KR101987731B1 - The stabilizer impeller for a mixer - Google Patents

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KR101987731B1 KR1020190022943A KR20190022943A KR101987731B1 KR 101987731 B1 KR101987731 B1 KR 101987731B1 KR 1020190022943 A KR1020190022943 A KR 1020190022943A KR 20190022943 A KR20190022943 A KR 20190022943A KR 101987731 B1 KR101987731 B1 KR 101987731B1
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Abstract

The present invention relates to a structure of a stabilizer type impeller used in an agitator, which is developed to increase an agitating strength by an impeller and to reduce power by additional processing rather than changing of a shape of an impeller wing in an agitator represented as a mixer. According to the present invention, the impeller used in the agitator which is coupled to a shaft by including three agitating wings having a first inclined surface inclined by approximately 30 to 40 degrees with respect to the horizontality in a part coupled to the shaft, a second inclined surface upwardly obliquely bent from an upper portion of the first inclined surface to a lower portion thereof, and a third inclined surface bent in a normal direction at an end of the second inclined surface. Also, a stabilizer having a plate shape and one surface thereof attached along a bent rear surface where the first inclined surface (121) and the second inclined surface meet, and having the width decreasing in an axial direction, is mounted on the agitating wings. The second inclined surface has a cross-shaped through-cut part in which a cut width extends toward the center in a direction perpendicular to a direction parallel to a boundary of the third inclined surface.

Description

교반기에 사용되는 스테빌라이저형 임펠러의 구조{The stabilizer impeller for a mixer}Structure of stabilizer impeller for agitator

본 고안은 교반기에 사용되는 스테빌라이저형 임펠러의 구조에 관한 것으로서, 좀더 상세하게 설명하면 다양한 교반기 중에 수처리 장치에 사용되는 임펠러 날개의 형상적인 변화가 아닌 추가적인 가공에 의하여 임펠러에 의한 교반강도를 높이고 동력을 줄일 수 있도록 하기 위하여 개발된 교반기에 사용되는 스테빌라이저형 임펠러의 구조에 관한 것이다.The present invention relates to the structure of the stabilizer type impeller used in the stirrer, and in more detail, the agitation strength and power of the impeller are increased by additional processing rather than the shape change of the impeller blades used in the water treatment device in various stirrers. It relates to a structure of a stabilizer type impeller used in the stirrer developed to reduce the pressure.

교반기는 액체와 액체, 액체와 고체, 또는 분체 등을 휘저어 섞기 위한 기구로서 공통의 구조는 축과 축에 장착되는 임펠러로 이루어져 회전에 의하여 교반이 이루어지도록 하는 것이다.The stirrer is a mechanism for stirring liquid and liquid, liquid and solid, or powder, and the common structure is composed of a shaft and an impeller mounted on the shaft so that stirring is performed by rotation.

교반기는 적용되는 물질과 장치 등 다양한 조건에 의하여 임펠러의 형상은 달라질 수 밖에 없으나 동일한 조건에서 작동하는 임펠러의 경우 그 형상면에서는 상당한 공통점을 가지고 있다.The shape of the impeller can be varied depending on various conditions such as materials and devices to be applied, but impellers operating under the same conditions have a lot in common in terms of shape.

대규모 수처리 시스템의 반응조에서의 혼합공정에서 보다 더 효율적이고 좋은 성능의 임펠러를 개발하기 위하여 임펠러에 의한 반응조 내부의 유동장에 관한 정밀한 정보를 반응조 내의 각 지점에서 유체유동 해석결과를 비교 분석하여, 축방향(axial)의 아래방향과 원주방향(radial)으로의 속도분포 고르게 작용하고, 반응조 내에서 형성되는 난류운동에너지가 반응조 내의 사각지역에까지 전달되도록 개선하고 있다.In order to develop a more efficient and better performing impeller in the mixing process in the reactor of the large-scale water treatment system, it is possible to compare and analyze the fluid flow analysis results at each point in the reactor by precise information about the flow field inside the reactor by the impeller. The velocity distribution in the downward direction and the radial direction of the axial acts evenly, and the turbulent kinetic energy formed in the reactor is transmitted to the dead zone in the reactor.

