KR20140073023A - 원 패스 타입 분산유화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분산유화장치의 챔버 내부에서 회전가능하도록 설치된 샤프트에 고정 전단돌기가 구비된 스테이터와 회전 전단돌기가 구비된 로터를 복수의 층으로 결합하여 회전 전단돌기가 회전하지 않는 고정 전단돌기와 상대적으로 샤프트의 회전에 의해 회전하면서 투입된 분산유화대상물에 전단력을 가함으로써, 분산유화대상물에 대한 분산유화의 효율이 우수하도록 하고 저점도의 분산유화대상물은 물론 유동성이 낮은 고점도의 분산유화대상물도 처리할 수 있도록 한 원 패스 타입 분산유화장치에 관하여 개시한다.

Description

원 패스 타입 분산유화장치{ONE PASS TYPE DISPERSING AND EMULSIFYING APPARATUS}
본 발명은 분산유화장치의 챔버 내부에서 회전가능하도록 설치된 샤프트에 고정 전단돌기가 구비된 스테이터와 회전 전단돌기가 구비된 로터를 복수의 층으로 결합하여 회전 전단돌기가 회전하지 않는 고정 전단돌기와 상대적으로 샤프트의 회전에 의해 회전하면서 투입된 분산유화대상물에 전단력을 가함으로써, 분산유화대상물에 대한 분산유화의 효율이 우수하도록 하고 저점도의 분산유화대상물은 물론 유동성이 낮은 고점도의 분산유화대상물도 처리할 수 있도록 한 원 패스 타입 분산유화장치에 관한 것이다.
일반적으로 식품, 화장품, 잉크, 페인트, 접착제, 코팅제, 정밀화학 및 나노 신소재와 첨단 전자재료에 이르기까지 기초 소재산업은 정밀한 분산( DISPERSION)과 유화(EMULSIFYING)가 완제품의 품질에 큰 영향을 미치는 만큼 현재 분산유화를 위한 여러 가지 형태의 분산유화 장치가 개발되어 사용되고 있다.
분산유화장치의 실시예로서 대한민국 특허출원 제10-2012-29911호에는 본 출원인에 의해『액상물이 투입되기 위한 투입구와 액상물을 토출시키기 위한 토출구가 양측에 각각 마련됨으로써 내측에 액상물의 이동경로를 제공하는 챔버; 상기 챔버의 내측에 회전 가능하게 설치되는 샤프트; 상기 샤프트를 회전시키도록 설치되는 모터; 상기 샤프트에 길이방향을 따라 간격을 두고서 다수로 고정되어 액상물의 이동경로에 설치되고, 각각은 가장자리를 향하여 연장되는 제 1 블레이드가 원주방향을 따라 간격을 두고서 다수로 형성되는 회전임펠러; 및 상기 회전임펠러의 주위에 위치하도록 상기 챔버의 내측면에 상기 샤프트의 길이방향을 따라 다수로 마련되고, 각각은 중심부를 향하여 연장됨과 아울러 원주방향을 따라 간격을 두고서 다수로 형성되는 제 2 블레이드가 상기 회전임펠러의 사이에 설치되며, 상기 제 1 블레이드가 회전시 상기 제 2 블레이드와의 상대적인 회전에 의해 상기 챔버를 통과하는 액상물에 전단력을 발생시키도록 하는 고정임펠러를 포함하는 것을 특징으로 하는 원 패스 타입 분산 및 유화 장치.』에 관한 기술이 개시된바 있다.
그러나 종래의 원 패스 타입 분산 및 유화 장치는, 회전임펠러의 제 1 블레이드와 고정임펠러의 제 2 블레이드의 구조상 고점도의 분산유화대상물을 나노(NANO) 단위로 처리하기에는 여전히 한계가 있어, 해당기술분야에서는 고점도의 분산유화대상물을 나노단위로 처리할 수 있는 분산유화장치의 개발이 절실히 요구되는 실정이다.
