KR101968476B1 - 정적 혼합기를 위한 재구성형 혼합 배플 및 정적 혼합기의 제조 방법 - Google Patents

정적 혼합기를 위한 재구성형 혼합 배플 및 정적 혼합기의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

정적 혼합기(16)에서 유체 유동을 혼합하기 위한 혼합 배플(10)은 길이방향을 따라 연장되는 혼합 요소 지지 구조체(30)와 상기 혼합 요소 지지 구조체(30)에 결합된 가동식 혼합 요소들(34)의 제 1 세트를 포함한다. 가동식 혼합 요소들(34)의 제 1 세트는 제 1 구성으로 형성되고 혼합 배플(10)이 배플 관형 도관(14) 안으로 삽입될 때 제 2 구성으로 이동한다. 제 2 구성에서, 가동식 혼합 요소들(34)의 제 1 세트는 유체들을 혼합하도록 최적화되고 몰딩되기에 어려운 복수의 언더컷들을 형성한다. 혼합 배플(10)은 또한 가동식 혼합 요소들(34)의 제 1 세트가 제 2 구성으로 이동할 때 가동식 혼합 요소들(34)의 제 1 세트와 엮어지는 정지식 혼합 요소들(42)의 제 2 세트를 포함한다.

Description

정적 혼합기를 위한 재구성형 혼합 배플 및 정적 혼합기의 제조 방법{RECONFIGURABLE MIXING BAFFLE FOR STATIC MIXER AND METHOD FOR MAKING A STATIC MIXER}
관련 출원의 교차 참조
본원은 2012년 10월 24일자 출원된 (계류중) 출원 번호 제 13/658,948 호 및 2011년 10월 31일자 출원된 (계류중) 출원 번호 제 61/553,575 호의 우선권을 청구하고, 이들은 참고로 본원에서 합체되어 있다.
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 유체 분배기에 관한 것이며, 특히 정적 혼합기의 구성요소들에 관한 것이다.
멀티플럭스(Multiflux), 나선형 및 기타의 다수의 무동작 혼합기 유형들이 존재한다. 대부분의 이들 혼합기 유형들은 동일한 일반적인 원리들을 실행하여 유체 분배기에서 유체들을 함께 혼합한다. 이들 혼합기들에서, 유체들은 중첩 방식으로 유체들을 분할 및 재조합함으로써 함께 혼합된다. 이러한 조치는 교번하는 기하학적 형태의 일련의 혼합 배플들에 대해서 유체를 압송함으로써 달성된다. 이러한 분할 및 재조합은 혼합되는 유체들의 층들이 얇아져서 결국 서로를 지나서 확산되게 한다. 이러한 혼합 공정은 특히 고점도의 유체들에 의해서 매우 효과적인 것으로 입증되었다. 하나의 예시적인 유형의 정적 혼합기는 연속적인 분할 및 재조합을 실행하기 위하여 도관에 배치된 우측 및 좌측 혼합 배플들과 같은 가변 기하학적 형태들의, 일련의 교번하는 혼합 배플들을 포함한다.
이러한 유형들의 혼합기들은 일반적으로 다량의 유체 유동의 대부분을 함께 혼합하는데 효과적이지만, 유체들을 철저하게 혼합시키기 위하여 다수의 혼합 배플들이 제공되어야 하고, 그에 의해서 혼합기의 전체 길이를 증가시킨다. 이 추가 길이는 긴 정적 혼합기를 갖는 유체 분배기는 임의의 분배 동작에 대해서 충분히 컴팩트하지 않기 때문에 바람직하지 않다. 정적 혼합기의 길이를 단축하기 위하여, 다량의 유체 유동을 2 부분들보다 많은 다수의 부분들로 동시에 분할하기 위하여 격자를 형성하는 더욱 많은 수의 교체 블레이드들 또는 플레이트들을 포함하는 더욱 새로운 혼합 배플들이 개발되어야 한다. 이들 혼합 배플들은 다량의 유체 유동을 더욱 신속하게 혼합하므로 정적 혼합기의 길이를 상당히 단축시킬 수 있게 한다.
그러나, 다수의 교차 블레이드들을 갖는 혼합 배플들은 제조하기에 더욱 어렵다. 예로서, Brauner 등에게 허여된 미국 특허 제 4,220,416 호는 정적 혼합기의 도관 안으로 삽입되기 전에 개별적으로 몰딩되고 서로 맞물린 2개의 V형 코움형 부분(V-shaped comb-like portion)들로서 몰딩된 혼합 배플들을 기술하고 있다. 이들 혼합 배플들에서 블레이드들 사이의 다수의 교차부들은 특수 몰딩 설비 없이 몰딩될 수 없거나 또는 몰딩되기에 불가능한 상당한 수의 언더컷(undercut)을 형성한다. 이들 혼합 배플들이 몰딩될지라도, 각 혼합 배플들은 정적 혼합기 분야에서 일반적인 단일 배플 스택(baffle stack)의 부분으로서 몰딩되는 것보다 개별적으로 몰딩되어야 한다. 결과적으로, 정적 혼합기를 형성하도록 각각의 개별 혼합 배플 및 도관을 제조하고 조립하는 것은 복잡하고, 비용 및 시간 소모적이다.
