KR101353564B1 - 혼합성능이 개선된 믹싱헤드 및 그 토출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 유동하는 복수의 원료를 혼합하여 배출하는 믹싱헤드에 있어서 그 혼합이 보다 효과적으로 양호하게 이루어질 수 있는 혼합성능이 개선된 믹싱헤드와 그것의 토출장치를 제공하는 것이다. 이에 따라 본 발명은 독립적으로 공급되는 복수의 원료를 혼합하여 배출하기 위한 믹싱헤드에 있어서, 원료의 1차혼합이 이루어지는 믹싱부재와 상기 믹싱부재의 믹싱챔버와 연통되어 원료가 토출유동로로 유입되는 토출부재를 포함하되, 상기 토출유동로의 일부분을 담당하는 관통유동로가 형성되고 관통유동로의 중심축선이 토출유동로의 중심축선과 일치된 상태에서부터 회전하여 토출유동로에 협류구간이 형성되도록 소정의 각도로 경사질 수 있는 회전체 및, 상기 회전체를 회전구동시키는 구동기를 포함한다.

Description

혼합성능이 개선된 믹싱헤드 및 그 토출장치{Mixing head having enhanced mixing performance and Discharging apparatus of the same}

본 발명은 혼합성능이 개선된 믹싱헤드 및 그 토출장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 혼합되는 원료가 배출되기 위한 믹싱헤드의 토출유동로에 그 토출유동로의 일부를 담당하는 회전체를 설치하고 그 회전체의 경사로 발생하는 협류구간이 양호한 혼합상태를 생성시키는 믹싱헤드 및 그 토출장치에 관한 것이다.

믹싱헤드는 고압노즐을 통해 2종류 또는 그 이상의 원료를 분사하여 충돌에 의해 혼합하는 장치이다. 이는 폴리우레탄 폼 제품의 제조에서 많이 사용되고 있는 것으로서, 폴리올(Polyol)과 이소시아네이트(Isocyanate)를 고압분사하여 혼합한 후, 이를 몰드에 주입하고 있다.

상기 믹싱헤드의 내부에서 혼합되는 원료는 배출되기까지 짧은 구간에서 양호한 혼합상태를 형성할 필요가 있으므로 2가지 이상의 원료가 고압분사되어 혼합되는 믹싱챔버 이외에 별도 와류실을 형성하고, 부가 장치를 따로 두어 혼합(mixing)효율을 향상시키고자 하는 많은 시도들이 있었다.

도 1은 한국등록특허 제10-0368178호에 기재되어 있는 것으로서, 폴리우레탄 폼을 제조하는 종래 믹싱헤드(1)의 구성을 도시하고 있다.

도 1을 참조하면, 믹싱헤드(1)는 클리닝피스톤(6)이 후진한 후, 믹싱챔버피스톤(3)이 후진하고, 각 분사노즐(4)에서 폴리올과 이소시아네이트가 각각 고압(대략 150bar)으로 믹싱챔버(5) 내에 분사된다.

고압 분사된 폴리올과 이소시아네이트는 믹싱챔버(5) 내에서 서로 간에 또한 벽면과 강하게 충돌하여 와류 및 난류를 일으키고 혼합이 이루어진다.

그 1차혼합된 원료는 도 2에서 도시하는 바와 같이, 클리닝피스톤(6)의 끝단(6a)과 믹싱챔버(5)의 벽면끝단 사이에 형성된 협류구간(8)을 통과하면서 다시 와류 및 난류가 형성되어 혼합이 이루어진다. 그렇게 혼합된 혼합물은 토출관(2)의 토출유동로(7)를 통과하여 몰드에 주입된다. 필요량이 몰드에 주입되면 믹싱챔버피스톤(3)이 전진하고 클리닝피스톤(6)이 전진하여 믹싱헤드(1) 내부의 잔류물을 몰드로 깨끗이 주입한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 믹싱헤드(1)의 구성도 원료들 간에 충분하고 만족할만한 혼합(mixing)이 이루어지지 않고 있으며, 원료들을 균질하게 혼합하는 혼합성능은 발포제품의 품질을 결정하는 가장 중요한 요소라 할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 관점에서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 유동하는 복수의 원료를 혼합하여 배출하는 믹싱헤드에 있어서 그 혼합이 보다 효과적으로 양호하게 이루어질 수 있는 혼합성능이 개선된 믹싱헤드와 그것의 토출장치를 제공하는 것이다.

