KR102643934B1 - 임펠러 조립체 및 이를 이용한 고체와 액체의 혼합장치 - Google Patents
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Abstract
고체와 액체의 혼합장치용 임펠러 조립체 및 해당 임펠러 조립체를 사용한 고체와 액체의 혼합장치에 있어서, 임펠러 조립체는, 임펠러(1)를 포함하고, 임펠러(1)는 원뿔대형 본체(2)를 포함하고, 본체(2)의 경사면에 위로부터 아래로 복수의 혼합 블레이드(4)가 형성되고, 임펠러 조립체는 본체(2) 하부 외측에 설치된 적어도 한 층의 가림판(5)을 더 포함한다; 혼합장치는 또한 하우징(14), 적어도 하나의 고체 공급 장치(9); 적어도 하나의 액체 공급 장치(12); 본체(2)와 하우징(14)의 대응되는 부분에 의해 한정되고 임펠러(1)의 회전에 의해 고체와 액체를 혼합하여 현탁액을 형성하는 혼합챔버(11); 및 혼합 챔버(11) 하부의 유동통로 출구 및 토출기구(26) 사이에 설치되고, 임펠러 조립체의 본체(2) 이 외의 부분과 하우징(14)의 대응되는 부분에 의해 한정되고, 가림판(5)의 전단작용을 이용하여 혼합 챔버(11)에서 유출된 현탁액을 분산시키는 분산챔버(15)를 더 포함한다.
Description
본 발명은 고체와 액체의 혼합장치의 분야에 관한 것으로, 특히 초미세 분체와 액체를 혼합하여 고점도 또는 고농도 현탁액을 생성하는 장치에 관한 것이며, 본 발명은 또한 고체와 유체의 혼합장치에 사용되는 임펠러 조립체에 관한 것이다.
공업 영역에서, 많은 액체 원료는 분체와 액체가 혼합되여 제조된 것이고, 특히, 나노급의 분체와 같은 초미세 분체의 소량의 액체에서의 혼합 분산, 또는 예를 들어 이온 배터리의 양극 및 음극 분야에서 사용되는 페이스트와 같은 고점도의 혼합액으로 혼합 분산하는 것이다. 보통 전체 혼합 과정은 분해, 침윤 및 분산의 세 단계로 나눌 수 있다. 분산 단계에서, 분체는 큰 덩어리에서 블레이드 등 기타 구조에 의해 교반된 후 대략 분말 상태로 변화된다. 침윤단계에서, 분말 형태의 분체가 액체와 접촉하지만 분체기술과 나노기술의 발전으로 분체의 비표면적이 커지는 추세가 뚜렷하고, 그 표면은 대량의 가스를 흡착할 수 있으며, 초미세 분체가 소량의 액체로 분산되어 고점도 펄프를 형성하는 과정에서는 분체입자와 액체가 충분히 침윤되기 어려우며, 액체 속에 분말 입자의 분포가 매우 고르지 못하고 심지어는 덩어리로 되는 등의 상황이 발생할 수 있으며, 물론 이 단계에서도 분말 입자가 액체에 들어갈 수 있기 때문에 고체와 액체의 예비혼합 단계라고 볼 수도 있다. 분산 단계에서, 침윤되거나 예비혼합된 현탁액을 다시 분산처리시켜, 현탁액의 분체입자 분포가 생산 요구 사항을 충족하도록 한다. 이 단계에서는 주로 강한 전단력을 이용하여 현탁액에 존재할 수 있는 덩어리와 케이킹 등을 분산시키고 분체입자를 혼합에 참여하는 모든 액체에 고르게 밀어 넣는 것이다. 그러나, 침윤과 분산과정이 혼합 장치에 대한 요구가 불일치하기 때문에, 이 경우 단일 혼합방식으로는 잘 혼합시킬 수 없어 기존 기술에서는 분체와 액체의 침윤 과정과 분체의 액체에서의 분산 과정을 각각 별도의 전문장치로 완성시켜 더 좋은 혼합효과를 낼 수 있도록 했다.
CN109173815A는 고체와 액체를 혼합하는 장치를 개시하였고, 도 1에 도시된 바와 같이, 고체 공급 장치(101); 액체 공급 장치(102); 공급된 액체가 미리 정해진 유량으로 분배되는 액체 분배 챔버(103); 상기 고체를 고체 공급 장치에서 스크류 공급 장치(1041)를 통해 혼합챔버(105)로 수송하는 고체 수송 챔버(104); 공급된 고체를 상기 액체와 혼합하여 현탁액을 형성하는데 사용되는 혼합챔버; 및 로터 챔버(106)를 포함하고, 상기 현탁액은 로터 챔버에서 회전되어 상기 로터 챔버의 출구로 부터 유출되며, 해당 작업 영역에 진공 상태가 형성되어 상기 로터 챔버의 진입구에 흡입 효과가 생성되고, 해당 흡입 효과는공급되는 고체표면의 공기를 기본적으로 배출시키고, 분체가 액체와 접촉되기 전에 분체 표면의 공기를 분체에서 떠나게 한 뒤, 분체가 액체에 접촉되도록 하여 분체와 액체의 충분하고 신속한 침윤을 실현하였다. 그러나 해당 장치는 분체의 침윤과정과 초보분산만을 완성할 수 있고, 분체내의 가스가 대량으로 흡수되어 분체의 침윤에 유리하지만, 교반 효과가 강하지 않고 현탁액에 가해지는 전단력이 약하기 때문에 여전히 분체의 일부가 액체에 완전히 분산되지 않는 문제가 있으며, 얻어진 현탁액을 실제 생산에직접 사용할 수 없는 경우가 많고, 분체에 형성된 덩어리의 분체입자를 현탁액에 철저히 균일하게 분산시키기 위해서는 고속 분산 공정을 다시 한번 진행하는 것이 필요하다.
CN105148766B는 고속분산장치를 개시하였고, 도 2에 도시된 바와 같이, 하단에 공급 입구가 설치된 분산 버킷, 분산 버킷 내에 배치된 분산 휠, 및 분산 휠을 구동하는데 상용되는 메인샤프트를 포함하고, 메인샤프트는 분산 버킷의 위로 연장되고, 드라이브 소스가 드라이브 연결되여 있으며, 분산 버킷의 상단 에는 가림판이 설치되여 있고, 가림판의 위쪽에는 토출캐비티가 구비되는 토출 버킷이 설치되어 있고, 또한 공급구의 위쪽에 설치된 도류판을 더 포함하고, 도류판은 분산 휠의 하단에 위치한다. 이 방법은 분산이 필요되는 재료를 진입구로부터 도류판의 차단 분류 작용을 거쳐 고속 회전하는 분산 휠과 고정되어 움직이지 않는 분산 버킷 사이의 간극으로 보내고, 분산을 거쳐 분산 휠의 위쪽으로 이동시키고, 분산된 재료는 원통형 필터 구조에 의해 여과된 후 토출 캐비티로 흘러 토출구를 통해 유출되고; 원통형 필터 구조를 통과하지 못한 재료는 분산 휠의 내부 캐비티에 차단되어 다시 분산하고 혼합한다. 이러한 종류의 고속 분산 장치는 분산 시간이 길고 효과가 좋은 장점이 있지만 단점은 독립 장치에 속하고 펄프의 분산 작업만을 완료할 수 있으나 고액 예비 혼합 작업을 완료할 수 없으며 더욱 분체 표면의 공기 제거를 완료할 수 없어 액체 및 분체의 고효율 침윤을 실현할 수 없어서 액체 내 분체 분산이 어렵고 분산 시간이 길며 에너지 소비가 높다. 모터는 회전 속도가 높고 에너지 소모가 크며 체적이 크고 별도의 원료 공급 기관과 원료 토출 기관 등도 필요하여 구조가 복잡하고 원가 상승이 뚜렷하다.
