KR20120012977A - 교반 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액체를 교반하기 위한 회전 교반체(2)를 가지는 교반장치에 관한 것이다. 상기 회전 교반체(2)는 교반체 허브(3)상에 장착된 교반날들(4)을 가진다. 상기 회전 교반체는 상기 회전 교반체(2)에 분사하기 위해, 공기와 같은, 기체를 공급하는 기체 공급장치(5)를 추가로 포함한다. 상기 기체 공급장치(5)는 상기 회전 교반체(2)의 상기 허브(3)와 함께 회전하며 상기 기체를 수용하기 위한 내부 공간을 가지는 회전 분배 부싱(6)을 포함한다. 상기 회전 분배 부싱(6)과 그 내부 공간은 유체상으로 공-회전 출력선들(7)과 소통한다. 상기 출력선들(7)의 출구들은 상기 교반날들(4)에 인접한 곳에 그리고 상기 회전 교반체(2)에 의해 점유되는 체적내에 또는 유출 영역들에 배열되고, 각각의 원하는 위치들에서 원하는 해당 흐름 방향으로 상기 기체를 분사한다.

Description

교반 장치{STIRRING DEVICE}

본 발명은 교반체 허브에 부착된 교반날들로 액체를 교반하기 위한 회전 교반체를 갖는 교반장치에 관한 것이다. 상기 교반장치는 또한 상기 교반체에 공급하기 위해 공기와 같은 기체를 공급하는 기체 공급장치를 포함한다.

교반장치를 갖는 화학 반응기들이나 생화학 반응장치들에서, 반응은 최소한 1개의 반응 파트너가 기체의 시동성분으로 존재하는 경우 발생한다. 본 교반장치는 기체 성분을 양호하게 공급함으로써 기체 성분 또는 액체 사이의 큰 경계면을 제공하여 상기 기체 성분이 최소한 부분적으로 또는 전체적으로 용액으로 들어가 반응기에서 진행되는 반응에 참여하도록 하기 위해 제공된다.

따라서, 교반장치는 기체를 공급해야 하는 응용장치들이 구비된다. 기체를 공급하는 작업은 실제로 주로 부가적인 주요 작업들, 예컨대, 부가적인 반응 파트너들을 유도하기 위해 사용된 다른 점도를 갖는 액체 흐름의 교반, 고체 물질들의 부유, 열 교환 성분들로의 열의 전달, 솔벤트들을 증발시키기 위해 면으로의 액체의 순환, 고체 물질들의 침전 및 결정 등과 같은 작업과 함께 결합하여 발생한다.

상기 주요 작업들을 최적으로 해결하기 위해, 다양한 교반체들이 이미 개발되어 왔으며, 이 교반체들은 운송 방향, 즉, 방사상 및/또는 축상, 교반날들의 수, 교반날들의 형태 및 교반 단계들의 수에 대해 다를 수가 있다.

예컨대, 미국특허(US 4371480 A) 및 독일특허(DE 9201820 U1)는 기체가 교반체에 의해 유입되는 교반장치들에 관해 설명하고 있다.

반대로, "외부 기체 공급장치"를 갖는 교반장치들이 잘 알려져 있으며, 이들은 기체가 교반체에 의해 유입되지 않으나, 송풍기나 압축기에 의해 또는 압력 저장기로부터 공급된다. 종래의 교반장치들의 몇가지 예들을 하기에 설명한다.

WO 2008/083673 A2호는 상기 형태의 교반체 및 기체 공급장치를 갖는 교반장치에 관해 설명하고 있다. 이 기체 공급장치는 상기 교반체의 변들의 아래 또는 상에서 기체를 공급하며, 이 기체는 상기 교반체에 의해 공급된다. 상기 교반장치의 이러한 구성에서, 기체는 교반체의 변들상에서 및/또는 교반체의 아래에서 상기 교반체로부터 비교적 긴 거리에서 공급되어 분배된다.

EP 0847709 A1호는 사용되는 교반체, 특히, 액체를 교반하기 위한 기체 공급 교반체에 관한 것이다. 기체, 예컨대 공기가 상기 액체로 공급된다. 이 기체 공급 교반체에서, 기체는 교반체의 교반축(軸)의 아래에 위치한 분사 포트를 갖는 공급관을 통해 공급된다. 선택적으로, 몇개의 공급관들이 교반체로부터 이격된 측면의 아래 및/또는 상에 제공될 수도 있다. 이 기체는 이 관들을 통해 교반장치의 교반체의 유출구로 공급된다.

