KR100420822B1 - 튜브내에 배설된 믹서 - Google Patents

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Abstract

튜브(10)내에 배설된 믹서는 각각 2개의 축방향 영역(1a, 1b)을 가지는 최소한 하나 또는 복수의 혼합부재(1, 1')를 포함한다. 이 영역을 또 분할하는 최소한 하나의 분리플랜지(2, 2')가 각각의 영역에 배설된다. 2개의 영역의 분리플랜지는 서로 교차한다. 튜브의 횡방향 영역은 분리플랜지에 의하여 소영역으로 분할된다. 영역 사이의 경계(3a, 3a')에는 개방 소영역 및 편향플레이트(3, 3')에 의하여 덮히는 소영역이 모두 배설된다. 각 분리플랜지의 양쪽에는 하나의 개방 소영역(4, 4')이 위치한다. 연속하는 혼합부재에 대하여, 인접하는 분리플랜지가 서로 교차할 뿐만 아니고, 개방 소영역이 서로 오프셋되도록 배설된다.

Description

튜브내에 배설된 믹서
본 발명은 튜브내에 배설되고, 최소한 1개의 혼합부재 또는 1개의 혼합보디를 포함하는 믹서에 관한 것이다.
미합중국 특허 제3,051,453호로부터 공지된 믹서는 선형으로 배열된 혼합부재로 구성된 것으로서, "멀티플럭스 혼합보디"라고 한다. 단면이 정사각형인 이 멀티플럭스 흔합보디는 혼합보디의 중간까지는 흐름방향으로 계속 좁아지고나서 가장 좁은 지점에 도달된 후 90°로 회전한 평면으로 계속 연장되는 2개의 채널로 이루어진다. 혼합보디를 통하여 흐르는 매체가 중첩된 몇개의 부분층애서 전위된다.
멀티플럭스 혼합보디는 기하학상 4개의 웨지형 부분보디와 2개의 삼각형 플레이트로 구성된다. 구체적인 실시예에 있어서, 웨지는 표면의 대각선에 따라서 2분된 입방 체형으로 이루어진다. 각각의 경우에 서로 90°로 회전하는 2개의 웨지는 결합된 부분 보디를 형성한다. 2개의 플레이트는 혼합보디의 2개의 채널 사이에 격벽을 형성한다. 부분보디는 혼합보디가 결합된 튜브용적의 25∼30%의 용적을 차지한다.
4개의 채널을 갖춘 유사한 혼합보디, 이른바 ISG혼함보디 (ISG=Interfacial Sur-face Surface Generator)도 공지되어 있다 (H. Brnemann, G. John "Mischgute und Druskverlust statisher Mischer mit verschiedenen Bauformen", Chemie- Ing. -Techn. 43 (1971) P. 348참조). ISG혼합보디는 원형의 단면을 가진다. ISG혼합보디를 갖춘 믹서에는, 8개의 부분층이 혼합될 2가지 구성분으로 구성된 매체에 위치한다.
공지의 멀티플럭스 및 ISG혼합보디의 제작에는 비교적 다량의 자재가 필요하고, 그 용적이 튜브용적의 즉 25∼30%를 차지한다. 혼합보디의 흐름방향으로의 길이는 비교적 크고, 즉 튜브의 직경과 대략 동일하다.
본 발명의 목적은 혼합보디 또는 혼합부재를 자재를 저감하여 제작할 수 있는 멀티 플럭스 또는 ISG타입의 믹서를 제공하는 것이다. 이 목적은 특허청구의 범위 제1항의 특징에 의하여 달성된다. 공간으로 남는 용적이 80∼90% 이상이므로, 자재량이 실질적으로 그만큼 적게 필요하다. 특수한 형태로 인하여, 본 발명에 관한 믹서의 혼합부재는 공지의 혼합보디와 비교될 만한 효과를 가지면서 실질적으로 짧게, 즉 최소한 절반정도의 길이로 제작될 수 있다. 복수의 이러한 부재를 갖춘 믹서는 특허청구의 범위 제2항에서 정의된다.
종속항 제3항∼제l8항은 본 발명에 관한 믹서의 이점을 가진 실시예에 관한 것이고, 특허청구의 범위 제19항 및 제20항은 믹서의 응용에 관한 것이다.