추가로, 각각 제조된 혼합 배플은 도관과의 마찰 끼워맞춤을 제공하면서 도관 내에 적절하게 끼워지도록 엄격한 허용오차에 적응해야 한다. 단일 배플 스택으로서 각각의 혼합 배플의 몰딩 없는, 혼합 배플들 사이의 허용오차의 불일치는 다양한 혼합 배플들의 조립을 불가능하지는 않을지라도 어렵게 할 수 있다.
따라서, 다수의 언더컷들을 갖는 이들 혼합 배플들을 포함하는 정적 혼합기들의 제조와 관련된 문제점들 중 일부를 처리하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른, 정적 혼합기에서 유체 유동을 혼합하기 위한 혼합 배플은 길이방향을 따라 연장되는 혼합 요소 지지 구조체를 포함한다. 상기 혼합 배플은 또한 상기 혼합 요소 지지 구조체에 결합된 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트를 포함한다. 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 제 1 구성으로 형성된다. 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 혼합 배플이 관형 도관 안으로 삽입될 때 상기 제 1 구성에서 제 2 구성으로 이동한다.
일 형태에서, 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 제 1 구성에서 상기 길이방향으로부터 제 1 각도로 각이 지고, 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 제 2 구성에서 상기 길이방향으로부터 상기 제 1 각도보다 작은 제 2 각도로 각이 진다. 예를 들어, 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 제 1 구성에서 상기 길이방향과 직각이고 상기 제 2 구성에서 상기 길이방향으로부터 예각으로 각이 진다. 또한, 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 각각 관형 도관에 배치될 때 상기 제 1 구성에서 상기 제 2 구성으로 탄성적으로 변형되거나 또는 다르게는 이동하도록 크기설정된다. 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 각각 제 1 구성에서 일반적으로 평면형이고 제 2 구성에서 일반적으로 비평면형이다. 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 혼합 요소 지지 구조체에 연결된 내단부와, 상기 관형 도관과 마찰 결합하도록 구성된 모따기형 외단부를 각각 포함한다.
다른 형태에서, 상기 혼합 배플은 상기 혼합 요소 지지 구조체에 결합된 정지식 혼합 요소들의 제 2 세트를 추가로 포함한다. 상기 정지식 혼합 요소들의 제 2 세트는 상기 제 1 구성에서 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트와 엮이지(interlaced) 않지만, 상기 제 2 구성에서 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트와 함께 맞물리어 격자 구조체를 형성한다. 여기서, 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 제 2 구성에서 복수의 언더컷(undercut)들을 형성하고, 상기 언더컷은 상기 혼합 요소가 제 2 구성에서 몰딩되기에 어렵게 한다. 상기 혼합 배플은 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트가 제 2 구성에서 배치되는 동안 용이하게 이동하거나 또는 변형되도록 비금속성 재료로 제조된다.
다른 실시예에서, 유체 유동을 혼합하기 위한 정적 혼합기는 관형 도관; 및 상기 관형 도관 안으로 삽입된 적어도 하나의 혼합 배플을 포함한다. 상기 혼합 배플은 길이방향을 따라 연장되는 혼합 요소 지지 구조체 및 상기 혼합 요소 지지 구조체에 결합된 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트를 포함한다. 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 제 1 구성으로 형성된다. 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 혼합 배플이 관형 도관 안으로 삽입될 때 상기 제 1 구성에서 제 2 구성으로 이동한다.
상기 혼합 배플은 단일 배플 스택을 형성하도록 적어도 하나의 추가 배플과 일렬로 몰딩된다. 한 형태에서, 상기 추가 배플들 중 적어도 하나는 상기 혼합 배플과 다른 유형의 배플이다. 다른 형태에서, 상기 추가 배플들 중 적어도 하나는 상기 혼합 배플과 다른 각도로 배향된다. 상기 정적 혼합기의 관형 도관은 내경을 포함하고, 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 각각 요소 길이를 한정한다. 상기 요소 길이는 상기 관형 도관의 상기 내경의 절반보다 길고, 이는 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트가 상기 관형 도관 안으로 삽입될 때 제 2 구성으로 피봇 또는 변형되게 실행한다.
다른 실시예에서, 유체 유동을 혼합하기 위한 정적 혼합기는 내경을 한정하는 관형 도관 및 상기 관형 도관 안으로 삽입된 적어도 하나의 혼합 배플을 포함한다. 상기 혼합 배플은 길이방향을 따라 연장되는 길이방향 바아와 상기 길이방향 바아에 피봇식으로 결합된 혼합 요소들의 제 1 세트를 포함한다. 상기 혼합 요소들의 제 1 세트는 각각 요소 길이를 한정하고, 상기 요소 길이는 상기 관형 도관의 상기 내경의 절반보다 길다. 따라서, 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 관형 도관 안으로 삽입될 때 피봇 또는 변형되어야 한다. 상기 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 길이방향을 향하여 또는 상기 길이방향으로부터 멀리 상기 혼합 요소들의 제 1 세트를 피봇 이동할 수 있게 하도록 상기 길이방향 바아에 피봇식으로 결합된다.
