KR101911053B1 - 교반기용 교반구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 교반용기의 내부에서 대상물(유체/분체)들을 혼합하여 교반하는 과정에서 대상물들이 교반용기의 내부를 공간적으로 다수개로 분할하면서 수직상의 서클순환구조를 독립적으로 형성하여 교반효율을 향상시키도록;
교반용기의 바닥면에 고정되며 상부에는 다수의 수직관통공들이 사이간격을 가지면서 형성되고 하부에는 상기 수직관통공들이 각각 연통되는 수용공간이 형성되고 상기 수용공간에서 외측방향으로 관통된 토출공들이 각각 형성된 고정자와; 상기 고정자의 수용공간에 회전가능하게 배치되되 외주면에 다수의 베인날개들이 사이간격을 가지면서 형성된 회전자;를 포함하여 이루어지는 교반기용 교반구조에 있어서; 상기 회전자는, 중앙에 수직상으로 모터의 회전력을 통해 회전하도록 된 회전축이 축고정되는 축공이 형성되며, 외주면이 하측방향으로 갈수록 점차 그 직경이 증대하는 원뿔형상의 경사면을 가지고, 상기 원뿔모양의 경사면에 상기 베인날개들이 나선방향으로 곡면을 형성하면서 배치되고, 상기 수용공간의 내주면과 근접되게 상기 외주면에서 돌출형성된 교반기용 교반구조를 제공한다.

Description

교반기용 교반구조{Agitatoring structure for agitator}

본 발명은, 교반 대상물을 혼합하여 교반하도록 된 교반기에서 회전력을 통해 대상물을 교반하도록 된 교반기용 교반구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 교반용기의 내부에서 대상물(유체/분체)들을 혼합하여 교반하는 과정에서 대상물들이 교반용기의 내부를 공간적으로 다수개로 분할하면서 수직상의 서클순환구조를 독립적으로 형성하여 교반효율을 향상시키도록 된 교반기용 교반구조에 관한 것이다.

일반적으로, 교반기는, 재료 물질인 유체 또는 유체 및 분체로 이루어지는 교반 대상물들을 혼합하여 교반하는 장치의 하나이다.

이러한 교반기는, 교반 형식에 따라 탱크 교반기와 유동식 교반기로 구분될 수 있다.

상기에서 탱크 교반기는, 탱크 속에 교반대상물 및 교반장치가 배치된 것으로, 교반용 날개의 형식에 따라 프로펠러형, 오어형, 터빈형, 나선축형 등으로 구분될 수 있다.

상기에서 프로펠러형은 점도가 낮은 액체 또는 고체입자를 함유하고 있는 액체의 교반에 사용되고, 상기 오어형은 낮은 점도용으로 사용되고 구조가 간단한 특징을 갖고 있으며, 상기 터빈형은 원심력을 이용한 것으로 교반효율이 높은 특징을 갖고 있고, 상기 나선축형은 점도가 높은 교반물의 효과적인 교반이 가능한 특징을 갖고 있다.

이와 같은 교반기는 교반대상물에 잠겨지도록 설치된 임펠러의 회전에 의해 선회류가 형성되고, 형성된 선회류를 따라 교반대상물이 유동하는 과정에서 교반대상물 간의 충돌이 발생되어 교반대상물의 교반이 이루어지게 된다.

한편, 통상적인 구조를 가지는 교반기용 임펠러는, 임펠러의 회전에 의해 발생되는 교반대상물의 유동이 수평방향 또는 수직방향으로 일정한 흐름을 가지며, 이처럼 일정한 흐름을 갖는 교반대상물의 유동은 탱크의 벽면에 충돌하면서 반사되어 탱크의 내부를 순환하는 선회류를 형성하게 되므로, 임펠러 주변에서만 효과적이 교반이 이루어지게 된다.

