KR102181672B1 - 균질기를 이용한 폴리머 분산 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액상에 폴리머를 분산하기 위해 폴리머 파우더와 액상의 유체를 혼합하도록 설계된 균질기를 이용한 폴리머 분산 시스템에 관한 것으로서, 폴리머 파우더와 유체를 혼합하기 위한 다수의 혼합기를 구비하여 미세한 분말 입자로 이루어진 폴리머와 액상의 유체의 혼합율을 향상시키고, 각각의 혼합기를 독립적으로 제어할 수 있어 신뢰성을 제공하는 균질기를 이용한 폴리머 분산시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 액상에 폴리머를 분산하기 위해 폴리머 파우더와 액상의 유체를 혼합하도록 설계된 균질기를 이용한 폴리머 분산 시스템에 관한 것으로서, 폴리머 파우더와 유체를 혼합하기 위한 다수의 혼합기를 구비하여 미세한 분말 입자로 이루어진 폴리머와 액상의 유체의 혼합율을 향상시키고, 각각의 혼합기를 독립적으로 제어할 수 있어 신뢰성을 제공하는 균질기를 이용한 폴리머 분산시스템에 관한 것이다.
일반적으로 화장품, 도료, 연마제 등과 같이 미세 분말입자로 이루어지는 각종의 산업재료들은 보통 다종의 원료를 혼합(mixing)한 후 미세입자로 분쇄(milling)하는 공정을 거쳐서 제조되는 것이 일반적이다.
이를 위해, 종래에는 보통 별도의 믹싱장치를 이용해 용기 내에서 믹싱용 블레이드를 회전시키는 방식으로 원료를 혼합한 후, 이 혼합물을 다시 분쇄기에 넣어서 분쇄처리를 하는 작업방식이 널리 사용되었다.
상기의 혼합장치는 원료의 혼합물을 투입하기 위한 유입부와, 투입되는 혼합물을 챔버 내로 이송시키는 스크류 샤프트와, 상기 챔버 내에 유입된 혼합물을 분쇄하기 위한 반발판 및 로터부를 포함한다.
이러한 구성에 의하면, 믹싱장치를 통해 혼합된 원료가 상기 유입부를 통해 공급되었을 때, 스크류 샤프트의 회전에 의해 원료가 챔버 내로 이송된다. 아울러, 상기 챔버 내에서는 반발판에 대하여 로터부가 저속 혹은 고속회전을 하게 되는데, 이때 로터부의 외주를 따라 가동결합된 해머와 반발판이 상기 원료를 사이에 두고 기계적으로 접촉되면서 분쇄처리가 이루어지는 과정을 통해 진행된다.
그러나, 종래의 이러한 혼합 및 분쇄 시스템은 믹싱장치를 통해 혼합된 원료를 소정의 용기에 담아서 다시 분쇄장치에 투입해야 하므로 매우 번거롭고 작업시간이 많이 소요될 뿐만 아니라, 혼합작업과 분쇄작업 간의 시간간격으로 인해 혼합된 원료가 다시 침전 혹은 응집되는 문제점이 있었다.
그리고, 투입되는 원료 상호간의 응집현상으로 인해 유체와 원료간의 혼합율이 저하되거나 응집된 원료의 이송으로 인한 장치의 오작동 및 결함 발생이 빈번하게 발생하였다.
또한, 상기와 같은 파우더 혼합장치는 그 구조상 챔버 내로 원료를 유입시키도록 회전하는 별도의 스크류 샤프트가 구성되어야 하므로 전력소모는 물론이며, 장치 전체의 부피가 커지는 취약점을 안고 있다.
따라서, 유체와 원료의 혼합율을 향상시키고, 동시에 장치의 오작동 발생을 감소시키며, 유체와 원료의 혼합비 조절이 가능하여 다양성이 구비된 폴리머 혼합장치의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 미세한 분말 형태로 이루어진 폴리머의 투입량과 액상으로 이루어진 유체 중량을 계측하여 최적의 혼합비율을 제공하고, 혼합된 혼합물의 사용 공정에 따라 혼합물을 분배하여 별도로 보관이 가능한 균질기를 이용한 폴리머 분산 시스템을 제공한다.