이에 임펠러의 교반용 날개의 경우 적용 조건에 따른 폭과 기울어진 각도 등의 기본적인 형상의 경우 다양한 분석에 의하여 도달한 최적의 것인 거의 동일한 형상을 가지고 있게 되었다.In the case of the impeller stirring blade, the basic shape such as the width and the inclination angle according to the application conditions have almost the same shape that is the optimum reached by various analysis.

도 4는 종래 수처리 장치에 사용되는 교반기의 임펠러를 나타낸 사시도로서, 상기 임펠러(1)는 축(11)의 외주면을 따라 방사형을 3개의 교반용 날개(12)가 결합되며, 상기 교반용 날개(12)는 축(11)과 결합된 부분에서 수평에서 약 30 ~ 40도 경사진 제1 경사면(121)과, 상기 제1 경사면(121)의 상부에서 하부로 상향 경사지게 사선으로 절곡되어 형성되는 제2 경사면(122) 및 제2 경사면(122)의 끝단에 절곡 형성되는 제3 경사면(123)이 형성되어 있다.4 is a perspective view showing an impeller of a stirrer used in a conventional water treatment apparatus, wherein the impeller 1 is coupled to three stirring vanes 12 radially along the outer circumferential surface of the shaft 11, and the stirring vane ( 12 is a first inclined surface 121 inclined at an angle of about 30 to 40 degrees horizontally in a portion combined with the shaft 11, and is formed by bent diagonally upward from the upper portion of the first inclined surface 121 The third inclined surface 123 is formed at the ends of the second inclined surface 122 and the second inclined surface 122.

이러한 구조는 본원인이 선출원하여 등록받은 대한민국실용신안등록 제20-0306921-0000호 (2003.02.27)에 제시된 것으로 중심에서 바깥쪽으로 갈수록 각속도는 증가하고 교반용 날개는 제1 경사면(121)에서 제2 경사면(122)의 비율이 점차 커지면서 단면적이 증가하여 원주방향으로 미는 힘이 점차 증가하도록 하는 구조를 가진다.Such a structure is presented in Korean Utility Model Registration No. 20-0306921-0000 (2003.02.27) registered by the applicant in advance, and the angular velocity increases from the center to the outside, and the stirring blade is formed on the first inclined surface 121. As the ratio of the two inclined surfaces 122 is gradually increased, the cross-sectional area is increased so that the pushing force in the circumferential direction is gradually increased.

이러한 구조는 축(11)에 작용하는 토크의 크기가 과거 단순한 평판형 날개와 비교하면 월등히 감소되고 소요되는 동력 또한 현저히 줄어드는 효과를 가지는 것으로 이러한 교반용 날개(12)를 기반으로 하여 보다 개선된 효과를 가지는 임펠러에 대한 추가적인 개발이 필요한 상황이다.This structure has the effect that the magnitude of the torque acting on the shaft 11 is significantly reduced compared to the simple flat blades in the past, and the required power is also significantly reduced. There is a need for further development of the impeller with.

대한민국실용신안등록 제20-0306921-0000호 (2003년02월27일)Korea Utility Model Registration No. 20-0306921-0000 (February 27, 2003) 대한민국특허등록 제10-0436248-0000호 (2004년06월04일)Korea Patent Registration No. 10-0436248-0000 (June 04, 2004) 대한민국특허등록 제10-0523466-0000호 (2005년10월17일)Korea Patent Registration No. 10-0523466-0000 (October 17, 2005) 대한민국특허등록 제10-0970137-0000호 (2010년07월07일)Korea Patent Registration No. 10-0970137-0000 (July 07, 2010) 대한민국특허등록 제10-1572198-0000호 (2015년11월20일)Korea Patent Registration No. 10-1572198-0000 (November 20, 2015)

