KR20240053646A - 고액 혼합 및 분산에 사용되는 장치 및 설비 - Google Patents

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KR20240053646A
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cavity
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치아오 시
슈주안 바이
수동 진
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상수이 스마테크 리미티드
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Abstract

본 발명은 고액 혼합 및 분산에 사용되는 장치 및 설비를 제공한다. 상기 장치는 주축에 고정 연결된 분체 분쇄 기구를 포함하고, 분체 분쇄 기구는 분체 공급 캐비티 내에 위치하고, 분체 공급 캐비티에는 분체 공급구가 설치된다. 분체 공급 캐비티의 외측에는 액체 공급 캐비티가 설치되고, 액체 공급 캐비티에는 액체 공급구가 설치되며, 액체 공급 캐비티 내에는 주축에 고정 연결된 분산 기구이 설치된다. 액체 공급 캐비티의 하측 및 분체 공급 캐비티의 하측은 각각 혼합 캐비티의 상측과 연통되며, 혼합 캐비티 내에는 주축에 고정 연결된 임펠러가 설치되고, 혼합 캐비티의 하부에는 접선 방향 배출구가 설치된다. 슬러리는 펌프에 의해 액체 공급 캐비티로 이송되어 분산 기구에 의해 분산된 후 임펠러가 설치된 혼합 캐비티로 진입된다. 상기 장치에서 액체 공급 캐비티에 슬러리가 채워질 수 있으므로, 임펠러 하부의 배출 영역에 분산 기구가 설치되어 초래하는 슬러리 충진율이 낮고 분산 효과가 불충분한 문제를 방지한다.

Description

고액 혼합 및 분산에 사용되는 장치 및 설비
(관련 출원)
본 발명은 2021년 9월 23일에 중국 특허청에 제출된, 출원번호가 202111117446.9이고, 발명의 명칭이 "고액 혼합 및 분산에 사용되는 장치 및 설비"인 중국 특허 출원의 우선권을 주장하는 바, 그 모든 내용은 참조로서 본 발명에 인용된다.
본 발명은 분체과 액체의 혼합 및 분산 분야에 관한 것으로, 특히 고액 혼합 및 분산에 사용되는 장치 및 설비에 관한 것이다.
배터리의 제조, 식품, 의약품 등 분야에서는 항상 대량의 분체 입자를 소량의 액체와 혼합하여 균일하고 점도가 높은 고액 혼합물을 형성한다. 순환식 혼합 및 분산 장치는 고액 혼합물을 효율적으로 제조할 수 있다. 액체가 순환식 혼합 및 분산 장치와 버퍼 탱크 사이에서 왕복 순환하도록 하고, 순환식 혼합 및 분산 장치에 서서히 투입된 분체은 액체와 혼합하여 슬러리를 얻을 수 있다. 슬러리는 시스템 내에서 계속 순환하고, 요구를 충족하는 고액 혼합물이 얻어질 때까지 순환식 혼합 및 분산 장치를 통과할 때 분산된다. 기존 순환식 혼합 및 분산 장치의 기술적 해결수단은 다음과 같다.
공개번호가 CN207667471U인 중국 실용신안(이하 "71U 고안"이라고 함)은 고점도 재료에 적합한 고액 혼합 설비를 개시하였으며, 구체적으로 분체과 액체가 분산 휠(dispersing wheel)의 작용에 의해 혼합 및 분산된 후에 출구에 연결된 트윈 스크류 펌프(twin-screw pump)의 작용에 의해 배출되는 것을 개시하였다. 이러한 설계에서, 배출 속도와 액체 및 분체의 공급 속도가 일치해야 한다. 배출 속도가 너무 빠르면, 캐비티 내 흐름이 중단되고, 슬러리 충진율이 낮으며, 혼합 및 분산 효과에 영향을 미치게 된다. 반대로, 배출 속도가 너무 느리면, 슬러리가 분체 통로로 되돌아가 막힘을 유발하여 설비가 정상적으로 작동하지 못하게 된다. 실제 작동 시, 배출 속도를 균형점에 맞추기 어려우므로, 슬러리가 되돌아가지 않고 막힘 현상이 발생하지 않도록 확보하기 위해, 설비는 배출 속도가 빠르고 캐비티 충진율이 낮은 상태에서 작동할 수 밖에 없으며, 이렇게 하면 혼합 및 분산 효과가 저하된다.