EP 1055450 B1호는 기체가 공(共)-회전 분배 요소들을 통해 공급되는 교반장치에 관한 것이다.

상기 교반장치들로부터 알 수 있듯이, 외부 기체 공급장치를 갖는 교반장치들은 2개의 다른 경우들로 나뉘어질 수 있다.

기체는 정적으로 설치된 공급선들을 통해, 예컨대, 교반체의 아래에 배열된 관들 또는 상기 교반체의 근처의 측면에 배열된 관들 또는 링-형태의 기체 살포기, 이른바, 상기 교반체의 아래에 배열된 링 샤워(ring shower)을 통해 공급될 수도 있다. 상기 링 샤워는 그 주위를 따라 분포된 몇개의 구멍들을 가지며, 그 구멍들을 통해 상기 교반체로 공급되는 기체가 빠져나갈 수 있다.

또한, 기체는 공-회전 분배 요소들을 통해 공급될 수 있으며, 이것은 EP 1 055450 B1호에 설명된 교반장치에 관한 경우이다. 그러나, 만일 이 교반장치의 교반체가 기체를 실제로 공급하는 작업 이외의 부가적인 상기 주요 작업들중 하나를 만족해야 한다면, 기체를 공급하기 위한 회전 분배 요소들이 실제의 교반체의 외부에 배열되어, 최적의 기체 공급을 방지한다.

종래의 기체 공급장치들의 실시예들은 흐름-유도 발진을 방지하기 위한 연관된 강성 지지부들을 요구하는 몇개의 개별적인 그리고 분리된 성분들을 포함한다. 또한, 부식을 막기 위해 값비싼 재료들, 즉 이중 강(duplex steel), 합금 또는 티타늄을 사용하는 것이 필요할 수도 있다. 전반적으로, 상기 종래의 기체 공급장치는 몇개의 성분들을 포함하므로 복잡하며, 제조하기에 복잡하며 비용이 많이 든다.

그러므로, 본 발명의 목적은 아주 간단한 구조를 가지면서도 상당한 비용을 절감할 수 있으며, 유속 역학에 필요한 교반체나 교반날들의 임의의 위치에서도 목표의 기체 분사를 달성하기 위한, 교반장치의 교반체에 기체를 공급하는 교반장치를 제공하는 것이다. 특히, 상기 기체는 상기 교반장치의 주요 작업에 악영향을 끼치지 않고서도 최적으로 분사되어야 한다.

본 발명에 따르면, 액체를 교반하기 위한 회전 교반체를 갖는 교반장치가 제공되며, 상기 회전 교반체는 교반체 허브상에 장착된 교반날들, 상기 회전 교반체에 분사하기 위해, 공기와 같은 기체를 공급하는 기체 공급장치를 가지며, 상기 교반장치는 상기 기체 공급장치가 상기 교반체의 허브와 함께 회전하며 기체를 수용하기 위한 내부 공간을 가지는 살포 부싱을 포함하고, 상기 내부 공간은 유체상으로 공-회전 출력선들과 소통한다는 점에서 구분된다. 본 발명은 상기 출력선들의 출구들이 상기 교반날들에 인접한 곳에 그리고 상기 교반체에 의해 휩쓸어진 체적내에 또는 유출 영역들에 배열되고, 원하는 위치들에서 원하는 해당 흐름 방향으로 기체를 분사하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 교반장치에서, 출구들을 갖는 공-회전 출력선들이 상기 교반날들에 인접한 곳에 제공되어, 그들의 지지물과 부착물을 단순화시킨다. 또한, 이 출력선들은 유속 역학에 바람직한 상기 교반체 및/또는 상기 교반날들의 임의의 위치에서도 목표 방식으로 기체를 분사하는 것을 가능하게 한다. 상기 기체는 상기 공-회전 출력선들을 통해 상기 살포 부싱으로부터 원하는 해당 출구들로 유도된다. 본 발명에 따른 상기 출력선들의 출구들을 상기 교반날들에 인접한 곳에 그리고 상기 교반체에 의해 휩쓸어진 체적내에 또는 유출 영역들에 배열함으로써, 상기 기체는 최적으로 살포되면서도, 상기 교반장치의 주요 작업의 이행의 임의의 방해가 동시에 방지된다.