또다른 실시예에서, 정적 혼합기의 제조 방법은 적어도 하나의 배플을 몰딩하는 단계를 포함한다. 상기 혼합 배플은 길이방향을 따라 연장되는 혼합 요소 지지 구조체와 제 1 구성을 갖는 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트를 포함한다. 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 혼합 배플이 관형 도관 안으로 삽입될 때 제 2 구성으로 이동하도록 구성된다.
예를 들어, 상기 혼합 요소들은 배플이 삽입될 때 변형될 수 있도록 또한 충분히 얇은 변형가능한 플라스틱 재료로 전체적으로 형성될 수 있다. 대안으로, 상기 혼합 요소들은 비록 강성 부분들일지라도 혼합 요소들의 피봇 이동을 허용하는 활성 힌지 구조와 함께 형성될 수 있다. 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 유체들을 혼합하기에 최적화되고 제 2 구성에서 복수의 언더컷들을 형성한다.
또다른 실시예에서, 정적 혼합기의 제조 방법은 적어도 하나의 혼합 배플을 몰딩하는 단계를 포함한다. 상기 혼합 배플은 길이방향을 따라 연장되는 혼합 요소 지지 구조체와 제 1 구성을 갖는 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 혼합 배플을 관형 도관 안으로 삽입하는 단계 그리고 상기 혼합 배플이 상기 관형 도관 안으로 삽입될 때 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트를 상기 제 1 구성에서 제 2 구성으로 이동시키는 단계를 포함한다.
정적 혼합기를 조립하는 다른 방법은 복수의 혼합 요소들을 포함하는 적어도 하나의 혼합 배플을 도관 안으로 삽입하는 단계를 포함한다. 상기 혼합 배플을 삽입하는 동안, 상기 혼합 요소들의 적어도 일부는 혼합 구성으로 이동될 수 있다. 이를 위해, 상기 혼합 배플은 몰딩 공정을 위해 최적화된 제 1 구성으로 몰딩되고 그후 유체들을 혼합하도록 최적화된 제 2 구성으로 사용될 수 있다.
본 발명의 상기 및 기타 목적들은 본원의 도면과 연계하여 기술된 하기 상세 설명을 참조할 때 더욱 명확해질 것이다.
본원에 합체되고 본원의 일부를 구성하는 첨부된 도면은 본 발명의 일반적인 설명과 함께 본 발명의 실시예들을 예시하고, 본 실시예들의 상세한 설명은 본 발명의 원리를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합 배플을 포함하는 배플 스택의 사시도.
도 2는 도 1의 배플 스택의 측면도.
도 3은 배플 스택에 있는 다른 배플들로부터 제거되고 제 1 구성에 위치한 도 1의 혼합 배플의 적어도 일부의 사시도.
도 4는 제 1 구성에 있는 도 3의 혼합 배플의 측면도.
도 5는 배플 스택이 관형 도관 안으로 삽입되는 동안, 도 1의 배플 스택을 통합하는 정적 혼합기의 사시도.
도 6은 관형 도관 안으로 삽입된 후에 제 2 구성에 위치한 도 3의 혼합 배플의 사시도.
도 7은 제 2 구성에 있는 도 6의 혼합 배플의 측면도.
도 8은 혼합을 위해 최적화된 제 2 구성에 있는 혼합 배플을 포함하는 도 1의 배플 스택의 사시도.
도 9는 도 8의 배플 스택의 측면도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 혼합 배플의 적어도 일부의 사시도로서, 상기 혼합 배플이 제 1 구성에 위치하는 도면.
도 11은 배플 스택에 있는 도 10의 복수의 혼합 배플들의 사시도.
도 12는 혼합을 위해 최적화된 제 2 구성에 위치한 도 10의 혼합 배플의 사시도.
도 13은 배플 스택에 있는 도 12의 복수의 혼합 배플들의 사시도.
도 14는 혼합을 위해 최적화된 제 3 구성에 위치한 도 10의 혼합 배플의 사시도.
도 15는 배플 스택에 있는 도 14의 복수의 혼합 배플들의 사시도.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 혼합 배플의 사시도로서, 상기 혼합 배플이 제 1 구성에 위치하는 도면.
도 17은 혼합을 위해 최적화된 제 2 구성에 위치한 도 16의 혼합 배플의 사시도.
도 18은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 혼합 배플의 사시도로서, 상기 혼합 배플이 제 1 구성에 위치하는 도면.
도 19는 혼합을 위해 최적화된 제 2 구성에 위치한 도 18의 혼합 배플의 사시도.
도 1 내지 도 9에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 재구성가능한 혼합 배플(10)은 하기 상세하게 기술된 바와 같이 정적 혼합기(16)를 형성하기 위하여 관형 도관(14) 안으로 삽입되도록 구성되는 배플 스택(12) 안으로 합체된다. 예시된 실시예에서, 배플 스택(12)은 적어도 하나의 종래 좌측 혼합 배플(18), 적어도 하나의 종래 우측 혼합 배플(20), 종래의 역횡류 배플(cross flow inversion baffle;22) 및 복수의 재구성가능한 혼합 배플(10)을 포함하는 단일 부재로서 몰딩된다. 배플 스택(12)의 본 실시예에 예시된 종래의 배플들(18,20,22)은 각각 Pappalardo에게 허여된 미국 특허 제 7,985,020호에 충분히 기재되어 있으며, 이는 본 발명의 양수인에게 양도되어 있다. 이들 다양한 배플들(10,18,20,22)은 본 발명의 범주 내에서 배플 스택의 다른 실시예에서 변형될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 추가로, 다른 유형의 종래 몰딩가능한 혼합 배플들이 원하는 배플 스택과 합체될 수 있다. 배플 스택(12)을 구성하는 다양한 배플들은 본 발명의 다른 실시예에서 대안으로 개별적으로 몰딩되고 함께 결합될 수 있다.
