KR102296313B1 - 내순환식 슬러리 분산장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내순환식 슬러리 분산장치에 관한 것으로, 교반용 탱크부, 교반부 및 구동부를 포함하되, 상기 교반용 탱크부는 혼합용기와 환류용기를 포함하며, 상기 혼합용기의 상부는 환류용기의 하부와 이어지고, 상기 혼합용기의 하부는 교반부를 통해 환류용기의 하부와 이어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면 혼합용기 하부가 교반부를 통해 환류용기의 하부와 이어지고, 교반 후 원료가 환류용기를 통과하여 다시 혼합용기에 들어가서 충분히 혼합하여 혼합 균등률이 높아질 수 있다.

Description

내순환식 슬러리 분산장치{Apparatus for dispersing slurry of internal circulation type}

본 발명은 내순환식 슬러리 분산장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고속 블레이드 형 분산장치와 내부 순환을 통한 분산방법으로 빠른 시간 내에 저점도로부터 고점도에 이르기까지 고효율의 균일한 분산 슬러리를 제조하는 분산장치에 관한 것이다.

통상적인 슬러리 분산장치는 분말 원료와 액체 원료를 혼합하여 슬러리를 제조하는 장치이며, 종래의 다양한 형태를 갖는 슬러리 믹서 및 분산장치들이 있으나, 통상적인 슬러리 분산장치의 경우 분산날개의 고속 회전을 통해 분말 원료와 액체를 고속으로 파쇄 및 분산하는 방식의 것으로서, 두 종류 이상의 원료를 용기 내에서 고속 회전하는 분산 날개로 분쇄 및 혼합하며 필요에 따라 순환 장치를 이용하여 슬러리를 순환하며 분산 및 혼합하는 방식이다.

그러나 이러한 분산날개 고속 회전 방식으로는 짧은 시간 내에 균일한 혼합을 이루기 어렵고, 분말로 된 원료를 액체에 완전히 분산시키는 것이 용이하지 않으며 분산 시간이 매우 길다는 단점이 있다. 또한 분산하고자 하는 매체와 분산날개의 마찰에 의한 분산 날개의 마모에 의해 대상물이 오염되는 문제도 야기할 수 있다. 분산 날개를 이용하는 방식 외에 세라믹, 유리 또는 금속 비드를 분산매체로 이용하여 슬러리를 제조하는 다양한 형태 장치들도 있으나 슬러리의 순환을 위한 펌프가 필수적으로 요구되며 분산매체인 비드의 크기에 따라 비드가 유출되지 않도록 정밀한 실링 장치들이 추가되는 등 가격이 비싸고 분산공정 후에는 설비를 해체하여 비드 및 내부를 세척해주어야 하는 등 운영상의 번거로움이 있다.

