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KR101726395B1 - 유화연료 제조용 교반기 - Google Patents

유화연료 제조용 교반기 Download PDF

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KR101726395B1
KR101726395B1 KR1020160047746A KR20160047746A KR101726395B1 KR 101726395 B1 KR101726395 B1 KR 101726395B1 KR 1020160047746 A KR1020160047746 A KR 1020160047746A KR 20160047746 A KR20160047746 A KR 20160047746A KR 101726395 B1 KR101726395 B1 KR 101726395B1
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crushing
fuel
plate
water
added
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KR1020160047746A
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이춘호
김재국
이상현
고두환
오세남
남현중
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주식회사 그린텍
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Abstract

본 발명은 연료와 유화제가 첨가된 물의 혼합시 접촉면적을 극대화시켜 유수분리가 일어나지 않고 균일하게 혼합될 수 있도록 함으로써 양질의 유화연료를 제조할 수 있는 유화연료 제조용 교반기를 개시한다.

Description

유화연료 제조용 교반기{MIXER FOR MANUFACTURING EMULSIFIED FUEL}
본 발명은 연료 및 유화제가 첨가된 물이 고정판과 커버 내부에서 회동축에 의해 회전되는 회전분쇄판에 의해 분쇄 및 혼합된 후 배출관을 통해 배출되도록 하되 회전하는 망체의 분쇄홈과 고정된 제1분쇄돌기 사이에서 멧돌 작용에 의해 1차로 분쇄 및 혼합한 다음 고정된 제1분쇄돌기와 회전하는 제2분쇄돌기 사이에서 멧돌 작용에 의해 2차로 분쇄 및 혼합한 후 회전하는 제2분쇄돌기와 고정된 제3분쇄돌기 사이에서 멧돌작용에 의해 3차로 분쇄 및 혼합되도록 하여 연료 및 유화제가 첨가된 물이 커버와 고정판 내부에서 장시간 체류하면서 복수의 분쇄돌기와 접촉되는 면적을 극대화함으로써 유수분리가 일어나지 않고 균일하게 혼합될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 유화연료 제조용 교반기에 관한 것이다.
일반적으로 중유는 원유로부터 LPG, 가솔린, 등유, 경유 등을 증류하고 남은 기름으로서, 주로 디젤기관이나 보일러 가열용, 화력발전용으로 사용되는 석유를 말하며, 그 품질은 비중(0.9~0.95)이나 점도 등에 따라 A중유, B중유, C중유의 세 종류로 나뉜다.
이러한 중유는 등유나 경유에 비하여 가격이 저렴하고 석탄에 비하여 발열량이 2배나 높은 장점이 있으나, 그 성질상 증발이 어렵기 때문에 쉽게 연소되지 않는 단점이 있고, 또한 연소과정에서 침전물이 발생되어 펌프나 노즐, 분무구멍 등을 막히게 한다. 특히 중유는 연소과정에서 질소산화물, 황산화물, 이산화탄소, 먼지, 스모그 등 다량의 대기오염물질을 발생시키는 단점이 있다. 또한, 현재 각종 산업현장에서 많은 보일러 난방유가 사용되는데, 현재 사용중인 연탄 및 벙커씨유를 에너지로 하여 사용하는 경우는 환경문제가 심각하여 계속 사용이 불가능하고, 등유 및 경유 등의 난방유는 산업현장에서 심각한 경영난을 초래하기 때문에, 더욱 저렴한 산업연료의 개발이 요구되는 실정에 처해 있다.
이에 따라 경유나 등유 등의 가격이 높고 매장량이 한정된 석유 에너지를 대신하여 산업이나 다양한 용도로 사용하기 위한 대체 유화연료가 개발되어 사용되고 있다.
유화 연료유(emulsion fuel oil)는, 폐 연료 자원인 벙커시유에 물을 적정한 비율로 혼합하고, 이에 적당량의 유화 첨가제를 첨가하여 유수 분리가 일어나지 않도록 교반하고 유화(emulsion)하는 과정을 통해 제조되는 것으로, 연소시 분산 함유된 물의 순간적인 증발 및 팽창에 의해 중유 등의 연료가 미립화되어 완전 연소를 촉진하므로 분진, 일산화탄소 등의 발생이 줄고, 낮은 공기비 및 연소 가스 온도로 질소 산화물의 생성이 억제되는 것으로 알려져 있다.
그러나, 상기와 같이 연료와 물 및 유화제를 적절히 혼합하여 만든 유화 연료는 연료와 물의 혼합비에 대하여 적당량의 유화제가 사용되지 않으면, 유화 연료의 수적(水滴)의 크기가 연소 불가능한 크기 혹은 불완전 연소되는 크기로 형성되어 연료와 물이 고도로 응집된 유화 상태를 유지하지 못하므로 연소가 불가능하거나 혹은 불완전 연소되는 문제점이 있이며, 이에 따라서 연료와 물의 혼합비에 대하여 최적의 유화제를 설정하기 위한 연구를 필요로 한다.
