KR102666608B1 - 반응 가속화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반응 가속화 장치에 관한 것으로, 구동부에 의해 회전가능하게 이루어져 적어도 하나 이상의 샤프트홀이 형성되는 중공샤프트와; 중공샤프트에 돌출되게 설치되는 고정축과; 고정축에 설치되는 하판디스크와; 긴블레이드와 짧은블레이드가 한쌍으로 이루어져 하판디스크의 상부에 설치되며, 긴블레이드는 하판디스크와 상판디스크의 외측으로 돌출되게 설치되는 기체유도임펠러와; 중앙에 인입홀이 형성되어 하판디스크에서 거리가 이격되게 중공샤프트의 하부쪽에 위치되어 고정축에 설치되는 상판디스크와; 고정축의 하부에 설치되는 일반임펠러;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 종래의 일반임펠러 내부에서 토출된 기체가 별도의 분산 작용없이 물질 속으로 보내지는 반면, 긴블레이드와 짧은블레이드 사이에서 토출된 기체가 다음에 돌출된 긴블레이드에 일부가 직접적으로 닿아 물질 전달을 원활하게 하고, 돌출된 긴블레이드는 교반물질의 유속을 높여 반응을 가속화하는 효과가 있다.

Description

반응 가속화 장치{A device that accelerates the reaction of substances to be stirred}
본 발명은 반응 가속화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상부에 한개 이상의 홀을 포함한 중공샤프트에 길이가 서로 다른 블레이드로 구성되는 기체유도임펠러를 조합하여 교반물질의 유속 증가 및 물질 전달력을 향상시킬 수 있도록 한 반응 가속화 장치에 관한 것이다.
일반적으로 교반기란 액체와 액체, 액체와 고체 또는 분체 등을 휘저어 섞기 위한 기구를 의미하며, 화학 공정이나, 폐수 처리 공정과 같이 대상물의 혼합이 필요한 곳에서 많이 쓰이는 장치이다.
교반의 형식에 따라 탱크 교반기와 유동식 교반기로 크게 나누어지며, 현재는 대부분이 탱크 교반기이다.
탱크 교반기의 구조는 탱크 속에 교반하기 위한 장치를 넣은 것으로, 교반용 날개의 형식에 따라 프로펠러형, 오어형, 터빈형, 나선축형 등 여러 종류로 분류된다. 프로펠러형 교반기는 점도가 낮은 액체 교반용, 또는 고체입자를 함유하고 있는 액체에도 사용되고, 오어형 교반기는 낮은 점도용에서 사용되고 제일 간단한 구조로 이루어진다. 터빈형 교반기는 원심력을 이용하는 것인데 상당히 능률적이며, 나선축형 교반기는 점도가 높은 대상물의 교반에 사용된다.
이러한 교반기는 액체와 액체, 액체와 고체 또는 분체 등을 휘저어 섞어 주는 블레이드를 포함하여 이루어지는 임펠러가 필수적으로 사용된다.
한편, 폐수 정화처리시설의 폭기장치 또는 응집장치에서도 산소 또는 응집제와 처리대상 폐수와의 활발한 반응을 유도하는 교반 공정을 수행하기 위해 교반기가 사용된다.