공개번호가 CN209155625U인 중국 실용신안(이하 "25U 고안"이라고 함)은 고체와 액체를 혼합하기 위한 설비를 개시하였으며, 공개번호가 CN110394082A인 중국 특허(이하 "82A 특허"라고 함)는 임펠러 어셈블리 및 상기 임펠러 어셈블리를 사용한 고액 혼합 설비를 개시하였다. 상기 두가지 분체과 액체의 혼합 및 분산 장치에서, 분체과 액체는 절추대(frustum-shaped) 형상 임펠러의 작용에 의해 혼합 및 분산된 후에 임펠러 하부에서 원심분리를 통해 배출되므로, 별도의 배출 펌프가 필요없다. 이러한 두가지 장치의 주요 분산 영역은 모두 임펠러 하부에서 배출구에 가까운 직경이 큰 부위에 위치한다. 이러한 장치의 배출 능력은 임펠러의 회전 속도에 의해 결정되며, 임펠러의 회전 속도는 분산 강도도 결정한다. 일반적으로 일정한 분산 강도에 도달하기 위해, 임펠러는 지정된 회전 속도로 작동해야 하지만, 이 회전 속도는 마침 배출 속도와 공급 속도가 일치한 균형점에 있을 수 없으므로, 슬러리가 되돌아가지 않고 막힘 현상이 발생하지 않도록 확보하기 위해, 설비는 배출 속도가 빠르고 캐비티 충진율이 낮은 상태에서 작동할 수 밖에 없으며, 이렇게 하면 혼합 및 분산 효과가 저하된다.
관련 기술에서의 순환식 혼합 및 분산 장치는 모두 배출 속도와 공급 속도의 불일치로 인해 슬러리가 되돌아가거나 분산 영역 충진율이 낮은 문제가 존재하고, 나아가 생산 능력이 최고 수준에 도달하지 못해 설비의 생산 능력을 최대화할 수 없는 문제가 존재한다.
따라서, 분체과 액체의 혼합 및 분산 영역에서는 슬러리 충진율이 높고, 분산 효과가 충분하며, 설비의 생산 능력을 충분히 이용하는 고액 혼합 및 분산에 사용되는 장치 및 설비가 절실히 필요하다.
이에 감안하여, 본 발명은 슬러리 충진율이 높고, 분산 효과가 충분하며, 설비의 생산 능력을 충분히 이용하는 고액 혼합 및 분산에 사용되는 장치 및 설비를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 다음과 같은 기술적 해결수단을 사용한다.
제1 양태에 따르면, 고액 혼합 및 분산에 사용되는 장치를 제공한다. 상기 장치는 주축에 고정 연결된 분체 분쇄 기구를 포함하되, 분체 분쇄 기구는 분체 공급 캐비티 내에 위치하고, 분체 공급 캐비티에는 분체 공급구가 설치된다. 분체 공급 캐비티의 외측에는 액체 공급 캐비티가 설치되고, 액체 공급 캐비티에는 액체 공급구가 설치되며, 액체 공급 캐비티 내에는 주축에 고정 연결된 분산 기구가 설치된다. 액체 공급 캐비티의 하측 및 분체 공급 캐비티의 하측은 각각 혼합 캐비티의 상측과 연통되며, 혼합 캐비티 내에는 주축에 고정 연결된 임펠러가 설치되고, 혼합 캐비티의 하부에는 접선 방향 배출구가 설치된다.
가능한 실시형태에서, 액체 공급 캐비티는 분체 공급 캐비티를 둘러싸며 설치되고, 액체 공급 캐비티는 환형 구조이다.
가능한 실시형태에서, 분체 분쇄 기구는 복수 층의 블레이드를 구비한다. 이렇게 설치하면, 분체가 분체 공급 캐비티의 바닥부로 떨어지는 과정에서 분체가 분진 상태로 분쇄될 수 있도록 보장할 수 있다.