여기서, 상기 유화연료(Emulsion fuel oil)는 액체연료(기름)에 이와 혼화되지 않는 물이 미립자 상태로 균일하게 분산되어 있는 유중수(W/O, water in oil)형으로 유화된 것이다. 여기서, 상기 유화란 어떤 액체 속에 이것과 혼화되지 않는 다른 액체가 미립자 상태로 균일하게 분산되는 것을 말한다.
상기 액체연료에 대한 물의 첨가비율은 액체연료의 종류(석유, 경유, 등유, 중유, 휘발유)에 따라 결정되고, 물의 첨가량에 비례하여 유화연료의 연소효율이 높게 된다.
이러한 유화연료는 연소시 분산 함유된 물의 순간적인 증발 및 팽창에 의해 중유 등의 연료가 미립화되어 완전연소를 촉진하므로 분진, 일산화탄소 등의 발생이 줄고, 낮은 공기비 및 낮은 연소가스온도로 질소 산화물의 생성이 억제되는 것으로 알려져 있다.
상기 유화 연료를 제조하는 과정에서 가장 중요한 것은 중유 등과 같은 연료가 물과 유수 분리되지 않도록 혼합시키는 것인데, 지금까지 제안되고 있는 대부분의 기술은 연료와 물 및 유화제를 함께 고속으로 회전시켜 혼합하면서 혼합의 균일도를 증진시키기 위하여 초음파 에너지를 부가적으로 이용하는 방식이 주를 이루고 있다.
이러한 기술 방식의 예로서, 일본 특개평 제1999-171914호(1999.6.29. 공개), 미국등록특허 제6589301호(2003.7.8. 등록), 대한민국 공개실용 제2008-1143호(2008.5.19. 공개) 등이 있다.
이 중에서 대한민국 공개실용신안 제2008-1143호는 원추형의 교반조 내에 구비되는 임펠러의 와류 현상과 초음파 진동에 의한 혼합물 활성을 통해 교반 성능을 향상시킬 수 있는 기술을 제안하고 있다.
이를 좀 더 구체적으로 살펴보면, 먼저, 교반기를 원추형으로 구성하고 교반기 내주면에 나선형의 회동 제어편을 구비함으로써, 임펠러의 회전시 자연적인 와류 현상을 발생시켜 연료 및 물의 혼합물을 안정적으로 혼합시키고, 이와 동시에 교반기 내주면 일측에 다수의 초음파 진동기를 장착시켜 혼합물에 초음파 진동 에너지를 전달함으로써 혼합물이 더욱 작은 크기로 균일하게 혼합될 수 있도록 함에 그 기술적 특징을 가지고 있다.
그러나, 이 기술은 기본적인 연료와 물의 혼합 과정을 임펠러의 회전력에 의존하고 있기 때문에 모터의 출력에 따라 유화의 정도가 결정되는 한계를 가지게 된다. 더욱이, 임펠러의 회전력이 일정 수준 이상이 되지 않으면 초음파 진동기에 의한 부차적인 진동에너지 전달도그 효과가 미미할 수밖에 없어 당초 기대하는 만큼의 유화도를 달성할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 연료와 유화제가 첨가된 물의 혼합시 접촉면적을 극대화시켜 유수분리가 일어나지 않고 균일하게 혼합될 수 있도록 함으로써 양질의 유화연료를 제조할 수 있는 유화연료 제조용 교반기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 위하여 본 발명은 대체 유화연료의 원료가 되는 연료와 유화제가 첨가된 물을 혼합하여 대체 유화연료를 제조하는 유화연료 제조용 교반기에 있어서, 후방에 마련되는 구동모터의 회동축이 관통되게 결합되고, 내부에 소정의 공간이 형성되는 원판형의 고정판과; 상기 회동축에 끼움되어 고정판 내에 고정된 상태로 수용되며, 전면에 복수의 제1분쇄돌기가 반경방향을 따라 소정간격을 두고 돌출형성되는 고정분쇄판과; 상기 회동축에 끼움되되 상기 고정분쇄판과 대향되게 배치되는 것으로, 외주면에는 둘레를 따라 복수의 분쇄홈이 형성되고 상면이 개방되며 바닥면이 막힌 원통형으로 이루어지되 회동축이 끼움될 수 있도록 관통공이 형성되는 소정길이의 보스가 바닥면의 중심으로부터 돌출형성되는 망체와, 상기 망체보다 넓은 직경으로 형성되며 망체의 상단 모서리에 결합되는 디스크와, 상기 디스크의 후면 모서리로부터 소정간격을 두고 반경방향을 따라 돌출형성되는 복수의 제2분쇄돌기를 포함하여 이루어지는 회전분쇄판과; 연료가 공급되는 연료배관 및 유화제가 첨가된 물이 공급되는 수배관과 각각 연통되도록 연결되는 분기관과 연통되게 결합될 수 있도록 전면에는 외측으로 돌출되며 내부가 비어있는 소정길이의 분기관 결합부가 형성되며, 후면에는 상기 회전분쇄판과 치합되었을 때 상기 제2분쇄돌기를 감싸는 형태가 되도록 대응되는 