KR101566903B1 - 분체 혼합기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분체 혼합기에 관한 것으로, 베이스프레임; 상기 베이스프레임의 상면에 고정된 원통형 케이스; 상기 베이스프레임의 상면에 상기 케이스와 평행하게 고정된 구동모터; 상기 케이스에 내장되고, 상기 구동모터와 연결되어 서로 마주보는 방향으로 회전되는 한 쌍의 교반축; 상기 한 쌍의 교반축에 반경방향으로 다수 고정되고, 교반축의 길이방향으로 나선형을 이루되, 서로 다른 개수로 고정되어 서로 맞물리는 형태로 회동되는 혼합봉; 상기 케이스 내부로 투입된 후 믹싱, 이송되는 비산재에 액상으로 살포되는 물과 킬레이트가 혼합된 약제를 저장하는 프리믹싱 탱크;를 포함하는 분체 혼합기에 있어서; 상기 혼합봉의 개수비는 4:5이고, 상기 한 쌍의 교반축은 10:8의 회전수비를 갖고 서로 다른 회전수로 회전되며, 상기 케이스의 분체배출구 전단에는 높이 조절이 가능한 댐이 형성되고, 상기 케이스의 길이 일부 내부면에는 '>' 형상으로 돌출된 배출가이드가 더 설치된 것을 특징으로 하는 분체 혼합기를 제공한다.
본 발명에 따르면, 패들이 봉상으로 형성되어 있어 분체의 고착이 없고, 혼합 효율이 향상되며, 봉의 단부에 산소용접된 초경합금팁에 의해 마모, 부식이 거의 없어 사용수명이 현저히 연장됨은 물론 킬레이트를 물과 미리 혼합하여 약제를 액상으로 공급함으로써 약제 반응성과 균일성을 확보하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

분체 혼합기{POWDER MIXER}

본 발명은 분체 혼합기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 애쉬(Ash)와 같이 중금속이 함유된 분체를 안정화시키기 위해 킬레이트가 첨가되는 혼합기에서 혼합효율을 높여 화학약품인 킬레이트의 첨가량을 줄일 수 있고 혼합봉의 단부 마모를 최소화시켜 사용수명을 현저히 연장한 분체 혼합기에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 분체 중에서 특히, 소각로나 화력발전소 등에서 발생되는 애쉬(ash), 즉 비산재는 인체에 유해한 중금속을 포함하고 있다.

때문에, 비산재 처리시에는 반드시 중금속을 제거하거나 안정화시켜 배출해야 한다.

이를 위해, 분체 혼합기가 사용되는데, 분체 혼합기는 낙하 유입되는 비산재에 중금속 안정화제인 킬레이트를 첨가하여 일정시간 동안 혼합하고, 중금속이 안정화되면 이를 배출하는 형태로 동작된다.

이때, 종래 분체 혼합기 기준으로 볼 때 킬레이트는 비산재 100중량부 대비 대략 5중량부의 비율로 첨가 혼합하고 있다.

그런데, 이러한 킬레이트는 부식성이 강하기 때문에 혼합용 패들의 단부 부식을 일으키며, 또한 과량 사용할 경우 환경측면에서 좋지 않기 때문에 미량 사용함이 바람직하다.

특히, 종래 혼합용 패들은 플랫(Flat)한 형태로 형성되고, 축 상에 길이방향으로 나선형으로 배치되어 비산재와 킬레이트를 혼합하면서 이송시키도록 구성되어 있는데, 패들의 단부가 부식됨으로 인해 혼합 효율이 떨어짐은 물론 플랫한 형태이기 때문에 혼합 이송시 부하가 가중되어 전력소모가 크다는 단점이 있다.

더구나, 패들은 내마모성을 높이기 위해 단부를 육성용접하여 경한 재질로 10mm 정도 덧붙이고 있지만, 그럼에도 불구하고 킬레이트의 부식성을 극복할 수 없어 내구연한이 길어야 3년 정도로서 사용수명이 짧다.

뿐만 아니라, 혼합과 동시에 밀려 나가면서 진행되기 때문에 체류시간이 짧아 혼합 효율이 떨어지고, 킬레이트 투입시에도 고형분인 킬레이트를 약제로 만들기 위해 물이 필요한데, 종래에는 킬레이트와 물을 각각 따로 따로 공급하였기 때문에 킬레이트의 처리작용이 매우 미약하였다.

예컨대, 분체인 비산재를 사이에 두고 킬레이트와 물이 만날 경우, 일부만 반응하고 일부는 반응하지 못하는 등 킬레이트가 불균일하게 비산재와 반응하기 때문에 중금속 안정화 처리 불량의 문제도 있었다.