자사에 속하는 CN207667471 U호 특허에서 고점도 재료에 적합한 고액혼합장치를 공개하였는데, 도 3에 도시한 바와 같이, 하우징내에 위치하며 혼합 할 분체를 수송하는데 사용되는 스크류 공급 모듈; 하우징 상부의 둘레에 위치하고 하우징에 혼합할 액체를 주입하는데 사용되는 액체 분배 모듈; 하우징 내에 위치하고 스크류 공급 모듈의 하단에 설치되며, 혼합할 분체와 액체를 분산 및/또는 분쇄 및 혼합하는데 사용되고, 분산 실린더와 분산 디스크를 포함하고, 분산 디스크는 분산 실린더 내에 동축으로 고정되고 분산 실린더와 분산 디스크는 스크류 공급 모듈과 동축으로 회전하는 혼합 분산 모듈이 포함되고, 분산 실린더와 하우징의 내벽 사이에는 슬롯이 배치되고, 분산 실린더의 외벽에는 복수의 분산 구멍이 균일하게 제공된다. 혼합 분산 모듈에서 혼합할 분체와 액체는 혼합 블레이드(44) 및 분산 디스크(45)에 의해 분산 및/또는 분쇄되고 혼합되며, 분산 실린더(41)의 외벽에 개설된 분산 구멍(42)을 통과하여 슬롯에 도달하고, 고액 혼합물은 분산 구멍(42)을 통과할 때 강한 전단력을 받아 덩어리진 입자를 개방 분산시킨다. 해당 장치의 작동 원리는, 분산 실린더(41)의 회전을 이용하여 액체 진입 파이프(31)에 흐르는 액체를 교반 회전시켜 분산 실린더의 표면에 액막을 형성하고, 혼합 블레이드 44를 이용하여 분체를 분산 실린더 (41)에 “부딪쳐(打)”서 현탁액을 형성한 다음 하부의 분산 실린더를 거쳐 다시 더 혼합 분산한다. 그러나 실제 생산에 대한 누적 검증한 결과 위에서 언급한 혼합 장치의 혼합 효과가 구형 장치의 혼합 효과보다 높지만 다음과 같은 몇 가지 결함도 있다. 첫째, 일반 블레이드를 사용하여 분체를 분산 실린더에 쳐 넣기 때문에 분체를 감싸는 기체에 대한 맞춤형 처리가 없어 분체 침윤 효과가 떨어지고 표면에 잔류된 기체가 비교적 많다. 이러한 분체 표면의 공기가 최대한 비워지지 않은 상태에서 분산 실린더가 예비혼합작업에 너무 이르게 개입하여 충분히 침투되지 않은 분체 덩어리가 혼합 블레이드(44)에 의해 분산 실린더(41) 위로 튀게 되어 분산 구멍(42)이 막히기 쉽고 양호한 혼합 효과를 얻지 못하고 후속 분산 공정에 영향을 미친다. 둘째, 분체가 혼합 블레이드와 분산 실린더가 갓 설치된 영역에 진입했을 때 많은 분체 덩어리는 충분히 분산되지 않았고 블레이드와 실린더 벽 사이의 거리가 매우 가까워 일부 분분체 덩어리가 미처 분해되기 전에 분산 실린더에 바로 부딪혀 분산 구멍이 막혀 전체 장치의 처리 속도와 능력이 감소하거나 심지어 정지까지 초래한다. 셋째, 혼합 블레이드, 분산 실린더 및 분산 디스크는 동일한 메인샤프트과 모터를 사용하고 원뿔대형 임펠러를 사용하지 않기 때문에 임펠러 하단 가장자리의 선속도가 빠르지 않아 혼합 및 투척 효과가 영향을 받고 토출구에서 효과적인 진공이 형성되지 않고 현탁액의 하류 속도가 빠르지 않으며 처리 속도가 이상적이지 않다.
자사 다른 특허CN108465388A는 고체와 액체 혼합용 장치를 공개하였고, 액체 분배 모듈, 분체 분산 모듈, 고액 혼합 모듈 및 토출 모듈을 포함하여, 액체 분배 모듈은 혼합할 액체를 혼합 모듈로 수송하고, 분체 분산 모듈은 고액 혼합 모듈에 들어가기 전에 혼합할 분체를 분산 및/또는 분쇄하는데 사용되며; 혼합할 액체와 혼합할 분체는 고액 혼합 모듈에서 혼합되어 급속 회전한 후 토출 모듈에서 토출된다. 해당 혼합장치는 실제로 이전 특허의 기술방안과 비교적 유사하며 이전 특허를 기반으로 독립적인 토출기구를 추가하는 것과 같지만, 해당 토출기구는 토출의 역할만 할 뿐이며, 이전 특허의 토출 속도의 단점을 극복했지만 여전히 다른 단점에 대하여 효과적인 해결수단을 제공할 수 없으며, 특히 현탁액에 대하여 진일보로 전단 및 분산하지 않았으며 초미세 분체의 혼합 및 분산 효과는 이상적이지 않다.
따라서 고체(분체)와 액체의 혼합 분야에서, 특히 액체와 초미세 분체를 혼합하여 고점도 및 고농도 현탁액을 형성하는 분야에서는 분체 침윤 및 고효율 분산을 일체로한 좋은 혼합 및 분산 효과, 간단한 구조, 낮은 에너지 소비 및 강력한 처리 능력을 갖춘 혼합 장치가 시급히 필요하다.
이 점을 고려하여 본 발명의 목적은 분체침윤 및 고효율 분산을 실현하고, 혼합 및 분산효과가 우수하고, 구조가 간단하고, 에너지 소모가 적으며, 처리능력이 강한 혼합장치 및 막히기 쉽지 않은 혼합장치, 특히 초미세분체와 액체를 혼합하여 고점도 또는 고농도 현탁액을 생산하는 장치를 제공하는데 있다.