또한, 상기 기체 공급장치는 바람직하게는 밀봉된 유체에서 상기 회전 분배 부싱의 내부 공간과 소통되는 고정된 공급선을 포함한다. 이 기체 성분은 단일 중앙 공급선을 통해 상기 교반체로 공급되므로, 교반체와 기체 공급장치를 포함하는 교반장치의 구조를 상당히 단순화시킨다. 상기 고정된 중앙 공급선은 상기 교반체의 허브와 함께 회전하는 중앙 분배 부싱의 내부 공간과 밀봉된 유체에서 소통한다.

그러므로, 본 발명에 따른 상기 교반장치의 구성은, 유사한 공-회전 출력선들을 갖는, 분배 부싱과 같은 공-회전 장치들과 유체상으로 소통하는 중앙 기체 공급선을 포함한다. 이러한 방식으로, 구조적으로 상당히 단순화된 기체 공급장치가 이러한 형태의 기체 공급장치를 갖는 교반장치에 의해 실현된다.

상기 교반장치의 아주 소형의 구조를 얻기 위해, 상기 회전 분배 부싱이 공통 축상으로 그리고 상기 교반체 허브의 아래에 배열된다. 이것은 최적의 공간-절약 배열 및 회전 분배기구의 구조를 형성한다.

특히, 본 발명에 따르면, 상기 출력선들의 출구들에 의해 형성된 상기 기체 공급 위치들은 상기 교반체에 의해 휩쓸어진 체적내에 위치한다. 그럼으로써 본 발명에 따른 교반장치에서의 상기 출력선들은 상기 교반날들에 인접한 곳에서 기체를 방출하기 위한 최적의 위치들의 자유로운 선택을 가능하게 한다. 유출 위치뿐만 아니라 공급된 기체의 유출 방향은 상기 교반체의 각각의 구성을 고려함으로써 최적으로 선택될 수 있다.

상기 분배 부싱으로부터 분리되는 출력선들은 상기 교반날들로부터 분리되어 연장될 수도 있으며 그들의 분출 구멍들, 또는 출구들은 상기 날의 높이 또는 상기 날의 주위의 위에 위치될 수도 있다. 상기 출력선들의 상기 분출 구멍들 또는 출구들은 상기 교반체날들의 영역에 위치될 수도 있으며, 상기 분출 구멍들이 상기 교반체날들 사이에 위치하는 다른 구성들이 가능하다.

다른 실시예에 따르면, 상기 출력선들은 상기 교반체의 상기 교반날들에 집적될 수도 있다.

상기 출력선들이 유체상으로 상기 분배 부싱의 내부 공간과 소통되는, 고정된 공급선 및 상기 교반체와 공회전하는 상기 분배 부싱으로부터의 전이 영역은 고정부로부터 회전부로의 전이 영역에서의 액체의 손실양이 가능한 작게 되어, 그 전이 영역에서의 신뢰성 있는 밀봉이 가능하도록 구성되어야 한다. 본 발명에 따르면, 유체 정역학적(流體靜力學的)인 밀봉이 이 전이 영역에 제공될 수도 있거나, 원하는 밀봉 기능을 수행하는 공통 축상의 또는 방사상의 갭을 갖는 거의 웨어-프리(wear-free) 배열이 제공될 수도 있다.

요약하면, 가능한 최소수의 개별적인 부품들을 갖는 상기 교반체로의 구조적으로 단순화된 공급선에 도달하는 것이 본 발명에 따른 상기 교반장치에서 중요하다. 따라서, 기체 수용공간을 형성하는 내부 공간을 갖는 회전 분배 부싱과 상호 연관적으로 동작하며 고정적인 단일 중앙 기체 공급장치가 본 발명에 제공된다. 그 다음으로, 상기 공-회전 출력선들이 이 중앙 공-회전 분배 부싱으로부터 공급되며, 상기 교반날들에 인접한 곳에 그리고 상기 교반체에 의해 휩쓸어진 체적내에 또는 유출 영역들에 배치된 출구들을 갖는 이 공-회전 출력선들은 반응에서의 기체의 유입을 개선할 목적으로 상기 교반장치를 최적화시킴으로써 이 공급된 기체 흐름상의 원하는 흐름 방향을 부여하기 위해 각각의 가장 바람직한 위치들에서 공급된 기체를 분출할 수 있다.

본 발명은 아주 간단한 구조를 가지면서도 상당한 비용 감소를 얻을 수 있으며, 유속 역학에 필요한 교반체나 교반날들의 임의의 위치에서도 목표의 기체 분사를 달성하기 위한 교반체에 기체를 공급하는 교반장치를 제공하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 교반체와 기체 공급장치를 갖는 교반장치의 도식적인 측면도이다.
도 2는 본 발명의 수정된 실시예에 따른 교반 구조와 기체 공급장치를 갖는 교반장치의 도식적인 측면도이다.
도면들에서, 동일한 또는 유사한 성분들에는 동일한 참조번호들이 붙여진다.