본 발명에 관한 믹서는 특히 간단한 형태의 혼합부재로 이루어진다. 이러한 형태로 인하여, 차례로 배설된 일련의 수개의 혼합부재로 구성되는 단체(單體)의 혼합보디는 플라스틱사출몰딩 또는 정밀주조 (강제)로 용이하게 구성할 수 있으며, 특히 가장 간단한 실시예 (2홀 버전)에서는, 2부분의 도구가 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 혼합보디는, 예를 들면 시트메탈로 또한 간단한 방법으로 제작할 수도 있다.
본 발명에 관한 믹서는 플라스틱, 수지 또는 접착제와 같은 점성의 매체용으로 특히 적합하다 (여기에서 레이놀즈수 (Reynolds number) Re= v·D·ρ / η는 1미만이고, v : 흐름매체의 속도, D : 튜브의 직경, ρ:매체의 농도, η:점도). 혼합된 품질 및 압력손실 (=NeReD, Ne:뉴톤수 (Newton number))에 관하여, 본 발명에 관한 믹서는 공지의 스태틱믹서보다 우수하다. 점도가 유사한 2개의 흐름매체는 튜브직경(D) 10보다 작은 거리(L)에서 균질로 혼합될 수 있다.
공지의 멀티플럭스 또는 ISG믹서에 반하여, 본 발명에 관한 믹서는 컨퓨저 및 디퓨저와 같은 영역 또는 구멍을 갖춘 채널은 없다. 실험에 의하면, 구멍을 가진 간단한 플레이트와 그 플레이트상에 위치한 분리플랜지가 놀랍게도 우수한 품질로 혼합하는 것을 알았다. 컨퓨저 및 디퓨저와 같은 영역이 없는 것으로 인한 예상되는 효과는 실제로 혼합품질에 대하여 전혀 영향이 없는 것을 알게 되었다.
본 발명에 관한 믹서에는, 임의의 단면의 튜브가 배설될 수 있다. 그러나 정사각형 또는 원형의 단면이 바람직하다.
혼합부재가 각각 2홀, 3홀 및 4홀을 가지는 본 발명에 관한 믹서를 실험하였다. 부재의 길이는 모든 경우에서 튜브직경의 절반이었다. 실험은 변이계수 s / x-≤0.01에서 튜브직경의 8, 7 및 8배의 거리에서 균질로 혼합하였다. 압력손실은 공지의 멀티플럭스 및 ISG믹서보다 훨씬 적었다.
측정결과를 다음의 표에 요약한다. WLV, WLD 1/3및 WLL 1/3의 정의는 예를 들면 다음의 간행물에 알려져 있다 ("Mischen beim Herstellen und Verarbeiten von Kunststoffen" in the series "Kunststofftechnik", VDI -Verlag, Dusseldorf, 1991) (상기의 변이계수 s / x-의 정의도 또한 알 수 있다). 특정의 효과를 가리키는 이 값은 믹서의 용적, 직경 및 길이와 관련된 데이터를 부여한다. 이것은 예를 들면 독일연방공화국 특허 제 28 08 854호에 공지된 SMX믹서를 참조한다. 균질화길이 (L/D)h는 s / x-=0.01에 (제9도 참조)에 대하여 읽었다.
멀티플럭스 믹서가 테스트한 믹서에 의한 특정의 효과에 대하여 우수하다.
다음에, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
튜브(10)에 배설된 제1도의 혼합부재(1, 1')는 각각 2개의 분리플랜지(2, 2')와 2개의 편향플레이트(3, 3')로 구성되고, 이들은 각각 일점쇄선으로 표시된 평면(3a, 3a')에 위치한다. 평면(3a)은 튜브축(5)에 수직으로 위치하고, 평면(2a, 2b)에 평행하고, 이들은 각각 분리플랜지(2)의 상에지(20)와 하에지(21)에 접한다. 3개의 평면(2a, 3a, 2b)은 혼합부재(1)의 2개의 영역(1a, 1b)으로 경계를 이룬다. 각 영역에 이 영역을 또 분할하는 플랜지(2)가 배설된다. 2개의 영역(1a, 1b)의 분리플랜지(2)는 직각으로 서로 교차한다. 튜브의 횡방향 영역은 분리플랜지(2)에 의하여 4개의 동일한 소영역으로 또 분할되고, 이들 소영역중 2개는 편향플레이트(3)에 의하여 덮혀 있다. 개방 소영역(4, 4')은 혼합될 매체를 위한 집중 및 통과공으로서 제공된다.