전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 분산유화장치의 챔버 내부에서 회전가능하도록 설치된 샤프트에 고정 전단돌기가 구비된 스테이터와 회전 전단돌기가 구비된 로터를 복수의 층으로 결합하여 회전 전단돌기가 회전하지 않는 고정 전단돌기와 상대적으로 샤프트의 회전에 의해 회전하면서 투입된 분산유화대상물에 전단력을 가함으로써, 분산유화대상물에 대한 분산유화의 효율이 우수하도록 하고 저점도의 분산유화대상물은 물론 유동성이 낮은 고점도의 분산유화대상물도 처리할 수 있도록 한 원 패스 타입 분산유화장치를 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 이루기 위해, 본 발명은 분산유화대상물이 투입되기 위한 투입구와 분산유화대상물을 토출시키기 위한 토출구가 마련되는 챔버; 챔버에 회전 가능하도록 설치되는 샤프트; 샤프트와 연결설치되어 구동에 의해 샤프트를 회전시키는 모터; 분산유화장치의 챔버 내부에서 회전가능하도록 설치된 샤프트에 복수의 단으로 적층하여 축설되면서 샤프트의 회전시 움직이지 않는 것으로서, 중심에 천공 형성되는 분산유화대상물 유입구와, 내부의 함몰 안치면의 중심으로부터 동심원을 이루도록 간격을 두고 돌출형성되는 고정 전단돌기로 이루어지는 스테이터; 적층 설치된 스테이터 사이에 위치하도록 샤프트에 축설되어 샤프트와 함께 회전하는 것으로서, 한쪽 면의 중심으로부터 동심원을 이루도록 간격을 두고 형성되고 스테이터와 결합시 스테이터의 동심원을 이루는 고정 전단돌기 사이에 놓이도록 결합되어 회전하지 않는 고정 전단돌기와 상대적으로 샤프트의 회전에 의해 회전하면서 투입된 분산유화대상물에 전단력을 가하여 분산유화하는 회전 전단돌기가 구비된 로터;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 원 패스 타입 분산유화장치를 제공한다.
또한, 로터의 중심에는 샤프트에 축설 가능하도록 회전 전단돌기가 형성된 면의 중심으로부터 돌출 형성되는 것으로서 스테이터와의 결합시 분산유화대상물 유입구의 중심에 위치하는 중공축이 구비됨이 바람직하다.
또한, 고정 전단돌기는 안쪽 동심원을 이루는 고정 전단돌기에서 바깥쪽 동심원을 이루는 고정 전단돌기 쪽으로 갈수록 고정 전단돌기의 끝단 면이 커지는 형상임이 바람직하다.
또한, 고정 전단돌기는 양 측면이 스테이터의 중심을 향하는 “
Figure pat00001
”와 같은 부채꼴 형상으로 형성됨이 바람직하다.
또한, 회전 전단돌기는 안쪽 동심원을 이루는 회전 전단돌기에서 바깥쪽 동심원을 이루는 회전 전단돌기 쪽으로 갈수록 회전 전단돌기의 끝단 면이 커지면서 저면에서 볼 때 로터의 중심과 회전 전단돌기의 안쪽 중심을 연결한 선상과 예각을 이루도록 한쪽으로 틀어지도록 형성됨이 바람직하다.
또한, 스테이터의 상면 가장자리에는 원주를 따라 융기된 환상의 돌출턱이 형성되고, 돌출턱이 대응하여 끼움결합할 수 있도록 스테이터의 저면 가장자리에는 원주를 따라 함몰된 환상의 끼움부가 마련됨이 바람직하다.
또한, 챔버 내측에 샤프트가 회전가능하도록 수직으로 설치되고 이 샤프트에 스테이터 및 로터가 상하로 배열 설치되며, 스테이터는 챔버 내주 면에 상하로 적층되도록 고정되고, 챔버의 하단에 투입구를 형성하여 분산유화대상물이 투입될수 있도록 하며 챔버 일측 면에는 분산유화대상물을 챔버 밖으로 배출할 수 있도록 토출구가 마련됨이 바람직하다.
