KR101195892B1 - 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기 및 이를 포함하는 교반능력이 향상된 교반기 - Google Patents

주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기 및 이를 포함하는 교반능력이 향상된 교반기 Download PDF

Info

Publication number
KR101195892B1
KR101195892B1 KR1020110054598A KR20110054598A KR101195892B1 KR 101195892 B1 KR101195892 B1 KR 101195892B1 KR 1020110054598 A KR1020110054598 A KR 1020110054598A KR 20110054598 A KR20110054598 A KR 20110054598A KR 101195892 B1 KR101195892 B1 KR 101195892B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
baffle
stirring
rotational flow
parallel
stirring vessel
Prior art date
Application number
KR1020110054598A
Other languages
English (en)
Inventor
황욱렬
Original Assignee
경상대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경상대학교산학협력단 filed Critical 경상대학교산학협력단
Priority to KR1020110054598A priority Critical patent/KR101195892B1/ko
Priority to PCT/KR2012/004419 priority patent/WO2012169759A2/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101195892B1 publication Critical patent/KR101195892B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/91—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with propellers
    • 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
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/86—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis co-operating with deflectors or baffles fixed to the receptacle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/50—Mixing liquids with solids
    • B01F23/57—Mixing high-viscosity liquids with solids
    • 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
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/90—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with paddles or arms 

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)

Abstract

본 발명은 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기 및 이를 포함하는 교반능력이 향상된 교반기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 교반조 내부에 혼합하고자 하는 유체의 주 회전유동 방향에 수평으로 배플이 일정영역에 형성되되, 서포트 핀에 의해 교반조로부터 일정거리 이격되도록 형성되는 간단한 구조로서 불변 유선면의 구조를 파괴함으로서 혼합성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기 및 이를 포함하는 교반능력이 향상된 교반기에 관한 것이다.