직경으로 형성되는 복수의 제3분쇄돌기가 반경방향을 따라 돌출형성되는 원판형의 커버;를 포함하여 이루어지며, 상기 연료 및 유화제가 첨가된 물이 고정판과 커버 내부에서 회동축에 의해 회전되는 회전분쇄판에 의해 분쇄 및 혼합된 후 배출관을 통해 배출되도록 하되, 회전하는 망체의 분쇄홈과 고정된 제1분쇄돌기 사이에서 멧돌 작용에 의해 1차로 분쇄 및 혼합한 다음 고정된 제1분쇄돌기와 회전하는 제2분쇄돌기 사이에서 멧돌 작용에 의해 2차로 분쇄 및 혼합한 후 회전하는 제2분쇄돌기와 고정된 제3분쇄돌기 사이에서 멧돌작용에 의해 3차로 분쇄 및 혼합되도록 하여 연료 및 유화제가 첨가된 물이 커버와 고정판 내부에서 장시간 체류하면서 복수의 분쇄돌기와 접촉되는 면적을 극대화함으로써 유수분리가 일어나지 않고 균일하게 혼합될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 분기관 결합부의 내주면에는 둘레를 따라 복수의 제1교반날개가 형성되고, 상기 회동축의 단부에는 상기 제1교반날개와 교차하면서 분기관을 통해 유입되는 연료 및 유화제가 첨가된 물을 혼합 및 교반하기 위한 복수의 제2교반날개가 외주면을 따라 배열형성되는 교반헤드가 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 망체의 바닥면은 투입된 연료 및 유화제가 첨가된 물이 자연스럽게 외측으로 흘러 나가도록 중앙으로부터 외주면으로 갈수록 점차 낮게 형성되는 나팔관의 형상으로 이루어지고, 상기 보스의 외주면으로부터 망체의 내주면을 연결하는 나선형의 이송날개가 방사상 방향을 따라 복수개로 배열형성되어 상기 회전분쇄판 회전시 이송날개가 망체 내부로 투입된 연료 및 유화제가 첨가된 물과 강제로 부딪히면서 혼합교반 후 분쇄홈을 통해 외부로 배출되도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 제2분쇄돌기는 연료 및 유화제가 첨가된 물이 원활하게 혼합교반되면서 분쇄된 후 배출될 수 있도록 일측면이 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 커버의 후면에 밀착되어 결합되며 내부에 공간이 형성되는 원판으로써, 전면에는 상기 회전분쇄판과 치합되었을 때 상기 제2분쇄돌기를 감싸는 형태가 되도록 대응되는 직경으로 형성되는 복수의 제4분쇄돌기가 반경방향을 따라 돌출형성되고, 바닥면에는 외주연을 따라 연료 및 유화제가 첨가된 물이 후단으로 이동할 수 있도록 제1유체이동홈이 형성되는 제1다단조립판과, 상기 제1다단조립판의 후면에 밀착되어 결합되며 내부에 공간이 형성되는 원판으로써, 후면에는 상기 회전분쇄판과 치합되었을 때 상기 제2분쇄돌기를 감싸는 형태가 되도록 대응되는 직경으로 형성되는 복수의 제5분쇄돌기가 반경방향을 따라 돌출형성되고, 바닥면의 중앙에는 상기 유체이동홈을 통과한 연료 및 유화제가 첨가된 물이 후단으로 이동할 수 있도록 제2유체이동홈이 형성되는 제2다단조립판을 포함하여 이루어지며, 상기 고정판과 커버의 사이에 제1다단조립판과 제2다단조립판을 교대로 회동축에 끼움결합해 가면서 다단으로 조립함으로써 연료 및 유화제가 첨가된 물의 투입량을 증대시킬 수 있고, 혼합, 교반 및 분쇄되는 시간을 확보함으로써 고품질의 유화연료를 다량으로 생산할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 연료와 유화제가 첨가된 물의 혼합시 접촉면적을 극대화시켜 유수분리가 일어나지 않고 균일하게 혼합될 수 있도록 함으로써 양질의 유화연료를 제조할 수 있다.
더욱이, 본 발명은 회전하는 망체의 분쇄홈과 고정된 제1분쇄돌기 사이에서 멧돌 작용에 의해 1차로 분쇄 및 혼합한 다음 고정된 제1분쇄돌기와 회전하는 제2분쇄돌기 사이에서 멧돌 작용에 의해 2차로 분쇄 및 혼합한 후 회전하는 제2분쇄돌기와 고정된 제3분쇄돌기 사이에서 멧돌작용에 의해 3차로 분쇄 및 혼합되도록 하여 연료 및 유화제가 첨가된 물이 커버와 고정판 내부에서 장시간 체류하면서 복수의 분쇄돌기와 접촉되는 면적을 극대화함으로써 균질성을 극대화함으로써 고품질의 유화연료를 제조할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유화연료 제조용 교반기의 예시도.
