KR101945331B1

KR101945331B1 - 정적 혼합기

Info

Publication number: KR101945331B1
Application number: KR1020120061029A
Authority: KR
Inventors: 볼케르 린네; 사산 하비비-나이니
Original assignee: 술저 믹스팩 아게
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2019-04-17
Anticipated expiration: 2032-06-07
Also published as: BR102012018137B8; US9764296B2; KR20130011909A; US10946349B2; CN102989337B; CA2775346A1; BR102012018137B1; CA2775346C; BR102012018137A2; US20170341041A1; US20170333852A1; JP2013022589A; US20130021870A1; ES2509963T3; CN102989337A; EP2548634B1; JP6085428B2; US10828609B2; EP2548634A1

Abstract

관형 혼합기 하우징에 설치하기 위한 정적 혼합기용 혼합요소로서, 종축(10)을 따라 복수의 설치본체(1, 101)가 줄지어 배치되고; 제1 설치본체(1)가, 상기 종축(10) 방향으로 연장된 제1 벽요소(2)를 구비하는데, 상기 제1 벽요소(2)는 제1 측벽(3) 및 상기 제1 측벽(3)의 반대편에 배치된 제2 측벽(4)을 구비하고; 편향요소(11)가 상기 제1 벽요소(2)에 인접하여 배치되고, 상기 편향요소(11)는 상기 제1 벽요소(2)의 양측에서 상기 제1 벽요소(2)에 횡단하는 방향으로 연장되는 편향면을 구비하고; 제1 개구(12)가, 제1 벽요소(2)의 제1 측벽(3)과 면하는 측에서 상기 편향면에 제공되며; 제2 및 제3 벽요소(8, 9)가 상기 제1 개구(12)에 인접하여 배치되고; 상기 제2 및 제3 벽요소(8, 9)는 상기 종축(10) 방향으로 연장되고, 또한 상기 제2 및 제3 벽요소(8, 9)는 각각 실질적으로 상기 종축(10) 방향으로 연장되는 내벽(81, 91) 및 외벽(82, 92)을 구비하며, 상기 내벽(81, 91)과 외벽(82, 92)은 각각 제1 벽요소(2)의 제1 또는 제2 측벽과 20도에서 160도 사이의 각을 이루며; 상기 제1 개구(12)는 상기 제2 및 제3 벽요소(8, 9)의 내벽 사이에 배치되고, 제2 개구(13, 14)가 상기 제2 또는 제3 벽요소(8, 9)의 외벽(82, 92) 중 하나의 외측에 배치되며; 제2 개구(13, 14)는 제1 벽요소(2)의 제2 측벽(4)과 면하는 측에서 편향면에 제공되고; 제2 설치본체(101)의 제1 벽요소(102)는 상기 제2 및 제3 벽요소(8, 9)와 인접하며; 5개 초과의 설치본체가 공통 바요소(15, 16, 17, 18)를 통하여 서로 연결된다.

Description

정적 혼합기{STATIC MIXER}

본 발명은 관형 혼합기 하우징 내에 설치하기 위한 설치본체를 포함하는, 플라스틱으로 만들어진 정적 혼합기에 관한 것이다. 이러한 설치본체는 설치본체 내로 흐르는 유체 유동의 방향으로 정렬된 종축을 가지고, 설치본체는 혼합공간에 채울 수 있다. 혼합공간은, 기본적으로 관형 혼합기 하우징의 유동 단면적에 대응하는, 종축에 대해 수직인 평면에 유동 단면적을 가진다. 설치본체는, 유체 유동을 종축에서 벗어난 방향으로 분할 및/또는 편향시키기 위한 벽요소를 포함한다.

그러한 정적 혼합기는, 예컨대, EP1426099 B1에 공지되어 있다. 이러한 정적 혼합기에서, 물질이 우선 분할되고 분산되어 이동되는 3단계 혼합 과정으로, 동일한 형태의 복수의 혼합요소를 이용하여, 두 가지 성분은 서로 혼합된다. 이러한 혼합과정은, 성분들의 물리적 특성에 따라 수회 수행되어야 한다. 이런 이유로, 정적 혼합기는, 줄지어 배치된 동일한 구조를 가진 복수의 설치본체를 포함한다. 이러한 혼합기는 특히 소량의 성분들을 혼합하는데 사용되는데, 즉 수 ml에서 대략 1000 ml 사이의 양을 혼합하는데 사용된다. 따라서, 이러한 혼합기는 16 mm보다 작은 직경과 50 mm보다 긴 길이를 가진 혼합공간을 가진다. 결과적으로, 이러한 혼합기의 벽요소의 벽두께는, 1 mm보다 작거나, 종종 0.5 mm보다 작을 수 있다.

EP1426099 B1에 따른 정적 혼합기는 바람직하게는 사출 성형 공정으로 제조된다. 본 특허의 도 1에 도시된 바와 같이, 사출 성형 공정을 이용하여 3 mm보다 얇은 벽두께와 30 mm의 길이를 가진 혼합기를 제조하는 것이 이전에는 불가능하였는데, 그 이유는 사출 성형 장비의 주입지점으로부터 그 반대편에 배치된 혼합기의 단부까지의 유동경로가 매우 높은 장비 내압을 요구하기 때문이다. 사출 성형 공정에서 그러한 얇은 벽두께를 가진 정적 혼합기를 경제적으로 제조하기 위해서, 각 설치본체는 바요소(bar element)를 통하여 인접한 설치본체에 연결된다. 이러한 바요소는 사출 성형 장비 내에 용해된 중합체(polymer)가 하나의 설치본체로부터 그에 인접한 설치본체까지 이동하는 것을 가능하게 하고, 장비 내압을 1000 bar 미만으로 유지할 수 있게 하여, 벽요소 및 편향요소의 배열에서 EP1426099 B1의 도 15 또는 도 17에 따른 실시예에 대응하는 EP 2 181 827 A1의 도 4에 따른 두 개의 설치본체의 배열에서 보여진 바와 같이, 사출 성형 장비의 고장을 방지할 수 있다. EP1426099 B2와 주요한 차이점으로, EP 2 181 827 A1의 바요소는 오직 하나의 설치본체를 그에 인접한 설치본체에 연결하기 위해서만 사용된다. 이와 대조적으로, EP1426099 B1의 도 15에 따른 바요소는 복수의 설치본체에 걸쳐 연장될 수 있다. 바요소는 혼합공간을 차지하므로, 가능한 위치로 회피되거나, 또는 이전 교시(teaching)에 따라 디자인되어, 일부의 설치본체만을 서로 연결시키는데, EP1426099 B1의 도 15에 따르면 최대 5개의 설치본체만을 연결시킨다. 각각 두 개의 인접한 설치본체만을 서로 연결시키는 바요소를 제공하는 것은 EP 2 181 827에 따른 방식에 의해서만 가능하다. 그러나, 이러한 설치본체로 구성된 혼합요소의 안정성이 영향을 받는 경우, 불리하다는 것이 본 개발에서 판명되었다. 특히, 점성 물질을 분배할 때 혼합요소가 부서질 수 있다는 것이 발견되었다.