또한, 종래의 슬러리 분산장치는 하나의 용기로 순환하는 방식의 경우 분산장치를 거쳐 나온 슬러리가 분산기를 아직 거치지 않은 슬러리와 지속적으로 혼합되어 분산 대상 슬러리가 모두 분산장치를 통과하여 균일한 분산이 이루어지기까지 매우 많은 시간이 소요되어 분산시간이 길어지는 문제가 있고, 이러한 문제를 해결하기 위해 두 개 이상의 용기를 이용하여 한 용기로부터 다른 용기로 전량을 이동시키는 full pass 방법을 사용하게 되는데 이 경우 고점도의 슬러리를 원활하게 이송하기 위한 고성능 순환펌프가 필수적으로 요구되며 최소 두 개 이상의 용기를 필요로 하므로 장치의 부피가 커지고 공간의 제약을 받게 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 블레이드 형 분산장치를 이용하는 내순환 방식으로 구조가 단순하며, 짧은 시간 내에 혼합 균등률이 높은 슬러리 생산성을 획기적으로 높일 수 있는 내순환식 슬러리 분산장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 내순환식 슬러리 분산장치는 내부 혼합용기와 외부 환류용기 및 이 두 용기가 하부의 고속회전 블레이드 형 혼합 및 분산부로 이루어진 장치로서 내부 혼합용기의 하단부와 외부 환류용기의 하단부가 분산장치에 의해 연결된 구조이며, 내부 순환용기에 투입된 원료 혼합물은 하단부에 설치된 고속으로 회전하는 분산 장치를 거쳐 외부 환류용기로 유입되고, 외부 환류용기에 유입된 슬러리는 외부 환류용기의 상부를 통해 혼합용기로 다시 유입됨으로써 내부 순환을 통해 연속적인 분쇄 및 분산을 수행하는 구조로 구성되어 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 내순환식 슬러리 분산장치에 따르면 혼합용기 하부가 교반 장치 부품을 통해 환류용기의 하부와 이어지고, 교반 후 원료가 환류용기를 통과하여 다시 혼합용기에 들어가는 과정이 반복됨으로써 충분한 혼합과 균일한 분산이 빠른 속도로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 내순환식 슬러리 분산장치에 따르면 중력 및 블레이드형 분산장치의 토출력을 이용한 내부 순환방식으로서 강제 순환을 위한 순환펌프 등을 사용하지 않으므로 장치의 단순화 및 고점도 분산이 가능하며 분리된 용기간 내부 순환으로 full pass 분산의 효과를 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 내순환식 슬러리 분산장치에 따르면 고속 회전하는 블레이드형 분산기를 이용함으로써 최소한의 공간을 차지하는 단순한 구조로도 매우 효율적으로 분산 및 분쇄의 효과를 극대화 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 내순환식 슬러리 분산장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 A'위치 확대도이다.
도 3은 본 발명에 따른 내순환식 슬러리 분산장치의 일부 구조 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 내순환식 슬러리 분산장치의 분산륜 구조도이다.
도 5는 본 발명에 따른 내순환식 슬러리 분산장치의 분산 유도체 구조도이다.
도 6은 본 발명에 따른 내순환식 슬러리 분산장치의 임펠러 구조도이다.
도 7은 본 발명에 따른 내순환식 슬러리 분산장치의 다른 임펠러 구조도이다.
도 8은 본 발명에 따른 내순환식 슬러리 분산장치의 또 다른 임펠러 구조도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

그러면 본 발명에 따른 내순환식 슬러리 분산장치의 바람직한 실시예에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 내순환식 슬러리 분산장치의 단면도이고, 도 2는 도 1의 A'위치 확대도이고, 도 3은 본 발명에 따른 내순환식 슬러리 분산장치의 일부 구조 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 내순환식 슬러리 분산장치의 분산륜 구조도이고, 도 5는 본 발명에 따른 내순환식 슬러리 분산장치의 분산 유도체 구조도이고, 도 6은 본 발명에 따른 내순환식 슬러리 분산장치의 임펠러 구조도이고, 도 7은 본 발명에 따른 내순환식 슬러리 분산장치의 다른 임펠러의 구조도이며, 도 8은 본 발명에 따른 내순환식 슬러리 분산장치의 또 다른 임펠러 구조도이다

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 내순환식 슬러리 분산장치는 교반용 탱크부(1), 교반부(A), 및 구동부(2)를 포함하여 구성된다.

상기 교반용 탱크부(1) 내부에 설치된 혼합용기(3)와 환류용기(4)를 포함한다.

상기 혼합용기(3) 상부는 환류용기(4) 상부와 이어지고, 상기 혼합용기(3) 하부는 교반부(A)를 통해 환류용기(4)의 하부와 이어진다.

본 발명의 동작 원리를 설명하면, 원료가 혼합용기(3) 안에서 교반 및 혼합되며, 초기 혼합된 원료는 혼합용기(3) 하부의 교반부(A)를 통과하여 환류용기(4)로 들어간다. 이어서 환류용기(4)의 원료 배출단을 통과하여 혼합용기(3)에 들어가서 다시 혼합된다. 즉, 상기 혼합용기(3) 하부가 교반부(20)를 통해 환류용기(4)의 하부와 이어지고, 교반 후 원료가 환류용기(4)를 통과하여 다시 혼합용기(3)에 들어가서 충분히 혼합되어 혼합 균등률이 높아진다.

상기 교반부(A)는 분산 유도체(5)와 분산륜(Disperse Wheel)(6)을 포함한다.

상기 분산 유도체(5) 일측은 혼합용기(3)의 원료 출구단과 이어지고, 상기 분산 유도체(5) 타측은 환류용기(4)의 원료 입구단과 이어진다.

