와 상부 분쇄기를 형성하여 대상물을 교반과 동시에 분쇄하여 당화 또는 발효 등의 반응이 빠른 시간에 일어나도록 하고, 반응이 대상물 전체에 고르게 일어나도록 하는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 분쇄 겸용 교반장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 분쇄 겸용 교반장치의 상부 분쇄기를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 분쇄 겸용 교반장치에서 교반부의 중심대에 측면 분쇄기가 결합된 것을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 분쇄 겸용 교반장치의 분쇄부와 상부 분쇄기의 형태를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 대상물인 액체와 기체, 액체와 액체, 액체와 분말 등을 혼합하거나, 당화 또는 발효 등을 할 때 반응이 고르게 일어나며, 빠른 속도로 반응이 일어나도록 하기 위하여 사용하게 된다.

도 1과 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 분쇄 겸용 교반장치를 나타낸 도면으로서, 상부가 개구되어 내부에 대상물이 저장되는 몸체(10)와, 몸체(10)의 상측을 덮고, 몸체(10) 내부의 대상물을 교반시키는 교반부(30)가 형성된 덮개부(20)와, 몸체(10)의 바닥에 설치되어 몸체(10) 내부의 대상물을 분쇄시키는 분쇄부와, 교반부(30)의 하측 중심에 설치되어 대상물을 분쇄시키는 상부 분쇄기(50)를 포함한다.

상기 몸체(10)는 통 형상으로 형성되어 상부가 개구되고, 내부에 대상물이 저장되며, 하부 내측이 유선형으로 형성되며, 이러한 몸체(10)는 대상물에 영향을 주지 않는 금속재질로 이루어진다. 그리고, 상기 몸체(10)의 외주연의 어느 한 부분에는 내부의 대상물 상태를 확인할 수 있는 점검창이 형성될 수 있다.

상기 몸체(10)의 상부에는 몸체(10)의 상부를 덮으며 밀폐시키는 덮개부(20)가 결합된다.

상기 덮개부(20)는 몸체(10)의 상부를 덮는 덮개와, 덮개의 하측 중심에 설치되어 대각선으로 형성된 날(33)이 회전을 통해 대상물을 교반시키는 중심 날개(31)와, 중심 날개(31)의 외측에 설치되어 중심 날개(31)와 날(33)이 반대방향의 대각선으로 형성되어 대상물을 교반시키는 외각 날개(34)와, 외곽 날개의 외측에 결합되어 몸체(10)의 내벽면과 바닥면을 쓸어 대상물이 점착되지 않도록 하는 제거 날개(35)를 포함한다.

상기 중심 날개(31)는 덮개의 중심에 설치되는 중심대(32)의 외주연에 수평방향으로 다수의 날(33)이 일정 각도 대각선 방향의 경사를 가지고 형성된다.

도 3에 도시된 바와 같이 상기 중심 날개(31)의 중심대(32) 외주연에는 몸체(10) 내부의 대상물을 분쇄 할 수 있는 측면 분쇄기가 수평 또는 수직 방향으로 결합될 수 있다.

상기 중심대(32)에 결합되는 측면 분쇄기는 중심대(32)의 외주연에 결합되어 중심대(32)와는 별도로 회전되어 대상물을 분쇄한다.

이러한 상기 중심 날개(31)의 외측에는 중심 날개(31)의 날(33) 간에 날(33)이 형성되도록 외각 날개(34)가 형성된다.

상기 외각 날개(34)는 날(33)이 중심 날개(31)의 날(33)과 반대 방향으로 형성되어 대상물을 교반할 때 대상물이 고르게 혼합되도록 교반하게 된다.

상기 외각 날개(34)는 중심 날개(31)와 동일한 방향으로 회전될 수 있고, 반대 방향으로 회전될 수도 있다.

상기 외각 날개(34)가 중심 날개(31)와 반대로 회전될 때에는 중심 날개(31)와 기어를 통해 연결되어 반대로 회전될 수 있다.

상기 외각 날개(34)의 외측에는 몸체(10)의 내벽면과 바닥면에 점착될 수 있는 대상물을 쓸어 이탈시키는 제거 날개(35)가 결합된다.

