KR20010099618A

KR20010099618A - 혼련기

Info

Publication number: KR20010099618A
Application number: KR1020017001852A
Authority: KR
Inventors: 카즈이에 야마다
Original assignee: 추후제출; 마에다 코포레이션
Priority date: 1998-09-02
Filing date: 1998-10-22
Publication date: 2001-11-09
Also published as: EP1125624B1; DE69834049T2; DE69834049D1; KR100450546B1; CN1152736C; JP2000070690A; JP3171828B2; CN1309583A; US6332707B1; EP1125624A4; WO2000013778A1; EP1125624A1; HK1036770A1

Abstract

본 발명의 목적은 수평 배열 또는 수직 배열과 상관없이, 작업능을 감소시키지 않는 비교적 단순한 디자인을 갖는, 혼련 및 혼합 작용 모두를 개선할 수 있는 혼련기를 제공하는 것이다. 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 한 말단에 물질 공급 포트(20a), 다른 한 말단에 물질 배출 포트(20b), 및 공급 포트(20a) 및 배출 포트(20b)와 소통하는 다수의 불규칙한 통로를 갖는 혼련기 몸체(20)와, 목적 물질을 혼련기 몸체로 공급하기 위한 공급 수단(10)을 포함하고, 각각 주입 포트로부터 배출 포트까지 변화된 단면형을 갖는 다수의 불규칙한 통로(22, 23)를 통하여 목적 물질을 통과시킴으로써 목적 물질을 혼련시키는 혼련기가 채택된다. 각각의 불규칙한 통로(22, 23)의 단면형은 주입 포트(22a)로부터 배출 포트(22b)까지 점차로 변화된다. 불규칙한 통로(22, 23)는 불규칙한 통로를 통과하는 목적 물질의 합류 및 분할을 위한 수단(25, 28)과 함께 주입 포트와 배출 포트 사이에 제공된다.

Description

혼련기 {Kneader}

다수의 경우에, 모르타르, 콘크리트 또는 지반 물질과 같이 혼련을 요하는 물질이 더 많이 혼련될수록, 이들의 성질, 특성 또는 물질적 성질은 더욱 양호해진다. 따라서, 이러한 목적 물질의 경우에, 충분한 혼련 작업이 요구될 것이다.

통상적인 혼련 방법을 주시해 보면, 혼련 시스템에 따라 암형, 쉘형 및 롤형과 같은 혼합기(혼련기)가 있다. 이들 혼련기가 기계적으로 작동하기 때문에 이들 중 일부 형태가 대량 물질의 혼련에 적합할 수 있다.

그러나, 이러한 통상적인 혼련기가 혼련될 물질에 따라 확실히 효과적이지만, 혼련에 필요한 에너지 또는 시간의 관점에서 고려할 때 이러한 혼련기는 그다지 효과적이지 않은 것으로 알려졌다.

또한, 빈번하게 사용되어 온 암형, 쉘형 및 롤형과 같은 혼합기(혼련기)는통상적으로 가동성 기계 부품을 지니기 때문에, 마모 또는 손상이 부수적으로 일어나기 쉽다. 또한, 장치 자체가 상대적으로 비싸다. 이러한 점은 특히 미세 골재 또는 굵은 골재와 같은 입자를 함유하는 모르타르 또는 콘크리트가 건축 및 토목 공학 분야에서 목적 물질로서 사용되는 경우에 유의할 만하다.

따라서, 이러한 문제점들의 견지에서, 본 출원인은 이미 일본 특허 공개 공보 제 9-253467호에 기재된 바와 같은 혼련 방법 및 혼련 장치의 발명을 제안하였다. 이것은 유동화된 목적 물질을 다양한 단면형을 갖는 다수의 불규칙한 통로를 통하여 통과시킴으로써 혼련시키는 기술이다.

즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 불규칙한 통로(1,2)의 단면형이 주입구로부터 배출구까지 연속적으로 변화되는 혼련기 몸체(30)가 이러한 기술에 사용된다. 그런 다음, 목적 물질은 압축되어 이러한 혼련기 몸체(30)의 불규칙한 통로(1,2) 각각의 주입구로부터 공급된다. 결과적으로, 목적 물질은 성층 방식으로 층화된다. 압축력과 전단력이 물질에 적용된 다음, 물질은 굴려져서 층화된다. 다시, 굴림 및 층화를 반복하기 위해서 압축력과 전단력이 물질에 적용되고 이로 인해 물질을 혼련시키고 혼합시킨다.

본원에서 사용된 혼련기 몸체(30)는 불규칙한 통로(1,2)의 방향으로 연속적으로 접속되는 다수의 엘리먼트(31, 31)들을 포함하고, 각각의 엘리먼트(31)에는 평행하게 배열된 다수의 불규칙한 통로(1,2)가 제공된다. 각각의 불규칙한 통로(1,2)의 주입 포트는 엘리먼트(31)의 한 말단에 존재하고 이들의 배출 포트는 엘리먼트(31)의 다른 한 말단에 존재한다. 인접한 엘리먼트(31)는 한 면 상의 엘리먼트(31)의 주입 포트가 다른 한 면 상의 엘리먼트(31)의 배출 포트를 가로지르는 방식으로 접속되어 목적 물질의 합류 및 분할이 접속부에서 수행될 수 있도록 한다. 합류 및 분할은 불규칙한 통로(1,2) 사이의 격벽(3,4)에 의해 수행된다.

n 수의 엘리먼트(31)들이 서로 접속되어 목적 물질이 배출구에서 2의 n-제곱에 상응하여 성층화되게 하고, 이로 인해 우수한 혼련 효율을 수득한다. 30개의 엘리먼트(31)들이 서로 연결될 경우, 혼련은 약 10억(=2³⁰)회 만큼의 다수의 혼련에 해당한다. 엘리먼트(31)의 접속은 각 엘리먼트의 각 말단에서 볼트 구멍(f1)이 있는 플랜지(F)를 사용함으로써 수행된다.