본 발명의 균질기를 이용한 폴리머 분산 시스템은 일측으로부터 원료를 공급받는 원료투입부(1000); 외부로부터 유입되는 액상의 유체를 전달받는 유체공급부(2000);와 상기 원료투입부(1000)와 유체공급부(2000)로부터 원료와 유체를 공급받아 균질화된 혼합물로 혼합하는 원료혼합부(3000); 및 상기 원료투입부(1000)로부터 원료를 전달받아 상기 원료혼합부(3000)로 원료를 이송하는 원료이송부(4000); 및 원료와 유체의 공급량을 조절하고 원료혼합부(3000)의 구동을 제어하는 제어부(5000);를 포함한다.
이때, 원료혼합부(3000)는 상기 유체공급부(2000)로부터 유체를 전달받아 유체와 상기 원료를 1차로 혼합하는 제1 혼합기(3100); 상기 제1 혼합기(3100)에서 혼합물을 전달받아 혼합물에 포함된 뭉쳐진 원료를 분쇄하면서 상기 유체와 원료를 균질화된 혼합물로 혼합하는 제2 혼합기(3200); 상기 제2 혼합기(3200)로부터 혼합물을 전달받아 일정량 수용하되, 수용된 혼합물에서 유체와 원료의 분리현상을 방지하기 위해 수용된 혼합물을 교반시키는 제3 혼합기(3300);를 포함한다.
그리고, 본 발명은 상기 제3 혼합기(3300)로부터 배출되는 혼합물을 사용 용도에 따라 각각 구분하여 수용하도록 상기 제3 혼합기(3300)와 연결되는 적어도 1개 이상의 저장탱크(6000);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 유체공급부(2000)는 일측이 상기 제1 혼합기(3100)와 연결되는 제1 유관(2110)과 타측으로부터 액상의 유체가 유입되도록 소정의 직경을 갖는 제2 유관(2120)을 포함하는 메인공급관(2100); 상기 제1 유관(2110)과 제2 유관(2120) 사이에 장착되어 상기 메인공급관(2100)의 개폐를 조절하는 메인밸브(2200); 상기 메인밸브(2200)가 상기 메인공급관(2100)을 차단하는 경우 제1 유관(2110)으로 유입되는 유체를 제2 유관(2120)으로 우회하여 공급하도록 제1 유관(2110)과 제2 유관(2120)을 연결하는 보조공급관(2300); 상기 보조공급관(2300)의 개폐를 조절하는 보조밸브(2400);를 포함하되, 상기 보조공급관(2300)은 메인공급관(2100)의 직경보다 작은 직경으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 혼합기(3200)는 모터(3210); 일측에 메인입구(h)를 구비하며, 내부에 공간이 형성되는 스테이터홀더(3220); 상기 스테이터홀더(3220)의 공간에 적어도 2개 이상의 스테이터(3231, 3232, 3233)가 고정되는 스테이터어셈블리(3230); 및 상기 모터(3210)의 회전축과 결합되어 상기 스테이터어셈블리(3230)에 대해 상기 회전축을 중심으로 회전하는 적어도 2개 이상의 로터(3241, 3242, 3234)를 포함하는 로터어셈블리(3240);를 포함하며, 상기 스테이터홀더(3220)의 일측에는 외부로부터 소정의 압력을 갖는 가스를 상기 스테이터홀더(3220)의 내부공간으로 유입시키기 위한 가스유입구(3221)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 원료이송부(4000)는 내부가 중공되며 일측으로 원료를 공급받아 타측으로 원료를 배출하는 외부케이싱(4100);과 상기 외부케이싱(4100)의 내측에 구비되어 일측으로 회전하면서 상기 원료를 이송시키도록 외측면에 다수의 블레이드(4210)를 구비하는 이송스크류(4200); 를 포함하되, 상기 블레이드(4210)의 가장자리에는 일정간격으로 이격되며 상기 외부케이싱(4100)의 내측면에 고착된 원료를 분쇄하기 위한 다수의 고착방지부(4211);가 형성되고, 상기 이송스크류(4200) 내부로 소정 압력의 공기가 유입되며, 유입된 공기가 배출되면서 원료를 비산시키도록 상기 이송스크류(4200)의 측면에 다수의 분사공(4220)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명의 상기 분사공(4220)에는 상기 중공된 이송스크류(4200)의 내부로 비산된 원료가 유입되는 것을 방지하는 차단판막(4221)이 형성되되, 상기 차단판막(4221)은 공기가 일정 압력으로 전달되면 개방되어 공기를 배출하고, 일정압력 이하인 경우 밀폐되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 원료투입부로 투입되는 미세한 분말 형태로 이루어진 폴리머의 투입량과 유체공급부로 공급되는 액상의 유체 중량을 계측하여 원료의 종류에 따라 원료와 유체의 혼합비율을 조절할 수 있으며, 원료를 혼합하기전 예비혼합과정을 더 수행하여 폴리머와 유체의 혼합 성능을 보다 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1 은 본 발명의 전체적인 흐름과 구성을 나타낸 개략도.