가능한 실시형태에서, 분산 기구는 원통형 분산 휠이다.
가능한 실시형태에서, 분산 기구는 원주 방향을 따라 분포된 복수개의 교반 패들을 포함한다.
가능한 실시형태에서, 분산 휠에는 홀이 설치된다. 이렇게 설치하면, 슬러리의 혼합에 유리하고, 우수한 분산 효과에 도달할 수 있다.
가능한 실시형태에서, 분산 휠과 액체 공급 캐비티의 내벽 및 외벽 사이의 간격은 0.5mm 내지 10mm이다. 또한, 분산 휠과 액체 공급 캐비티의 내벽 및 외벽 사이의 간격은 1mm 내지 5mm이다.
가능한 실시형태에서, 교반 패들과 액체 공급 캐비티의 내벽 및 외벽 사이의 간격은 0.5mm 내지 10mm이다. 또한, 교반 패들과 액체 공급 캐비티의 내벽 및 외벽 사이의 간격은 1mm 내지 5mm이다.
슬러리는 좁은 액체 공급 캐비티에서 분산 기구에 의해 전단되므로, 전단 강도가 더 높고, 슬러리는 액체 공급 캐비티를 채우므로, 충분한 체류 시간을 얻을 수 있어 슬러리를 충분히 분산시킬 수 있다.
가능한 실시형태에서, 혼합 캐비티 하부의 배출 영역에는 슬러리를 분산시킨 후에 배출하기 위한 배출 분산 기구가 설치되어 있다.
제2 양태에 따르면, 고액 혼합 및 분산에 사용되는 설비를 제공한다. 상기 설비는 제1 양태에 따른 장치를 포함하되, 상기 장치의 하부는 밀봉 장치에 연결되고, 상기 장치의 하부에는 베어링 및 모터가 설치된다.
본 발명에서, 슬러리는 펌프에 의해 슬러리 버퍼 탱크에서 상기 장치의 액체 공급 캐비티로 이송되어 분산 기구에 의해 분산된 후에 임펠러가 설치된 혼합 캐비티로 진입된다. 슬러리는 액체 공급 캐비티로 진입된 후에 분산 기구에 의해 구동되어 회전하기 시작하며, 분산 기구, 분체 분쇄 기구, 임펠러가 모두 주축에 연결되므로 삼자의 회전 속도가 동일하다. 슬러리는 혼합 캐비티로 진입되어 회전을 유지하므로 회전하면서 아래로 유동하는 액체링을 형성한다. 액체링이란 액체가 아래로 유동하면서 링을 형성하는 것을 의미한다. 슬러리가 임펠러와 접촉할 때의 상대 속도가 매우 느리므로 슬러리가 쉽게 흩날리지 않는다. 또한, 분체는 분체 공급 캐비티에서 분진 상태로 분쇄된 다음에 분체 분쇄 기구와 함께 회전하며, 분체 공급 캐비티의 하측은 혼합 캐비티와 연통되므로, 혼합 캐비티에 가까운 분체는 혼합 캐비티 내에서 회전하면서 아래로 유동하는 슬러리에 의해 혼합 캐비티로 흡입되어 슬러리와 혼합된다. 혼합 캐비티에서 분체와 균일하게 혼합된 슬러리는 슬러리 버퍼 탱크로 배출된다. 본 발명에서 고액 혼합 및 분산에 사용되는 장치는 순환식 혼합 및 분산 설비이므로, 슬러리는 충분히 분산될 때까지 슬러리 버퍼 탱크와 순환식 혼합 및 분산 설비 사이에서 왕복 순환한다. 슬러리의 분산 과정에서, 슬러리는 새로 공급되는 슬러리의 추진 작용에 의해 액체 공급 캐비티를 떠나기 때문에, 액체 공급 캐비티에 슬러리가 채워질 수 있고, 혼합 캐비티 하부의 배출 영역에 분산 기구를 설치하여 초래하는 슬러리 충진율이 낮고 분산 효과가 불충분한 문제를 방지한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태의 단면을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태의 평면도이다.
