KR100481930B1

KR100481930B1 - 저점성유체용믹서튜브

Info

Publication number: KR100481930B1
Application number: KR1019970006982A
Authority: KR
Inventors: 마르쿠스 플라이슐리; 고트립 슈나이더; 마르크 브루노 베를리
Original assignee: 술저 켐테크 악티엔게젤샤프트
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1997-03-04
Publication date: 2005-07-18
Also published as: TW358039B; JPH09276678A; CA2199332C; CZ291563B6; CN1167007A; PL182950B1; DE59610627D1; CA2199332A1; EP0800857A1; KR970069108A; MX9702575A; CN1078817C; CZ109197A3; EP0800857B1; PL319395A1; ES2203673T3; BR9701784A; US5813762A; ATE246036T1

Abstract

저점성(低粘性) 유체용 믹서튜브(1)는 최소한 하나 이상의 튜브포인트에서 그 단면을 부분적으로 막는 평판형 부재(2)를 포함한다. 그 부재에 의하여 뚫린 개구부(3)는 최소한 하나의 개구영역(31)으로 이루어지고, 이 개구(31)의 길이는 튜브벽(10)으로부터 튜브벽으로 튜브축(c)을 통하여, 또는 튜브벽으로부터 튜브축(c)을 통하여 제2 부분영역(32)으로 연장된다. 개구는 튜브축에 대하여 20∼60°, 바람직하게는 35∼45°의 범위내의 각(φ)을 이룬다. 또한, 흐름방향으로 개구부에 이어서 혼합통로(4)가 배설된다. 혼합될 유체는 현탁액내에 고형물을 함유할 수 있다.

Description

저점성 유체용 믹서튜브

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 저점성(低粘性)유체용, 특히 현탁액내에 고형물이 함유된 유체용 믹서튜브에 관한 것이다.

고형입자를 함유하는 유체가 퇴적의 발생없이 혼합될 수 있는 스태틱 믹서장치가 CH-PS 669 336에 공지되어 있다. 이 장치는 튜브내의 믹서부재로 이루어지고, 이것은 각각 2개의 외측 플랜지 및 최소한 하나의 내측 플랜지로 구성된다. 플랜지는 그 일단부 또는 한쪽에 갭없이 하우징에 연결되고, 반면 그 타단부는 튜브벽으로부터 이격되어 있다. 인접하는 플랜지는 서로 교차하고, 각 교차점에서 중간공간은 개방된다. 각각의 부분플로의 열십자 편향을 통하여 믹서부재 내에서 실질적으로 혼합이 일어난다.

본 발명의 목적은 공지의 믹서장치에 비하여 보다 경제적으로 제조될 수 있는 스태틱 인서트를 가진 믹서튜브를 제공하는 것이다. 이 목적은 청구항 1에 정의된 믹서튜브에 의하여 충족되고, 청구항에 지칭된 개구부(constriction), 즉 좁은 통로 및 개구부에 인접하는 혼합통로로 인하여 혼합이 일어난다. 이 종류의 믹서장치는 또한 고형물을 함유하지 않은 저점성유체용으로 사용될 수도 있다.

본 발명에 따른 저점성유체용 믹서튜브는, 튜브의 하나 또는 여러 포인트에서 그 단면을 부분적으로 막는 평판형 부재를 포함한다. 그 부재에 의하여 뚫린 개구부는 최소한 하나의 개구영역으로 이루어지고, 이 개구의 길이는 튜브벽으로부터 튜브벽으로 튜브축을 통하여, 또는 튜브벽으로부터 튜브축을 통하여 제2 부분영역으로 연장된다. 개구는 튜브축에 대하여 20∼60°, 바람직하게는 35∼45°의 범위내의 각을 이룬다. 또한, 흐름방향으로 개구부에 이어서 혼합통로가 배설된다.

본 발명에 따른 믹서장치의 개구부는, 유체가 개구부를 통과할 때, 흐르는 유체에 2개의 반대방향의 소용돌이가 형성되도록 배설된다. 유체가 혼합통로를 통과하는 동안 소용돌이에서 부분적으로 혼합이 일어난다. 공지의 믹서장치와의 비교에 있어서, 보다 적은 믹서부재 및 믹서부재당 단지 2개의 웨브가 양호한 혼합효과를 얻기 위하여 필요하다. 그러나, 보다 긴 튜브를 필요로 한다. 또한, 본 발명에 따른 믹서장치는 압력손실을 저감한다.