본 발명의 목적은, 동일한 구조를 가지고, 앞서 언급한 해결책과 관련된 압력 손실을 줄이는 동시에, 더 안정적인 혼합요소를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 공통의 바요소(bar element)를 통하여 설치본체(installation body)가 서로 연결되어 있는 혼합요소(mixing element)에 의해 달성된다. 바요소를 제공함으로써, 상기 혼합요소의 강성(stiffness)이 증가하고, 즉 파손(break)에 대한 저항력이 증가된다. 그러나, 이러한 해결책은 이전에는 당해 기술분야에서 선호되지 않았는데, 그 이유는 이전 경험에 따르면 바요소의 제공은 증가된 압력 손실을 야기하는 것으로 알려졌기 때문이다. EP 1426099 B1에 따른 혼합요소와 비교해 볼 때, 나선형 혼합기에 이러한 가정이 확인되었다. 충전재(filler material)를 분배하기 위해 요구되는 힘은, 나선형 혼합기에 대해, 충전재 A를 가지고 측정되었는데, 실험해 본 결과 이 힘은 472 N에 달했다. EP 1426099 B1에 따른 혼합요소로, 동일한 충전재에 대해 540 N의 힘이 측정되었는데, 예상한 대로 더 높은 수치였고, 그 이유는 이러한 혼합요소를 설치하면 혼합공간의 더 많은 부분을 차지하기 때문이다. 따라서, 예상대로 EP 1426099 B1에 따른 혼합요소의 압력손실은 더 컸다.

모든 설치본체를 서로 연결시키는 바요소가 제공된다면, 혼합요소의 안정성이 더욱더 증가하리라 예상할 수 있다. 그러나, 혼합공간의 더 많은 부분을 혼합요소가 차지하게 되는 경우에는 압력손실 또한 증가하고, 따라서 충전재를 분배하기 위한 힘도 증가된다. 그러나, 놀랍게도 실험결과는 493 N의 힘을 내놓았다. 이러한 값은 나선형 혼합기에 대한 값과 EP 1426099 B1에 따른 혼합요소에 대한 값 사이에 존재한다.

이러한 실험을 충전재 B에 대해서 반복하였다. 나선형 혼합기에 대하여 충전재 B를 사용한 경우 410 N; EP 1426099 B1에 따른 혼합요소에 대해서는 461 N; 본 발명에 따른 혼합요소에 대해서는 443 N의 힘을 나타냈다.

충전재 A는 Voco registrado X-tra 라는 상표명으로 판매되고, 충전재 B는 Kettenbach Monopren 라는 상표명으로 판매된다.

상기 실험은, 사용된 충전재와는 상관없이 놀라운 결과가 나타나고, 따라서 혼합요소의 구조에 따른 고유한 속성이라는 것을 보여준다.

본 발명에 따른 혼합요소에 대한 혼합물의 균질성이, 동일한 혼합기 길이를 가진 선행기술에 비하여 개선됨이 상기 실험에서 또한 발견되었다. 상기 혼합기는, 더 낮은 압력 손실로 인하여, 특히 더 긴 길이를 가질 수 있다. 충전재가 혼합요소를 통과할 수 있도록 압력을 가하기 위하여 수동으로 가할 수 있는 최대 힘은 제한되어 있다. 이로부터, 감소된 압력 손실을 가진 혼합요소가 동일한 구조 길이에서 다루기가 더 간편하다는 사실이 따른다. 더욱이, 본 발명에 따른 혼합요소는, 더 큰 압력 손실을 가진 설치본체를 구비한 선행기술의 혼합요소에 연장될 수 있다. 이것은, 예컨대 혼합요소가, 혼합 품질이 향상될 수 있도록 EP 2 181 827 A1에서 이미 공개된 혼합요소보다 더 많은 설치본체를 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

관형 혼합기 하우징 내에 설치하기 위한 정적 혼합기용 혼합요소가 제공된다. 상기 혼합요소는 종축(longitudinal axis)을 구비하는데, 상기 종축을 따라 복수의 설치본체가 줄지어 배치되고, 제1 설치본체(first installation body)가 상기 종축 방향으로 연장된 제1 벽요소(first wall element)를 구비한다. 상기 벽요소는, 제1 측벽 및 상기 제1 측벽의 반대편에 배치된 제2 측벽을 구비한다. 편향요소가, 상기 제1 벽요소에 인접하여 배치되고, 상기 벽요소의 양측에서 상기 벽요소에 대해 횡단하는 방향으로 연장된 편향면을 구비하며, 제1 개구(first opening)가 상기 벽요소의 제1 측벽(first side wall)과 면하는 측(side)에서 상기 편향면(deflection surface)에 제공된다.

제2 및 제3 벽요소가 제1 개구에 인접하여 배치되고, 상기 제2 및 제3 벽요소는 종축 방향으로 연장되고, 실질적으로 종축 방향으로 연장되는 하나의 내벽(inner wall) 및 하나의 외벽(outer wall)을 각각 구비한다. 상기 내벽과 외벽은 각각 제1 벽요소의 제1 또는 제2 측벽과 20도에서 160도 사이의 각을 이룬다. 제1 개구는 제2 및 제3 벽요소의 내벽 사이에 배치되고, 제2 개구가 상기 제2 또는 제3 벽요소의 외벽들 중 하나의 외측에 배치되며, 상기 제2 개구는 제1 벽요소의 제2 측벽과 면하는 측에서 편향면에 제공된다.