도 2 내지 3은 본 발명의 분리사시도.
도 4는 본 발명에 따라 고정판 및 고정분쇄판의 예시도.
도 5a 내지 5b는 본 발명에 따른 회전분쇄판의 예시도.
도 6a 내지 6b는 본 발명에 따른 커버의 예시도.
도 7a 내지 7b는 본 발명에 따른 제1다단조립판의 예시도.
도 8a 내지 8b는 본 발명에 따른 제2다단조립판의 예시도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 고정판과 커버의 사이에 제1다단조립판과 제2다단조립판이 교대로 조립된 상태를 도시한 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 유화연료 제조용 교반기에 대하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
일반적으로 유화연료의 제조시스템은 중유 등 유화연료의 원재료가 되는 연료를 공급하는 연료탱크 및 연료와 혼합되는 물을 공급하는 물탱크가 구비되고, 상기 연료탱크로부터 공급된 연료와 물탱크로부터 공급된 물을 혼합하여 교반하는 교반기가 구비된다.
상기 물탱크에는 연료탱크에 채워진 연료와 혼합하기 위한 물이 채워져 있으며, 물탱크에는 유화제(예를 들어 카바이트 또는 염화칼슘)가 첨가될 수 있다.
본 발명에 따른 유화연료 제조용 교반기는 연료배관(10)을 통해 투입되는 연료와 수배관(20)을 통해 공급되는 물을 고속회전을 통해 혼합 및 교반하여 혼합물을 제조하는 장치로서, 혼합물 제조시 연료와 물의 접촉면적을 극대화시켜 유수분리가 일어나지 않고 균일하게 혼합되도록 한 것을 기술적 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 위하여 발명된 본 발명에 따른 유화연료 제조용 교반기는 크게 고정판(100)과, 고정분쇄판(200)과, 회전분쇄판(300) 및 커버(400)로 이루어진다.
먼저, 상기 고정판(100)은 내부에 소정의 공간이 형성되는 원판형으로써, 후방에 마련되는 구동모터(500)의 회동축(510)이 관통되게 결합된다. 상기 회동축은 고정판의 중앙에 구비되는 베어링(미도시)에 의해 원활하게 고속 회전이 가능하도록 지지된다.
상기 고정판(100)에 형성되는 공간부(110)에는 연료와 유화제가 첨가된 물이 체류하면서 혼합교반되어 혼합물로 제조된다. 상기 고정판(100)에는 상기 공간부(110)와 연통되도록 배출관 연결부(120)가 형성되며, 상기 배출관 연결부에는 배출관(40)이 연통되도록 연결된다. 상기 배출관은 제조된 혼합물을 외부로 배출하는 배출부(41)와 상기 배출부로부터 분기되어 혼합물을 분기관으로 재투입하는 재투입부(42)로 이루어질 수 있으며, 배출부 및 재투입부에는 내부를 개방 또는 차단하는 밸브(미도시)가 구비될 수 있다.
상기 구동모터(500)는 회동축(510)을 고속으로 회전시켜 상기 회동축에 결합된 회전분쇄판이 고속으로 회전되도록 함으로써 투입된 연료와 물을 혼합교반한다.
상기 구동모터(500)가 고속으로 회전하는 이유는 연속적으로 투입되는 연료 및 물을 신속하게 혼합교반함으로써 단위시간당 보다 많은 양의 혼합물을 생산할 수 있고, 생산된 혼합물의 균질성을 확보하고 품질을 향상시키기 위한 것이다. 상기 구동모터의 회동축(510)은 상기 고정분쇄판, 회전분쇄판 및 커버가 결합될 수 있도록 소정길이로 형성된다.
상기 고정분쇄판(200)은 전면에 복수의 제1분쇄돌기(210)가 반경방향을 따라 소정간경을 두고 돌출형성되는 원판으로써, 상기 회동축(510)에 끼움되어 고정판 (100)내부에 고정된 상태로 수용된다.
상기 회전분쇄판(300)은 상기 고정분쇄판(200)과 대향되게 회동축(510)에 끼움되는 것으로, 외주면에 둘레를 따라 복수의 분쇄홈(311)이 형성되고 상면이 개방되며 바닥면이 막힌 원통형으로 이루어지되 회동축이 끼움될 수 있도록 관통공(313)이 형성되는 소정길이의 보스(312)가 바닥면의 중심으로부터 돌출형성되는 망체(310)와, 상기 망체보다 넓은 직경으로 형성되며 망체의 상단 모서리에 결합되는 디스크(320)와, 상기 디스크의 후면 모서리로부터 소정간격을 두고 반경방향을 따라 돌출형성되는 복수의 제2분쇄돌기(330)를 포함하여 이루어진다.
