KR101450837B1 - 반경 방향 혼합과 함께 열교환을 위한 장치 - Google Patents

반경 방향 혼합과 함께 열교환을 위한 장치 Download PDF

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Abstract

장치(1)는 서로 나란히 연장되고 회전 가능하게 배치된 2 개의 샤프트(3)들을 가진 홈통을 구비하며, 샤프트(3)들에는 거리가 개재되면서 축방향으로 이격된 패들(7)들이 각각 제공된다. 패들(7)들은 샤프트(3)들에 대하여 실질적으로 반경 방향 평면에서 연장되고, 원주의 적어도 부분에 걸쳐서 원주 방향으로 연장된다. 원주 방향에서, 패들(7)들은 적어도 부분적으로 쐐기 형상이다. 샤프트(3)들의 반대되는 회전시에, 연속적인 패들(7)들은 번갈아서 맞물림으로써, 계속해서 간극을 형성한다. 샤프트(3) 마다, 축방향에서의 연속적인 패들(7)들은 서로에 대하여 원주 방향으로 각도를 통하여 엇갈린다.

Description

반경 방향 혼합과 함께 열교환을 위한 장치{Apparatus for heat exchange with radial mixing}
본 발명은 서로 나란히 연장되고 회전 가능하게 배치된 2 개의 샤프트들을 가진 홈통을 포함하는 장치에 관한 것으로서, 그 샤프트들에는 거리가 개재되면서 축방향으로 이격된 패들(paddle)들이 각각 제공되고, 패들은 샤프트들에 대하여 실질적으로 반경 평면에서 연장되고 원주의 적어도 일부에 걸쳐 원주 방향으로 연장되고 원주 방향에서 적어도 부분적으로 쐐기(wedge)의 형상이며, 샤프트들의 반대 회전시에 연속적인 패들들이 축방향으로 번갈아가면서 맞물려서 점점 좁아지는 간극을 형성하며, 그 간격은 축방향에서 피치가 없는(pitchless) 것이다.
그러한 장치는 일반적으로 공지되어 있다. 예를 들면 나라 머시너리 콤퍼니 엘티디(Nara Machinery Company Ltd.) 명의의 일본 특허 JP 58 117 954)에 하나의 구성이 개시되어 있다. 그 장치에서, 간극에는 축방향 피치(pitch)가 없기 때문에, 축방향의 힘들이 실질적으로 결여되면 생성물은 실질적으로 반경 방향으로 혼합된다. 축방향으로의 이송은 패들들에 의해 가해지지 않지만, 외력의 영향하에 발생되며, 예를 들면 홈통의 배치가 경사지므로 중력의 영향하에 발생되고, 그리고/또는 연속적인 생성물의 공급으로부터 초래되는 압력 차이에 의해 발생된다.
패들 및/또는 홈통은 생성물과 열교환 접촉을 위해서 배치된다. 그 장치에서, 생성물의 반경 방향 혼합이 이루어지면서 생성물은 냉각되고, 건조되고 그리고/또는 가열된다.
그러한 장치에서, 혼합 샤프트마다, 패들들에 의한 축방향 힘이 생성물에 가능한 한 많이 가해지는 것을 방지하기 위하여 모든 혼합 패들들은 정렬되어 배치된다. 그러한 설정의 단점은 샤프트들 및 구동부에 절정의 부하(peak load)가 발생될 수 있다는 것이다. 이것은 예를 들면 탈수된 하수 오물 찌꺼기와 같은, 고밀도 및/또는 고점도를 가지는 생성물에서 특히 그러하다.
본 발명의 목적은 서론에서 언급된 유형의 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 서론에서 언급된 유형의 장치를 제공하는 것으로서, 그러한 장치에 의하여 장점을 유지하면서 상기 언급된 단점들이 방지될 수 있다. 그러한 목적을 위하여, 본 발명에 따른 장치는 샤프트마다 축방향으로 있는 연속적인 패들들이 서로에 대하여 원주 방향으로 각도를 통해 엇갈리게 되어 있다. 결과적으로, 샤프트들 마다의 패들들이 모두 동시에 생성물로 인도되지 않으며, 생성물에 대한 축방향 힘들이 제한되게 유지되면서 절정의 부하는 샤프트의 회전 동안에 분산된다.
연속적인 패들들을 샤프트마다 나선의 형태로 배치함으로써, 절정의 부하는 실질적으로 샤프트의 회전에 걸쳐 퍼진다. 이것은 샤프트 및 구동부의 다소 균일하게 분포된 부하를 초래한다.