이에 따라 본 발명은 독립적으로 공급되는 복수의 원료를 혼합하여 배출하기 위한 믹싱헤드에 있어서, 믹싱챔버와, 상기 믹싱챔버에 상기 복수의 원료를 공급하기 위하여 각 상기 원료에 대하여 각각 상기 믹싱챔버에 형성되는 공급포트와 복귀포트와, 길이방향을 따라 측면에 소정길이의 복귀그루브가 형성되어 있고 상기 믹싱챔버 내에서 슬라이딩되는 것으로서 상기 공급포트로부터 상기 복수의 원료가 상기 믹싱챔버 내로 공급되는 위치와, 상기 복귀그루브가 상기 공급포트와 상기 복귀포트를 연결하여 상기 공급포트에서 공급된 원료가 상기 복귀포트로 유동하는 위치 사이에서 슬라이딩되는 믹싱챔버피스톤으로 이루어지는 믹싱부재; 상기 믹싱챔버와 교차하면서 연통되어 상기 원료가 토출되기 위해 유동하는 토출유동로와, 상기 믹싱챔버로부터 상기 원료가 상기 토출유동로로 유입되도록 하는 후퇴동작 및 상기 토출유동로 내에 남아있는 상기 원료를 토출구로 밀어내기 위해 전진하는 전진동작이 상기 토출유동로 내에서의 슬라이딩에 의해 이루어지는 클리닝피스톤을 포함하는 토출부재; 상기 토출유동로의 일부분을 담당하는 관통유동로가 형성되어 있고 상기 토출유동로에 협류구간이 형성되도록 상기 관통유동로가 회전하여 소정의 각도로 경사질 수 있는 회전체; 및, 상기 회전체를 회전구동시키는 구동기를 포함한다.

본 발명은 상기 구성에서 믹싱챔버와 상기 토출유동로가 수직으로 교차하는 것을 특징으로 한다.

다른 관점에서 본 발명에 따른 혼합성능이 개선된 믹싱헤드는, 믹싱챔버와, 상기 믹싱챔버에 복수의 원료를 공급하기 위하여 각각의 상기 원료에 대하여 형성되는 공급포트를 포함하는 믹싱부재; 상기 믹싱챔버와 연통되어 상기 원료가 토출되기 위해 유동하는 토출유동로와, 상기 믹싱챔버로부터 상기 원료가 상기 토출유동로로 유입되도록 하는 후퇴동작 및 상기 토출유동로 내에 남아있는 상기 원료를 토출구로 밀어내기 위해 전진하는 전진동작이 상기 토출유동로 내에서의 슬라이딩에 의해 이루어지는 클리닝피스톤을 포함하는 토출부재; 상기 토출유동로의 일부분을 담당하는 관통유동로가 형성되어 있고 상기 토출유동로에 협류구간이 형성되도록 상기 관통유동로가 회전하여 소정의 각도로 경사질 수 있는 회전체; 및, 상기 회전체를 회전구동시키는 구동기를 포함한다.

상기 구성들에 있어서, 상기 회전체는 상기 토출유동로의 중심축선에 직각인 방향으로 회전축이 형성되고, 상기 회전축이 중심을 지나는 구형상 또는 길이방향 중심축이 상기 회전축인 원주형상이며, 상기 토출부재에는 상기 회전체가 매입되기 위해 상기 구형상과 동일한 직경의 구형공간 또는 상기 원주형상과 동일한 직경의 원주형공간이 형성된 것을 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 관통유동로의 중심축선이 상기 토출유동로의 중심축선과 일치될 수 있는 상태로 설치되고, 상기 구동기를 제어하는 제어기가 설치되며, 상기 제어기는 상기 클리닝피스톤이 상기 전진동작하기 전에 상기 회전체를 회전시켜 상기 관통유동로의 중심축선을 상기 토출유동로의 중심축선과 일치시키는 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 믹싱챔버, 상기 토출유동로 및 상기 관통유동로는 모두 실린더형상의 공간인 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 믹싱부재가 복수개 서로 독립적으로 설치되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

한편, 다른 관점에서 본 발명은 믹싱헤드 내에서 혼합된 복수의 원료가 토출되기 위하여 유동하는 토출유동로와, 상기 토출유동로 내에서 슬라이딩에 의해 전진 및 후퇴동작하는 클리닝피스톤을 포함하는 믹싱헤드의 토출장치에 있어서, 상기 원료가 토출되기 위해 유동하는 토출유동로와, 상기 토출유동로의 일부분을 담당하는 관통유동로가 형성되어 있고 상기 토출유동로에 협류구간이 형성되도록 상기 관통유동로가 회전하여 소정의 각도로 경사질 수 있는 회전체와, 상기 회전체를 회전구동시키는 구동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합성능이 개선된 믹싱헤드의 토출장치를 제공한다.

상기 토출장치의 구성에서 상기 회전체는 상기 토출유동로의 중심축선에 직각인 방향으로 회전축이 형성되고, 상기 회전축에 직각인 단면이 원형을 이루며, 상기 토출부재에는 상기 회전축에 직각인 단면이 상기 회전체의 단면과 일치하는 원형을 이루어 상기 회전체가 매입되어 회전하는 회전체설치공간이 형성된 것을 다른 특징으로 한다.