상기의 교반기와 관련된 종래기술로 등록특허공보 제10-1949947호(2019.02.19. 공고)의 '기체 유도관 및 이를 이용한 임펠러'는 일부분이 액체의 내부에 배치 가능하고, 브라켓이 마련되어 있는 실축; 상기 실축의 액체의 내부에 배치되는 부분에 마련되고, 적어도 하나 이상의 수직날개를 포함하는 블레이드부; 상기 실축의 외측에 길이방향을 따라 마련되고, 상기 브라켓에 안착되는 적어도 하나 이상의 기체 유도관;을 포함하되, 상기 기체 유도관은, 길이방향을 따라 중공이 형성되어 있고, 상기 중공의 일단은 유입부가 되고, 상기 유입부는 액체 외부에 배치되어 기체가 상기 중공 내로 유입되도록 하며, 일부분이 절곡되되, 상기 블레이드부의 내측에서 외측으로 배치되도록 경사지도록 절곡되어 있으며, 절곡된 부분의 끝단인 상기 중공의 타단이 토출부가 되고, 상기 토출부는 상기 수직날개의 후면에 위치하도록 배치되어 있어, 상기 유입부로부터 상기 중공 내로 유도된 기체가 상기 토출부를 통하여 액체 속으로 토출되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 종래기술은 교반 탱크 내에서 액면 위의 가스를 액 속으로 유도하는 셀프 인듀싱(Self inducing) 임펠러는 종래에도 사용되어 왔다. 주로 고가의 가스를 사용하는 반응에서 반응 효율을 높이기 위해 상부의 미반응 가스를 다시 아래로 끌어들여 사용하는 방식이다.
종래에는 가스를 액 속으로 흡입시키기 위하여 대부분 회전수를 높여 가스와 액이 접촉되는 면적을 늘려 가스가 액에 녹아들어 기체량을 늘리는 것이다.
그러나 기체는 액체와의 밀도 차이로 인해 상방향으로 상승하려는 힘이 강해 임펠러 끝에서 토출된 후 상부로 빠르게 상승하여 단순히 기체의 양만 늘린다고 해서 탱크 내 구조물 사이사이의 유속 향상이나, 교반물질 간 전달 효율은 향상시킬 수 없는 문제가 있다.
등록특허공보 제10-1949947호(2019.02.19. 공고)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 상부에 한개 이상의 샤프트홀을 포함한 중공샤프트에 길이가 서로 다른 블레이드로 구성되는 기체유도임펠러를 조합하여 교반물질의 유속 증가 및 물질 전달력을 향상시킬 수 있도록 한 목적과;
디스크판 외부로 블레이드를 돌출시켜 탱크 내 교반물 유속을 향상시키고, 긴블레이드와 짧은블레이드 사이에서 토출되는 일부 기체가 인접한 긴블레이드에 직접적으로 닿으면서 교반물질간 전달 효율을 향상시킬 수 있도록 한 목적과;
상부 디스크판과 종공샤프트 사이의 갭으로 탱크 내의 교반물질이 흡입되고, 상부에서 유도된 미반응 가스가 기체유도임펠러 내부에서 1차적으로 반응하여 반응의 속도를 높일 수 있도록 한 반응 가속화 장치를 제공하는 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하 수단으로,
구동부에 의해 회전가능하게 이루어져 적어도 하나 이상의 샤프트홀이 형성되는 중공샤프트와; 중공샤프트에 돌출되게 설치되는 고정축과; 고정축에 설치되는 하판디스크와; 긴블레이드와 짧은블레이드가 한쌍으로 이루어져 하판디스크의 상부에 설치되며, 긴블레이드는 하판디스크와 상판디스크의 외측으로 돌출되게 설치되는 기체유도임펠러와; 중앙에 인입홀이 형성되어 하판디스크에서 거리가 이격되게 중공샤프트의 하부쪽에 위치되어 고정축에 설치되는 상판디스크와; 고정축의 하부에 설치되는 일반임펠러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응 가속화 장치를 제공한다.