샤프트 마다 연속적인 패들들을 최대 약 15°의 각도를 통하여 엇갈리게 배치함으로써, 패들들에 의해 생성물에 가해질 수 있는 축방향의 힘들은 제한되게 유지될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 예시적인 구현예에 기초하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.
본 발명에서는 샤프트들 마다의 패들들이 모두 동시에 생성물로 인도되지 않으며, 생성물에 대한 축방향 힘들이 제한되게 유지되면서 절정의 부하는 샤프트의 회전 동안에 분산되는 장점이 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 장치의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 2 는 제 1 구성으로서 나선형으로 배치된 패들들을 가진 샤프트들의 개략적인 평면도 및 사시도를 도시한다.
도 3 은 제 2 구성으로서 나선형으로 배치된 패들들을 가진 샤프트들의 개략적인 평면도 및 사시도를 도시한다.
도 4 는 제 1 구성으로서 패들들을 가진 샤프트들의 개략적인 정면도를 도시한다.
도 5 는 제 2 구성으로서 패들들을 가진 샤프트들의 개략적인 정면도를 도시한다.
도 6 은 파동 선(wave line)의 형태로 배치된 패들들을 가진 샤프트들의 개략적인 평면도 및 사시도를 도시한다.
도 7 은 무작위적으로 배치된 패들들을 가진 샤프트들의 개략적인 평면도 및 사시도를 도시한다.
도 8 은 열 교환 접촉을 위해 배치된 패들들의 개략적인 정면도를 도시한다.
도 9 는 패들의 개략적인 평면도 및 측면도를 도시한다.
도면들은 본 발명의 바람직한 구현예들을 오직 개략적으로만 도시한 것으로서, 상기 구현예들은 비제한적인 예시적 구현예들로서 설명된 것이다. 도면에서, 동일하거나 또는 대응되는 부분들은 동일한 도면 번호들로 표시되어 있다.
도 1 은 홈통(trouhg, 2)을 포함하는 장치(1)를 도시한다. 도 1에서 홈통(2)은 부분적으로 절개되어 있으며, 따라서 샤프트(3)를 볼 수 있다. 홈통(2)은 2 개의 회전 가능하게 배치된 샤프트(3)들을 포함하며, 샤프트들은 서로 나란히 연장된다. 장치(1)에는 유입부(4) 및 유출부(5)가 제공되고, 유입부를 따라서 처리되어야 하는 생성물이 홈통(2) 안으로 공급되고, 유출부를 따라서 생성물은 홈통(2)으로부터 배출된다. 샤프트(3)들은 홈통(2)의 유입부(4)와 유출부(5) 사이의 경로에 대응되는 방향으로 배치된다. 샤프트(3)는 구동부(6)에 의해서 구동된다.
샤프트(3)에는 패들(paddle, 7)들이 제공되는데, 도 1 에 도시된 바와 같이 패들들은 거리가 개재되어 있으면서 축방향에서 이격되어 있고, 나선의 형태로 만들어져 있다. 패들(7)은 원주의 부분에 걸쳐서 실질적으로 반경 평면에서 원주 방향으로 연장된다. 패들(7)은 도 9 에 도시된 바와 같이 적어도 부분적으로 쐐기 형상의 윤곽을 가진다.
공통적으로 적용되는 것으로서, 패들(7)은 생성물과 열교환 접촉을 하도록 배치된다. 이러한 목적을 위해서, 패들(7)은 도 8 에 도시된 바와 같이 중공형의 설계일 수 있으며, 증기로 채워지거나 또는 고온 액체 혹은 냉온 액체로 채워질 수 있다. 장치(1)는 생성물을 건조, 냉각 및/또는 가열하도록 이용될 수 있다. 건조, 냉각 또는 가열은 생성물의 반경 방향 혼합을 이용함으로써 더욱 효율적으로 될 수 있다. 작동하는 동안에, 생성물은 유입부(4)를 통하여 홈통(2)으로 공급된다. 나선형의 형상 때문에, 샤프트(3)들의 반대되는 회전시에, 연속적인 패들(7)들은 번갈아서 맞물려서, 좁은 간극을 형성한다. 결과적으로, 생성물은 반경 방향으로 혼합되고 생성물은 패들(7)에 대하여 가압되어 생성물과 패들(7) 사이에서 가능한 최상의 열교환 접촉이 달성될 수 있다. 좁은 간극은 축방향에서 피치(pitch) 없이 되어 있으며 따라서 처리되어야 하는 생성물에 축방향으로 그 어떤 이송의 움직임도 가하지 않는다.