아울러, 패들이 플랫한 판상이다 보니 혼합 배출시 잔류분이 패들상에 고착되어 혼합효율을 급격히 떨어뜨리고, 심할 경우 설비가 정지하는 등 심각한 문제가 있었다.

1. 공개특허 제2001-0092505호(2001.10.26) 2. 등록특허 제0749344호(2007.08.13) 3. 등록실용 제0414729호(2006.04.18)

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 혼합을 위해 회전될 때 자동적으로 부착분, 고착분이 탈거되도록 하여 혼합효율을 향상시키면서 피딩력도 높이고, 패들을 봉 상으로 교체하여 부착분, 고착분 자체가 생기지 않도록 하면서 단부는 초경합금팁을 산소용접하여 일체화시킴으로써 내구연한을 극도로 향상시켜 장수명화를 달성하며, 킬레이트와 물을 미리 혼합하여 액상 공급하는 것을 통해 약제의 혼합 균일성을 높여 중금속의 안정화 효율을 높이도록 한 분체 혼합기를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 베이스프레임; 상기 베이스프레임의 상면에 고정된 원통형 케이스; 상기 베이스프레임의 상면에 상기 케이스와 평행하게 고정된 구동모터; 상기 케이스에 내장되고, 상기 구동모터와 연결되어 서로 마주보는 방향으로 회전되는 한 쌍의 교반축; 상기 한 쌍의 교반축에 반경방향으로 다수 고정되고, 교반축의 길이방향으로 나선형을 이루되, 서로 다른 개수로 고정되어 서로 맞물리는 형태로 회동되는 혼합봉; 상기 케이스 내부로 투입된 후 믹싱, 이송되는 비산재에 액상으로 살포되는 물과 킬레이트가 혼합된 약제를 저장하는 프리믹싱 탱크;를 포함하는 분체 혼합기에 있어서; 상기 혼합봉의 개수비는 4:5이고, 상기 한 쌍의 교반축은 10:8의 회전수비를 갖고 서로 다른 회전수로 회전되며, 상기 케이스의 분체배출구 전단에는 높이 조절이 가능한 댐이 형성되고, 상기 케이스의 길이 일부 내부면에는 '>' 형상으로 돌출된 배출가이드가 더 설치된 것을 특징으로 하는 분체 혼합기를 제공한다.

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뿐만 아니라, 상기 혼합봉의 단부에는 중앙에 형성된 코어에 박히는 형태로 초경합금으로 된 10mm 팁이 산소용접되어 형성된 것에도 그 특징이 있다.

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본 발명에 따르면, 패들이 봉상으로 형성되어 있어 분체의 고착이 없고, 혼합 효율이 향상되며, 봉의 단부에 산소용접된 초경합금팁에 의해 마모, 부식이 거의 없어 사용수명이 현저히 연장됨은 물론 킬레이트를 물과 미리 혼합하여 약제를 액상으로 공급함으로써 약제 반응성과 균일성을 확보하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 분체 혼합기의 예시적인 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 분체 혼합기의 예시적인 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 분체 혼합기의 내부를 측면에서 본 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 분체 혼합기의 요부 확대도이다.
도 5는 본 발명에 따른 분체 혼합기를 구성하는 혼합봉의 설치예를 보인 예시적인 실물 사진이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 분체 혼합기는 다음과 같은 아주 중요한 개념을 주된 기술적 사상으로 하며, 이를 구현하기 위해 도면에 예시된 실시예 형태로 구성될 수 있다.

즉, 분체를 혼합 교반하는 패들(paddle)은 종래 기술에서 사용된 개념으로서 보통 주걱처럼 생긴 것이고, 본 발명에서는 플랫(flat)한 패들이 아니라, 봉 상으로 제조된 혼합봉으로서 고착분 발생을 최소화시키도록 이루어지는데, 이때 혼합봉은 원형상, 사각형상, 육각형상 등과 같이 원형 또는 각형을 포함한다.

또한, 혼합기의 교반축 회전수를 좌측과 우측의 축이 10:8(약분하면 5:4)의 비율로 회전하도록 구현함으로써 좌측, 우측 봉의 회전비가 달라 서로 자체 청소 기능(self cleaning function)을 수행토록 하여 청소 등이 불필요하도록 구성한다.

뿐만 아니라, 혼합기의 좌측에는 원주방향에 10개의 봉을 설치하고, 우측에는 8개의 봉을 설치하여 혼합봉의 개수비가 우측:좌측이 4:5가 되게 함으로써 혼합시 혼합효율을 높이고, 각 원주상에 존재하는 혼합봉의 위치가 달라 서로 간섭되지 않는다.

특히, 케이스의 내부에 플로우 컨트롤러(flow controller)를 설치하여 믹싱, 이송되는 비산재가 과도하게 배출되지 않도록 제어하도록 구성된다.

