KR20150045742A - 균질 혼련기 - Google Patents

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김충환
조덕기
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(주)흥보테크
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/71—Feed mechanisms

Abstract

본 발명의 균질 혼련기는 내부에 서로 특성이 다른 물질들이 투입되도록 내부공간을 갖는 용기와, 용기의 하부에 고정되도록 배치되며 용기의 내부공간과 연통되는 고정 프레임과, 고정 프레임의 내부에 승강수단을 매개로 상,하 승강 가능하게 배치되며 용기의 저면 중앙을 관통하여 용기(10)의 내부공간 내에 상부가 수용되도록 배치되어 용기 내의 물질들을 교반시키는 교반수단과, 교반수단의 하부에 배치되어 교반수단에 회전 구동력을 전달하기 위한 구동부와, 교반수단에 의해 교반되어 균질화된 물질을 외부로 배출시키는 배출수단으로 구성된다.

Description

균질 혼련기{Homogenizing mixer}
본 발명은 원료물질인 액상체, 물성이 다른 액상체 또는 분말을 혼합 균질화하는 균질 혼련기에 관한 것이다.
일반적으로 균질 혼련기는 화장품 또는 도료등을 제조할 경우에 주로 사용되며, 물성이 서로 다른 원료물질과 혼합물질을 점성체에 섞어 균질화하는 기능을 수행한다.
이때, 원료물질과 혼합물질은 액상체를 채용하거나, 액상체와 미세 분말을 혼합할 경우에도 사용한다.
종래의 균질 혼련기는 대략 반구형통상의 용기부, 교반부, 그리고 교반부를 구동하는 구동부 및 본체 프레임부로 구성된다.
용기부는 주로 원통형으로 구성된 용기로서, 그 처리목적에 따라 재킷(jacket)에 의하여 가열 냉각시킬 수 있고 진공처리 또는 가압처리를 할 수 있다.
용기부의 조작방법에 따라 고정식, 교환식, 틸팅(Tilting)식으로 구분된다.
구동부는 모터 및 감속기 등으로 구성되고 하부에 교반부가 배치된다. 교반부는 고정자(Stator rod, SR)와 터빈샤프트(trurbine shaft)로 구성되고, 터빈샤프트(TS)에 연결되어 고속회전하는 날개(impeller)와 고정자(SR)에 고정되는 교반통으로 구성된다.
이와 같은 구성으로 이루어진 교반부는 구동부에 의하여 고속으로 회전되어 용기부의 용기내에 있는 액상체 또는 점성체와 분말체를 혼합하여 균질화한다.
종래의 균질혼합기는 교반부 및 구동부가 용기부 상부측에서 동작하도록 구성되어 있으므로, 작동에 필요한 구성 설비가 복잡하고 과부하가 걸리게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 용기 내에 투입된 물질들의 교반 작업시 교반수단이 회전 및 승강 동작되도록 함과 아울러, 승강 구조가 단순 구조로 구성되고, 균질화된 처리물의 배출 방식도 간편하게 배출되도록 그 구조가 개선된 균질 혼련기를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 균질 혼련기는 용기의 하부에 고정되도록 배치되며 상기 용기의 내부와 연통되는 고정 프레임;
상기 고정 프레임의 내부에 승강수단을 매개로 상,하 승강 가능하게 배치되며 상기 용기 내의 물질들을 교반시키는 교반수단;
상기 교반수단의 하부에 배치되어 상기 교반수단에 회전 구동력을 전달하기 위한 구동부; 및
상기 교반수단에 의해 교반되어 균질화된 물질을 외부로 배출시키는 배출수단을 구비하며,
상기 교반수단은 상기 고정 프레임의 내부에 승강 가능하게 배치되는 이동 프레임과, 상기 이동 프레임 내에서 회전 가능하게 배치되며 다수개의 블레이드로 구성된 임펠러와, 상기 임펠러에 결합되고 상기 구동부와 연결되어 회전력을 제공하는 교반축과, 상기 교반축의 단부와 상기 구동부의 단부 사이에 배치되어 상기 구동부의 회전력을 상기 교반축으로 전달시키기 위한 커플링부로 구성되며,
상기 승강수단은 상기 고정 프레임의 하부에 수평으로 연장되도록 결합되는 고정 플레이트와, 상기 고정 플레이트의 양측 부위에 고정되며 신축 가능한 로드부재와, 상기 이동 프레임에 일체로 연결된 연결 플레이트에 고정되도록 결합되고 상기 로드부재와 연결되어 신축력을 제공하는 실린더와, 상기 로드부재 및 이동 프레임의 승강동작을 가이드하도록 상단부가 상기 고정 플레이트에 관통되고 하단부가 연결 플레이트에 관통되는 가이드봉부재를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 용기의 하부에서 승강 가능한 교반수단을 이용하여 서로 다른 물성을 갖는 복수의 물질들을 균질화시킬 수 있으므로, 교반수단이 단순해지므로 원가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 고장 요인을 줄일 수 있고, 별도의 배출수단을 구비할 필요없이 교반수단의 하강 동작과 연계되어 균질화된 물질들을 간편하게 외부로 배출시킬 수 있어 구성이 단순해질 뿐만 아니라 동작이 간편하게 이루어진다.