도 3은 본 발명에서 분산 구조의 일 실시형태의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명에서 분산 구조의 일 실시형태의 저면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태의 단면을 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태의 평면도이다.
도 7은 본 발명에서 분산 구조의 일 실시형태의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 8은 본 발명에서 설비의 일 실시형태의 구조를 나타내는 개략도이다.
발명의 목적, 원리, 기술적 해결수단 및 장점을 보다 명확하게 하기 위해, 이하, 첨부된 도면 및 실시예를 결합하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 내용 부분에 설명된 바와 같이, 여기서 설명된 구체적인 실시예는 본 발명을 해석하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 한정하지 않는 것으로 이해해야 한다.
본 발명에 대한 설명에서, 기재된 방위 또는 위치 관계는 도면에 도시된 방위 또는 위치 관계, 및 명세서의 문자 또는 기술적 내용에 따라 확정될 수 있는 연결 또는 위치 관계를 기반으로 하며, 도면의 간결성을 위해 일부를 생략하였거나 위치 변경도 전부를 작성하지 않았으며, 본 명세서에서 생략하였거나 작성하지 않은 위치 변경도를 명확하게 설명하지 않았지만, 이는 설명하지 않은 것으로 간주할 수 없으며, 설명의 간결성을 위해 구체적인 설명에서는 일일이 설명하지 않고, 여기서 통일적으로 설명하는 것에 특히 유념해야 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 고액 혼합 및 분산에 사용되는 장치(20)를 제공한다. 상기 장치(20)는 주축(21)에 고정 연결된 분체 분쇄 기구(206)를 포함하되, 분체 분쇄 기구(206)는 분체 공급 캐비티(205)에 위치하고, 분체 공급 캐비티(205)에는 분체 공급구가 설치된다. 분체 공급 캐비티(205)의 외측에는 액체 공급 캐비티(201)가 설치되고, 액체 공급 캐비티(201)에는 액체 공급구(200)가 설치되며, 액체 공급 캐비티(201) 내에는 주축(21)에 고정 연결된 분산 기구(202)가 설치된다. 액체 공급 캐비티(201)의 하측 및 분체 공급 캐비티(205)의 하측은 각각 혼합 캐비티의 상측과 연통되며, 혼합 캐비티에는 주축(21)에 고정 연결된 임펠러(207)가 설치되고, 혼합 캐비티의 하부에는 접선 방향 배출구(208)가 설치되며, 도 2에 도시된 바와 같다. 분체 공급 캐비티(205)의 외측은 액체 공급 캐비티(201)와 분체 공급 캐비티(205)가 2개의 독립된 용기임을 의미하는데, 즉 분체과 액체가 본 발명의 설비로 진입될 때 각자의 공급 캐비티로 별도로 진입되어 예비 처리를 거친 후에 혼합되어야 하며, 예비 처리는 분체 또는 슬러리의 추가 분산을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 이 밖에, 접선 방향 배출구(208)는 혼합 캐비티에서 혼합 캐비티 하부의 내벽을 따라 외측으로 연장되어 형성된 배출 통로를 의미한다. 액체 공급 캐비티(201)의 외측은 액체 공급 캐비티(201) 내의 슬러리를 냉각시키기 위해 냉각수를 첨가하기 위한 냉각수 중간층(203)을 더 포함하고, 냉각수 중간층(203)의 외측은 보온층(204)이며, 보온층(204)은 냉각수 중간층(203) 내의 냉각수를 소정 온도 범위 내로 유지한다.