이러한 혼련 기술이 채택되는 경우에, 목적 물질 자체의 단면형을 변화시키면서 압축력과 전단력을 적용시킴으로써 목적 물질을 효과적으로 혼련시킴이 가능하다. 또한, 목적 물질을 혼련시키기 위해서 합류 단계 및 분할 단계가 반복되고, 이로 인해 혼련의 효율은 높이 증진될 수 있다. 또한, 직접적인 가동부를 생략하여 이로 인해 마모 또는 손상을 방지하는 장점을 수득할 수 있다.

본 출원의 발명자들은 이러한 혼련 기술의 추가의 개선을 위해 열심히 연구하였고, 결과적으로 이들은 하기 (1) 내지 (3)의 해결되어야 문제점이 여전히 존재함을 알아내었다.

(1) 목적 물질이 압축되고 공급되는 혼련 방법에서 매우 좋은 결과가 수득될 수 있지만, 목적 물질의 중력을 사용함으로써 혼합하려는 발상이 채택되는 경우, 즉, 도 8(a)에 도시된 바와 같이, 혼련기 몸체(30)가 수직으로 배열되고 목적 물질이 혼합을 위해 중력에 의해 떨어지게 되는 방법이 채택되는 경우, 혼합 효율의 관점에서 특히 문제가 있다. 이것은 콘크리트용 물질 또는 지반 물질 등이 목적 물질로서 공급되는 경우, 물질이 혼련기 몸체(30)를 통하여 통과될 때, 공급 물질이 각 엘리먼트(31)의 불규칙한 통로(1,2)를 통하여 위로부터 아래로 지나감에 따라 합류 및 분할이 혼련을 위해 반복되기 때문이다. 그러나, 도 8(b) 내지 8(e)에 도시된 바와 같이, 일부 경우에 플러스(+)와 마이너스(-) 영역을 통과하는 물질이 이들 영역을 통하여 직선으로 인양되는 엘리먼트의 구조적 특성으로 인한 현상이 일어난다. 이러한 이유로, 도 8(f)에 도시된 바와 같이, 혼합된 후의 물질(C)이 플러스(+) 및 마이너스(-) 영역에서 두 더미로 모이고 큰 직경을 갖는 물질이 더미의 하단부로 펼쳐지는 현상이 일어나는 것 같다.

(2) 이러한 현상은 콘크리트를 혼련하는 경우에도 유사하게 일어나는 것으로 밝혀졌다. 즉, 단순히 수직 배열로는 압축력과 전단력을 목적 물질에 적용시키고 물질을 효과적으로 혼련하는 것이 불충분한 것으로 밝혀졌다. 따라서, 중력을 활용하는 수직 배열이 사용되는 경우에 혼련 효율을 추가로 증진시킬 여지가 있다.

(3) 상기의 (1)과 (2)의 요인을 상세히 검토해 본 결과, 도 7에 도시된 바와 같이, 각각 2개의 불규칙한 통로(1,2)를 포함하는 다수의 엘리먼트가 서로 접속되는 경우에 혼합 작용과 혼련 작용이 이론적인 작용보다 더 낮아지는 것으로 밝혀졌다. 즉, 각각 3개 또는 4개 이상의 불규칙한 통로를 갖는 다수의 엘리먼트가 서로 접속되는 배열에서, 목적 물질이 직선으로 인양되는 통로는 혼련기 몸체(30)에서 거의 형성되지 않고, 실질적으로 이론적인 작용이 수득될 수 있다. 따라서, 각각2개의 불규칙 통로를 갖는 엘리먼트가 사용되는 경우에 작용을 감소시키지 않기 위한 일부 접근법을 채택하는 것이 필수적이다. 특히, 이것은 2개의 불규칙한 통로를 갖는 엘리먼트에서 구조 자체가 비교적 단순하고 작업능이 양호하여 이로 인해 높은 유효성을 제공하기 때문이다.

일본 특허 공개 제 53-27024호(심사후 공개)에 기재된 기술이 과립 물질의 혼합기를 제안한 것임을 주목하라. 이것은 혼합기를 수직 방향으로 배열하고 중력에 의한 과립 물질의 강하를 사용하여 혼합시키는 발상에 관한 것이다. 이러한 혼합기는 또한 직통 통로가 형성되어 상기의 이론적인 혼합 효과가 수득될 수 없는 문제점을 지닌다. 물론, 이 공개에 기재된 기술에는 혼련을 위한 압축력과 전단력을 적용시키기 위하여 물질을 압력 하에서 공급한다는 발상은 없다.

본 발명은 유동화된 목적 물질을 여러가지 단면형을 갖는 불규칙한 통로를 통하여 통과시킴으로써 유동화된 목적 물질을 혼련시키는 혼련기 기술에 관한 것이다. 좀더 상세하게는, 본 발명은 목적 물질에 압축력과 전단력을 적용시켜 목적 물질 자체의 단면형을 변화시키면서 물질을 반복적으로 합류하고 분할함으로써 물질을 혼련시키는 혼련기 기술에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 구체예에 따른 혼련기의 전반적인 구조를 도시하는 정면도이다.

도 2는 본 발명의 제 1 구체예에 따른 수직 혼련기의 혼련기 몸체의 구조를 도시하는 부분 사시도이다.

도 3은 2개의 엘리먼트가 서로 접속된 상태에서 변화하는 목적 물질 단면의 상태를 모델 다이아그램 방식으로 도시하는 공정 단계의 개략도이다.

도 4는 상이한 종류의 엘리먼트(제 1 엘리먼트)의 불규칙한 통로의 상태를 도시하는 평면도이다.

도 5는 상이한 종류의 엘리먼트(제 2 엘리먼트)의 불규칙한 통로의 상태를 도시하는 평면도이다.

도 6은 본 발명의 제 2 구체예에 따른 혼련기의 전반적인 구조를 도시하는 정면도이다.

