KR101516331B1 - 정적 혼합 부재 - Google Patents

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Abstract

중공형 본체(10)에 설치하기 위한 정적 혼합 부재는 복수의 리지 부재(ridge elements)를 포함하며, 1개 이상의 리지 부재(3)를 포함하는 제1 배열(21)이 제공되고, 상기 제1 배열은 제2 배열(31)에 대해 교차되어 배치되며, 상기 제2 배열(31)은 1개 이상의 제2 리지 부재(4)를 포함한다. 흐름의 주방향에 대한 상기 제1 배열(21) 및 상기 제2 배열(31)의 각도는 0°가 아니다. 제2 배열에 대한 제1 배열의 각도는 0°보다 크다, 흐름의 주방향에 대해 수직인 투사면 상에 제1 배열(21) 및 제2 배열(31)이 투사될 때, 서로 인접한 리지 부재 사이에는 적어도 일부 격자가 존재한다.
중공형 본체, 혼합 부재, 막대 부재

Description

정적 혼합 부재{STATIC MIXING ELEMENT}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 정적 혼합 부재에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 혼합 부재를 포함한 정적 혼합기(static mixer)에 관한 것이다.
관형 하우징으로 구성되고, 이 하우징 내에 1개 이상의 혼합 부재가 배치되는 관형 혼합 장치가 CH 642 564에 따른 종래 기술로부터 공지되어 있다. 상기 혼합 부재는 관 축에 대해 소정의 각을 이루는 복수의 교차 막대로 구성된다. 혼합 부재의 상기 막대는 2개 이상의 그룹으로 배열된다. 각 그룹 내의 복수의 막대는 실질적으로 평행하게 정렬된다. 일 그룹의 복수의 막대는 타 그룹의 복수의 막대와 교차한다.
CH 642 564와는 달리, DE 44 28 813에서는, 교차점의 영역에서 중첩되는 복수의 교차 막대를 포함하는 정적 혼합 장치가 공지되어 있다. DE 44 28 813에 있어서, 박강판 막대로서 제조된 막대의 이러한 공간적 확장은 인접한 막대와 대응되게 형성된 연결을 강화하거나 형성시킬 수 있다. 이 확장부에는, 박강판재로 제조된 인접한 막대를 수용하는 홈이 내어져 있다.
EP 0 856 353 A1에서는, 임계 체류 시간(critical residence time)을 갖는 소성 유동식 혼합물을 위해 제공되는 정적 혼합 장치의 일부인 모듈이 공지되어 있 다. 상기 장치는 복수의 막대가 배치되는 관형 하우징을 포함한다. 복수의 막대는 하우징의 종축에 대해 기울어져 있으며, 실질적으로는 하우징의 종축에 대해 수직인 직선 상에서 교차한다. 모듈은 하우징에 삽입될 수 있는 슬리브(sleeve)를 포함한다. 혼합물을 안내하는 정적 혼합 장치의 내벽은 상기 슬리브의 내측면에 의해 형성된다. 상기 막대는 혼합물의 이동 방향에 대향하는 어펙스(apex)와 슬리브의 내측면에 체결된 베이스(base)를 각각 구비한 맨드릴 식으로 제조된다. 각각의 어펙스는 정적 혼합 장치의 내벽에 대해 중간 공간을 형성한다.