Description

주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기 및 이를 포함하는 교반능력이 향상된 교반기 {Mixing containers with baffles parallel to the primary rotational flow and an agitator using the same}
본 발명은 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기 및 이를 포함하는 교반능력이 향상된 교반기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 교반조 내부에 혼합하고자 하는 유체의 주 회전유동 방향에 평행하게 배플이 일정영역에 형성되되, 서포트 핀에 의해 교반조로부터 일정거리 이격되도록 형성되는 간단한 구조로서 불변 유선면의 구조를 파괴함으로서 혼합성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기 및 이를 포함하는 교반능력이 향상된 교반기에 관한 것이다.
교반기는 둘 이상의 물질을 섞기 위한 장치로서, 고분자 중합ㆍ수처리ㆍ환경ㆍ화학ㆍ제지ㆍ석유ㆍ기계ㆍ바이오ㆍ제철 산업 등 다양한 산업 전반에 걸쳐 폭넓게 이용되는 유체혼합장치이다.
종래의 교반기는 도 1과 같이, 내부에 유체 및 혼합할 물질들이 수용될 수 있도록 내부가 비어있는 교반조(10)와; 상기 교반조(10)의 내부 중심부에 배치되는 회전축(20)과; 상기 회전축(20)의 방사상으로 형성되는 하나 이상의 회전날개(30); 및 상기 회전축(20)을 구동시킬 수 있도록 상기 회전축(20)의 상단에 연결되는 구동수단(미도시); 을 포함하여 이루어진다.
그리하여 상기 교반기는 회전날개(30)가 교반조(10)의 내부에서 회전함에 따라 유체 및 혼합 물질들을 혼합하게 된다.
이때, 상기 회전날개(30)의 날개의 크기, 형성 각도 및 형태 등을 조절하여 혼합을 증진시킬 수 있으나, 상기 회전날개(30)의 형태가 변화하더라도 동역학계의 관점에서는 도 2에 도시한 바와 같이, 회전날개(30)의 회전에 의한 축을 중심으로 한 직접적인 주 회전유동(primary rotational flow)과 관성 또는 회전날개(30)에 의해 형성된 축방향 유동에 의한 단면에서의 회전유동인 이차 회전유동(secondary rotation flow)의 두 가지 회전유동으로 이루어지며, 도너츠 형상의 유선면으로 형성되는 동역학계의 구조를 갖게 된다.
특히 점성이 높은 물질(고분자유체, 유탁액, 현탁액, 페인트, 식료품 등)을 혼합하는 경우 이러한 유선의 형태가 고정된 도너츠 형태(원환체, torus)의 불변 유선면(invariant streamed surface, 40)을 형성하여, 혼합시에 물질의 이동이 처음에 결정된 유선면에 제한되어 혼합 성능이 현저히 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 교반조 내부에 혼합하고자 하는 유체의 주 회전유동 방향에 평행하게 배플이 일정영역에 형성되되 서포트 핀에 의해 교반조로부터 일정거리 이격되도록 형성되는 간단한 구조로서, 혼합유체에 동역학계의 관점에서 카오스 유동을 일으켜 이차유동에 의해 형성되는 불변 유선면의 단면 구조를 파괴하여 유동장에 교란을 주어 혼합성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기 및 이를 포함하는 교반능력이 향상된 교반기를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기는, 유체가 수용될 수 있도록 내부가 중공되게 형성되는 교반조(110); 상기 교반조(110)의 내벽에서 일정거리 이격되어 형성되며, 유체의 주 유동방향에 평행하게 일정영역에 형성되는 하나 이상의 배플(130); 및 상기 교반조(110)와 배플(130)에 양단이 각각 결합되어 상기 배플(130)을 지지하는 서포트 핀(120); 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배플(130)은 상기 교반조(110)의 중심축에 대해 수직으로 형성되며 상기 교반조(110)의 내벽에서 일정거리 이격되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배플(130)은 상기 교반조(110)의 중심축에 대해 수평으로 형성되며 상기 교반조(110)의 내벽에서 일정거리 이격되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배플(130)은 상기 교반조(110)의 중심축에 대해 경사지게 형성되며 상기 교반조(110)의 내벽에서 일정거리 이격되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배플(130)은 일부가 개방된 디스크 형태의 