본 발명의 장치(20)에서, 분체는 분체 공급구에서 공급 캐비티로 진입되어 분체 분쇄 기구(206)에 의해 분진 상태로 분산된 다음에 분체 분쇄 기구(206)와 함께 회전한다. 분체 공급 캐비티(205)의 하측은 혼합 캐비티와 연통되므로, 혼합 캐비티에 가까운 분체는 혼합 캐비티에서 회전하여 아래로 흐르는 슬러리에 의해 혼합 캐비티로 흡입되어 슬러리와 혼합된다. 또한, 분체 분쇄 기구(206)는 복수 층의 블레이드를 구비하므로 분체를 분진 상태로 충분히 분쇄시킬 수 있어 회전하면서 아래로 유동하는 슬러리가 분체를 혼합 캐비티로 흡입시키는 데에 유리하다. 또한, 액체 공급 캐비티(201)는 분체 공급 캐비티(205)를 둘러싸며 설치되고, 액체 공급 캐비티(201)는 환형 구조이다(도 2에 도시됨). 이렇게 설치하면, 액체 공급 캐비티(201)의 횡단면이 좁아 슬러리의 유속이 빠르고, 슬러리에 대한 분산 기구(202)의 전단 작용과 결합되어 균일하게 혼합된 슬러리를 더욱 쉽게 형성한다. 슬러리는 액체 공급 캐비티(201)로부터 공급된 후에 혼합 캐비티로 진입되고, 슬러리는 임펠러(207)에 의해 계속 구동되어 회전하면서 아래로 유동하는 액체링을 형성한다. 분체 분쇄 기구(206), 분산 기구(202), 임펠러(207)가 모두 주축(21)에 연결 고정되므로, 삼자의 회전 속도가 동일하며, 즉 분체와 슬러리가 혼합 캐비티로 진입될 때의 회전 속도는 기본적으로 동일하므로, 슬러리가 임펠러(207)와 접촉할 때의 상대 속도가 매우 느려 슬러리가 쉽게 흩날리지 않고, 분진 상태의 분체는 혼합 캐비티로 흡입되어 더욱 쉽게 균일하게 혼합된다. 또한, 분산 기구(202)는 원통형 분산 휠(2020)일 수 있고(도 3, 도 4에 도시됨), 원주 방향을 따라 분포된 복수개의 교반 패들(2022)을 포함할 수도 있다. 구체적으로, 교반 패들(2022)은 원주 방향을 따라 균일하게 분포되고, 교반 패들(2022)은 블레이드 또는 원기둥 모양의 패들이다(도 7에 도시됨).
슬러리는 펌프에 의해 슬러리 버퍼 탱크에서 상기 장치(20)의 액체 공급 캐비티(201)로 이송되어 분산 기구(202)에 의해 분산된 후에 임펠러(207)가 설치된 혼합 캐비티로 진입되고, 혼합 캐비티에서 분체와 균일하게 혼합된 후에 슬러리 버퍼 탱크로 배출되며, 배출 표준에 도달하기 전에 슬러리는 슬러리 버퍼 탱크와 순환식 혼합 및 분산 설비 사이에서 왕복 순환한다. 슬러리는 액체 공급구(200)에서 액체 공급 캐비티(201)로 진입되어 분산 기구(202)에 의해 분산된 후에 혼합 캐비티 상부로 진입되고, 임펠러(207)는 슬러리가 혼합 캐비티의 벽면에서 회전하면서 아래로 유동하는 액체링을 형성하도록 한다. 분산을 강화시키는 분산 기구(202)의 분산 휠(2020) 또는 교반 패들(2022)의 작용에 의해, 슬러리는 혼합 캐비티로 진입되기 전에 이미 균일하게 분산되고, 혼합 캐비티에서 뷴진 상태의 분체가 슬러리에 흡입되어 혼합되므로, 분산되기 어려운 덩어리를 쉽게 형성하지 않아 균일한 슬러리의 형성에 유리하다. 분체가 덩어리 상태로 혼합 캐비티에 직접 부어지거나, 슬러리를 분체가 보관되어 있는 캐비티에 투입하는 방식과 같은 혼합 방식은 모두 분산되기 어려운 덩어리를 쉽게 형성하는데, 이는 쌓인 분체와 슬러리가 직접 혼합되기 때문인 것으로, 동시에 임펠러(207)를 보조적으로 사용하여 교반하더라도 여전히 큰 부피의 덩어리를 형성할 수 있으며, 덩어리의 중심 부분에는 슬러리가 침투되기 어렵고, 분체와 슬러리의 혼합으로 인해 외부 표면이 촘촘하게 형성되었으므로, 덩어리를 형성한 후에는 다시 분산시키기 어려움을 이해해야 한다. 본 발명은 분체가 덩어리 상태로 혼합 캐비티로 직접 침입되거나, 슬러리를 분체가 보관되어 있는 캐비티에 투입하는 방식과 같은 혼합 방식으로 인해 분산되기 어려운 덩어리를 쉽게 형성하는 상황을 방지할 수 있고, 동시에, 큰 부피 덩어리의 형성, 및 덩어리가 형성된 후에 다시 분산시키기 어려운 상황을 방지할 수 있다. 본 발명에서는 회전하면서 아래로 유동하는 슬러리로 분체를 혼합 캐비티에 흡입시켜 혼합하므로, 양자가 추가로 분산되기 전에 촘촘한 덩어리를 형성하는 위에서 언급된 상황을 방지하고, 본 발명의 방식을 통해 보다 균일한 혼합액을 생성할 수 있으며, 덩어리가 쉽게 형성되지 않고, 분산 단계에 시간이 오래 걸리지 않아 생산 효율을 향상시킨다.