상기 제거 날개(35)는 외각 날개(34)의 외측에 힌지로 결합되어 전후 방향으로 회동되며, 외각 날개(34)의 좌우측으로 어긋나게 설치되어 어느 한쪽의 제거 날개(35)가 몸체(10)의 어느 한위치의 내벽면을 쓸어 대상물이 점착되지 않도록 한다.

상기 중심 날개(31)의 하부 중심에는 상부 분쇄기(50)가 설치되어 중심 날개(31)의 회전과는 별도로 회전되어 몸체(10) 내부의 대상물을 분쇄하게 된다.

도 4에 도시된 바와 같이 상기 상부 분쇄기(50)는 하측 방향으로 돌출되는 칼날(33) 형태 또는 중심 날개(31)의 하부에 고정되는 고정판(51)과, 고정판(51)의 하측에 결합되어 회전을 통해 대상물을 분쇄하는 회전판(53)으로 구성될 수 있다.

상기 고정판(51)과 회전판(53)으로 상부 분쇄기(50)가 형성될 경우 고정판(51)과 회전판(53)에 서로 엇갈리게 분쇄돌기(52)가 형성되어 결합된다.

이러한 상기 분쇄돌기(52)로 대상물이 유입될 수 있도록 회전판(53)의 하측면 또는 외측면에는 유입구(54)가 형성된다.

이로 인해 상기 상부 분쇄기(50)가 회전되면 유입구(54)를 통해 대상물이 상부 분쇄기(50)의 분쇄돌기(52) 간으로 유입되고, 회전판(53)의 회전을 통해 분쇄돌기(52) 간으로 유입된 대상물을 분쇄하여 외측으로 배출시키게 된다.

이러한 상기 상부 분쇄기(50)는 외부의 구동장치를 통해 중심 날개(31)와 별도로 회전된다.

상기 몸체(10)의 내측 바닥면에는 분쇄부(40)가 설치되어 대상물을 분쇄 한다.

상기 분쇄부(40)는 몸체(10) 바닥에 고정되는 하부판(41)과, 하부판(41)의 상측에 결합되어 회전되는 상부판(43)으로 구성된다.

상기 상부판(43)은 몸체(10)의 하부에 설치되는 구동장치를 통해 회전된다.

상기 분쇄부(40)의 하부판(41)은 몸체(10)의 내부 바닥 중심에 고정되며, 상측으로 제1 돌기(42)가 형성된다.

이러한 상기 하부판(41)의 상측에는 상부판(43)이 결합되어 회전되며, 상부판(43)의 외주연 또는 상측면에는 대상물이 유입되는 유입홀(44)이 형성되고, 하측 방향을 향해 하부판(41)의 제1 돌기(42)와 결합되도록 제2 돌기(45)가 형성된다.

상기 분쇄부(40)의 구성으로 인해 몸체(10) 내부의 대상물이 유입홀(44)을 통해 분쇄부(40)로 유입되어 분쇄된 뒤 다시 몸체(10) 내부로 배출된다.

상기 몸체(10)의 내벽면 또는 상부 분쇄기(50)의 중심 또는 분쇄부(40)의 중심에는 센서부가 설치되어 상기 대상물의 산소농도, 온도 및 pH를 측정할 수 있다.

이러한 상기 센서부는 외부의 감지장치와 연결되어 대상물의 산소농도, 온도 및 pH를 측정하여 표시한다. 상기 센서부가 몸체(10)의 벽면에 설치될 경우 제거 날개(35)가 센서부를 파손시킬 수 있으므로 제거 날개(35)에 홈이 형성되거나 제거 날개(35)의 크기가 축소되어 형성될 수 있다.

상기 센서부가 상부 분쇄기(50)의 중심 또는 분쇄부(40)의 중심에 설치될 경우 상부 분쇄기(50) 또는 분쇄부(40)의 중심을 관통하여 몸체 내부로 돌출되도록 형성되며, 관통된 홀을 통해 대상물이 유출되지 않도록 센서부 외주연과 상부 분쇄기(50) 또는 분쇄부(40)의 관통홀 간이 밀폐되도록 형성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 몸체(10) 내부에 대상물이 저장된 뒤 덮개부(20)로 몸체(10)를 덮어 밀폐시키면, 구동장치를 작동시켜 덮개부(20)의 중심에 설치된 교반부(30)를 회전시킨다.