1979년 CH 642 564에 따른 혼합기의 개발은 매개물을 층류 유동시키기 위한 정적 혼합 기술의 예기치 않은 개선을 나타내었다. 그 이후로, 이 혼합기는 자체 입증되어, 대체로 고점성 매개물을 갖는 매우 광범위한 적용 분야에 성공적으로 사용되고 있다. 그 후, 지난 약 30년 간, 상기 혼합기를 개선시키기 위한 노력이 반복적으로 이루어졌다. 그러나, 상당한 노력 및/또는 비용에도 불구하고, 단지 미미한 개선만이 기록될 수 있었다. 이에 따라, 변형된 오목형 막대 단면을 갖는 변경된 혼합기가 US 6,467,949 B1에서 보호되었다. 독립적인 측정 결과(게재년월:2005년 1월, 저널명: AlChE Journal Vol 51, No.1, 저자명: M.Heniche, P.A.Tanguy, M.F.Reeder, J.B.Fasano)에 의하면, 압력 손실 및 혼합 효율면에서 볼 때, 종래 기술에 대해 상기 변경된 정적 혼합기는 경미한 차이만을 보였다. 최근 공개된 또 다른 논문(2005년 맥마스터 대학교, S.Liu, PhD Thesis)에서는, 혼합 효율과 압력 강하의 개선을 위한 CH 642 564에 따른 종래의 다수 변형예가 상이한 기술들을 사용하여 조사되었다. 이 논문에서는 또한, US 6,467,949 B1에 따른 혼합 부재가 측정되었다. Liu는 동일한 혼합 효과로 15%의 저압 손실을 나타내거나, 더 좋지 않은 결과를 나타낸다. 또한, 막대 단면을 추가로 변화시키면, CH 642 564에 따른 혼합기에 대해 압력 손실이 7.5%까지 감소되므로, Liu는 좀더 나은 혼합 효과를 얻는다. CH 642 564에 따른 혼합기와 유사한 구조를 갖는 정적 혼합기의 혼합 거동을 개선 및 조사하기 위한 상기 연구예를 의하면, 오늘날까지 층류 혼합기의 혼합 효율 및 압력 강하의 어떠한 실질적인 개선도 이루지지 않았음을 알 수 있다.
놀랍게도, 정적 혼합 부재는, 상기 내용이 적용되지 않고, 심지어 상기 내용과 반대되는 내용이 맞는 곳에서 발견될 수 있다. 본 발명에 따른 혼합 부재의 사용에 의해 관측된 확실한 압력 손실의 감소 및 본 발명에 따른 혼합 부재에 의해 나타나는 유사 또는 개선된 혼합 효율은 기술상 획기적인 발전이다.
본 발명의 목적은 저압 손실을 동일하거나 개선된 혼합 효율로 기록할 수 있는 앞서 언급한 정적 혼합기에 대한 개선을 제공하는데 있다.
이러한 목적은 이하에서 규정한 정적 혼합 부재에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 정적 혼합 부재는 폭(Db)을 가지며, 실질적으로 Db와 동일한 폭을 갖는 중공형 본체 내에 설치될 수 있다. 정적 혼합 부재는 복수의 막대 부재를 포함하는데, 제1 배열은 1개 이상의 제1 막대 부재를 포함하고, 1개 이상의 제2 막대 부재를 포함하는 제2 배열에 대하여 교차 방식으로 배치된다. 제1 배열 및 제2 배열의 각도는 흐름의 주방향에 대해 0°가 아니다. 제1 배열 및 제2 배열의 각도는 0°이상이다. 흐름의 주방향에 대해 수직으로 배치되는 투사면 상에 제1 배열과 제2 배열을 투사할 때, 서로 인접한 막대 부재 사이에 중간 공간이 적어도 일부 배치된다. 혼합 부재의 폭(Db) 방향에서 측정된 막대 부재의 폭의 총합(z)은 혼합 부재의 폭(Db)의 95% 미만이다.
또 다른 특징은 정적 혼합 부재, 및 본 발명에 따른 혼합 부재를 포함한 정적 혼합기의 바람직한 실시예와 관련이 있다.