또한, 챔버는 스테이터와 로터가 복수의 층으로 결합할 수 있는 공간을 제공하는 것으로서 챔버의 하단에는 챔버 내부를 개폐시키기 위한 커버가 결합됨이 바람직하다.
본 발명에 따른 원 패스 타입 분산유화장치에 의하면, 분산유화장치의 챔버 내부에서 회전가능하도록 설치된 샤프트에 고정 전단돌기가 구비된 스테이터와 회전 전단돌기가 구비된 로터를 복수의 층으로 결합하여 회전 전단돌기가 회전하지 않는 고정 전단돌기와 상대적으로 샤프트의 회전에 의해 회전하면서 투입된 분산유화대상물에 전단력을 가함으로써, 분산유화대상물에 대한 분산유화의 효율이 우수하도록 하고 저점도의 분산유화대상물은 물론 유동성이 낮은 고점도의 분산유화대상물도 처리할 수 있다.
또한, 분산유화대상물이 경로를 따라 1회 통과하는 그 자체만으로도 원하는 분산유화의 효과를 얻을 수 있으며, 펌프에 의해 챔버 내부로 강제 압송되는 분산유화대상물에 대하여 고속 분산유화를 집중적으로 수행하기 때문에 저점도의 분산유화대상물과 유동성이 낮은 고점도의 분산유화대상물을 미크론 단위는 물론 나노 단위로 분산유화할 수 있다.
또한, 공동현상을 방지하여 분산유화대상물의 유량을 원하는 대로 조절할 수 있으며, 스테이터와 로터를 다양하게 교환해서 사용하거나 추가 및 제거함으로써 용도에 맞도록 다목적으로 사용할 수 있다.
또한, 정밀한 간극을 유지하면서 고속 회전이 가능하여 기포를 가진 분산유화대상물의 처리를 통한 탈포 기능을 수행할 수 있고, 필요에 따라 공기를 주입하여 분산유화대상물에 기포를 투입할 수 있다.
또한, 스테이터와 로터가 복수의 층으로 결합구성되어 있어 분산유화대상물이 한번 통과하는 것만으로 여러 번의 분산유화과정을 통과하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있어 정밀한 분산유화가 가능하고, 기존 공정의 여러 대의 장비를 설치하는 효과를 가짐으로써 유지 및 보수에 소요되는 시간과 비용을 대폭 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 요부 발췌도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 임펠러의 분리 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 임펠러의 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스테이터의 평면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스테이터의 저면도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 로터의 저면도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 회전 전단돌기의 확대도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 원 패스 타입 분산유화장치의 구성을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 원 패스 타입 분산유화 장치(100)는 도 1 내지 3과 같이 투입된 분산유화대상물에 대한 분산유화를 수행하여 분산유화가 완료된 분산유화대상물을 외부로 토출하는 것으로서, 챔버(110)와, 챔버(110) 내에 설치된 부위에 로터(140)와 스테이터(150)가 끼움결합되는 샤프트(120)와, 샤프트(120)를 회전시키는 모터(130)로 구성된다.
여기서, 본 발명에 따른 분산유화대상물은 소스, 마요네즈, 화장품의 크림, 치약, 접착제, 잉크나 페인트의 안료, 필름코팅제, 각종 증점제, 발포제, 2차 전지 용액, 반도체웨이퍼의 화학적 폐처리 용액, 친환경 리사이클링 용액 등이다. 친환경 리사이클링 용액의 경우 본 발명에 따른 원 패스 타입 분산유화장치에 의해 물리적으로 작은 입자를 만들어 화학적 환경처리가 용이하도록 할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 원 패스 타입 분산유화장치의 챔버(110)와 모터(130)는 프레임(160)에 설치된다. 프레임(160)은 챔버(110)가 하방을 향하도록 샤프트커버(161)에 의해 고정되고, 모터(130)는 샤프트커버(161)의 상단에 위치하도록 고정브래킷(162)에 의해 고정된다. 모터(130)의 축(131)과 챔버(110)의 상단으로 돌출되는 샤프트(120)를 연결시키는 커플링(132)은 샤프트커버(161) 내에 설치된다. 모터(130)나 기타 구성부품들은 보호커버(163)에 의해 감싸질 수도 있다.