제2 및 제3 벽요소가 종축 방향으로 제1 개구에 인접한 제1 벽요소의 반대편에 배치되고, 제2 및 제3 벽요소는 제1 개구로부터 시작하고 종축 방향으로 연장되는 통로의 경계를 형성한다. 제2 개구가 상기 벽요소의 제2 측벽과 면하는 측에서 편향면에 제공되고, 제2 또는 제3 벽요소는 제2 개구와 인접한다. 더욱이, 제2 설치본체의 제1 벽요소는 제2 및 제3 벽요소와 인접한다. 5개 초과의 설치본체가 공통의 바요소를 통하여 서로 연결된다.

특히, 제2 설치본체는 또한, 종축 방향으로 연장된 제1 벽요소; 제1 측벽; 상기 제1 측벽의 반대편에 배치된 제2 측벽을 구비한다. 편향요소가 제1 벽요소에 인접하여 배치될 수 있고, 상기 편향요소는 상기 벽요소의 양측에서 벽요소를 횡단하는 방향으로 연장된 편향면을 구비할 수 있으며, 제1 개구가 상기 벽요소의 제1 측벽과 면하는 측에서 편향면에 제공될 수 있다.

제2 및 제3 벽요소가 제1 개구에 인접하여 배치될 수 있고, 상기 제2 및 제3 벽요소는 종축 방향으로 연장되고, 실질적으로 종축 방향으로 연장되는 하나의 내벽 및 하나의 외벽을 각각 구비한다. 내벽 및 외벽의 각각은 상기 제1 벽요소의 제1 또는 제2 측벽과 20도에서 160도 사이의 각을 이룬다. 상기 제1 개구는 제2 및 제3 벽요소의 내벽 사이에 배치되고, 제2 개구는 제2 또는 제3 벽요소 중 하나의 외측에 배치될 수 있으며, 상기 제2 개구는 제1 벽요소의 제2 측벽과 면하는 측에서 편향면에 제공될 수 있다.

이것은 제2 및 제3 벽요소가 종축 방향으로 제1 개구에 인접한 제1 벽요소의 반대편에 배치될 수 있고, 상기 제2 및 제3 벽요소는 제1 개구로부터 시작하여 종축 방향으로 연장되는 통로의 경계를 형성한다는 것을 의미한다. 제2 개구가 상기 벽요소의 제2 측벽과 면하는 측에서 편향면에 제공될 수 있고, 상기 제2 또는 제3 벽요소는 상기 제2 개구와 인접할 수 있으며, 제2 설치본체는 제1 벽요소; 편향요소; 제2 및 제3 벽요소로 구성되는데, 상기 제2 및 제3 벽요소는 제1 설치본체에 대하여 180도의 각을 이루고, 최대 10도까지 종축을 중심으로 회전하여 배치될 수 있다.

특히, 제2 설치본체는 제1 설치본체와 동일한 구조를 가질 수 있다. 상기 제1 설치본체는 제2 설치본체에 대하여 약 180도 회전하여 배치될 수 있다.

특히, 혼합요소의 모든 설치본체는 바요소를 이용하여 연결될 수 있다. 상기 바요소는 편향요소의 외주에 배치될 수 있다. 하나의 바요소가 상기 벽요소의 각 측부에 제공될 수 있지만, 복수의 바요소가 제공될 수도 있으며, 특히 각각 두 개의 바요소가 상기 벽요소의 각 측부에 제공될 수도 있다.

상기 벽요소와 상기 편향면이 이루는 각은 90도에서 130도 사이다.

상기 편향면은, 종축과 다른 방향으로 유동을 편향시키기 위하여, 적어도 부분적으로 유동 방향으로 굽은 표면을 가지고, 특히 유동 방향과 혼합기 하우징의 방향으로 연속적인 곡률이 제공된다.

대안적인 실시예에 따르면, 상기 편향면은 실질적으로 평면일 수 있다. 특히, 상기 편향면은 실질적으로 상기 벽요소에 대하여 90도의 각도로 연장될 수 있다.

제1 설치본체의 편향면은 특히, 종축 방향으로 제2 설치본체의 개구를 가릴 수 있도록 디자인될 수 있다.

추가적인 실시예에 따르면, 상기 벽요소의 제1 측벽과 면하는 측에서 편향요소의 표면이 적어도 부분적으로 종축에 60도에서 90도 사이의 각도로 정렬된 횡단면에 놓일 수 있다. 더욱이, 상기 편향요소의 표면은 상기 벽요소의 제2 측벽과 면하는 측에서 종축에 대해 60도에서 90도 사이의 각도로 정렬된 횡단면에 놓일 수 있다.

보강요소가, 제1 설치본체의 제2 및 제3 벽요소와 제2 설치본체의 제1 벽요소 사이에서 그들의 연결지점에 제공될 수 있다. 제1 및 제2 설치본체 사이의 천이부(transition)가, 이러한 보강요소에 의해 형상안정성과 강성 면에서 향상될 수 있다. 용해된 중합체에 대한 유동 단면 또한 보강요소(reinforcement element)를 가진 연결지점에서 증가한다. 예컨대, 상기 보강요소는 후부(thickened portion) 또는 리브(rib)로 구성될 수 있다.

특히, 상기 정적 혼합요소는 발포된 중합체(foamed polymer)를 포함할 수 있다. 종래의 사출 성형 공정과 관련하여, 주입 중에 또는 주입 후에 바로 발포되는, 발포제를 포함하는 중합체가, 정적 혼합기의 제조를 위해 사용된다. 특히, 사출 성형 방식은 발포제를 포함하는 중합체를 사출 성형 장비에 600 bar보다 낮은 장비 내압에서, 특히 바람직하게는 500 bar보다 낮은 압력에서 주입하는 단계를 포함한다.

정적 혼합기는, 앞의 실시예 중 하나에 따른 혼합요소와 상기 혼합요소를 둘러싸는 혼합기 하우징을 포함한다.