또한, 상기 토출장치는 상기 믹싱챔버, 상기 토출유동로 및 상기 관통유동로는 모두 실린더형상의 공간인 것을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명에 따른 믹싱헤드는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 토출유동로의 일부를 담당하고 있는 관통유동로가 그것이 설치된 회전체의 회전에 의해 소정의 각도로 경사질 수 있고, 그 경사에 따라 관통유동로의 상하에 협류구간을 형성할 수 있으므로, 서로 혼합되는 복수의 원료가 다수의 협류구간을 통과하는 과정에서 우수한 혼합상태를 이룰 수 있다.

둘째, 본 발명은 토출부재에 설치된 회전체의 경사각에 따라 관통유동로에 형성되는 협류구간의 폭을 조절할 수 있으므로 원료의 특성에 따른 조절이 가능하다. 즉, 매우 균질의 혼합상태를 형성해야 할 원료, 또는 혼합특성이 우수하지 않은 원료의 경우는 회전체를 상대적으로 더 경사시켜 협류구간의 폭을 좁게 하여 와류 및 난류의 발생을 증가시키고, 상대적으로 혼합이 잘 이루어지는 특성의 원료의 경우에는 회전체를 상대적으로 작게 회전시켜 협류구간을 폭을 넓게 하되, 협류구간이 넓으므로 낮은 압력에도 유동이 잘 이루어질 수 있다.

셋째, 본 발명은 클리닝피스톤이 이동하는 토출유동로에 회전체가 설치되어 구동하고 있음에도, 원료의 혼합을 위한 경사구동상태와, 잔류 원료를 제거하는 클리닝을 위해 토출유동로와 회전체의 관통유동로를 일치시키는 상태 사이의 작동이 간단한 구성에 의해 구현될 수 있다. 이에 따라, 토출유동로의 전체적인 크기를 불필요하게 증가시키지 않고, 혼합효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 믹싱헤드의 구성을 도시하는 단면도
도 2는 도 1의 믹싱헤드에 따라 공급되는 원료의 혼합작용 설명도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 믹싱헤드의 단면구성도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 회전체의 구성을 도시하는 사시도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 회전체의 다른 구성을 도시하는 사시도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 믹싱헤드의 작용을 설명하는 설명도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 믹싱헤드에서 원료의 혼합작용을 설명하는 설명도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 믹싱헤드에서 클리닝피스톤의 작용설명도
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 2개의 믹싱부재가 토출부재에 설치된 구성을 도시하는 단면도
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 믹싱헤드의 단면구성도
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 믹싱헤드의 작용을 설명하는 설명도

본 발명의 실시예를 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 믹싱헤드는 독립적으로 공급되는 복수의 원료를 혼합하여 배출하기 위한 것으로서, 특히 폴리우레탄의 발포를 위해 폴리올(Polyol)과 이소시아네이트(Isocyanate)을 고압분사하여 믹싱효율을 높이는 분야에 효과적으로 사용될 수 있다.

본 발명에서 공급되어 혼합되는 원료는 액상의 원료를 의미하고 있으며, 겔(Gel) 등 액상과 같이 유동성을 가지는 원료를 포함한다.

본 발명에 따라 독립적으로 공급되는 복수의 원료를 혼합하여 배출하기 위한 믹싱헤드는, 믹싱챔버(12)와 그 믹싱챔버(12)에 상기 복수의 원료를 공급하기 위한 공급포트(13)와 복귀포트(14)와 믹싱챔버(12) 내에서 슬라이딩되는 믹싱챔버피스톤(16)으로 이루어지는 믹싱부재(10)와, 믹싱챔버(12)와 교차하면서 연통되어 상기 원료가 토출되기 위해 유동하는 토출유동로(22)와, 그 토출유동로(22) 내에 남아있는 원료를 토출구로 밀어내기 위해 슬라이딩되는 클리닝피스톤(24)을 포함하는 토출부재(20)와, 상기 토출유동로(22)의 중간의 일부분을 담당하는 관통유동로(33)를 회전하여 소정의 각도로 경사지게 하는 회전체(30)와, 그 회전체(30)를 회전구동시키는 구동기(40)를 포함한다.

상기 믹싱부재(10)는 복수의 원료가 독립적으로 공급되어 1차혼합이 이루어지는 부분이다. 믹싱부재(10)는 믹싱챔버(12)와 공급포트(13) 및 복귀포트(14)와, 믹싱챔버피스톤(16)을 포함한다.

믹싱부재(10)는 독립적으로 유입된 원료가 1차혼합이 이루어지는 공간이고, 실린더 형상이 가장 바람직하다.

공급포트(13)는 유동하는 복수의 원료를 고압에 의해 믹싱챔버(12) 내로 노즐분사시키는 것으로서, 믹싱챔버피스톤(16)이 전진하는 방향을 기준으로 복귀포트(14)보다 더 전방에 설치되고, 각각의 원료마다 설치된다.