평판인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배플(130)은 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배플(130)은 상기 교반조(110)를 상측방향에서 바라보았을 때, 상기 중심축을 기준으로 형성되는 각도(α)가 90°내지 270°범위인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배플(130) 또는 서포트 핀(120) 내부에 온도조절수단 및 온도센서가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배플(130)은 내측에 관통공(131)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 교반능력이 향상된 교반기는, 상기 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기(100); 및 상기 교반용기(100) 내부의 유체를 회전시킬 수 있는 회전수단(140); 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기 및 이를 포함하는 교반능력이 향상된 교반기는, 교반조 내부에 혼합하고자 하는 유체의 주 회전유동 방향에 수평으로 배플이 일정영역에 형성되되 서포트 핀에 의해 교반조로부터 일정거리 이격되도록 형성되는 간단한 구조로서, 혼합유체에 동역학계의 관점에서 카오스 유동을 일으켜 불변 유선면의 구조를 파괴하고 유동장에 교란을 주어 혼합성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 배플이 교반조의 내벽에서 일정거리 이격되게 형성되어 배플과 교반기 벽면이 만나는 속도가 느린 부분을 최소화 할 수 있다.
또한, 상기 배플은 유동장 내에 카오스를 일으켜 혼합을 증진시키므로, 유체에 가해지는 전단력이 작고 고르며, 유체의 유동저항(전단저항)을 줄일 수 있어 유체의 혼합에 필요한 에너지를 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 추가적으로 상기 배플 또는 서포트 핀 내부에 열선 및 온도센서 등을 설치하여 교반기 내의 혼합물의 온도장을 균일하게 할 수 있어, 혼합물의 화학 반응시 온도 제어가 용이한 장점이 있다.
또한, 추가적으로 상기 배플을 고정하는 서포트 핀의 위치를 조절하여 추가적인 혼합성능 향상을 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 교반기를 나타낸 개략도.
도 2는 도 1의 교반기 내부 유체의 동역학적 구조를 나타낸 개략도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 유동방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기 및 교반능력이 향상된 교반기의 제1실시예를 나타낸 사시도 및 상측 평면도.
도 5는 배플이 형성되지 않은 교반용기에서의 유체의 동역학적 구조를 나타낸 단면 개략도.
도 6은 도 4의 배플이 형성된 교반용기에서의 정면 단면도 및 유체의 동역학적 구조를 나타낸 단면 개략도.
도 7은 본 발명의 제2실시예를 나타낸 사시도.
도 8은 도 7의 정면 단면도 및 유체의 동역학적 구조를 나타낸 단면 개략도.
도 9는 본 발명의 제3실시예를 나타낸 사시도.
도 10은 도 9의 정면 단면도 및 유체의 동역학적 구조를 나타낸 단면 개략도.
도 11 및 도 12는 본 발명의 제4실시예를 나타낸 사시도 및 정면 단면도.
도 13 및 도 14는 본 발명의 제5실시예를 나타낸 사시도 및 정면 단면도.
도 15는 도 13의 A,B,C,D 단면에서 유체의 동역학적 구조를 나타낸 개략도.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기 및 이를 포함하는 교반능력이 향상된 교반기를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기 및 이를 포함하는 교반능력이 향상된 교반기의 제1실시예를 나타낸 사시도 및 상측 평면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기는, 유체가 수용될 수 있도록 내부가 중공되게 형성되는 교반조(110); 상기 교반조(110)의 내벽에서 일정거리 이격되어 형성되며, 상기 교반조(110) 내부 유체의 회전시 발생되는 불변 유선면의 내부에 위치되어 상기 불변 유선면 내부 유체의 주 회전유동 방향에 평행하게 형성되는 하나 이상의 배플(130); 및 상기 교반조(110)와 배플(130)에 양단이 각각 결합되어 상기 배플(130)을 지지하는 서포트 핀(120); 을 포함하여 이루어진다.
그리고 본 발명의 교반능력이 향상된 교반기는, 상기 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기(100); 및 상기 교반용기(100) 내부의 유체를 회전시킬 수 있는 회전수단(140); 을 포함하여 이루어진다.