종속 청구항 2∼11은 본 발명에 따른 믹서튜브의 유리한 실시예에 관한 것이다. 청구항 12는 믹서튜브의 사용법에 관한 것이다.

다음에, 본 발명의 실시예에 대하여 도면에 따라서 상세히 설명한다.

도 1 및 2는 본 발명에 따른 저점성유체용 믹서튜브(1)를 나타낸다. 튜브벽(10)은 단지 1점쇄선으로 나타낸다. 원형 튜브는 직경(D)을 가진다. 믹서튜브(1)는, 튜브(1)의 단면을 튜브(1)의 각 위치에서 부분적으로 막아, 개구부 즉 좁은 통로(3)를 형성하는 인서트로서 평판형 부재(2)를 포함한다. 부재(2)는 주축(d,e)을 가진 타원형 면으로 배설된다.

부재(2) 내에 뚫린 개구부(3)는 2개의 부분영역(31,32), 즉 튜브벽(10)으로부터 튜브축(c)을 통하여 제2 부분영역(32)으로 축(e)에 따라서 연장되는 넓은 개구(31)와, 튜브벽(10)에 접하고, 제1 부분영역(31)에 횡방향으로 배설되는 긴, 여기서는 반달형상을 가진 관통플로개구(32)로 이루어진다. 제2 부분영역(32)의 형상은 또한 예를 들면 렌즈형상으로 될 수 있다.

축(e)(또는 개구(31))은 튜브축(c)에 대하여 약 20∼60°, 바람직하게는 35∼45°의 범위내의 각(φ)을 이룬다. 제2 부분영역(32)은 개구(31)의 뒤의 하류에 배설된다. 개구부(3)에 이어서 혼합통로(4)가 배설된다.

튜브단면의 수직투사면에 있어서, 개구부(3)의 개구면적은 튜브단면적의 약 50 ∼ 70％에 상당하고, 개구영역의 약 60 ∼ 70％는 개구로 되어 있다. 이러한 상태하에서, 재료소요량이 적고, 혼합될 유체의 흐름에서 단지 압력손실이 저감된다.

개구부(3)의 평판형 부재(2)는 2개의 세그멘트(21,22)로 형성된다. 이 세그멘트의 에지는 각각의 경우 실질적으로 다음의 부분, 즉 튜브벽(10)에 접하는 타원원호형의 에지부(a)와, 개구(31)의 경계를 형성하는 직선에지부(s)와, 개구부(3)의 제2 부분영역(32)에 접하는 에지부(b)로 이루어진다. 튜브벽(10)과 원호형 에지 사이에는 연결수단 예를 들면 용접재료에 의하여 각각의 위치에 연결될 수 있는 작은 갭이 있을 수 있다. 타원형 에지는 예를 들면 직선부재에 근사할 수 있다. 직선의 에지부(s)의 대신에, 또한 곡선의 것으로 할 수 있다.

세그멘트(21,22)가 매우 짧고 개구부의 개구가 75％에 달해도 비교적 양호한 혼합효과를 얻는다. 이러한 세그멘트(21,22)로는 혼합효과는 만족스럽지 못하지만, 한편 압력강하는 저감된다. 개구영역이 크면 압력강하 등이 저감되고, 그 역의 경우도 의미하는 것은 일반적으로 틀림없다.

도 1 및 2의 실시예에 있어서, 2개의 세그멘트(21,22)는 개구부(3)의 2개의 부분영역(31,32) 사이의 경계상에 있는 좁은 브리지(23)에 의하여 서로 연결된다. 이 브리지(23)로 인하여 평판형 부재(2)용으로 선택된 평판두께가 얇아도 되는 구조가 브리지(23)가 없는 것보다 안정성에 있어서 이점이 있다.