복귀포트(14)는 공급포트(13)보다 후방에서 믹싱챔버(12)와 연통되도록 설치되고, 하나의 원료에 대한 공급포트(13)에 대응하도록 그 후방에 설치된다. 복귀포트(14)는 공급포트(13)에서 공급된 하나의 원료가 믹싱챔버피스톤(16)의 복귀그루브(17)를 타고 유입되어 저장조로 복귀시키는 것이다.

믹싱챔버피스톤(16)은 별도의 공압실린더에 의해 작동력을 받아 믹싱챔버(12) 내에서 슬라이딩되어 전진 및 후진동작하는 것이다. 믹싱챔버피스톤(16)은 복수의 원료가 상기 믹싱챔버(12) 내로 공급되는 위치와, 상기 복귀그루브(17)가 상기 공급포트(13)와 상기 복귀포트(14)를 연결하여 상기 공급포트(13)에서 공급된 원료가 복귀포트(14)로 유동하는 위치 사이에서 슬라이딩된다. 즉, 믹싱챔버피스톤(16)의 전진시에는 공급포트(13)로부터 공압분사되는 원료가 믹싱챔버피스톤(16)의 복귀그루브(17)를 타고 복귀포트(14)로 유입되고, 믹싱챔버피스톤(16)의 후진 시에는 믹싱챔버(12)에 대하여 공급포트(13)를 개방함으로써 각 공급포트(13)를 통해서 공급되는 각각의 원료가 믹싱챔버(12) 내에 고압분사될 수 있도록 한다.

상기 믹싱챔버피스톤(16)의 길이방향을 따라 측면에 소정길이의 복귀그루브(17)가 형성된다. 상기 복귀그루브(17)는 하나의 원료마다 각각 설치되는 것으로서, 공급포트(13)와 복귀포트(14)의 대응되는 쌍마다 하나씩 설치된다.

한편, 상기 토출부재(20)는 믹싱챔버(12)와 연통되는 토출유동로(22)와 토출유동로(22) 내에서 슬라이딩작동되는 클리닝피스톤(24)을 포함한다.

상기 토출유동로(22)는 믹싱챔버(12)에서 1차혼합된 원료를 공급받아 유동하는 공간으로서, 믹싱챔버(12)와 교차하도록 연통된다. 믹싱챔버(12)와 토출유동로(22)는 수직으로 교차하는 것이 바람직하나, 다른 교차각으로 교차하는 것도 가능하다.

토출유동로(22)는 실린더형상이 가장 바람직하다.

상기 클리닝피스톤(24)은 혼합이 이루어진 원료가 토출유동로(22)를 거쳐 토출구(26)로 최종적으로 배출되고 난 후, 토출유동로(22) 내에 잔류하는 원료를 토출구(26)로 밀어내기 위해 전후방향으로 슬라이딩되고 있다.

클리닝피스톤(24)의 후퇴동작에 의해 믹싱챔버(12)로부터 1차혼합된 원료가 토출유동로(22)로 유입되도록 믹싱챔버(12)와 토출유동로(22)를 연통시킨다. 또한, 이젝터실린더가 전진하면 토출유동로(22) 내에 잔류하는 원료가 이젝터실린더의 선단에 밀려 토출구(26)를 통해 배출될 수 있다.

한편, 상기 회전체(30)는 토출유동로(22)에 설치되어 토출유동로(22)에 다단의 협류구간을 형성시킴으로써 1차혼합된 원료를 더욱 고른 혼합상태로 형성시키기 위한 것이다.

상기 회전체(30)는 상기 토출유동로(22)의 일부분을 담당하는 관통유동로(33)가 형성되고 상기 관통유동로(33)의 중심축선이 토출유동로(22)의 중심축선과 일치된 상태에서부터 회전하여 상기 토출유동로(22)에 협류구간이 형성되도록 소정의 각도로 경사질 수 있다. 그러한 경사에 의해, 관통유동로(33)와 토출유동로(22)가 만나는 지점에는 협류구간(A)이 형성되고, 협류구간(A)은 그곳을 통과하는 원료들의 운동방향을 변화시킴으로써 원료들 사이의 혼합이 촉진될 수 있다.

도 4는 상기 회전체(30)의 구체적인 구성을 도시하고 있다.

도 4를 참조하면, 회전체(30)는 짧은 원주(圓柱)형상으로 형성되고 회전축(31)은 토출유동로(22)의 중심축선에 직각인 방향으로 형성된다. 상기 회전축(31)은 원주형상의 길이방향으로 중심축을 형성한다.

원주형상의 중심축에 직각으로 관통유동로(33)가 형성되고, 관통유동로(33)는 토출유동로(22)의 일부를 형성한다. 상기 토출유동로(22)의 일부를 형성하도록 구성하는 것은 토출유동로(22)의 끊어진 부분을 서로 이어 토출유동로(22)가 연속적으로 연장되도록 함을 의미한다. 상기 관통유동로(33)는 실린더형상으로 관통된 공간이다.