우선, 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기(100)는 혼합하고자 하는 유체 및 혼합 물질들이 내부에 수용될 수 있도록 상기 교반조(110)는 내부가 중공되게 형성된다.
이때, 도 3 및 도 4에서는 상기 교반조(110)의 상측이 개방된 형태를 나타내었으나, 유체 및 혼합 물질들의 혼합시 내용물이 상기 교반조(110) 외부로 넘치거나 튀지 않도록 상측에 별도의 상판을 형성하여 밀폐되도록 할 수 있다.
그리고 상기 교반조(110)의 측벽 또는 바닥에 서포트 핀(120)의 일측이 결합되고 타측에 배플(130)이 결합되어 상기 교반조(110)의 내벽에서 상기 배플(130)이 일정거리 이격되도록 형성되며, 상기 교반조(110) 내부 유체의 회전시 발생되는 불변 유선면의 내부에 상기 배플(130)이 위치되어 상기 불변 유선면 내부 유체의 주 회전유동 방향에 평행하게 형성된다.
여기에서 상기 불변 유선면 내부 유체의 주 회전유동 방향은 상기 교반조(110)를 상측에서 바라보았을 때 유체가 원환체 형태를 따라 원형으로 회전되는 방향이다.
그리고 상기 배플(130)은 얇은 판의 형태로 형성되며 중앙부가 비어있는 원판의 형태로 이루어지되, 상기 배플(130)은 상기 교반조(110)를 상측방향에서 바라보았을 때, 상기 중심축을 기준으로 형성되는 각도(α)가 90°내지 270°로 형성된다.
즉, 상기 배플(130)은 중앙부가 비어있는 원판 형태로 형성되되, 일부가 잘려진 호의 형태로 이루어진다.
또한, 상기 서포트 핀(120)은 상기 배플(130)을 고정시킬 수 있도록 상기 교반조(110)의 측벽 또는 바닥에 일측이 결합되고, 타측은 상기 배플(130)의 외측면 또는 하면에 결합될 수 있다.
이때, 상기 서포트 핀(120)은 가늘고 길이가 긴 바(bar) 형태로 이루어질 수 있으며, 다수 개의 서포트 핀(120)을 이용 될 수 있다.
그리하여 상기와 같이 구성되는 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기(100)는 내부에 유체를 회전시킬 수 있도록 회전축(141) 및 회전날개(142)로 구성되는 회전수단(140)이 구성되어 교반기(1000)가 이루어진다.
그리고 상기 교반기(1000)에서 상기 서포트 핀(120) 및 배플(130)은 회전축(141) 및 회전날개(142)와의 간섭이 없는 범위에서 상기 서포트 핀(120)의 길이, 굵기 및 배플(130)의 위치 등이 다양하게 형성될 수 있으며, 상기 회전날개(142)의 상측 또는 하측방향 어디에나 형성될 수 있다.
또한, 상기 회전수단(140)은 회전축(141) 및 회전날개(142)로 구성되는 것을 나타내었으나, 그 외에 교반용기(100) 내부에 저장된 유체를 회전시킬 수 있는 것이라면 제한되지 않고 사용될 수 있다.
그리하여 상기와 같이 구성되는 본 발명의 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기 및 이를 포함하는 교반능력이 향상된 교반기의 원리에 대하여 설명하기로 한다.
우선, 상기 교반조(110) 내에 혼합하고자 하는 유체(혼합 물질들)가 채워지면 상기 회전수단(140)의 회전에 의해 유체는 회전축(141)을 중심으로 한 직접적인 주 회전유동과 축방향 유동 또는 회전되는 유체의 관성에 의한 단면에서의 이차 회전유동의 두 가지 회전유동이 발생하며, 상기 두 가지 유동에 의해 도너츠 형상의 원환체(torus) 구조를 갖는 유선면(도2 참조)이 형성되는 동역학계의 구조를 갖게 된다.
이때, 도너츠 형상으로 형성되는 유선면을 경계로 하여 그 내부는 외부와 분리되어 불변 유선면(invariant streamed surface)을 형성하게 되며 이로 인해 혼합 과정에서 유체의 이동은 처음에 결정된 유선면에 제한되어 혼합성능이 현저히 저하되게 된다.
일반적으로 비선형 동역학에서는 이러한 불변 유선면을 KAM 원환체라고 부르고 교반 유동에서는 고립혼합영역(IMR; Isolated Mixing Region)이라고 부른다.
그리하여 배플이 형성되지 않고 교반조(110) 내부에 회전축(141)과 회전날개(142)로 이루어지는 회전수단(140)이 구성되어 상기 회전수단(140)에 의해 유체가 회전되는 경우, 상기 회전날개(142)의 상측과 하측에 각각 원환체 형태 불변 유선면이 형성되는 유동이 상기 회전축(141)을 중심으로 형성되어 단면상으로는 도 5와 같은 형태의 동역학적 유동 구조가 나타난다.
즉, 유체는 상기 회전축(141)을 중심으로 하여 원환체 형태의 주 유동이 발생하고 동시에 상기 원환체 형태의 수직 단면상에서의 회전유동이 함께 발생하게 된다.