도 1 내지 도 4와 도 5에 부분적으로 도시된 바와 같이, 배플 스택(12)에 포함된 재구성가능한 혼합 배플(10)은 다른 배플들(18,20,22)과 일렬로 몰딩하기에 적합한 제 1 구성으로 몰딩된다. 여기서, 재구성가능한 혼합 배플(10)은 제 1 구성에서 다수의 언더컷들 및 엮어진 혼합 요소들을 포함하지 않는다. 결과적으로, 재구성가능한 혼합 배플(10)은 비특수, 범용 몰딩 설비에 의해서 다른 혼합 배플(10) 및 다른 종래 배플들(18,20,22)과 일렬로 몰딩될 수 있다. 재구성가능한 혼합 배플(10)이 도 5에 도시된 혼합기 도관(14)과 같은 관형 도관 안으로 삽입될 때, 혼합 배플(10)은 혼합기 도관(14)을 통과하는 유체들을 효율적으로 혼합하도록 최적화된 제 2 구성으로 이동한다. 도 6 내지 도 9에 도시된 제 2 구성에서, 재구성가능한 혼합 배플(10)은 혼합 요소들의 엮어진 구조체 및/또는 복수의 언더컷들을 형성한다. 이를 위해, 재구성가능한 혼합 배플(10)은 제 2 구성에서 몰딩되기에 매우 어렵거나 또는 불가능하다. 따라서, 재구성가능한 혼합 배플(10)은 배플들이 다른 혼합 배플들과 일렬로 몰딩되기 위해 직접 몰딩될 수 없는 복잡한 기하학적 형태를 가질 수 있게 한다.
도 1 내지 도 4에 있어서, 본 실시예에 따른 재구성가능한 혼합 배플(10)은 혼합 배플(10)이 배플 스택(12) 안으로 삽입될 때 배플 스택(12)에 의해서 한정된 길이방향을 따라 연장되는 길이방향 바아(30) 형태의 혼합 요소 지지 구조체(30)를 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에서는 혼합 요소 지지 구조체(30)에 대해서 다른 유형의 구조체가 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 도 1 및 도 2는 배플 스택(12)에 있는 복수의 혼합 배플(10)를 도시하고, 도 3 및 도 4는 혼합 배플(10)의 적어도 일부(10a)를 도시한다. 혼합 배플(10)은 또한 길이방향 바아(30)에 결합되고 일반적으로 길이방향과 직각으로 연장되는 하나 이상의 교차 바아(cross bar;32)를 포함한다. 길이방향 바아(30)로부터 외향으로 돌출하는 교차 바아(32)는 일반적으로 길이방향과 직각으로 연장되고 일반적으로 교차 바아(32)와 직각인, 가동식 혼합 요소들(34)의 제 1 세트[이하, 혼합 요소들(34)의 제 1 세트로 칭함]이다. 혼합 요소들(34)의 제 1 세트는 각각 교차 바아(32) 또는 길이방향 바아(30)와 일체로 몰딩된다. 혼합 요소들(34)의 제 1 세트는 각각 하기에 더욱 상세하게 기술되는 이유로 인하여 교차 바아(32)보다 길이방향 바아(30)으로부터 외향으로 멀리 연장된다. 각각의 혼합 요소(34)는 직접 또는 대응하는 교차 바아(32)를 경유하여 길이방향 바아(30)에 연결된 내단부(36)와 모따기형 표면(40)을 포함하는 외단부(38)를 포함한다. 모따기형 표면(40)은 하기에 더욱 상세하게 기술된 바와 같이 정적 혼합기(16)의 관형 도관(14)과 정렬되어서 마찰결합하도록 구성된다.
본 실시예의 재구성가능한 혼합 배플(10)은 또한 길이방향 바아(30) 또는 교차 바아(32)에 결합된 정적 혼합 요소들(42)의 제 2 세트를 포함한다. 혼합 요소들(42)의 제 2 세트는 각각 대응하는 교차 바아(32) 또는 길이방향 바아(30)에 연결된 내단부(44)와 외단부(46)를 포함한다. 정적 혼합 요소들(42)의 외단부(46)와 혼합 요소들(34)의 제 1 세트의 외단부(38)는 재구성가능한 혼합 배플(10)이 원통형 관형 도관(14) 안으로 끼워질 수 있도록 둥글게 형성된다. 각자의 외단부들(38,46)은 관형 도관(14)이 단면이 직사각형 또는 단면이 다른 형상으로 재성형되는 다른 실시예에서 곡선으로 되지 않는다는 것을 이해할 수 있다. 본 실시예에서, 혼합 요소들(42)의 제 2 세트는 각각 도면의 화살표 "48"에 의해서 표시된 삽입 방향을 향하여 길이방향을 가로질러서 평면으로부터 각이 진다. 따라서, 도 3에 도시된 교차 바아(32)는 교차 바아(32)의 대향 측부들(32a,32b)을 따라 교번 방식으로 서로 인접하게 형성된 혼합 요소들과 고정 혼합 요소들(42)을 포함한다.