2개의 연속하는 혼합부재(1, 1')는 실질적으로 동일한 방법으로 제작된다. 그러나, 혼합부재(1)는 혼합부재(1')의 미러상을 나타낸다. 인접하는분리플랜지(2, 2')는 서로 교차하고, 개방 소영역(4, 4')은 서로 오프셋되어 배설된다.
또한, 편향플레이트(3)는 횡단 평면(3a)과 각도 α로 이루어질 수 있다 (제2도 참조). 이 각도 α는 30°보다 크지 않도록 선택하는 것이 바람직하다. 제3도 및 제4도는 경사진 표면을 갖춘 다른 실시예를 나타낸다. 축(5)이 수직이라면, 제2도∼제4도에서의 화살표(6)는 편향플레이트(3)의 하강선을 나타낸다. 제2도에 있어서, 이 화살표(6)는 상측 분리플랜지(2)에 평행이다. 제3도의 예시적인 실시예에 있어서, 화살표(6)는 축(5)에 동심의 원형 실린더에 접한다. 제4도의 예시적인 실시예에 있어서, 화살표(6)는 반경방향으로 바깥쪽을 향하고 있다.
제5a도 및 제5b도는 2개의 분리플랜지(2)가 각각 영역(1a, 1b) (도시하지 않음)과 결합하는 혼합부재(1, 1')를 나타낸다. 각 분리플랜지(2)의 양쪽에는 1개의 개방 소영역(4)이 위치한다. 개방 소영역(4')을 갖춘 혼합부재(1')는 혼합부재(1)의 바로 인접하는 부재를 나타낸다. 개방 소영역(4, 4')은 서로 오프셋되어 배설된다. 3홀버전(제5도)에 있어서, 2개의 혼합부재(1, 1')의 형상은 동일하고, 2홀버전 (제1도)예서와 같은 미러상은 아니다.
사출몰딩의 프로세스에 의하여 3홀 혼합보디를 제조하기 위하여, 부재는 절반으로 분할될 수 있다. 절반의 부재 사이의 경계는 각각 일점쇄선(7, 7')으로서 제5a도 및 제5b도에 나타낸다. 일련의 이러한 절반의 부재를 포함하는 각 단체의 부분보디는 2부분의 도구를 사용하여 간단히 제작될 수 있다. 전체 혼합보디는 2개의 단체의 부분보디를 함께 결합함으로써 얻어진다.
제6도의 종단면은 서로 근접한 개개의 혼합부재(1, 1')를 나타낸다. 그러나, 개개의 인접하는 부재 또는 모든 부재 사이에 공간이 또한 배설될 수 있다. 공간을 두고 조립된 혼합부재는 연결편으로 결합될 수 있어서, 단체의 믹서를 형성한다.
제6도에 있어서, 혼합될 매체의 흐름경로가 또한 화살표(8, 8' 및 8")에 의하여 표시되어 있다. 화살표(8')는 도면의 면에 대하여 수직이고, 앞쪽으로 향하며, 화살표(8")는 또한 수직이고, 뒤쪽으로 향하고 있다. 참조부호(9)는 화살표가 2개의 부분 스트림생성을 표시하는 위치로 향하여 가리킨다.
편향플레이트(3)는 공통의 평면에 있는 것이 바람직하다. 영역마다 최소한 2개의 분리플랜지(2)가 있고 (3홀버전), 수개의 편향플레이트(3)는 공통의 편향플레이트 또는 단일의 편향플레이트(30) (4홀버전)를 형성할 수 있다 : 3홀버전에 대하여는 제5a도 및 제5b도, 그리고 4홀버전에 대하여 이에 상응하는 제7a도 및 제7b도를 참조한다.