도 7은 2개의 통상적인 엘리먼트가 서로 접속된 상태의 혼련기 몸체를 도시하는 사시도이다.

도 8은 수직 혼련기의 문제점을 설명하는 다이아그램으로, (a)는 혼련기 몸체의 정면도이고, (b) 내지 (e)는 (a)의 ① 내지 ④에 해당하는 단면도이며, (f)는 (a)의 ⑤에 해당하는 평면도이다.

상기의 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명의 목적은 수평 배열 또는 수직 배열과 상관없이 비교적 단순한 디자인을 갖는, 혼련 및 혼합 작용 모두를 개선시키지만 작업능을 감소시키지 않을 수 있는 혼련기를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라서, 한 말단에 목적 물질 공급을 위한 공급 포트를, 다른 한 말단에 배출 포트를 갖고 공급 포트 및 배출 포트와 소통하는 다수의 불규칙한 통로를 갖는 혼련기 몸체와 목적 물질을 혼련기 몸체에 공급하기 위한 물질 공급 수단을 포함함을 특징으로 하는, 목적 물질을 다양한 단면형을 갖는 다수의 불규칙한 통로 각각의 주입구로부터 배출기까지 통과시킴으로써 목적 물질을 혼련시키는 장치가 제공된다.

혼련기 몸체의 불규칙한 통로 각각은 주입구로부터 배출구까지 점차로 변화하는 단면형을 지닌다. 그런 다음, 불규칙한 통로를 통과하는 목적 물질의 합류 및 분할을 위한 합류 및 분할 수단이 각각의 불규칙한 통로의 주입구 및 배출구 사이에 제공된다.

또한, 불규칙한 통로 각각의 방향은 주입구로부터 배출구까지 신장하는 직통 통로의 존재를 제거하기 위해서 다른 한 통로에 대하여 변화된다. 그런 다음, 혼련기 몸체의 충전 포트의 직경이 공급 포트의 직경 보다 더 작게 설정된다.

이러한 구조로 목적 물질이 혼련기 몸체를 직선으로 통과하는 부분이 없고 이론적 효율과 실질적으로 동일한 혼련 효율을 수득하여 혼련 효율을 현저히 증진시킬 수 있다. 또한, 불규칙한 통로의 방향을 변화시키기 위한 구조로 인하여, 작업능에 악영향을 미치는 것을 피할 수 있다. 또한, 배출 포트의 직경이 공급 포트의 직경 보다 더 작게 설정되기 때문에 배출 포트는 죄어진 상태이다. 따라서, 배출된 물질의 양은 감소된다. 결과적으로, 각각의 불규칙한 통로는 물질로 채워진 상태로 유동된다. 따라서, 혼련기 효율은 더욱 개선된다.

장치 몸체는 매우 구조화되어, 혼련기 몸체는 불규칙한 통로의 방향으로 교대로 접속된 상이한 종류의 제 1 및 제 2 엘리먼트를 포함하고, 각각의 엘리먼트는 평행하게 배열된 다수의 불규칙한 통로를 지니며, 제 1 엘리먼트의 불규칙한 통로와 제 2 엘리먼트의 불규칙한 통로는 단면형의 변화 및 불규칙한 통로의 방향에 있어 상이하다.

상이한 방향의 불규칙한 통로와 상이한 단면형을 갖는 2개의 상이한 종류의엘리먼트들은 이들은 접속시켜 사용되고, 따라서 직통 통로를 제거하여 이로 인해 혼련 효율을 개선시킬 수 있다.

각각 2개의 불규칙한 통로를 갖는 제 1 엘리먼트 및 제 2 엘리먼트에 있어서, 제 1 엘리먼트의 각각의 불규칙한 통로는 배출구의 단면형이 주입구의 단면형에 대하여 상기 제 1 엘리먼트의 축 방향 중 하나로 약 90도 회전된 상태로 배열되고; 제 2 엘리먼트의 각각의 불규칙한 통로는 배출구의 단면형이 주입구의 단면형에 대하여 제 1 엘리먼트와 반대 방향으로 약 90도 회전된 상태로 배열되는 것이 가장 바람직하다.

따라서, 엘리먼트들 간의 불규칙한 통로의 주입구에 대하여 배출구의 회전(비틀림) 방향을 변화시킴으로써, 직통 통로의 형성을 쉽게 확실히 피할 수 있다.

물질 공급 수단은 목적 물질을 혼련기 몸체로 압축하여 공급하기 위한 작용을 갖도록 구조화될 수 있다. 이 경우에, 물질 공급 수단은 하단에 배치된 배출 포트와 수직으로 배열된 혼련기 몸체의 상단에 배치된 주입 포트에 접속된 호퍼와 목적물질을 호퍼로 수송하기 위한 컨베이어를 포함할 수 있다.

이러한 구조로 목적 물질은 호퍼에 남겨진 것들의 중량에 의하여 압축되어 공급된다.

또한, 혼련기 몸체의 배출 포트는 최저 말단 또는 최후 단계에 배치된 제 1 및 제 2 엘리먼트 중 하나의 불규칙한 통로의 배출구에 접속된 스로틀 부재로 형성될 수 있다.

이 경우에, 스로틀 부재는 원통형으로 형성되고 한 말단의 개구로부터 다른말단의 개구로의 방향으로 점점 좁아지는 단면 영역을 지니며; 한 말단의 개구는 최저 말단 또는 최후 단계에 배치된 엘리먼트의 불규칙한 통로의 측면에 접속되며; 다른 한 말단의 개구는 개방되어 배출 포트를 형성하는 것이 가장 바람직하다.

스로틀 부재를 별개의 분리된 것으로서 제공함으로써 작업능 또는 엘리먼트 구조에 악영향을 미치지 않으면서 스로틀 작용을 갖는 배출 포트를 형성할 수 있다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명의 바람직한 구체예가 첨부 도면의 도 1 내지 6을 참조하여 하기에 기재될 것이다.