이러한 이유로 자사의 또 다른 미공개 특허출원은 고체와 액체 혼합장치용 임펠러 조립체를 설계하였고, 임펠러를 포함하고, 임펠러는 원뿔대형 본체를 포함하며, 본체의 경사면에 위로부터 아래로 복수의 혼합 블레이드가 형성되고, 임펠러 조립체는 본체 하부 외측에 설치된 다공판을 더 포함하고, 다공판은 혼합장치의 하우징 또는 임펠러 조립체의 임펠러에 설치된다. 현탁액을 강하게 던지는 통로에 다공판을 추가하여 현탁액의 고속 전단을 구현하였고 극미세 분체와 소량의 액체를 혼합하여 생성된 고점도 액체의 분산 효과를 크게 향상시켰다. 해당 출원의 특징은 구멍이 설치된 가림판을 한 층만을 설치하여 현탁액의 전단 능력을 일정한 정도 향상시킬 수 있다. 이전 연구에 따르면 다공판 한층이 이미 전단 강도를 높이는 데 좋은 역할을 할 수 있으며 혼합 장치의 내부 공간이 상대적으로 작고 기판에 관통 구멍의 수가 많지 않은 경우 또는 너무 많은 부품을 설치하면 점성 현탁액의 빠른 통과에 도움이 되지 않고 처리 속도에 영향을 미친다는 것이 알려졌다. 동시에 다층 다공판을 설치하면 혼탁액의 유속이 심하게 감소되고 2층 다공판을 통과하는 현탁액의 속도가 너무 낮아 오히려 좋은 전단작용을 얻을 수 없다. 그러나 본 발명자의 끊임없는 실험과 공정변수의 개선을 통해 설사 구멍이 없는 가림판이라도 적절히 설계하면 전단 강도를 크게 향상시킬 수 있다는 것을 발견하였다. 구멍이 없는 가림판으로 인해 현탁액의 운동 경로가 크게 굴곡되며, 여러 부품의 차단을 거쳐 압출된 후 가림판과 하우징 사이에 생긴 유동통로에서 내던져 분산 효과를 증대시키는 기술적인 효과를 얻을 수 있다. 동시에 복수의 가림판의 설계가 현탁액의 최종 던지는 속도에 비교적 큰 영향을 미치지만 토출 통로의 면적이 크게 줄어들지 않았기 때문에 전체 현탁액의 처리 속도에는 거의 영향을 미치지 않고, 일부 공정변수를 조정하여 가림판에 적절한 수의 구멍을 설정하면 역효과를 완전히 극복할 수 있다. 끊임없는 시험분석 결과 복수의 가림판은 분산챔버 내에서 운동경로와 시간을 현저히 연장하고, 가림막과 하우징 사이의 회전 및 마찰을 통해 전단하여 혼합 및 분산효과를 크게 증대시키는 것을 확인하였다.
전단 강도를 더욱 향상시키는 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 다음과 같은 기술적 해결책을 채택한다.
고체와 액체의 혼합장치용 임펠러 조립체에 있어서, 임펠러를 포함하고, 임펠러는 원뿔대형 본체를 포함하며, 본체의 경사면에 위로부터 아래로 복수의 혼합 블레이드가 형성되고, 임펠러 조립체는 본체 하부 외측에 설치된 적어도 한 층의 가림판을 더 포함한다.
바람직하게는, 가림판은 적어도 2층이다.
바람직하게는, 가림판은 혼합 장치의 하우징 및 임펠러 조립체의 임펠러에 고정된다.
바람직하게는, 적어도 하나의 상기 가림판에 구멍이 설치되어 있다.
바람직하게는, 가림판 사이의 간극, 가림판의 구멍, 가림판 및 하우징 사이의 간극, 가림판과 임펠러 사이의 간극은 함께 현탁액의 유동통로를 형성한다.
바람직하게는, 가림판의 상단면 및 하단면과 하우징 사이의 간극은 2~5 mm이고, 인접한 두 가림판 사이의 간극은 1~5 mm이다.
바람직하게는, 2개 층의 인접한 가림판 사이의 구멍은 축방향에서 서로 어긋난다.
바람직하게는, 대략 반경방향을 따라 최 외층의 가림판 외측에 설치된 복수의 토출 블레이드를 더 포함하고, 토출 블레이드와 임펠러는 고정연결되고, 임펠러와 동기 회전한다.
바람직하게는, 가림판에 홈이 파여 있거나 널링이 있다.
또한 전술한 임펠러 조립체를 사용하는 고체와 액체 혼합 장치에 있어서, 하우징과; 고체 수송 챔버를 통해 혼합챔버로 상기 고체를 수송하는 적어도 하나의 고체 공급 장치와; 액체 분배 챔버를 통해 혼합챔버로 상기 액체를 수송하는 적어도 하나의 액체 공급 장치와; 본체와 상기 하우징의 대응되는 부분으로 한정되고, 임펠러의 회전을 이용하여 고체와 액체를 혼합하여 현탁액을 형성하는 혼합챔버; 및 챔버의 하부 유동통로 출구와 토출기구 사이에 설치되며, 임펠러 조립체의 상기 본체 외의 부분과 하우징의 대응되는 부분에 의해 한정되고, 가림판의 전단 작용을 이용하여 혼합챔버에서 유출된 현탁액을 분산시키는 분산챔버을 포함한다.
본 발명을 실시한 혼합 장치 및 임펠러 조립체는 다음과 같은 유익한 효과가 있다. 1. 본 발명은 보통 두개의 장치에서 완료되어야 하는 기능을 하나의 기존 장치에 통합하여 생산 공정을 단순화하고 비용을 크게 절감하였다. 2. 현탁액이 강하게 던져지는 통로에 복수 층의 가림판을 추가하고, 가림판 사이의 간극, 가림판의 구멍, 가림판과 하우징 사이의 간극, 및 임펠러 바닥에 있는 바닥 플레이트와 토출 블레이드의 상부를 이용하여 함께 현탁액의 유동통로를 형성하고, 모든 펄프가 주로 가림판과 하우징의 내벽에 의해 형성된 곡선 채널을 통과하는 것을 보장하고 펄프의 분산시간을 연장하며, 펄프 운동의 복잡정도를 증가시키고, 극미세 분체과 소량의 액체를 혼합하여 생성된 고점도 액체의 분산 효과를 크게 향상시킨다. 3. 고정 가림판과 회전 가림판의 혼합 모드를 독창적으로 설계하여 가림판 사이의 상대 회전 운동을 최대한 활용하여 좁은 통로에서 현탁액의 고속 전단, 마찰 및 문지름을 실현하였고 단층 다공성 가림판에 비해 분체 분산 효과가 우수하다. 4. 가장 바깥쪽 가림판에 토출 블레이드가 추가되어 상대적으로 폐쇄된 공간에 부압을 형성하여 현탁액을 분산한 후 토출구를 통해 신속하게 토출할 수 있으며 가림판에 의한 유동성의 저하를 상쇄할 뿐만 아니라 원료의 처리속도를 높일 수도 있다. 5. 기존 혼합 장치의 구조 및 공정 특성을 최대한 활용하고, 기존 혼합 장치를 기반으로 기존 구조를 크게 변경할 필요없이 기존 혼합 장치의 모든 부품을 합리적으로 사용하고 새로운 전력소비 부품을 추가하지 않고, 원재료의 단위량당 에너지 소모량을 크게 줄이고 해당 형상의 가림판을 여러 개 추가하는 것만으로 기능 향상 및 성능 향상을 실현할 수 있어 비용을 크게 절감할 수 있다.
본 발명의 실시예 또는 종래 기술의 기술적 방안을 보다 명확하게 설명하기 위하여, 이하에서는 실시예 또는 종래 기술의 설명에 사용되는 도면을 간략히 소개하나 이하의 설명은 본 발명의 일 실시예에 불과하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 창의적인 작업 없이도 제공된 도면에 따라 다른 도면을 얻을 수 있다.
도 1은 종래 기술의 고체와 액체 혼합 장치의 개략도이다.
도 2는 종래 기술의 다른 고체와 액체 혼합 장치의 개략도이다.
