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KR102054426B1 - 가스입구를 구비한 균질기 - Google Patents

가스입구를 구비한 균질기 Download PDF

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KR102054426B1
KR102054426B1 KR1020190022723A KR20190022723A KR102054426B1 KR 102054426 B1 KR102054426 B1 KR 102054426B1 KR 1020190022723 A KR1020190022723 A KR 1020190022723A KR 20190022723 A KR20190022723 A KR 20190022723A KR 102054426 B1 KR102054426 B1 KR 102054426B1
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rotor
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motor
homogenizer
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김성용
백승환
김남중
박경민
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캐비트론 주식회사
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    • B01F27/60—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis
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    • B01F2215/0021—

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Abstract

본 발명은 균질기에 관한 것이다. 방사형으로 복수개의 유로가 형성된 고정자의 내부에서 회전자를 회전시키고, 이들 사이에서 생기는 전단력을 이용하여 혼합 교반을 행하는 로터 및 스테이터형 균질기에 관한 것이다.
로터를 모터측에 용이하게 결합시킬 수 있음과 동시에, 스테이터를 적은 조립공수를 통하여 조립 가능하다. 이를 통하여 스테이터와 로터의 간격을 작게 설정시킬 수 있음과 동시에 회전수를 높일 수 있다.

Description

가스입구를 구비한 균질기{Homogenizer having a gas inlet}
본 발명은 균질기에 관한 것이다. 방사형으로 복수개의 유로가 형성된 고정자의 내부에서 회전자를 회전시키고, 이들 사이에서 생기는 전단력을 이용하여 혼합 교반을 행하는 로터 및 스테이터형 균질기에 관한 것이다.
균질기는 물과 기름 등과 같이 서로 잘 섞이지 않는 복수의 액체(유체)를 교반하고 균질화시키는 용도로 활용된다. 또는 아이스크림 제조 등을 위하여 사용될 수도 있다. 즉, 식품이나 화학 제품의 생산 설비, 실험 플랜트 등에 많이 이용되고 있다. 이러한 균질기는 여러가지 구조를 갖고 있는 것으로 알려져 있으며, 이 중 하나로써 로터 및 스테이터형 균질기도 있다.
균질화를 보다 효율좋게 하기 위해서는 로터와 스테이터 사이로 유도된 액체에 대해 큰 전단력을 작용시키는 것이 중요하다. 이를 위해서 스테이터의 내주면과 로터의 외주면이 형성되는 간격을 작게 설정하는 동시에 로터의 회전수를 높이는 것이 중요하다.
이를 위하여 로터 및 스테이터 등 관련 부분들이 서로 정교하게 결합되어 있으며, 조립이 간편하게 설계되는 것이 바람직하다.
한국공개특허 제10-2003-0067516호(2003.8.14.공개, 회전자 및 고정자형 균질기, 티에치케이 가부시끼가이샤)
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 비교적 간단하게 로터를 모터측에 결합시킬 수 있음과 동시에, 스테이터를 적은 조립공수를 통하여 조립하고자 한다. 이를 통하여 스테이터와 로터의 간격을 작게 설정시킬 수 있음과 동시에 회전수를 높일 수 있게 하고자 한다.
본 발명은 모터(100); 일측에 메인입구(210)를 구비하며, 내부에 공간이 형성되는 스테이터홀더(200); 상기 스테이터홀더(200)의 공간에 적어도 2개의 스테이터(310, 320, 330)가 고정되는 스테이터어셈블리(300); 및 상기 모터(100)의 회전축과 결합되어 상기 스테이터어셈블리(300)에 대해 상기 회전축을 중심으로 회전하는 적어도 2개의 로터(410, 420, 430, 440)를 포함하는 로터어셈블리(400);를 포함하는 가스입구를 구비한 균질기에 있어서, 상기 스테이터홀더(200)의 타측에는 외부로부터 가스를 공급받아 상기 스테이터홀더(200)의 내부 공간으로 유입되도록 하기 위한 보조입구(220);를 포함하며, 상기 스테이터(310, 320, 330)는 상기 메인 입구(210)를 통하여 유입되는 물질을 반경방향으로 배출시키기 위하여 형성되는 다수개의 홀(314, 324, 334); 및 상기 보조입구(220)로부터 유입되는 가스를 상기 스테이터(310, 3320, 330)의 내측으로 유입시키기 위하여 천공된 가스홀(315, 325);을 포함한다.