본 고안은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 그 목적은 교반기에 사용되는 임펠러의 전체적인 형상에서 추가적인 가공에 의하여 교반 강도를 높일 수 있도록 하고 소요되는 동력을 줄일 수 있도록 하는 교반기에 사용되는 임펠러를 개발하는 것에 있다.The present invention was developed to solve the above-mentioned problems, the purpose of which is to improve the stirring strength by further processing in the overall shape of the impeller used in the stirrer to be used in the stirrer to reduce the power required Is in developing.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 축과 결합된 부분에서 수평에서 약 30 ~ 40도 경사진 제1 경사면과 상기 제1 경사면의 상부에서 하부로 상향 경사지게 사선으로 절곡되어 형성되는 제2 경사면 및 제2 경사면의 끝단에 법선 방향으로 절곡 형성되는 제3 경사면을 구비하는 세 개의 상기 교반용 날개를 구비하여 상기 축과 결합하도록 하는 교반기에 사용되는 임펠러에 있어서;In order to achieve the above object, the present invention provides a first inclined surface inclined at an angle of about 30 to 40 degrees horizontally in a portion coupled with an axis, and a second inclined surface formed by diagonally bent upwardly downward from an upper portion of the first inclined surface. And an impeller for use in an agitator having three agitating blades having a third inclined surface bent in a normal direction at an end of a second inclined surface to engage with the shaft.

상기 교반용 날개에는 판형으로 형성되어 상기 제1 경사면(121)과 제2 경사면이 만나는 절곡된 배면을 따라 일면이 부착되며, 축 방향으로 갈수록 상하 폭이 좁아지는 스테빌라이저(stabilizer)가 장착되고;The stirring blade is formed in a plate shape and is attached to one surface along the bent back surface where the first inclined surface 121 and the second inclined surface meet each other, and a stabilizer is provided to narrow the upper and lower widths toward the axial direction;

상기 제2 경사면에는 제3 경사면의 경계선과 평행한 방향과 수직인 방향으로 각각 중앙으로 갈수록 절개 폭이 확장되는 십자형의 관통 절개부가 형성됨을 특징으로 한다.The second inclined surface is characterized in that the cross-shaped through-cutting portion is formed to extend the cutting width toward the center in the direction parallel to and perpendicular to the boundary line of the third inclined surface.

아울러, 상기 제3 경사면의 중앙에는 원형으로 관통되는 관통홀이 형성됨을 특징으로 한다.In addition, the through-hole is formed in the center of the third inclined surface is formed in a circular shape.

또한, 상기 관통홀에는 외경이 상기 관통홀의 내경에 상응하여 삽입 고정되고 상기 교반용 날개의 두께보다 긴 길이를 가지는 원통관이 추가로 형성됨을 특징으로 한다.In addition, the through-hole is characterized in that the outer diameter is inserted and fixed corresponding to the inner diameter of the through-hole and the cylindrical tube having a length longer than the thickness of the blade for stirring is further formed.

상술한 바와 같이 본 고안은 교반용 날개의 저면에 상기 제1 경사면과 제2 경사면이 만나는 지점을 따라 스테빌라이져를 장착하도록 하여 교반효과를 높임과 동시에 제2 경사면 또는 제3 경사면에 관통된 관통 절개부를 형성하도록 하여 소요되는 동력을 감소시키도록 하여 임펠러의 상능을 향상시키는 효과가 있다.As described above, the present invention allows the stabilizer to be mounted along the point where the first inclined surface and the second inclined surface meet on the bottom surface of the stirring blade, thereby increasing the stirring effect and at the same time, penetrating through the second inclined surface or the third inclined surface. It is possible to reduce the power required to form the effect of improving the performance of the impeller.

도 1은 본 고안의 일 실시 예에 따른 사시도
도 2는 본 고안의 다른 실시 예에 따른 사시도
도 3은 본 고안의 또 다른 실시 예에 따른 사시도
도 4는 종래 수처리 장치에 사용되는 교반기의 임펠러를 나타낸 사시도1 is a perspective view according to an embodiment of the present invention
2 is a perspective view according to another embodiment of the present invention
3 is a perspective view according to another embodiment of the present invention
Figure 4 is a perspective view showing the impeller of the stirrer used in the conventional water treatment apparatus

이에 본 고안의 구성을 첨부된 도면에 의하여 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.Accordingly, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce.