챔버(110)의 하단에는 분산유화대상물이 투입되기 위한 투입구(111)가 구비되고, 챔버(110) 측면 일단에는 분산유화가 완료된 분산유화대상물을 배출하기 위한 토출구(112)가 마련된다.
투입구(111)는 분산유화대상물을 공급할 수 있도록 투입라인(10)과 연결되고, 토출구(112)는 챔버(110) 내에서 분산이나 유화를 거친 분산유화대상물을 외부의 저장탱크 등으로 공급하기 위한 토출라인과 연결된다.
투입구(111)에는 외부에 설치된 펌프의 작동에 의해 분산유화대상물이 투입라인(10)을 통해서 공급됨에 따라 토출구(112)를 통한 분산유화대상물의 토출압을 유지할 수 있다.
도 3과 같이 챔버(110)에 샤프트(120)가 수직되게 설치됨에 따라 로터(140)가 상하로 배열되도록 설치할 수 있고 스테이터(150)가 상하로 적층되도록 고정할 수 있다.
챔버(110)는 스테이터(150)를 적층하기 위한 적층공간을 제공한다. 챔버(110) 저면에는 챔버(110) 내부를 개폐하기 위한 커버(114)가 설치되고 커버(114)는 스테이터(150)를 지지하도록 볼트(115)에 의해 결합된다.
챔버(110)의 내부가 커버(114)에 의해 개폐가능함에 따라 로터(140) 또는 스테이터(150)의 고장 발생시 볼트(115)를 풀어 커버(114)를 분리한 다음 챔버(110) 내부에 설치된 로터(140) 또는 스테이터(150)를 교체할 수 있다.
샤프트(120)는 챔버(110)의 내측에 회전 가능하게 설치되는 것으로서, 챔버(110)를 관통하도록 설치되면서 커플링(132)에 의해 모터(130)의 축(131)과 연결된다. 샤프트(120)는 챔버(110) 내에서 원활하게 회전할 수 있도록 챔버(110)나 프레임(160)에 베어링을 매개로 하여 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 챔버(110)의 기밀을 유지할 수 있도록 챔버(110)와의 결합부위에 오링 등을 설치할 수 있다.
모터(130)는 샤프트(120)를 회전시킬 수 있도록 프레임(160) 상에 설치된다. 샤프트(120)의 회전속도는 프레임(160) 또는 그 외부에 설치된 제어패널(170)의 조작에 의해 모터(130)의 회전속도를 조절함으로써 제어할 수 있다. 샤프트(120)의 일측 끝단에는 로터(140)의 이탈을 방지하기 위한 캡(121)이 결합된다.
챔버(110) 내부에 설치되는 임펠러는 고정날개인 스테이터(150)와 회전날개인 로터(140)의 조합으로 구성되며, 이러한 고정날개인 스테이터(150)와 회전날개인 로터(140)는 샤프트(120)의 길이방향을 따라 복수의 층으로 축설된다.
구체적으로 스테이터(150)는, 도 4 내지 7과 같이 챔버(110) 내부에 부합되는 원형으로 형성되는 것으로서 분산유화장치(100)의 챔부(110) 내부에서 회전 가능하도록 설치된 샤프트(120)에 복수의 층을 이루도록 축설된다. 이러한 스테이터(150)는 도 3과 같이 최상단의 스테이터(150)와 최하단의 스테이터(150)가 챔버(110)의 단부 또는 다른 고정수단에 의해 고정설치되어 샤프트(120)의 회전시 고정된 상태를 유지한다.