바람직하게는, 흐름의 주방향은 혼합 부재가 수용되는 중공형 본체의 종축 방향으로 배치될 수 있다. 제1 배열과 제2 배열에 의해 교차점이 형성되고, 이 교차점 사이에 격자판 부재가 배치될 수 있다. 격자판 부재는 1개 이상의 막대 부재의 국부적으로 두꺼운 부분 또는 확장부로 이루어질 수 있다. 투사면 상의 막대 부재의 개수는 총 4개 내지 10개이다. 바람직하게는, 배열마다 2개 이상의 막대 부재가 제공될 수 있다. 제1 및 제3 막대 부재는 제1 면에 배치된 막대 부재의 제1 배열의 일부이다. 제2 및 제4 막대 부재는 제2 면에 배치된 박대 부재의 제2 배열의 일부이다. 제1 배열의 막대 부재의 적어도 일부는 제1 면에 오프셋되어 배치되는 제3 면에 배치될 수 있다. 또한, 제2 배열의 막대 부재의 일부는 제2 면에 오프셋되어 배치되는 제4 면에 배치될 수 있다. 막대 부재는 폭(H)을 갖는다. 중공형 본체의 직경(D)에 대한 투사면 상의 막대 부재의 폭(H)의 총합(
Figure 112009079063413-pct00001
)은 이하에서 설명되는 파라미터(z)로 규정된다. 상기 파라미터(z)는, 특히 95% 미만, 바람직하게는 85% 미만, 특히 75% 미만, 특히 바람직하게는 65% 미만이다. 정적 혼합 장치는 정적 혼합 부재 뿐만 아니라, 상기 정적 혼합 부재를 수용하기 위한 중공형 본체 또는 슬리브를 포함한다. 정적 혼합 부재는 중공형 본체 또는 슬리브에 고정될 수 있으며, 정적 혼합 부재 및 중공형 본체나 슬리브는 단일 부품으로 구성될 수 있다.
정적 혼합 부재는 제1 면과 제2 면의 교차선 영역 및/또는 막대 부재 단부의 적어도 일부 영역에서 중공형 본체나 슬리브의 내벽에 고정될 수 있다.
전술한 실시예 중 어느 하나에 따른 정적 혼합 부재가 층류 유동을 하는 매개물, 특히 용융 폴리머(polymer melts) 등의 고점성 유체에 대해 바람직하게 사용될 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조로 하여 본 발명을 설명하기로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 정적 혼합 장치를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 정적 혼합 부재의 제1 실시예를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 정적 혼합 부재의 제2 실시예를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 정적 혼합 부재의 제3 실시예를 나타낸다.
도 5는 CH 642 564의 종래 기술에 대해, 다양한 설계 변수에 따른 본 발명의 혼합 부재의 압력 강하 및 혼합 효율의 결과를 비교한 그래프를 나타낸다.
도 6은 국부적으로 두꺼운 부분 및 확장부를 구비한 격자판 부재를 포함하는 교차 영역의 상세도를 나타낸다.
도 1은 중공형 본체(10) 내에 순차적으로 배치되는 4개의 혼합 부재를 나타 내고 있다. 순차적인 복수의 혼합 부재(2)가 서로에 대해 90°의 각도를 이루며 회전축으로 작용하는 중공형 본체 축(8)을 중심으로 회전된다. 중공형 본체(10)를 통해 유동하는 유체 흐름의 주방향은 중공형 본체 축(8) 방향으로 배치된다. 각각의 혼합 부재는 2개의 교차면(5, 6)에 배치되는 막대 부재(3, 4)의 배열로 되어 있다. 이와 관련하여, 막대 부재의 배열은 일 면에 실제로 배치되는 다수의 막대 부재를 나타낸다. 제1 교차면(5)은 막대 부재(3)의 제1 배열(21)을 포함하고, 제2 교차면(6)은 막대 부재(4)의 제2 배열(31)을 포함한다. 제1 및 제2 교차면(5, 6)은, 막대 부재(3)의 제1 배열(21)이 막대 부재(4)의 제2 배열(31)과 교차되도록, 서로에 대해 소정의 각도를 이루며 배치된다. 인접하는 복수의 막대 부재는 서로 나란히 배치되어, 막대 부재의 폭(H)의 총합이 관 직경(D)과 같아진다. 본 경우에 있어서, 복수의 막대 부재는 직접 서로 인접해 있다. 본 실시예에 따르면, 각각의 유동 유체의 분자는, 유체 분자가 흐름의 주방향을 따라 유동한다는 이상적인 가설 아래, 막대 부재에 강한 충격을 준다. 이처럼, 각각의 막대 부재는 유동 유체 분자에 대한 장애물을 나타내므로, 유체 분자가 막대 부재에 충격을 주기 전에, 유체 분자의 편향이 발생될 수 있다. 따라서, 정적 혼합 부재의 내부에 있어서, 유체 분자가 흐름의 주방향으로 유동한다는 상기 가설은 더이상 적용되지 않는다. 흐름의 주방향으로부터 유체 분자를 편향시킴으로써, 유체 유동의 혼합이 발생된다. 이는, 즉 흐름의 주방향으로부터 편향을 크게 함으로써, 혼합 효과를 개선시켜야 한다라는 의미가 된다. 그러나, 흐름의 주방향으로부터 유체 분자의 편향을 크게 하는 것은 대체로 압력 손실을 증가시키는 것임을 의미한다.