도 1은 본 고안의 일 실시 예에 따른 사시도로서, 축(11)과 결합된 부분에서 수평에서 약 30 ~ 40도 경사진 제1 경사면(121)과 상기 제1 경사면(121)의 상부에서 하부로 상향 경사지게 사선으로 절곡되어 형성되는 제2 경사면(122) 및 제2 경사면(122)의 끝단에 법선 방향으로 절곡 형성되는 제3 경사면(123)을 구비하는 세 개의 상기 교반용 날개(12)를 구비하여 상기 축(11)과 결합하도록 하는 교반기에 사용되는 임펠러(1)에 있어서;1 is a perspective view according to an embodiment of the present invention, in which the first inclined surface 121 and the upper portion of the first inclined surface 121 which are inclined about 30 to 40 degrees horizontally in a portion combined with the shaft 11 are shown. Three agitating blades 12 having a second inclined surface 122 that is bent diagonally upward and a third inclined surface 123 that is bent in a normal direction at an end of the second inclined surface 122. In the impeller (1) having a stirrer to be coupled to the shaft (11);

상기 교반용 날개(12)에는 판형으로 형성되어 상기 제1 경사면(121)과 제2 경사면(122)이 만나는 절곡된 배면을 따라 일면이 부착되며, 축(11) 방향으로 갈수록 상하 폭이 좁아지는 스테빌라이저(124 ;stabilizer)가 장착되고;The stirring blades 12 are formed in a plate shape and one surface is attached along the bent back surface where the first inclined surface 121 and the second inclined surface 122 meet each other, and the upper and lower widths become narrower toward the axis 11. A stabilizer 124 is mounted;

상기 제2 경사면(122)에는 제3 경사면(123)의 경계선과 평행한 방향과 수직인 방향으로 각각 중앙으로 갈수록 절개 폭이 확장되는 십자형의 관통 절개부(125)가 형성됨을 특징으로 하는 교반기에 사용되는 임펠러(1)를 나타내었다.The second inclined surface 122 is a stirrer, characterized in that the cross-shaped through-cutting portion 125 is formed in the incision width is extended toward the center in a direction perpendicular to the direction parallel to the boundary line of the third inclined surface 123 The impeller 1 used is shown.

본원은 교반강도를 높이고 동력의 소모를 줄이도록 하는 두 가지의 목적을 가지고 있는 것이며, 일반적으로 교반강도를 높이기 위하여 회전속도를 높이거나 교반용 날개(12)의 폭을 넓게 형성하거나 경사각을 올린다는 것은 기초적인 원리이지만 이러한 경우 저항에 의하여 동력의 소모가 증가하게 되는 문제점이 있는 것이다.The present application has two purposes to increase agitation strength and reduce power consumption, and generally, to increase agitation strength, to increase the rotational speed or to form a wider width of the blade for stirring (12) or to increase the inclination angle. This is a basic principle, but in this case, there is a problem that power consumption is increased by resistance.

이에 본원은 기본 교반용 날개(12)에 스테빌라이저(124)를 장착하는 경우 교반강도가 높아지지만 동력의 소모가 증가하지만 관통 절개부(125)를 형성할 경우에 이러한 동력의 증가폭보다 감소폭이 더 크게 되어 교반강도를 높이고 동력의 소모를 줄이는 두가지 목적을 달성하게 되었다.Thus, in the present application, when the stabilizer 124 is mounted on the basic stirring blade 12, the stirring strength is increased, but the power consumption is increased, but when the through cutout 125 is formed, the decrease is more than the increase of the power. This has been achieved to achieve two goals: increased agitation intensity and reduced power consumption.