한국특허출원번호 제10-2007-0088089호(명칭: 균질혼련기의 교반장치/2007.08.31.)에서는, 공보에 공지된 바와 같이; 교반부 및 구동부를 용기 하부측 중앙에 설치하여 모터 구동에 따른 교반부의 원심작용을 통해 용기내에서 균질혼합을 위한 처리물이 연속적으로 순환이 이루어지면서 상기 처리물의 균질화를 이루도록 구성된 균질혼련기에 있어서, 상기 교반부는 상호 교합되면서 각기 내,외측 원주면 상에 등간격으로 이격 형성된 날개를 구비한 고정자 및 회전자로 구성되되, 상기 고정자의 날개 하단 원주면 상에는 회전자의 원심작용에 따라 교반이 종료된 균질혼합 처리물이 상기 고정자 및 회전자의 각 날개 사이와 더불어 상기 고정자 날개 하단 원주면에서도 동시 배출이 이루어지도록 하기 위한 처리물배출공이 관통 형성된 교반장치가 기재되어 있다.

그리고, 한국특허출원번호 제10-2009-0017376호(명칭: 심층 교반기/2009.03.02.)에서는, 공보에 공지된 바와 같이; 내부가 빈 원뿔형 몸체로 이루어지고 이 원뿔형 몸체의 상단에 모터에 의해서 회전하는 회전축이 결합되며, 상기 몸체의 외측 경사면에는 상단에서 하단까지 일정 간격을 두고 스크류 형태로 돌출된 다수 개의 교반날개가 형성된 임펠러를 포함하여 구성됨으로써, 반응조 심층의 높은 수압에서도 안정적인 회전할 수 있고 교반날개에 의해서 형성되는 수류가 하부경사방향으로 상승하므로 반응조 내부의 대류가 이루어지는 교반기가 기재되어 있다.

한편, 한국특허출원번호 제10-2011-0081617호(명칭: 다기능 교반기/2011.08.17.)에서는, 공보에 공지된 바와 같이; 모터와, 상기 모터로부터 연장되며 모터의 구동에 의해 회전하는 구동축과, 상기 구동축에 설치된 임펠러로 구성된 교반기에 있어서, 상기 임펠러가, 구동축과 연결되어 회전하며 구동축으로부터 멀어질수록 확장된 직경을 갖는 콘타입으로 형성된 메인허브; 상기 메인 허브와 소정 간격 이격된 채로 메인 허브를 감싸도록 배치되어 메인 허브와의 사이에 유체의 유동을 위한 유동로를 형성하고, 메인 허브와 결합되어 메인 허브와 함께 회전하며, 상단부로부터 하단부로 갈수록 확장된 직경을 갖는 콘타입으로 형성된 보조 허브; 상기 보조 허브의 상단부에 설치되고, 구동축과 일정 간격 이격된 채로 구동축을 감싸는 구조를 가지며, 구동축을 따라 연장되게 형성되어 상기 유동로를 교반대상물의 상층부로 연장시키는 연장관; 및 상기 메인 허브의 외면에 나선형으로 돌출되게 형성되어 메인 허브의 회전 시, 상기 유동로의 상단부를 통해 유체를 유입시키고 유동로의 하단부를 통해 유체를 배출시키는 다수 개의 메인 블레이드로 구성된 교반기가 기재되어 있다.

또한, 한국특허출원번호 제10-2014-0190826호(명칭: 교반기용 고정자 및 회전자 조립체/2014.12.26.)에서는, 공보에 공지된 바와 같이; 교반 용기에 고정되는 고정자, 및 상기 고정자에 대한 위치가 가변되도록 상하로 승하강하여 기설정된 위치에서 회전하는 회전자를 포함하는 어셈블리에 있어서: 상기 고정자는, 상하면이 개방되는 원통 형상으로 형성되고, 그 상면에 제1 및 제2흡입 개구가 형성되는 원통부; 및 상기 원통부의 하단에서 방사상으로 연장되고, 배출 개구가 형성되는 스커트부; 를 포함하고, 상기 회전자는, 판상으로 형성되는 디스크부; 상기 디스크부의 중심부에 구비되는 결합부; 및 상기 디스크부의 외주연에 구비되는 교반 돌기; 를 포함하는 조립체가 기재되어 있다.