유체는 도 1에 화살표(5,5′)로 나타낸다. 개구부(3)는 단면의 수직투사면에서 화살표(6,6′)로 나타낸 반대 방향의 흐름의 2개의 소용돌이를 일으킨다.

개구(31)는 대략 사다리꼴(코너점 A, B, B′ 및 A′)이고, 이것이 개구부(3)의 제2 부분영역(32)에 향하여 그 방향으로 분기한다. 이 개구형상으로 인하여, 이상적인 소용돌이 쌍(6,6′)이 일어난다. 2개의 소용돌이강도가 동등하도록, 개구부(3)는 튜브축(c)에 대하여 대칭면으로 배설된다.

도 1 및 2의 실시예에 있어서, 개구부(3)에 배설된 평판형 부재(2)는 평면으로 배설된다. 그것들은 1매의 시트메탈로부터 연결브리지(23)와 함께 절단될 수 있다. 도 3은 어떻게 이 부재(2)들이 재료절약방식으로 시트메탈의 스트립으로부터 절단될 수 있는가를 나타낸다.

평판형 부재(2)는 평면의 대신에 굴곡될 수 있다.

최소한 2개의 개구부(3)가 믹서튜브(1)내에 배설되고, 제1 개구부(3)의 각 경우에 있어서, 인접하는 하류의 개구부(3′)가 튜브직경(D)의 약 3∼5배의 간격(m)으로 떨어져 혼합통로(4)의 외측에 배설된다. 따라서 인접하는 개구부(3,3′)사이의 비삽입공간은 튜브직경(D)의 약 2∼4배의 길이를 가진다. 인접하는 개구부(3,3′)의 개구(31)는 서로에 대해 횡방향으로 배설된다.

도 4 ~ 8은 가능한 개구부(3)의 또 다른 실시예를 나타낸다. 도 4에 있어서, 유사하게 형성된 2 개의 세그멘트(21,22)가 서로 각을 이루어 배설된다. 세그멘트(21,22)의 형상은 각각 도 5에 나타낸다. 세그멘트(21,22)는 예를 들면 파선으로 나타낸 바와 같은 브리지(23)에 의하여 또한 자연스럽게 연결될 수 있다.

도 6 및 7은 단면이 정방형 또는 장방형인 본 발명에 따른 믹서튜브(1)용의개구부(3)를 나타낸다. 또한, 도 6은 브리지(23)가 개구부(3)의 2개의 부분영역 사이의 경계가 아닌 다른 위치에 배설될 수 있는 것을 나타낸다. 브리지(23)는 예를 들면 원형 단면을 가진 봉으로 될 수 있다.

도 8의 제5 실시예는 단지 하나의 개구영역(31)으로 구성되는 개구부(3)를 나타낸다. 영역(31)은 사다리꼴(2개의 곡면 AA′,BB′을 가진)일 수 있고, 흐름의 방향으로 또한 역으로 분기될 수 있다.

본 발명에 따른 믹서튜브(1)는 현탁액 내에 고형물이 함유된 유체의 혼합에 사용될 수 있다. 이 사용법은 고형물이 섬유질형태일 때 특히 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 원형 단면을 가진 믹서튜브의 인서트의 제1 실시예를 나타낸 도면.

도 2는 도 1에 따른 타입의 2개의 인접하는 인서트를 나타낸 도면.

도 3은 메탈시트로부터 절단한 복수의 인서트를 나타낸 도면.

도 4는 제2 실시예를 나타낸 도면.

도 5는 도 4의 인서트의 세그멘트를 나타낸 도면.

도 6은 제3 실시예, 즉 사각형 단면을 가진 튜브를 나타낸 도면.

도 7은 도 6의 변형예를 나타낸 도면.

도 8은 제5 실시예를 나타낸 도면.