결과적으로, 혼합 배플(10)은 몰딩될 때 혼합 요소들(34) 및 정지식 혼합 요소들(42) 사이의 접대부 또는 교차부들의 수가 최소로 되는 제 1 구성을 형성한다. 이를 위해, 혼합 배플(10)은 배플 스택(12)에 있는 다른 배플들과 몰딩되기에 어렵고 불가능한 다수의 언더컷들을 포함하지 않는다. 따라서, 혼합 배플(10)은 길이방향 바아(30), 교차 바아(32), 혼합 요소들(34)의 제 1 세트 및 혼합 요소들(42)의 제 2 세트가 단일 혼합 배플(10)로서 일체로 형성되도록 몰딩 공정에 의해서 형성될 수 있다. 추가로, 혼합 배플(10)은 도 1 및 도 2에 도시된 단일 배플 스택(12)에 제시된 여러 배향들을 갖는 다른 유형의 혼합 배플들과 일체로 몰딩될 수 있다. 일 예에서, 혼합 배플(10) 및 단일 배플 스택(12)은 폴리프로필렌과 같은 몰딩가능한 플라스틱 재료로 사출성형될 수 있다. 혼합 배플(10)은 본 발명에 따른 다른 실시예들에서 다른 재료로 몰딩될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 또한 본 실시예에 제시된 혼합 요소들(34,42)은 블레이드이지만, 지느러미부(fin), 쐐기, 웹, 플레이트 등과 같은 다른 유형의 혼합 요소들이 본 발명의 범주 내에 있는 다른 실시예에서의 혼합 요소들(34,42)로서 사용될 수 있다는 것도 역시 이해할 수 있다.
재구성가능한 혼합 배플(10)의 혼합 요소들(34)의 제 1 세트를 제 1 구성에서 유체들을 혼합시키기에 더욱 적합한 제 2 구성으로 이동시키기 위하여, 혼합 배플(10)은 관형 도관(14) 안으로 삽입된다. 예로서, 혼합 배플들(10)을 포함하는 배플 스택(12)은 도 5에 도시된 바와 같이 정적 혼합기(16)의 관형 도관(14)의 내단부(50) 안으로 삽입될 수 있다. 상술한 바와 같이, 혼합 배플들(10)의 교차 바아(32)는 재구성가능한 혼합 요소들(34)보다 가로방향 길이가 더욱 짧다. 특히, 교차 바아(32)는 관형 도관(14)의 내벽(52)과 마찰결합하도록 크기설정된다. 혼합 요소들(34)의 제 1 세트는 길이방향 바아(30)로부터 멀러 연장되기 때문에, 관형 도관(14) 안으로 혼합 배플(10)이 삽입되면, 혼합 요소들(34)의 제 1 세트가 각각 제 1 구성(도 1 내지 도 4)에서 제 2 구성(도 6 내지 도 9)으로 탄성 변형되거나 또는 다른방식으로 이동한다. 예를 들어, 혼합 요소들(34)의 제 1 세트는 혼합 배플(10)이 삽입될 때 변형되기에 충분히 얇은 변형가능한 플라스틱 재료로 전체적으로 형성될 수 있다. 대안으로, 혼합 요소들(34)의 제 1 세트는 비록 부분들이 강성일지라도 혼합 요소들(34)의 피봇 이동을 허용하는 힌지 구조체와 함께 형성될 수 있다.