스테이터(150)는 중앙에 분산유화대상물이 유입될 수 있도록 분산유화대상물 유입구(151)가 천공형성된다. 따라서, 챔버(110) 내부로 유입된 분산유화대상물은 분산유화대상물 유입구(151)를 통해 복수의 층을 이루는 스테이터(150) 내부로 유입된다.
스테이터(150)의 내부는 로터(140)가 완전히 삽입되는 형태로 결합이 이루어질 수 있도록 함몰된 형태로 형성되고, 함몰된 바닥의 안치면(155)에는 스테이터(150)의 중심으로부터 동심원을 이루도록 일정간격을 두고 고정 전단돌기(152)가 형성된다. 고정 전단돌기(152)는 안치면(155)으로부터 상향으로 돌출형성된다. 고정 전단돌기(152)는 스테이터(150)의 내부를 벗어나지 않는 길이로 형성된다.
이때, 안쪽 동심원을 이루는 고정 전단돌기(152)에서 바깥쪽 동심원을 이루는 고정 전단돌기(152) 쪽으로 갈수록 고정 전단돌기(152)의 끝단 면(156)은 점점 커지고 고정 전단돌기(152)의 양 측면은 스테이터(150)의 중심을 향한다. 고정 전단돌기(152)의 형상은 “
Figure pat00002
”와 같은 부채꼴 형상으로 형성된다.
안치면(155)의 분산유화대상물 유입구(151) 가장자리와 이 가장자리와 중심이 동일하면서 더 큰 원주 등 2개의 동심원을 이루도록 고정 전단돌기(152)가 돌출형성되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 예컨대 분산유화대상물에 대한 분산유화 정도에 따라 2개 그 이상의 동심원을 이루도록 고정 전단돌기(152)를 형성할 수 있다.
스테이터(150)의 내부에는 로터(140)가 완전히 삽입된 상태로 결합이 이루어지기 때문에 고정 전단돌기(152)의 끝단 면(156)은 스테이터(150)의 상면보다 낮도록 하고, 스테이터(150)의 고정 전단돌기(152)와 로터(140)의 회전 전단돌기(142)는 길이가 동일한 것이 바람직하다.
또한, 스테이터(150)를 견고하게 쌓을 수 있도록 스테이터(150) 상면 가장자리를 따라 융기된 환상의 돌출턱(153)이 형성되고, 이에 대응하는 스테이터(150) 저면 가장자리에는 돌출턱(153)이 결합될 수 있도록 돌출턱(153)에 부합하는 함몰된 환상의 끼움부(154)가 형성된다. 따라서, 스테이터(150) 상면의 돌출턱(153)에 다른 스테이터(150) 저면의 끼움부(154)를 결합하는 방식으로 스테이트(150)를 견고하게 쌓을 수 있다.
로터(140)는 다층으로 적층된 스테이터(150) 사이에 위치하도록 샤프트(120)에 축설되는 것으로서 샤프트(120)와 함께 회전한다. 구체적으로, 로터(140)는 스테이터(150) 내부에 완전히 삽입된 상태로 결합되는 것으로서 한쪽 면의 중심에는 샤프트(120)에 축설 가능한 중공축(141)이 회전 전단돌기(142)보다 높게 한쪽 면으로부터 돌출 형성된다. 중공축(141)은 스테이터(150)와의 결합시 분산유화대상물 유입구(151)의 중심에 위치된다.
회전 전단돌기(142)의 반대편인 로터(140)의 다른 쪽 면은 스테이터(150) 내부에 결합시 스테이터(150) 상면에 부합하도록 평평한 평면으로 형성된다.