유동이 있는 장애물의 단면이 최대한 자유로울 때, 압력 손실이 감소되는 것으로 통상 알려져 있기 때문에, 압력 손실을 감소시키기 위해, 장애물을 유동 속에서 벗어나게 하는 것이 분명하다. 그러나, 종래의 견해에 따르면, 유체 요소가 실제로 이격되지 않은 상태로 형성된 갭(gaps)을 통해 유동하여, 다른 유체 분자와 혼합되지 않고 흐름의 주방향을 따라 유동하기 때문에, 혼합이 균일하게 이루어지는 구간 다음에는, 보다 양호하지 못한 혼합이 이루어졌을 것으로 예상되었을 것이다. 놀랍게도, 도 2에 따른 막대 부재의 배열은 상기 설명이 적용되지 않는 것을 알 수 있다. 중공형 본체(10)에 삽입하기 위한 본 발명에 따른 정적 혼합 부재(2)는 복수의 막대 부재를 포함한다. 제1 막대 부재(3) 및 제3 막대 부재(13)가 제2 막대 부재(4) 및 제4 막대 부재(14)에 대해 교차 방식으로 배치되어 있다. 제1 막대 부재(3) 및 제3 막대 부재(13)는 막대 부재의 제1 배열(21)을 형성한다. 제2 막대 부재(4) 및 제4 막대 부재(14)는 막대 부재의 제2 배열(31)을 형성한다.
막대 부재는, 예컨대 관형 부재 또는 판형, 디스크형 또는 막대형 부재로, 설계될 수 있다. 막대 부재의 단면은 에지가 없는 단면, 예를 들면 원형 또는 타원형 단면일 수 있다. 막대 부재의 단면은 에지가 있는 단면, 즉 예를 들면 직사각형 또는 다이아몬드형 단면일 수도 있다. 복수의 에지 사이의 연결선은 직선이거나 곡선일 수 있으며, 특히 볼록하거나 오목할 수 있는데, 이는, 예컨대 EP 1 305 108 B1에서 실현된다. 막대 부재는 결합된 배열로부터 적어도 단면 방향으로 돌출될 수 있는데, 예를 들면 물결형 구조를 가질 수 있다. 이 경우에, 상술한 배열면은 중간면으로 이해될 수 있다.
또한, 막대 부재는 배열 방향, 즉 중간면에 대한 대응면 또는 평행 방향으로 불규칙적인 구조, 예컨대 물결형 표면을 가질 수도 있다. 이 경우에, 막대 부재의 폭(H)은 막대 길이에 대한 막대 부재의 평균폭으로 정의된다. 또한, 개별 막대 부재는 배열 내에서 서로에 대해 평행하게 연장될 필요가 없고, 오히려 동일한 배열을 갖는 다른 막대 부재에 대하여 각을 이룰 수 있다.
