KR20210062498A - 교반기용 임펠러 및 교반기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 교반조의 내벽에 부착된 스케일을 제거하기 위한 교반기용 임펠러에 있어서, 교반기의 축방향으로 연장된 샤프트가 삽입되어 고정될 수 있는 샤프트고정부; 샤프트고정부로부터 반경방향으로 돌출 연장되는 앵커부; 및 교반조의 내벽면에 대향하는 지지면을 형성하는 블레이드를 포함하되, 샤프트고정부로부터 이격된 앵커부의 일단부에서 상방으로 연장되는 지지부를 포함하는, 교반기용 임펠러를 제공하고자 한다.

Description

교반기용 임펠러 및 교반기{IMPELLER FOR STIRRER AND STIRRER}
본 발명은 원통형 교반조의 내벽에 부착된 스케일을 제거하기 위한 교반기용 임펠러 및 교반기에 관한 것이다.
교반 기술은 화학분야뿐만 아니라 화장품, 제약, 전자재료, 식품, 제지, 원유채굴, 수처리 등 다양한 산업에서 핵심공정기술로 여겨지며 산업에서 사용되는 유체로는 고점도 유체나 특히 항복응력을 가지는 점소성유체가 사용되는 경우가 자주 있다.
고점도 유체나 점소성유체를 교반하기 위해 일반적으로 사용되는 임펠러로는 용기와의 간격이 좁아 유체 전체를 회전시킬 수 있는 앵커 임펠러가 사용된다. 교반 공정에 사용되는 앵커 임펠러는 시스템 전체에 높은 에너지 소산율을 요하며, 교반 시간이 길고 비교반 영역의 크기가 크기 때문에 효율적인 교반을 수행하지 못하는 문제점이 존재한다.
또한, 교반 진행시 교반조의 내벽면에 점소성유체의 스케일이 부착되는데, 일반적으로 스케일의 제거를 위해 인력이 소모되며, 이의 해결을 위해 자동으로 스케일 제거가 가능한 교반 기술이 필요한 시점이다.
상술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 실시예들의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 실시예들의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
공개특허공보 제10-2001-0099678호(공개일: 2001년 11월 09일)
본 발명의 일 실시예에 따른 교반기용 임펠러는 교반기 작동 중에 교반조의 내벽면에 부착된 스케일을 제거하고자 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 교반기용 임펠러는 교반기 작동 시에 소모하는 전력을 감소시키고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 교반조의 내벽에 부착된 스케일을 제거하기 위한 교반기용 임펠러에 있어서, 교반기의 축방향으로 연장된 샤프트가 삽입되어 고정될 수 있는 샤프트고정부; 샤프트고정부로부터 반경방향으로 돌출 연장되는 앵커부; 및 교반조의 내벽면에 대향하는 지지면을 형성하는 블레이드를 포함하되, 샤프트고정부로부터 이격된 앵커부의 일단부에서 상방으로 연장되는 지지부를 포함하는, 교반기용 임펠러를 제공하고자 한다.
본 실시예에 있어서, 앵커부는 양측면이 샤프트의 회전축을 포함하는 가상의 수직면과 평행하게 형성되는, 교반기용 임펠러를 제공할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 지지부는, 앵커부의 양측면과 일치되는 양측면을 가지고 앵커부에 연결되는 일단부, 및 일단부로부터 트위스트되면서 상방으로 연장되어 형성된 타단부를 포함하는 꼬임부를 포함하고, 꼬임부의 타단부는 앵커부의 양측면과 직교하는 양측면을 가져서 블레이드의 양측면과 일치되도록 형성되는, 교반기용 임펠러를 제공할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 블레이드의 지지면에 부착되는 플렉시블한 스크래퍼부를 더 포함하는, 교반기용 임펠러를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 일 실시예에 따른 교반기용 임펠러; 및 사프트고정부에 삽입되는 샤프트와 샤프트를 회전시키는 구동부를 포함하는 교반기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 교반기용 임펠러는 지지부 및 스크래퍼부를 포함하여 교반조의 내벽면에 부착된 스케일을 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 교반기용 임펠러는 지지부가 꼬임부 및 블레이드를 포함하여 교반기 작동 시에 소모하는 전력을 감소시키는 효과가 있다.