그리고 중공축(141)을 제외한 한쪽 면의 중심으로부터 동심원을 이루는 회전 전단돌기(142)가 돌출형성된다. 이러한 동심원을 이루는 회전 전단돌기(142)는 스테이터(150)와 로터(140)의 결합시 동심원을 이루는 회전 전단돌기(142)가 동심원을 이루는 고정 전단돌기(152) 사이에 위치하도록 결합된다. 한편, 도 8에는 로터(140)의 중심으로부터 안쪽에서 바깥쪽으로 점점 커지는 3개의 동심원을 이루도록 회전 전단돌기(142)가 돌출형성되나, 이에 한정되는 것은 결코 아니며 분산유화대상물의 분산유화 정도에 따라 3개 이상의 동심원을 이루도록 회전 전단돌기(142)를 형성할 수도 있다.
회전 전단돌기(142) 역시 안쪽 동심원을 이루는 회전 전단돌기(142)에서 바깥쪽 동심원을 이루는 회전 전단돌기(142) 쪽으로 갈수록 회전 전단돌기(142)의 끝단 면(145)이 점점 커진다. 그리고 회전 전단돌기(142)는 로터(140)의 중심과 회전 전단돌기(142) 중심을 연결한 선상(143)에서 회전방향으로 기울어진 형태로 형성된다.
도 9는 본 발명의 실시예예 따른 로터의 저면도이다. 도시된 바와 같이 회전 전단돌기(142)는 로터(140)를 저면에서 보았을 때 로터(140) 중심과 회전 전단돌기(142)의 안쪽 중심을 연결한 선상(143)으로부터 회전 전단돌기(142)가 로터(140)의 한쪽 방향으로 틀어지도록 형성된다.
예컨대 회전 전단돌기(142)는 도 9와 같이 로터(140) 중심과 회전 전단돌기(142)의 안쪽 중심을 연결한 선상(143)과 예각(θ)을 이루도록 회전방향으로 틀어지도록 형성된다. 바람직하게는 회전 전단돌기(142)는 로터(140) 중심 및 회전 전단돌기(142)의 안쪽 중심을 연결한 선상(143)과 회전 전단돌기(142)의 중심선(144)이 30도 내지 45도의 각을 이루는 것이 좋다.
이와 같이 회전 전단돌기(142)가 기울어진 상태로 분산유화대상물에 전단력을 가할 경우 회전 전단돌기(142)가 기울어지지 않고 로터(140)중심으로부터 방사상으로 형성될 때보다 분산유화대상물의 저항은 감소되는 반면 전단력은 높아져 분산유화에 대한 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 회전 전단돌기(142)의 길이는 로터(140)가 스테이터(150) 내부에 완전히 삽입될 수 있도록 고정 전단돌기(152)의 길이와 동일한 것이 바람직하다. 또한 스테이터(150)와 로터(140)의 결합시 회전 전단돌기(142)의 끝단 면(145)은 스테이터(150)의 안치면(155)에 밀착되게 설치할 수도 있으나, 바람직하게는 회전이 자유롭도록 스테이터(150)의 안치면(155)에 밀착하는 것보다 미세한 간격으로 이격 설치되게 하는 것이 바람직하다.
스테이터(150)를 복수의 층으로 쌓을 시 스테이터(150) 간에 밀착되는 부위에는 오링, 패킹 등을 끼워 압축결합함으로써 복수의 층으로 결합된 스테이터(150)의 밀착부위에 대한 기밀을 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명은 분산유화장치(100)의 챔버(110) 내부에서 회전가능하도록 설치된 샤프트(120)에 고정 전단돌기(152)가 구비된 스테이터(150)와 회전 전단돌기(142)가 구비된 로터(140)를 복수의 층으로 결합하여 회전 전단돌기(142)가 회전하지 않는 고정 전단돌기(152)와 상대적으로 샤프트(120)의 회전에 의해 회전하면서 투입된 분산유화대상물에 전단력을 가함으로써, 분산유화대상물에 대한 분산유화의 효율이 우수하도록 하고 저점도의 분산유화대상물은 물론 유동성이 낮은 고점도의 분산유화대상물도 처리할 수 있도록 한 것으로서, 이하 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 작용을 설명하기로 한다.