물론, 상기 회전날개(141)의 형상 및 크기에 따라 원환체의 형성 구조가 도 5와 다르게 나타날 수 있으나, 어떠한 경우에든 높은 점도를 갖는 유체의 교반기 내의 유동은 층류유동이며, 이에 따라 원환체의 불변 유선면으로 이루어진 동역학계가 형성되는 것은 자명하다.
이때, 본 발명에서는 상기 원환체 형태의 주 회전유동 방향에 평행하도록 상기 배플(130)이 형성되는데, 상기 배플(130)은 상기 서포트 핀(120)에 의해 상기 교반조(110)의 내벽에서 일정거리 이격되게 형성되어 도 6과 같이 상기 배플(130)이 상기 단면 회전유동의 불변 유선면 내부에 위치하게 된다.
여기에서 원환체 형태의 주 회전유동 방향에 평행하게 상기 배플(130)이 형성된다는 것은, 상기 교반조(110)의 원주 방향을 따라 형성되되 중심축에 수직, 수평 또는 경사진 형태와 같이 다양하게 형성될 수 있다는 것이며 도 6에서는 중심축에 수직한 형태의 배플(130)을 나타내었다.
이때, 상기 배플(130)이 상기 교반조(110)의 중심축에 수직으로 형성된다는 것은, 도시된 바와 같이 상기 교반조(110)가 원통형으로 형성되는 경우 그 중심축에 수직이고 상기 교반조(110)의 측벽에도 수직하며 바닥과는 수평을 이루는 형태로 형성되는 것이다.
그리고 상기 중심축은 일반적으로 상기 교반조(110) 내부에 회전수단(140)이 구성되는 경우 상기 회전수단(140)의 회전축이 중심축이 된다.
그리하여 상기 배플(130)에 의해 유체의 단면 회전유동에서 연속적인 흐름이 분할되고, 다시 상기 배플(130)이 형성되지 않은 영역에서 혼합된다.
즉, 본 발명의 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기 및 교반능력이 향상된 교반기는 상기 배플(130)이 존재하는 영역과 존재하지 않는 영역에서의 유선의 형상이 다르기 때문에 두 유선면 간의 꼬임을 유도하여 종래의 불변 유선면 구조가 깨어지게 하는 과정이 유체물질이 회전함에 따라 주기적으로 반복되어 혼합 성능이 향상된다.
특히 이러한 혼합은 난류의 형성을 기대할 수 없는 점도가 높은 물질이거나 회전속도가 느릴 때, 상기 배플(130)이 없는 경우에 비해 월등한 혼합 성능의 향상을 기대할 수 있다.
그리고 상기 배플(130)이 서포트 핀(120)에 의해 상기 교반조(110)의 내벽에서 이격되게 형성되므로 교반조 벽면의 속도가 느린 영역을 줄이는 이점이 있으며, 카오스 혼합을 기반으로 낮은 전단력으로 혼합을 증진시키기 때문에 유체의 유동저항이 적고 전력소모가 적다.
즉, 배플의 일측이 교반조의 내벽에 직접 결합되어 형성되는 경우에는 결합되는 부분에서 유체의 흐름이 정체되어 유동저항이 커지며 정체된 부분에 유체의 혼합성능이 저하된다. 반면에 본 발명에서는 상기 배플(130)이 서포트 핀(120)에 의해 상기 교반조(110)의 내벽으로부터 일정거리 이격되도록 구성되므로 상기 교반조(110)에는 상기 서포트 핀(120)만이 접촉되므로 유체의 흐름이 정체되는 부분이 매우 작아지므로 유동저항이 감소하며 혼합성능이 더욱 향상될 수 있다.
또한, 유체의 유동저항이 감소하므로 회전에 필요한 에너지를 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한 상기 서포트 핀(120)으로 인해 유선면 구조에 추가적인 교란을 줄 수 있어 혼합 성능 향상을 기대할 수 있다.
상기와 같은 원리에 의한 본 발명의 다양한 실시 예를 이하에서 설명하기로 한다.
본 발명의 제2실시예로 도 7 및 도 8과 같이 상기 배플(130)은 상기 교반조(110)의 중심축에 대해 수평으로 형성되며 상기 교반조(110)의 내벽에서 일정거리 이격되어 형성될 수 있다.
또한, 제3실시예로 도 9 및 도 10과 같이 상기 배플(130)은 상기 교반조(110)의 중심축에 대해 경사지게 형성되며 상기 교반조(110)의 내벽에서 일정거리 이격되게 형성될 수 있다.
즉, 상기 제1실시예에서 중심축에 수직으로 형성되는 배플(130)이 제2실시예 및 제3실시예에서는 각각 수평 또는 경사진 형태로 형성되는 것이다.
이는 상기 단면 회전유동의 유선면의 형상에 따라 상기 배플(130)을 수평, 수직 또는 경사지게 형성하여, 단면 회전유동 내에서의 유동저항을 줄일 수 있는 장점이 있다.
즉, 회전수단(140)의 회전축(141) 및 회전날개(142)의 위치 또는 형상 등에 의해 혼합 유체의 단면 회전유동의 형상이 대각선 방향으로 길게 형성되는 경우에는 상기 배플(130)을 경사지게 형성하여 유동저항을 더욱 줄일 수 있다.
또한, 제4실시예로 도 11 및 도 12와 같이 상기 배플(130)은 일부가 개방된 디스크 형태의 평판으로 형성될 수 있으며, 이때 상기 디스크 형태의 배플(130)은 상기 회전날개(142)의 하측에 구성될 수 있다.
상기 회전날개(142)의 하측으로는 상기 회전축(141)에 간섭이 없으므로 상기 제1실시예와 같이 중심축에 수직한 형태로 형성되며, 중앙부가 막힌 디스크 형태로 상기 배플(130)이 형성될 수 있다.
