KR20030059123A

KR20030059123A - 유동가능하거나 유동할 수 있는 매체, 특히 고점성매체를혼합하기 위한 장치

Info

Publication number: KR20030059123A
Application number: KR10-2003-7003151A
Authority: KR
Inventors: 한스 베버
Original assignee: 이노텍 게엠베하 트란스포르트 - 운트 푀르더지스테메
Priority date: 2000-11-23
Filing date: 2001-11-15
Publication date: 2003-07-07
Also published as: EP1335790A1; CA2422173A1; ATE271916T1; EP1335790B1; CN1466484A; ES2225648T3; JP2004513776A; PT1335790E; TR200402537T4; US6921194B2; CN1230244C; DK1335790T3; PL198527B1; CA2422173C; DE20019941U1; US20040037163A1; WO2002041982A1; PL360080A1; DE50103041D1; KR100527256B1

Abstract

유동가능하거나 유동할 수 있는 매체를 혼합하기 위한 장치가 고점성의 매체를 수용하기 위한 용기(1)를 가진다. 원추형상의 혼합요소가 수직의 회전축(2)위에서 지지아암위에 배열되고, 상기 혼합요소가 나선체(6)에 의해 형성된다. 그 결과 상기 나선체(6)내부의 개구부(7)를 통해 반경방향의 유동부분(V4)가 형성되기 때문에, 상기 나선체내에서 매체의 플러그형성이 방지된다.

Description

유동가능하거나 유동할 수 있는 매체, 특히 고점성매체를 혼합하기 위한 장치{DEVICE FOR MIXING A FLOWABLE OR POURABLE MEDIUM ESPECIALLY A HIGHLY VISCOUS MEDIUM}

본 발명을 따르는 혼합장치는 저점성 내지 고점성유체에 적합하다. 상기 출원의 분야는 상당히 높은 점성을 가진 유체에 관한 것이다. 또한 본 발명의 혼합장치는 유동할 수 있는 고체에 적합하다.

상기 형태의 혼합장치가 문헌 제 DE 39 01 894 C2 호에 공개된다. 특히 고점성매체를 위한 상기 혼합장치가 상기 매체를 수용하기 위한 용기를 가지고, 회전축이 상기 용기내에서 수직으로 배열된다. 지지아암이 상기 축의 하단부로부터 대략 반경방향으로 떨어져 연장구성된다. 혼합요소들이 상기 지지아암들의 전방단부에 제공된다. 상기 지지아암은 관구조를 가지고, 밀폐된 주변벽면을 가지며, 상기 관구조의 단부면들이 각각 개방된다. 일부길이를 가진 영역을 가로질러, 상기 관구조의 요소들이 원추형상을 가지며, 상대적으로 큰 단면을 가진 부분들의 단면이 회전방향을 향한다. 상기 혼합요소들의 중심축들이 회전평면에 대해 경사구조를 가진다. 상기 공지기술을 따르는 혼합장치의 기본 원리에 의하면, 상기 축이 회전운동할 때, 상기 매체가 혼합요소들을 통해 유동한다. 상기 혼합요소들이 경사위치를 가지기 때문에, 상기 용기내에 포함된 상기 매체가 원운동을 한다.

특히 상당히 높은 점성을 가진 매체에 있어서, 공지된 혼합장치의 경우 원추형상의 혼합요소들내에 플러그가 구성되어 상기 혼합요소를 통해 매체가 유동할 수 없는 위험이 존재한다. 그 결과 혼합과정은 성공할 수없다.

상기 사실에 기초하여, 본 발명의 목적은 상기 형태의 혼합장치를 추가로 개발하여, 상당히 높은 점성을 가진 매체조차도 혼합요소내에 플러그를 형성하지 않고도 혼합될 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 제 1항의 서두에 따라 유동가능하거나 유동할 수 있는 매체, 특히 고점성매체를 혼합하기 위한 장치에 관련된다.

도 1은 유동패턴을 가진 혼합장치의 개략도.

도 2는 도 1의 혼합장치의 평면도.

도 3은 층류를 가진 최소 개시토크에서 혼합되어야 하는 매체내에서 혼합요소의 종방향 단면도.

도 4는 도 3의 혼합요소를 도시한 단부도면.

*부호설명*

1 : 용기2 : 축

3 : 커플링4 : 지지아암

5 : 혼합요소6 : 나선체

7 : 개구부V1-V5 : 유동부분

상기 목적이 제 1항의 특징들에 의해 달성된다.