단지 예시적으로만 기재되며 발명의 보호범위를 제한하지 않는 본 발명의 바람직한 실시예들이 이제 첨부도면들을 참조하여 보다 자세히 설명될 것이다.

도 1은 전체적인 참조번호 1을 갖는 교반장치의 제1 실시예를 도시한 도면이다. 상기 교반장치(1)는 액체를 젓기 위해 구성된 회전 교반체(2)를 가진다. 상기 회전 교반체(2)는 교반날들(4)이 부착되는 교반체 허브(3)를 포함한다. 상기 교반날들(4)은 임의의 원하는 형태 및 구성을 가질 수도 있다.

또한, 상기 교반장치(1)는 분사를 위해, 공기와 같은, 기체를 상기 교반체(2)에 공급하는, 상기 전체적인 참조번호 5로 표시된 기체 공급장치를 포함한다. 상기 기체 공급장치(5)는 상기 교반체(2)의 상기 교반체 허브(3)와 함께 공(共)-회전하는 분배 부싱(6)을 포함한다. 상기 분배 부싱(6)은 기체를 수용하기 위해 구성된 내부 공간을 에워싼다. 분배 부싱(6) 및/또는 그 내부 공간은 유체상으로 기체를 각각의 원하는 위치들에서 원하는 해당 흐름 방향으로 분사하는 공-회전 출력선들(7)과 소통한다. 게다가, 상기 기체 공급장치(5)는 밀봉된 유체상에서 상기 회전 분배 부싱(6)의 내부 공간과 소통되는 고정 공급선(8)을 포함한다. 도 1에 예시된 이러한 예시적인 실시예에서, 상기 공-회전 출력선들(7)은 상기 교반날들(4)과 분리되어 형성된다.

도 1에 예시된 교반장치에서, 단일 중앙 고정 공급선(8)이 기체가 공급되도록 제공된다. 상기 분배 부싱(6)은 공통 축상으로 그리고 기체를 수용하기 위한 내부 공간을 갖는 상기 교반체 허브(3)의 아래에 배열된다. 상기 고정 공급선(8) 및 상기 회전 분배 부싱(6)은 밀봉된 유체상에서 서로 소통한다. 이것에 의해 이러한 구조가 선택되어 상기 고정 공급선(8)과 상기 회전 분배 부싱(6) 사이의 전이 영역의 밀봉부에서의 액체의 손실양이 가능한 작다. 이러한 목적으로, 유체 정역학적(流體靜力學的)인 밀봉이 이러한 전이 영역에서 제공될 수 있거나, 상기 고정 공급선(8)과 상기 회전 분배 부싱(6) 사이의 밀봉된 연결이 공통 축상이나 방사상의 갭을 갖는 웨어-프리(wear-free) 배열에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 상기 교반장치(1)의 구성에서, 상기 고정 공급선(8)을 통해 상기 회전 분배 부싱(6)의 내부 공간으로 유입된 기체는 각각의 원하는 적합한 위치에서 상기 기체 공급장치(5)의 상기 공-회전 출력선들(7)을 통해 방출되며, 상기 공급 위치들은 상기 교반체(2)에 의해 점유되는 체적내에 위치한다. 그러나, 상기 기체는 또한 상기 공-회전 출력선들(7)의 분사 구멍들에서 원하는 해당 흐름 방향으로 분사 및 방출될 수 있다. 상기 공-회전 출력선들(7)의 이들 분사 구멍들은 상기 교반날들(4)의 영역에 위치될 수도 있거나, 또한 상기 교반날들(4) 사이에 배열될 수도 있다.

그러나, 상기 분사 구멍들은 항상 상기 교반날들의 인접한 곳에 그리고 상기 교반체(2)에 의해 점유되는 체적내에 배열된다. 상기 공-회전 출력선들(7)의 이들 분사 구멍들은 또한 상기 교반날들(4)의 높이의 위나 아래에 위치될 수도 있다. 상기 공-회전 출력선들(7)의 출구들에 대한 가장 바람직한 위치들 및 가장 바람직한 분사 방향들은 상기 교반체(2)의 형태에 의존하여 최적으로 선택될 수도 있다. 특히, 설치 비용 및/또는 물질 비용의 절약이 상기 기체 공급장치(5)의 소형의 구성에서 달성될 수 있다. 상기 공-회전 출력선들(7)이 또한 공-회전하기 때문에, 흐름-유도 발진을 막기 위한 상기 출력선들에 대한 강성 지지부들이 제거될 수 있다.