도 2 는 본 발명의 원료혼합부의 주요구성을 나타낸 분해사시도.
도 3 은 본 발명의 제2 혼합기 일부의 주요구성을 나타낸 분해사시도.
도 4 은 본 발명의 제2 혼합기 일부의 주요구성을 나타낸 분해사시도.
도 5 는 본 발명의 원료이송부의 일실시예를 나타낸 부분 단면사시도.
오 6 은 본 발명의 원료이송부의 단면 일부를 나타낸 단면도.
도 2 는 본 발명의 원료혼합부의 주요구성을 나타낸 분해사시도.
도 3 은 본 발명의 제2 혼합기 일부의 주요구성을 나타낸 분해사시도.
도 4 은 본 발명의 제2 혼합기 일부의 주요구성을 나타낸 분해사시도.
도 5 는 본 발명의 원료이송부의 일실시예를 나타낸 부분 단면사시도.
오 6 은 본 발명의 원료이송부의 단면 일부를 나타낸 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 균질기를 이용한 폴리머 분산 시스템에 대하여 상세히 설명한다.
도 1 을 참조하면 본 발명의 균질기를 이용한 폴리머 분산 시스템은 일측으로부터 원료를 공급받는 원료투입부(1000)가 구비된다. 원료투입부(1000)는 상단에 원료를 공급받는 개구부가 형성되며, 상기 개구부에는 상기 원료에 포함된 불순물을 걸러내기 위한 여과필터부(1100)가 더 구비되고, 하측에는 원료의 수용량을 측정하는 원료계측기(1200)가 더 설치된다.
그리고, 외부로부터 유입되는 액상의 유체를 전달받는 유체공급부(2000)를 포함하며, 유체공급부(2000)를 통해 유입되는 유체와 원료투입부(1000)에서 공급되는 원료를 전달받아 상호 교반시키며 균질화된 혼합물을 생성하는 원료혼합부(3000)를 포함한다.
또한, 원료투입부(1000)로부터 원료를 전달받아 상기 원료혼합부(3000)로 원료를 이송하는 원료이송부(4000)가 구비된다. 원료이송부(4000)는 원료투입부(1000)로부터 원료를 전달받아 원료혼합부(3000)로 이송하는데, 이송하면서 원료를 일정크기로 분쇄한다. 즉, 원료는 미세한 입자를 갖는 파우더(Powder)인데, 이러한 원료는 원료의 성분에 따라서 상호 뭉쳐지는 응집현상이 발생한다. 원료가 뭉쳐진 상태에서 원료혼합부(3000)로 이송되면 원료가 액상의 유체와 혼합이 잘 이루어지지 못하게 되는 문제점이 발생한다.
따라서, 원료이송부(4000)에서 뭉쳐진 원료를 일정크기로 분쇄하거나 원료를 파우더(powder) 형태로 유지시켜주면서 원료혼합부(3000)로 전달하면 원료혼합부(300)에서의 혼합율을 보다 향상시킬 수 있다.
상기의 원료는 ECA powder, 폴리머, 벤토나이트 등의 화학제품에 사용되는 다양한 파우더에 해당할 수 있으며, 원료투입부(100)에 일정량 수용되면서 정량 공급된다.
한편, 원료투입부(1000)의 하측에는 원료가 원료투입부(1000)에서 배출될 때 원료의 상호간의 응집현상으로 인해 원료투입부(1000)의 배출구가 막히는 현상이 발생한다. 이를 해결하기 위해 소정의 압력을 갖는 압축공기(Air)를 분사하거나 진동을 전달하는 별도의 진동부(1300)가 응집현상으로 뭉친 원료를 파쇄해줌으로써 원료의 원활한 배출을 유도한다.