본 발명의 상기 모터(100)의 일측에는 상기 로터어셈블리(400)와 연결시키기 위한 어댑터(500); 및 상기 어뎁터(500)의 일측에 결합되며, 상기 메인입구(210)를 통하여 유입된 물질을 배출시키기 위한 출구(610)가 구비된 케이싱(600); 을 더 포함한다.
본 발명은 상기 모터(100)의 회전축이 관통되되 유입된 상기 물질이 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 실(seal; 710); 상기 모터(100)의 회전축을 보호하기 위한 슬리브(720); 및 상기 케이싱(610)의 일측과 결합되며, 내부에 상기 실(710)이 장착된 슬리브(720)가 삽입되는 그루브(730); 을 더 포함한다.
본 발명은 상기 그루브(730)의 내부에 소정의 공간을 형성함으로써 상기 메인입구(210)에서 유입되는 물질이 유동될 수 있도록 한다.
삭제
본 발명의 상기 스테이터어셈블리(300)는 제1, 제2, 및 제3스테이터(310, 320, 330)로 구성되며, 상기 가스홀(315, 325)은 상기 제1 및 제2 스테이터(310, 320)의 일측부를 관통하여 천공될 수 있다.
로터를 모터측에 용이하게 결합시킬 수 있음과 동시에, 스테이터를 적은 조립공수를 통하여 조립 가능하다. 이를 통하여 스테이터와 로터의 간격을 작게 설정시킬 수 있음과 동시에 회전수를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 균질기의 개념도
도 2 및 3은 본 발명에 따른 균질기를 분해한 사시도
도 4는 본 발명에 따른 균질기 중 스테이터 측을 분해한 사시도
도 5는 본 발명에 따른 균질기 중 스테이터 측의 단면도
도 6은 본 발명에 따른 균질기 중 로터 측을 분해한 사시도
첨부된 도면을 참고하여, 본 발명에 대하여 상술하도록 한다.
[모터(100)]
본 발명은 스테이터어셈블리와 다수개의 홀(314, 324, 334) 로터어셈블리 사이에 생기는 전단력을 이용하여 균질하게 혼합교반을 하는 균질기에 관한 것이므로, 로터어셈블리를 회전시키기 위한 모터(100)는 필수적이다. 공지된 각종 모터를 사용할 수 있으므로 모터(100)에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
[스테이터홀더(200)]
도 1 및 4를 참고하여 스테이터홀더(200)에 대하여 설명한다.
스테이터홀더(200)는 내부 중앙부를 관통하여 외부로부터 물질이 유입될 수 있는 메인입구(210)를 구비한다. 또한, 일측 원주면에서 내측으로 관통되어 형성되는 보조입구(220)를 구비한다. 보조입구(220)는 외부로부터 가스 등이 유입될 수 있다. 가스 뿐만 아니라 다양한 유체가 유입될 수도 있다.
스테이터홀더(200)는 후술하는 스테이터어셈블리(300) 즉, 적어도 둘 이상의 스테이터(310, 320, 330)가 안착될 수 있도록 공간이 형성된다. 공간의 내측에는 스테이터어셈블리(300)가 안착된다.
도 5를 참고하면, 스테이터홀더(200)의 공간에는 계단형태의 단턱(230)이 형성된다. 본 발명의 경우 스테이터는 제1 내지 제3스테이터(310, 320, 330) 즉, 3개의 스테이터를 구비한 것으로 도시하였다.
제1 스테이터(310)부터 제3스테이터(330)까지 지름이 점점 증가하는 것으로 도시되었으며, 각각의 스테이터가 원활하게 안착 및 고정될 수 있도록 각각의 스테이터의 안착부(311, 321, 331)의 일면이 단턱(230)에 맞닿아 고정된다.
한편, 스테이터홀더(200)의 외주면 일측에서부터 스테이터홀더(200)의 내측 공간까지 천공된 보조입구(220)가 형성된다. 보조입구(220)로 가스를 유입시키기 위함이다. 가스뿐만 아니라 필요에 따라 다른 유체를 주입할 수도 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 2개의 보조입구(220)가 천공될 수도 있다. 동일 또는 서로 다른 유체를 주입할 수 있도록 하기 위함이다. 도시된 바와 같이 외주면에서 길이방향으로 대략 니은자형상의 홀이 천공되었다. 이는 별도의 가스배관 등과 결합의 용이성을 위한 것이며, 이를 위하여 보조입구(220)에는 나사산이 형성될 수도 있다.
[스테이터어셈블리(300)]
스테이터어셈블리(300)는 적어도 2개의 스테이터로 구성되어있다. 본 발명의 경우 3개의 스테이터(310, 320, 330)로 구성된 것으로 도시하였다. 각각의 스테이터는 유입되는 물질 및 유체를 반경방향으로 배출시키기 위하여 다수개의 홀(314, 324, 334)이 천공되어 있다. 여기서 다수개의 홀(314,324,334) 등은 후술하는 로터어셈블리와 유사한 치형으로 대체될 수도 있다.
제1스테이터(310)는 전술한 바와 같이 단턱(230)에 안착되는 안착부(311) 및 이의 대략 중앙부에서 돌출형성된 링(312)으로 구성된다. 도시된 바와 같이 링(312)에는 이를 관통하는 홀(311)이 형성되어 있다.