도 1은 본 발명에 따른 균질 혼련기의 구조를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 승강수단이 오프 동작되어 임펠러가 상승된 상태를 나타낸 사용상태도,
도 3은 본 발명의 승강수단이 온 동작되어 임펠러가 하강된 상태를 나타낸 사용상태도,
도 4는 본 발명의 측면도,
도 5는 본 발명의 임펠러를 나타낸 분해 사시도,
도 6은 본 발명 임펠러의 결합상태도이다.
본 발명에 따른 균질 혼련기는, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명하면, 그 구성은 내부에 서로 특성이 다른 물질들이 투입되도록 내부공간을 갖는 용기(10)와, 용기(10)의 하부에 고정되도록 배치되며 용기(10)의 내부공간과 연통되는 고정 프레임(100)과, 고정 프레임(100)의 내부에 승강수단을 매개로 상,하 승강 가능하게 배치되며 용기(10)의 저면 중앙을 관통하여 용기(10)의 내부공간 내에 상부가 수용되도록 배치되어 용기(10) 내의 물질들을 교반시키는 교반수단(200)과, 교반수단(200)의 하부에 배치되어 교반수단(200)에 회전 구동력을 전달하기 위한 구동부(300)와, 교반수단(200)에 의해 교반되어 균질화된 물질을 외부로 배출시키는 배출수단(400)으로 구성된다.
더 상세히 설명하면, 고정 프레임(100)은 용기(10)의 저부 중앙에 하측으로 연통되도록 연결되며, 원통형 구조로 구성된다.
고정 프레임(100)은 용기(10) 내에 균질화된 물질들을 외부로 배출시키기 위한 배출관(410)이 연결된다. 배출관(410)은 고정 프레임(100)의 하부에 단부가 하향 경사지도록 배치된다. 배출관(410)은 관 내부에 배치된 배출밸브(미도시됨)에 의해 개폐된다. 교반수단(200)은 고정 프레임(100)의 내부에 승강 가능하게 배치되는 이동 프레임(210)과, 이동 프레임(210) 내에서 회전 가능하게 배치되며 다수개의 블레이드로 구성된 임펠러(220)와, 임펠러(220)에 결합되고 구동부(300)와 연결되어 회전력을 제공하는 교반축(230)과, 교반축(230)의 단부와 구동부(300)의 단부 사이에 배치되어 구동부(300)의 회전력을 교반축(230)으로 전달시키기 위한 커플링부(250)로 구성된다.
이동 프레임(210)은 용기(10)의 하부에 고정된 고정 프레임(100)의 내부에 배치되고, 승강수단(600)을 매개로 승강 가능한 구조를 갖는다. 승강수단(600)은 고정 프레임(100)의 하부에 수평으로 연장되도록 결합되는 고정 플레이트(610)와, 고정 플레이트(610)의 양측 부위에 고정되며 신축 가능한 로드부재(620)와, 이동 프레임(210)에 일체로 연결된 연결 플레이트(240)에 고정되도록 결합되고 로드부재(620)와 연결되어 신축력을 제공하는 실린더(630)로 구성된다.
또한, 승강수단(600)은 로드부재(620) 및 이동 프레임(210)의 승강동작을 가이드하도록 상단부가 고정 플레이트(610)에 관통되고, 하단부가 연결 플레이트(240)에 관통되도록 결합되는 가이드봉부재(650)를 더 구비한다.