본 발명의 중공샤프트와 상부디스크의 인입홀의 내주면 사이에 형성된 공간으로 흡입된 교반물질이 중공샤프트를 통해 액면 위에서 액속으로 유도된 미반응 기체가 기체유도임펠러에 반등되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 하부디스크는, 교반물질의 이동이 원활하게 이루어지도록 적어도 하나 이상의 하부홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기체유도임펠러는, 긴블레이드와 짧은블레이드가 'V'자 형상으로 이루어져 한쌍으로 형성되며, 긴블레이드는 하부디스크와 상부디스크의 외측(바깥쪽)으로 돌출되게 설치되고, 짧은블레이드는 하부디스크와 상부디스크의 내측에 위치되게 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 긴블레이드는, 짧은블레이드와 사이에서 토출되는 기체가 포함되는 교반물질이 인접한 다른 긴블레이에 일부가 직접적으로 닿아 교반물질의 유속이 가속되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상부디스크는, 상부에 경사지게 경사판이 형성되고, 상기 경사판은 중공샤프트와 기체유도임펠러로부터 교반물질이 공급될 때 상부디스크의 안쪽으로 유도될 수 있도록 가이드역할을 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일반임펠러는, 기체유도임펠러와의 상호작용에 의해 탱크 내의 교반물질을 상방향으로 이동시켜 교반물질의 상부에 위치되는 미반응 기체가 탱크 내의 교반물질과 반응이 일어나도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 종래의 일반임펠러 내부에서 토출된 기체가 별도의 분산 작용없이 물질 속으로 보내지는 반면, 긴블레이드와 짧은블레이드 사이에서 토출된 기체가 다음에 돌출된 긴블레이드에 일부가 직접적으로 닿아 물질 전달을 원활하게 하고, 돌출된 긴블레이드는 교반물질의 유속을 높여 반응을 가속화하는 효과가 있다.
본 발명은 한개 이상의 샤프트홀을 포함한 중공샤프트에 길이가 서로 다른 블레이드(긴블레이드, 짧은블레이드)로 구성되는 기체유도임펠러를 조합하여 교반물질의 유속 증가 및 물질 전달력이 향상되어 교반력이 상승되는 효과가 있다.
본 발명은 하판디스크에 포함된 하나 이상의 유입홀은 교반물질이 체류할 수 있는 영역을 없애기 때문에 물질간 흐름을 원활하게 하는 효과가 있다.
본 발명은 기체유도임펠러 하부에 형성되는 일반임펠러는 상향식으로 제작되어 하부 교반물질을 상부로 끌어 올려 기체유도임펠러 주변의 유속이 가장 빠른 부분에서 반응이 활발하게 이루어지는 효과가 있다.
본 발명은 기체유도임펠러와 일반임펠러 및 하판디스크와 상판디스크에 각각 형성되는 홀에 의해 탱크 내 구조물 사이사이의 유속을 향상시켜 교반물질 간 전달 효율을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 반응 가속화 장치의 실시예를 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 반응 가속화 장치의 하부 구성을 도시한 저면사시도.
도 3은 도 1의 반응 가속화 장치의 구성을 도시한 단면도.
도 4는 도 1의 반응 가속화 장치의 구성을 도시한 분해사시도.
도 5는 도 1의 중공샤프트를 제거한 상태에서 반응 가속화 장치를 도시한 사시도.
도 6은 도 1의 기체유도임펠러의 설치 상태를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 반응 가속화 장치의 다른 실시예를 도시한 사시도.
도 8은 도 7에 도시된 다른 실시예에서 반응 가속화 장치의 기체유도임펠러가 설치된 상태를 확대하여 도시한 도면.
도 9는 종래의 교반기와 본 발명의 반응 가속화 장치에 의해 교반물질의 반응 속도를 도시한 도면.
도 10은 종래의 교반기와 본 발명의 반응 가속화 장치에 따른 물질전달계수를 도시하는 그래프.
도 11은 종래의 교반기와 본 발명의 반응 가속화 장치에 의해 발생되는 기포사이즈를 도시한 그래프
도 12는 종래의 교반기와 본 발명의 반응 가속화 장치의 기체유도임펠러에서 토출되는 유속을 비교한 단면도.
도 13은 본 발명의 반응 가속화 장치의 탱크 내 구조물 사이의 유속이 향상된 상태를 확대하여 도시한 도면.
이하 본 발명에 따른 반응 가속화 장치의 구성을 설명한다.