나아가, 출구측에는 높이조절이 가능한 댐을 설치하여 혼합,혼련이 강제적으로 충분하게 이루어지도록 하여 혼합효율을 높이고, 혼합기 내부에 프리믹싱탱크(pre-mixing tank)를 설치하여 분체와 혼합,혼련하기 전에 액체끼리 먼저 혼합된 상태에서 공급되게 함으로써 약제의 비율을 3% 미만으로 낮출 수 있다(일반적인 혼합,혼련기로는 5% 미만의 약제를 사용함. 이때, 비율(%)은 분체, 즉 비산재 100중량부 대비 5중량부 첨가됨을 의미함)

또한, 혼합봉의 끝면에 초경합금의 팁을 설치하여 마모에 따른 수명을 획기적으로 끌어 올리도록 하는데, 보통은 종래처럼 내마모 육성 용접을 하여 사용하나, 본 발명에서는 10mm 초경합금을 봉 끝에 산소용접하여 수명을 50배 이상 늘릴 수 있도록 구성된다.

특히, 기존 사용 중인 2축 혼합, 혼련기와 다르게 구동모터 용량을 45kw → 15kw(3ton/hr)로 줄여 소비전력을 약 30%로 낮출 수 있도록 한 것에 촛점이 있다.

이러한 기술적 사상을 토대로, 구체적인 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 분체 혼합기는 베이스프레임(100)을 포함한다.

이때, 상기 베이스프레임(100)은 본 발명 분체 혼합기를 안정적으로 지지하는 수단이다.

그리고, 상기 베이스프레임(100)의 상면에는 케이스(200)가 고정된다.

상기 케이스(200)는 내부가 빈 원통형상이 바람직하다.

아울러, 상기 케이스(200)의 일측단부 상부면에는 분체유입구(210)가 형성되고, 반대단인 타측단부 하부면에는 분체배출구(220)가 형성된다.

이 경우, 상기 분체유입구(210)의 상부에는 도 2와 같이, 투입호퍼(300)가 설치되고, 상기 투입호퍼(300)를 통해 분체, 즉 비산재가 투입된다.

특히, 상기 케이스(200)의 내부에는 도 4의 도시와 같은 플로우 컨트롤러가 설치되어 일정크기 이하로 파쇄 공급할 수 있도록 구성된다.

이때, 상기 플로우 컨트롤러는 서로 간격을 두고 평행하게 설치된 두 개의 교반축(S1,S2)에 서로 다른 개수의 혼합봉(MB)이 후술하는 바와 같이 반경방향으로 다수개 설치되어 서로 맞물림 형태로 회전되게 함으로써 믹싱,이송되는 혼합물, 즉 비산재가 과하게 배출되지 못하도록 기능하게 된다.

이를 위해, 상기 케이스(200)의 길이 일부 내주면에는 대략 '>' 형상으로 돌출된 배출가이드(230)가 설치된다.

또한, 상기 베이스프레임(100)의 상면 일측에는 상기 케이스(200)와 평행하게 구동모터(M)가 설치된다.

그리고, 상기 케이스(200) 내부에는 한 쌍의 제1,2교반축(S1,S2)이 평행하게 설치되고, 그 중 어느 하나, 바람직하게 제1교반축(S1)은 상기 구동모터(M)의 회전축과 동력전달부재를 통해 연결되어 회동력을 전달받을 수 있도록 구성된다.

한편, 상기 제1,2교반축(S1,S2)에는 반경방향으로 다수의 혼합봉(MB)(도 5의 사진 참조)이 설치되는데, 상기 혼합봉(MB)은 제1,2교반축(S1,S2)의 길이방향으로 나선형을 이루도록 구성된다.

특히, 상기 혼합봉(MB)은 제1,2교반축(S1,S2)에 설치되는 개수가 서로 다르게 구성되는데, 바람직하게는 서로 4:5의 개수비를 이루도록 하여 서로 간섭되지 않으면서 대략 맞물리는 형태로 서로 엇갈려 회전가능하게 구성되며, 나사 체결방식으로 분해하기 쉽도록 조립된다.

예컨대, 제1교반축(S1)에 반경방향을 따라 8개가 설치된 경우라면 제2교반축(S2)에는 10개가 설치되어 상기 개수비를 이루도록 구성되며, 원주에 설치된 지점을 서로 달리하여 제1,2교반축(S1,S2)이 회전하더라도 혼합봉(MB)들 상호간에 간섭이 일어나지 않도록 하여야 한다.

더구나, 상기 제1,2교반축(S1,S2)은 서로 다른 회전수비를 갖도록 구성되는데 이를 테면 제1교반축(S1)과 제2교반축(S2)이 감속기를 통해 대략 10:8의 회전수비로 회전되게 구성할 수 있다.