상기 망체의 외주면에 형성된 복수의 분쇄홈(311)은 내부로 투입된 연료 및 유화제가 첨가된 물이 외부로 배출될 때 면접촉되는 양을 극대화하여 균질성을 높여주며, 분쇄홈을 모서리를 통과할 때 모서리에 접촉되면서 분쇄하여 더 작은 입자로 부수어 주는 효과가 있다.
또한, 상기 회전분쇄판(300)을 회동축에 끼움결합하여 상기 고정분쇄판(200)과 밀착시키면 상기 제1분쇄돌기(210)가 자연스럽게 망체(310)와 제2분쇄돌기(330) 사이에 삽입되므로 상기 분쇄홈(311)을 통과한 연료 및 유화제가 첨가된 물이 1분쇄돌기(210)와 2분쇄돌기(330)의 멧돌 작용에 의해 2차로 분쇄 및 혼합되면서 배출된다.
상기 커버(400)는 소정두께의 원판으로써, 전면 중앙에는 분기관과 연통되게 결합될 수 있도록 분기관 결합부(410)가 외측으로 돌출형성된다.
상기 분기관(30)은 연료가 공급되는 연료배관(10) 및 유화제가 첨가된 물이 공급되는 수배관(20)과 각각 연통되도록 연결되며 분기관 결합부(410)와 착탈식으로 결합되고, 상기 분기관 결합부 내부로 연료 및 유화제가 첨가된 물을 공급한다.
또한, 상기 커버(400)의 후면에는 상기 회전분쇄판과 치합되었을 때 상기 제2분쇄돌기(330)를 감싸는 형태가 되도록 대응되는 직경으로 형성되는 복수의 제3분쇄돌기(420)가 반경방향을 따라 돌출형성된다.
본 발명은 분쇄홈(311)의 외측으로 제1분쇄돌기(210)가 위치하고, 제1분쇄돌기(210)의 외측에 순차적으로 제2분쇄돌기(330) 및 제3분쇄돌기(420)가 위치하게 되는데, 이러한 구성은 연료 및 유화제가 첨가된 물이 혼합 교반될 때 더욱 작은 입자로 잘게 부수어 줌으로써 혼합물의 온도를 상승시키고 점도를 낮추어 물과 기름 간의 구별이 없어지도록 하고 물 분자를 더 작은 물 분자로 분리하여 기름 분자와 원활하게 혼합되도록 함으로써 물 분자끼리 응집이 이루어지는 상태인 유수분리가 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다.
즉, 상기 회전분쇄판(300)이 회전하게 되면 연료 및 유화제가 첨가된 물이 망체의 분쇄홈(311)과 고정된 제1분쇄돌기(210) 사이에서 멧돌 작용에 의해 1차로 분쇄 및 혼합되면서 배출되고, 다시 고정된 제1분쇄돌기(210)와 회전하는 제2분쇄돌기(330) 사이에서 멧돌 작용에 의해 2차로 분쇄 및 혼합된 후, 다시 회전하는 제2분쇄돌기(330)와 고정된 제3분쇄돌기(420) 사이에서 멧돌작용에 의해 3차로 분쇄 및 혼합되면서 혼합물로 제조되어 배출된다.
본 발명은 연료 및 유화제가 첨가된 물이 커버와 고정판 내부에서 장시간 체류하면서 복수의 분쇄돌기와 접촉되는 면적을 극대화함으로써 유수분리가 일어나지 않고 균일하게 혼합되도록 할 수 있는 현저한 효과가 있다.
또한, 도 5b와 같이 상기 제2분쇄돌기(330)는 연료 및 유화제가 첨가된 물이 원활하게 혼합교반되면서 분쇄된 후 배출될 수 있도록 일측면이 경사지게 형성된다. 상기 제2분쇄돌기(330)는 인접한 제2분쇄돌기와의 폭이 회전분쇄판의 내측에서 외측으로 갈수록 넓어지도록 일측면이 경사지게 형성되는데, 상기 분쇄홈(311)과 제1분쇄돌기(210)를 통과한 혼합물이 제1분쇄돌기(210)와 제2분쇄돌기(330) 사이를 통과할 때 순간적으로 단면적이 넓어지면서 압력은 높아지고 속도는 낮아지도록 하여 혼합물이 제1,2분쇄돌기에 의해 더욱 효과적으로 분쇄되도록 할 수 있다.
다음으로 도 2 내지 3을 참조하면, 본 발명에 따른 상기 분기관 결합부(410)의 내주면에는 둘레를 따라 복수의 제1교반날개(411)가 형성되고, 상기 회동축(510)의 단부에는 상기 제1교반날개와 교차하면서 분기관을 통해 유입되는 연료 및 유화제가 첨가된 물을 혼합 및 교반하기 위한 복수의 제2교반날개(521)가 외주면을 따라 배열형성되는 교반헤드(520)가 결합된다.