도 1 을 참조하면 원료투입부(1000)에서 원료혼합부(3000)로 이송되는 원료의 투입량과 유체공급부(2000)에서 공급되는 유체의 공급량을 측정하는 제어부(5000)가 더 구비된다. 제어부(500)는 각각의 투입량과 공급량을 조절하여 혼합물의 원료와 유체의 혼합비를 조절할 수 있으며, 투입되는 원료의 조건과 유체의 종류 및 점성에 따라 하술하는 제2 및 제3 혼합기(3200,3300)의 구동을 제어하여 균질화된 혼합물의 품질을 높일 수 있다.
도 1 을 참조하면 원료혼합부(300)는 제1 혼합기(3100), 제2 혼합기(3200) 및 제3 혼합기(3300)를 포함한다.
제1 혼합기(3100)는 원료이송부(4000)로부터 원료와 유체공급부(2000)로부터 유체를 전달받아 유체와 원료를 1차로 혼합한다. 제1 혼합기(3100)는 내부가 중공되는 원통형상으로 이루어지되, 하단으로 갈수록 직경이 작아지는 형상으로 제작되며 내측면을 따라 다수의 교반돌기가 형성된다.
보다 상세히 설명하면, 원료가 제1 혼합기(3100)의 상측으로 유입되고, 유체는 제1 혼합기(3100)의 측면으로 유입된다. 이때 유체는 교반돌기에 의해 제1 혼합기(3100)의 내측면을 따라 소용돌이를 일으키며 하측으로 이동하고 원료가 소용돌이를 일으키는 유체에 공급되면서 유체와 원료가 상호 혼합된다. 제1 혼합기(3100)에서 1차로 원료와 유체가 혼합됨으로 인해 혼합물이 제2 혼합기(3200)로 원활하게 유입될 수 있다.
제2 혼합기(3200)는 제1 혼합기(3100)에서 혼합된 혼합물을 전달받아 1차로 혼합된 혼합물에 일정크기로 뭉쳐진 원료를 분쇄하면서 상기 유체와 원료를 2차로 혼합한다.
도 2 를 참조하면 제2 혼합기(3200)는 모터(3210), 스테이터홀더(3220), 스테이터어셈블리(3230) 및 로터어셈블리(3240)를 포함한다. 모터(3210)는 로터어셈블리(3240)를 회전시키기 위한 구성으로 외부로부터 전력을 인가받아 작동하며, 공지된 각종 모터를 사용할 수 있으므로 모터(3210)에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 2 및 도 3 을 참조하면 스테이터홀더(3220)는 내부 중앙부를 관통하며 외부로부터 물질이 유입될 수 있는 메인입구(h)를 구비한다. 메인입구(h)로 제1 혼합기(3100)에서 혼합된 혼합물이 유입되며 스테이터홀더(3220)의 내측에 상기의 스테이터어셈블리(3230)가 안착되는 공간이 형성된다.
이때, 스테이터홀더(3220)의 일측 원주면에는 내측으로 관통되는 가스유입구(3221)가 형성된다. 가스유입구(3221)로 소정의 압력을 갖는 가스가 스테이터홀더(3220)의 내부공간으로 유입될 수 있으며, 가스 뿐만 아니라 다양한 유체가 유입될 수 있다.
스테이터홀더(3220)의 내부공간에는 적어도 2개 이상의 스테이터(3231, 3232, 3233)가 구비되는 스테이터어셈블리(3230)가 안착 고정된다. 그리고, 스테이터홀더(3220)의 내부공간에는 계단형태를 갖는 다수의 단턱(3222)이 형성되며, 각각의 단턱(3222)에 스테이터(3231, 3232, 3233)가 안착 고정된다.
본 발명의 경우 스테이터는 제1 내지 제3 스테이터(3231, 3232, 3233)로 구분한다. 제1 내지 제3 스테이터(3231, 3232, 3233)는 링 형상으로 이루어지며 제1 스테이터(3231)부터 제3 스테이터(3233)까지 지름이 점점차적으로 증가하는 것으로 도시되었다. 그리고 계단형태를 갖는 다수의 단턱(3222)에 각각의 스테이터가 원활하게 안착 및 고정될 수 있다.
제1 내지 제3 스테이터(3231, 3232, 3233)는 순차적으로 스테이터홀더(3220)의 단턱(3222)에 안착되는데, 일부가 겹쳐지도록 안착된다. 따라서, 외곽에 배치되는 제3 스테이터(3233)와 스테이터홀더(3220)가 상호 고정될 경우에 겹쳐진 제1 및 제2 스테이터(3231, 3232)까지 고정될 수 있다.