제 1 구체예

도 1에 개략적으로 도시된 혼련기 구조가 먼저 기재될 것이다. 이러한 구체예에서, 수직으로 배열된 혼련기 몸체(20), 혼련기 몸체(20)의 상부에 접속된 호퍼(H), 및 목적 물질을 호퍼(H)로 공급하기 위한 벨트 컨베이어(K)가 제공된다. 이러한 구체예에서, 호퍼(H)와 벨트 컨베이어(K)는 물질 공급 수단(10)을 구성한다.

이어서, 이의 상세한 기재가 제공될 것이다.

호퍼(H)는 혼련기 몸체(20)를 통하여 아래로 유동하게 될 목적 물질을 대량으로 수용할 수 있는 큰 크기를 갖는다. 이러한 이유는 호퍼(H)에서 목적 물질 자체의 중량을 사용함으로써 압력 하에서 혼련기 몸체(20)를 통하여 목적 물질이 아래로 유동하게 되기 때문이다. 이러한 관점에서, 호퍼(H)는 혼련기 몸체(20) 상부로 직접 접속된다.

호퍼(H)와 혼련기 몸체(20) 사이의 접속 구조는 특히 도 1에 도시되지 않았다. 그러나, 두면 모두에 제공되는 플랜지를 사용하는 접속 방법 또는 용접 방법과 같은 현존하는 방법이 사용될 수 있다.

또한 배출 포트(배출구)(20b)가 혼련기 몸체(20)의 하부에 제공된다. 이러한 배출 포트(20b)는 물질을 혼련기 몸체(20)로 제공하기 위해서 물질 공급 포트(주입구) 보다 더 작게 형성된다. 이것은 배출구에 제공된 소위 스로틀 부재(21S)를 포함하고, 혼련기 몸체(20)가 목적 물질로 충진된 상태에서 목적 물질이 아래로 유동하게 된다.

기본적으로, 장치 몸체(20)는 두 종류의 총 4개의 엘리먼트(21A, 21B)가 수직방향으로 교대로 접속된 방식의 구조이다. 물론, 접속될 엘리먼트의 수는 필요에 따라 증가될 수 있다. 편의상, 도 2는 두 종류의 엘리먼트(21A, 21B)가 교대로 접속된 상태를 도시한다.

각 엘리먼트(21A, 21B)의 특정 구조가 기재될 것이다. 첫째, 각각 사각형의 두 말단을 갖는 한 종류의 엘리먼트(제 1 엘리먼트)(21A). 플랜지(F)가 말단에서 엘리먼트를 접속하기 위해 말단에서 형성된다.

다수의 볼트 구멍(f1)이 이들 플랜지(F, F)에 형성된다. 인접한 엘리먼트는 볼트 구멍(f1)을 사용함으로써 말단에서 볼트에 의해서 서로 단단히 접속된다. 그러므로, 상기의 스로틀 부재(21S)는 플랜지(F)를 사용하여 접속되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 또한 스로틀 부재(21S)의 상부 말단에 제공된 볼트 구멍을 갖는 플랜지를 지닌 구조가 채택될 수 있다. 물론, 용접 구조가 또한 채택될 수 있다.

스로틀 부재(21S)의 특정 형태가 좀더 상세하게 기재될 것이다. 스로틀 부재(21S)는 엘리먼트(21B)와의 접속부(예를 들면, 접속 플랜지)를 제외하고 대체로 점점 가늘어지는 원통형으로 형성된다. 즉, 이러한 스로틀 부재(21S)는 한 말단(상부 말단)의 개구로부터 다른 한 말단(하부 말단)의 개구까지 점차 감소되는 단면을 갖는 점점 가늘어지는 형태로 형성된다. 한 말단의 개구는 최저 말단에 배치된 엘리먼트(21B)의 배출구의 말단으로 접속되고 다른 한 말단의 개구는 개방되어 배출 포트(20b)를 형성한다.

엘리먼트(21A)에는 동일한 방향으로 평행하게 배열된 2개의 불규칙한 통로(22, 23)가 제공된다. 우측 및 좌측 면에 종방향 개구를 형성하기 위해서 격벽(24)이 이 엘리먼트(21A) 한 말단의 중앙에 형성된다.

이러한 좌측 및 우측 종방향 개구는 각각 2개의 불규칙한 통로(22, 23)의 주입 포트(22a, 23a)로서 제공된다. 격벽(25)은 상부 및 하부 면에 수평하게 신장하는 개구를 형성하기 위해서 엘리먼트(21A)의 다른 한 말단의 중앙에 제공된다. 수평하게 신장된 상부 및 하부 개구는 각각 2개의 불규칙한 통로(22, 23)의 배출 포트(22b, 23b)로서 제공된다. 즉, 엘리먼트(21A)의 주입구 말단의 격벽(24)과 엘리먼트(21A)의 배출구 말단의 격벽(25)은 서로에 대해 90도로 상이한 방향으로 배치된다.

따라서, 불규칙한 통로(22, 23)의 2개의 주입 포트(22a, 23a)의 배열 패턴은 직사각형 개구가 좌측 및 우측에 평행하게 형성되게 하고, 반면에 2개의 배출 포트(22b, 23b)의 배열 패턴은 직사각형 개구가 상부 및 하부 면에 평행하게 형성되게 한다. 불규칙한 통로(22, 23)의 특정 형태가 기재될 것이다. 각각의 불규칙한 통로(22, 23)는 이들의 단면형이 주입 포트(22a, 23a)로부터 배출 포트(23b, 23b)까지 연속적으로 변하도록 배열된다.

변화 상태에 관하여, 각각의 불규칙한 통로(22, 23)는 주입 포트(22a, 23a)로부터 배출 포트(22b, 23b)까지의 임의의 위치에서 일정한 단면적을 갖지만, 단면의 형태만은 연속적으로 변화한다. 즉, 주입 포트(22a, 23a)는 X-방향에서 종방향 직사각형이고 단면형은 주입 포트(22a, 23a)와 배출 포트(22b, 23b) 사이의 중간 위치에서 정사각형이며 배출 포트(22b, 23b)는 X-방향에 대해 수직인 Y-방향에서 종방향 직사각형이다(도 2 참조). 또한, 불규칙한 통로(22, 23)의 길이는 동일하다.