본 발명에 따른 반응 가속화 장치는 구동부에 의해 회전가능하게 이루어져 적어도 하나 이상의 샤프트홀(12)이 형성되는 중공샤프트(10)와, 중공샤프트(10)에 돌출되게 설치되는 고정축(20)과, 고정축(20)에 설치되는 하판디스크(30)와, 긴블레이드(41)와 짧은블레이드(42)가 한쌍으로 이루어져 하판디스크(30)의 상부에 설치되며, 긴블레이드(41)는 하판디스크(30)와 상판디스크의 외측으로 돌출되게 설치되는 기체유도임펠러(40)와, 중앙에 인입홀(51)이 형성되어 하판디스크(30)에서 거리가 이격되게 중공샤프트의 하부쪽에 위치되어 고정축(20)에 설치되는 상판디스크(50)와, 고정축(20)의 하부에 설치되는 일반임펠러(60)로 구성되며, 긴블레이드(41)와 짧은블레이드(42) 사이에서 토출된 기체가 인접한 긴블레이드(41)에 일부가 직접적으로 닿아 물질 전달을 원활하게 하고, 긴블레이드(41)는 교반물질의 유속을 높여 반응을 가속화가 이루어지고, 한개 이상의 샤프트홀(12)을 포함한 중공샤프트(10)에 길이가 서로 다른 블레이드(긴블레이드(41), 짧은블레이드(42))로 구성되는 기체유도임펠러(40)를 조합하여 교반물질의 유속 증가 및 물질 전달력이 향상되어 교반력이 상승되며, 하판디스크(30)에 포함된 하나 이상의 유입홀(31)은 교반물질이 체류할 수 있는 영역을 없애기 때문에 물질 간 흐름을 원활하게 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 특징으로 이루어지는 본 발명에 따른 반응 가속화 장치를 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 반응 가속화 장치의 실시예를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 반응 가속화 장치의 하부 구성을 도시한 저면사시도이며, 도 3은 도 1의 반응 가속화 장치의 구성을 도시한 단면도이고, 도 4는 도 1의 반응 가속화 장치의 구성을 도시한 분해사시도이며, 도 5는 도 1의 중공샤프트를 제거한 상태에서 반응 가속화 장치를 도시한 사시도이고, 도 6은 도 1의 기체유도임펠러의 설치 상태를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 반응 가속화 장치는 중공샤프트(10), 고정축(20), 하판디스크(30), 기체유도임펠러(40), 상판디스크(50) 및 일반임펠러(60)로 이루어진다.
상기 중공샤프트(10)는 상부에서 하부로 관통되게 중공부(11)가 형성된다. 또한 상기 중공샤프트(10)의 상부 쪽에는 복수의 샤프트홀(12)이 형성되며, 상기 샤프트홀(12)은 교반물질이 중공샤프트(10) 내에서 체류되는 것을 방지하여 물질 간 흐름이 원활하게 이루어지도록 한다.
상기 중공샤프트(10)는 구동부와 연결되게 구성하고, 상기 구동부는 모터 또는 감속기와 결합되는 모터 중 어느 하나로 이루어진다.
상기 중공샤프트(10)의 하방향에는 고정축에 결합되어 설치되는 일반임펠라(60)와 상판디스크(50)와 하판디스크(30) 사이에 설치되어 고정축(20)에 결합되는 기체유도임펠러(40)가 설치된다.
상기 일반임펠러(60)는 교반물질(토출 기체 포함)을 끌어올려 기체유도임펠러(40)의 주변에서 반응되도록 상향식으로 구성된다.
또한 한개 이상의 샤프트홀(12)이 형성되는 중공샤프트(10)에 길이가 서로 다른 블레이드(긴블레이드(41), 짧은블레이드(42))로 구성되는 기체유도임펠러(40)를 조합하여 교반물질의 유속 증가 및 물질 전달력을 향상되어 교반력이 상승되는 효과가 있다.
도 2를 참조하여 설명하면, 상기 일반임펠러(60)는 상향식으로 이루어져 교반물질을 끌어올려 기체유도임펠러(40)의 주변으로 공급되도록 한다. 상기 기체유도임펠러(40)의 주변으로 유입되는 물질은 기체유도임펠러(40)의 주변 유속이 가장 빠른 부분에서 반응이 활발하게 이루어지도록 한다.