본 발명에 따른 상기 교반장치(1)는 그 진보된 구성에 기인하여 비교적 저렴하며 더욱 간단한 구조를 가진다. 그러므로, 본 발명에 따른 상기 교반장치(1)의 상기 교반체(2)는 공급된 기체를 아주 효율적으로 분사할 수 있어, 반응기에서의 기체 및 액체의 최적의 반응 조건들이 실현될 수 있다.

도 2는 상기 공-회전 출력선들(7)뿐만 아니라 그 분사 구멍들의 방향 및 배열의 다른 실시예들의 한 예를 도시한 도면이다. 예시된 예에서, 출력선(7)은 결합된 교반날(4)에 집적된다. 도 2에 따른 상기 교반장치(1')의 모든 부가적인 상세한 사항들은 도 1에 따른 상기 교반장치(1)의 세부 사항들과 동일하다. 그러므로, 보다 자세한 설명이 필요하지 않다.

본 발명은 상기 예시된 실시예들의 세부 사항들에 제한되지 않으며, 이 기술분야에 숙련된 기능공이 본 발명의 기술 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 필요한 대로 수행할 다양한 변화들 및 수정들이 가능하다. 예컨대, 출력선들(7)의 실시예들의 결합들이 역시 실현 가능하며, 상기 출력선들(7)은 부분적으로 상기 교반날들(4)에 집적되고 상기 교반날들로부터 부분적으로 분리된다. 상기 공-회전 출력선들(7)의 분사 구멍들은 선택적으로 상기 교반체(2)에 대한 다른 위치들에 배열될 수도 있으며, 상기 분사 구멍들이 유출되는 기체 흐름에 각각의 원하는 흐름 방향을 부여하기 위해 자체적으로 다르게 형성될 수도 있다. 그러나, 본 발명에 따르면, 이들 분사 또는 출구들은 상기 교반날들에 인접한 곳에 그리고 상기 교반체에 의해 점유되는 체적내에 위치되어야 한다.

1 : 교반장치 2 : 회전 교반체
3 : 교반체 허브 4 : 교반날들
5 : 기체 공급장치 6 : 살포 부싱
7 : 공-회전 출력선들 8 : 고정 공급선

Claims (7)

1. 액체를 교반하기 위한 회전 교반체(2)를 가지며, 상기 회전 교반체(2)는 교반체 허브(3)상에 장착된 교반날들(4) 및, 상기 교반체에 분사하기 위해, 공기와 같은, 기체를 공급하는 기체 공급장치(5)를 가지며, 상기 기체 공급장치는 상기 회전 교반체(2)의 상기 허브(3)와 함께 회전하며 상기 기체를 수용하기 위한 내부 공간을 가지는 회전 분배 부싱(6)을 포함하고, 상기 내부 공간은 유체상으로 공-회전 출력선들(7)과 소통하며, 상기 출력선들(7)의 출구들이 상기 교반날들(4)에 인접한 곳에 그리고 상기 회전 교반체(2)에 의해 점유되는 체적내에 또는 유출 영역들에 배열되고, 원하는 위치들에서 원하는 해당 흐름 방향으로 상기 기체를 분사하는 것을 특징으로 하는 교반장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 기체 공급장치(5)는 밀봉된 유체에서 상기 회전 분배 부싱(6)의 내부 공간과 소통하는 고정 공급선을 포함하는 것을 특징으로 하는 교반장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회전 분배 부싱(6)은 공통 축상으로 그리고 상기 교반체 허브(3)의 아래에 배열되는 것을 특징으로 하는 교반장치.
   
4. 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서, 상기 출력선들(7)은 상기 교반날들(4)에 대해 분리되어 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 교반장치.
   
5. 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서, 상기 출력선들(7)은 상기 교반날들(4)에 집적되는 것을 특징으로 하는 교반장치.
   
6. 제1항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서, 고정 공급선(8)과 상기 회전 분배 부싱(6) 사이의 밀봉된 연결은 유체 정역학적 밀봉에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 교반장치.
   
7. 제1항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 공급선(8)과 상기 회전 분배 부싱(6) 사이의 밀봉된 연결은 웨어-프리(wear-free), 공통 축상의 또는 방사상의 갭 배열에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 교반장치.
   

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