샤프트(3)를 따라서 축방향으로 처리되어야 하는 생성물의 이송은 샤프트(3) 및 패들(7)에 대하여 외부로부터의 운반 제공(transport provision)에 의해서 제공된다. 이러한 외부로부터의 운반 제공은 본 발명의 예시적인 구현예에서 공급부를 통해서 가해지는 밀어넣는 유동(plug flow)을 포함한다. 유입부(4)를 통한 생성물의 연속적인 공급을 지속함으로써, 생성물은 홈통(2)을 통하여 유출부(5)로 밀려나가며, 따라서 소위 밀어넣는 유동이 만들어진다. 생성물들의 축방향 이송을 더욱 용이하게 하기 위하여, 본 발명의 예시적인 구현예에서 외부의 운반 제공은 홈통을 경사지게 배치하는 것을 더 포함한다. 홈통의 저부는 샤프트(3)에 대하여 경사지게 배치되며, 따라서 처리되어야 하는 생성물은 중력의 영향하에 유입부(4)로부터 유출부(5)로 유동한다.
유리한 구현예에서, 도 9 에 도시된 바와 같이 패들(7)에는 그 단부에 운반 플레이트(8)가 제공된다. 운반 플레이트(8)에 의하여, 패들(7)에 의해 생성물에 남겨지는 갈라짐(slit)이 휘저어지며, 따라서 더욱 최적의 반경 방향 혼합을 이룰 수 있다.
본 발명의 예에서 샤프트에 있는 연속적인 패들(7)들 사이의 각도는 기껏해야 대략 15°이며, 예를 들면 대략 10°이다. 그러한 작은 각도가 주어짐으로써, 적재물은 샤프트(3)에 걸쳐서 비교적 균일하게 휘저어질 수 있고, 생성물에 대한 패들(7)의 축방향 힘은 작아질 수 있어서, 반경 방향으로의 혼합만이 발생할 것이다.
도 2, 도 3, 도 6 및 도 7 은 패들(7)이 배치될 수 있는 상이한 구현예들을 도시한다. 연속적인 패들(7)은 도 1, 도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이 나선의 형태로 배치될 수 있다. 또한, 연속적인 패들(7)들은 도 6 에 도시된 바와 같이 파도(wave)의 형태로 배치될 수 있다. 다른 구현예에서, 연속적인 패들(7)은 도 7 에 도시된 바와 같이 무작위로 배치될 수 있다.
그러한 배치는 2 가지의 가능한 구성으로서 구현될 수 있다: 도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이 소위 쌍을 이룬 구성으로서, 동일한 반경 평면에서 혼합 샤프트마다 2 개 또는 그 이상의 패들이 배치되는 구성과, 도 2 및 도 5 에 도시된 바와 같이 소위 엇갈린 구성으로서, 동일한 반경 방향 평면에서 혼합 샤프트마다 하나의 패들이 배치되는 구성이다.
쌍을 이룬 구성에서(도 3 및 도 4), 본 발명의 구현예에서는 동일한 반경 방향 평면에서 샤프트마다 원주 방향으로 2 개의 패들이 배치된다. 선택적으로, 원주 방향으로, 샤프트 마다, 예를 들면 3 개의 패들이 같은 반경 방향 평면에 제공될 수 있다. 샤프트(3)들의 반대 방향으로 회전시에, 패들(7)은 번갈아서 맞물린다. 제 1 샤프트(3)의 패들(7)과 제 2 샤프트(3)의 다음 패들(7) 사이에, 좁은 간극(9)이 형성된다. 간극(9)은 패들(7)이 시작되는 곳에서 넓게 열리고, 패들(7)이 끝나는 곳에 있는 운반 플레이트(8)에서 좁게 닫혀진다. 쌍을 이룬 구성에서, 샤프트(3) 마다 다음의 패들(7)은 이전의 패들(7)과 같은 반경 방향 평면에 있으며, 따라서 하나의 간극이 닫힌 이후에, 다음의 간극이 마찬가지로 같은 반경 방향 평면에서 열린다.
엇갈린 구성(도 2 및 도 5)에서, 개별적인 반경 방향 평면에, 샤프트(3) 마다 오직 하나의 패들(7)이 있다. 제 1 샤프트(3)의 패들(7)과 제 2 샤프트(3)의 연속적인 패들(7) 사이에 좁은 간극(9)이 형성된다. 간극(9)은 쐐기 형상 패들(7)의 맞물림에서 넓게 열리고 패들(7)의 운반 플레이트(8)에서 좁게 닫힌다. 회전하는 동안에, 샤프트(3) 마다 있는 다음의 패들(7)은 이전의 패들(7)에 대하여 축방향으로 변위됨으로써, 회전중에 다음 간극(9)은 회전중에 일찍 형성된 간극에 대하여 축방향으로 엇갈린다.
본 발명이 여기에 개시된 구현예들에 제한되지 않는다는 점은 명백할 것이다. 다양한 변형들이 가능할 것이며 첨부된 다음의 청구 범위에서와 같은 본 발명의 범위내에서 이해될 것이다.
1. 장치 2. 홈통
3. 샤프트 4. 유입부
5. 유출부 6. 구동부
7. 패들 8. 운반 플레이트