상기 토출부재(20)에는 원주형상의 회전체(30)가 매입되기 위해 원주형상과 동일한 직경인 원주형 공간이 형성되어 상기 회전체(30)가 삽입됨으로써 도 3에서 도시하는 단면과 같이 회전체(30)가 토출부재(20)에 설치되어 있다.

도 5는 상기 회전체(30)의 변형된 구성을 도시하고 있다.

상기 회전축(31)이 중심을 지나는 구형상이고, 회전축(31)에 직각인 방향으로 관통유동로(33)가 형성된다.

본 구형상의 회전체(30′)의 경우에도, 토출부재(20)에 구형상의 회전체(30′)가 매입되기 위해 구형상과 동일한 직경의 구(球)형공간이 형성되어 상기 회전체(30′)가 삽입됨으로써 도 3에서 도시하는 단면과 같이 회전체(30′)가 토출부재(20)에 설치되게 된다.

상기 원주형상 또는 구형상의 회전체(30)는 반드시 그 형상에 한정되는 것은 아니고, 도 3의 단면과 같이 회전함으로써 토출유동로(22)에 협류구간을 형성시킬 수 있도록 구성하는 것인 바, 회전체(30)는 토출유동로(22)의 중심축선에 직각인 방향으로 회전축(31)이 형성되고, 상기 회전축(31)에 직각인 단면이 원형을 이루며, 토출부재(20)에는 회전축(31)에 직각인 단면이 상기 회전체(30)의 단면과 일치하는 원형을 이루어 상기 회전체(30)가 매입되어 회전될 수 있도록 회전체설치공간이 형성되는 것이다. 상기 원주형공간 및 구형공간이 회전체설치공간이다.

상기 구동기(40)는 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 회전체(30)를 회전구동시키기 위한 것으로서, 회전량을 조절할 수 있는 서보모터가 포함되고, 서보모터의 회전을 감속시키는 감속기와, 회전체(30)에 회전력을 전달하는 기어(41,42) 등의 동력전달수단이 설치된다.

상기 구동기(40)는 제어기에 의해 구동량이 조절되고 있다.

다음은 본 발명의 실시예에 따른 믹싱헤드의 작용을 설명한다.

먼저, 도 6을 참조하면, 클리닝피스톤(24)은 믹싱챔버(12)와 토출유동로(22)가 연통되는 위치에 정진된 상태이다. 그 위치에서 클리닝피스톤(24)의 끝단(24a)은 믹싱챔버(12)와 토출유동로(22)가 좁은 틈으로 연결되는 협류구간(A)을 형성시키고 있다. 이는 상기 협류구간(A)에서 유동하는 원료들이 갑작스런 운동방향의 변화에 의해 복잡한 유동이 유발되고 혼합이 발생토록 한다. 클리닝피스톤(24)의 조절과 함께 회전체(30)도 구동기(40)에 의해 설정된 경사각으로 회전하여 회전체(30)의 관통유동로(33)의 상단과 하단에서 토출유동로(22)와 연통되는 협류구간(B,C)을 형성시킨다.

클리닝피스톤(24) 및 회전체(30)가 조절된 후에는 믹싱챔버피스톤(16)이 공급포트(13)를 열어 믹싱챔버(12) 내로 복수의 원료를 각 공급포트(13)를 통해 독립적으로 고압분사한다. 믹싱챔버(12) 내로 고압분사되는 복수의 원료는 서로 다른 방향에서 고압분사되어 충돌함으로써 와류 및 난류가 발생하여 1차적인 혼합이 이루어진다.

1차혼합된 원료는 믹싱챔버(12)와 토출유동로(22) 사이의 협류구간(A)을 통과하면서 운동방향이 변화로 추가적인 혼합이 발생할 수 있다.

이후, 관통유동로(33)를 유동하는 원료는 회전체(30)의 관통유동로(33)로 유입된다. 이 때, 관통유동로(33)가 토출유동로(22)와 굴곡진 상태로 연통되어 있고, 관통유동로(33)의 상단과 토출유동로(22) 사이에 협류구간(B)이 형성되어 있으므로 관통유동로(33)로 진입하는 원료들은 그 협류구간(B)에서 갑작스런 운동방향의 변화가 발생되어 혼합작용이 발생한다.

또한, 관통유동로(33)를 통과하는 원료들은 관통유동로(33)의 하단에서 토출유동로(22)와 만나는 협류구간(C)을 다시 거치게 되고, 그 협류구간(C)에서 추가적인 혼합작용이 발생한다.

도 7은 그와 같은 혼합이 발생하는 작용을 도시하는 것으로서, 관통유동로(33)의 상단과 하단에서 유동하는 원료들이 협류구간(B,C)을 통과하는 과정에서 통과하는 유동간의 변화로 압력차가 발생하고 이로인한 난류와 와류에 의해 혼합이 발생함을 도시하고 있다.