도 1은 종래의 교반기용 임펠러를 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 교반기용 임펠러를 보여주는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 교반기용 임펠러를 보여주는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 교반기용 임펠러를 보여주는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 교반기용 임펠러를 이용한 교반 실험을 보여주는 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 교반조(미도시)의 내벽에 부착된 스케일을 제거하기 위한 교반기용 임펠러(미도시)에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 교반기용 임펠러를 보여주는 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 교반기용 임펠러를 보여주는 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 교반조는 내부에 교반 공간을 제공하도록 원통 형상으로 형성될 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시예들은 도 1에 도시된 이러한 교반조의 원통 형상에 한정되지 않으며, 수평 방향으로의 절단면이 원형 이외에도 타원형, 사각형 또는 다각형으로 형성될 수 있다. 상세히, 교반조의 형상은 도 1에 도시된 바와 같이 특정한 형태로 한정되는 것이 아니라, 후술할 앵커 임펠러의 각 구성요소들이 교반조의 내부에 설치될 수 있도록 내부에 공간이 형성될 수 있는 그 어떠한 형상을 가져도 무방하다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 교반조는 도 1에 도시된 바와 같이 아랫부분이 볼록하게 형성된 원통 형상인 것을 중심으로 설명하기로 한다.
그리고, 일반적인 교반기용 앵커 임펠러는 샤프트(S), 앵커(A), 블레이드(B)를 포함하여 구성된다. 또한, 앵커(A)와 블레이드(B)가 플레이트 형상을 가지는 경우에, 그 둘은 모두 일치되는 양측면을 가지고 양측면 사이의 두께가 동일한 상태에서 연장 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 교반기용 임펠러를 보여주는 사시도이다.
도 3을 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러는 교반조의 내부에서 회전되면서 용액을 교반하기 위한 것이다.
임펠러는 샤프트고정부(10), 앵커부(20), 지지부(30)를 포함할 수 있다.
샤프트고정부(10)는 교반기의 샤프트(S)가 삽입되어 고정될 수 있는 부분이다. 샤프트(S)는 축방향으로 연장 형성된 원통형 막대부재일 수 있다. 샤프트고정부(10)는 샤프트(S)가 삽입되어 있는 형태로서 일체로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 샤프트고정부(10)는 상하방이 개방된 원통형이거나 상방만 개방되어 샤프트(S)가 끼움 삽입가능한 부재일 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 교반기용 임펠러를 보여주는 평면도이다.
도 4를 더 참조하면, 앵커부(20)는 샤프트고정부(10)로부터 반경방향으로 돌출 연장되는 것으로서 교반조 내부에서 회전되어 용액의 교반을 수행하는 부분일 수 있다. 예를 들어, 앵커부(20)는 샤프트고정부(10)의 일측 및 일측의 정반대인 타측에서 각각 돌출되어 형성될 수 있다.
또한 앵커부(20)는 얇은 플레이트 형태를 가질 수 있고, 그의 양측면이 샤프트(S)의 회전축(I)을 포함하는 가상의 수직면(P)과 평행하게 형성될 수 있다. 또한 앵커부(20)는 그의 측면 상에 관통되어 용액이 통과될 수 있는 유동홀(21)을 포함할 수 있다. 유동홀(21)은 앵커부(20)의 형상에 대응하는 형상을 가지고 앵커부(20)의 측면 상에 형성될 수 있다.
지지부(30)는 앵커부(20)의 일단부에서 상방으로 연장된 부분일 수 있다. 즉, 지지부(30)는 교반조의 내벽면에 소정 간격 이격되어 인접하게 배치될 수 있다. 지지부(30)는 후술할 스크래퍼부(미도시)를 부착하기 위한 부분일 수 있다.
여기서, 지지부(30)는 꼬임부(31)와 블레이드(32)를 포함할 수 있다.
꼬임부(31)는 지지부(30)의 일 부분으로서, 앵커부(20)의 양측면과 일치되는 양측면을 가지고 앵커부(20)에 연결되는 일단부와, 일단부로부터 트위스트되면서 상방으로 연장되어 형성된 타단부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 꼬임부(31)의 하단부는 앵커부(20)로부터 연장된 부분이며, 꼬임부(31)의 중간 부분은 시계반대방향으로 트위스트되어 상방으로 연장된 부분이고, 꼬임부(31)의 상단부는 블레이드(32)의 하단부와 연결되는 부분일 수 있다. 예를 들어, 꼬임부(31)의 타단부는 앵커부(20)의 양측면과 직교하는 양측면을 가져서 블레이드(32)의 양측면과 일치되도록 형성될 수 있다. 또한, 꼬임부(31)의 중간 부분은 시계방향으로 트위스트되어 상방으로 연장될 수도 있다.