설치본체는 길이와 직경을 가진다. 비원형관 혼합기 하우징의 경우, 관형 혼합기 하우징의 단면이 정사각형일 때, 직경은 모서리 길이에 대응한다. 다른 형상의 혼합기 하우징의 경우, 예컨대 직사각형 또는 타원형 단면에 대해서, 단면이 원형이라는 가정하에 등가 직경(D_a)이 결정되는데, 즉 아래의 식을 이용한다.

D_a는 실제 단면적 A에 대한 등가 직경을 나타낸다. 직경에 대한 길이방향 치수의 비율은 적어도 1이 되고, 이 때 원형 단면의 직경 또는 비원형 단면의 등가 직경이 사용되어야 한다.

길이 치수는 종축 방향에서 설치본체의 범위를 나타낸다. 특히, 직경에 대한 길이 치수의 비율은 1보다 크다.

특히, 복수의 설치본체는 종축을 따라서 줄지어 배치될 수 있다. 이러한 설치본체들은 동일한 구조를 가지거나, 다른 구조의 설치본체가 서로 조합될 수 있어, EP1312409 B1에 보여진 바와 같은 혼합기 배열이 나타난다. 인접한 설치본체들은 바요소를 통하여 서로 연결되어, 이 복수의 설치본체로 구성된 혼합요소는 일체형으로 디자인된다. 이것은 상기 혼합요소가 단일 사출 성형 장비 내에서 완전히 제조되는 것을 의미한다.

설치본체 또는 전체 설치본체들은, 5 mm에서 500 mm 사이의 길이 치수를 가지고, 바람직하게는 5 mm에서 300 mm, 더 바람직하게는 50 mm에서 100 mm 사이의 길이 치수를 가진다.

정적 혼합기는, 상기 실시예 중 하나에 따른 혼합요소, 상기 혼합요소를 둘러싸는 혼합기 하우징을 포함한다. 혼합요소는 종축을 가지는데, 조립된 상태에서 상기 종축은 혼합기 하우징의 종축과 일치한다. 따라서, 각 설치본체는 또한 이러한 종축을 가진다. 상기 종축은 정적 혼합기 내로 유입되는 유동의 방향으로 정렬된다. 유체는, 혼합기요소의 상류에 배치된 주입요소(inlet element)를 통하여 공급되는 둘 이상의 성분을 포함한다.

혼합될 성분의 유동은 편향요소에 의해 혼합공간의 내부에서 편향되고, 설치된 혼합요소를 이용하여 관형 혼합기 하우징 내로 가닥으로서 유입되는 성분은, 정적 혼합기를 통과하는 경로 동안 감소된 너비의 스트립으로 연속적으로 분리되며, 그리하여 혼합하기 어려운 성분이나 고점성을 가진 성분들도 이러한 정적 혼합기로 처리될 수 있다.

혼합될 유체는 대개 두 가지의 성분을 포함한다. 대부분의 경우, 이 성분들은 액체 상태에 있거나, 점성 물질이다. 예컨대, 반죽, 접착제 뿐만 아니라, 약제 또는 화장품용 및 음식용 유체를 포함하는 의학 분야에서 사용되는 유체를 포함한다. 또한, 그러한 정적 혼합기는 특히, 다성분 접착체의 혼합과 같은 유동 가능한 성분의 경화 혼합 제품의 혼합을 위한 일회용 혼합기로 사용된다. 치과 분야에서 인상재(impression material)의 혼합에 사용되는 것도 또한 바람직하다.

위에서 설명된 정적 혼합기는 일회용 혼합기로서 적절한데, 그 이유는 대응하는 사출 성형 장비가 일단 제작되고 나면, 제조와 재료 비용이 낮아지기 때문이다. 더욱이, 정적 혼합기는 측정 및/또는 혼합 유닛으로 사용된다. 정적 혼합기는 분배 유닛 또는 분배 카트리지에 부착될 수 있고, 특히 다성분 카트리지에 부착될 수 있다. 특히, 다성분 카트리지는, 분배장치 및 상기 분배장치와 결합되고 앞의 실시예 중 하나에 따른 정적 혼합기를 포함하는 튜브를 포함하는 예시로서 선정될 수 있다.

본 발명은 아래에서 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 혼합요소의 해부도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 혼합요소의 해부도이다.
도 3은 도 2에 따른 설치본체를 가진 혼합요소에 대한 사시도이다.
도 4는 도 2에 따른 설치본체의 단면도이다.
도 5는 도 4에 따른 설치본체에 인접하여 배치된 설치본체의 단면도이다.
도 6은 정적 혼합기의 주입구 부분 및 도 3에 따른 혼합요소의 단면도이다.

도 1에서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 정적 혼합기용 혼합요소(100)의 일실시예가 보여진다. 상기 혼합요소는, 관형 하우징(도시되지 않음) 내에 설치되는 설치본체(1)를 포함한다. 상기 관형 하우징은 관형 하우징의 내부에 위치하는 혼합요소(20)의 경계 역할을 담당한다. 대개 적어도 두 가지의 다른 성분으로 구성되는 혼합될 유체는 상기 혼합요소(20)를 통과하여 흐른다. 대부분의 경우, 상기 성분들은 액체 상태에 있거나, 점성 물질이다. 예컨대, 반죽, 접착제 뿐만 아니라, 약제 또는 화장품용 및 음식용 유체를 포함하는 의학 분야에서 사용되는 유체를 포함한다. 또한, 그러한 정적 혼합기는 특히, 다성분 접착체의 혼합과 같은 유동가능한 성분의 경화 혼합 제품의 혼합을 위한 일회용 혼합기로 사용된다. 치과 분야에서 인상재(impression material)의 혼합에 사용되는 것도 또한 바람직하다.

도 1에 따른 혼합요소는, 관형 혼합기 하우징 내에 설치하기 위한 설치본체(1)를 포함하고, 상기 설치본체(1, 101)은 종축(10)을 가지는데, 상기 종축(10)은 상기 설치본체(1) 내로 흐르는 유체 유동의 방향으로 정렬된다. 혼합기 하우징(도시되지 않음)에 의해 외주측이 경계 지어진 혼합공간(20)을 설치본체(1)가 가로지른다. 도 1에서, 이해를 돕기 위해, 정방형 혼합공간이 지정되어 있다. 정육면체의 측면은 혼합기 하우징의 내벽을 나타낼 수 있다. 유체는, 유동단면(22)를 형성하는 정육면체의 표면으로부터 설치본체(101)의 방향으로 흐른다.