71U 고안과 같은 선행기술에서, 혼합된 슬러리는 출구에 연결된 트윈 스크류 펌프의 작용에 의해 배출되지만, 이러한 설계에서는 배출 속도와 액체 및 분체의 공급 속도를 일치하게 하는 것이 어렵고, 배출 속도가 너무 빨라 흐름이 중단되고, 슬러리 충진율이 낮으며, 혼합 및 분산 효과에 영향을 미치는 문제, 또는 배출 속도가 너무 느려 슬러리가 이전 단계의 캐비티로 되돌아가 막힘을 유발하고 설비를 손상시키는 등 문제가 쉽게 발생한다. 물론, 후자의 경우 생산 및 제조에 미치는 영향은 더욱 용납할 수 없으므로, 실제 작업 시, 71U 고안의 설비는 슬러리 충진율이 낮고, 혼합 및 분산 효과에 영향을 미치는 문제를 해결하기 어렵다. 이 밖에, 25U 고안 및 82A 특허에서는 분체와 액체는 절추대(frustum-shaped) 형상 임펠러의 작용에 의해 혼합 및 분산된 후에 임펠러 하부에서 원심분리를 통해 배출되므로 71U 고안에서와 같이 별도의 배출 펌프가 필요없다. 25U 고안 및 82A 특허에서의 장치의 주요 분산 영역은 임펠러 하부에서 배출구에 가까운 직경이 큰 부위에 위치하고, 배출 능력은 임펠러의 회전 속도에 의해 결정되며, 임펠러의 회전 속도는 분산 강도도 결정한다. 일반적으로 일정한 분산 강도에 도달하기 위해, 임펠러는 지정된 회전 속도로 작동해야 하지만, 이 회전 속도는 마침 배출 속도와 공급 속도가 일치한 균형점에 있을 수 없으므로, 슬러리가 되돌아가지 않고 막힘 현상이 발생하지 않도록 확보하기 위해, 설비는 배출 속도가 빠르고 캐비티 충진율이 낮은 상태에서 작동할 수 밖에 없으므로 혼합 및 분산 효과가 저하된다. 본 발명에서 액체 공급 캐비티 내의 슬러리는 새로 공급되는 슬러리에 밀려 혼합 캐비티로 들어가므로, 액체 공급 캐비티에 슬러리가 채워질 수 있어 분산 효과가 더욱 충분하고, 동시에 작업 효율도 향상시킨다.
분산 휠(2020)이 고속으로 회전할 때, 분산 휠(2020)은 간격 내의 슬러리에 대해 강한 전단 작용을 일으켜 우수한 분산 효과에 도달한다. 다른 실시형태에서, 도 1, 도 2, 도 3에 도시된 바와 같이, 분산 휠(2020)에는 홀(2021)이 개설된다. 다른 실시예에서, 분산 휠(2020)에는 홈이 설치되거나, 또는 분산 휠(2020) 표면에 널링(knurl) 또는 슬롯이 설치되는데, 모두 슬러리의 유동을 촉진하고, 분산 효과를 강화시킬 수 있다. 슬러리의 유동을 촉진하고 전단 작용을 강화시키는 이러한 실시형태를 결합하여 사용할 수 있으며, 그 중 하나의 실시형태만 사용하는 것에 한정되지 않음을 이해해야 한다.