한국특허출원번호 제10-2007-0088089호 한국특허출원번호 제10-2009-0017376호 한국특허출원번호 제10-2011-0081617호 한국특허출원번호 제10-2014-0190826호

그러나 상기와 같은 종래의 교반장치들은, 구조가 복잡하여 비 경제적임은 물론, 유체와 분체의 혼합시 발행하는 유체의 순환구조가 교반통의 내부에서 전체적인 하나의 흐름을 가짐에 따라, 교반효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은, 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은, 교반용기의 내부에서 대상물(유체/분체)들을 혼합하여 교반하는 과정에서 대상물들이 교반용기의 내부를 공간적으로 다수개로 분할하면서 수직상의 서클순환구조를 독립적으로 형성하여 교반효율을 향상시키도록 된 교반기용 교반구조를 제공하는 것에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 교반기용 교반구조는, 교반용기의 바닥면에 고정되며 상부에는 다수의 수직관통공들이 사이간격을 가지면서 형성되고 하부에는 상기 수직관통공들이 각각 연통되는 수용공간이 형성되고 상기 수용공간에서 외측방향으로 관통된 토출공들이 각각 형성된 고정자와; 상기 고정자의 수용공간에 회전가능하게 배치되되 외주면에 다수의 베인날개들이 사이간격을 가지면서 형성된 회전자;를 포함하여 이루어지는 교반기용 교반구조에 있어서; 상기 회전자는, 중앙에 수직상으로 모터의 회전력을 통해 회전하도록 된 회전축이 축고정되는 축공이 형성되며, 외주면이 하측방향으로 갈수록 점차 그 직경이 증대하는 원뿔형상의 경사면을 가지고, 상기 원뿔모양의 경사면에 상기 베인날개들이 나선방향으로 곡면을 형성하면서 배치되되 상기 수용공간의 내주면과 근접되게 상기 외주면에서 돌출형성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 교반기용 교반구조는, 교반 대상물이 교반용기의 내부에서 혼합 및 교반되는 과정에서 교반대상물들이 고정자의 수직관통공들을 통해 유입되면서 베인날개들과 고정자의 내측면의 사이에서 발생되는 충돌압력과 전단압력에 의해 미세화되면서 분산되고, 베인날개들의 사이공간을 경유하면서 회전자의 경사면을 통해 안내되면서 하향외측으로 압축된 유속을 형성하여 교반대상물들의 토출압력을 증대시켜 수직관통공들과 토출공들을 각각 연결하는 유체의 서클순환구조를 각각 독립된 공간에서 각각 형성하도록 함으로써, 교반대생물들이 독립된 유체의 서클순환구조들이 교차중심으로 흡입된 후, 각각의 서클순환구조들로 분산 교반되도록 되어 교반효율을 향상시키는 효과를 가진다.

즉, 교반대상물들이 교반용기를 공간적으로 다수개로 분할하면서 수직상의 서클순환구조를 독립적으로 형성하면서 서클순환구조들의 교차점에서 강력한 와류형의 흡입력을 발생시켜 대상물의 혼합이 안정적으로 이루어져 교반품질이 향상되는 효과를 가진다.

도 1은, 본 발명에 따른 일 실시 예에 의한 교반기용 교반구조를 보인 개략 분리 사시 예시도.
도 2는, 본 실시 예에 의한 교반기용 교반구조를 보인 개략 단면 예시도.
도 3은, 본 실시 예에 의한 교반기용 교반구조를 구성하는 고정자를 보인 개략 단면 예시도.
도 4는, 본 실시 예에 의한 교반기용 교반구조를 구성하는 회전자를 보인 일부 절결 개략 단면 예시도.
도 5는, 본 실시 예에 의한 교반기용 교반구조의 적용상태를 보인 개략 예시도.
도 6은, 본 실시 예에 의한 교반기용 교반구조의 사용상태를 보인 개략 예시도.
도 7은, 본 실시 예에 의한 교반기용 교반구조의 작용상태를 보인 개략 예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 의한 교반기용 교반구조를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1 내지 도 7은, 본 발명에 따른 일 실시 예에 의한 교반기용 교반구조를 보인 도면으로, 본 실시 예에 의한 교반기용 교반구조(1)는, 교반용기(2)의 바닥면에 고정되며 상부에는 다수의 수직관통공(31)들이 사이간격을 가지면서 형성되고 하부에는 상기 수직관통공(31)들이 각각 연통되는 수용공간(32)이 형성되고 상기 수용공간(32)에서 외측방향으로 관통된 토출공(33)들이 각각 형성된 고정자(3)와; 상기 고정자(3)의 수용공간(32)에 회전가능하게 배치되되 외주면에 다수의 베인날개(41)들이 사이간격을 가지면서 형성된 회전자(4);를 포함하여 이루어진다.