본 발명의 놀라운 효과는 형성된 각각의 막대 부재 단면 및 각각의 막대 부재 형상에서 발생되므로, 막대 부재의 단면 및 형상과는 대체로 무관하다. 만일, 상기 두 배열(21, 31)이 흐름의 주방향에 대해 수직으로 배치되고, 밀봉된 중공형 본체(10)의 종방향에 대해 수직인 면 상에 돌출되어 있다면, 도 1에 따른 막대 부재의 배열(21, 31)은 서로 동일 평면에 배치되고, 이러한 식으로 돌출된 복수의 막대 부재 사이에는 어떠한 중간 공간도 존재하지 않는다. 이와 달리, 만일 도 2 내지 도 4에 따른 실시예 중 어느 하나의 실시예에서 동일한 돌출이 형성된다면, 복수의 막대 부재 사이에는 상기 형태의 중간 공간이 존재하게 된다.
도 2는 중공형 본체(10)에 대한 방사상 단면으로서, 막대 부재(3, 13) 또는 막대 부재(4, 14)의 돌출을 정확히 나타내고 있다. 본 도면에서, 막대 부재는 폭(H)과, 서로 간에 간격(a)을 가지며, 본 도면의 특히 바람직한 실시예에 따른 인접한 막대 부재의 폭(H)과 간격(a)은 동일하다. 또한, 본 발명의 놀라운 효과는 간격(a) 및/또는 폭(H)이 서로 다를 때에도 발생한다.
도 3은 본 발명에 따른 혼합 부재의 제2 실시예를 나타내고 있다. 이와 관련하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 배열된 모든 막대 부재가 실질적으로 동일한 면 에 배치된 경우나, 또는 도 4에 도시되는 바와 같이, 모든 막대 부재가 실질적으로 평행한 면에 배치되지만, 종축의 방향으로 약간 오프셋(offset)되는 경우에, 복수의 막대 부재가 막대 부재의 배열을 형성한다. 도 3의 실시예에 따라, 막대 부재의 배열이 2개 또는 3개의 막대 부재로 구성된다. 이 경우에, 면(5)에 배치되는 막대 부재의 제1 배열(21)은 2개의 막대 부재(3, 13)로 구성된다. 면(6)에 배치되는 막대 부재의 제2 배열(31)은 막대 부재(4, 14, 24)로 구성된다. 2개의 교차면(5, 6)은 제1 및 제2 배열에 의해 연결된다. 제1 교차면(5) 및 제2 교차면(6)은, 제1 교차면(5)에 배치되는 막대 부재가 제2 교차면(6)의 막대 부재와 교차되도록, 서로에 대해 소정의 각도로 배치되고, 교차선(7)을 형성한다.
도 2에 따라, 다음 식은 중공형 본체의 직경에 대한 막대 부재의 상대폭(H)의 총합을 계산하는데 사용된다.
Figure 112009079063413-pct00002
만일, 막대 부재의 폭이 모두 같다면, 상기 식 대신, 다음 식이 사용된다.
Figure 112009079063413-pct00003
여기서, N은 제1 배열(21)의 막대 부재 및 제2 배열(31)의 막대 부재의 총 개수이다. 바람직하게는, 배열의 가장 바깥쪽에 있는 막대 부재는 중공형 본체의 내벽에 접하거나, 기껏해야 상기 내벽으로부터 약간 이격되어 있을 뿐이다.
여기서는 특히, 중공형 본체의 직경은 원형 단면을 가진 중공형 본체에 맞게 설정된다. 또한, 중공형 본체는 타원형 단면이나 다각형, 특히 직사각형 또는 정사각형 단면을 가질 수도 있다. 직경 대신에, 다음의 관계식을 이용한 측정 폭(Db)이 z를 계산하는데 사용된다.
Figure 112009079063413-pct00004
또는, 만일 복수의 막대 부재 및 복수의 간격의 폭이 각각 같은 경우에는, 다음의 관계식을 이용한다.
Figure 112009079063413-pct00005
그런 다음, 위와 같이 z를 계산하는 동일한 방식으로, 다음 식이 사용된다.