제7a도 및 제7b도에 있어서, 단일의 공통의 편향플레이트(30 또는 30')만을 나타낸다. 일점쇄선(23)은 상측 분리플랜지의 하에지를 나타낸다. 전술한 2홀 버전에서와 같이, 인접하는 혼합부재의 형태는 상호 미러상이다.
원형의 단면의 대신에, 본 발명에 관한 믹서는 다른 형태, 예를 들면 정사각형 단면을 가질 수 있다. 또한, 분리플랜지(2, 2') 사이의 교차각도는 90°보다 편이될 수도 있다. 영역(1a, 1b)의 길이는 상이할 수도 있다. 영역(1a, 1b)은 D/8에서 D까지의 범위내인 것이 유리하고, D/4가 바람직하다.
제8도는 전술한 단순한 형태로부터 생각할 수 있는 변형을 나타낸다. 연결부재(35)는 이격된 혼합부재(1, 1')의 사이에 위치한다. 분리플랜지(2)는 보강재 또는 스트림디플렉터로서 부가부재(25)를 가진다. 인접하는 혼합부재(1', 1")의 분리플랜지(2', 2")는 홈(29)에서 함께 부착되어 있다. 몇개의 분리플랜지(2) 및 편향플레이트(3)는 평면이 아니다. 혼합부재(1, 1')는 각각의 영역(1a, 1b)마다 상이한 수, 즉 2개 및 1개의 분리플랜지(2, 2')를 가진다. 1개의 분리플랜지(2)는 구멍(26)을 가진다. 제8도는 단지 개개의 특징을 예시하는 것으로 이해된다. 단일믹서에 기재된 모든 특징의 이 특정한 결합이 이점으로 필요한 것은 아니다.
튜브(10)는 또한 흐름방향으로 테이퍼지도록 원추형(도시하지 않음)으로 형성될 수 있다. 이 경우, 혼합부재(1, 1')는 단면의 변화에 대응하는 상이한 사이즈로 구성되어야 한다.
제9도는 전술한 실험에 따라서 x- = 0.5에 대하여 L/D의 변이계수 s/x-의 의존 관계를 나타낸다. x- = 0.5는 혼합될 성분의 비율이 같은 것을 의미한다. 참조부호 1°∼5°는 상기 표에 기재된 믹서타입을 나타낸다.
본 발명에 관한 믹서는 자재를 적게 사용하여 단체로 제작될 수 있고, 사출몰딩에 의하여 경제적이고 가연성의 플라스틱으로 유용하게 구성될 수 있다. 이 믹서는 특히 원웨이용품으로서 사용하기에 적합하다.
또한, 본 발명에 관한 믹서는 난류매체를 혼합하기 위하여 사용될 수 있다.
제1도는 2개의 혼합부재 (2홀 버전)를 갖춘 본 발명에 관한 스태틱믹서의 분해사시도.
제2도∼제4도는 제1도의 흔합부재의 변형예를 나타낸 사시도.
제5a도 및 제5b도는 영역마다 2개의 분리플랜지를 갖춘 혼합부재를 나타낸 사시도(3홀 버전).
제6도는 제5도에 따른 부재를 갖춘 믹서의 종단면도.
제7a도 및 제7b도는 3개의 분리플랜지를 갖춘 혼합부재의 편향플레이트를 나타낸 사시도 (4홀 버전).
제8도는 정사각형 튜브용 혼합부재를 나타낸 사시도.
제9도는 변이계수 s / x- (x-= 0.5)에 대한 측정결과를 나타낸 도면.

Claims (20)

  1. 2개의 축방향 영역(1a, 1b)을 가지는 최소한 1개의 혼합부재(1, 1')가 튜브(10)내에 배설된 믹서로서, 최소한 1개의 분리플랜지(2, 2')가 각 영역에 결합되어 그 영역을 또 분할하고, 2개의 영역의 분리플랜지가 서로 교차하고, 튜브의 횡방향 영역이 분리플랜지에 의하여 소영역으로 분할되고, 또한 개방 소영역 및 편향플레이트(3, 3')에 의하여 덮히는 소영역이 영역사이의 경계(3a, 3a')에 배설되고, 하나의 개방 소영역(4, 4')이 각 분리플랜지의 양쪽에 배설되는 것을 특징으로 하는 믹서.
