KR20170062432A - 복합원료용 교반장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 석분과 같이 이질적인 원료와 합성수지 원료를 혼합하는 경우처럼 이질적 원료를 혼합하는 경우에도 회전속도를 높임으로써 고르게 교반할 수 있게 하는 혼합원료용 교반장치에 관한 것이다. 그 구성은; 일측에서 원료투입부가 마련되고 타측에는 혼합액 배출구가 마련되는 기다란 원통 형상의 교반조; 상기 교반조 내부에 회전 가능하게 설치되는 중심축; 상기 중심축의 연장방향을 따라 상기 중심축 상에 방사형으로 설치되는 제1교반날개; 상기 교반조 내부에 회전 가능하게 설치되되, 상기 중심축의 외부에 설치되는 회전통체; 상기 교반조의 중심을 향하도록 상기 회전통체의 내부에 돌출 형성되는 제2교반날개; 상기 중심축과 회전통체를 서로 반대방향으로 회전시키기 위한 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

복합원료용 교반장치{Mixer For Complex Material}

본 발명은 교반장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 석분과 합성수지처럼 이질적인 원료를 교반하는 경우에도 회전속도와 압력을 높임으로써 고르게 교반될 수 있게 하는 복합원료용 교반장치에 관한 것이다.

단열재용으로 사용되는 우레탄 단열재는 제조시 우레탄 원액에 여러 부수적인 재료를 투입한 후 혼합하고 경화시킴으로써 일정한 형태로 만들어지게 된다.

부수적인 재료라 함은 발포재로서의 펜탄가스, 촉매 또는 난연재 등이 될 수 있다. 여기서 근래 석분 등의 난연재가 사용되기도 한다. 물리적 특성이 다른 여러 종류의 소재가 교반되는 상황이기 때문에 모든 소재를 고르게 교반하는 작업은 쉽지 않다.

종래의 교반장치는 교반탱크와, 이 교반탱크에 각종 소재를 투입하는 소재투입부와, 투입된 소재를 고르게 교반하는 것으로서 다수의 블레이드가 설치되는 교반축과, 교반된 복합액을 배출하는 배출부를 포함한다. 종래의 교반장치는 국내 실용신안등록출원 제20-2009-0006074호에 개시된 바와 같이 하나의 교반축 및 이 교반축의 길이방향을 따라 설치되는 다수의 교반날개를 포함한다.

종래의 교반장치에 의하면, 우레탄 복합액에 비중이 높은 소재가 혼합되는 경우에는 교반속도가 낮게 되면 소재가 고르게 분포되지 못하는 문제를 가진다. 비중이 높은 물질이 교반 과정에서 침전되는 경향이 있기 때문이다.

대한민국 특허출원 제10-2012-0118015호 대한민국 실용신안등록출원 제20-2009-0006074호

위와 같은 문제에 대한 본 발명의 목적은, 복합원료, 예를 들어 우레탄 단열재를 제작하기 위한 우레탄 복합액을 배합하고 교반하는 장치로서, 교반효과를 극대화함으로써 비중의 편차가 크게 나는 경우에도 고르게 교반될 수 있도록 하는 교반장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 다른 목적은 교반속도를 증대시킴으로써 생산성을 높일 수 있는 복합원료용 교반장치를 제공하는 것에 있다.

위와 같은 목적은, 일측에서 원료투입부가 마련되고 타측에는 혼합액 배출구가 마련되는 기다란 원통 형상의 교반조; 상기 교반조 내부에 회전 가능하게 설치되는 중심축; 상기 중심축의 연장방향을 따라 상기 중심축 상에 방사형으로 설치되는 제1교반날개; 상기 교반조 내부에 회전 가능하게 설치되되, 상기 중심축의 외부에 설치되는 회전통체; 상기 교반조의 중심을 향하도록 상기 회전통체의 내부에 돌출 형성되는 제2교반날개;

상기 중심축과 회전통체를 서로 반대방향으로 회전시키기 위한 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합원료용 교반장치에 의해 달성된다.

본 발명의 특징에 의하면, 상기 제1교반날개와 제2교반날개는 상기 중심축의 연장방향을 따라 복수 개로 구성되는 제1,2단위교반날개로 구성되되; 상기 제1,2단위교반날개는 교번하여 설치될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 구동부는 하나의 구동모터에 의해 상기 제1,2교반날개를 동시에 회전구동하는 것으로서;

상기 중심축 상에 설치되며 상기 구동모터로부터 직접 회전력을 전달받는 선기어; 상기 회전통체에 연결되는 링기어; 상기 선기어에 외접하며 상기 링기어에 내접하는 것으로서, 상기 선기어의 회전력을 상기 링기어에 전달하는 전달기어;를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 제1교반날개와 제2교반날개가 하나의 교반조 내에서 서로 다른 방향으로 회전됨으로써 교반의 효과가 매우 뛰어나게 되는 우레탄 발포액 교반장치가 제공된다. 좀 더 구체적으로는 합성수지 혼합액에 석분과 같은 이질적 성분이 포함되는 경우에도 교반속도와 압력을 증가시킴으로써 복합원료가 고르게 섞이도록 하는 복합원료용 교반장치가 제공된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 복합원료용 발포액 교반장치의 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 복합원료용 교반장치의 구동부의 정면 구성도이다.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 2를 동시에 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 상세하게 설명한다.