임펠러+스테빌라이저Impeller + Stabilizer 임펠러+스테빌라이저+관통 절개부Impeller + Stabilizer + Through Incision

Figure 112019020461210-pat00001
Figure 112019020461210-pat00001
Figure 112019020461210-pat00002
Figure 112019020461210-pat00002

위 표 1은 본원인의 실험결과를 나타낸 것으로 평면상에서 회전하였을 때 유동분포를 나타낸 것으로 스테빌라이저(124)만 장착하였을 경우 교반강도의 상승에 의하여 강한 흐름이 나타나지만 관통 절개부(125)를 추가하는 경우 교반강도는 약간 낮아지지만 강하고 안정된 흐름을 가져 오는 것을 알 수 있었다.이때 관통 절개부(125)의 형상은 다양한 형상으로도 구현 가능하지만 가공의 용이성과 본원인이 실시한 각종 실험의 결과로 두 개의 길쭉한 마름모가 수직으로 겹쳐있는 형상인 열십자 형상이 가장 우수한 효과를 가져왔다.Table 1 above shows the experimental results of the present inventors, and shows the flow distribution when rotated on a plane. When only the stabilizer 124 is mounted, a strong flow appears due to the increase in the stirring strength, but the through incision 125 is added. In this case, the agitation strength was slightly lowered, but it was found to bring a strong and stable flow. In this case, the shape of the through cutout 125 may be realized in various shapes, but as a result of the ease of processing and various experiments conducted by the present inventors, The crisscross shape, a shape in which elongated rhombuses overlap vertically, has the greatest effect.

도 2는 본 고안의 다른 실시 예에 따른 사시도로서, 상기 제3 경사면(123)의 중앙에는 원형으로 관통되는 관통홀(126)이 형성됨을 특징으로 하는 실시 예를 나타내었다.Figure 2 is a perspective view according to another embodiment of the present invention, the center in the center of the third inclined surface 123 is shown an embodiment characterized in that the through-hole 126 is formed in a circular shape.

상기 실시 예는 하부에 스테빌라이저(124)가 장착되어 강하게 유체를 미는 상황에서 제3 경사면(123)에서 미는 흐름을 만들 경우 유체의 흐름이 불안정해지는 것을 발견하여 이를 개선한 실시 예이다.The above embodiment is an embodiment in which the stabilizer 124 is mounted on the lower part and finds that the flow of the fluid becomes unstable when the flow is pushed on the third inclined surface 123 in the state of strongly pushing the fluid.

임펠러+스테빌라이저+관통 절개부Impeller + Stabilizer + Through Incision 임펠러+스테빌라이저+관통 절개부+관통홀Impeller + Stabilizer + Through Incision + Through Hole

Figure 112019020461210-pat00003
Figure 112019020461210-pat00003
Figure 112019020461210-pat00004
Figure 112019020461210-pat00004

위 표 2는 측면에서 본 유동분포를 나타낸 것으로 관통 절개부(125)만 형성하였을 경우 가장자리에서 상방향으로의 유동이 발생함을 알 수 있으며 관통홀(126)을 추가하였을 경우 제3 경사면(123)의 면적을 줄이는 결과를 가져와 상방향으로의 유동이 억제됨을 확인할 수 있는 것이다.Table 2 above shows the flow distribution seen from the side. When only the through cutout 125 is formed, it can be seen that the flow from the edge occurs in the upward direction. When the through hole 126 is added, the third inclined surface 123 is shown. It can be confirmed that the flow in the upward direction is suppressed by reducing the area of).

도 3은 본 고안의 또 다른 실시 예에 따른 사시도로서, 상기 관통홀(126)에는 외경이 상기 관통홀(126)의 내경에 상응하여 삽입 고정되고 상기 교반용 날개(12)의 두께보다 긴 길이를 가지는 원통관(127)이 추가로 형성됨을 특징으로 하는 실시 예를 나타내었다.3 is a perspective view according to another embodiment of the present invention, an outer diameter of the through hole 126 is inserted and fixed corresponding to the inner diameter of the through hole 126 and is longer than a thickness of the stirring blade 12. The cylindrical tube 127 having an is shown an embodiment characterized in that it is further formed.