즉, 미도시된 모터에서 발생된 회전력을 통해 상기 회전축(5)이 회전하여 상기 회전자(4)가 회전운동을 하면서 상기 교반용기(2)로 투입된 교반대상물(21)들을 순환시키게 된다.

이때, 상기 회전자(4)에 의해 상기 교반용기(2)의 내부에서 순환하는 교반대상물(21)들은 상기 고정자(3)의 수직관통공(31)들을 통해 유입된 후, 상기 회전자(4)의 상기 베인날개(41)들의 사이간격을 경유하여 상기 토출공(33)들로 각각 토출되면서 순환압력을 형성하게 된다.

아울러, 상기 수용공간(2)의 내주면과 상기 베인날개(41)들의 전단압력을 통해 교반대상물(21)을 미세화하여 교반효율이 향상된다.

이러한 본 실시 예에 의한 교반기용 교반구조(1)에서, 상기 회전자(4)는, 중앙에 수직상으로 모터의 회전력을 통해 회전하도록 된 회전축(5)이 축고정되는 축공(42)이 형성되며, 외주면이 하측방향으로 갈수록 점차 그 직경이 증대하는 원뿔형상의 경사면(43)을 가지고, 상기 원뿔모양의 경사면(43)에 상기 베인날개(41)들이 나선방향으로 곡면을 형성하면서 배치되되 상기 수용공간(32)의 내주면과 근접되게 상기 외주면에서 돌출형성된다.

즉, 교반대상물(21)들이 상기 수직관통공(31)들을 통해 유입된 후, 상기 베인날개(41)들의 사이공간을 경유하면서 상기 회전자(4)의 경사면을 통해 안내되면서 하향외측으로 압축된 유속을 형성하게 된다.

이에 따라, 교반대상물(21)들의 하향외측방향으로의 토출압력을 증대시켜 상기 교반용기(2)의 바닥면으로 교반대상물(21)이 분산되면서 상기 교반용기(2)의 바닥면과 내주면을 안내하면서 상기 교반용기(2)의 내부에서 상기 토출공(33)의 배치에 따른 각각의 분할공간으로 독립된 서클순환구조를 형성하게 된다.

따라서, 상기 수직관통공(31)들과 상기 토출공(33)들을 각각 연결하는 각각 독립된 분할공간들에서 각각 서클순환구조를 형성하도록 함으로써, 도 7에서 도시된 바와 같이, 교반대상물(21)들이 독립된 서클순환구조들이 교차중심으로 흡입된 후, 각각의 서클순환구조들로 분산 교반되도록 되어 교반효율을 향상시키게 된다.

즉, 교반대상물(21)들이 교반용기(2)를 공간적으로 다수개로 분할하면서 수직상의 서클순환구조를 독립적으로 형성하면서 서클순환구조들의 교차점에서 강력한 와선형의 흡입력을 발생시켜 대상물의 혼합이 안정적으로 이루어져 교반품질이 향상된다,

이와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 교반기용 교반구조(1)에서, 상기 고정자(3)의 수직관통공(31)과 상기 수용공간(33)의 경계면은, 상기 베인날개(41)의 외주면형상과 맞춤되는 형상으로 이루어져, 상기 베인날개(41)와 상기 고정자(3)의 내주면에서 교반대상물(21)의 충돌압력과 전단압력을 증대시키도록 되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 교반기용 교반구조(1)에서, 상기 고정자(3)에서 상기 토출공(33)들이 형성된 내측면에는, 상기 베인날개(41)에서 외측방향으로 돌출형성된 가압돌부(44)가 수용되면서 유체를 가압하는 수용요부(34)가 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 수직관통공(31)들을 통해 유입된 교반대상물(21)들이 상기 수용공간(32)에서 상기 회전자(4)의 베인날개(41)의 회전압에 의해 상기 토출공(33)으로 유도되면서 토출되는 중에 상기 수용요부(34)에서 상기 가압돌부(44)의 가압력을 인가받아 토출압력이 더욱 증대된다.

이에 따라, 상기 교반용기(2)의 내부에서 상기 토출공(33)들을 통해 토출되는 교반대상물(21)들의 토출압력이 각각 독립된 서클순환구조를 형성하는 압력크기를 가지게 된다.