따라서, 회전체(30)가 설정각도로 경사진 상태에서 토출유동로(22)를 통과하는 원료들의 혼합이 발생하는 협류구간이 관통유동로(33)의 상단과 하단에 형성됨으로써 다단의 협류구간(B,C)을 통해 균질한 혼합상태를 생성할 수 있다.

균질한 상태로 혼합된 원료들은 토출구(26)를 통해 배출된다. 폴리올(Polyol)과 이소시아네이트(Isocyanate)가 믹싱챔버(12) 내에 고압분사된 경우라면 폴리우레탄 발포를 위해 균질상태로 혼합된 후, 자동차, 전자제품 등 폴리우레탄폼을 형성하기 위한 대상물의 해당위치에 배출된다.

도 8은 혼합 및 배출이 완료되는 시점에서, 토출유동로(22)에 잔류하는 혼합원료들을 클리닝피스톤(24)에 의해 토출구(26)로 배출하는 상태를 도시하고 있다.

도 8을 참조하면, 혼합을 위한 원료들이 공급포트(13)를 통한 공급이 중지된 후에는 믹싱챔버피스톤(16)이 전진하여 믹싱챔버(12) 내에 잔류하는 원료들을 관통유동로(33)로 밀어낸다. 그 상태에서 믹싱챔버피스톤(16)의 측면에 형성된 복귀그루브(17)가 공급포트(13)와 복귀포트(14)를 연결함으로써 공급포트(13)를 통해 고압으로 계속 공급되고 있는 원료가 복귀포트(14)를 통해 저장조로 복귀한다.

이후, 구동기(40)를 제어하는 제어기는 클리닝피스톤(24)이 전진하기 전에 회전체(30)를 회전시키도록 제어하여 회전체(30)의 관통유동로(33)의 중심축선이 토출유동로(22)의 중심축선과 일치되도록 한다. 이는 관통유동로(33)가 토출유동로(22)의 방향과 일치됨으로써 클리닝피스톤(24)이 통과할 수 있도록 통로를 형성한다.

회전체(30)의 회전이 완료되면, 클리닝피스톤(24)이 전진하여 토출유동로(22)와 관통유동로(33)에 잔류하는 혼합원료들을 밀어내 토출구(26)를 통해 배출하게 된다.

토출구(26)를 통해 잔류하는 원료들을 배출한 후에는 클리닝피스톤(24)이 후퇴하여 후행작업이 개시될 때까지 대기상태가 되고, 후행하는 작업이 시작되면 도 6과 같이 전술한 작업이 재개된다.

전술한 믹싱챔버피스톤(16), 클리닝피스톤(24)의 동작도 구동기(40)를 제어하는 제어기에 의해 제어되고 있다.

한편, 도 9는 하나의 토출부재(20)에 2개의 독립적인 믹싱부재(10)가 연결되어 있는 다른 실시예의 구성을 도시하고 있다. 그러한 구성의 경우, 하나의 토출부재(20)에서 서로 다른 종류의 혼합물이 배출될 수 있다. 즉, 작업의 필요에 따라 서로 다른 혼합을 교번하여 배출해야 하기 위하여 각 혼합물을 생산하기 위한 믹싱부재(10)를 각각 연결하고, 믹싱부재(10)를 하나씩 작동시킬 수 있다.

그 경우, 원료의 특성에 따라 혼합이 양호하지 않은 특성의 원료를 하나의 믹싱부재(10)에서 공급하여 작업이 이루어지는 경우, 회전체(30)를 큰 경사각으로 회전시켜 협류구간(B,C)을 좁게 형성시킨다. 이에 따라, 상대적으로 협류구간을 통과하면서 와류 및 난류가 크게 발생하여 혼합이 보다 고르게 발생하도록 유도할 수 있는 반면, 유동저항이 크게 발생하므로 상대적으로 고압으로 원료가 분사될 필요가 있다.

혼합이 쉽게 발생하는 특성의 원료를 다른 믹싱부재(10)에서 공급하여 작업이 이루어지는 경우, 회전체(30)를 작은 경사각으로 회전시켜 협류구간(B,C)을 크게 형성시킨다. 이에 따라, 상대적으로 협류구간을 통과하면서 와류 및 난류는 크게 발생하지 않더라도 혼합은 양호하게 발생할 수 있다. 또한, 유동저항은 작게 발생하므로 상대적으로 저압으로 원료가 분사될 수 있다.

한편, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예의 믹싱헤드를 도시하고 있다.

도 10을 참조하면, 본 실시예에서는 전술한 실시예의 토출부재(20)가 믹싱부재(10)의 역할을 겸하고 있는 구성이다.

믹싱부재(100)는 믹싱챔버(120)와 공급포트(130)를 포함하는 것으로서, 믹싱챔버(120)는 토출유동로(220)의 상부를 구성하고 있고, 클리닝피스톤(240)이 믹싱챔버(120)를 통과하여 토출유동로(220)로 전진하고 있다.