또한, 제5실시예로 도 13 및 도 14와 같이 상기 배플(130)은 디스크 형태의 배플(130)이 나선형으로 형성될 수도 있으며, 이는 도 13 및 도 15와 같이 유체가 상기 나선형의 배플(130)의 각각 A, B, C, D 지점을 통과하며 단면 회전유동이 나누어진 상태에서 그 형상이 변화되고 다시 합쳐지는 과정을 반복하게 되므로 혼합 성능을 향상시킬 수 있다.
즉, 상기 배플(130)을 나선형으로 형성시키는 변형은 제1실시예, 제2실시예, 제3실시예에서도 같은 방식으로 적용될 수 있으며, 도 15와 유사한 연속적인 단면의 이차 회전유동을 형성하여 혼합성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 배플(130) 또는 서포트 핀(120) 내부에 온도조절수단 및 온도센서가 구비될 수 있으며, 이로 인해 교반기 내의 혼합물의 온도장을 균일하게 제어할 수 있도록 하여 혼합성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 배플(130)의 내측에 관통공(131)을 형성하여 혼합성능을 향상시킬 수 있다.
도 3을 참조하면 상기 배플(130)의 내측에 관통공(131)이 형성되는 경우, 상기 배플(130) 상부와 하부의 압력차로 인해 액적(droplet)이 상기 관통공(131)을 통과하며 가속되어 길게 늘어난 후 감속되는 과정에 분산되어 고르고 작은 액적이 형성된다. 이때, 상기 액적이란 서로 다른 유체가 표면장력에 의해 이상(two-phase)으로 형성된 경우를 말한다.
그리하여 상기 배플(130)에 형성되는 관통공(131)으로 인해 혼합성능을 더욱 증진시킬 수 있으며, 상기 배플(130)에 관통공(131)이 형성됨으로서 유체의 유동을 차단하는 면적이 줄어드는 효과를 얻을 수 있어 유동저항을 줄일 수 있고 따라서 전력소모도 줄일 수 있는 장점이 있다.
이때, 상기 관통공(131)은 유체가 통과할 수 있도록 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서 나타낸 여러 가지 형태의 배플(130)에 적용할 수 있다.
또한, 상기 배플(130)의 형성 각도(α)가 90° 미만으로 형성되는 경우에 상기 배플(130)에 의한 혼합 증진 효과가 미비하고, 상기 배플(130)의 형성 각도(α)가 270°초과로 형성되는 경우에는 상기 배플(130)이 오히려 유체의 흐름을 이분화하여 재 혼합을 방해하는 요소로 작용될 수 있으므로, 본 발명의 교반능력이 향상된 교반기(1000)는 상기 배플(130)이 상기 교반조(110) 내측을 상측에서 바라보았을 때, 상기 중심축을 기준으로 형성되는 각도(α)가 90°내지 270°범위로 형성되도록 한다.
만약, 상기 배플(130)이 상기 교반조(110)의 원주방향을 따라 일정한 간격을 두고 다수개가 형성되는 경우에는, 상기 하나의 배플(130)이 상기 중심축을 기준으로 형성되는 각도(α)가 90°미만이라 할지라도 다수개의 배플(130)에 의한 동역학계의 분할로 인해 혼합성능의 향상을 기대할 수 있다.
또한, 본 발명은 교반기 내에 다른 구역에 완전히 다른 유동패턴을 만들어 불변 유선면이 파괴되는 카오스 유동을 일으켜 혼합성능을 증진시키는 방식을 이용하며, 회전수단의 회전날개의 형상과 크기에 따라 단면에서의 동역학적 구조가 상이할 수 있으나 배플에 의해 서로 다른 동역학적 유선면 구조를 번갈아 이동하여 카오스가 일어나 혼합성능이 향상된다는 원리는 변함없이 적용되어야 한다.
그리고 상기 교반조(110)의 상측에 형성될 수 있는 상판에는 혼합해야할 물질들을 공급할 수 있도록 공급관들 및 상기 회전수단(130)을 구동시킬 수 있는 구동수단(미도시)이 구성될 수 있다. 그리고 상기 상판에는 상기 교반조(110) 내부를 확인하거나 청소할 수 있도록 도어 또는 캡이 형성될 수도 있다.
또한, 상기 교반조(110)의 하측에는 내용물을 배출할 수 있도록 배출관이 별도로 형성될 수 있다.
아울러, 도면에서는 상기 교반조(110)가 원통형으로 형성되는 일례를 도시하였으나 사각형, 다각형 또는 상기 교반조(110)의 하부가 평평하지 않은 모양으로 형성되는 형태 등 다양하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 회전수단(140)으로 회전축(141)에 다수개의 회전날개(142)가 형성되는 경우, 상기 회전날개(142)의 형태 및 개수 등은 도면에 나타낸 이외에도 다양하게 형성될 수 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : (본 발명의) 교반기
100 : 교반용기
110 : 교반조 120 : 서포트 핀
130 : 배플 131 : 관통공
140 : 회전수단
141 : 회전축 142 : 회전날개