상기 교반부(30)를 회전시킴으로 인해 몸체(10)의 내부에 저장된 대상물을 교반시키고, 이와 동시에 교반부(30)의 제거 날개(35)를 통해 몸체(10) 벽면에 점착될 수 있는 대상물을 벽면에서 이탈시켜 대상물의 반응이 잘 이루어지도록 한다.

상기 교반부(30)의 중심 날개(31)와 외각 날개(34)는 설치되는 날(33)의 각도가 대응되도록 형성되어 대상물에 와류 또는 대류가 일어날(33) 수 있도록 한다.

그리고, 상기 중심 날개(31)와 외각 날개(34)는 같은 방향 또는 반대 방향으로 회전될 수도 있다.

이렇게 상기 교반부(30)를 통해 대상물을 교반시킬때 교반부(30)의 중심 날개(31) 하부에 설치되는 상부 분쇄기(50)와 몸체(10) 하부에 설치된 분쇄부(40)를 통해 몸체(10) 내부의 대상물이 분쇄되므로 대상물의 반응이 빠르게 일어남과 동시에 고르게 일어날(33) 수 있게 한다.

이와 같이 구성된 본 발명은 대상물을 저장하는 몸체의 바닥에 분쇄부를 구비하고, 몸체를 덮는 덮개부에 교반부와 상부 분쇄기를 형성하여 대상물을 교반과 동시에 분쇄하여 당화 또는 발효등의 반응이 빠른 시간에 일어나도록 하고, 반응이 대상물 전체에 고르게 일어나도록 하는 이점이 있다.

상기와 같은 분쇄 겸용 교반장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

10 : 몸체 20 : 덮개부
30 : 교반부 31 : 중심 날개
32 : 중심대 33 : 날
34 : 외각 날개 35 : 제거 날개
40 : 분쇄부 41 : 하부판
42 : 제1 돌기 43 : 상부판
44 : 유입홀 45 : 제2 돌기
50 : 상부 분쇄기 51 : 고정판
52 : 분쇄돌기 53 : 회전판
54 : 유입구

Claims (5)

1. 대상물이 내부에 저장되도록 상부가 개구된 통 형상의 몸체;
   상기 몸체의 상부를 밀폐시키도록 덮으며 결합되고, 중심에 회전을 통해 상기 몸체의 내부에 저장된 대상물을 교반시키는 교반부가 결합되는 덮개부;
   상기 몸체의 바닥에 설치되어 회전을 통해 상기 대상물을 분쇄시키는 분쇄부;를 포함하는 분쇄 겸용 교반장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 덮개부는,
   상기 몸체의 상부를 덮으며 밀폐시키는 덮개;
   상기 덮개의 중심에 설치되어 회전되며, 상기 몸체 내부의 대상물을 교반시키도록 대각선 방향으로 날이 형성되는 중심 날개;
   상기 중심 날개의 외측으로 결합되어 상기 중심 날개와 날의 경사가 대응되도록 반대로 형성되며, 상기 중심 날개와 동일한 방향 또는 반대 방향으로 회전하는 외각 날개;
   상기 외각 날개의 외측에 형성되어 상기 몸체의 내벽면과 바닥면을 쓸어 상기 대상물이 벽면에 점착되지 않도록 하는 제거 날개;를 포함하는 분쇄 겸용 교반장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 덮개부의 교반부 중심 하측에는 상기 몸체 내의 대상물을 회전을 통해 분쇄하는 상부 분쇄기가 더 설치되는 분쇄 겸용 교반장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 분쇄부는 상기 몸체의 하부 중심에 결합되어 회전을 통해 상기 몸체 내부의 대상물을 분쇄시키며,
   상기 몸체의 내부 바닥 중심에 고정되며, 상측으로 제1 돌기가 형성되는 하부판;
   상기 하부판의 상측에 결합되어 회전되며, 외주연 또는 상측면에 형성되어 상기 대상물이 유입되는 유입홀이 형성되고, 하측 방향을 향해 상기 하부판의 제1 돌기와 결합되도록 제2 돌기가 형성된 상부판;을 포함하는 분쇄 겸용 교반장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 몸체의 내벽면 또는 상부 분쇄기의 중심 또는 분쇄부의 중심에는 센서부가 설치되어 상기 대상물의 산소농도, 온도 및 pH를 측정하는 분쇄 겸용 교반장치.

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