도 4 및 5 등에 도시된 바와 같이 제1스테이터(310)의 안착부(311)는 외주면의 바깥방향으로 돌출형성된 고정부(313)가 구비된다. 고정부(313)의 상단에는 제2스테이터(320)의 일측면이 접촉되어 고정된다.
도 4 및 5 등에 도시된 바와 같이 제2스테이터(320)는 제1스테이터(310)와 외경만 상이할 뿐 그 형상은 유사하다. 한편, 제3스테이터(330)는 최외곽에 배치된 것이므로 제1 및 제2스테이터(310, 320)의 고정부(313,323)와 동일한 형상과 목적을 갖는 구성은 포함되지 않는다.
제3스테이터(330)를 외부에서 스테이터 홀더(200)와 볼트 등으로 고정할 경우 안착부(311,321,331) 및 고정부(313,323) 등의 형상으로 인하여 제1 및 2스테이터(310, 320)까지 고정될 수 있다.
한편, 보조입구(220)는 제1스테이터(310)의 고정부(313)와 제2스테이터(320)의 안착부(321)가 접하는 부분에 천공되어 유로를 형성할 수 있다. 안착부의 바닥면에 오링(O-Ring)이 배치되어 있는데, 오링과의 관계에서 기밀유지의 목적을 원할하게 수행하기 위함이다.
그리고, 도 2 의 확대도 및 도 4 를 참고하면 보조입구(220)로부터 가스가 유입되는데, 유입되는 가스를 스테이터(310, 320, 330)의 내측으로 유입시키기 위해 제1 스테이터(310)와 제2 스테이터(320)에는 다수의 가스홀(315, 325)이 천공된다. 가스홀(315)과 다른 가스홀(325)는 동일선상에 위치하도록 연통되면서 유입되는 가스를 통과시킨다.
따라서, 가스홀(315)은 제1 스테이터(310)의 고정부(313)를 관통하고, 다른 가스홀(325)는 제2 스테이터(320)의 안착부(321)를 천공하면서 스테이터(310, 320, 330)의 내측공간과 연통된다. 이때, 가스홀(315,325)은 제1 스테이터(310)와 제2 스테이터(320)의 원주방향 둘레를 따라 일정간격 이격되면서 다수개 형성되며, 메인입구(210)의 내측 가장자리에는 보조입구(220)와 연통되어 다수의 가스홀(315,325)에 가스를 공급하기 위한 가스유로(211)가 더 구비될 수 있다.
[로터어셈블리(400)]
도 6을 참고하여 로터어셈블리(400)를 설명한다. 로터어셈블리(400)는 모터(100)의 회전축(110)과 결합되어 회전축(110)을 중심으로 스테이터어셈블리(300)에 대하여 회전한다.
도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 로터어셈블리는 제1내지 제4로터(410, 420, 430, 440)로 구성된다. 제1로터어셈블리(410)의 중앙부에는 홀(411)이 천공되어 있다. 볼트(460)는 홀(410)을 관통하여 모터(100)의 샤프트(110)과 체결된다. 이로써 로터어셈블리(400)가 샤프트(110)와 고정되어 회전된다. 제1로터(410)는 방사상으로 베인(412)이 형성되어 있다. 메인입구(210)로 유입되는 물질을 유도하기 위함이다. 제2 및 제3로터는 돌출된 치형부(421, 431)가 형성된다. 제2 및 제3로터에 각각 형성된 치형부의 간격 및 폭은 도시된 바와 같이 제3로터가 제2로터보다 조밀하다. 한편 제4로터(440)는 치형부(421, 431)를 통하여 빠져나온 물질이 후술하는 케이싱(600)의 출구(610)로 유출될 수 있도록 홀(441)이 형성되어 있다. 제4로터(440)는 기부(450)와 체결될 수 있도록 하였다.
도 6에 도시된 바와 같이 기부(450)는 계단형상의 단턱을 구비하고 있다. 최외곽 단턱에는 제4로터(440)와 체결된다. 두번째 단턱에는 제3로터가 체결되며, 세번째 단턱에는 제2로터가 체결된다. 구체적인 사항은 첨부된 도면이 참고될 수 있다.
[어댑터(500)]
도 6을 참고하면, 어댑터(500)는 모터(100)와 케이싱(600) 및 로터어셈블리(400)를 연결하기 위한 매개체이다. 도시된 바와 같이 모터(100)의 외곽은 사각형을 이루며, 로터어셈블리(400) 등은 원형을 이루고 있다. 상호 원활한 체결을 위하여 일측은 모터측에 타측은 후술하는 실하우징측에 체결될 수 있도록 어댑터(500)를 마련하였다.
[케이싱(600)]
도 6을 참고하면, 캐이싱(600)은 내부에서 균질화된 물질이 외부로 배출될 수 있도록 출구(610)가 마련되어 있다. 또한, 케이싱(600)의 내부공간에는 전술한 로터어셈블리(400)가 배치된다. 제4로터(440)의 홀(441)을 통하여 빠져나온 균질화된 물질이 케이싱(600)내부에 배치된 로터어셈블리(400)와 케이싱(600)간의 사이공간을 유동하다가 출구(610) 측으로 배출된다.
케이싱(600) 내부에서 로터어셈블리(400)가 원활히 회전할 수 있도록 요홈부(620)가 마련되어 있다. 요홈부(620)는 케이싱(600)의 내주면을 따라 균일하게 소정 간격만큼 홈이 형성되어 있다.
케이싱(600)의 일측은 후술하는 실하우징(730)의 일측에, 케이싱(600)의 타측은 스테이터홀더(200)의 타측에 각각 결합된다.