한편, 상기 분산 유도체(5)는 호퍼(51)와 유도체(52)를 포함하며, 상기 호퍼(51)는 혼합용기(3)와 이어지고, 상기 분산륜(6)은 유도체(52) 안에 설치된다.

여기서, 상기 호퍼(51)는 혼합용기(3)에 있는 원료를 용이하게 수집할 수 있으며, 원료가 유도체(52)를 통과하여 분산륜(6)에서 충분히 섞여 혼합 균등률이 높아진다.

또한, 상기 분산 유도체(5) 하부에는 유도 구멍(53)이 형성되어 있으며, 상기 유도 구멍(53)은 환류용기(4)의 원료 입구단과 마주하여 설치된다. 여기서, 유도 구멍(53)은 충분히 혼합되지 않은 원료를 조격하여 뭉쳐진 원료를 환류용기(4)에 들어가는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 상기 분산륜(6)은 터빈 블레이드(61), 나선 블레이드(62), 중심축(63), 및 외부 고리(64)를 포함하며, 상기 중심축(63) 측벽에 터빈 블레이드(61)가 형성되고, 상기 나선 블레이드(62)가 비탈지게 외부 고리(64)에 형성되며, 상기 유도 구멍(53)은 터빈 블레이드(61)와 나선 블레이드(62)의 사이에 설치된다.

여기서, 상기 유도 구멍(53)이 터빈 블레이드(61)와 나선 블레이드(62)의 사이에 설치됨으로써 나선 블레이드(62)가 유도 구멍(53) 주변에 남는 원료를 긁어낼 수 있다.

상기 분산륜(6)은 나사선 홈(65)을 포함하며, 상기 나사선 홈(65)은 외부 고리(Outer Ring)(64)에 형성된다. 여기서, 상기 분산륜(6)이 회전하면서 외부 고리(64)에 있는 나사선 홈(65)이 하부에 있는 원료를 상부로 유도하여 원료가 다시 환류용기(4)에 들어가서 혼합된다.

또한, 상기 교반부(A)를 지지하는 지지부(7)를 포함하며, 상기 지지부(7)에는 출구 밸브(8)가 설치되며, 상기 출구 밸브(8)는 유도 구멍(53)에 근접하게 설치된다.

여기서, 상기 출구 밸브(8)가 유도 구멍(53)에 근접하게 설치되어 원료가 잘 섞인 후에 출구 밸브(8)를 통해 쉽게 배출 될 수 있다.

또한, 상기 분산 유도체(5) 상하로 임펠러(9), 절단륜(10), 및 분산륜(6)가 각각 설치된다. 여기서, 혼합용기에 있는 원료는 임펠러(9), 절단륜(10), 분산륜(6)을 차례로 지나가면서 가속, 분쇄 및 분사가 진행되어 다음 단계에서 잘 혼합되는데 유리한다.

또한, 상기 교반용 탱크부(1) 상단에 액체 원료 입구(11) 및 분말 원료 입구(12)가 달려 있다. 이때, 상기 액체 원료 입구(11)와 분말 원료 입구(12)를 통해 수시로 원료를 첨가할 수 있다.

경우에 따라서는 내부 순환용기 내에 별도의 교반기를 설치함으로써 비중이 높은 고형분이 슬러리에 포함된 경우 슬러리가 분산 블레이드에 유입되기 전 교반을 통해 고비중의 고형분을 부유시켜 줌으로써 더욱 원활한 분산작업을 수행할 수 있게 해줄 수 있다.

또한, 외부 환류 용기의 외벽에 자켓을 설치하여 냉매를 순환시킴으로써 분산과정에서 발생하는 열에 의한 슬러리의 온도 상승을 제어하거나 내부 순환 용기 내에 코일형 냉각 라인을 도입함으로써 슬러리의 냉각을 도모할 수 있고 이 두 가지 방법을 동시에 적용할 수도 있다.

실시 예

도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시 예인 내순환식 슬러리 분산장치는 교반용 탱크부(1), 교반부(A), 및 구동부(2)를 포함하여 구성되며, 상기 교반용 탱크부(1) 내부에 설치한 혼합용기(3)와 환류용기(4)를 포함한다.