도 3은 종래 기술의 다른 고체와 액체 혼합 장치의 개략도이다.
도 4는 자사의 다른 미공개 출원의 임펠러 조립체의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예의 임펠러 조립체의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예의 임펠러 조립체의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예의 임펠러 조립체의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예의 임펠러 조립체의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예의 임펠러 조립체의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예의 임펠러 조립체의 개략도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예의 혼합 장치의 개략적인 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예의 혼합 장치의 개략적인 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예의 혼합 장치의 전체 개략도이다.
도 1은 종래 기술의 고체와 액체 혼합 장치의 개략도이다.
도 2는 종래 기술의 다른 고체와 액체 혼합 장치의 개략도이다.
도 3은 종래 기술의 다른 고체와 액체 혼합 장치의 개략도이다.
도 4는 자사의 다른 미공개 출원의 임펠러 조립체의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예의 임펠러 조립체의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예의 임펠러 조립체의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예의 임펠러 조립체의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예의 임펠러 조립체의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예의 임펠러 조립체의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예의 임펠러 조립체의 개략도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예의 혼합 장치의 개략적인 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예의 혼합 장치의 개략적인 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예의 혼합 장치의 전체 개략도이다.
본 발명의 목적, 원리, 기술방안 및 우점을 보다 명확하게 하기 위하여, 다음은 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 내용에서 설명된 바와 같이, 여기에 설명된 특정 실시예는 본 발명을 설명하기 위해 사용된 것이지, 본 발명을 제한하려는 것이 아님을 이해해야 한다.
특별한 설명이 필요한 것은 명세서의 문장과 기술적인 내용에 따라 결정될 수 있는 연결 또는 위치 관계는, 도면의 간결을 위해 일부 생략되거나 모든 위치 변경이 표시되지는 않았고, 본 명세서는 생략되거나 미도시된 위치 변경도에 대해 명확하게 설명하지 않으며, 이에 대한 설명이 없는 것으로 볼 수 없으고, 설명의 간략화를 위해 상세한 설명을 하나씩 설명하지 않으며, 그 설명을 여기서 통합 설명을 한다.
종래의 혼합 장치에 대하여 말하자면, 그 교반 블레이드는 보통 같은 직경으로, 즉 수평방향에서 비교적 강한 회전충격력과 전단력이 생성하기 때문에, 기존 기술에서는 중등 직경 교반 블레이드의 측면에 혼합효과를 높일 수 있는 원통형 가림판과 같은 구조를 설치하지만, 가림판의 막힘, 고액혼합물의 수직방향에서의 수송속도 저하 등차이점이 존재하며, 이는 이미 배경기술 부분에서 자세히 설명하였으므로 여기서는 반복하지 않는다.
이러한 문제점에 대하여 본 발명자는 원추형 임펠러와 이경 블레이드를 사용하는 고액 혼합 장치를 설계하여 현탁액이 임펠러를 통과한 후 선속도가 크게 증가하도록 하고 혼합 효과와 토출 속도를 동시에 고려하였다. 그러나 이 혼합 장치의 분산 일관성은 특정 원료를 사용하는 경우 생산 요구 사항을 만족할 수 없기 때문에 우리는 이런 혼합 장치의 원래 구조와 작동 모드를 사용하고 구멍이 없는 가림판을 적어도 한층 추가하는 것에 의존하는 것 만으로 단순히 두개의 개별 장치를 하나의 대형 장치에 연결하는 대신 혼합 기능과 분산 기능의 유기적 통합을 완료하였다.
도 5~10에서 도시한 바와 같이, 본 발명은 고체와 액체의 혼합장치에 개량된 임펠러 조립체를 사용하고, 임펠러(1)를 포함하고, 임펠러(1)는 원뿔대형 본체(2)와, 본체(2)의 경사면에 위로부터 아래로 복수의 혼합 블레이드(4)가 형성되고, 임펠러 조립체는 본체(2) 하부 외측에 설치된 적어도 한 층의 가림판(5)을 더 포함한다. 적어도 2층의 가림판(5)을 설치할 때, 가림판(5)은 혼합 장치의 하우징(14) 및 임펠러 조립체의 임펠러(1)에 각각 고정된다. 진일보로, 적어도 하나의 가림판(5)에는 구멍(25)이 설치된다. 가림판(5) 사이의 간극, 구멍(25), 가림판(5)과 하우징(14) 사이의 간극, 가림판(5)과 임펠러(1) 사이의 간극은 함께 현탁액의 유동통로(8)를 형성하였다.
본 발명에서 적어서 한 층의 가림판(5)을 설치하고, 가림판(5) 혼합 장치의 하우징(14) 또는 임펠러 조립체의 임펠러(1)에 고정되고, 가림판(5)과 하우징(14) 또는 임펠러(1) 사이에는 유동통로로서 일정한 간극이 있어야 한다는 점에 유의해야 한다. 두 층의 가림판(5)을 설치하는 경우, 적어도 1층이 고정되고, 적어도 한 층이 회전되며, 물론 도7에 도시한 바와 같이 3층의 가림판(5)을 설치하여 내층과 외층의 두 층의 가림판(5)는 임펠러(1)를 따라 같이 회전되고, 중간의 한 층의 가림판(5)은 고정되어 움직이지 않고, 작업시 강열한 회전 전단 작용을 이루어, 좁고 긴 현탁액의 유동통로(8)에서 현탁액에 대하여 반복적으로 전단, 마찰 및 압착하여 현탁액중의 덩어리가 충분히 분산되고 최종적으로 양호한 상태의 펄프를 형성하였다. 가림판(5)은 보통 매끄러운 평면이면 되지만, 매끄러운 가림판(5) 위에 일부 홈이나 널링을 가공하여도 전단 효과를 향상시키는 효과를 얻을 수 있다. 다른 실시예에서, 가림판(5)에는 구멍(25)이 설치되어 있어, 반경방향의 전단 작용을 높이는데 사용되고, 동시에 현탁액의 유동성을 유동성도 어느 정도 증가시킬 수 있고, 여기서 구멍(25)이 설치된 가림판의 수에는 제한이 없으며, 하나 또는 두개 또는 모든 가림판에 설치할 수 있다. 인접한 두 층의 가림판(5) 사이의 구멍(25)의 위치는 축방향에서 가능한 어긋나게 배치되는데 구멍(25)이 보통 높이 방향으로 한층 한층 배열되고, 따라서 축방향으로 어긋나다는 것은, 인접한 두층의 가림판(5)의 각 층의 구멍(25)은 축(즉 높이)방향으로 어긋나게 되어 있다는 것을 의미하며 이는 일부 현탁액이 충분히 전단되지 않고 가장 외층의 가림판(5)으로 던져나오는 것을 방지한다. 또한, 다층 가림판의 설치는 하우징(14), 바닥 플레이트(3) 등을 필요로 하고 현탁액이 가림판(5) 사이를 상하로 유동할 수 있도록하여, 가림판(5) 사이에 현탁액이 상하로 운동할 수 있는 유동통로(8)를 보장하였다. 예를 들어, 현탁액은 내층 가림판(5)의 상단에 있는 유동통로(8)에서 내층과 중간층 가림판(5) 사이의 유동통로(8)로 유입되어 하단으로 이동한 다음 중간층 가림판과 외층 가림판 사이의 유동통로(8)로 다시 유입되고 마지막으로 외부 가림판(5)의 상단에 있는 유동통로(8)을 통해 내던져 가림판의 전단과 마찰을 충분히 받는다. 진일보로, 가림판(5) 사이의 간극, 구멍(25), 가림판(5)와 하우징(14) 사이의 간극, 가림판(5)과 바닥 플레이트(3) 사이의 간극은 모두가 현탁액의 유동통로(8)를 이룰 수 있다. 그러나 상기 간극은 절대 너무 커서는 안된다. 그렇지 않으면 전단 효과가 영향을 받을 수 있다. 바람직하게는, 가림판(5)의 상단 및 하단면과 하우징(14) 사이의 간극은 2~5 mm이고, 가림판(5)의 인접한 두 층의 가림판 사이의 간극은 1~5 mm이다.