Claims (10)

  1. 유체가 수용될 수 있도록 내부가 중공되게 형성되는 교반조(110);
    상기 교반조(110)의 내벽에서 일정거리 이격되어 형성되며, 유체의 주 회전유동 방향에 평행하게 형성되는 하나 이상의 배플(130); 및
    상기 교반조(110)와 배플(130)에 양단이 각각 결합되어 상기 배플(130)을 지지하는 서포트 핀(120); 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배플(130)은 상기 교반조(110)의 중심축에 대해 수직으로 형성되며 상기 교반조(110)의 내벽에서 일정거리 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배플(130)은 상기 교반조(110)의 중심축에 대해 수평으로 형성되며 상기 교반조(110)의 내벽에서 일정거리 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배플(130)은 상기 교반조(110)의 중심축에 대해 경사지게 형성되며 상기 교반조(110)의 내벽에서 일정거리 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배플(130)은 일부가 개방된 디스크 형태의 평판인 것을 특징으로 하는 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배플(130)은 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배플(130)은 상기 교반조(110)를 상측방향에서 바라보았을 때, 상기 교반조(110)의 중심축을 기준으로 형성되는 각도(α)가 90°내지 270°범위인 것을 특징으로 하는 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배플(130) 또는 서포트 핀(120)은 내부에 온도조절수단 및 온도센서가 구비되는 것을 특징으로 하는 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 배플(130)은 내측에 관통공(131)이 형성되는 것을 특징으로 하는 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기(100); 및
    상기 교반용기(100) 내부의 유체를 회전시킬 수 있는 회전수단(140); 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 교반능력이 향상된 교반기.
KR1020110054598A 2011-06-07 2011-06-07 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기 및 이를 포함하는 교반능력이 향상된 교반기 KR101195892B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110054598A KR101195892B1 (ko) 2011-06-07 2011-06-07 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기 및 이를 포함하는 교반능력이 향상된 교반기
PCT/KR2012/004419 WO2012169759A2 (ko) 2011-06-07 2012-06-05 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기 및 이를 포함하는 교반능력이 향상된 교반기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110054598A KR101195892B1 (ko) 2011-06-07 2011-06-07 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기 및 이를 포함하는 교반능력이 향상된 교반기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101195892B1 true KR101195892B1 (ko) 2012-10-30