도 1 내지 3과 같이 모터(130)의 구동과 함께 펌프의 펌핑력을 이용하여 분산유화대상물을 투입구(111)로 투입한다. 투입구(111)를 통해 챔버(110) 내부로 투입된 분산유화대상물은 최하단에 설치된 스테이터(150)의 분산유화대상물 유입구(151)를 통해 복수의 층으로 결합된 스테이터(150)의 고정 전단돌기(152)와 로터(140)의 회전 전단돌기(142) 간격 사이를 통과하면서 분산유화가 이루어진다.
이때, 스테이터(150)를 복수의 층으로 쌓을 시 도 4 내지 7과 같이 스테이터(150) 상면에 형성된 환상의 돌출턱(153)에 다른 스테이터(150) 저면에 형성된 환상의 끼움부(154)를 대응 결하여 쌓는 방식으로 스테이터(150)의 결합이 이루어지므로 스테이터(150) 간에 견고한 결합상태가 이루어진다.
로터(140)의 회전 전단돌기(142)는 동심원을 이루는 스테이터(150)의 고정 전단돌기(152) 사이에 위치되고, 회전하지 않는 고정 전단돌기(152)와 상대적으로 회전하면서 고정 전단돌기(152)의 간격 사이를 통과해 로터(140) 쪽으로 유입되는 분산유화대상물에 전단력을 가하여 분산유화대상물을 분산유화한다.
여기서, 분산유화대상물은 도 8과 같이 복수의 동심원을 이루고 있는 로터(140)의 회전 전단돌기(142)를 통과하면서 수차례에 걸쳐 분산유화가 이루어지기 때문에 종래의 분산유화장치와 비교할 수 없을 정도로 시어링(SHEARING) 효과가 높아 유동성이 낮은 고점도의 분산유화대상물을 미크론 단위는 물론 나노 단위로 분산유화할 수 있다.
또한, 본 발명은 도 9와 같이 회전 전단돌기(142)가 로터(140)의 중심으로부터 로터(140)의 회전방향 쪽으로 기울어진 형태를 이루고 있기 때문에 회전 전단돌기(142)가 기울어지지 않고 로터(140)의 중심으로부터 방사상으로 형성될 때보다 분산유화대상물이 회전 전단돌기(142)에 부딪칠 때의 저항을 최소화시키면서 전단력은 극대화할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 고정 전단돌기(152)와 상대적으로 회전하는 회전 전단돌기(142)에 의해 이들을 통과하는 분산유화대상물을 집중적이면서도 효율적으로 분산유화할 수 있다.
복수의 층을 이루는 스테이터(150)와 로터(140)를 통과하면서 나노 단위로 분산유화가 이루어진 분산유화대상물은 최종 토출구(112)를 통해 챔버(110) 밖으로 배출된다.
위에서 설명한 바와 같은 본 발명은 분산유화대상물이 경로를 따라 1회 통과하는 그 자체만으로도 분산유화대상물을 원화는 상태로 분산유화할 수 있으며 공동현상을 방지하여 분산유화대상물의 유량을 원하는 대로 처리할 수 있고, 다단계의 분산이나 유화 처리를 수행할 수 있도록 하여 용도 및 사용조건에 따라 다단계의 정밀 분산이 가능할 뿐만 아니라 기존 공정의 여러 대의 장비를 설치하는 효과를 가짐으로써 유지 및 보수에 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 변형과 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정하여져야 할 것이다.