설치본체(1)와 설치본체(101)는 동일한 구조를 가지고 있지만, 상기 설치본체(101)는 종축(10)에 대하여 180도 만큼 회전되어 있다. 혼합공간(20)과 마찬가지로, 혼합공간(120)은, 종축(10)에 수직하게 배치된 평면(121)에 유동단면(122)을 가지는데, 상기 유동단면(121)은 설치본체(101)를 둘러싸는 관형 혼합기 하우징의 유동 단면에 대응한다. 두 개의 동일한 부분으로 혼합공간을 나누는, 적어도 하나의 대칭면을 가진 설치본체(1, 101)를 위하여, 상기 종축이 대칭면 내에 배치된다. 상기 혼합공간은 혼합기 하우징(도시되지 않음)에 의해 경계 지어진다. 이 실시예에서, 상기 혼합요소는, 직사각형 또는 정사각형 단면을 가진 혼합기 하우징 내에 설치되어야 한다. 등가 직경을 결정하기 위해 사용되는 혼합기 하우징의 내부 치수는 기준선 36으로 주어진다.

설치본체(1)은, 유체 유동을 실질적으로 종축(10)에 평행하게 흐르는 두 부분 유동으로 분할하는데 사용되는, 하나 이상의 제1 벽요소(2)를 포함한다. 상기 벽요소(2)는 제1 측벽(3) 및 제2 측벽(4)을 구비한다. 상기 제1 벽요소(2)와 평면(21)의 교차하는 부분에 단면(23)이 생긴다. 이 단면(23)은, 설치본체를 제외하고, 혼합공간(20)의 유동 단면(22)의 최대 1/5, 바람직하게는 최대 1/10, 특히 바람직하게는 최대 1/20에 달한다. 따라서, 유체는 상기 벽요소(2)의 측벽(3, 4)의 양측에서 흐른다. 화살표가 가리키는 방향이 유체의 유동 방향이다. 상기 벽요소는 실질적으로 직사각형 단면을 가진다. 제1 벽요소(2)는, 제1 및 제2 장측부(25, 35) 뿐만 아니라, 제1 광측부(5), 제2 광측부(6)를 가진다. 제1 광측부(5), 제2 광측부(6), 제1 장측부(25), 제2 장측부(35)는 상기 측벽들(3, 4) 각각의 외연을 형성한다. 상기 장측부(25, 35)는 실질적으로 종축(10) 방향으로 연장되고, 제1 광측부(5) 및 제2 광측부(6)는 상기 종축 방향에 대해 횡단하여 연장된다. 제1 벽요소(2)는 혼합공간을 두 부분으로 분할한다. 상기 벽요소(2)는 유체 유동을 두 부분으로 분할하는 바요소의 기능을 가지고, 상기 제1 광측부(5)의 가장자리에서의 편향을 제외하고는 유동의 편향을 무시할 수 있다. 상기 벽요소(2)의 벽두께(7)는, 최대 100 mm의 전체 길이를 가진 혼합요소에 대해, 대개 1mm보다 작다.

상기 종축과 다른 방향으로 부분 유동을 편향시키기 위한 편향요소(11)는 제1 벽요소(2)와 인접한다. 상기 편향요소는, 상기 벽요소(2)의 양측부에서 벽요소(2)를 횡단하는 방향으로 연장되는 편향면을 구비한다. 제1 개구(12)가 상기 벽요소(2)의 제1 측벽(3)에 면하는 측에서 편향면에 제공된다.

도 1에 따른 실시예에서, 제1 벽요소(2)와 제2 또는 제3 벽요소(8, 9) 사이의 교차 각도는 90도이다. 도 1에 따르면, 제1 벽요소(2)는, 상기 편향요소(11)을 통하여, 제2 벽요소(8) 및 제3 벽요소(9)에 연결된다. 상기 편향요소(11)는 바람직하게는 평면(21)에 평행하게 정렬된 평면에 배치되거나, 상기 평면에 대해 일정 각도의 기울기를 가지고 배치되고, 상기 기울기는 60도보다 작거나, 바람직하게는 45도보다 작거나, 특히 바람직하게는 30도보다 작다. 상기 편향요소(11)의 표면과 평면(21) 사이의 기울기의 각도가 작을수록, 요구되는 구조길이가 작아진다. 즉, 편향요소(11)의 표면은 실질적으로 45도에서 90도 사이의 각도로, 바람직하게는 60도에서 90도 사이의 각도로, 특히 바람직하게는 75도에서 90도 사이의 각도로 정렬된 횡단면에 배치된다.

상기 편향요소(11)와 인접하는 벽요소(8, 9)는, 제1 개구(12)로부터 시작하여 종축(10) 방향으로 연장되는 통로의 경계를 형성한다. "상기 편향요소(11)와 인접"한다는 표현은, 제2 및 제3 벽요소(8, 9)는 상기 종축 방향으로 제1 벽요소(2)의 반대편에 배치된다는 것을 의미하는데, 즉 유동 방향으로 제1 벽요소(2)의 하류에 배치된다는 것을 의미한다.

제2 개구가, 상기 벽요소(2)의 제2 측벽(4)과 면하는 측에서 편향면에 제공되고, 상기 제2 또는 제3 벽요소(8, 9)는 상기 제2 개구에 인접한다. 상기 제2 및 제3 벽요소(8, 9)는, 제1 개구(12)로부터 시작하는 동일한 통로의 경계를 형성한다.