종래기술을 따르는 상기 형태의 혼합장치와 비교하여, 본 발명의 혼합장치는 기능과 관련하여 광범위한 용도를 가진다. 예를 들어, 본 발명의 혼합장치에 의하면, 상당히 높은 점성을 가진 매체가 플러그를 형성하지 않고도 혼합될 수 있다. 따라서 본 발명의 혼합장치가 이용되는 분야는 특히 상대적으로 높은 점성을 가진 매체에 관련된다. 또한 상당히 높은 고체내용물 및 반죽과 같은 매체의 현탁액이 제품을 손상시키지 않고 혼합장치와 함께 양호하게 처리될 수 있다. 상기 방법에 의하여, 에너지소모를 최소화하고 혼합과정을 단축시키며, 심지어 기하학적으로 난해한 구조를 가진 용기내에서 제품에 손상을 주지 않고 매우 양호하게 혼합될 수 있다. 혼합요소가 최소의 구동토크 및 최소의 회전속도를 가지고 상기 혼합시스템은 층류에 대해 우수한 혼합효과를 가진다. 상기 혼합효과는 두 개의 유동부분들에 의해 형성된다. 우선 중심의 유동 및 외부유동과 원추형 변위부재사이의 서로 다른 유동, 다음에 상기 개구부들을 통과하고 변위원추부분내부의 구배압력으로 형성되는 반경방향의 유동. 따라서 혼합요소의 경사에 기인하여, 주요유동내부의 매체가 중심부분으로부터 상향 및 접선방향으로 용기의 벽으로 전달된다. 동시에 원추형상의 혼합요소내부에 존재하는 구배압력에 기인하여, 변위부재의 축에 대해 직각으로 연장되는 반경방향의 유동이 형성된다. 따라서 본 발명의 혼합시스템은 기술적으로 종래기술의 혼합시스템과 상이하고 주로 상당히 감소된 회전속도 및 따라서 감소된 작동력을 가지며, 혼합효율이 상대적으로 높다. 서로 다른 방향으로 유체난류에 기인하여, 혼합되어야 하는 재료의 회전운동이 방지되고, 즉 입력된 동력은 오직 유체난류를 발생시키기 위해 이용된다. 유동교란요소들에 의해 에너지 소모가 발생되지 않는다.

제 2항의 또 다른 실시예에 있어서, 혼합요소들내부에서 개구부들이 회전대칭이므로 반경방향의 유동이 전체적으로 균일하게 형서되고, 넓은 영역에 걸쳐 작용한다.

제 3의 또 다른 실시예에 따르면, 혼합요소의 주변표면영역내에서 개구부들이 슬롯구조로 형서되기 때문에, 상당히 큰 반경방향의 통과영역이 제공된다 특히 상기 슬롯구조는 주변부로 연장되는 슬롯구조이다.

혼합요소 및 따라서 개구부의 선호되는 구조가 제 4항의 또 다른 실시예에 의해 제공된다. 제 4항의 실시예에 의하면, 나선형 코일 ( 또는 코일 구조의 나선체)에 의해 주변표면영역이 형성된다. 그 결과 개방된 구조 즉 나선체가 제공되고, 즉 상기 나선체를 통해 상기 나선체의 권선들사이에서 중간의 공간들을 통해 플러그가 반경방향으로 이탈할 수 있다. 상기 방법에 기초한 장점이외에 나선형의 혼합요소가 또한 매우 간단한 방법으로 구성될 수 있다.

제 5항의 또 다른 실시예가 가지는 장점에 의하면, 축방향으로 통과하는 매체 및 반경방향으로 유동하는 매체의 최적비율이 제공된다.

제 6의 또 다른 실시예가 가지는 장점에 의하면, 지지아암 및 혼합요소를 가지는 유니트가 단일 부분 즉 단일 와이어로부터 매우 용이하게 기술적으로 제조될 수 있고, 지지아암의 두께는 나선체의 권선두께와 동일하다.

회전평면에 대해 혼합요소의 경사에 관한 제 7 항의 또 다른 실시예에 의해 순환하는 최적의 혼합유동이 제공된다. 또한 제 7항의 구성은 제 8 항내지 제 10의 또 다른 실시예들에 적용된다.

본 발명을 따르는 혼합장치의 실시예가 도면들을 참고하여 상세히 설명된다.

혼합장치는 원통형의 용기(1)를 가진다. 상기 설명으로부터 축(2)이 상기 용기(1)내부로 삽입된다. 도면에 도시되지 않은 구동모터에 상기 축(2)이 연결될 수 있는 커플링(3)이 상기 축의 상단부에서 상기 축에 구성된다. 도시된 실시예에 있어서, 상기 축(2)이 수직으로 배열된다. 그러나 상기 축(2)을 경사지게 배열할 수 있다.

상기 축(2)의 하단부에 와이어형상을 가진 네 개의 지지아암(4)들이 반경방향으로 돌출된다. 상기 지지아암(4)들 중 한 개에 형성된 전방단부에 혼합요소(5)가 배열된다. 혼합요소(5)가 코일형상의 나선체(6)에 의해 형성된다. 상기 나선체(6)가 원뿔대의 주변표면을 형성한다. 상기 나선체(6)의 권선들이 권선들사이에 개구부(7)를 형성한다. 원뿔에 구성된 두 개의 단부면들이 개방된다. 도 3을 참고할 때, 나선체(6)의 중심축(M)이 혼합요소(5)의 회전평면에 대해 경사각(α)를 이루며 배열된다. 상기 지지아암(4) 및 혼합요소(5)의 나선체(6)가 모노리식 부품으로서 구성된다. 또한 상기 축(2)에 대한 상기 혼합요소(5)의 이격거리들이 동일하고, 즉 네 개의 지지아암(4)/혼합요소(5)의 구성은 동일하다.