일반적으로 유화연료 제조시스템에서 교반기는 연료와 물의 지속적 혼합교반을 통해 유수분리가 일어나는 것을 방지하고 균일하게 혼합하기 위해 구비되는 장치로서, 유화연료 제조용 교반기의 효율은 연료 및 물과 교반(또는 분쇄)날개의 접촉면적(접촉되는 유체의 양), 접촉시간과 밀접한 관계가 있다고 볼 수 있다.
본 발명은 분기관 내부로 투입된 연료 및 유화제가 첨가된 물이 분기관 결합부를 통과하면서 제1교반날개(411)와 제2교반날개(521)에 의해 혼합교반된 후 후단의 회전분쇄판을 통한 혼합, 교반, 분쇄작업이 이루어지도록 하여 교반날개와의 접촉면적(접촉되는 유체의 양), 접촉시간을 증대시켜 줌으로써 교반기의 효율을 향샹시킬 수 있고 고품질의 유화연료를 제조할 수 있다.
또한, 교반효율을 더 향상시키기 위하여 상기 제1교반날개(411)는 상기 분기관 결합부의 내주면에 길이방향을 따라 소정간격을 두고 복수개로 배열형성될 수 있고, 상기 제2교반날개(521)는 상기 제1교반날개(411)와 제1교반날개(411)의 사이에 위치하도록 교반헤드의 외주면에 복수개로 배열형성될 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 상기 망체(310)의 바닥면은 투입된 연료 및 유화제가 첨가된 물이 자연스럽게 외측으로 흘러 나가도록 중앙으로부터 외주면으로 갈수록 점차 낮게 형성되는 나팔관의 형상으로 이루어지고, 상기 망체 내부에는 방사상 방향을 따라 복수의 이송날개(314)가 배열형성된다.
도 5a을 참조하면, 상기 이송날개(314)는 보스의 외주면으로부터 망체의 내주면을 연결하되 나선형의 형상으로 형성되어 상기 회전분쇄판 회전시 망체 내부로 투입된 연료 및 유화제가 첨가된 물과 강제로 부딪히면서 혼합교반한 다음 분쇄홈을 통과하도록 유도한다.
상기 분기관 결합부를 통해 유입된 연료 및 유화제가 첨가된 물은 망체의 개방된 상면을 통해 망체 내부로 유입된 후 회전분쇄판이 회동축을 따라 회전하면 원심력에 의해 외측으로 점차 배출된다.
상기 망체(310)의 바닥면은 나팔관의 형상으로 형성되어 있으므로 연료 및 유화제가 첨가된 물이 망체의 내주으로부터 외주연 측으로 자연스럽게 이동하게 된다.
상기 회동축이 회전하게 되면 연료 및 유화제가 첨가된 물은 이송날개(314)와 강제로 상호 부딪히면서 혼합교반되고, 이송날개(314)와 부딪히면 유체들이 더욱 빠른 속도로 회전하면서 분쇄홈(311)을 통과하게 되므로 분쇄효율을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명은 상기 커버의 후면에 밀착되어 결합되는 원판형의 제1다단조립판(600)과, 상기 제1다단조립판의 후면에 밀착되어 결합되는 원판형의 제2다단조립판(700)을 포함하여 이루어진다.
도 7a 내지 7b를 참조하면, 상기 제1다단조립판(600)은 소정두께로 형성되며 내부에 공간이 형성되는 원판으로써, 전면에는 상기 회전분쇄판과 치합되었을 때 상기 제2분쇄돌기(210)를 감싸는 형태가 되도록 대응되는 직경으로 형성되는 복수의 제4분쇄돌기(610)가 반경방향을 따라 돌출형성되고, 바닥면에는 외주연을 따라 연료 및 유화제가 첨가된 물이 후단으로 이동할 수 있도록 제1유체이동홈(620)이 형성된다.
상기 커버(400)의 후면에 회전분쇄판(300)을 밀착시켜 제3분쇄돌기(420)가 제2분쇄돌기(330)를 감싸는 형태가 되도록 한 상태에서 상기 제1다단조립판(600)을 커버(400)의 후면에 밀착시키면 제4분쇄돌기(610)가 회전분쇄판의 망체(310)와 제2분쇄돌기(330) 사이에 자연스럽게 삽입된다.
도 7a 내지 7b를 참조하면, 상기 제2다단조립판(700)은 상기 제1다단조립판(600)의 후면에 밀착되어 결합되며 내부에 공간이 형성되는 원판으로써, 후면에는 상기 회전분쇄판과 치합되었을 때 상기 제2분쇄돌기(330)를 감싸는 형태가 되도록 대응되는 직경으로 형성되는 복수의 제5분쇄돌기(710)가 반경방향을 따라 돌출형성되고, 바닥면의 중앙에는 상기 유체이동홈을 통과한 연료 및 유화제가 첨가된 물이 후단으로 이동할 수 있도록 제2유체이동홈(720)이 형성된다.