Figure 112009079063413-pct00006
중공형 본체의 폭(Db)은 제작 공차 및 조립 공차를 고려하지 않은 혼합 부재의 폭과 실제로 동일하다. 본 발명에 대하여, 어떠한 경우라도, z는 95% 미만, 바람직하게는 85% 미만, 더 바람직하게는 75% 미만, 특히 바람직하게는 65% 미만이 된다. 동시에, 본 발명에 대하여, 어떠한 경우라도, 면 상에 수직하게 돌출된 두 교차 배열의 막대 부재의 표면의 총합은 면의 총 단면적의 95% 미만, 바람직하게는 85% 미만, 더 바람직하게는 75% 미만, 특히 바람직하게는 65% 미만에 달한다. 바람직하게는, 막대 부재의 개수(N)는 최소 4개에서 최대 10개에 달한다. 상기 식에서는 통상의 생산 공차나 설치 공차가 고려되지 않는다. 만일, 막대 부재가 중공형 본체의 내벽에 접하지 않는다면, 완전히 사전 제작된 복수의 혼합 부재를 더욱 간단히 설치 및 제거할 수 있다. 혼합 부재의 어떠한 열 팽창도 조작 중에 대체로 방해를 받지 않으면서 발생될 수 있다. 유동 매체 및 혼합 부재의 구조 설계에 따라, 막대 부재가 중공형 본체의 내벽에 직접 연결되는 경우에, 주변 영역에 데드존(dead zones)이 형성될 수 있다. 이러한 이유로, EP 0 856 353 A1에서 이미 나타낸 바와 같이, 중공형 본체의 내벽과 막대 부재의 적어도 일부 사이에 작은 간격을 형성하는 것이 바람직할 수도 있다.
도 4에서는 또 다른 실시예를 나타내고 있다. 도 3과는 달리, 제1 배열(21)의 모든 막대 부재(3, 13, 23)가 하나의 면(5)에 배치되지 않고, 오히려 일부의 막대 부재가, 실질적으로 평행하지만 종축의 방향으로 적어도 약간 변위된 면(5')에 배치된다.
광범위한 연구를 통해, 정적 혼합 부재를 나타내는 기하학적 파라미터는 규칙적으로 변경되었고, 압력 손실 및 혼합 효율에 대하여, 최종적인 혼합기의 파라미터가 측정되었다.
압력 손실에 대하여, 길이가 상이한 복수의 정적 혼합기가 서로 비교될 수 있도록 하기 위해, 혼합기 길이당 압력 손실이 최적으로 계산되었다.
면(A)에서의 혼합도는 변동 계수(CoV)에 의해 설명된다. 상기 혼합도는, 면(A)에서의 농도의 평균값(
Figure 112009079063413-pct00007
)으로 표준화된 A에서의 농도 분포의 표준 편차로서 정의된다.
Figure 112009079063413-pct00008
혼합이 잘 이루어지면, CoV는 작아진다. 상이한 혼합기들을 비교하기 위해, 동일한 분포를 갖는 소정의 혼합기 길이에 대하여 상기 변동 계수(CoV)의 감소가 결정되고, 또한 소정의 길이에 따라 더 작은 변동 계수(CoV)를 갖는 혼합기가 더 강하고 우수하게 혼합시키기 전에 동일한 변동 계수(CoV)가 결정되었다.
본 연구 결과를 통해, 복수의 교차 막대 부재 사이에 간격(a)을 갖는 혼합 부재가 상당히 많은 유리한 특성을 갖는다는 것을 알 수 있다. 바람직하게, 간격(a)은 막대 부재의 폭(H)과 대체로 동일한 크기를 갖는다. 이 때문에, 소정의 길이를 따라 동일하거나 개선된 혼합도를 갖는 종래 기술에 대하여, 동일한 작업 처리량과 동일한 유동 단면으로 인한 압력 손실이 실질적으로 감소될 수 있다. 동일한 혼합도에 의해, 압력 손실이 2/3 또는 그 이상으로 감소될 수 있다.