기다란 원통 형상의 교반조(1)는 교반공간(100)을 제공한다. 교반조(1)는 양단에 플랜지(5,7)가 마련된 원통형 본체(3)와 본체의 양단에 체결 고정되는 덮개판(9,11)을 포함한다. 투입측 덮개판(9)에는 중심축(13)이 끼워지는 중심축결합공(15)이 마련되며, 배출측 덮개판(11)에는 혼합물이 배출되는 배출공(17)이 마련된다. 교반조(1)의 일측에는 원료투입부가 마련되고 타측에는 혼합액, 예를 들어 발포액 배출부가 마련된다. 교반조(1)에서 배출되는 혼합물은 노즐 등을 거쳐 성형기 등으로 투입된다. 피처리물이 발포액인 경우 혼합된 발포액은 성형기에 의해 일정한 두께를 가지는 단열판재로 성형되게 된다. 본 발명은 비단 단열재 용도 뿐만 아니라 다양한 원료를 혼합하는데 사용할 수 있다. 다만 단열재에 사용되는 발포액을 그중 하나의 예로서 설명하고 있을 뿐이다.

교반조(1)의 일측에 마련된 원료투입부는 교반조(1)의 원주방향을 따라 마련되는 복수 개의 원료투입구(19)와, 투입된 원료가 일시 저장되는 임시저장공간(21)이 마련된다. 혼합된 가공물은 호퍼 형태의 배출관(23)을 통해 외부로 배출된다.

단열판재의 품질의 균일성을 위해서는 교반조(1) 내부에서 원료의 균일한 혼합이 이루어져야 한다.

중심축(13)이 교반조(1) 내부에 회전 가능하게 설치된다. 중심축(13)을 지지하기 위하여 교반조(1)의 투입측 덮개판(9)에는 축하우징(25)이 일체로 형성된다. 중심축(13)은 축하우징(25) 내부에 설치되는 복수 개의 저널베어링(27)에 의해 지지된다.

중심축(13)은 교반조(1) 외부에 설치되는 구동모터(29)에 의해 자신을 회전축(X)으로 하여 회전될 수 있게 되어 있다. 중심축(13)의 배출측 단부는 중심축베어링(31)에 의해 교반조(1) 내부에 안정적으로 고정 설치된다.

제1교반날개(33)가 중심축(13)의 연장방향을 따라 중심축(13) 상에 방사형으로 설치된다. 제1교반날개(33)는 임펠러와 같이 도 1의 도면상 좌측에서 우측으로 추력을 발생시킨다. 따라서 혼합액은 우측으로 강제 이송되면서 교반되며 배출된다. 제1교반날개(33)는 중심축(13)의 길이방향을 따라 일정한 간격으로 설치되는 복수 개의 제1단위교반날개(33a)로 구성된다.

교반조(1) 내부에는 회전통체(35)가 중심축(13)의 주연부에 회전 가능하게 설치된다. 회전통체(35)의 회전중심은 중심축(13)의 회전축(X)과 같다. 회전통체(35)는 통체베어링(37)에 의해 교반조(1) 내부에 회전 가능하게 지지된다. 통체베어링(37)은 회전통체(35)의 양단에 설치된다.

제2교반날개(39)가 교반조(1)의 중심을 향하도록 회전통체(35)의 내벽으로부터 돌출 형성된다. 제2교반날개(39) 역시 혼합액이 도 1의 도면상 좌측에서 우측으로 추력을 받도록 설치된다. 제2교반날개(39)는 회전통체(35)의 길이방향을 따라 일정한 간격으로 설치되는 복수 개의 제2단위교반날개(39a)로 구성된다. 제1,2단위교반날개(33a,39a)는 교번하여 설치될 수 있다. 제1,2단위교반날개(33a,39a)는 서로 겹쳐지는(overlap) 부분(L)을 가진다. 겹쳐지는 부분(L)은 전체 날개길이(M)에 대하여 40 ~60%가 적당하다. 경우에 따라 회전저항이 많은 경우 이 겹쳐지는 부분(L)을 줄일 수 있다.

본 발명에 의하면 구동부는 교반효과를 극대화시키기 위하여 중심축(13)과 회전통체(35)를 서로 반대방향으로 회전시키기 위한 구성을 가진다. 이하 구동부를 설명한다. 구동부는 하나의 구동모터(29)와 이에 의한 회전력을 회전통체(35)에 전달하기 위한 동력전달수단을 포함한다. 언급한 것처럼 구동모터(29)는 중심축(13)을 직접적으로 회전시키며, 동력전달수단은 중심축(13)의 회전력을 회전통체(35)에 전달하도록 되어 있다.

동력전달수단은 선기어(43), 링기어(45) 및 전달기어(47)를 포함한다. 이들 동력전달수단은 밀폐된 기어박스(49) 내에 설치됨으로써 혼합액과 접촉되지 않는다.