상기 제2다단조립판(700)의 후면에 회전분쇄판(300)을 밀착시켜 제5분쇄돌기(710)가 제2분쇄돌기(330)를 감싸는 형태가 되도록 한 상태에서 제2다단조립판(700)을 고정판(100)에 밀착시키면 고정판에 결합된 고정분쇄판(200)의 제1분쇄돌기(210)가 회전분쇄판의 망체(310)와 제2분쇄돌기(330) 사이에 자연스럽게 삽입된다.
상기 분기관 결합부(410)를 통해 투입된 연료 및 유화제가 첨가된 물은 커버(400) 후면에 형성된 제3분쇄돌기(420), 회전분쇄판의 분쇄홈(311) 및 제2분쇄돌기(330), 그리고 제1다단조립판의 제4분쇄돌기(610)의 상호 멧돌작용에 의해 혼합, 교반 및 분쇄된 후 제1다단조립판의 제1유체이동홈(620)을 통해 후단의 제2다단조립판으로 이송되어 제2유체이동홈(720)을 통과하게 된다.
상기 제2유체이동홈을 통해 배출된 혼합물은 다시 제2다단조립판(700)의 후면에 형성된 제5분쇄돌기(710), 회전분쇄판의 분쇄홈(311) 및 제2분쇄돌기(330), 그리고 고정분쇄판의 제1분쇄돌기(210)의 멧돌작용에 의해 혼합, 교반 및 분쇄된 후 배출관(40)을 통해 외부로 배출된다.
상기 커버(400)와, 제1다단조립판(600)과, 제2다단조립판(700) 및 고정판(100)은 볼트 체결을 통해 고정될 수 있으며, 상기 제1다단조립판(600)과 제2다단조립판(700)을 교대로 회동축(510)에 복수개로 끼움결합해 가면서 다단으로 조립할 수 있다.
도 9와 같이 상기 제2다단조립판(700)의 후면에 회전분쇄판(300)을 밀착시켜 제5분쇄돌기(720)가 제2분쇄돌기(330)를 감싸는 형태가 되도록 한 다음 제2다단조립판(700)의 전면에 제1다단조립판(600)을 밀착시켜 하나의 다단조립 유니트(800)를 결합한 다음, 다단조립 유니트(800)의 전단에 지속적으로 다단조립 유니트(800′, 800″)를 회동축에 끼움결합하여 다단으로 조립한다.
다단조립 유니트(800)와 다단조립 유니트(800′)가 밀착되면, 후단에 위치하는 다단조립 유니트(800)의 제1다단조립판(600)의 전면에 형성된 제4분쇄돌기(610)가 전단에 위치하는 다단조립 유니트(800′)의 제2다단조립판(700)의 후면에 끼움된 회전분쇄판(300)의 분쇄홈(311)과 제2분쇄돌기(330) 사이에 자연스럽게 끼움되며, 이러한 조립과정을 반복하여 교반기의 길이를 연장시키면 연료 및 유화제가 첨가된 물이 교반기 내에서 혼합, 교반 및 분쇄되는 면적, 시간을 현저히 늘릴 수 있으며, 연료 및 유화제가 첨가된 물의 투입량을 증대시킬 수 있으므로 결과적으로 유화연료의 생산량을 대폭 향상시킬 수 있고, 고품질의 유화연료를 제조할 수 있는 장점이 있다.
10 : 연료배관
20 : 수배관
30 : 분기관
40 : 배출관 41 : 배출부
42 : 재투입부
100 : 고정판 110 : 공간부
120 : 배출관 연결부
200 : 고정분쇄판 210 : 제1분쇄돌기
300 : 회전분쇄판 310 : 망체
311 : 분쇄홈 312 : 보스
313 : 관통공 314 : 이송날개
320 : 디스크 330 : 제2분쇄돌기
400 : 커버 410 : 분기관 결합부
411 : 제1교반날개 420 : 제3분쇄돌기
500 : 구동모터 510 : 회동축
520 : 교반헤드 521 : 제2교반날개
600 : 제1다단조립판 610 : 제4분쇄돌기
620 : 제1유체이동홈
700 : 제2다단조립판 710 : 제5분쇄돌기
720 : 제2유체이동홈
800 : 다단 조립 유니트

Claims (5)

  1. 대체 유화연료의 원료가 되는 연료와 유화제가 첨가된 물을 혼합하여 대체 유화연료를 제조하는 유화연료 제조용 교반기에 있어서,
    후방에 마련되는 구동모터의 회동축이 관통되게 결합되고, 내부에 소정의 공간이 형성되는 원판형의 고정판(100)과;
    상기 회동축에 끼움되어 고정판 내에 고정된 상태로 수용되며, 전면에 복수의 제1분쇄돌기(210)가 반경방향을 따라 소정간격을 두고 돌출형성되는 고정분쇄판(200)과;
    상기 회동축에 끼움되되 상기 고정분쇄판과 대향되게 배치되는 것으로, 외주면에는 둘레를 따라 복수의 분쇄홈이 형성되고 상면이 개방되며 바닥면이 막힌 원통형으로 이루어지되 회동축이 끼움될 수 있도록 관통공이 형성되는 소정길이의 보스가 바닥면의 중심으로부터 돌출형성되는 망체(310)와, 상기 망체보다 넓은 직경으로 형성되며 망체의 상단 모서리에 결합되는 디스크(320)와, 상기 디스크의 후면 모서리로부터 소정간격을 두고 반경방향을 따라 돌출형성되는 복수의 제2분쇄돌기(330)를 포함하여 이루어지는 회전분쇄판(300)과;