본 발명에서 임펠러(1)는 원뿔대형의 본체(2)를 포함하여야 하고 이는 임펠러(1)가 로터로서 존재하기 때문에 필연적으로 메인샤프트과 축방향으로 연결되고, 연결구조의 존재는 일정한 체적을 차지하게 되므로, 본체(2)는 보통 원뿔대의 형상으로 존재하고, 물론, 원뿔대형이라고도 부를 수 있다. 또한, 도 7에서 명확히 볼 수 있는 바와 같이 임펠러(1)의 상단에 원통형 연결부(16)가 있으나 연결부(16)는 필수적인 부품이 아니라 메인샤프트(21)과의 연결부는 원뿔대형 본체(2) 내부에 충분히 설계할 수 있다. 본 발명인 경우 연결부(16)의 설치여부는 자유롭게 선택할 수 있다. 또한 본체 (2) 바닥부는 공정상의 요구로 인해 비교적 작은 밑변을 설치할 수도 있지만, 임펠러의 전체적인 모양에 큰 영향을 주지 않아 필요할 경우 제거도 가능하다. 혼합 블레이드(4)는 연결부(16)로 부터 설치될 수도 있고, 본체(2)로 부터 설치될 수도 있다. 다만, 설계와 관계없이 혼합 블레이드(4)는 본체(2)의 높이에 비해 대체로 동일하게 설계되어야 하며, 동시에 하우징(14)의 모양을 임펠러(1)의 경사 모양에 맞추면 본 발명에서 강조한 흡입효과를 얻을 수 있다. 여기서 하부는 대략적인 위치를 나타내는 용어일 뿐이며, 임펠러(1) 전체를 위에서 아래로 세 부분으로 나누면 하단의 의미를 더 잘 이해할 수 있을 것이다. 물론 실제 설계에서 가림판(5)의 형상은 반드시 표준 원통 형상일 필요는 없고, 임펠러 본체(2), 바닥 플레이트(3), 심지어 하우징(14)의 형상에 따라 일정한 정도 변형될 수 있다.
환형 바닥 플레이트(3)는 현탁액의 이동 방향을 안내하는 역할을 할 수 있고, 그것은 현탁액이 혼합챔버에서 배출된 후 비교적 빠른 속도로 기울어지고 하우징(14)의 바닥 부분을 향해 회전하기 때문이고, 가림판(5)은 보통 수직으로 배열되어 현탁액이 가림판(5)로 직접 돌진하지 못함과 동시에 현탁액의 일부가 간극을 통해 분산챔버 밖으로 직접 배출된다. 따라서 현탁액의 무질서한 흐름을 방지하고 모든 현탁액이 적절한 각도로 고속으로 가림판(5)을 통과하거나 가림판(5) 사이의 유동통로(8)로 들어가도록 보장하기 위해 하우징(14)의 바닥면을 최대한 활용하거나 임펠러(1)의 바닥부에서 수평으로 바깥쪽으로 연장되는 바닥 플레이트(3)을 추가하는 것을 고려할 것이다. 또한, 환형 바닥 플레이트(3)는 가림판(5)을 고정 또는 배치하는 역할도 할 수 있으며, 적어도 한층의 가림판(5)은 환형 장착 플랜지에 의해 환형 바닥 플레이트(3)에 고정될 수 있고, 물론 환형 바닥 플레이트(3)에 직접 용접될 수도 있다.
본 발명은 현탁액이 유동하는 통로에 정상적인 유동을 차단하는 부품(가림판(5))을 추가하여 어느정도로 현탁액 흐름의 속도를 감소시키지만, 혼합챔버(11)의 처리속도는 뒤의 통로의 막힘으로 낮아지지 않는다. 따라서 혼합장치 전체의 처리속도를 유지하기 위해, 도 5 ~ 10을 참조하면, 본 발명은 대략 반경방향으로 최 외층 가림판(5) 외측에 복수의 토출 블레이드(6)를 설치하였고, 토출 블레이드(6)는 직접 제일 바깥층의 회전 가림판(5)에 고정될 수 있고, 환상 바닥 플레이트(3)에 고정될 수 있으며, 물론, 직접 본체2의 하단면에 대략 반경방향으로 복수의 토츨 블레이드(6)를 고정하는 것도 가능한 방안이다. 본 발명에서 기능을 실현하는 각도에서 말하자면 보통 최 외층의 가림판(5)의 외측의 복수의 블레이드를 토출 블레이드(6)으로 이해할 수 있고, 내측의 블레이드를 혼합 블레이드(4)로 이해할 수 있다. 도7에 도시한 바와 같이 토출 블레이드(6)의 위쪽에는 환상상부 플레이트(7)가 고정되어 있고, 토출 블레이드(6)은 상부 플레이트(7)와 바닥 플레이트(3) 사이에 설치되며 따라서 상부 플레이트(7)와 바닥 플레이트(3)는 함께로 하나의 현탁액 토출통로를 한정하였다. 토출 블레이드(6)은 일정한 높이와 반경방향의 길이를 갖고 있고, 상부 플레이트(7)도 바닥 플레이트(3)에 기본적으로 평행하기 때문에 바닥 플레이트(3)의 외측의 부분을 배합하여, 가림판(5)의 외측에 하나의 기본적으로 페쇄된 환형 현탁액 유동통로를 형성하였고 가림판(5)을 통과한 현탁액은 모두가 상부 플레이트(7)와 바닥 플레이트(3)가 함께 한정한 현탁액 토출통로에 들어간다. 일부 경우에, 토출 블레이드(6)는 또한 상부 플레이트(7)를 통해 임펠러(1)에 고정 연결될 수 있다. 토출 블레이드(6)의 도입은 임펠러(1) 하단의 블레이드 직경을 증가하는데 해당하며, 토출 블레이드(6)는 바닥 플레이트(3)에 의해 구동되어 고속으로 회전하고 하우징(14)의 배합하에 원심 펌프와 유사한 작용이 생성되어 이에 의해 생성된 이심 작용은 가림판(5)의 외측에 부압을 형성하여 가림판(5)내측의 액체가 외측으로 가속하여 흐르게 하여 현탁액의 가림판(5)을 통과하는 과정이 신속하고 쉽도록한다. 이렇게 되면 토출블레이드(6)을 통하여 효과적으로 가림판(5)의 추가설치로 인한 에너지 손실을 메울 수 있다. 가림판(5)이 토출 블레이드(6) 내부에 배치되면 토출 블레이드(6)의 외부 가장자리가 하우징(14)의 내벽에 매우 가깝게 설계될 수 있으며, 이는 모든 현탁액이 가림판(5)을 통과하는 것을 보장할 수 있고, 또한 분산챔버가 높은 처리 속도를 유지하기에 충분한 부압을 생성하도록 보장할 수도 있다.