  2. 제1항에 있어서, 복수의 혼합부재(1, 1')가 배설되고, 연속하는 혼합부재에 대하여, 한편에서 인접하는 분리플랜지(2, 2')가 서로 교차하고, 다른 편에서 개방 소영역(4, 4')이 서로 오프셋되도록 배설되는 것을 특징으로 하는 믹서.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 튜브의 횡방향 영역은 분리플랜지(2, 2')에 의하여 최소한 동일한 크기의 소영역으로 또 분할되는 것을 특징으로 하는 믹서.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 인접하는 영역(1a, 1b)의 분리플랜지(2)는서로 90°각도로 교차하는 것을 특징으로 하는 믹서.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 혼합부재(1)의 2개의 영역(1a, 1b)은 최소한 동일한 크기인 것을 특징으로 하는 믹서.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나의 혼합부재(1)의 길이는 가장 큰 튜브 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 믹서.
  7. 제1항에 있어서, 편향플레이트(3)는 공통의 평면에 위치하고, 영역(1a, 1b)마다 최소한 2개의 분리플랜지(2)가 있고, 수개의 편향플레이트가 공통의 편향플레이트를 형성하거나 또는 모든 편향플레이트가 하나의 편향플레이트(30)를 형성하는 것을 특징으로 하는 믹서.
  8. 제1항 또는 제7항에 있어서, 편향플레이트(3)는 횡단 평면(3a)에 대하여 경사지고, 편향플레이트와 횡단 평면 사이의 각도(α)는 30° 미만인 것을 특징으로 하는 믹서.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 연속하는 혼합부재(1, 1')는 단체구조의 형태이고, 특히 사출몰딩에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 믹서.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 최소한 2개의 인접하는 혼합부재(1, 1') 사이에는 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 믹서.
  11. 제10항에 있어서, 연결부재(35)는 분리된 혼합부재(1, 1') 사이에 배설되는 것을 특징으로 하는 믹서.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 튜브(10)는 정사각형 또는 원형 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 믹서.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 최소한 각각의 분리플랜지(2, 2') 또는 편향플레이트(3, 3'), 또는 최소한 각각의 분리플랜지(2, 2') 및 편향플레이트(3, 3')는 보강 또는 흐름을 가이드하기 위한 목적으로 부가부재(25)를 가지는 것을 특징으로 하는 믹서.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 인접하는 혼합부재(1, 1')의 분리플랜지(2, 2')는 홈(29)에서 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 믹서.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 최소한 각각의 분리플랜지(2, 2') 또는 편향플레이트(3, 3'), 또는 최소한 각각의 분리플랜지(2, 2') 및 편향플레이트(3, 3')는 평면이 아닌 것을 특징으로 하는 믹서.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 최소한 각각의 분리플랜지(2, 2') 또는 편향플레이트(3, 3'), 또는 최소한 각각의 분리플랜지(2, 2') 및 편향플레이트(3. 3')는 추가의 구멍(26)을 가지는 것을 특징으로 하는 믹서.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서, 튜브(10)는 원추형으로 흐름방향으로 테이퍼지도록 구성되고, 혼합부재(1, 1')는 단면의 변화에 상응하는 상이한 크기로 구성되는 것을 특징으로 하는 믹서.
  18. 제1항 또는 제2항에 있어서, 최소한 2개의 혼합부재(1, 1')는 영역(1a, 1b)마다 상이한 수의 분리플랜지(2, 2')를 가지는 것을 특징으로 하는 믹서.
  19. 점성의 재료, 특히 플라스틱, 수지 또는 접착제를 혼합하기 위하여 제1항 또는 제2항에 의한 믹서의 사용법에 있어서, 믹서를 통하여 흐르는 각 재료의 레이놀즈수가 1 미만인 것을 특징으로 하는 믹서의 사용법.
  20. 원웨이용품으로서 제1항 또는 제2항에 의한 믹서의 사용법에 있어서, 믹서는 사출몰딩에 의하여 경제적이고 가연성의 플라스틱으로 구성되는 것을 특징으로 하는 믹서의 사용법.
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