[실하우징(700)]
실하우징(700)은 내부가 관통된 홀이 형성된다. 홀에는 실(seal, 710)이 결합된 슬리브(720)가 삽입된다. 실(710)은 기밀을 위하여, 슬리브(720)는 내부에 삽입되는 회전축(110)의 보호를 위하여 구비된다.
실하우징(700)의 내부에는 그루브(groove, 730)가 형성되어 있다. 제4로터(440)의 로터에서 배출된 물질이 그루브(730)에서 유동된 후 출구(610)로 배출되기 위함이다.
삭제
삭제
100 : 모터 200 : 스테이터홀더
300 : 스테이터어셈블리 400 : 로터어셈블리
500 : 어댑터 600 : 케이싱

Claims (5)

  1. 모터(100); 일측에 메인입구(210)를 구비하며, 내부에 공간이 형성되는 스테이터홀더(200); 상기 스테이터홀더(200)의 공간에 적어도 2개의 스테이터(310, 320, 330)가 고정되는 스테이터어셈블리(300); 및 상기 모터(100)의 회전축과 결합되어 상기 스테이터어셈블리(300)에 대해 상기 회전축을 중심으로 회전하는 적어도 2개의 로터(410, 420, 430, 440)를 포함하는 로터어셈블리(400);를 포함하는 가스입구를 구비한 균질기에 있어서,
    상기 스테이터홀더(200)의 타측에는 외부로부터 가스를 공급받아 상기 스테이터홀더(200)의 내부 공간으로 유입되도록 하기 위한 보조입구(220)를 포함하며,
    상기 스테이터(310, 320, 330)는 상기 메인 입구(210)를 통하여 유입되는 물질을 반경방향으로 배출시키기 위하여 형성되는 다수개의 홀(314, 324, 334); 및 상기 보조입구(220)로부터 유입되는 가스를 상기 스테이터(310, 320, 330)의 내측으로 유입시키기 위하여 천공된 가스홀(315, 325);을 더 포함하고,
    상기 모터(100)의 일측에는 상기 로터어셈블리(400)와 연결시키기 위한 어댑터(500); 및 상기 어뎁터(500)의 일측에 결합되며, 상기 메인입구(210)를 통하여 유입된 물질을 상기 로터어셈블리(400)의 반경방향 외측으로 배출시키기 위한 출구(610)가 구비된 케이싱(600)이 더 구비되며,
    상기 로터어셈블리(400)의 일측면과 대향하는 상기 실하우징(700)의 일측면은 상기 로터어셈블리(400)가 회전할 수 있도록 상기 로터어셈블리(400)의 일측면에 대하여 소정 간격만큼 이격되어 배치되되,
    상기 어댑터(500)와 케이싱(600)을 연결하는 실하우징(700)을 더 포함하고,
    상기 실하우징(700)은 상기 모터(100)의 회전축이 관통되되 유입된 상기 물질이 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 실(seal; 710); 상기 모터(100)의 회전축을 보호하기 위한 슬리브(720); 및 상기 로터(410, 420, 430, 440)에서 배출되는 물질 중 상기 소정 간격으로 유입되는 물질을 유동시킨 후 배출시키기 위하여 소정의 공간이 형성된 그루브(730)을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스입구를 구비한 균질기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이터어셈블리(300)는 제1, 제2, 및 제3스테이터(310, 320, 330)로 구성되며,
    상기 가스홀(315, 325)은 상기 제1 및 제2 스테이터(310, 320)의 일측부를 관통하여 천공된 것을 특징으로 하는 가스입구를 구비한 균질기.
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