스테이더어셈블리(3230)의 제1 내지 제3 스테이터(3231, 3232, 3233)에는 로터어셈블리(3240)가 회전하면서 스테이터홀더(3220)로 유입되는 혼합물과 접촉면적을 확보하도록 외측 가장자리를 따라 일정간격 이격 배치되며 형성되는 다수의 접촉돌기(3231-1, 3232-2, 3233-1)가 형성된다. 바람직하게는 원료와 유체가 보다 잘 섞일 수 있도록 제1 스테이터(3231)에 형성되는 접촉돌기(3231-1)의 간격보다 제3 스테이터(3233)에 형성되는 접촉돌기(3233-1)의 간격이 더 가까워지며, 접촉돌기의 개수가 제1 스테이터(3231) 보다 제3 스테이터(3233)에 더 많이 구성될 수 있다.
도 2 및 도 4 를 참조하면 로터어셈블리(3240)는 모터(3210)의 회전축과 결합되어 스테이터어셈블리(3230)에 대해 회전축을 중심으로 회전하며, 적어도 2개 이상의 로터(3241, 3242, 3243, 3244)를 포함한다.
즉, 로터어셈블리(3240)는 제1 내지 제4 로터(3241, 3242, 3243, 3244)로 구성된다. 제1 로터(3241)의 중앙부에는 홀(3241-2)이 천공되어 있다. 제1 로터(3241)는 별도의 볼트가 홀(3241-2)을 관통하여 모터(3210)의 샤프트(3211)와 체결되어 회전된다.
제1 로터(3241)에는 방사상으로 다수의 베인(3241-1)이 형성되며, 이는 메인입구(h)로 유입되는 1차 혼합물의 유입을 유도하기 위함이다. 제2 내지 제4 로터(3242, 3243, 3244)는 링 형상으로 제작되며, 제2 내지 제4 로터(3242, 3243, 3244)의 가장자리에는 다수의 치형부(3242-1, 3243-1, 3244-1)가 형성된다. 상기의 치형부의 간격은 제3 로터(3243)가 제2 로터(3243)보다 조밀하며 제4 로터(3244)가 제3 로터(3243)보다 더 조밀한 간격을 유지한다. 이때 제2 내지 제4 로터(3242, 3243, 3244)의 직경에 따라 개수는 점차적으로 증가한다.
로터어셈블리(3240)는 로터하우징(3245)을 더 포함하고, 제4 로터(3244)와 로터하우징(3245)는 상호 체결된다. 로터하우징(3245)의 일측에는 계단형상의 단턱이 다수개 구비되며, 최외곽 단턱에는 제4 로터(3244), 이웃한 두번째 단턱에는 제3 로터(3243), 이웃한 세번째 단턱에는 제2 로터(3242)가 체결된다.
도 4 를 참조하면 로터어셈블리(3240)와 모터(3210) 사이에는 어댑터(3250)가 더 구비된다. 어댑터(3250)는 모터(3210)와 로터어셈블리(3240)를 연결하기 위한 매개체에 해당하며, 어댑터(3250)의 일측이 모터(3210)의 하우징과 결합되어 고정된다.
어댑터(3250)와 스테이터홀더(3220) 사이에는 내부에 로터어셈블리(3240)와 스테이터어셈블리(3230)가 배치되며, 스테이터홀더(3220)로 유입된 1차 혼합물이 수용될 수 있도록 내부공간이 형성되는 케이싱(3260)이 더 구비된다. 즉, 케이싱(3260)의 양측에는 각각 어댑터(3250)와 케이싱(3260)이 상호 밀폐되도록 장착됨에 따라 내부공간으로 1차 혼합물이 수용될 수 있는 것이다.
이때, 케이싱(3260)의 내부공간에서는 로터어셈블리(3240)가 회전함에 따라 유입된 1차 혼합물이 로터어셈블리(3240)와 케이싱(3260) 내부공간을 유동하고, 스테이터어셈블리(3230)에 접촉되면서 균질화가 진행되어 2차혼합물이 생성된다. 이후 균질화된 2차 혼합물이 로터어셈블리(3240)의 회전력에 의해 외부로 토출되도록 케이싱(3260)의 측면에는 출구(3261)가 마련된다.
도 2 의 확대도를 참조하면 메인입구(h)의 내측 가장자리에는 스테이터홀더(3220)의 가스유입구(3221)로 유입되는 가스를 전달받는 가스유로(3223)가 형성된다.