따라서, 각각의 불규칙한 통로(22, 23)를 통과하는 목적 물질은 이의 단면형을 X-방향에서의 종방향 직사각형으로부터 정사각형으로, 추가로 Y-방향에서의 종방향 직사각형으로 점차 변화하게 한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이 엘리먼트(21A)에서 좌측 면에 배치된 주입 포트(22a)와 상부 면에 배치된 배출 포트(22b)는 불규칙한 통로(22)를 통하여 서로 소통되고, 반면에 우측 면에 배치된 주입 포트(23a)와 하부 면에 배치된 배출 포트(23b)는 불규칙한 통로(23)를 통하여 서로 소통된다.

다음, 다른 종류의 엘리먼트(제 2 엘리먼트)(21B)는 기본적으로 상기의 엘리먼트(21A)와 동일한 구조를 갖는다. 그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, 이 엘리먼트(21B)에서 좌측 면에 배치된 주입 포트(26a)와 하부 면에 배치된 배출 포트(26b)는 불규칙한 통로(26)를 통하여 서로 소통되고, 반면에 우측 면에 배치된 주입 포트(27a)와 상부 면에 배치된 배출 포트(27b)는 불규칙한 통로(27)를 통하여 서로 소통된다. 즉, 이 엘리먼트(21B)는 각각의 불규칙한 통로의 주입 포트와 배출 포트 사이에 엘리먼트(21A)와 상이한 소통 상태를 지닌다.

이러한 소통 상태가 상세하게 기재될 것이다. 엘리먼트(21B)의 불규칙한 통로(26, 27)의 방향 및 단면형의 변화 상태는 엘리먼트(21A)와는 상이하다. 이에 관하여, 도 2로부터 명백해진 바와 같이, 엘리먼트(21A)의 불규칙한 통로(22, 23)는 이들이 주입 포트로부터 배출 포트를 향하여 90도 시계방향으로 비틀어지는 방향으로 회전되고, 반면에 엘리먼트(21B)의 불규칙한 통로는 이것이 90도 반시계방향으로 비틀어지는 방향으로 회전된다. 그런 다음, 불규칙한 통로의 비틀림 방향이 이와 같이 상이하므로, 불규칙한 통로(22, 23)의 단면적의 변화 상태는 불규칙한 통로(26, 27)의 단면적의 변화 상태와 상이하다.

도 2는 이러한 두 종류의 엘리먼트(21A, 21B)가 교대로 접속되는 상태를 도시한다. 즉, 상기 두 종류의 엘리먼트(21A, 21B)에서 한 엘리먼트(21B)의 주입 말단은 볼트로 서로 밀접하게 접촉된 플랜지(F)를 사용하여 다른 한 엘리먼트(21A)의 배출 말단으로 접속된다.

따라서, 두 종류의 엘리먼트(21A, 21B) 사이의 연결 부분에서, 한 엘리먼트(21A)의 불규칙한 통로(22)의 배출 포트(22b)는 다른 한 엘리먼트(21B)의 불규칙한 통로(26)의 주입 포트(26a) 절반 및 다른 한 불규칙한 통로(27)의 주입 포트(27a) 절반과 소통되고, 반면에 한 엘리먼트(21A)의 불규칙한 통로(23)의 배출포트(23b)는 다른 한 엘리먼트(21B)의 불규칙한 통로(26)의 주입 포트(26a)의 나머지 절반 및 다른 한 불규칙한 통로(27)의 주입 포트(27a)의 나머지 절반과 소통된다.

이러한 이유로, 한 엘리먼트(21A)의 각각의 불규칙한 통로(22, 23)를 통과하는 목적 물질의 절반 각각은 다른 한 엘리먼트(21B)의 각각의 불규칙한 통로(26, 27)로 도입되어 실질적으로 합류된다. 그러나, 하나의 불규칙한 통로를 통과한 목적 물질에 대하여, 두 엘리먼트의 접속부에서 각각 절반으로 분할된다.

따라서, 두 엘리먼트(21A, 21B) 사이의 접속부인 배출 말단 및 주입 말단에 형성된 각각의 불규칙한 통로의 각각의 배출 포트 및 각각의 주입 포트는 목적 물질의 합류 및 분할 수단을 구성한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 엘리먼트(21A, 21B)가 연속적으로 교대로 접속되는 경우, 목적 물질의 합류 및 분할 수단이 각 접속부에 형성된다.

이렇게 하여 구성된 혼련기의 작동이 하기에 기재될 것이다.

벨트 컨베이어(K)에 의해 수송된 목적 물질, 예를 들면, 골재 및 모르타르가 운송 말단으로부터 호퍼(H)로 연속적으로 떨어진다. 골재 및 모르타르는 이들이 컨베이어(K)로부터 호퍼(H)로 떨어질 때 대충 혼련되고, 그 상태에서 혼련기 몸체(20)의 제 1 엘리먼트(21A)의 주입 말단(22a, 23a)으로부터 각각의 불규칙한 통로(22, 23)로 도입된다. 그런 다음, 중력에 의해 혼련기 몸체(20)를 통하여 떨어지면서(아래로 유동) 혼련된다.

혼련기 몸체(20)를 통하여 아래로 유동하는 목적 물질(골재 및 모르타르)의혼련 공정이 공정 다이아그램을 도시하는 도 3에 대하여 하기에 기재될 것이다. 공정 다이아그램은 두 엘리먼트(21A, 21B)가 서로 접속하는 경우(두 단계)에 각 엘리먼트(21A, 21B)의 주입 말단, 중간부 및 배출 말단 영역에서의 목적 물질, 즉, 골재 및 모르타르의 상태 변화를 모델 방식으로 도시한다.