상기 혼합용기(3) 상부는 환류용기(4) 상부와 이어지고, 상기 혼합용기(3) 하부는 교반부(A)를 통해 환류용기(4) 하부와 이어진다. 상기 구동부(2)는 전동 모터로 구동된다.

상기 교반부(A)는 분산 유도체(5)와 분산륜(6)을 포함한다. 상기 분산 유도체(5)의 일측은 혼합용기(3)의 원료 출구단과 이어지고, 분산 유도체(5)의 타측은 환류용기(4)의 원료 입구단과 이어진다. 상기 분산륜(6)은 분산 유도체(5) 안에 설치된다.

상기 분산 유도체(5)는 호퍼(51)와 유도체(52)를 포함하며, 상기 호퍼(51)는 혼합용기(3)와 이어지고, 상기 분산륜(6)은 유도체(52) 안에 설치된다.

상기 분산 유도체(5)는 유도 구멍(53)을 포함하며, 상기 유도 구멍(53)은 환류용기(4)의 원료 입구단과 마주하여 설치된다.

상기 분산륜(6)은 터빈 블레이드(61), 나선 블레이드(62), 중심축(63), 및 외부 고리(64)를 포함하며, 상기 중심축(63) 측벽에 터빈 블레이드(61)가 형성되고, 상기 나선 블레이드(62)는 비탈지게 외부 고리(64)에 형성되며, 상기 유도 구멍(53)은 터빈 블레이드(61)와 나선 블레이드(62)의 사이에 설치된다.

또한, 상기 분산륜(6)은 나사선 홈(65)을 포함하며, 상기 나사선 홈(65)은 외부 고리(64)에 설치된다. 여기서, 상기 분산륜(6)은 중공식(Hollow Type) 구조이다.

상기 교반부(A)를 지지하는 지지부(7)를 포함하며, 상기 지지부(7)에는 출구 밸브(8)가 달려 있으며, 상기 출구 밸브(8)가 유도 구멍(53)에 근접하게 설치된다. 여기서, 상기 지지부(7)에는 원료 유출을 방지하는 씰링이 설치되어 있으며, 상기 씰링은 분산륜(6)의 하부에 설치된다.

상기 중심축(63)은 외부 고리(64)와 커넥팅 암(Connecting Arm)을 통해 연결되며, 상기 터빈 블레이드(61)와 나선 블레이드(62)는 다수개로 이루어지며, 서로 인접한 두 커넥팅 암 사이에 간극이 있다.

한편, 원료는 혼합용기(3)를 통해 분산 유도체(5)에 들어가고, 일부 원료가 직접 유도 구멍(53)을 통해 환류용기(4)에 들어간다. 또 다른 부분은 인접한 두 커넥팅 암 사이의 간극에 따라 아래 출구 밸브(8)로 배출된다. 외부 고리(64)에 설치된 나사선 홈(65)이 출구 밸브(8)가 있는 원료를 유도하여 다시 원료 내순환에 들어가 혼합된다.

상기 분산 유도체(5) 상하로 임펠러(9), 절단륜(10), 및 분산륜(6)이 각각 설치된다.

또한, 상기 교반용 탱크부(1) 상단에 액체 원료 입구(11) 및 분말 원료 입구(12)가 설치되며, 냉각 자켓이 교반용 탱크부(1)에 설치된다. 여기서, 상기 냉각 자켓 안에는 냉매가 순환하여 발열 시 냉각을 한다.

상기 교반용 탱크부(1) 상부에는 환류판(Baffle)(13), 액위 센서(14), 조명등, 관찰구, 카메라(15)가 설치된다. 상기 환류판(13)은 환류용기(4)의 원료 출구와 근접하여 원료를 혼합용기 중심으로 유도 유동할 수 있다.

본 실시예에 따른 내순환식 슬러리 분산장치의 작동 원리는 상세히 설명하면, 원료가 혼합용기(3) 안에서 혼합되고, 혼합된 원료가 유도 구멍(53)과 출구 밸브(8)를 통해 다시 환류용기(4)에 유입된다. 다음에 원료가 환류용기(4)의 원료 출구에서 나와 혼합용기(3)에 유입되어 다시 혼합된다.