상기 일반임펠러(60)는 도면에 도시된 하판디스크(30)에서 소정 거리가 이격되는 위치에 설치되어 교반물질이 기체유도임펠러(40)로 원활하게 공급되게 형성한다.
상기 일반임펠러(60)는 도면에 도시된 바와 같이 고정축(20)의 외주연에 소정 각도로 경사지게 복수로 설치되어 교반물질이 기체유도임펠러(40)로 공급되도록 형성한다.
도면에 도시된 바와 같이, 상기 하판디스크(30)에는 적어도 하나 이상의 유입홀(31)을 형성하여 일반임펠러(60)에 의해 상향되는 교반물질이 유입되어 상판디스크(50)와 하판디스크(30) 사이에서 교반물질이 체류되는 것을 방지하면서 교반물질 간 흐름이 원활하게 이루어지도록 한다.
도 3 내지 도 6을 참조하여 설명하면, 본 발명의 반응 가속화 장치는 중공샤프트(10), 고정축(20), 하판디스크(30), 기체유도임펠러(40), 상판디스크(50) 및 일반임펠러(60)를 포함한다.
상기 중공샤프트(10)는 상부에서 하부로 관통되게 중공부(11)가 형성되며, 외주연에 적어도 하나 이상의 샤프트홀(12)을 형성한다.
상기 고정축(20)은 중공샤프트(10)의 중공부 내측으로 일측이 유입되도록 위치시켜 중공샤프트(10)의 하방향으로 돌출되게 설치한다. 또한 고정축(20)은 복수의 고정패널을 용접에 의해 설치한다.
그리고 상기 고정패널(21)에서 소정 거리가 이격되는 위치에 원뿔대 형상으로 이루어져 상부에서 하부로 관통되게 형성된 결합공을 형성한 고정체(22)를 용접에 의해 고정축(20)에 고정한다.
상기 하판디스크(30)는 고정축(20)에 결합한 고정체(22)의 하부에 설치되어 일반임펠러(60)를 통해 교반되는 물질이 하판디스크(30)와 상판디스크(50) 사이에 교반물질이 정체되는 현상을 방지하면서 기체유도임펠러(40)가 고정되도록 한다.
또한 상기 하판디스크(30)는 원판형으로 이루어져 둘레를 따라 적어도 하나 이상의 유입홀(31)이 형성되고, 상기 유입홀(31)은 고정축에 설치하는 일반임펠러(60)에 의해 중공샤프트(10)의 방향으로 공급되는 교반물질에 의해 하판디스크(30)와 상판디스크(50) 사이에 위치하는 교반물질의 정체 현상을 방지한다.
상기 기체유도임펠러(40)는 하판디스크(30)에 복수로 형성된 유입홀(31)의 사이에 위치되게 설치되어 교반물질을 교반할 수 있도록 한다. 상기 기체유도임펠러(40)는 긴블레이드(41)와 짧은블레이드(42)를 교차하게 'V' 자 형상으로 형성되어 교반물질의 교반이 용이하게 이루어진다.
즉, 'V'자 형상으로 긴블레이드(41)와 짧은블레이드(42)가 한쌍으로 이루어져 하판디스크(30)와 상판디스크(50)의 사이에 위치되게 설치하며, 상기 긴블레이드(41)는 상판디스크(50)와 하판디스크(30)의 외측(바깥쪽)으로 돌출되게 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 긴블레이드(41)는 하판디스크(30)와 상판디스크(50)의 사이에 설치되어 하판디스크(30)와 상판디스크(50)의 외측(또는 바깥쪽)으로 돌출되게 설치하여 교반시 탱크 내의 유속을 향상시키면서 긴블레이드(41)와 짧은블레이드(42) 사이에서 토출되는 일부 기체가 인접한 다른 긴블레이드(41)에 직접적으로 닿으면서 교반물질 간 전달 효율을 크게 향상시킬 수 있도록 한다.