    연료가 공급되는 연료배관 및 유화제가 첨가된 물이 공급되는 수배관과 각각 연통되도록 연결되는 분기관과 연통되게 결합될 수 있도록 전면에는 외측으로 돌출되며 내부가 비어있는 소정길이의 분기관 결합부(410)가 형성되며, 후면에는 상기 회전분쇄판과 치합되었을 때 상기 제2분쇄돌기를 감싸는 형태가 되도록 대응되는 직경으로 형성되는 복수의 제3분쇄돌기(420)가 반경방향을 따라 돌출형성되는 원판형의 커버(400);를 포함하여 이루어지며,
    상기 연료 및 유화제가 첨가된 물이 고정판과 커버 내부에서 회동축에 의해 회전되는 회전분쇄판에 의해 분쇄 및 혼합된 후 배출관을 통해 배출되도록 하되,
    회전하는 망체의 분쇄홈과 고정된 제1분쇄돌기 사이에서 멧돌 작용에 의해 1차로 분쇄 및 혼합한 다음 고정된 제1분쇄돌기와 회전하는 제2분쇄돌기 사이에서 멧돌 작용에 의해 2차로 분쇄 및 혼합한 후 회전하는 제2분쇄돌기와 고정된 제3분쇄돌기 사이에서 멧돌작용에 의해 3차로 분쇄 및 혼합되도록 하여 연료 및 유화제가 첨가된 물이 커버와 고정판 내부에서 장시간 체류하면서 복수의 분쇄돌기와 접촉되는 면적을 극대화함으로써 유수분리가 일어나지 않고 균일하게 혼합될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 유화연료 제조용 교반기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분기관 결합부의 내주면에는 둘레를 따라 복수의 제1교반날개가 형성되고,
    상기 회동축의 단부에는 상기 제1교반날개와 교차하면서 분기관을 통해 유입되는 연료 및 유화제가 첨가된 물을 혼합 및 교반하기 위한 복수의 제2교반날개가 외주면을 따라 배열형성되는 교반헤드가 결합되는 것을 특징으로 하는 유화연료 제조용 교반기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 망체의 바닥면은 투입된 연료 및 유화제가 첨가된 물이 자연스럽게 외측으로 흘러 나가도록 중앙으로부터 외주면으로 갈수록 점차 낮게 형성되는 나팔관의 형상으로 이루어지고,
    상기 보스의 외주면으로부터 망체의 내주면을 연결하는 나선형의 이송날개가 방사상 방향을 따라 복수개로 배열형성되어 상기 회전분쇄판 회전시 이송날개가 망체 내부로 투입된 연료 및 유화제가 첨가된 물과 강제로 부딪히면서 혼합교반 후 분쇄홈을 통해 외부로 배출되도록 한 것을 특징으로 하는 유화연료 제조용 교반기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2분쇄돌기는 연료 및 유화제가 첨가된 물이 원활하게 혼합교반되면서 분쇄된 후 배출될 수 있도록 일측면이 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 유화연료 제조용 교반기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커버의 후면에 밀착되어 결합되며 내부에 공간이 형성되는 원판으로써, 전면에는 상기 회전분쇄판과 치합되었을 때 상기 제2분쇄돌기를 감싸는 형태가 되도록 대응되는 직경으로 형성되는 복수의 제4분쇄돌기가 반경방향을 따라 돌출형성되고, 바닥면에는 외주연을 따라 연료 및 유화제가 첨가된 물이 후단으로 이동할 수 있도록 제1유체이동홈이 형성되는 제1다단조립판과,
    상기 제1다단조립판의 후면에 밀착되어 결합되며 내부에 공간이 형성되는 원판으로써, 후면에는 상기 회전분쇄판과 치합되었을 때 상기 제2분쇄돌기를 감싸는 형태가 되도록 대응되는 직경으로 형성되는 복수의 제5분쇄돌기가 반경방향을 따라 돌출형성되고, 바닥면의 중앙에는 상기 유체이동홈을 통과한 연료 및 유화제가 첨가된 물이 후단으로 이동할 수 있도록 제2유체이동홈이 형성되는 제2다단조립판을 포함하여 이루어지며,
    상기 고정판과 커버의 사이에 제1다단조립판과 제2다단조립판을 교대로 회동축에 끼움결합해 가면서 다단으로 조립함으로써 연료 및 유화제가 첨가된 물의 투입량을 증대시킬 수 있고, 혼합, 교반 및 분쇄되는 시간을 확보함으로써 고품질의 유화연료를 다량으로 생산할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 유화연료 제조용 교반기.
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