도 3으로부터 이해할 수 있듯이, 호퍼(H)로 공급된 목적 물질은 제 1 단계 엘리먼트(21A)의 주입 말단에서 2개의 불규칙한 통로(22, 23)의 말단으로 도입되고, 결과적으로 이들의 유동은 A와 B 둘로 분할된다. 이렇게 하여 분할된 유동화된 목적 물질의 각 유동물의 단면형은 X-방향에서 종방향 직사각형이다.

그 다음에, 제 1 단계의 중간부에서 유동화된 목적 물질(A, B)의 단면형은 모두 정사각형으로 변한다. 또한, 제 1 단계의 배출 말단에서 형태는 모두 Y-방향으로 긴 직사각형으로 변하고, 이는 제 1 단계의 주입 말단에서의 종방향 X와 90도 상이하다. 따라서, 각각의 유동화된 목적 물질(A, B)의 단면형은 X-방향으로 긴 직사각형으로부터 정사각형으로, 또한 Y-방향으로 긴 직사각형으로 변화된다.

이러한 변화 공정 동안, 물질은 각각의 불규칙한 통로(22, 23)의 내부 벽면에 의해서 연속 압축 효과(압축력 및 전단력)의 적용을 받는다. 결과적으로, 연속 전달 현상이 특히 유동화된 목적 물질의 유동시 단면의 방사 방향으로 일어나고, 이로 인해 제 1 혼련 작업이 수행된다.

이어서, 제 2 단계 엘리먼트(21B)의 주입 말단의 격벽(28)이 제 1 단계 엘리먼트의 배출 말단의 격벽(25)과 수직으로 교차하기 때문에, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 단계 엘리먼트(21A)의 배출 말단에서 공급된 목적 물질(A, B)은 각각 우측과 좌측으로 분할되고, 즉, A/B와 A/B로 분할된다.

그런 다음, 목적 물질 A/B는 각각의 불규칙한 통로(26, 27)를 통하여 유동하게 된다. 즉, 제 2 단계 엘리먼트(21B)의 주입 말단에서, 목적 물질 부분(A, B)이 합류되고 각각의 불규칙한 통로(26, 27)로 유동하며, 각 통로 내의 유동화된 목적 물질의 단면형은 X-방향으로 긴 직사각형으로 형성된다.

그 다음에, 제 2 단계의 중간부에서 유동화된 목적 물질(A/B)의 단면형이 대체로 정사각형으로 변화되고 배출 말단에서 형태는 Y-방향에서 종방향 직사각형으로 변화된다. 따라서, 제 2 단계에서, 목적 물질(A/B)의 형태는 X-방향에서 종방향 직사각형으로부터 정사각형으로, 및 Y-방향에서 종방향 직사각형으로 변화된다.

이어서, 변화 공정 동안, 물질은 각각의 불규칙한 통로(26, 27)의 내부 벽면에 의해서 연속 압축 효과(압축력 및 전단력)의 적용을 받는다. 결과적으로, 연속 전달 현상이 특히 유동화된 목적 물질의 유동시 단면의 방사 방향으로 일어나고, 이로 인해 제 2 혼련 작업이 수행된다.

제 3 단계에 관하여, 특별히 도시되지는 않았지만, 제 3 단계 주입 말단에서, 도 3에서 도시된 바와 같은 제 2 단계 배출 말단의 최종 목적 물질이 우측과 좌측으로 분할되고 부가된 가선(X1)에 의해 도시된 바와 같이 A/B/A/B로 합류된다. 그런 다음, 목적 물질이 제 1 단계 및 제 2 단계와 동일한 방법으로 혼련된다.

따라서, 압축력과 전단력이 목적 물질에 적용되고 물질이 압축력과 전단력에 의하여 굴려져서 층화되고, 다시 압축력과 전단력이 물질에 적용되고, 물질의 굴림 및 층화가 혼련을 위해 반복된다.

이러한 혼련 공정에서, 목적 물질은 중력에 의해서 혼련기 몸체(20)를 통하여 떨어지면서 혼련된다. 이러한 경우에, 혼련기 몸체(20) 내의 목적 물질은 호퍼(H) 내에 남겨진 목적 물질의 중량을 기초로 하는 압축 효과에 의해서 및 배출 포트(20b)가 죄어져 있다는 사실에 의해서 압축 조건 하에서 떨어진다. 따라서, 목적 물질은 혼련기 몸체(20)가 목적 물질로 충진되어 있는 동안 아래로 떨어진다. 결과적으로, 상기의 압축력과 전단력이 목적 물질에 효과적으로 적용된다.

이러한 관계로 상기의 배경기술부에 기재된 바와 같이, 물질을 종래 기술의 혼련기 몸체(30)를 통하여 단순히 떨어지게 하는 혼련 방법에서, 목적 물질은 혼련기 몸체가 목적 물질로 충진되지 않은 상태 하에서 떨어지기 때문에, 혼련에 필요한 압축력과 전단력을 적용하기 어렵다. 그러므로, 종래 기술 혼련 방법은 혼련이라기 보다는 혼합에 적합하다. 이와 반대로, 이러한 구체예에 따라서 이들 문제점을 해결할 수 있고, 이로 인해 이 기술이 혼련에 적합한 것으로 간주될 수 있다. 물론, 이 기술은 과립 물질 또는 유동화된 물질이 혼합되어야 하는 경우에 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 좀더 효과적인 혼합이 수행될 수 있다.

이 구체예에서 상기와 같이 2개의 상이한 종류의 엘리먼트(21A, 21B)가 교대로 연결된다는 것을 주목하라. 이에 대한 이유가 하기에 기재될 것이다. 도 2에 도시된 엘리먼트(21A)의 각각의 불규칙한 통로는 한 말단으로부터 관찰되고 도 4에서 도시된 빗금친 영역을 제외한 부분은 통로, 즉, 직통 통로로 관찰된다.