그러면, 회전되는 도중에 회전비가 다르기 때문에 혼합봉(MB)들 사이에 비산재가 걸리더라도 자연스럽게 스윕(Swip)되면서 혼합봉(MB)의 단부가 청소되므로 별도 청소를 위한 유지 보수 시간을 가질 필요가 없게 된다.

이에 더하여, 상기 혼합봉(MB)은 단부 중심에 돌출된 코어(COR)를 중심으로 대략 10mm 정도 초경합금 팁(Tip)이 산소 용접되어 구성되므로 육성용접 대비 50배 이상의 내마모성을 갖게 되어 사용수명을 현격히 증대시킬 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 혼합봉(MB)은 기존의 플랫형 주걱모양인 패들과 달리 봉상으로 형성되어 있으므로 믹싱, 이송시 과부하를 줄여 소비전력도 낮추는 기능도 수행하게 된다.

나아가, 상기 분체배출구(220) 직전에는 높이 조절이 가능한 댐(DAM)을 설치하여 믹싱되면서 이송되는 분체, 즉 비산재가 곧바로 배출되지 않고 일정량이 찬 후에 배출되게 함으로써 그 만큼 체류시간을 증대시켜 혼합효율을 더욱 더 향상시키는 효과도 얻을 수 있다.

특히, 본 발명에서는 비산재를 안정화시키기 위해 투입되는 약제, 즉 킬레이트를 기존처럼 물과 따로 공급하지 않고, 프리믹싱 탱크(Premixing Tank)(PT)를 이용하여 킬레이트와 물을 살수 전에 미리 혼합하여 용액상태로 만들고, 이렇게 용액상태로 되어 먼저 물과 혼합된 킬레이트를 살수토록 함으로써 약제의 반응성을 높이고, 약제가 비산재와 미반응하는 현상을 극소화시킬 수 있게 된다.

덧붙여, 상기 케이스(200)의 길이 일부, 바람직하기로는 상기 플로우 컨트롤러 전단에 손잡이(GR)에 의해 높이 조절이 가능한 파티션플레이트(PP)가 더 설치되어 믹싱, 이송되는 비산재가 일정량 이상이되었을 때만 오버플로우 형태로 배출되도록 구성할 수 있다.

이렇게 하면, 비산재가 케이스(200) 내부에 체류하는 시간이 길어져 그 만큼 혼합효율이 향상되게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 분체 혼합기는 여러가지 장치적 구성을 통해 비산재의 체류시간을 증대시킴으로써 믹싱 효율을 높이고, 킬레이트와 미반응된 비산재 양이 거의 없도록 하여 처리 효율을 현저히 향상시킬 수 있게 된다.

특히, 믹싱 효율이 높아짐은 물론 프리믹싱 탱크(PT)를 통해 킬레이트를 액상으로 공급하기 때문에 비산재와의 미반응량이 극소화되어 비산재 안정화에 탁월한 효고를 제공하며, 이러한 이유로 살포하는 킬레이트의 양을 기존보다 줄일 수 있게 된다.

100: 베이스프레임 200: 케이스
300: 투입호퍼

Claims (7)

1. 베이스프레임; 상기 베이스프레임의 상면에 고정된 원통형 케이스; 상기 베이스프레임의 상면에 상기 케이스와 평행하게 고정된 구동모터; 상기 케이스에 내장되고, 상기 구동모터와 연결되어 서로 마주보는 방향으로 회전되는 한 쌍의 교반축; 상기 한 쌍의 교반축에 반경방향으로 다수 고정되고, 교반축의 길이방향으로 나선형을 이루되, 서로 다른 개수로 고정되어 서로 맞물리는 형태로 회동되는 혼합봉; 상기 케이스 내부로 투입된 후 믹싱, 이송되는 비산재에 액상으로 살포되는 물과 킬레이트가 혼합된 약제를 저장하는 프리믹싱 탱크;를 포함하는 분체 혼합기에 있어서;
   상기 혼합봉의 개수비는 4:5이고, 상기 한 쌍의 교반축은 10:8의 회전수비를 갖고 서로 다른 회전수로 회전되며, 상기 케이스의 분체배출구 전단에는 높이 조절이 가능한 댐이 형성되고, 상기 케이스의 길이 일부 내부면에는 '>' 형상으로 돌출된 배출가이드가 더 설치된 것을 특징으로 하는 분체 혼합기.
   
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4. 청구항 1에 있어서;
   상기 혼합봉의 단부에는 중앙에 형성된 코어에 박히는 형태로 초경합금으로 된 10mm 팁이 산소용접되어 형성된 것을 특징으로 하는 분체 혼합기.
   
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