구동부(300)는 이동 프레임(210)의 하부에 배치되며, 외부의 전원이 인가됨에 따라 회전 구동되는 구동모터(310)와, 구동모터(310)의 회전력에 의해 회전 동작되며 커플링부(250)를 매개로 교반축(230)과 연동되도록 연결되는 모터축(320)으로 구성된다. 커플링부(250)는 교반축(230)과 모터축(320)을 연결시키기 위한 것으로, 교반축(230)의 단부와 모터축(320)의 단부에 서로 대응되도록 돌출되게 형성된 복수개의 기어이들이 맞물리는 구조로 되어 있다.
또한, 구동부(300)는 이동 프레임(210)과 연동되어 승강되도록 이동 프레임(210)에 고정된 연결 플레이트(240)에 고정된다. 즉, 연결 플레이트(240)는 이동 프레임(210)의 하부에 볼트 등의 체결부재를 매개로 구동모터(310)와 일체로 고정되는 결합구조를 갖는다. 교반축(230)과 이동 프레임(210) 사이에는 다수개의 베어링이 배치된다. 배출수단(400)은 이동 프레임(210)의 하부에 배치되며 외부와 연결되는 배출관(410)과, 승강수단(600)에 의한 이동 프레임(210)의 하강 동작시 고정 프레임(100)과 이동 프레임(210) 사이에 형성되어 균질화된 물질이 배출관(410) 측으로 배출되는 공간부(420)를 갖는다. 공간부(420)는 이동 프레임(210)의 상부 외경이 고정 프레임(100)의 중공 내경보다 더 작은 크기를 갖게 됨에 따라 형성된다.
고정 프레임(100)은 중공의 상부에 내측으로 돌출된 단턱부(110)가 형성되어 있다. 이 단턱부(110)는 이동 프레임(210)이 상사점 위치에 위치하게 될 경우 용기(10) 내의 물질들이 외부로 배출되는 것을 차단하는 역할을 수행한다. 즉, 단턱부(110)가 형성된 고정 프레임(100)의 중공 내경은 이동 프레임(210)의 외경과 대응되게 형성되어 있으므로, 이동 프레임(210)의 상승시 용기(10) 내의 물질이 하부로 배출되는 것을 방지함과 아울러, 이동 프레임(210)의 하강시 용기(10) 내의 물질이 공간부(420) 내로 용이하게 유입시키기 위한 기능을 갖는다.
바람직하게는, 용기(10)의 내부에 수용되고 천정에 수직 방향 하측으로 배치되어 용기(10)의 내부에 충전된 물질들을 교반시키는 상부 교반기(500)를 더 구비한다.
상부 교반기(500)는 용기(10)의 내부 천정에서 용기(10)의 내부로 배치되는 회전축(520)과, 회전축(520)의 외주면에 서로 다른 높이를 갖도록 배치되는 복수개의 교반 날개(530)로 구성된다. 회전축(520)은 상부 모터(510)와 연동되게 회전되는 연결구조를 가지되, 중간에 감속기가 배치될 수 있다. 상부 모터(510)는 구동모터(310)와 연계 동작된다.
더 바람직하게는, 용기(10)의 내벽에 내측으로 돌출되고, 상,하로 서로 이격되도록 배치되는 다수개의 고정 날개(550)를 더 구비한다. 고정 날개(550)는 용기(10) 내에 투입된 물질들의 교반 효율을 향상시키도록 복수개의 교반 날개(530) 사이에 배치된다. 본 발명의 임펠러(220)는 다양한 형태의 것을 채용할 수 있으나, 교반 효율을 향상시키기 위해 이중 구조의 임펠러(220)를 채용할 수 있다. 임펠러(220)의 구조는 교반축(230)의 단부에 결합되어 연동 회전되는 회전 임펠러(220A)와, 회전 임펠러(220A)에 끼움 결합되며 교반하우징(260)의 단부에 고정구를 매개로 고정되는 고정 임펠러(220B)로 구성된다. 회전 임펠러(220A)는 중공을 갖는 원통형 몸체(222)와, 원통형 몸체(222)의 외주연에 형성되어 각각 서로 이격된 다수개의 외측 날개부재(223)와, 외측 날개부재(223)의 내측으로 이격되게 형성되고 삼각기둥 형상을 갖는 내측 날개부재(224)로 구성된다. 고정 임펠러(220B)는 중공을 갖는 원통체(225)와, 원통체(225)의 외측 가장자리로부터 돌출되게 형성되고 회전 임펠러(220A)와의 결합시 외측 날개부재(223)를 감싸는 다수개의 외측핀부재(226)와, 외측핀부재(226)로부터 내측으로 이격되게 형성되고 회전 임펠러(220A)와의 결합시 외측 날개부재(223)와 내측 날개부재(224) 사이의 공간에 배치되는 내측핀부재(228)를 구비한다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 균질 혼련기는, 용기(10)의 내부 공간에 서로 특성이 다른 원료 물질 및 혼합 물질들을 투입한 후, 교반수단(200)을 이용하여 용기(10) 내에 충전된 물질들을 교반시켜 균질화시킨다. 이때, 교반수단(200)인 임펠러 및 이동 프레임(210)은 상부가 용기(10)의 저면으로부터 상승된 위치에 위치하게 된다. 임펠러(220)는 구동부(300)로부터 전달되는 회전력을 교반축(230)을 통해 전달받아 연동 회전되고, 임펠러(220)의 블레이드들이 용기(10) 내의 물질들을 교반시킨다.