상기와 같이 주입 말단 좌측의 주입 포트(22a)가 배출 말단의 상부 배출 포트(22b)와 소통되고 주입 말단 우측의 주입 포트(23a)가 배출 말단의 하부 배출 포트(23b)와 소통되기 때문에, 이들 부분이 부분적으로 서로 중첩된 영역은 주입 포트로부터 배출 포트까지 직접 관찰될 수 있다.

이어서, 엘리먼트(21A)의 종방향에서 관찰시 주입 포트(22a, 23a)와 배출 포트(22b, 23b)가 부분적으로 서로 중첩된 영역에 존재하는 통로부에 관하여, 유동화된 목적 물질이 통로부를 충진시키지 않고 중력에 의해서 단순히 떨어진다면, 물질은 형태 변화가 거의 없이 통과하게 된다. 그런 다음, 동일한 형태를 갖는 다수의 엘리먼트(21A)가 연결된다 하더라도, 말단으로부터 관찰되는 불규칙한 통로의 상태는 도 4에 도시된 상태와 전혀 상이하지 않다. 따라서, 동일한 형태를 갖는 다수의 엘리먼트를 단순히 연결함으로써 혼련 효과가 수득될 수 없음이 예기될 수 있다.

한편, 엘리먼트(21B)에 관하여, 엘리먼트(21A)에 대한 상기의 동일한 이유에 대하여, 주입 포트(26a, 27a)와 배출 포트(26b, 27b)가 서로 중첩되는 영역은 도 5에 도시된 빗금친 부분을 제외한 부분이다. 이것은 엘리먼트(21A)와 달리 주입 말단 좌측의 주입 포트(26a)가 배출 말단의 하부 배출 포트(26b)와 소통되고 주입 말단 우측의 주입 포트(27a)가 배출 말단의 하부 배출 포트(27b)와 소통되기 때문이다.

그러므로, 도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 두 종류의 엘리먼트(21A, 21B)가 연결된 것으로 가정하여, 불규칙한 통로를 주입 말단으로부터 관찰시 관찰된 상태는 도 4 및 5가 중첩된 것과 같게 된다. 결과적으로, 주입 포트로부터 배출 포트를 직접 관찰하는 것은 불가능하다. 이것은 주입 포트로부터 공급된 목적 물질이 소위 직선 방식으로 배출 포트로 유동하지 않는다는 것을 의미한다. 결과적으로, 혼련 효과를 추가로 개선하는 것이 가능하다. 이러한 효과는 특히 통로가 아직 목적 물질로 충진되지 않은 조건하의 혼련의 초기 단계에서 중력에 의한 하강 유동의 시기에 효과적으로 적용된다.

상기의 구체예에서 사용된 엘리먼트에는 각각 2개의 불규칙한 통로(22, 23 또는 26, 27)가 제공된다는 것을 주목하라. 그러나, 혼련기 몸체는 각각 3개 이상의 불규칙한 통로를 갖는 엘리먼트를 연결함으로써 구조화될 수 있다.

제 2 구체예

도 6은 본 발명의 제 2 구체예에 따른 혼련기를 도시하는 개략적 구조도이다. 이 구체예에서, 혼련기 몸체(20)는 수평 방향으로 배열되고 목적 물질은 혼련을 위해 목적 물질을 공급하기 위한 압축 공급 수단을 사용함으로써 혼련기 몸체(20)로 공급된다.

즉, 혼련기(S)에는 물질 공급 수단, 물질 압축 공급 수단 및 물질 혼련 및 혼합 수단이 제공된다. 물질 공급 수단은 물질을 남겨 두기 위한 호퍼(H1)를 포함하여 목적 물질이 콘크리트 또는 모르타르인 경우 필요한 바대로 미리 일시적으로 혼합함으로써 적합한 유동성을 갖도록 조절되고 물질은 물질 압축 공급 수단으로 공급된다. 압축 공급 수단은 목적 물질을 예를 들면, 접속 파이프(P2)를 통하여 물질 혼련 및 혼합 수단 (혼련기 몸체(20))으로 압축하여 공급하기 위해 콘크리트 등에 대한 압축 공급 펌프(P1)를 포함한다.

제 1 구체예에 도시된 혼련기 몸체(20)의 경우와 동일한 방식으로 혼련기 몸체(20)는 상이한 방향으로 비틀린 불규칙한 통로를 갖는 두 종류의 엘리먼트(21A, 21B)가 연속적으로 교대로 접속되도록 구조화된다(도 2 참조). 편의상, 도 1은 2개의 엘리먼트(21A)와 단일 엘리먼트(21B)가 접속되는 구조를 도시한다.

목적 물질은 혼련기 몸체(20)의 엘리먼트(21A, 21B)를 통하여 연속적으로 통과함으로써 혼련되고 배출 포트(20b)를 통하여 배출된다. 배출 포트(20b)의 직경은 혼련기 몸체(20)의 주입 포트(20a) 직경 보다 다소 더 작게 설정된다.

혼련기(S)가 상기와 같이 구조화되는 경우에, 특히 목적 물질이 공급 펌프(P1)를 압축함으로써 혼련기 몸체(20)로 압축되어 공급되기 때문에 목적 물질은 혼련기 몸체(20) 내의 압력에 상응하는 압축력과 전단력에 적용된다. 또한, 스로틀 효과는 더 작은 직경을 갖는 배출 포트(21b)의 존재로 인하여 작용한다.

따라서, 목적 물질은 혼련기 몸체(20)가 목적 물질로 충진된 조건 하에서 배출 포트(20b)를 향하여 유동하게 된다. 그런 다음, 유동화 공정에서 물질은 성층화되고, 압축력과 전단력이 물질에 적용된다. 물질은 이러한 힘에 의해 굴려져서 층화된다. 다시, 압축력과 전단력이 물질에 적용되어 굴림 및 층화를 반복함으로써 목적 물질을 혼련시키고 혼합시킨다. 따라서, 물질을 정확히 혼련시켜 이론값을 만족시키고 매우 효과적인 혼련기를 제공할 수 있다.