그리고, 제1 및 제2 스테이터(3231, 3232)에는 가스유로(3223)로부터 가스를 스테이터홀더(3220)의 내부공간으로 유입시키기 위해 가스유로(3223)와 연통되는 가스홀(3231-2, 3232-2)이 각각 천공된다. 가스홀(3231-2, 3232-2)은 제1 및 제2 스테이터(3231, 3232)의 둘레면을 따라 적어도 1개 이상 형성될 수 있다. 가스테이터홀더(3220)의 내부공간에 소정 압력의 가스가 유입되면서 균질화된 2차 혼합물이 케이싱(3260)의 출구(3261)로 원활하게 배출되는 것을 유도할 수 있다.
도 1 을 참조하면 제2 혼합기(3200)에서 균질화된 2차 혼합물을 전달받아 일정량 수용하도록 내부가 중공되는 제3 혼합기(3300)가 구비된다. 제3 혼합기(3300)는 수용된 혼합물에서 유체와 원료의 분리현상을 방지하도록 지속적으로 수용된 혼합물을 별도의 교반기를 사용하여 교반시킨다. 상기의 교반기는 모터와 교반블레이드를 포함하는 공지된 교반기에 해당한다.
도 1 을 참조하면 제3 혼합기(3300)에 수용된 혼합물은 다음공정에 따라 외부로 배출되는데, 이때 제3 혼합기(3300)로부터 배출되는 혼합물을 일정량 수용하는 저장탱크(6000)가 더 구비된다. 저장탱크(6000)는 제3 혼합기(3300)와 직렬 또는 병렬로 연결되는 적어도 1개 이상의 제1 저장부(6100) 제2 저장부(6200)를 갖는다. 저장탱크(6000)의 구성으로 인해 혼합물을 사용하는 용도에 따라 각각 구분하여 수용할 수 있으며, 각각의 저장탱크(6000) 내에 별도의 첨가물이나 유체를 더 공급하여 서로 다른 농도를 가지도록 보관할 수 있다. 각각의 저장탱크(6000)의 내부에도 수용된 혼합물을 교반시키는 별도의 교반기가 각각 장착될 수 있다.
도 1 을 참조하면 유체공급부(2000)는 메인공급관(2100), 메인밸브(2200), 보조공급관(2300) 및 보조밸브(2400)를 포함한다. 메인공급관(2100)은 제1 유관(2110) 및 제2 유관(2120)을 포함한다. 제1 유관(2110)은 일측이 제1 혼합기(3100)와 연결되고, 제2 유관(2120)은 타측으로부어 액상의 유체가 유입된다. 제1 유관(2110)과 제2 유관(2120)은 소정의 직경을 갖는 원통형상으로 제작된다.
메인밸브(2200)는 제1 유관(2110)과 제2 유관(2120) 사이에 장착되어 메인공급관(2100)의 개폐를 조절한다.
보조공급관(2300)은 제1 유관(2110)과 제2 유관(2120)을 연결한다. 이로 인해 메인밸브(2200)가 메인공급관(2100)을 차단하는 경우 제1 유관(2110)으로 유입되는 유체를 제2 유관(2120)으로 우회하여 공급할 수 있으며, 보조밸브(2400)는 보조공급관(2300)의 개폐를 조절한다.
이때, 보조공급관(2300)은 메인공급관(2100)의 직경보다 작은 직경으로 형성되는 것이 바람직하며, 메인밸브(2200) 및 보조밸브(2400)는 제어부(5000)의 제어에 의해 개폐된다.
유체공급부(2000)의 작동에 대해 상세히 설명하면, 제1 혼합기(3100)로 유체를 공급할 때 원료의 투입량에 따라 공급되는 유체의 유량을 조절해야 한다. 이때, 밸브의 개폐만으로 정밀한 공급량을 제어하기 어렵기 때문에 일정량의 유량이 제1 혼합기(3100)로 공급되면 잔여 유체의 공급은 메인밸브(2200)를 차단한 후 보조밸브(2400)를 개방시켜 보조공급관(2300)으로 유체를 우회하여 제1 혼합기(3100)로 공급해준다.
즉, 공급되는 유량의 약 90%는 보조밸브(2400)를 차단한 후 메인공급관(2100)으로 공급하며, 잔여 유량의 약10%는 메인밸브(2200)를 차단한 후 보조공급관(2300)으로 공급하는 것이다.