제2 및 제3 벽요소(8, 9)는 제1 개구(12)에 인접하여 배치된다. 제2 및 제3 벽요소(8, 9)는 종축(10)의 방향으로 연장되고, 각각은 실질적으로 상기 종축 방향으로 연장되는 내벽(81, 91) 및 외벽(82, 92)을 구비한다. 상기 제2 벽요소(8)는 내벽(81) 및 외벽(82)을 구비한다. 상기 제3 벽요소(9)는 내벽(91) 및 외벽(92)을 구비한다. 본 실시예에서, 상기 내벽(81, 91) 및 외벽(82, 92)은 종축 방향으로 연장되는데, 즉 도면 방향에서 연직한 방향을 말한다. 내벽(81, 91) 및 외벽(82, 92) 각각과 제1 벽요소(2)의 제1 또는 제2 측벽(3, 4)이 이루는 각은 20도에서 160도 사이다. 제1 개구는, 제2 및 제3 벽요소(8, 9)의 내벽들(81, 91) 사이에 배치된다. 제2 개구(13) 및 선택적인 제3 개구(14)는, 제2 또는 제3 벽요소(8, 9)의 외벽들(82, 92) 중 하나의 외측에 배치된다. 제2 개구(13) 및 제3 개구(14)는, 제1 벽요소(2)의 제2 측벽(4)에 면하는 측에서 편향면에 제공된다. 각 벽요소의 내벽은 특히 벽요소의 외벽에 평행할 수 있다. 더욱이, 제2 및 제3 벽요소는, 서로 평행한, 내벽(81, 91) 및 외벽(82, 92)를 각자 가질 수 있다.

제2 설치본체(101)의 제1 벽요소(102)는, 제2 및 제3 벽요소(8, 9)에 인접한다. 제2 설치본체(101)는, 혼합요소의 종축(10) 방향으로 연장되고, 제1 측벽(103)의 반대편에 배치된 제1 측벽(103) 및 제2 측벽(104)를 구비한 제1 벽요소(102)를 구비한다. 상기 제1 측벽(103) 및 제2 측벽(104)은 실질적으로 종축(10)에 평행하게 배치된다.

편향요소(111)가 제1 벽요소(102)에 인접하여 배치된다. 상기 편향요소(111)는 양측에서, 벽요소(102)에 횡단하는 방향으로 연장되는 평향면을 구비한다. 제1 개구(112)가 상기 벽요소(102)의 제2 측벽(104)에 면하는 측에서 편향면에 제공된다. 제2 및 제3 벽요소(108, 109)가, 제1 개구(112)에 인접한 종축 방향으로, 제1 벽요소(102)의 반대편에 배치된다. 즉, 제2 및 제3 벽요소(108, 109)는 제1 벽요소(102)의 하류에 위치한다. 제2 및 제3 벽요소(108, 109)는, 제1 개구(112)로부터 시작하고 종축(10)의 방향으로 연장되는 통로의 경계를 형성한다. 제2 개구(113, 114)가, 상기 벽요소(102)의 제1 측벽(103)에 면하는 측에서, 편향면에 제공된다. 상기 제2 또는 제3 벽요소(108, 109)는 제2 개구(113, 114)와 인접한다.

제2 벽요소(108) 및 제3 벽요소(109)는 제1 개구(112)에 인접하여 배치된다. 상기 제2 및 제3 벽요소(108, 109)는 혼합요소의 종축(10) 방향으로 연장된다. 제2 벽요소는 내벽(181) 및 외벽(182)을 가지고, 제3 벽요소는 내벽(191) 및 외벽(192)를 가진다. 상기 외벽들(182, 192) 및 내벽들(181, 191)은 실질적으로 혼합요소의 종축(10) 방향으로 연장된다. 본 실시예에서, 상기 외벽들(182, 192) 및 내벽들(181, 191)은 서로에 대해 각자 평행하다. 상기 내벽(181, 191) 및 외벽(182, 192)과; 제1 벽요소(102)의 제1 또는 제2 측벽(103, 104)이 이루는 각은 20도에서 160도 사이인데, 본 경우에는 90도이다. 제1 개구(112)는, 제2 및 제3 벽요소(108, 109)의 내벽들(181, 191) 사이에 배치되고, 하나 이상의 제2 개구(113, 114)가 제2 또는 제3 벽요소(108, 109)의 외벽들(182, 192) 중 하나의 외측에 배치된다. 제2 개구(113) 및/또는 제3 개구(114)가, 제1 벽요소(102)의 제2 측벽(104)에 면하는 측에서 편향면에 제공된다.

상기 제1 벽요소(102), 편향요소(11), 제2 및 제3 벽요소(108, 109)를 포함하는 상기 제2 설치본체(101)는, 상기 제1 설치본체(1)에 대하여 180도의 각을 이루고, 최대 10도까지 상기 종축(10)을 중심으로 회전되어 배치되는데, 특정 예시로 180도가 회전되어 배치된다.

제1 설치본체(1)와 제2 설치본체(101)는 동일한 구조를 가지는데, 즉 동일한 벽요소 및 각자 서로 동일한 각도와 간격으로 배치된 편향요소를 포함한다.

제1 설치본체(1)와 제2 설치본체(101)는, 복수의 공통 바요소(15, 16, 17, 18)를 통하여 서로 연결된다.

도 2는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 혼합요소를 해부한 일실시예를 도시한다. 상기 혼합요소의 구조는 도 1에 따른 혼합요소와 실질적으로 다르지 않고, 도 1과 동일한 도면부호는 동일한 부분에 대해 사용된다. 도 1에 따른 실시예와 유일한 차이점은 이하 검토된다. 제1 설치본체(1) 및 제2 설치본체(101)가 회전하여 혼합요소에서 보여진다. 상기 설치본체들은 원형 또는 타원형 단면을 가진 혼합기 하우징 내에 설치하기 위해 의도된 것이다. 혼합기 하우징(도시되지 않음)의 내벽의 단면의 한계는 일점쇄선으로 표시된다. 혼합기 하우징의 직경은 기준선 36으로 나타낸다.

도 3은 본 발명에 따른 혼합요소의 제1 실시예를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이 혼합요소는 설치본체를 포함한다. 또한, 혼합요소는 혼합될 성분들을 위한 공급 통로를 포함한다. 두 성분을 혼합하는 비율은 1:1일 수도 있고, 1:1이 아닌 비율일 수도 있다. 모든 설치본체는 바요소(15, 16, 17, 18)에 의해 서로 연결되어 있다.