Claims

저점성 유체용 믹서튜브(1)로서, 튜브의 하나 또는 여러 포인트에서 그 단면을 부분적으로 막는 평판형 부재(2)를 포함하는 믹서튜브에 있어서,

상기 부재(2)에 의하여 뚫린 개구부(3)는 하나 이상의 제 1 부분영역(31)을 포함하며,

상기 부분영역(31)의 길이는, 튜브축(c)을 통과하여 튜브벽(10)으로부터 튜브벽까지 연장되거나, 또는 상기 튜브축(c)을 통과하여 튜브벽으로부터 제2 부분영역(32)까지 연장되며,

상기 부분영역(31)은 상기 튜브축(c)에대하여 20∼60°의 범위 내의 각(φ)을 이루며,

흐름방향으로 상기 개구부(3)에 이어서 혼합통로(4)가 배설되는 것을 특징으로 하는 저점성 유체용 믹서튜브.
제1항에 있어서,

상기 개구부(3)는, 상기 튜브축(c)을 통과하여 상기 제2 부분영역(32)으로 연장되는 개구(31)와, 상기 튜브벽(10)에 접하고, 긴, 반달상 또는 렌즈형태상인 관통흐름개구가 상기 제1 부분영역(31)에 직교하여 배설된 제2 부분영역(32)을 포함하며, 상기 혼합통로(4)는 상기 믹서튜브 직경(D)의 1∼10배의 범위 내의 길이(m)를 가지는 것을 특징으로 하는 저점성 유체용 믹서튜브.
제2항에 있어서,

상기 개구부(3)와 각각 연결된 평판형 부재(2)는 2개의 세그멘트(21,22)로 형성되고, 상기 세그멘트의 에지는 각각, 튜브벽(10)에 근접하거나 이격된 타원 원호형의 에지부(a)와, 상기 제1 부분영역(31)의 경계를 형성하는 에지부(s)와, 상기 개구부(3)의 제2 부분영역(32)에 접하는 에지부(b)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저점성 유체용 믹서튜브.
제3항에 있어서,

상기 2개의 세그멘트(21, 22)는, 상기 개구부(3)의 2개의 부분영역(31, 32) 사이의 경계상에 있는 하나 이상의 좁은 브리지(23)에 의하여 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 저점성 유체용 믹서튜브.
제1항에 있어서,

상기 제1 부분영역(31)은, 사다리꼴이고, 흐름 방향으로 확장되는(diverge)것을 특징으로 하는 저점성 유체용 믹서튜브.
제1항에 있어서,

상기 개구부(3)는 상기 튜브축(c) 상에 놓여있는 대칭면에 대하여 거울대칭(mirror symmetric)으로 배설되는 것을 특징으로 하는 저점성 유체용 믹서튜브.
제1항에 있어서,

상기 개구부(3)에 배설된 상기 평판형 부재(2)는 평면으로 배설되는 것을 특징으로 하는 저점성 유체용 믹서튜브
제7항에 있어서,

상기 2개의 세그먼트(21, 22)는, 상기 개구부(3)의 2개의 부분영역(31, 32) 사잉의 경계상에 있는 하나 이상의 좁은 브리지(23)에 의하여 서로 연결되고, 평면으로 배설된 상기 평판형 부재(2)는 1매의 시트메탈로부터 상기 연결브리지(23)와 함께 절단되는 것을 특징으로 하는 저점성 유체용 믹서튜브.
제1항에 있어서,

2개 이상의 개구부(3,3')가 구비되며, 하류에 위치하는 인접한 개구부(3')는 상기 믹서튜브 직경(D)의 약 3 ~ 5 배의 간격(m)으로 떨어져 상기 혼합통로(4)의 외측에 배설되거나, 또는 인접하는 개구부들(3, 3') 사이에는 상기 믹서튜브 직경의 2 ~ 4배의 비삽입 공간이 존재하는 것을 특징으로 하는 저점성 유체용 믹서튜브.
제9항에 있어서,

상기 인접하는 개구부(3,3')의 제1 부분영역(31)은 서로에 대해 횡방향으로 배설되는 것을 특징으로 하는 저점성 유체용 믹서튜브.
제1항에 있어서,

상기 믹서튜브 단면의 수직투사에 있어서, 상기 개구부(3)의 개구 면적은 상기 믹서튜브 단면적의 50∼75％에 상당하는 것을 특징으로 하는 저점성 유체용 믹서튜브.
현탁액 내에 섬유질 고형물이 함유된 유체를 혼합하기 위해 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 믹서튜브(1)를 사용하는 방법.