블레이드(32)는 후술할 스크래퍼부를 부착하기 위한 부분일 수 있다. 블레이드(32)는 교반조의 내벽면에 대향하는 지지면을 형성할 수 있다. 블레이드(32)는 상술한 꼬임부(31)의 양측면과 일치하는 양측면을 가지고 이 중 교반조의 내벽면과 대향하는 일면이 지지면이 될 수 있다. 예를 들어, 블레이드(32)는 상술한 앵커부(20)의 양측면과 직교하는 방향으로 연장된 지지면을 가질 수 있다. 이로써, 앵커부(20)의 양측면과 평행하는 방향으로 연장된 양측면을 가지는 블레이드(32)보다 교반시에 용액 유동에 대한 대면적이 줄어들어 저항이 감소할 수 있다. 이로써, 교반시에 소모되는 전력이 감소할 수 있다. 이러한 효과는 도 5를 참조하여 상세히 후술하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 교반기용 임펠러는 스크래퍼부를 더 포함할 수 있다.
스크래퍼부는 블레이드(32)의 지지면에 부착되는 플렉시블한 부분일 수 있다. 스크래퍼부는 교반조의 내벽면에 밀착될 수 있다. 이로써, 교반시에 스크래퍼부가 교반조의 내벽면을 긁어줄 수 있고, 내벽면의 스케일의 형성을 저하하거나 이미 생성된 스케일을 제거할 수 있는 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 교반기용 임펠러를 이용한 교반 실험을 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 일반적인 앵커형 임펠러를 사용한 경우에 30RPM의 교반율에서 소모전력은 22.283kW임을 알 수 있다. 반면에, 본 발명의 일 실시예에 따른 지지부(30)를 포함하는 임펠러를 사용한 경우에 30RPM의 교반율에서 소모전력은 21.027kW인 것을 알 수 있다. 이로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러를 이용하여 용액을 교반하는 경우에 소모 전력이 줄어드는 효과가 있다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러를 포함하는 교반기는 샤프트(S), 구동부(미도시)를 포함하는 것으로서 전동으로 교반을 수행하는 기기일 수 있다.
이상으로 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 교반기용 임펠러는 지지부(30) 및 스크래퍼부를 포함하여 교반조의 내벽면에 부착된 스케일을 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 교반기용 임펠러는 지지부(30)가 꼬임부(31) 및 블레이드(32)를 포함하여 교반기 작동 시에 소모하는 전력을 감소시키는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 샤프트고정부
20: 앵커부
21: 유동홀
30: 지지부
31: 꼬임부
32: 블레이드
S: 샤프트
A: 앵커
B: 블레이드

Claims (5)

  1. 교반조의 내벽에 부착된 스케일을 제거하기 위한 교반기용 임펠러에 있어서,
    상기 교반기의 축방향으로 연장된 샤프트가 삽입되어 고정될 수 있는 샤프트고정부;
    상기 샤프트고정부로부터 반경방향으로 돌출 연장되는 앵커부; 및
    상기 교반조의 내벽면에 대향하는 지지면을 형성하는 블레이드를 포함하되, 상기 샤프트고정부로부터 이격된 상기 앵커부의 일단부에서 상방으로 연장되는 지지부를 포함하는, 교반기용 임펠러.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 앵커부는 양측면이 상기 샤프트의 회전축을 포함하는 가상의 수직면과 평행하게 형성되는, 교반기용 임펠러.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지부는,
    상기 앵커부의 양측면과 일치되는 양측면을 가지고 상기 앵커부에 연결되는 일단부, 및 상기 일단부로부터 트위스트되면서 상방으로 연장되어 형성된 타단부를 포함하는 꼬임부를 포함하고,
    상기 꼬임부의 타단부는 상기 앵커부의 양측면과 직교하는 양측면을 가져서 상기 블레이드의 양측면과 일치되도록 형성되는, 교반기용 임펠러.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 블레이드의 지지면에 부착되는 플렉시블한 스크래퍼부를 더 포함하는, 교반기용 임펠러.
  5. 제1항에 따른 교반기용 임펠러; 및
    상기 사프트고정부에 삽입되는 샤프트와 상기 샤프트를 회전시키는 구동부를 포함하는 교반기.
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