도 5에서는, CH 642 564에 따른 종래 기술과 비교하여 볼 때, 본 발명에 따른 다양한 변형예의 혼합 부재의 혼합기 길이당 압력 손실 및 소정의 혼합기 길이에 따른 혼합기 특성에 대한 본 연구의 결과가 도시되어 있다. 이와 관련하여, 가로 좌표는 종래 기술의 압력 손실에 대한 상대 압력 손실을 나타내고, 세로 좌표는 동일한 혼합기 길이에 따른 종래 기술의 혼합도에 대한, 소정의 혼합기 길이에 따른 상대 혼합도를 나타낸다. 이러한 값 쌍은 본 도면에서 (1, 1)을 기준으로 하였기 때문에, 본 발명에 따른 상대 압력 손실은 종래 기술에 따른 압력 손실의 20% 내지 80%이다. 소정의 혼합기 길이에 따른 변동 계수(CoV)는 종래 기술에 따른 값의 75% 내지 125%이다. 따라서, 그래프(20)의 모양은, 실질적으로 낮은 압력 손실에도 불구하고, 오히려 혼합도, 구체적으로는 75%와 100% 사이의 변동 계수(CoV)가 상당히 개선될 수 있다는 것을 명확히 보여준다. 이러한 점에서 한편으로는, 위에서 설명한 바에 따라 변동 계수(CoV)가 작아지면, 혼합도가 더 좋아진다는 것을 의미한다는 것에 유념해야 한다. 적절한 설계에 의해, 상대 압력 손실은 종래 기술의 압력 손실의 2/3 이상 감소될 수 있다. 다른 변형예에 있어서, CH 642 564에 따른 혼합기에 대하여 50% 이상의 압력 손실 감소가 일어날 수 있는 동시에, CH 642 564에 따른 종래 기술에 대하여 소정의 혼합기 길이에 따른 혼합도는 20%까지 감소될 수 있다. 도 3에 도시된 혼합 부재는, 본 다이어그램에서 압력 손실이 종래 기술에 비해 약 60% 작고, 동시에 상기 소정의 혼합기 길이에 따른 혼합도가 20% 더 좋은 점에 대응한다.
도 3 및 도 4의 실시예에 따르면, 격자판 부재(15, 16)가 인접한 막대 부재 사이에 적어도 일부 배치된다. 막대 부재는, 격자판 부재의 의하여, 간단히 설치될 수 있다. 또한, 격자판 부재는 정적 혼합 부재의 안정성을 증가시킬 수 있다. 이와 관련하여, 격자판 부재는, 예를 들면 막대 부재에 용접함으로써 연결되거나, 국부적으로 두꺼운 부분 또는 확장부의 형태로 이루어질 수도 있는 개별 요소일 수 있다. 도 6은 벽 부근의 막대 부재의 영역에서의 확장부에 대한 일 예를 나타내고 있다.
도 6은 국부적으로 두꺼운 부분 및 확장부의 형태로 되어 있는 2개의 격자판 부재(15, 16)를 포함하는 막대 부재(3, 4)의 교차 영역을 상세하게 나타내고 있다. 이들 두꺼운 부분은 2개 막대 부재를 서로 연결시킬 수 있다. 상기 두꺼운 부분은 교차 영역에 실제로 제한된다. 두꺼운 부분(16)은 단지 상기 막대 부재들의 국부적인 연결만을 이루기 때문에, 유동에 대해 거의 영향을 미치지 않는다.