도 1 및 도 5 를 참조하면 원료이송부(4000)는 외부케이싱(4100) 및 이송스크류(2400)를 포함한다. 외부케이싱(4100)은 일측으로 원료를 공급받아 타측으로 원료를 배출하기 위해 내부에 원료가 수용되도록 중공된 형상을 이룬다.
이송스크류(4200)는 외부케이싱(4100)의 내측에 구비되며 일측방향으로 회전한다. 이송스크류(4200)의 끝단에는 이송스크류(4200)를 회전시키는 별도의 모터가 구비된다. 이송스크류(4200)의 외측면에는 다수의 블레이드(4210)가 구비된다. 블레이드(4210)는 외부케이싱(4100) 내측에 수용된 원료를 이송시키고 동시에 뭉쳐진 원료를 분쇄하는 역할을 수행한다.
이때, 블레이드(4210)의 가장자리에는 일정간격 이격되는 다수의 고착방지부(4211)가 마련된다. 고착방지부(4211)는 블레이드(4210)의 내측으로 함입 또는 외측으로 돌출되는 형상을 갖는다. 따라서, 이송스크류(4200)가 회전함에 따라 외부케이싱(4100)의 내측면에 고착된 원료를 탈락시키거나 외부케이싱(4100)의 바닥에 수용된 원료를 보다 효율적으로 분쇄할 수 있다.
도 5 를 참조하면 이송스크류(4200)의 내부는 중공된 형상을 가지며, 측면에는 중공된 내부공간과 연통되는 다수의 분사공(4220)이 형성된다. 이때, 중공된 이송스크류(4200)의 내부에 소정 압력의 공기가 유입되고, 소정 압력의 공기는 분사공(4220)을 통해 외부케이싱(4100) 내부로 분사된다. 분사공(4220)에서 소정 압력의 공기가 지속적으로 분사되면 외부케이싱(4100) 내부를 통과하는 원료가 외부케이싱(4100)의 내부에서 비산되면서 상호 응집되는현상(뭉침현상)의 발생을 방지할 수 있다.
도 6 을 참조하면 분사공(4220)에는 이송스크류(4200)의 내부로 비산된 원료가 이송스크류(4200)의 중공된 내부로 유입되는 것을 방지하는 차단판막(4221)이 형성된다. 차단판막(4221)은 이송스크류(4200)의 내부고 유입되는 공기가 일정 압력으로 전달되면 차단판막(4221)의 일부를 개방하여 공기를 배출하고, 일정압력 이하인 경우 개방된 부분이 밀폐되면서 원료가 외부케이싱(4100)의 내부로 유입되는 것을 차단한다.
한편, 차단판막(4221)은 고무, 우레탄, 실리콘 등의 연성이 있는 재질로 구성되며, 차단판막(4221)의 중앙에는 공기가 배출되는 배출공(4221-h) 형성된다. 이때, 이송스크류(4200) 내부로 유입되는 공기의 압력이 일정압력 이하일 때 배출공(4221-h)이 밀폐될 수 있도록 차단판막(4221)의 중앙은 이송스크류(4200)의 외측방향으로 솟아오른 형상(도 6 의 확대도 참조)을 갖는다.
차단판막(4221)의 내구성을 향상시키기 위해 차단판막(4221)은 제1 차단판(4221-1), 제2 차단판(4221-2)으로 구성된 2겹이며, 제1 차단판(4221-1) 보다 제2 차단판(4221-2)이 연성 및 탄성이 높은 재질로 제작되는 것이 바람직하다.