혼합 요소들(34)의 제 1 세트의 이동을 가능하게 하는데 사용된 기구와는 무관하게, 혼합 요소들(34)은 관형 도관(14) 안으로의 삽입 중에 길이방향을 향하여 그리고 길이방향으로부 멀리 피봇된다. 본 실시예에서, 혼합 요소들(34)의 제 1 세트의 탄성 변형은 정적 혼합기(16) 안으로 배플 스택(12)의 삽입의 결과로 자동으로 발생되고, 정적 혼합기(16)에서 사용하기 위한 혼합 배플들(10)을 준비하는데 추가의 제조 또는 조립 단계들이 요구되지 않는다. 이를 위해, 재구성가능한 혼합 배플(10)을 포함하는 정적 혼합기(16)의 조립은 정적 혼합기 안으로의 종래 배플 스택의 조립보다 복잡하거나 또는 시간소모적이지 않다. 혼합 요소들(34)의 제 1 세트는 본 발명의 범주 내에서 일부 실시예에서 다른 방식으로 비탄성 또는 가소성 변형 또는 다른 이동을 겪을 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 6 내지 도 9에 가장 명확하게 도시된 바와 같이, 혼합 요소들(34)의 제 1 세트는 제 1 구성의 직각 배향으로부터 제 2 구성에 있는 길이방향에 대하여 각진 배향으로 휘어진다. 여기서, 혼합 요소들(34)의 제 1 세트는 길이방향 바아(30)로부터 외단부(38)로 측정된 요소 길이(LE)(도 4에 가장 명확하게 도시됨)를 형성하고, 이 요소 길이(LE)는 관형 도관(14)의 내경(IDC)의 절반보다 길다. 결과적으로, 혼합 요소들(34)의 제 1 세트는 길이방향을 가로지르는 평면으로부터 화살표 "48"로 표시된 삽입 방향으로부터 멀리 각이 형성되도록 관형 도관(14) 안으로 삽입될 때 편향된다. 혼합 요소들(34)의 제 1 세트는 길이방향에 대한 제 1 각도로부터 길이방향에 대한 제 2 각도로 이동하고, 상기 제 2 각도는 상기 제 1 각도보다 작다. 상기 삽입 방향으로부터 멀리 휘어지거나 또는 탄성 변형의 결과로 인하여, 혼합 요소들(34)의 제 1 세트는 혼합 요소들(42)의 인접 제 2 세트와 맞물리고, 이는 혼합 배플(10)이 관형 도관(14) 안으로 삽입될 때 삽입 방향을 향하여 각이 형성된 상태로 잔류한다. 따라서, 혼합 요소들(34)의 제 1 세트와 혼합 요소들(42)의 제 2 세트는 제 2 구성에서 혼합 요소들의 엮어진 구조 또는 격자 구조를 형성한다. 이 격자 구조는 인접 혼합 요소들(34,42) 사이에 형성된 복수의 언더컷들 및 복수의 교차 조인트(54)에 의해서 형성된다. 결과적으로, 단일의 배플 스택(12)의 일부로서 혼합 배플(10)을 몰딩하기 위한 정규 몰딩 공정은 이러한 제 2 구성에서 혼합 배플(10)을 연속적으로 몰딩할 수 없다. 제 2 구성에 있는 다수의 언더컷들 및 조인트들(54)은 혼합 배플(10)이 제 2 구성에서의 몰드로부터 신뢰성있게 분리되는 것을 방해한다. 요약하면, 재구성가능한 혼합 배플(10)은 혼합 배플(10)이 관형 도관(14) 안으로 삽입될 때 몰딩가능한 제 1 구성에서 몰드되기에 어렵거나 또는 불가능한 제 2 구성으로 이동한다.
혼합 배플(10)의 혼합 요소들(34,42)들에 의해서 형성된 격자 구조는 유동을 좌측 혼합 배플(18) 및 우측 혼합 배플(20)과 같은 단지 2개의 부분들로 분할하는 종래의 혼합 배플보다 훨씬 짧은 혼합 배플(10)을 통과하는 2개 이상의 유체들을 유리하게 혼합한다. 유체는 혼합 배플(10)을 통해 유동하므로, 상기 유동은 혼합 요소들(34)의 제 1 세트 및 혼합 요소들(42)의 제 2 세트에 의해서 다수의 부분들로 세분된다. 여기서, 유체는 반복적으로 서로 맞물리는 2개의 코움형 구조의 동등물을 통과하여 유동하고, 이는 대량의 단일 유동이 혼합 유동으로서 차후에 재조합되는 다수의 분할 유동이 되게 한다. 유동을 회전시켜서 배플 스택(12) 안으로 분할하는 다른 혼합 배플들[좌측 혼합 배플(18) 및 우측 혼합 배플(20)과 같은]과 조합될 때, 혼합 배플들(10)은 단지 좌측 혼합 배플(18) 및 우측 혼합 배플(20)만이 사용되는 경우에 요구되는 짧은 길이를 갖는 정적 혼합기(16)에서 2개 이상의 유체 들의 철저한 혼합을 가능하게 한다. 따라서, 혼합 배플(10)은 제 2 구성에서 유체 유동을 혼합시키기에 매우 적합하다.
도 6 및 도 7에 가장 명확하게 도시된 바와 같이, 혼합 요소들(34)의 제 1 세트의 외단부(38)에 있는 모따기형 표면(40)은 혼합 요소들(34)의 제 1 세트가 제 2 구성으로 이동할 때 관형 도관(14)의 내벽(52)과 마찰 결합하게 피봇된다. 따라서, 혼합 배플(10)은 혼합 요소들(34)의 제 1 세트를 형성하는데 사용된 허용오차와는 무관하게 혼합 요소들(34,42) 및 관형 도관(14)의 작동가능한 마찰 결합을 제공한다. 혼합 요소들(34)에서 임의의 허용오차의 불일치들은 혼합 배플(10)이 관형 도관(14) 안으로 삽입될 때 관형 도관(14)의 크기와 정확하게 맞추어지도록 혼합 요소들(34)의 탄성 변형에 의해서 상쇄된다. 이를 위해, 재구성가능한 혼합 배플(10)은 혼합 배플의 불일치한 허용오차들이 배플 스택(12)이 관형 도관(14) 안으로 삽입되는 것을 어렵게 하는, 정적 혼합기(16)의 관형 도관(14)과의 간섭끼워맞춤을 유도하는 문제점을 제거한다. 추가로, 혼합 배플(10) 및 관형 도관(14)의 자동 마찰 결합은 배플 스택(12)이 당기술에서 이해되는 바와 같이 공압 푸셔 로드(pneumatic pusher rod) 및 비교적 낮은 삽입력을 사용하여 정적 혼합기(16) 안으로 신뢰성있게 삽입될 수 있게 한다. 또한, 마찰 끼워맞춤은 배플 스택(12)이 정적 혼합기(16)의 운송, 저장 및 사용 중에 관형 도관(14)으로부터 이탈되는 것을 방지한다.