도 4는, 도 2의 설치본체의 단면도이다. 제1 벽요소(2)와 바요소(15, 16, 17, 18)의 절단면을 나타낸다. 편향요소(11)는 도 4에 따른 단면에서 볼 수 있다. 편향요소(11)는, 도 4에서 제1 벽요소(2)의 좌측, 즉 제1 측벽(3)의 측부 상에 배치된 제1 개구(12)를 포함한다. 제2 개구(13) 및 제3 개구(14)는 반대편에 배치되는데, 즉 제2 측벽(4) 상에 배치된다. 제1 개구(12)는, 제2 및 제3 개구(13, 14)에 대하여 오프셋되어 배치된다. 편향요소의 부분요소(part element)(26)가 제2 및 제3 개구 사이에 배치된다. 상기 부분요소(26) 상에 충돌하는 유체는 제2 개구(13) 및 제3 개구(14) 방향으로 편향된다. 외주 측에서, 제2 개구(13) 및 제3 개구(14)는 혼합기 하우징(210)에 의해 경계 지어진다.

도 5는 설치본체의 제2 및 제3 벽요소(8, 9)의 절단면을 도시한다. 바라보는 방향이 유동 방향이고, 설치본체(101)의 제1 벽요소(102)를 볼 수 있다. 편향요소(111)은 설치본체(101)의 제1 벽요소(102)와 인접한다. 편향요소(111)은, 제2 측벽(104)의 측부 상에 배치된 제1 개구(112)를 포함한다. 제2 개구(113) 및 제3 개구(114)는 제1 측벽의 측부 상에 배치된다. 제2 개구(113) 및 제3 개구(114)는, 제1 개구(112)에 대하여 오프셋되어 배치된다. 부분요소가 각 개구의 반대편에 각자 배치되도록 제1, 제2, 제3 개구(112, 113, 114)가 배치되는데, 즉 제1 부분요소(126)는 제1 개구(112)의 반대편에, 제2 부분요소(127)은 제2 개구(113)의 반대편에, 제3 부분요소(128)은 제3 개구(114)의 반대편에 각각 배치된다.

도 6은, 정적 혼합기의 유입부분과 도 3에 따른 혼합요소의 단면도이다. 정적 혼합기는 혼합기 하우징(210)을 포함하는데, 혼합요소 및 주입구요소가 상기 혼합기 하우징(210) 내에 수용된다. 상기 혼합기 하우징은, 카트리지에 연결하는데 사용되는 연결요소(220) 내에 수용된다.

바요소(15, 16, 17, 18)는, 혼합요소의 모든 설치본체가 서로 연결되도록 지지한다. 각 바요소는 정적 혼합기의 굽힘 강성을 증가시킨다. 특히 둘 이상의 혼합요소가 제1 벽요소의 반대편 상에 배치될 때, 혼합기 사용시 발생하는 혼합요소의 파손이 상기 바요소에 의해 방지된다. 더욱이, 사출 성형 공정으로 설치본체를 제조하는 동안, 용해된 중합체가 제1 설치본체(1)로부터 하류 측에 배치된 제1 및 모든 추가적인 설치본체(101)까지 유동할 수 있도록 하는 것이 상기 바요소에 의해 보장된다. 바요소가 없다면, 벽요소(8 또는 9)로부터 하류에 배치된 벽요소(102)까지 변해가는 부분은 오직 공통의 단면 및 단면에 대한 보강재만으로 구성될 것이다. 즉, 이 경우에 단면은 벽두께(7)에 대응하는 모서리 길이를 가진 두 개의 정사각형으로 구성될 것이다. 하류에 배치된 설치본체를 위한 용해된 모든 중합체는, 이러한 제한 지점을 통과하여 지나가야 하므로, 장비 내에서 국부적인 압력 상승을 나타내게 된다. 또한, 용해된 중합체의 긴 잔류시간이, 사용되고 있는 관형 하우징에 근접하여 위치한 벽요소의 영역에서 나타날 것이고, 이것은 용해된 중합체의 변형, 특정 상황에서 물리적 특성의 악화, 비균질성을 발생시키므로, 선행기술에서 그러한 혼합요소는 발포된 구조를 생성하기 위한 발포제를 포함하는 용해물을 사용하는 경우에만 제조 가능하다.

이러한 이유로, 본 발명에 따라, 제조 공정에서 용해된 중합체를 전달하는 바요소가, 하나의 설치본체로부터 그에 인접한 각 설치본체까지 제공된다.

정적 혼합기는 대개 사출 성형 공정에서 상대적으로 복잡한 형상을 구현할 수 있는 수단에 의해 플라스틱으로 제조된다. 특히 복수의 설치본체를 포함하는 정적 혼합기에 대해, 설치본체(1, 101)의 전체는 길이 치수(24)를 가지고, 각 단면(23, 123)은 벽두께(7)를 가진다. 길이치수(24) 대 벽두께(7)의 비는 적어도 40, 바람직하게는 적어도 50, 특히 바람직하게는 적어도 75가 된다. 적은 유량의 충전재를 위한 정적 혼합기의 바람직한 사용을 위해, 벽두께(7)는 3 mm 보다 작고, 바람직하게는 2 mm 보다 작고, 특히 바람직하게는 1.5 mm 보다 작다. 전체 설치본체(1, 101)는, 5 mm 에서 500mm 사이의 길이 치수(24)를 가지고, 바람직하게는 5 mm 에서 300 mm, 더 바람직하게는 50 mm 에서 100 mm 의 길이 치수를 가진다.