Claims (12)

  1. 서로 나란히 연장되고 회전 가능하게 배치된 2 개의 샤프트들과 함께 홈통을 구비하는 장치로서, 샤프트들에는 각각 거리가 개재되어 있으면서 축방향으로 이격된 패들들이 제공되며, 패들들은, 샤프트들에 대하여 실질적으로 반경 방향으로 연장되고, 원주의 적어도 부분에 걸쳐서 원주 방향으로 연장되며, 원주 방향에서 적어도 부분적으로 쐐기 형상(wedge shaped)이며, 샤프트들이 반대 방향으로 회전시에 연속적인 패들들은 번갈아서 맞물림으로써 계속해서 좁아지는 간극을 형성하고, 그 간극은 축방향으로 피치가 없으며(pitchless), 샤프트 마다 축방향으로 연속적인 패들들은 원주 방향으로 각도를 통해 서로에 대하여 엇갈리는 것을 특징으로 하는, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    축방향으로 샤프트 마다의 연속적인 패들들은 나선(helix)의 형태로 배치되는, 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    샤프트 마다의 연속적인 패들들은 최대 15°의 각도를 통해 엇갈리는, 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    샤프트들은 홈통의 유입부와 유출부 사이의 경로에 대응하는 방향으로 연장되는, 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    패들의 단부에는 운반 플레이트가 제공되는, 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    패들은 생성물과 열교환 접촉을 위해서 배치되는, 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    홈통은 생성물과의 열교환 접촉을 위해서 배치되는, 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    각각의 경우에 혼합 샤프트마다 복수개의 혼합 패들(mixing paddle)이 동일한 반경 방향 평면에 위치되는, 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    처리되어야 하는 생성물의 샤프트를 따른 방향에서의 이송은 샤프트 및 패들들에 대하여 외부로부터의 운반 제공에 의해서 이루어지는, 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    운반 제공은 홈통의 경사를 포함하는, 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    외부로부터의 운반 제공은 공급부를 통해 가해지는 밀어넣는 유동(plug flow)을 포함하는, 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    각각의 경우에 혼합 샤프트마다 적어도 2 개의 혼합 패들(mixing paddle)이 동일한 반경 방향 평면에 위치되는, 장치.
KR1020107001451A 2007-06-22 2008-06-23 반경 방향 혼합과 함께 열교환을 위한 장치 KR101450837B1 (ko)

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