다른 실시예에서, 분산 휠(2020)과 액체 공급 캐비티(201) 내벽 및 외벽 사이의 간격은 0.5mm 내지 10mm이다. 진일보로, 분산 휠(2020)과 액체 공급 캐비티(201) 내벽 및 외벽 사이의 간격은 1mm 내지 5mm이다. 내벽은 액체 공급 캐비티(201)에서 분체 공급 캐비티(205)에 가까운 벽을 의미하고, 외벽은 액체 공급 캐비티(201)에서 냉각수 중간층(203)에 가까운 벽을 의미한다. 분산 휠(2020)과 액체 공급 캐비티(201) 내벽 및 외벽 사이의 간격은 주로 전단 속도에 영향을 미치며, 간격이 작을수록 전단 속도가 더 빠르지만, 간격이 너무 작으면 벽이 긁힐 위험이 있다. 정상적인 경우에 분산 휠(2020)과 내벽 및 외벽 사이의 간격은 동일하지만 전술한 크기 범위는 임의로 조합할 수 있으며, 예를 들어, 분산 휠(2020)과 액체 공급 캐비티(201) 내벽 사이의 간격은 0.5mm 내지 10mm이고, 분산 휠(2020)과 액체 공급 캐비티(201) 외벽 사이의 간격은 1mm 내지 5mm이다.
다른 실시예에서, 교반 패들(2022)과 액체 공급 캐비티(201) 내벽 및 외벽 사이의 간격은 0.5mm 내지 10mm이다. 진일보로, 상기 교반 패들(2022)과 액체 공급 캐비티(201) 내벽 및 외벽 사이의 간격은 1mm 내지 5mm이다. 분산 휠의 실시형태와 마찬가지로, 정상적인 경우에 교반 패들(2022)과 내벽 및 외벽 사이의 간격은 동일하지만 상이할 수도 있다.
슬러리는 좁은 액체 공급 캐비티(201)에서 분산 기구에 의해 전단되므로, 전단 강도가 더 높고, 슬러리는 액체 공급 캐비티(201)를 채우므로, 충분한 체류 시간을 얻을 수 있어 슬러리를 충분히 분산시킬 수 있다.
다른 실시형태에서, 혼합 캐비티 하부의 배출 영역에는 배출 분산 기구가 설치된다. 이렇게 설치하면, 배출 시 슬러리를 다시 분산시킨 후에 배출시키므로 슬러리의 균일성을 더욱 향상시킬 수 있다.
제2 양태에 따르면, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명은 고액 혼합 및 분산에 사용되는 설비를 제공하며, 상기 설비는 제1 양태에 따른 장치(20)를 포함하되, 상기 장치(20)의 하부는 밀봉 장치(23)에 의해 밀봉되어 장치(20) 내의 슬러리가 누출되고 공기가 장치(20)로 진입되어 슬러리의 혼합에 영향을 미치는 것을 방지한다. 상기 장치(20)의 하부에는 베어링(22) 및 모터(24)가 설치된다. 모터(24) 상측은 베어링(22)이고, 모터(24)는 주축(21)의 회전을 구동하여 분체 분쇄 기구(206), 분산 기구(202), 임펠러(207)를 회전시킴으로써 분체와 슬러리를 각각 분산시킨 후에 균일하게 혼합시킨다.
상술한 실시예에서, 포함된 각 모듈은 기능 논리에 따라 구분될 뿐이며 해당 기능을 구현할 수 있는 한 상술한 구분에 국한되지 않는다. 또한, 각 기능 유닛의 구체적인 명칭은 또한 상호 구별을 용이하게 하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 보호 범위를 제한하지 않음에 유념해야 한다. 달리 명시적으로 규정되고 한정되지 않는 한, 용어 "장착", "서로 연결", "연결"은 넓은 의미로 이해되어야 하는데, 예를 들어, 고정 연결, 탈착 가능 연결 또는 일체형 연결일 수 있고, 기계적 연결 또는 전기적 연결일 수도 있으며, 직접적 연결 또는 중간 매체를 통한 간접적 연결일 수 있고, 2개의 구성요소 내부의 연통일 수 있다. 당업자에 대하여, 본 발명에서의 상기 용어들의 구체적인 의미는 구체적인 상황에 따라 이해할 수 있다.