본 발명의 내순환식 슬러리 분산장치에 따르면 혼합용기 하부가 교반 장치 부품을 통해 환류용기의 하부와 이어지고, 혼합 후 원료가 환류용기를 통과하여 다시 혼합용기에 들어가서 충분히 혼합하여 혼합 균등률이 높아진다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 내순환식 슬러리 분산장치를 설명하기 위한 실시예에 불과한 것으로, 본 발명을 상기한 실시예에 한정하지 않고, 이하의 특허청구범위에서는 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 해당발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

1: 교반용 탱크부 2: 구동부
3: 혼합용기 4: 환류용기
5: 분산 유도체 6: 분산륜
7: 지지대 8: 출구 밸브
9: 임펠러 10: 절단륜
11: 액체 원료 입구 12: 분말 원료 입구
13: 환류판 14: 액위 센서
15: 카메라 20: 교반부
51: 호퍼 52: 유도체
53: 유도 구멍 61: 터빈 블레이드
62: 나선 블레이드 63: 중심축
64: 외부 고리 65: 나사선 홈
A: 교반부

Claims (11)

1. 교반용 탱크부, 교반부 및 구동부를 포함하는 내순환식 슬러리 분산장치에 있어서,
   상기 교반용 탱크부는 혼합용기와 환류용기를 포함하며,
   상기 혼합용기의 상부는 환류용기의 상부와 이어지고,
   상기 혼합용기의 하부는 교반부를 통해 환류용기의 하부와 이어지며,
   상기 교반부는 분산 유도체와 분산륜을 포함하고,
   상기 분산 유도체의 일측은 혼합용기의 원료 출구단과 이어지고,
   상기 분산 유도체의 타측은 환류용기의 원료 입구단과 이어지며,
   상기 분산륜은 분산 유도체 안에 설치되고,
   상기 분산 유도체의 하부에 유도 구멍이 형성되어 있으며,
   상기 유도 구멍은 환류용기의 원료 입구단과 마주하여 설치되는 것을 특징으로 하는 내순환식 슬러리 분산장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 혼합용기 안에서 원료를 교반 및 혼합하고, 초기 혼합된 원료는 혼합용기 하부의 교반부를 통과하여 환류용기로 들어가며, 상기 환류용기의 원료 배출단을 통과하여 혼합용기에 들어가서 다시 혼합하는 것을 특징으로 하는 내순환식 슬러리 분산장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 분산 유도체는 호퍼와 유도체를 포함하고,
   상기 호퍼는 혼합용기와 이어지는 것을 특징으로 하는 내순환식 슬러리 분산장치.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 분산륜은 원료를 상부로 유도하는 나사선 홈을 포함하고,
   상기 나사선 홈은 외부 고리에 형성되는 것을 특징으로 하는 내순환식 슬러리 분산장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 분산륜은 터빈 블레이드, 나선 블레이드, 중심축, 및 외부 고리를 더 포함하고,
   상기 중심축의 측벽에 터빈 블레이드가 형성되고,
   상기 나선 블레이드는 비탈지게 외부 고리에 형성되며,
   상기 외부 고리에 나사선 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 내순환식 슬러리 분산장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 교반부를 지지하는 지지부를 더 포함하고,
   상기 지지부에는 출구 밸브가 달려 있으며,
   상기 출구 밸브가 유도 구멍에 근접하게 설치되며,
   상기 지지부에는 원료 유출을 방지하는 씰링이 설치되는 것을 특징으로 하는 내순환식 슬러리 분산장치.
9. 제7항에 있어서,
   상기 중심축은 외부 고리와 커넥팅 암을 통해 연결되며,
   상기 터빈 블레이드와 나선 블레이드는 다수개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내순환식 슬러리 분산장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 분산 유도체의 상하로 임펠러, 절단륜, 및 분산륜가 설치되어, 원료가 차례로 지나가면서 가속, 분쇄 및 분사가 진행되는 것을 특징으로 하는 내순환식 슬러리 분산장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 혼합용기 안에서 원료가 혼합되고, 혼합된 원료가 유도 구멍과 출구 밸브를 통해 다시 환류용기에 유입되며, 다음에 원료가 환류용기의 원료 출구에서 나와 혼합용기에 유입되어 다시 혼합되는 것을 특징으로 하는 내순환식 슬러리 분산장치.

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