Family

ID=47288937

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110054598A KR101195892B1 (ko) 2011-06-07 2011-06-07 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기 및 이를 포함하는 교반능력이 향상된 교반기

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101195892B1 (ko)
WO (1) WO2012169759A2 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101388940B1 (ko) * 2013-10-28 2014-04-24 (주)금강 교반구조를 갖는 유체 저장 탱크 및 그 작동 방법
KR20150121978A (ko) * 2014-04-22 2015-10-30 주식회사 엘지화학 혼합 능력이 개선된 회분식 반응기

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4900480A (en) * 1986-10-21 1990-02-13 Union Carbide Corporation Gas-liquid mixing
KR960009154A (ko) * 1994-08-22 1996-03-22 김주용 반도체소자 및 그 제조방법
JP2001198444A (ja) * 2000-01-18 2001-07-24 Sumitomo Chem Co Ltd 攪拌装置
KR200399276Y1 (ko) * 2005-08-01 2005-10-21 김대환 석회유황합제 및 석회보르도액 제조장치
KR20100043957A (ko) * 2008-10-21 2010-04-29 경상대학교산학협력단 배플을 이용한 교반용기 및 이를 포함하는 교반능력이 향상된 교반기

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960009154B1 (en) * 1989-09-11 1996-07-16 Huels Chemische Werke Ag Mixer and mixing method for liquid using that

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4900480A (en) * 1986-10-21 1990-02-13 Union Carbide Corporation Gas-liquid mixing
KR960009154A (ko) * 1994-08-22 1996-03-22 김주용 반도체소자 및 그 제조방법
JP2001198444A (ja) * 2000-01-18 2001-07-24 Sumitomo Chem Co Ltd 攪拌装置
KR200399276Y1 (ko) * 2005-08-01 2005-10-21 김대환 석회유황합제 및 석회보르도액 제조장치
KR20100043957A (ko) * 2008-10-21 2010-04-29 경상대학교산학협력단 배플을 이용한 교반용기 및 이를 포함하는 교반능력이 향상된 교반기

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101388940B1 (ko) * 2013-10-28 2014-04-24 (주)금강 교반구조를 갖는 유체 저장 탱크 및 그 작동 방법
KR20150121978A (ko) * 2014-04-22 2015-10-30 주식회사 엘지화학 혼합 능력이 개선된 회분식 반응기
KR101703162B1 (ko) 2014-04-22 2017-02-06 주식회사 엘지화학 혼합 능력이 개선된 회분식 반응기

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012169759A3 (ko) 2013-04-04
WO2012169759A2 (ko) 2012-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101002216B1 (ko) 배플을 이용한 교반용기 및 이를 포함하는 교반능력이 향상된 교반기
CN100415353C (zh) 处理组件
EP2939734B1 (en) Stirring device and method
WO2017002905A1 (ja) 撹拌装置
EP3180115B1 (en) Rotor and stirring device
KR101195892B1 (ko) 주 회전유동 방향에 평행한 배플을 이용한 교반용기 및 이를 포함하는 교반능력이 향상된 교반기
CN104870082B (zh) 具有在容器内部形成的凹槽的搅拌器
TWI727700B (zh) 攪拌葉片組裝體及攪拌槽
CN111672390A (zh) 一种高粘度物料用搅拌装置
JP2010162488A (ja) 撹拌装置及び撹拌方法
KR102092386B1 (ko) 상·하 이중 교반익 방식의 분산 유화 장치
JP2016087590A (ja) 攪拌装置
JP6869414B1 (ja) 攪拌装置
KR101227979B1 (ko) 핀을 이용한 교반용기 및 이를 포함하는 교반능력이 향상된 교반기
JP2019218252A (ja) 撹拌スターラー及びガラス板の製造方法
RU167218U1 (ru) Аппарат для перемешивания жидких сред
WO2015137411A1 (ja) 攪拌装置
JPS6271521A (ja) 低速撹拌方法及びその装置
RU180150U1 (ru) Смеситель
Kresta et al. Flow patterns and mixing
JP7090287B2 (ja) 反応装置
KR20200095942A (ko) 재료의 하강유도 기능을 갖는 교반장치
JP2015033660A (ja) 撹拌用回転容器
JP2024062969A (ja) 攪拌用インペラ
JP2000070694A (ja) 流体撹拌装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151026

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160927

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181016

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190930

Year of fee payment: 8