10:투입라인 100:분산유화장치 110:챔버
111:투입구 112:토출구 114:커버
115:볼트 120:샤프트 121:캡
130:모터 131:축 132:커플링
140:로터 141:중공축 142:회전 전단돌기
143:선상 144:중심선 145:끝단 면
150:스테이터 151:분산유화대상물 유입구 152:고정 전단돌기
153:돌출턱 154:끼움부 155:안치면
156:끝단 면 160:프레임 161:샤프트커버
162:고정브래킷 163:보호커버 170:제어패널

Claims (8)

  1. 분산유화대상물이 투입되기 위한 투입구와 분산유화대상물을 토출시키기 위한 토출구가 마련되는 챔버;
    챔버에 회전 가능하도록 설치되는 샤프트;
    샤프트와 연결설치되어 구동에 의해 샤프트를 회전시키는 모터;
    분산유화장치의 챔버 내부에서 회전가능하도록 설치된 샤프트에 복수의 단으로 적층하여 축설되면서 샤프트의 회전시 움직이지 않는 것으로서, 중심에 천공 형성되는 분산유화대상물 유입구와, 내부의 함몰 안치면의 중심으로부터 동심원을 이루도록 간격을 두고 돌출형성되는 고정 전단돌기로 이루어지는 스테이터;
    적층 설치된 스테이터 사이에 위치하도록 샤프트에 축설되어 샤프트와 함께 회전하는 것으로서, 한쪽 면의 중심으로부터 동심원을 이루도록 간격을 두고 형성되고 스테이터와 결합시 스테이터의 동심원을 이루는 고정 전단돌기 사이에 놓이도록 결합되어 회전하지 않는 고정 전단돌기와 상대적으로 샤프트의 회전에 의해 회전하면서 투입된 분산유화대상물에 전단력을 가하여 분산유화하는 회전 전단돌기가 구비된 로터;
    를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 원 패스 타입 분산유화장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    로터의 중심에는,
    샤프트에 축설 가능하도록 회전 전단돌기가 형성된 면의 중심으로부터 돌출 형성되는 것으로서 스테이터와의 결합시 분산유화대상물 유입구의 중심에 위치하는 중공축이 구비됨을 특징으로 하는 분산유화장치용 임펠러.
  3. 청구항 2에 있어서,
    고정 전단돌기는,
    안쪽 동심원을 이루는 고정 전단돌기에서 바깥쪽 동심원을 이루는 고정 전단돌기 쪽으로 갈수록 고정 전단돌기의 끝단 면이 커지는 형상임을 특징으로 하는 분산유화장치용 임펠러.
  4. 청구항 3에 있어서,
    고정 전단돌기는,
    양 측면이 스테이터의 중심을 향하는 “
    Figure pat00003
    ”와 같은 부채꼴 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 분산유화장치용 임펠러.
  5. 청구항 4에 있어서,
    회전 전단돌기는,
    안쪽 동심원을 이루는 회전 전단돌기에서 바깥쪽 동심원을 이루는 회전 전단돌기 쪽으로 갈수록 회전 전단돌기의 끝단 면이 커지면서 저면에서 볼 때 로터의 중심과 회전 전단돌기의 안쪽 중심을 연결한 선상과 예각을 이루도록 한쪽으로 틀어지도록 형성됨을 특징으로 하는 분산유화장치용 임펠러.
  6. 청구항 5에 있어서,
    스테이터의 상면 가장자리에는 원주를 따라 융기된 환상의 돌출턱이 형성되고, 돌출턱이 대응하여 끼움결합할 수 있도록 스테이터의 저면 가장자리에는 원주를 따라 함몰된 환상의 끼움부가 마련됨을 특징으로 하는 분산유화장치용 임펠러.
  7. 청구항 1에 있어서,
    챔버 내측에 샤프트가 회전가능하도록 수직으로 설치되고 이 샤프트에 스테이터 및 로터가 상하로 배열 설치되며, 스테이터는 챔버 내주 면에 상하로 적층되도록 고정되고, 챔버의 하단에 투입구를 형성하여 분산유화대상물이 투입될수 있도록 하며 챔버 일측 면에는 분산유화대상물을 챔버 밖으로 배출할 수 있도록 토출구가 마련됨을 특징으로 하는 원 패스 타입 분산유화장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    챔버는 스테이터와 로터가 복수의 층으로 결합할 수 있는 공간을 제공하는 것으로서 챔버의 하단에는 챔버 내부를 개폐시키기 위한 커버가 결합됨을 특징으로 하는 원 패스 타입 분산유화장치.
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