Claims

관형 혼합기 하우징에 설치하기 위한 정적 혼합기용 혼합요소로서,
상기 혼합요소는 종축(10)을 가지며, 상기 종축(10)을 따라 복수의 설치본체(1, 101)가 줄지어 배치되고;
제1 설치본체(1)가, 상기 종축(10) 방향으로 연장된 제1 벽요소(2)를 구비하되, 상기 제1 벽요소(2)는 제1 측벽(3) 및 상기 제1 측벽(3)의 반대편에 배치된 제2 측벽(4)을 구비하고; 편향요소(11)가 상기 제1 벽요소(2)에 인접하여 배치되고, 상기 편향요소(11)는 상기 제1 벽요소(2)의 양측에서 상기 제1 벽요소(2)에 횡단하는 방향으로 연장되는 편향면을 구비하고;
제1 개구(12)가, 상기 제1 벽요소(2)의 제1 측벽(3)과 면하는 측에서 상기 편향면에 제공되며;
제2 및 제3 벽요소(8, 9)가 상기 제1 개구(12)에 인접하여 배치되되; 상기 제2 및 제3 벽요소(8, 9)는 상기 종축(10) 방향으로 연장되고, 또한 상기 제2 및 제3 벽요소(8, 9)는 각각 실질적으로 상기 종축(10) 방향으로 연장되는 내벽(81, 91) 및 외벽(82, 92)을 구비하며, 상기 내벽(81, 91)과 외벽(82, 92)은 각각 제1 벽요소(2)의 제1 또는 제2 측벽(3, 4)과 20도에서 160도 사이의 각을 이루며;
상기 제1 개구(12)는 상기 제2 및 제3 벽요소(8, 9)의 내벽 사이에 배치되고, 제2 개구(13, 14)가 상기 제2 또는 제3 벽요소(8, 9)의 외벽(82, 92) 중 하나의 외측에 배치되며;
상기 제2 개구(13, 14)는 제1 벽요소(2)의 제2 측벽(4)과 면하는 측에서 편향면에 제공되고;
제2 설치본체(101)의 제1 벽요소(102)가 상기 제2 및 제3 벽요소(8, 9)와 인접하며;
5개 초과의 설치본체가 공통 바요소(15, 16, 17, 18)를 통하여 서로 연결된,
정적 혼합기용 혼합요소.
제1 항에 있어서,
상기 제2 설치본체(101)가, 상기 종축(10) 방향으로 연장된 제1 벽요소(102)를 구비하되, 상기 제1 벽요소(102)는 제1 측벽(103) 및 상기 제1 측벽(103)의 반대편에 배치된 제2 측벽(104)을 구비하고;
편향요소(111)가 상기 제1 벽요소(102)에 인접하여 배치되고, 상기 편향요소(111)는 상기 제1 벽요소(102)의 양측에서 상기 제1 벽요소(102)에 횡단하는 방향으로 연장되는 편향면을 구비하고;
제1 개구(112)가, 상기 제1 벽요소(102)의 제2 측벽(104)과 면하는 측에서 상기 편향면에 제공되며;
제2 및 제3 벽요소(108, 109)가 상기 제1 개구(112)에 인접하여 배치되고;
상기 제2 및 제3 벽요소(108, 109)는 종축(10) 방향으로 연장되고, 각각 내벽(181, 191) 및 외벽(182, 192)을 가지되, 상기 내벽(181, 191) 및 외벽(182, 192)은 실질적으로 종축(10) 방향으로 연장되고, 또한 상기 내벽(181, 191) 및 외벽(182, 192)의 각각은 상기 제1 벽요소(102)의 제1 또는 제2 측벽(103, 104)과 20도에서 160도 사이의 각을 이루고;
상기 제1 개구(112)는 상기 제2 및 제3 벽요소(108, 109)의 내벽들(181, 191) 사이에 배치되고, 제2 개구(113, 114)가 상기 제2 또는 제3 벽요소(108, 109)의 외벽들(182, 192) 중 하나의 외측에 배치되고;
상기 제2 개구(113, 114)는 상기 제1 벽요소(102)의 상기 제2 측벽(104)과 면하는 측에서 상기 편향면에 제공되고;
상기 제1 벽요소(102), 편향요소(111), 제2 및 제3 벽요소(108, 109)를 포함하는 상기 제2 설치본체(101)는, 상기 제1 설치본체(1)에 대하여 180도의 각을 이루고, 최대 10도까지 상기 종축(10)을 중심으로 회전되어 배치된,
정적 혼합기용 혼합요소.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 제2 설치본체(101)는 상기 제1 설치본체(1)와 동일한 구조를 가지고/가지거나, 상기 제1 설치본체(1)는 상기 제2 설치본체(101)에 대하여 상기 종축(10)을 중심으로 180도 회전되어 배치된, 정적 혼합기용 혼합요소.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 혼합요소의 모든 설치본체가 상기 바요소(15, 16, 17, 18)에 의해 연결된, 정적 혼합기용 혼합요소.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 바요소(15, 16, 17, 18)는 상기 편향요소(11, 111)의 외주(outer periphery)에 배치된, 정적 혼합기용 혼합요소.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
바요소(15, 16, 17, 18)가 상기 제1 벽요소(2, 102)의 각 측부에 제공된, 정적 혼합기용 혼합요소.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
두 개의 바요소(15, 16, 17, 18)가 상기 벽요소(2, 102)의 각 측부에 제공된, 정적 혼합기용 혼합요소.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 벽요소(2, 102)와 상기 편향면이 이루는 각이 90도에서 130도 사이인, 정적 혼합기용 혼합요소.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 편향면은, 상기 종축(10)과 다른 방향으로 유동을 편향시키기 위하여 유동 방향으로 적어도 부분적으로 굽은 표면을 구비한, 정적 혼합기용 혼합요소.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 편향면은 실질적으로 평면인, 정적 혼합기용 혼합요소.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 편향면은 실질적으로 상기 벽요소에 대하여 90도의 각도로 연장된, 정적 혼합기용 혼합요소.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 제1 설치본체의 편향면은 상기 종축 방향으로 제2 설치 본체의 개구를 가리도록 디자인된, 정적 혼합기용 혼합요소.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 편향요소의 표면은, 상기 벽요소의 제1 측벽과 면하는 측에서, 상기 종축에 대해 60도에서 90도 사이의 각도로 배치된 횡단면에 위치한, 정적 혼합기용 혼합요소.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 편향요소의 표면은, 상기 벽요소의 제2 측벽과 면하는 측에서, 상기 종축에 대하여 60도에서 90도 사이의 각도로 배치된 횡단면에 위치한, 정적 혼합기용 혼합요소.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
강화요소가 제1 설치본체(1)의 제2 및 제3 벽요소(8, 9)와 제2 설치본체(101)의 제1 벽요소(102) 사이에서 그 연결지점에 제공된, 정적 혼합기용 혼합요소.
제1 항 또는 제2 항에 따른 혼합요소 및 상기 혼합요소를 둘러싼 혼합기 하우징을 포함하는, 정적 혼합기.