믹싱챔버(120)의 측방에는 공급포트(130)가 설치되어 복수의 원료가 독립적으로 믹싱챔버(120) 내에 고압분사되고 있다.

토출부재(200는 토출유동로(220)와 클리닝피스톤(240을 포함하는 것으로, 토출유동로(220)는 믹싱챔버(120)의 하부에 설치되어 믹싱챔버(120)와 토출유동로(220)가 하나의 통로로 결합되어 있다.

클리닝피스톤(240)은 슬라이딩되는 후퇴동작에 의해 믹싱챔버(120) 내에 공급된 복수의 원료들이 혼합되어 토출유동로(220)로 진행할 수 있고, 전진동작에 의해 토출유동로(220) 내에 남아 있는 원료들을 토출구로 밀어낼 수 있다.

회전체(300)는 전술한 실시예의 경우와 같이, 토출부재(200)에 설치되어 토출유동로(220)의 일부분을 담당하고 있다. 구동기(400)에 의해 회전체(300)가 설정각도로 회전구동됨으로써 토출유동로(220)에 협류구간을 형성할 수 있다.

도 11은 도 10의 믹싱헤드의 작동상태를 도시하고 있다.

먼저, 클리닝피스톤(240)이 후퇴하여 각 공급포트(130)를 통해 믹싱챔버(120) 내로 복수의 원료를 공급하면 믹싱챔버(120) 내에서 복수의 원료가 충돌하여 1차혼합이 발생하게 된다.

1차혼합된 원료들은 토출유동로(220)를 통해 유동하는 과정에서 회전체(300)에 의해 생성된 관통유동로(330)의 상하측 협류구간을 통과한다. 협류구간에서의 작용은 전술한 바와 동일하다.

작업이 중지되는 시점에서, 구동기(40)를 제어하는 제어기는 클리닝피스톤(24)이 전진하기 전에 회전체(300)를 회전시키도록 제어하여 회전체(300)의 관통유동로(330)의 중심축선이 토출유동로(220)의 중심축선과 일치되도록 한다. 이는 관통유동로(330)가 토출유동로(220)의 방향과 일치됨으로써 클리닝피스톤(24)00이 통과할 수 있도록 통로를 형성한다.

회전체(300)의 회전이 완료되면, 클리닝피스톤(240)이 전진하여 토출유동로(220)와 관통유동로(330)에 잔류하는 혼합원료들은 밀어내 토출구(260)를 통해 배출하게 된다.

본 실시예는 믹싱부재(100)가 토출부재(200)에 결합되어 구성됨으로써 간단한 구성으로 장치를 구현할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 상기의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 있는 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.

1; 믹싱헤드 2; 토출관
3; 믹싱챔버피스톤 4; 분사노즐
5; 믹싱챔버 6; 클리닝피스톤
6a; 클리닝피스톤의 끝단 7; 토출유동로
8; 협류구간 10,100; 믹싱부재
12,120; 믹싱챔버 13,130; 공급포트
14,140; 복귀포트 16,160; 믹싱챔버피스톤
17,170; 복귀그루브 20,200; 토출부재
22,220; 토출유동로 24,240; 클리닝피스톤
24a; 끝단 26,260; 토출구
30,30′,300; 회전체 31,310; 회전축
33,330,; 관통유동로 40; 구동기
41,42; 기어

Claims (10)