혼합 요소들(34)의 제 1 세트가 변형 또는 이동하는 특정 각도는 각 혼합 요소(34)의 요소 길이(LE)를 변경함으로써 제어가능하다. 예를 들어, 도 7에 도시된 혼합 요소(34)가 내단부(36)에서 외단부(38)로 길이가 증가하면, 관형 도관(14) 안으로 혼합 배플(10)을 삽입시키면 혼합 요소(34)가 도 7에 도시된 각도보다 큰 각도로 편향되게 한다. 유사하게, 혼합 요소들(34)이 내단부(36)에서 외단부(38)로 길이가 감소하면, 관형 도관(14) 안으로의 삽입에 의해서 유발된 휨 각도는 도 7에 도시된 것보다 작다. 이를 위해, 관형 도관(14) 안으로의 혼합 배플(10)의 몰딩 및 삽입은 일반적으로 몰딩 공정에서의 언더컷에 의해서 달성될 수 있는 혼합 요소 배향 또는 각도가 얻어질 수 있다. 또한, 탄성 변형의 유형은 도 10 내지 도 19에 있는 대안 실시예를 참조하여 하기에 기술되는 혼합 요소(34)를 다시 디자인함으로써 변경될 수 있다. 요소 길이(LE)는 혼합 배플(10)이 관형 도관(14) 안으로의 삽입시에 제 2 구성을 취하게 자동으로 유발하기 위하여 이들 실시예들에서 관형 도관(14)의 내경(IDC)의 1/2보다 길다는 것을 이해할 수 있다.
결과적으로, 몰딩하기에 어려운 복수의 언더컷들을 형성하는 혼합 요소들(34)의 제 1 세트를 갖는 혼합 배플들(10)을 포함하는 정적 혼합기(16)는 다음 공정에 의해서 제조될 수 있다. 배플 스택(12)은 제 1 구성에 있는 혼합 요소들(34)의 제 1 세트 및 길이방향 바아(30)를 갖는 혼합 배플들(10) 중 적어도 하나를 포함하도록 몰딩된다. 배플 스택(12)은 그때 관형 도관(14) 안으로 삽입된다. 배플 스택(12)이 관형 도관(14) 안으로 삽입될 때, 혼합 요소들(34)의 제 1 세트는 제 1 구성에서 복수의 언더컷들을 포함하는 제 2 구성으로 이동하고, 그에 의해서 혼합 배플(10)이 정적 혼합기(16)에서 유체 유동을 혼합하도록 준비되게 한다.
혼합 배플들(10)은 정적 혼합기(16)의 관형 도관(14) 안으로 삽입되기 전에 다른 방법을 사용하여 제 2 구성으로 이동할 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 예를 들어, 배플 스택(12)은 혼합 요소들(34)의 제 1 세트를 제 2 구성으로 탄성 변형시키거나 또는 이동시키기 위하여 관형 도관(14)과 유사한 크기를 갖는 개별 튜브(도시생략) 안으로 삽입될 수 있고, 그후 배플 스택(12)은 개별 튜브로부터 정적 혼합기(16)의 관형 도관(14) 안으로 직접 반대 방향으로 눌려질 수 있다. 이러한 대안 공정을 사용하여, 혼합 요소들(34)의 제 1 세트는 삽입 방향으로부터 멀어지는 방향으로보다는 삽입 방향을 향하여 각이 형성되도록 정적 혼합기(16) 내에 배치될 수 있다. 혼합 요소들(34)을 탄성 변형시키거나 또는 다르게는 제 2 구성으로 이동시키는 다른 대안 방법도 역시 본 발명의 범주 내에서 가능하다.
따라서, 혼합 배플(10)은 전체 배플 스택(12)과 일렬로 몰딩되는 것이 불가능한 복수의 언더컷들을 형성하는 혼합 요소들 또는 요소들을 갖는 정적 혼합기(16)의 제조 문제점들을 처리한다. 혼합 배플(10)은 정적 혼합기(16)의 관형 도관(14)과 자동으로 마찰 결합하고, 혼합 요소의 허용오차를 변경함으로써 발생된 삽입 어려움들을 제거한다. 혼합 배플(10)은 관형 도관(14) 안으로의 삽입의 결과로서 몰딩되기에 어렵거나 또는 불가능한 제 2 구성으로 이동하고, 그에 의해서 정적 혼합기(16)를 생산하는데 필요한 임의의 추가 제조 또는 조립 단계를 제거한다. 재구성가능한 혼합 배플(10)의 포함은 배플 스택(12)의 혼합 유효성을 증가시키고 정적 혼합기의 유리한 전체 길이 감소를 가능하게 한다.