상술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐이며 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 원칙 내에서 이루어진 임의의 수정, 등가적 대체 및 개선 등은 모두 본 발명의 보호 범위 내에 포함되어야 한다.
장치 20
액체 공급구 200
액체 공급 캐비티 201
분산 기구 202
냉각수 중간층 203
보온층 204
분체 공급 캐비티 205
분체 분쇄 기구 206
임펠러 207
배출구 208
분산 휠 2020
홀 2021
교반 패들 2022
주축 21
베어링 22
밀봉 장치 23
모터 24

Claims (17)

  1. 고액 혼합 및 분산에 사용되는 장치로서,
    주축에 고정 연결된 분체 분쇄 기구를 포함하되, 상기 분체 분쇄 기구는 분체 공급 캐비티 내에 위치하고, 상기 분체 공급 캐비티에는 분체 공급구가 설치되며,
    상기 분체 공급 캐비티의 외측에는 액체 공급 캐비티가 설치되고, 상기 액체 공급 캐비티에는 액체 공급구가 설치되며, 상기 액체 공급 캐비티 내에는 상기 주축에 고정 연결된 분산 기구가 설치되고,
    상기 액체 공급 캐비티의 하측 및 상기 분체 공급 캐비티의 하측은 각각 혼합 캐비티의 상측과 연통되며, 상기 혼합 캐비티 내에는 주축에 고정 연결된 임펠러가 설치되고, 상기 혼합 캐비티의 하부에는 접선 방향 배출구가 설치되는 것을 특징으로 하는 고액 혼합 및 분산에 사용되는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액체 공급 캐비티는 상기 분체 공급 캐비티를 둘러싸며 설치되고, 상기 액체 공급 캐비티는 환형 구조인 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분체 분쇄 기구는 복수 층의 블레이드를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분산 기구는 원통형 분산 휠인 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분산 기구는 원주 방향을 따라 분포된 복수개의 교반 패들을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 분산 휠에는 홀 또는 홈이 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 분산 휠과 상기 액체 공급 캐비티의 내벽 및 외벽 사이의 간격은 0.5mm 내지 10mm인 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 분산 휠과 상기 액체 공급 캐비티의 내벽 및 외벽 사이의 간격은 1mm 내지 5mm인 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 교반 패들과 상기 액체 공급 캐비티의 내벽 및 외벽 사이의 간격은 0.5mm 내지 10mm인 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 교반 패들과 상기 액체 공급 캐비티 내벽 및 외벽 사이의 간격은 1mm 내지 5mm인 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 혼합 캐비티 하부의 배출 영역에는 슬러리를 분산시킨 후에 배출하기 위한 배출 분산 기구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 고액 혼합 및 분산에 사용되는 설비로서,
    제1항 또는 제2항에 기재된 장치를 포함하되,
    상기 장치의 하부는 밀봉 장치에 연결되고, 상기 장치의 하부에는 베어링 및 모터가 설치되는 것을 특징으로 하는 설비.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 액체 공급 캐비티는 액압을 형성하고, 액체는 상기 분산 기구에서 빠르게 유동할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제5항에 있어서,
    상기 교반 패들은 블레이드 모양 또는 원기둥 모양인 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 액체 공급 캐비티의 외측에 설치된 냉각수 중간층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 냉각수 중간층의 외측은 보온층인 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 고액 혼합 및 분산에 사용되는 시스템으로서,
    제12항에 기재된 고액 혼합 및 분산에 사용되는 설비 및 슬러리 버퍼 탱크를 포함하고,
    슬러리는 상기 슬러리 버퍼 탱크와 상기 고액 혼합 및 분산에 사용되는 설비 사이에서 왕복 순환하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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