바람직하게는, 토출 블레이드(6)와 혼합 블레이드(4)의 굽힘 방향은 대략 동일하고, 토출 블레이드(6)에는 구멍(27)이 설치된다. 본 발명은 혼합 블레이드(4)와 토출 블레이드(6)의 수를 특별히 한정하는 것은 아니지만, 토출 블레이드(6)와 혼합 블레이드(4)의 굽힘 방향이 대략 같을 때에는 현탁액의 흐름이 방해받지 않고 속도 손실이 작다. 또한, 처리하는 재료는 보통 고점도 펄프이기 때문에 토출 블레이드(6)에 구멍(27)을 설치하면 추가로 원주 방향 전단력을 제공할 수 있고 또한 분산챔버(15) 내에서 장치에 불리한 고압 및 고하중이 생성되는 것을 피면할 수 있고, 고점도 펄프가 원활하게 배출되도록 도와준다.
도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 혼합 블레이드(4)는 본체(2)의 하부에서 수평으로 일정 거리 연장될 수 있으며, 토출 블레이드(6)와 혼합 블레이드(4)가 본체(2)의 하부에서 수평으로 연장되는 부분은 전체로 연결된다. 이러한 고정 연결 설계는 혼합 블레이드(4)의 가장자리와 내부 가림판(5) 사이의 거리를 최소로 줄여 현탁액을 교반, 안내 및 가속하는 데 좋은 역할을 할 수 있고 연장된 블레이드를 이용하면 현탁액을 더 빠른 속도로 유동 채널로 던져질 수 있으므로 가림판(5)의 전단 효과가 증폭될 수 있다. 동시에, 혼합 블레이드(4)와 토출 블레이드(6)는 짧은 한토막의 연결 리브를 통해 전체로 연결될 수 있어, 하부 플레이트(3) 또는 상부 플레이트(7)를 사용하지 않고도 수행될 수 있어 임펠러 조립체의 전체 구조를 단순화 하였다.
가림판(5)의 높이는 기본적으로 바닥 플레이트(3)에서 혼합 블레이드(4)의 수평 연장 부분의 높이와 기본 동일하고, 이는 주로 가림판(5)의 높이를 대략적으로 한정하여 주변 부품과 조화될 수 있도록 하기 위한 것이고, 마지막으로, 가림판(5) 사이의 간극, 구멍(25), 가림판(5)과 하우징(14) 사이의 간극, 가림판(5)과 바닥 플레이트(3) 사이의 간극이 함께 현탁액의 유동 채널(8)을 형성하였다.
도 11~13에 도시한 바와 같이, 하우징(14)에 설치해야 하는 경우와 같은 특정 설치 조건에서 가림판(5)은 보통 링 모양의 장착 플랜지를 가지고 있으며 장착 플랜지는 의심할 여지없이 좋은 선택이며 안정성 요구 사항을 충족할 수 있다. 물론, 회전이 필요한 가림판(5)은 플랜지를 이용하여 바닥 플레이트(3)에 설치할 수도 있고 가림판(5)을 하우징(14), 바닥 플레이트(3) 또는 상부 플레이트(7), 심지어 혼합 블레이드(4)에 직접 용접하는 것에 비해, 이 방법은 더 융통하고 교체 및 유지 관리가 더 쉽다.
임펠러(1)의 바닥 플레이트(3)가 설치되지 않는 경우, 혼합 블레이드(4)는 본체(2)의 하단면에 수평으로 일정 거리 연장될 수 있으며, 이는 또한 혼합 효과를 향상시킬 수 있고, 유속을 증가시킬 수 있고, 현탁액을 흐름 통로로 안내할 수 있다. 설계자는 혼합 블레이드(4)의 위치와 수량을 융통하게 설정할 수 있다. 또한 실제 필요에 따라 길이, 모양, 굴곡도 및 기타 매개변수를 융통하게 조정할 수 있어 설계자에게 더 많은 설계 공간을 제공할 수 있다. 이외, 본 발명은 본체(2)경사면에 상기 혼합 블레이드(4)를 설치하지 않는 실시방식이 있으며, 임펠러(1)의 회전 혼합 작용만 이용하는 것으로 일부 펄프 생산의 요구를 만족시킬 수 있어, 설비구조를 간략화하고, 설비의 내구도를 높일 수 있다. 물론, 이런 설계 하에서, 단독으로 본체(2)의 하단면에 고정되고 반경방향으로 연장되는 혼합 블레이드(4)를 도입하는 것은 또한 현탁액의 토출 속도를 크게 증가시킬 수 있어, 일정한 정도로 임펠러의 중부와 상부의 혼합 블레이드가 없어 임펠러의 토출 처리 속도가 부족하는 결합을 보완할 수 있다.
도 11~13에 도시한 바와 같이, 본 발명은 고체와 액체의 혼합장치로서, 하우징(14); 고체 수송 챔버(10)를 통해 혼합챔버(11)로 고체를 수송하는 적어도 하나의 고체 공급 장치(9); 액체 분배 챔버(13)를 통해 혼합챔버(11)로 액체를 수송하는 적어도 하나의 액체 공급 장치(12); 본체(2)와 하우징(14)의 대응되는 부분으로 한정되고, 임펠러(1)의 회전을 이용하여 고체와 액체를 혼합하여 현탁액을 형성하는 혼합챔버(11); 및 혼합챔버(11)의 하부 유동통로 출구와 토출기구(26) 사이에 설치되며, 임펠러 조립체의 본체(2)외의 부분과 하우징(14)의 대응되는 부분에 의해 한정되고, 적어도 2개의 가림판(5)의 마찰, 전단작용을 이용하여 혼합챔버(11)에서 유출된 현탁액을 분산시키는 분산챔버(15)을 포함한다. 가림판(5)는 혼합장치의 하우징(14) 및 임펠러의 바닥 플레이트(3)에 각각 고정된다.
혼합장치의 하우징(14)은 주로 지지 및 챔버 하우징의 역할을 하며, 예를 들어 모터(20), 메인샤프트(21), 고체 공급 장치(9), 액체 공급 장치(12) 등을 지지 설치하는데 사용되고, 하우징(14)은 보통 몇개의 부분을 이어서 조립된 것이고, 하우징(14) 내부에 임펠러(1), 가림판(5), 메인샤프트(21)등 부품을 설치해야 한다. 혼합 장치가 조립된 후, 하우징(14)과 그 위에 설치된 각 부품은 상부에서 하부로 고체 수송 챔버(10), 액체 분배 챔버(13), 혼합챔버(11) 및 분산챔버(15)등 몇개의 주요 챔버를 대략적으로 한정한다. 그러나 이 한정은 주로 기능을 완료한다는 관점에서 인위적인 분할을 나타낸다. 실제 혼합 장치에서는 이러한 챔버의 특정 구분선이 명확하지 않을 수 있으며 특정 모양을 사용하여 분산챔버를 한정할 수 없지만 이러한 챔버의 위치 관계, 구성 부품 및 구현 기능 측면에서 이러한 챔버는 매우 명확하다. 중요한 것은, 혼합챔버(11)는 대략 임펠러(1)의 본체(2)와 본체(2)를 둘러싸는 하우징 부분을 포함하고 이 두 부분은 대략적으로 하나의 원뿔대의 실린더의 공간을 한정하였고, 이 공간에서 분무된 액체와 분산된 분체는 서로 접촉되고 혼합 블레이드(4)의 회전과 교반하에 초보혼합을 완성하였다. 분산챔버(15)는 바닥 플레이트(3), 가림판(5), 토출 블레이드(6)등 임펠러 조립체의 기타 부품과 이들 부품을 둘러싸는 하우징을 포함하고, 이 두 부분은 대략 원통형 공간을 한정하는데, 이 공간에서 혼합챔버(11)에서 던져진 현탁액은 바닥 플레이트(3), 하우징(14), 가림판(5), 상부 플레이트(7) 등으로 구성된 통로를 통과하고, 토출 블레이드(6)의 작용에 따라 회전되어 토출기구(26)으로 이동하여 현탁액의 진일보한 전단 및 분산을 완료하였다.