1000 : 원료투입부 2000 : 유체공급부
3000 : 원료혼합부 3100 : 제1 혼합기
3200 : 제2 혼합기 3300 : 제3 혼합기
4000 : 원료이송부 5000 : 제어부
6000 : 저장탱크
3000 : 원료혼합부 3100 : 제1 혼합기
3200 : 제2 혼합기 3300 : 제3 혼합기
4000 : 원료이송부 5000 : 제어부
6000 : 저장탱크
Claims (5)
- 일측으로부터 원료를 공급받는 원료투입부(1000); 외부로부터 유입되는 액상의 유체를 전달받는 유체공급부(2000);와 상기 원료투입부(1000)와 유체공급부(2000)로부터 원료와 유체를 공급받아 균질화된 혼합물로 혼합하는 원료혼합부(3000); 및 상기 원료투입부(1000)로부터 원료를 전달받아 상기 원료혼합부(3000)로 원료를 이송하는 원료이송부(4000); 및 원료와 유체의 공급량을 조절하고 원료혼합부(3000)의 구동을 제어하는 제어부(5000);를 포함하는 균질기를 이용한 폴리머 분산 시스템에 있어서,
상기 원료혼합부(3000)는 상기 유체공급부(2000)로부터 유체를 전달받아 유체와 상기 원료를 1차로 혼합하는 제1 혼합기(3100);
상기 제1 혼합기(3100)에서 혼합물을 전달받아 혼합물에 포함된 뭉쳐진 원료를 분쇄하면서 상기 유체와 원료를 균질화된 혼합물로 혼합하는 제2 혼합기(3200);
상기 제2 혼합기(3200)로부터 혼합물을 전달받아 일정량 수용하되, 수용된 혼합물에서 유체와 원료의 분리현상을 방지하기 위해 수용된 혼합물을 교반시키는 제3 혼합기(3300);
상기 제3 혼합기(3300)로부터 배출되는 혼합물을 사용 용도에 따라 각각 구분하여 수용하도록 상기 제3 혼합기(3300)와 연결되는 적어도 1개 이상의 저장탱크(6000);와
상기 원료이송부(4000)는 내부가 중공되며 일측으로 원료를 공급받아 타측으로 원료를 배출하는 외부케이싱(4100);
상기 외부케이싱(4100)의 내측에 구비되어 일측으로 회전하면서 상기 원료를 이송시키도록 외측면에 다수의 블레이드(4210)를 구비하는 이송스크류(4200);포함하되,
상기 블레이드(4210)의 가장자리에는 일정간격으로 이격되며 상기 외부케이싱(4100)의 내측면에 고착된 원료를 분쇄하기 위한 다수의 고착방지부(4211);가 형성되고,
상기 이송스크류(4200) 내부로 소정 압력의 공기가 유입되며, 유입된 공기가 배출되면서 원료를 비산시키도록 상기 이송스크류(4200)의 측면에 다수의 분사공(4220)이 형성되고,
상기 분사공(4220)에는 상기 중공된 이송스크류(4200)의 내부로 비산된 원료가 유입되는 것을 방지하는 차단판막(4221)이 형성되며,
상기 차단판막(4221)은 공기가 일정 압력으로 전달되면 개방되어 공기를 배출하고, 일정압력 이하인 경우 밀폐되는 것을 특징으로 하는 균질기를 이용한 폴리머 분산 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 유체공급부(2000)는 일측이 상기 제1 혼합기(3100)와 연결되는 제1 유관(2110)과 타측으로부터 액상의 유체가 유입되도록 소정의 직경을 갖는 제2 유관(2120)을 포함하는 메인공급관(2100);
상기 제1 유관(2110)과 제2 유관(2120) 사이에 장착되어 상기 메인공급관(2100)의 개폐를 조절하는 메인밸브(2200);
상기 메인밸브(2200)가 상기 메인공급관(2100)을 차단하는 경우 제1 유관(2110)으로 유입되는 유체를 제2 유관(2120)으로 우회하여 공급하도록 제1 유관(2110)과 제2 유관(2120)을 연결하는 보조공급관(2300);
상기 보조공급관(2300)의 개폐를 조절하는 보조밸브(2400);를 포함하되,
상기 보조공급관(2300)은 메인공급관(2100)의 직경보다 작은 직경으로 형성되는 것을 특징으로 하는 균질기를 이용한 폴리머 분산 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제2 혼합기(3200)는 모터(3210);
일측에 메인입구(h)를 구비하며, 내부에 공간이 형성되는 스테이터홀더(3220);
상기 스테이터홀더(3220)의 공간에 적어도 2개 이상의 스테이터(3231, 3232, 3233)가 고정되는 스테이터어셈블리(3230); 및
상기 모터(3210)의 회전축과 결합되어 상기 스테이터어셈블리(3230)에 대해 상기 회전축을 중심으로 회전하는 적어도 2개 이상의 로터(3241, 3242, 3234)를 포함하는 로터어셈블리(3240);를 포함하며,
상기 스테이터홀더(3220)의 일측에는 외부로부터 소정의 압력을 갖는 가스를 상기 스테이터홀더(3220)의 내부공간으로 유입시키기 위한 가스유입구(3221)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 균질기를 이용한 폴리머 분산 시스템. - 삭제
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