그리고 상기 짧은블레이드(42)는 하판디스크(30)와 상판디스크(50)의 내측(또는 안쪽)에 위치도록 하여 긴블레이드와 함께 하판디스크(30)와 상판디스크(50) 사이에 위치되는 교반물질의 외측방향으로 토출이 용이하도록 한다.
또한 상기 하판디스크(30)에 형성된 복수의 유입홀(31)로 일반임펠러(60)를 통해 유입되는 교반물질이 'V'자 형상으로 형성된 한쌍의 긴블레이드(41)와 짧은블레이드(42)의 사이로 유입되어 하판디스크(30)와 상판디스크(50) 사이에서 교반물질이 정체되는 현상이 방지되면서 긴블레이드(41)에 의해 주변 유속이 빠르게 이루어지도록 한다.
상기 긴블레이드(41)와 짧은블레이드(42)에 의해 상판디스크(50)와 하판디스크(30) 사이에서 토출되는 교반물질은 일반임펠러(60)에 의해 기체가 상승하도록 유도되므로 기체유도임펠러(40)의 주변 유속이 빠른 부분에 반응이 활발하게 이루어진다.
상기 상판디스크(50)는 판형상으로 이루어져 중앙에 인입홀(51)을 형성하고, 상기 인입홀(51)의 둘레를 따라 돌출판(52)을 형성한다.
상기 기체유도임펠러(40)의 회전에 의해 상승되는 교반물질이 중공샤프트(10)와 인입홀(51)의 내주면 사이의 공간(또는 갭(Gap))으로 유입되어 하판디스크(30)와 상판디스크(50) 사이의 외측 방향으로 교반물질이 빠져나가면서 기체유도임펠러(40)의 주변 유속이 빠르게 이루어지도록 작용한다.
즉, 상기 중공샤프트(10)와 상판디스크(50)의 인입홀(51)의 내주면 사이에 형성된 공간으로 흡입된 교반물질이 중공샤프트(10)를 통해 액면 위에서 액속으로 유도된 미반응 기체가 기체유도임펠러(40)에 반등한다.
상기 일반임펠러(60)는 고정축(20)의 하부 쪽에 고정관(61)을 설치하고, 상기 고정관(61)에는 교반물질이 상방향 쪽으로 이송할 수 있도록 소정 간격을 두고 설치되는 복수의 일반블레이드(62)로 구성한다.
상기 일반임펠러(60)는 중공샤프트(10)의 내측으로 인입되게 설치되면서 하판디스크(30)의 하방향으로 돌출되게 설치되는 고정축(20)의 하부에 설치되어 탱크의 교반물질을 기체유도임펠러(40)가 위치되는 부분으로 상승시켜 기체유도임펠러(40)의 주변 교반물질과 반응이 활발하게 일어나는 효과가 있다.
또한 일반임펠러(60)는 기체유도임펠러(40)와의 상호작용에 의해 탱크 내의 교반물질을 상방향으로 이동시켜 교반물질의 상부에 위치되는 미반응 기체가 탱크 내의 교반물질과 반응이 일어나도록 한다.
본 발명에 따른 반응 가속화 장치는 도 1 내지 6에 도시된 구성에 한정되는 것은 아니며, 도 7과 같이 다르게 실시할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 반응 가속화 장치의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 7을 참조하여 설명하면, 본 발명의 반응 가속화 장치는 중공샤프트(10), 고정축(20), 하판디스크(30), 기체유도임펠러(40), 상판디스크(50) 및 일반임펠러(60)로 이루어지며, 중공샤프트(10), 고정축(20), 하판디스크(30), 기체유도임펠러(40) 및 일반임펠러(60)의 구성은 도 1 내지 6에 도시한 바와 같이 동일하게 이루어지므로 이에 대한 구성의 설명은 생략한다.
다만, 상기 상판디스크의 구성이 도 1 내지 6에 도시된 구성과는 차이가 있으므로 이에 대해서만 설명한다.