고체 공급 장치(9)는 혼합될 고체를 공급 위치로부터 혼합챔버(11)로 수송하는데 사용된다. 고체 공급 장치(9)는 스크류 공급 장치(22)를 통해 고체 원료(보통 다양한 분체 원료)를 호퍼 또는 사일로에서 고체 수송 챔버(10)를 통해 혼합챔버(11)로 운반한다. 스크류 공급 장치(22)는 고체를 연속적으로, 균일하게 혼합챔버(11)에 공급하여 고체와 액체가 혼합챔버(11)에서 접촉할 때 고체가 너무 많거나 너무 적은 경우가 나타나는 것을 방지하고, 고체가 너무 많으면 고체 덩어리와 막힘이 쉽게 발생하고 고체 및 액체 침윤 및 균일한 혼합에 어려움을 증가하고; 고체가 너무 적으면 같은 그룹의 모든 고체와 액체를 균일하게 혼합하기가 어렵고 같은 그룹의 모든 고체와 액체를 균일하게 혼합하려면 순환 혼합 횟수를 늘려야 한다. 본 발명의 스크류 공급 장치(22)를 이용한 고체의 수송은, 한편으로는 혼합챔버(11)의 흡입효과가 고체에 대한 흡입에 미치는 영향을 피할 수 있고, 연속적이고 균일하게 고체를 혼합챔버(11)에 수송할 수 있어 같은 그룹의 고체와 액체의 균일한 혼합을 실현하여 순환횟수를 줄인다.
본 발명에서 고체 공급 장치(9)는 단지 스크류 공급 장치로만 해석되어서는 안 되며, 고체의 균일하고 연속적인 수송을 실현할 수 있는 공급장치인 한 모두 본 발명에 적용될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 또한, 여러 유형의 고체가 침윤과 혼합을 필요로 하는 상황에서 본 발명의 고체 공급 장치는 복수의 스크류 공급 장치를 사용하여 여러가지 고체에 대하여 각각 수송하는 형태도 본 발명의 보호 범위 내의 기술적 해결책이다.
액체 공급 장치(12)는 액체를 저장 및 공급하기 위한 것으로, 그 중 상기 액체는 현탁액을 포함하는 경우, 상기 현탁액은 액체와 고체를 혼합하여 얻어지는 액체를 말한다. 액체 공급 장치(12)는 복수일 수 있으고, 일부 액체 공급 장치는 액체를 공급하고, 일부 액체 공급 장치는 액체가 현탁액이 된 후의 현탁액을 공급하는 데 사용된다. 액체 분배 챔버(13)는 액체 분배 챔버(13)의 액체 유량이 충분하고 균일하게 분배되도록 하기 위해 액체 공급 장치(12)에 의해 공급된 액체를 미리 정해진 유량으로 분배하는 데 사용되고, 예를 들어, 액체 흐름의 분배는 액체 분배 챔버(13)의 입구 노즐의 수, 액체 공급 장치(12)에 연결된 액체 수송 펌프(미도시)의 회전 속도를 각각 또는 둘의 조합을 조정함으로써 실현될 수 있다. 이것은 액체가 액체 분배 챔버(13)에서 캐비테이션 손상을 일으키지 않도록 보장하여 장치에 대한 손상을 방지하고, 액체가 혼합챔버(11)에 들어가 고체와 접촉할 때 공극이 발생하지 않음을 실현하고 고체가 액체 공극에 들어가 덩어리를 형성하여 장치를 막히는 것을 상당 부분 피면하였다. 물론 입구 노즐의 각도 조절을 통해 액체의 흐름 방향을 제어할 수도 있다.
혼합챔버(11)는 유입되는 고체와 액체를 혼합하여 현탁액을 형성하는데 사용된다. 본 발명에서, 외부 공기로부터 혼합 장치의 고체 수송 챔버(10) 및 혼합챔버(11)를 격리하기 위해, 고체 공급 장치(9)에는 장치의 외부 공기로부터 격리를 실현하기 위한 밸브를 설치할 수 있다. 고체는 스크류 공급 장치(22)를 통해 혼합챔버(11)로 연속적으로 균일하게 공급되고, 액체 분배 챔버(13)는 소정의 유량으로 충분한 양의 액체를 혼합챔버(11)로 연속적으로 균일하게 공급한다. 스크류 공급 장치(22)와 그 출입구의 밀봉으로 인해 혼합챔버(11)가 회전하여 액체가 가속되고 혼합챔버(11)를 통하여 토출될 때 혼합챔버(11)가 흡입 효과를 생성하여 고체 수송 챔버(10)와 혼합챔버(11) 앞부분의 공기가 빠른 속도로 혼합챔버(11)의 뒷부분에 진입하고 배출되어, 고체 수송 챔버(10)와 혼합챔버(11)의 앞부분이 부압상태가 되여, 고체 수송 챔버(10) 중의 고체표면의 공기가 진공환경에서 고체표면을 떠나 고체가 액체와 접촉하기 전에 일부가 표면의 공기를 제거하여 액체가 더욱 고체를 쉽게 침윤하도록 한다.
혼합챔버(11)는 환형 간극(23)을 포함하고, 해당 환형 간극(23)은 원뿔대형 임펠러 본체(2)와 이에 대응하는 하우징(14)의 환형 벽의 일부에 의해 한정된다. 원뿔대형 본체(2)의 단면직경은 혼합챔버(11)의 입구에서 토출구 방향을 따라 점차 증가하고, 메인샤프트에 의해 구동되어 단면의 직경이 작은 상부의 원주방향의 선속도는 단면의 직경이 큰 하부보다 작고 원뿔대형 본체(2)는 메인샤프트(21)의 구동하에 그 표면의 현탁액은 위로부터 아래로의 가속운동을 실현하였고, 이 가속운동 과정에 한 방면으로 혼합챔버(11)출구의 흡입 효과를 생성하여, 현탁액중의 고체표면의 공기는 진일보로 고체를 떠나, 고체와 액체의 더 균일한 침윤 및 혼합을 실현한다.