1. 독립적으로 공급되는 복수의 원료를 혼합하여 배출하기 위한 믹싱헤드에 있어서,
   믹싱챔버(12)와,
   상기 믹싱챔버(12)에 상기 복수의 원료를 공급하기 위하여 각 상기 원료에 대하여 각각 상기 믹싱챔버(12)에 형성되는 공급포트(13)와 복귀포트(14)와,
   길이방향을 따라 측면에 소정길이의 복귀그루브(17)가 형성되어 있고 상기 믹싱챔버(12) 내에서 슬라이딩되는 것으로서 상기 공급포트(13)로부터 상기 복수의 원료가 상기 믹싱챔버(12) 내로 공급되는 위치와, 상기 복귀그루브(17)가 상기 공급포트(13)와 상기 복귀포트(14)를 연결하여 상기 공급포트(13)에서 공급된 원료가 상기 복귀포트(14)로 유동하는 위치 사이에서 슬라이딩되는 믹싱챔버피스톤(16)으로 이루어지는 믹싱부재(10);
   상기 믹싱챔버(12)와 교차하면서 연통되어 상기 원료가 토출되기 위해 유동하는 토출유동로(22)와,
   상기 믹싱챔버(12)로부터 상기 원료가 상기 토출유동로(22)로 유입되도록 하는 후퇴동작 및 상기 토출유동로(22) 내에 남아있는 상기 원료를 토출구(26)로 밀어내기 위해 전진하는 전진동작이 상기 토출유동로(22) 내에서의 슬라이딩에 의해 이루어지는 클리닝피스톤(24)을 포함하는 토출부재(20);
   상기 토출유동로(22)의 일부분을 담당하는 관통유동로(33)가 형성되어 있고, 상기 토출유동로(22)에 협류구간(B,C)이 형성되도록 상기 관통유동로(33)가 회전하여 소정의 각도로 경사질 수 있는 회전체(30); 및,
   상기 회전체(30)를 회전구동시키는 구동기(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합성능이 개선된 믹싱헤드
2. 제1항에 있어서,
   상기 믹싱챔버(12)와 상기 토출유동로(22)는 수직으로 교차하는 것을 특징으로 하는 혼합성능이 개선된 믹싱헤드
3. 믹싱챔버(12)와,
   상기 믹싱챔버(12)에 복수의 원료를 공급하기 위하여 각각의 상기 원료에 대하여 형성되는 공급포트(13)를 포함하는 믹싱부재(10);
   상기 믹싱챔버(12)와 연통되어 상기 원료가 토출되기 위해 유동하는 토출유동로(22)와,
   상기 믹싱챔버(12)로부터 상기 원료가 상기 토출유동로(22)로 유입되도록 하는 후퇴동작 및 상기 토출유동로(22) 내에 남아있는 상기 원료를 토출구로 밀어내기 위해 전진하는 전진동작이 상기 토출유동로(22) 내에서의 슬라이딩에 의해 이루어지는 클리닝피스톤(24)을 포함하는 토출부재(20);
   상기 토출유동로(22)의 일부분을 담당하는 관통유동로(33)가 형성되어 있고, 상기 토출유동로(22)에 협류구간(B,C)이 형성되도록 상기 관통유동로(33)가 회전하여 소정의 각도로 경사질 수 있는 회전체(30); 및,
   상기 회전체(30)를 회전구동시키는 구동기(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합성능이 개선된 믹싱헤드
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 회전체(30)는
   상기 토출유동로(22)의 중심축선에 직각인 방향으로 회전축(31)이 형성되고,
   상기 회전축(31)이 중심을 지나는 구형상 또는 길이방향 중심축이 상기 회전축(31)인 원주형상이며,
   상기 토출부재(20)에는 상기 회전체(30)가 매입되기 위해 상기 구형상과 동일한 직경의 구형공간 또는 상기 원주형상과 동일한 직경의 원주형공간이 형성된 것을 특징으로 혼합성능이 개선된 믹싱헤드
5. 제4항에 있어서,
   상기 관통유동로(33)의 중심축선이 상기 토출유동로(22)의 중심축선과 일치될 수 있는 상태로 설치되고,
   상기 구동기(40)를 제어하는 제어기가 설치되며,
   상기 제어기는 상기 클리닝피스톤(24)이 상기 전진동작하기 전에
   상기 회전체(30)를 회전시켜 상기 관통유동로(33)의 중심축선을 상기 토출유동로(22)의 중심축선과 일치시키는 것을 특징으로 하는 혼합성능이 개선된 믹싱헤드
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 믹싱챔버(12), 상기 토출유동로(22) 및 상기 관통유동로(33)는 모두 실린더형상의 공간인 것을 특징으로 하는 혼합성능이 개선된 믹싱헤드
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 믹싱부재(10)는 복수개가 서로 독립적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 혼합성능이 개선된 믹싱헤드
8. 믹싱헤드 내에서 혼합된 복수의 원료가 토출되기 위하여 유동하는 토출유동로(22)와,
   상기 토출유동로(22) 내에서 슬라이딩에 의해 전진 및 후퇴동작하는 클리닝피스톤(24)을 포함하는 믹싱헤드의 토출장치에 있어서,
   상기 원료가 토출되기 위해 유동하는 토출유동로(22)와,
   상기 토출유동로(22)의 일부분을 담당하는 관통유동로(33)가 형성되어 있고, 상기 토출유동로(22)에 협류구간(B,C)이 형성되도록 상기 관통유동로(33)가 회전하여 소정의 각도로 경사질 수 있는 회전체(30)와,
   상기 회전체(30)를 회전구동시키는 구동기(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합성능이 개선된 믹싱헤드의 토출장치
9. 제8항에 있어서,
   상기 회전체(30)는
   상기 토출유동로(22)의 중심축선에 직각인 방향으로 회전축(31)이 형성되고,
   상기 회전축(31)에 직각인 단면이 원형을 이루며,
   상기 토출부재(20)에는
   상기 회전축(31)에 직각인 단면이 상기 회전체(30)의 단면과 일치하는 원형을 이루어 상기 회전체(30)가 매입되어 회전하는 회전체설치공간이 형성된 것을 특징으로 혼합성능이 개선된 믹싱헤드의 토출장치
10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 믹싱챔버(12), 상기 토출유동로(22) 및 상기 관통유동로(33)는 모두 실린더형상의 공간인 것을 특징으로 하는 혼합성능이 개선된 믹싱헤드의 토출장치

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