선기어(43)는 중심축(13) 상에 설치되며 구동모터(29)로부터 직접 회전력을 전달받는다. 링기어(45)가 선기어(43)의 주연부에 위치하도록 회전통체(35)에 설치된다.

선기어(43)의 회전력을 상기 링기어(45)에 전달하는 전달기어(47)가 선기어(43)에 외접하며 링기어(45)에 내접하도록 기어박스(49)에 고정 설치된다. 전달기어(47)는 고정축(51)에 의해 위치가 고정된 상태에서 축(Y)을 중심으로 회전운동만을 하게끔 되어 있다.

전달기어(47)는 선기어(43)를 중심으로 하여 복수 개가 마련될 수도 있다. 다만 첨부된 도면에는 1개만 도시된다.

중심축(13)의 배출측 단부는 트러스트베어링(53)에 의해 배출측 덮개판(11)에 지지된다. 배출측 덮개판(11)에는 1개 이상의 배출공(17)이 타공되며, 혼합물은 이 배출공(17)을 통해 외부로 배출된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 중심축(13)의 길이방향을 따라 2곳, 즉 선단 및 후단에서 각각 회전통체(35)에 회전력을 전달하도록 하고 있다. 즉 위에 설명된 동력전달기구가 똑같이 중심축(13)의 후단에도 설치되고 있다. 같은 도면부호를 부여하였으니 위의 설명을 참조하면 될 것이다.

이는 중심축(13)에 토크부하가 걸리지 않도록 하며, 회전력을 보다 강력하고 안정적으로 회전통체(35)에 전달하도록 하기 위함이다. 기어박스(49)에는 혼합액이 회전통체(35)의 내부로 유입되거나 그로부터 배출될 수 있도록 게이트공(55)이 복수 개로 마련된다.

본 발명에 의한 혼합장치는 폭넓은 압력 범위(예를 들어 5 ~ 200kgf/㎠)에서 사용이 가능하다. 중심축(13)의 회전속도 조절을 통해 압력을 조절하기가 용이하다.

위에 도시 및 설명된 구성은 본 발명의 기술적 사상에 근거한 바람직한 실시예에 지나지 아니한다. 당업자는 통상의 기술적 상식을 바탕으로 다양한 변경실시를 할 수 있을 것이지만 이는 본 발명의 보호범위에 포함될 수 있음을 주지해야 할 것이다.

1 : 교반조 3 : 본체
9,11 : 덮개판 13 : 중심축
15 : 중심축결합공 17 : 배출공
19 : 원료투입구 21 : 임시저장공간
23 : 배출관 25 : 축하우징
27 : 저널베어링 29 : 구동모터
31 : 중심축베어링 33,39 : 제1,2교반날개
43 : 선기어(sun gear) 45 : 링기어
47 : 전달기어 49 : 기어박스
51 : 고정축 53 : 트러스트 베어링

Claims (1)

1. 일측에는 석분과 합성수지처럼 이질적인 2 이상의 원료를 투입하는 원료투입부가 마련되고 타측에는 혼합액 배출구가 마련되는 기다란 원통 형상으로서, 양단에 플랜지(5,7)가 마련된 원통형 본체(3)와 본체의 양단에 체결 고정되는 덮개판(9,11)을 포함하는 교반조(1);
   상기 교반조의 원주방향을 따라 마련되는 복수 개의 원료투입구(19)와, 투입된 원료가 일시 저장되는 임시저장공간(21)으로 구성되는 원료투입부;
   상기 교반조 내부에 회전 가능하게 설치되는 중심축(13);
   상기 중심축(13)의 연장방향을 따라 상기 중심축(13) 상에 방사형으로 설치되는 제1교반날개(33);
   상기 교반조(1) 내부에 회전 가능하게 설치되되, 상기 중심축(13)의 외부에 설치되는 회전통체(35);
   상기 교반조(1)의 중심을 향하도록 상기 회전통체(35)의 내부에 돌출 형성되는 제2교반날개(39);
   상기 중심축(13)과 회전통체(35)를 서로 반대방향으로 회전시킴으로써 이질적 성분이 포함되는 경우에도 교반속도와 압력을 증가시켜 교반효과를 증진시키기 위한 구동부;
   를 포함하되, 상기 구동부는;
   하나의 구동모터(29)에 의해 상기 제1,2교반날개(33,39)를 동시에 회전구동하는 것으로서 상기 중심축(13) 상에 설치되며 상기 구동모터(29)로부터 직접 회전력을 전달받는 선기어(43); 상기 회전통체(35)에 연결되는 링기어(45); 상기 선기어(43)에 외접하며 상기 링기어(45)에 내접하는 것으로서, 상기 선기어(43)의 회전력을 상기 링기어(45)에 전달하는 전달기어(47);를 포함하며;
   상기 선기어(43), 링기어(45) 및 전달기어(47)는 상기 중심축(13)의 선단 및 후단에 각각 설치됨으로써, 상기 중심축(13)의 길이방향을 따라 2곳에서 상기 회전통체(35)에 회전력을 전달하는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 혼합원료용 교반장치.
   

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