혼합 장치의 스크류 공급 장치(22)의 수출단에 있는 고체 수송 챔버(10)는 또한 분산추체, 여과망, 분체 분산 디스크, 스크류 또는 분산 핀과 같은 분산 장치(24)를 포함한다. 스크류 공급 장치(22)는 고체가 상술한 분산장치(24)를 통과하여 고체의 분산을 실현하였으며, 고체 수송 챔버(10) 중의 고체 표면의 공기를 고체로부터 분리하는 것에 유리하여 혼합챔버에서 고체와 액체의 균일한 혼합에 유리하다.
분산챔버(15)는 임펠러 조립체의 본체(2)이 외의 부분과 대응되는 하우징(14)의 일부로 한정되고, 혼합 챕버(11)의 하부 유로 출구와 토출기구(26)사이에 설치된다. 본 발명의 작업과정과 작동원리를 보면 알수 있는바와 같이 고체 수송 챔버(10), 액체 분배 챔버(13), 혼합챔버(11) 및 분산챔버(15)는 모두 개별적인 챔버가 아니라 서로 연결되어 있으며, 다만 공법상의 필요에 의해 액체와 고체가 혼합 장치로 들어갈 때부터 순서가 상술한 서로 다른 챔버로 들어가서 상응한 처리를 마치면 그에 상응한 처리 효과를 얻을 수 있다. 분산챔버(15)와 혼합챔버(11) 및 토출기구(26)는 함께 연결되어 있고, 서로간 결계상에서의 구분은 명확하지 않으나, 그들의 기능은 완전히 다르다. 혼합챔버(11)의 출구에서 고체와 액체는 이미 침윤되어 일정한 정도 혼합되어 분체 입자가 있는 현탁액을 형성한다. 임펠러(1)의 하단 가장자리의 선속도가 상단의 선속도보다 훨씬 높기 때문에 혼합챔버(11)에서 현탁액이 배출되는 속도도 매우 빠르다. 검증에 의하면, 그 하류의 위치에 2층이상의 가림판(5)을 배열하여 가림판(5) 사이의 회전 전단 작용에 의해 혼합챔버(11)로부터 유출된 고속으로 운동하는 현탁액은 기존 기술에서 독립적인 고속 분산기를 사용하는 효과를 충분히 얻을 수 있다는 것이 확인되었다. 진일보로 본 발명의 가림판(5)은 혼합 장치의 하우징(14)과 임펠러 조립체의 바닥 플레이트(3)에 각각 고정될 수 있다. 가림판(5)의 한 층은 회전하지 않고 가림판(5)의 다른 한 층은 임펠러와 함께 회전하기 때문에 강한 전단력이 형성되고 현탁액의 분산 효과가 매우 이상적이다. 물론, 가림판(5)을 고정하는 방식은 여러 가지가 있을 수 있으며, 상술한 방법에 한정되지 않고, 적어도 한 층의 가림판(5)의 고정과 적어도 한 층의 가림판(5)의 회전이 보장될 수 있으면 시스템의 정상적인 작업의 유지가 가능한다.
앞서 언급한 실시예에서 포함된 각 모듈은 기능적 논리에 따라 구분될 뿐, 해당 기능이 실현될 수 있는 한 위에서 언급한 구분에 제한되지 않음에 유의해야 한다; 또한, 각 기능단위의 구체적인 명칭은 단지 구별을 용이하게 하기 위하여 사용된 것으로, 본 발명의 보호 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
이상은 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐이며, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 본 발명의 사상과 원칙 내에서 이루어진 모든 수정, 균등 교체 및 개량은 모두 본 발명의 보호범위 대상에 포함된다.
Claims (10)
- 임펠러 조립체에 있어서, 상기 임펠러 조립체는 고체와 액체의 혼합장치에 사용되고, 상기 임펠러 조립체는 임펠러(1)를 포함하고, 상기 임펠러(1)는 원뿔대형 본체(2)를 포함하고, 상기 본체(2)의 경사면에 위로부터 아래로 복수의 혼합 블레이드(4)가 형성되고, 상기 임펠러 조립체는 상기 본체(2)의 하부 외측에 설치된 적어도 한 층의 가림판(5)을 더 포함하고,
상기 가림판(5)은 적어도 2층이고, 적어도 2층의 상기 가림판(5)이 상기 혼합 장치의 하우징(14) 및 상기 임펠러 조립체의 상기 임펠러(1)에 고정되고,
상기 임펠러 조립체는 반경방향을 따라 최 외층의 가림판(5) 바깥쪽에 설치된 여러개의 토출 블레이드(6)를 더 포함하고, 상기 토출 블레이드(6)와 임펠러(1)는 고정연결되고, 상기 토출 블레이드(6)는 상기 임펠러(1)에 따라 동기 회전하며, 상기 토출 블레이드(6)의 위쪽에는 환상 상부 플레이트(7)가 고정되어 있고, 상기 토출 블레이드(6)은 상기 상부 플레이트(7)와 상기 임펠러(1)의 바닥 플레이트(3) 사이에 설치되며, 상기 상부 플레이트(7)와 상기 바닥 플레이트(3)는 함께 하나의 현탁액 토출통로를 한정하는 것을 특징으로 하는 임펠러 조립체. - 제1항에 있어서,
적어도 하나의 상기 가림판(5)에는 구멍(25)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 임펠러 조립체. - 제2항에 있어서,
상기 가림판(5) 사이의 간극, 상기 구멍(25), 상기 가림판(5)과 상기 하우징(14) 사이의 간극, 가림판(5)과 임펠러(1) 사이의 간극은 함께 현탁액의 유동통로(8)를 형성하는 것을 특징으로 하는 임펠러 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 가림판(5)의 상단면 및 하단면과 하우징(14) 또는 임펠러(1) 사이의 간극이 2~5mm이고, 인접한 두 상기 가림판(5)사이의 간극이1~5mm인 것을 특징으로 하는 임펠러 조립체. - 제2항에 있어서,
2층의 인접한 가림판(5) 사이의 상기 구멍(25)은 축방향에서 서로 어긋나는 것을 특징으로 하는 임펠러 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 가림판(5)에 홈이 파여 있거나 널링이 있는 것을 특징으로 하는 임펠러 조립체. - 고체와 액체의 혼합 장치에 있어서, 상기 고체와 액체의 혼합 장치는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 임펠러 조립체를 사용하고, 상기 고체와 액체의 혼합 장치는,
하우징(14);
상기 고체를 고체 수송 챔버(10)를 통해 혼합챔버(11)로 수송하는 적어도 하나의 고체 공급 장치(9);
상기 액체를 액체 분배 챔버(13)를 통해 혼합챔버(11)로수송하는 적어도 하나의 액체 공급 장치(12);
상기 본체(2)와 상기 하우징(14)의 대응되는 부분으로 한정되고,상기 임펠러(1)의 회전을 이용하여 상기 고체와 상기 액체를 혼합하여 현탁액을 형성하는 혼합챔버(11); 및
상기 혼합챔버(11)의 하부 유동통로 출구와 토출기구(26) 사이에 설치되며, 상기 임펠러 조립체의 상기 본체(2) 이외의 부분과 상기 하우징(14)의 대응되는 부분에 의해 한정되고, 상기 가림판(5)의 전단 작용을 이용하여 상기 혼합챔버(11)에서 유출된 현탁액을 분산시키는 분산챔버(15)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체와 액체의 혼합 장치. - 삭제
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