Claims (14)

  1. 복수의 막대 부재(3, 4, 13, 14)를 포함하며, 폭(Db)과 실질적으로 동일한 폭을 갖는 중공형 본체(10)에 설치하기 위한 폭(Db)를 갖는 정적 혼합 부재(2)로서,
    상기 중공형 본체(10)의 축의 방향으로 흐름의 주방향이 정해지고,
    상기 정적 혼합 부재(2)는, 1개 이상의 제1 막대 부재(3)를 포함하는 제1 배열(21) 및 1개 이상의 제2 막대 부재(4)를 포함하는 제2 배열(31)로 이루어지고,
    상기 제1 배열(21)은 상기 제2 배열(31)에 대해 교차되어 배치되며,
    상기 흐름의 주방향에 대한 상기 제1 배열(21) 및 상기 제2 배열(31)의 각도는 0°가 아니고, 상기 제2 배열(31)에 대한 상기 제1 배열(21)의 각도는 0°보다 크고,
    상기 흐름의 주방향에 대해 수직으로 배치되는 투사면 상에 상기 제1 배열(21) 및 상기 제2 배열(31)이 투사될 때, 서로 인접한 막대 부재(3, 4, 13, 14) 사이에 적어도 부분적으로 중간 공간(intermediate space)이 배치되고,
    상기 막대 부재(3, 4, 13, 14) 각각은 폭(H)을 가지고 배치되며,
    상기 혼합 부재(2)의 폭(Db) 방향으로 측정된 상기 막대 부재(3, 4, 13, 14)의 상기 폭(H)의 총합(z)은 상기 혼합 부재(2)의 폭(Db)의 95% 미만인,
    정적 혼합 부재.
  2. 제1항에 있어서,
    교차선(7)이 상기 제1 배열(21) 및 상기 제2 배열(31)에 의해 형성되며, 상기 교차선(7) 사이에 격자판 부재(15, 16)가 배치되는, 정적 혼합 부재.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 격자판 부재(15, 16)는 1개 이상의 막대 부재의 국부적으로 두꺼운 부분 또는 확장부로 이루어진, 정적 혼합 부재.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투사면 상의 상기 막대 부재의 개수는 총 4개 내지 10개인, 정적 혼합 부재.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    배열마다 2개 이상의 막대 부재가 제공되는, 정적 혼합 부재.
  6. 제5항에 있어서,
    제1 및 제3 막대 부재(3, 13)는 제1 면(5)에 배치된 막대 부재의 상기 제1 배열(21)의 일부이며, 제2 및 제4 막대 부재(4, 14)는 제2 면(6)에 배치된 막대 부재(4, 14, 24)의 상기 제2 배열(31)의 일부인, 정적 혼합 부재.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 배열(21)의 상기 막대 부재의 적어도 일부는 상기 제1 면(5)에 오프셋되어 배치되는 제3 면(5') 상에 배치되고, 상기 제2 배열(31)의 상기 막대 부재의 적어도 일부는 상기 제2 면(6)에 오프셋되어 배치되는 제4 면 상에 배치되는, 정적 혼합 부재.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    z는 85% 미만인, 정적 혼합 부재.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 정적 혼합 부재 및 상기 정적 혼합 부재를 수용하기 위한 중공형 본체(10) 또는 슬리브를 포함하는,
    정적 혼합 장치(1).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 정적 혼합 부재는 상기 중공형 본체(10) 또는 슬리브에 고정되는, 정적 혼합 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 정적 혼합 부재 및 상기 중공형 본체(10) 또는 슬리브는 단일 부품으로 구성된, 정적 혼합 장치.
  12. 제6항에 따른 정적 혼합 부재 및 상기 정적 혼합 부재를 수용하기 위한 중공형 본체(10) 또는 슬리브를 포함하는 정적 혼합 장치(1)로서,
    상기 정적 혼합 부재는, 상기 제1 면(5)과 상기 제2 면(6)의 교차점 영역 또는 상기 막대 부재의 단부의 적어도 일부 영역에서, 상기 중공형 본체 또는 상기 슬리브의 내벽에 고정된, 정적 혼합 장치.
  13. 층류 식으로 유동하는 매체를 혼합 또는 접촉시키기 위하여, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 정적 혼합 부재를 사용하는 방법.
  14. 삭제
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