위 실시 예는 관통홀(126)만 형성하였을 경우에 관통된 내경면에 유체가 충돌하여 회전방향의 후방으로는 흐름이 분산되지만 원통관(127)을 형성할 경우 어느 정도 안정된 흐름이 후방에 형성되어 교반을 도와주고 동력 소모를 줄이는 효과가 상승하게 된다.In the above embodiment, when only the through-hole 126 is formed, the fluid collides with the penetrated inner diameter surface so that the flow is dispersed in the rearward direction of rotation, but when the cylindrical tube 127 is formed, a somewhat stable flow is formed at the rear. It helps to agitate and increase the effect of reducing power consumption.

1 : 임펠러
11 : 축
12 : 교반용 날개
121 : 제1 경사면 122 : 제2 경사면
123 : 제3 경사면 124 : 스테빌라이저
125 : 관통 절개부 126 : 관통홀
127 : 원통관1: impeller
11: axis
12: stirring blade
121: first inclined surface 122: second inclined surface
123: third slope 124: stabilizer
125: through incision 126: through hole
127: cylinder tube

Claims (3)

축(11)과 결합된 부분에서 수평에서 30 ~ 40도 경사진 제1 경사면(121)과 상기 제1 경사면(121)의 상부에서 하부로 상향 경사지게 사선으로 절곡되어 형성되는 제2 경사면(122) 및 제2 경사면(122)의 끝단에 법선 방향으로 절곡 형성되는 제3 경사면(123)을 구비하는 세 개의 교반용 날개(12)를 구비하여 상기 축(11)과 결합하도록 하는 교반기에 사용되는 임펠러(1) 구조에 있어서;
상기 교반용 날개(12)에는 판형으로 형성되어 상기 제1 경사면(121)과 제2 경사면(122)이 만나는 절곡된 배면을 따라 일면이 부착되며, 축(11) 방향으로 갈수록 상하 폭이 좁아지는 스테빌라이저(124 ;stabilizer)가 장착되고;
상기 제2 경사면(122)에는 제3 경사면(123)의 경계선과 평행한 방향과 수직인 방향으로 각각 중앙으로 갈수록 절개 폭이 확장되는 십자형의 관통 절개부(125)가 형성됨을 특징으로 하는 교반기에 사용되는 스테빌라이저형 임펠러의 구조.
The first inclined surface 121 which is inclined 30 to 40 degrees horizontally in a portion combined with the shaft 11 and the second inclined surface 122 which is formed by being bent diagonally upward from the upper portion of the first inclined surface 121 to the bottom. And three stirring blades 12 having a third inclined surface 123 that is bent in a normal direction at an end of the second inclined surface 122, and an impeller used in the agitator to be coupled to the shaft 11. (1) in the structure;
The stirring blades 12 are formed in a plate shape and one surface is attached along the bent back surface where the first inclined surface 121 and the second inclined surface 122 meet each other, and the upper and lower widths become narrower toward the axis 11. A stabilizer 124 is mounted;
The second inclined surface 122 is a stirrer, characterized in that the cross-shaped through-cutting portion 125 is formed in the incision width is extended toward the center in a direction perpendicular to the direction parallel to the boundary line of the third inclined surface 123 Structure of stabilizer type impeller used.
제 1항에 있어서,
상기 제3 경사면(123)의 중앙에는 원형으로 관통되는 관통홀(126)이 형성됨을 특징으로 하는 교반기에 사용되는 스테빌라이저형 임펠러의 구조.
The method of claim 1,
The structure of the stabilizer-type impeller used in the stirrer, characterized in that the through-hole 126 is formed in the center of the third inclined surface 123.
제 2항에 있어서,
상기 관통홀(126)에는 외경이 상기 관통홀(126)의 내경에 상응하여 삽입 고정되고 상기 교반용 날개(12)의 두께보다 긴 길이를 가지는 원통관(127)이 추가로 형성됨을 특징으로 하는 교반기에 사용되는 스테빌라이저형 임펠러의 구조.The method of claim 2,
The through-hole 126 is characterized in that the outer diameter is inserted and fixed corresponding to the inner diameter of the through-hole 126 and the cylindrical tube 127 having a length longer than the thickness of the stirring blade 12 is further formed. Structure of stabilizer type impeller used in stirrer.
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