상기 상판디스크(50)는 판형상으로 이루어져 중앙에 인입홀(51)을 형성하고, 상기 인입홀(51)의 둘레를 따라 돌출판(52)을 형성하며, 상기 돌출판(52)에서 소정 거리가 이격되는 위치에 소정 각도로 경사지게 원형으로 경사판(53)을 형성한다.
또한 상기 경사판(53)은 중공샤프트(10)와 기체유도임펠러(40)로부터 교반물질이 공급될 때 상판디스크(50)의 안쪽으로 유도될 수 있도록 가이드역할을 하는 것을 특징으로 한다.
상기 상판디스크(50)의 상부 외주연 쪽에 형성되는 경사판(53)은 탱크 내부에서 순환되는 교반물질이 직접적으로 기체유도임펠러(40)가 위치된 부분의 유속에 부딪히는 현상을 방지하면서 기체유도임펠러(40)의 주변에서 빠른 유속이 발생되도록 작용한다.
상기와 같이 빠른 유속에 의해 물질전달계수의 변화를 도 10에 도시된 바와 같다. 도 10은 종래의 교반기와 본 발명의 반응 가속화 장치에 따른 물질전달계수를 도시하는 그래프이다.
본 발명에 따른 반응 가속화 장치를 탱크 내부에 적용한 상태에서 종래의 일반적인 교반기와의 교반물질의 주변 유속을 비교하면 도 10에 도시된 바와 같이 본 발명의 기체유도임펠러(40)에서 토출되는 교반물질(토출 기체 포함)의 유속이 높아져 반응을 가속화하는 상태를 알 수 있다.
또한 물질전달계수(KLa)는 도 11에 도시된 바와 같이 비교될 수 있으며, 도 11은 종래의 교반기와 본 발명의 반응 가속화 장치에 의해 발생되는 기포사이즈를 도시한 그래프이다.
본 발명의 반응 가속화 장치는 부피에 따른 물질전달계수(KLa)가 종래의 교반기에 비해 더 높게 나타나는 도 11에 도시된 바와 같이 알 수 있다.
또한 상기 기체유도임펠러(40)의 주변에서 발생되는 기포의 사이즈가 종래의 일반적인 교반기에 의해 발생되는 기포 사이즈가 더 작게 나타나는 것을 도 11에 도시된 그래프와 같이 알 수 있다. 즉, 기포의 사이즈가 작은 경우 물질의 전달 및반응에 더 효과적인 것을 알 수 있다.
그리고 기체유도임펠러(40)에 의해 토출되는 유속은 도 12 및 13에 도시된 바와 같이 유속의 변화를 종래기술과 본 발명이 비교되며, 도 12는 종래의 교반기와 본 발명의 반응 가속화 장치의 기체유도임펠러에서 토출되는 유속을 비교한 단면도이고, 도 13은 본 발명의 반응 가속화 장치의 탱크 내 구조물 사이의 유속이 향상된 상태를 확대하여 도시한 도면이다.
도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 종래의 일반적인 교반기에 의해 토출되는 교반물질의 유속에 비해 본 발명에 따른 반응 가속화 장치의 기체유도임펠러(40)에 의해 토출되는 교발물질의 의 유속이 빠르게 나타나는 것을 알 수 있다.
상기와 같이 기체유도임펠러(40)에 의해 교반물질의 유속이 빠르게 형성되므로 교반물질이 체류할 수 있는 영역이 없애는 것은 물론 교반물질 간 흐름이 원활하게 이루어지기 때문에 교반물질 간 전달 효율이 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 긴블레이드(41)와 짧은블레이드(42) 사이에서 토출된 기체가 인접한 돌긴블레이드(41)에 일부가 직접적으로 닿아 물질 전달을 원활하게 하고, 긴블레이드(41)에 의해 교반물질의 유속을 높여 반응을 가속화할 수 있다.