구동부(300)의 동력 전달과정은 구동모터(310)의 회전력이 모터축(320)을 통해 커플링부(250)를 통해 교반축(230)에 전달되고, 교반축(230)의 단부에 결합된 임펠러가 연동되어 회전되는 전달과정을 갖는다. 용기(10) 내에 투입된 물질들의 교반 작업이 완료된 후에는, 교반된 물질들을 용기(10) 외부로 배출시키는 배출작업이 수행된다. 이 배출작업은, 승강수단(600)이 이동 프레임(210)과 임펠러를 하강 동작시켜, 고정 프레임(100)의 중공 내부와 이동 프레임(210)의 외경 사이에 공간부(420)를 형성시킨다. 공간부(420)가 형성됨에 따라 용기(10) 내에 있던 교반된 물질들이 중력에 의해 공간부(420)를 통해 배출관(410)으로 배출된다.
승강수단(600)의 동작과정은 고정 플레이트(610)에 로드부재(620)의 단부가 고정된 상태에서 실린더(630)의 내부에 공기나 유압의 압력이 전달됨에 따라 로드부재(620)가 신장될 경우, 이동 프레임(210)과 연결된 연결 플레이트(240)가 하부로 하강 동작되고, 이어서 이동 프레임(210) 및 임펠러(220)가 하강 동작된다.
공간부(420)가 형성됨에 따라 용기(10) 내의 물질들이 공간부(420) 및 배출관(410)을 통해 외부로 배출된다. 이때 배출밸브는 배출관(410)을 개방시키도록 온 동작된다. 이와 반대로 고정 플레이트(610)에 로드부재(620)의 단부가 고정된 상태에서 로드부재(620)가 축소될 경우에는, 이동 프레임(210)이 고정 프레임(100) 내에서 상승되어 교반된 물질의 배출을 차단한다.
이후에, 용기(10) 내에 다른 물질들을 투입 및 교반하는 반복작업을 수행할 수 있다.
한편, 상기한 이중 구조의 임페러(220)를 채용할 경우에는, 교반축(230)과 결합된 회전 임펠러(220A)가 교반 하우징(260)에 고정된 고정 임펠러(220B)에 끼워진 상태로 회전 동작된다. 이때, 회전 임펠러(220A)의 외측 날개부재(223)와 내측 날개부재(224) 사이 공간에 고정 임펠러(220B)의 내측핀부재(228)가 배치되어 있으므로, 용기(10)내에 투입된 물질들의 교반 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 상부 교반기(500)는 용기(10)의 내부에서 회전 동작됨에 따라, 교반 날개(530)가 용기(10) 내벽에 배치된 고정 날개(550)와 교차하도록 회전 동작된다.
또한, 상부 교반기(500)는 용기(10)의 하부에 배치되어 승강 동작되는 임펠러 및 교반축(230)의 동작과 연계되어 같이 동작될 수 있으며, 이로 인해 용기(10) 내부에 충전된 물질들의 교반 성능을 향상시킬 수 있다. 즉, 용기(10)의 상부와 하부에서 같이 교반작업이 이루어지게 되므로, 단시간에 물질들의 균질 교반이 가능하게 될 뿐만 아니라, 골고루 교반되어 교반 성능을 대폭 향상시킬 수 있다.