한편 상기 가압돌부(44)의 수직상 길이는, 상기 토출공(33)의 수직상높이와 맞춤되는 길이로 이루어져, 교반대상물(21)에 대한 가압력이 안정적으로 부여되도록 되는 것이 바람직하다.

이와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 교반기용 교반구조(1)에서, 상기 수직관통공(31)들과 상기 토출공(33)들은, 상기 고정자(3)의 중심에 대하여 동일한 각도범위를 가지면서 각각 동일한 갯수로 구비되어, 교반대상물(21)이 상기 수직관통공(31)과 상기 토출공(33)을 상기 고정자(3)의 중심에서 외측직선방향으로 경유하도록 하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 교반대상물(21)의 서클순환구조가 상기 고정자(3)의 중앙을 중심으로 상기 수직관통공(31)과 상기 토출공(33)들이 배치된 범위공간을 기준으로 분할되어 구획되도록 되는 것이 가장 바람직하다.

상기에서 수직관통공(31)들과 상기 토출공(33)들은, 상기 고정자(3)를 중심으로 방사상 4분할하는 분할공간에 각각 배치되는 것이 바람직하며; 사용자의 선택에 따라 적용하는 것이 가장 바람직하다.

싱기와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 교반기용 교반구조(1)를 통해 교반대상물(21)을 교반할 때, 대량의 교반대상물(21)을 교반하고자 할 경우에는, 교반대상물(21)이 상기 수직관통공(31)을 통해 유입되는 방향으로 상기 회전자(4)를 회전시켜 교반대상물(21)이 상기 교반용기(2)의 중앙에서 하강하는 서클순환구조를 형성하도록 하여 고속 고압의 유체흐름을 형성하도록 적용하는 것이 바람직하며; 소량의 교반대상물(21)을 교반하고자 할 경우에는, 교반대상물(21)이 상기 토출공(33)을 통해 유입되는 방향으로 상기 회전자(4)를 회전시켜 교반대상물(21)이 상기 교반용기(2)의 중앙에서 상승하는 서클순환구조를 형성하도록 하여 저속 저압의 유체흐름을 형성하도록 적용하는 것이 가장 바람직하다.

이상에서 설명된 본 발명의 일 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1 : 교반기용 교반구조 2 : 교반용기
21 : 교반대상물 3 : 고정자
31 : 수직관통공 32 : 수용공간
33 : 토출공 34 : 수용요부
4 : 회전자 41 : 베인날개
42 : 축공 43 : 경사면
44 : 가압돌부 5 : 회전축

Claims (1)

1. 교반용기(2)의 바닥면에 고정되며 상부에는 다수의 수직관통공(31)들이 사이간격을 가지면서 형성되고, 하부에는 상기 수직관통공(31)들이 각각 연통되는 수용공간(32)이 형성되며, 상기 수용공간(32)에서 외측방향으로 관통된 토출공(33)들이 각각 형성된 고정자(3)와; 상기 고정자(3)의 수용공간(32)에 회전가능하게 배치되되, 중앙에 수직상으로 모터의 회전력을 통해 회전하도록 된 회전축(5)이 축고정되는 축공(42)이 형성되며, 외주면이 하측방향으로 갈수록 점차 그 직경이 증대하는 원뿔형상의 경사면(43)을 가지고, 상기 원뿔모양의 경사면(43)에 상기 수용공간(32)의 내주면과 근접되게 다수의 베인날개(41)들이 사이간격을 가지면서 나선방향으로 곡면을 형성하면서 배치되도록 형성된 회전자(4);를 포함하여 이루어지는 교반기용 교반구조에 있어서;
   상기 고정자(3)의 수직관통공(31)과 상기 수용공간(32)의 경계면은,
   상기 베인날개(41)의 외주면형상과 맞춤되는 형상으로 이루어지며;
   상기 고정자(3)에서 상기 토출공(33)들이 형성된 내측면에는,
   상기 베인날개(41)에서 외측방향으로 돌출형성된 가압돌부(44)가 수용되면서 유체를 가압하는 수용요부(34)가 형성되고;
   상기 가압돌부(44)의 수직상 길이는,
   상기 토출공(33)의 수직상높이와 맞춤되는 길이로 이루어지는 것을 특징으로 하는 교반기용 교반구조.

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