상기 혼합장치의 기능은 다음과 같다.

상기 축(2)이 회전운동하면, 지지아암(4)에 의해 상기 혼합요소(5)가 회전된다. 상대적으로 더 큰 단면을 가진 단부면이 회전방향을 향한다.

상기 혼합요소(5)가 회전운동하는 동안, 도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이 서로 다른 유동부분이 형성된다. 중심의 유동부분(V1)이 층류를 형성하며 혼합요소(5)의 나선체(6)의 원추부분을 통과한다. 또 다른 유동부분(V3)이 나선체(6)의 단부면에 의해 외측으로 편향된다. 외측영역의 유동부분(V5)이 나선체(6)주위에서 외측으로 안내된다.

상기 유동부분들에 의해 형성되는 두 개의 유동부분들은 혼합효과를 형성한다. 우선 유출유동내에서 유동부분(V2) 및 유동부분(V1,V3,V5)사이에서 서로 다른 유동이 형성된다. 상기 나선체의 권선들사이에서 개구부(7)들을 통해 외부에 대해 나선체(6)내부의 구배압력에 의해 상기 매체가 편향되기 때문에, 제 2 유동부분은 반경방향의 유동부분(V4)을 형성한다.

도 1을 참고할 때, 상기 지지아암(4)들사이에서 중간의 공간들을 통과하고 상기 용기벽의 근접영역내에서 상향으로 유동하며 상기 용기(1)의 중심부분에서 상기 축(2)에 대해 동심을 이루며 하향으로 유동하고 밀폐된 원형의 연속유동(Z)이 상기 혼합요소(5)의 경사에 의해 형성된다. 크기는 경사각(α)의 크기에 의존한다.

Claims

고점성의 매체를 수용하기 위한 용기(1)를 가지고,

반경방향으로 돌출하는 지지아암(4)들위에서 회전가능한 축(2)위에 배열된 적어도 두 개의 혼합요소(5)들을 가지며,

상기 혼합요소(5)들이 개방단부면들을 가지며 관형구조를 가지고, 적어도 일부길이의 영역을 가로질러 원추형상으로 구성되며, 회전방향을 향하는 단부면이 상대적으로 더큰 단면을 가지고, 중심의 축(M)이 회전평면에 대해 경사각(α)을 가지며, 유동가능하거나 유동할 수 있는 매체, 고점성의 매체를 혼합하기 위한 혼합장치에 있어서,

혼합요소(5)의 주변표면영역이 개구부(7)를 가지는 것을 특징으로 하는 고점성의 매체를 혼합하기 위한 혼합장치.
전항들 중 한 항에 있어서, 상기 개구부(7)가 주변표면영역의 전체 길이 및 전체 원주부분에서 회전대칭을 이루며 배열되는 것을 특징으로 하는 고점성의 매체를 혼합하기 위한 혼합장치.
전항들 중 한 항에 있어서, 개구부(7)가 슬롯구조인 것을 특징으로 하는 고점성의 매체를 혼합하기 위한 혼합장치.
전항들 중 한 항에 있어서, 상기 혼합요소(5)가 코일구조의 나선체(6)로 구성되는 것을 특징으로 하는 고점성의 매체를 혼합하기 위한 혼합장치.
제 4 항에 있어서, 상기 나선체(6)의 권선들사이의 이격거리와 상기 나선체(6)의 와이어두께가 일치하는 것을 특징으로 하는 고점성의 매체를 혼합하기 위한 혼합장치.
제 4항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 지지아암(4) 및 나선체(6)가 모노리식부품을 구성하는 것을 특징으로 하는 고점성의 매체를 혼합하기 위한 혼합장치.
전항들 중 한 항에 있어서, 혼합요소(5)에 구성된 중심축(M)의 경사각(α)이 10°내지 20°인 것을 특징으로 하는 고점성의 매체를 혼합하기 위한 혼합장치.
전항들 중 한 항에 있어서, 혼합요소(5)들의 유입단면적 및 유출단면적의 비율이 1.5 내지 3.0인 것을 특징으로 하는 고점성의 매체를 혼합하기 위한 혼합장치.
전항들 중 한 항에 있어서, 혼합요소(5)들이 상기 용기(1)의 하부에서 삼분의 일위치에 배열되는 것을 특징으로 하는 고점성의 매체를 혼합하기 위한 혼합장치.
전항들 중 한 항에 있어서, 혼합되어 하는 매체가 상기 혼합요소(5)를 통해 층류로 통과하는 것을 특징으로 하는 고점성의 매체를 혼합하기 위한 혼합장치.