그리고 한개 이상의 샤프트홀(12)을 포함한 중공샤프트(10)에 길이가 서로 다른 블레이드(긴블레이드(41), 짧은블레이드(42))로 구성되는 기체유도임펠러(40)를 조합하여 교반물질의 유속 증가 및 물질 전달력을 향상되어 교반력이 상승되는 것은 물론 하판디스크(30)와 상판디스크(50)에 포함된 하나 이상의 유입홀(31)은 교반물질이 체류할 수 있는 영역을 없애기 때문에 물질 간 흐름을 원활하게 이루어지는 이점이 있다.
또한 기체유도임펠러(40)와 일반임펠러(60), 하판디스크(30)의 유입홀(31) 및 상판디스크(50)의 인입홀(51)에 의해 탱크 내 구조물 사이사이의 유속을 향상시키므로 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 교반물질 간 전달 효율을 향상시키는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 중공샤프트 11; 중공부
12: 샤프트홀 20: 고정축
21: 고정패널 22: 고정체
30: 하판디스크 31: 유입홀
40: 기체유도임펠러 41: 긴블레이드
42: 짧은블레이드 50: 상판디스크
51: 인입홀 52: 돌출판
53: 경사판 60: 일반임펠러
61: 고정관 62: 일반블레이드

Claims (7)

  1. 구동부에 의해 회전가능하게 이루어져 적어도 하나 이상의 샤프트홀(12)이 형성되는 중공샤프트(10)와;
    중공샤프트(10)에 돌출되게 설치되는 고정축(20)과;
    적어도 하나 이상의 유입홀(31)이 형성되어 고정축(20)에 설치되는 하판디스크(30)와;
    긴블레이드(41)와 짧은블레이드(42)가 'V'자 형상으로 한쌍으로 이루어져 하판디스크(30)의 상부에 설치되며, 긴블레이드(41)는 하판디스크(30)와 상판디스크(50)의 외측으로 돌출되게 설치되고, 짧은블레이드(42)는 하판디스크(30)와 상판디스크(50)의 내측에 위치되게 설치되는 기체유도임펠러(40)와;
    중앙에 인입홀(51)이 형성되어 하판디스크(30)에서 거리가 이격되게 중공샤프트(10)의 하부쪽에 위치되어 고정축(20)에 설치되는 상판디스크(50)와;
    고정축(20)의 하부에 설치되는 일반임펠러(60);를 포함하고,
    상기 일반임펠러(60)는,
    고정축(20)의 외주연에 고정관(61)을 설치하고, 상기 고정관(61)에는 교반물질을 상방향 쪽으로 이송할 수 있도록 소정 간격을 두고 경사지게 복수의 일반블레이드(62)을 설치하는 것을 특징으로 하는 반응 가속화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중공샤프트(10)와 상판디스크(50)의 인입홀(51)의 내주면 사이에 형성된 공간으로 흡입된 교반물질이 중공샤프트(10)를 통해 액면 위에서 액속으로 유도된 미반응 기체가 기체유도임펠러(40)에 반등되는 것을 특징으로 하는 반응 가속화 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 긴블레이드(41)는,
    짧은블레이드(42)와 사이에서 토출되는 기체가 포함되는 교반물질이 인접한 다른 긴블레이드(41)에 일부가 직접적으로 닿아 교반물질의 유속이 가속되는 것을 특징으로 하는 반응 가속화 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상판디스크(50)는,
    상부에 경사지게 경사판(53)이 형성되고,
    상기 경사판(53)은 중공샤프트(10)와 기체유도임펠러(40)로부터 교반물질이 공급될 때 상판디스크(50)의 안쪽으로 유도될 수 있도록 가이드역할을 하는 것을 특징으로 하는 반응 가속화 장치.
  7. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006509625A (ja) * 2002-12-12 2006-03-23 サントル・ナショナル・ドゥ・ラ・レシェルシュ・サイエンティフィーク−セ・エン・エール・エス− 液体を攪拌し、ガスを制限された閉塞をもって液体中に注入するための装置

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