상기의 구체예에서 혼련 기술이 주로 기재되었다는 것을 주목하라. 그러나, 혼련 기술은 혼련 장치와 동일한 방식으로 혼합 장치에 적용될 수 있다. 이러한 경우에, 동일한 효과가 보장될 수 있다.

본 발명에 따라서, 각각의 불규칙한 통로를 통과하는 목적 물질의 합류 및분할 수단은 각각의 불규칙한 통로의 주입 포트와 배출 포트 사이에 제공된다. 또한, 각각의 불규칙한 통로의 방향은 각각의 불규칙한 통로의 주입 포트로부터 배출 포트까지 직통 통로가 존재하지 않도록 서로 변화된다. 혼련기 몸체의 배출 포트의 직경은 공급 포트의 직경 보다 더 작게 설정된다. 따라서, 목적 물질이 혼련기 몸체를 통하여 직접 떨어지는 부분은 없다. 또한, 목적 물질은 혼련기 몸체가 목적 물질로 충진된 조건 하에서 유동화되고 이로 인해 이론적인 혼련 효율과 동일한 혼련 효율을 실질적으로 수득한다. 따라서, 혼련 효율은 현저하게 개선될 수 있다. 또한, 혼련 효율이 불규칙한 통로의 방향을 간단히 변화시키기에 충분하므로, 작업능에 대한 악영향이 회피될 수 있다. 따라서, 수평 배열 또는 수직 배열과 상관없이, 작업능을 감소시키지 않는 비교적 단순한 디자인으로 혼련 및 혼합 작용 모두를 개선시킬 수 있다.

본 발명은 콘크리트 또는 모르타르를 제조하거나 유동성 또는 가소성을 갖는 둘 이상의 종류의 물질을 혼합 또는 혼련시키기 위한 혼합기에 적용될 수 있다. 또한, 통상적인 혼합기 등과 비교하여 전반적인 장치가 구조에 있어서 단순하기 때문에 본 발명은 대량 생산에 적합하다.

Claims

한 말단에 목적 물질 공급을 위한 공급 포트를, 다른 한 말단에 배출 포트를 갖고 상기 공급 포트 및 상기 배출 포트와 소통하는 다수의 불규칙한 통로를 갖는 혼련기 몸체와, 목적 물질을 혼련기 몸체로 공급하기 위한 물질 공급 수단을 포함하고,

상기 혼련기 몸체의 각각의 불규칙한 통로는 주입 포트로부터 배출 포트까지 점차로 변하는 단면형을 지니며,

각각의 불규칙한 통로를 통과하는 목적 물질의 합류 및 분할을 위한 합류 및 분할 수단이 각각의 불규칙한 통로의 주입 포트와 배출 포트 사이에 제공되며,

상기 주입 포트로부터 배출 포트까지의 직통 통로의 존재를 제거하기 위해서 각각의 불규칙한 통로의 방향이 다른 한 불규칙한 통로에 대해서 변화되며,

상기 혼련기 몸체의 배출 포트의 직경이 상기 공급 포트의 직경 보다 더 작게 설정되는,

각각 다양한 단면형을 갖는 다수의 불규칙한 통로 각각의 주입 포트로부터 배출 포트까지 목적 물질을 통과시킴으로써 목적 물질을 혼련시키기 위한 혼련기.
제 1 항에 있어서,

상기 혼련기 몸체가 불규칙한 통로의 방향에서 교대로 접속된 상이한 종류의 제 1 및 제 2 엘리먼트를 포함하고, 각각의 엘리먼트가 평행하게 배열된 다수의 불규칙한 통로를 지니며, 제 1 엘리먼트의 불규칙한 통로와 제 2 엘리먼트의 불규칙한 통로가 단면형의 변화 상태 및 불규칙한 통로의 방향에 있어서 상이함을 특징으로 하는 혼련기.
제 2 항에 있어서,

각각 2개의 불규칙한 통로를 갖는 제 1 엘리먼트 및 제 2 엘리먼트에 있어서 제 1 엘리먼트의 각각의 불규칙한 통로는 배출 포트의 단면형이 주입 포트의 단면형에 대하여 제 1 엘리먼트의 축 방향 중 하나로 약 90도 회전된 상태이고; 제 2 엘리먼트의 각각의 불규칙한 통로는 배출 포트의 단면형이 주입 포트의 단면형에 대하여 제 1 엘리먼트와 반대 방향으로 약 90도 회전된 상태임을 특징으로 하는 혼련기.
제 1 항에 있어서,

상기 물질 공급 수단이 목적 물질을 상기 혼련기 몸체로 압축하여 공급하는 작용을 함을 특징으로 하는 혼련기.
제 1 항에 있어서,

상기 물질 공급 수단이 수직으로 배열된 혼련기 몸체(공급 포트가 상부 면에 배치되고 배출 포트가 하부 면에 배치됨)의 상기 공급 포트에 접속된 호퍼와 목적 물질을 상기 호퍼로 수송하기 위한 컨베이어를 포함함을 특징으로 하는 혼련기.
제 1 항 내지 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 혼련기 몸체의 상기 배출 포트가 최저 말단 또는 최후 단계에 배치된 제 1 또는 제 2 엘리먼트의 불규칙한 통로의 배출구에 접속된 스로틀 부재를 포함함을 특징으로 하는 혼련기.
제 6 항에 있어서,

상기 스로틀 부재가 원통형으로 형성되고 한 말단의 개구로부터 다른 한 말단의 개구로의 방향으로 점점 좁아지는 형태의 단면적을 지니며, 한 말단의 개구가 최저 말단 또는 최후 단계에 배치된 엘리먼트의 불규칙한 통로의 상기 배출구로 접속되고 다른 한 말단의 개구가 개방되어 상기 배출 포트를 형성함을 특징으로 하는 혼련기.