100 : 고정 프레임 200 : 교반수단
300 : 구동부 400 : 배출수단
210 : 이동 프레임 220 : 임펠러
230 : 교반축 240 : 연결 플레이트
250 : 커플링부 310 : 구동모터
320 : 모터축 410 : 배출관
420 : 공간부 500 : 상부 교반기
520 : 회전축 530 : 교반 날개
600 : 승강수단 610 : 고정 플레이트
620 : 로드부재 630 : 실린더

Claims (6)

  1. 용기의 하부에 고정되도록 배치되며 상기 용기의 내부와 연통되는 고정 프레임;
    상기 고정 프레임의 내부에 승강수단을 매개로 상,하 승강 가능하게 배치되며 상기 용기 내의 물질들을 교반시키는 교반수단;
    상기 교반수단의 하부에 배치되어 상기 교반수단에 회전 구동력을 전달하기 위한 구동부; 및
    상기 교반수단에 의해 교반되어 균질화된 물질을 외부로 배출시키는 배출수단을 구비하며,
    상기 교반수단은 상기 고정 프레임의 내부에 승강 가능하게 배치되는 이동 프레임과, 상기 이동 프레임 내에서 회전 가능하게 배치되며 다수개의 블레이드로 구성된 임펠러와, 상기 임펠러에 결합되고 상기 구동부와 연결되어 회전력을 제공하는 교반축과, 상기 교반축의 단부와 상기 구동부의 단부 사이에 배치되어 상기 구동부의 회전력을 상기 교반축으로 전달시키기 위한 커플링부로 구성되며,
    상기 승강수단은 상기 고정 프레임의 하부에 수평으로 연장되도록 결합되는 고정 플레이트와, 상기 고정 플레이트의 양측 부위에 고정되며 신축 가능한 로드부재와, 상기 이동 프레임에 일체로 연결된 연결 플레이트에 고정되도록 결합되고 상기 로드부재와 연결되어 신축력을 제공하는 실린더와, 상기 로드부재 및 이동 프레임의 승강동작을 가이드하도록 상단부가 상기 고정 플레이트에 관통되고 하단부가 연결 플레이트에 관통되는 가이드봉부재를 구비한 것을 특징으로 하는 균질 혼련기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 배출수단은, 상기 이동 프레임의 하부에 배치되며 외부와 연결되는 배출관과, 상기 이동 프레임의 하강 동작시 상기 이동 프레임의 내부에 형성되어 상기 균질화된 물질이 상기 배출관 측으로 배출되는 공간부를 갖는 것을 특징으로 하는 균질 혼련기.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 구동부는, 상기 커플링부를 매개로 상기 교반축과 연동되도록 연결되는 모터축과, 상기 모터축과 연결되며 상기 이동 프레임에 일체로 고정되는 구동모터를 구비한 것을 특징으로 하는 균질 혼련기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 임펠러는, 상기 교반축의 단부에 결합되도록 중공을 갖는 원통형 몸체와, 상기 원통형 몸체의 외주연에 형성되어 각각 서로 이격된 다수개의 외측 날개부재와, 상기 외측 날개부재의 내측으로 이격되게 형성되고 삼각기둥 형상을 갖는 내측 날개부재를 구비한 회전 임펠러와,
    상기 회전 임펠러에 결합되도록 중공을 갖는 원통체와, 상기 원통체의 외측 가장자리로부터 돌출되게 형성되고 상기 회전 임펠러와의 결합시 상기 외측 날개부재를 감싸는 다수개의 외측핀부재와, 상기 외측핀부재로부터 내측으로 이격되게 형성되고 상기 회전 임펠러와의 결합시 상기 외측 날개부재와 내측 날개부재 사이의 공간에 배치되는 내측핀부재를 구비한 고정 임펠러를 구비한 것을 특징으로 하는 균질 혼련기.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 용기의 내부에 수용되고 상기 용기의 천정에 하측으로 배치되어 상기 용기 내부에 충전된 물질들을 교반하기 위한 상부 교반기를 더 구비한 것을 특징으로 하는 균질 혼련기.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 용기의 내벽에 돌출되게 형성되며 상,하로 이격되게 배치되는 복수개의 고정 날개를 더 구비한 것을 특징으로 하는 균질 혼련기.
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