혼합 배플(100)의 대안 실시예는 도 10 내지 도 15에 도시되어 있다. 각각의 혼합 배플(100)은 도 10에 도시된 하나 이상의 반복 혼합 배플부(100a)를 포함한다. 혼합 배플(10)의 제 1 실시예와 유사한, 혼합 배플(100)은 제 1 구성으로 몰딩되고 혼합 배플(100)이 관형 도관(도시생략) 안으로 삽입될 때 유체들을 혼합하도록 최적화된 제 2 또는 제 3 구성으로 이동하도록 구성된다. 제 2 및 제 3 구성에서, 혼합 배플(100)을 형성하는 혼합 요소들은 다른 혼합 배플들과 일렬로 몰딩하기에 어렵거나 또는 불가능한 복수의 언더컷들을 형성한다.
도 10에 있어서, 제 1 구성의 혼합 배플(100)은 도 11에 도시된 혼합 스택(104)에 의해서 형성된 바와 같이 길이방향으로 연장되는 길이방향 바아(102) 형태의 혼합 요소 지지 구조체(102)를 포함한다. 혼합 배플(100)은 또한 길이방향에 직각으로 연장되는 적어도 하나의 교차 바아(106)를 포함한다. 단일 혼합 배플(100)의 길이방향 바아(102)에 연결된 각각의 교차 바아(106)는 동일 방향으로 배향되고 다른 교차 바아(106)와 평행하다. 정지식 혼합 요소들(108)의 제 2 세트는 교차 바아(106)의 대향 측부들(106a,106b)로부터 교번 방식으로 연장된다. 혼합 요소들(108)의 제 2 세트는 교차 바아(106)에서 내단부(112)로부터 외단부(114)로 화살표(110)에 의해서 표시된 삽입 방향을 향하여 연장된다. 따라서, 혼합 요소들(108)의 제 2 세트는 혼합 배플(100)의 V자 형태의 코움형부를 생성한다.
혼합 배플(100)은 또한 교차 바아(106)의 대향 측부들(106a,106b)로부터 교번 방식으로 연장되는 가동식 혼합 요소들(116)의 제 1 세트[이후, 혼합 요소들(116)의 제 1 세트로 칭함]를 포함한다. 혼합 요소들(116)의 제 1 세트는 일반적으로 길이방향과 직각으로 연장되고 교차 바아(106)에 있는 내단부(118)로부터 외단부(120)로 일반적으로 교차 바아(106)와 직각으로 연장된다. 혼합 요소들(116)의 제 1 세트는 또한 화살표(110)로 표시된 삽입방향을 향하여 배향된 편향면(122)을 각각 포함한다. 이를 위해, 혼합 요소들(116)은 각각 일반적으로 평면형이고 몰딩되는 제 1 구성에 있는 다른 혼합 요소들과 맞물리지 않으며, 이에 의해서 다른 혼합 배플들과 일렬로 몰딩되기에 어려운 임의의 언더컷들을 감소시키거나 또는 제거한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 다중 혼합 배플부(100a)는 혼합 배플(100)을 형성하기 위하여 길이방향을 따라 서로 인접하게 위치한다. 또한 도 11에 도시된 바와 같이, 배플 스택(104)에 있는 2개의 인접 혼합 배플(100)은 서로에 대해서 90도 또는 임의의 다른 각도로 재배향되어서, 혼합 요소들(108,116)은 하나의 혼합 배플(100)에서 다음 혼합 배플로 방위를 변경한다. 인접 혼합 배플(100)의 이러한 재배향은 배플 스택(104)의 단일 길이당 효율 또는 혼합도(mixing thoroughness)를 개선시킨다. 여러 혼합 요소들(108,116)은 둥근 에지들을 갖지 않고 직사각형 관형 도관 안으로 삽입되도록 구성되었지만, 혼합 요소들(108,116)은 원통형 또는 다른 형상의 관형 도관에 끼워지도록 본 발명의 다른 실시예들에서 재구성될 수 있다는 것을 이해할 수 있다.
혼합 요소들(116)의 제 1 세트는 각각 혼합 요소들(108)의 대응 제 2 세트보다 교차 바아(106)로부터 외향으로 더욱 멀리 연장된다. 따라서, 혼합 배플(100)이 관형 도관 안으로 삽입될 때, 관형 도관은 일반적으로 직각인 제 1 구성으로부터 도 12 및 도 13에 도시된 일반적으로 평면형의 각진 제 2 구성으로 또는 도 14 및 도 15에 도시된 일반적으로 비평면의 아치형 제 3 구성으로 혼합 요소들(116)의 제 1 세트를 탄성적으로(가소성으로) 변형시킨다. 여기서, 각 혼합 요소(116)의 편향면(122)은 관형 도관과 접하고 혼합 배플(100)이 관형 도관 안으로 삽입될 때 길이방향 바아(102)를 향하여 내향으로 가압된다. 다시 말해서, 각각의 혼합 요소(116)는 삽입 방향으로부터 더욱 각진(도 12 및 도 13) 또는 아치(도 14 및 도 15) 형상으로 멀어지게 휘어진다. 여러 팩터(factor)들이 혼합 요소들(116)의 제 1 세트가 혼합 요소(116)를 형성하는 재료의 탄성도, 관형 도관의 크기 및 기타 팩터를 포함하지만, 이들에 국한되지 않는, 평면형의 각진 제 2 구성 또는 아치형 제 3 구성으로 변형되는지를 결정할 수 있다. 제 1 실시예와 유사한, 혼합 요소들(116)의 제 1 세트의 휨은 편향면들(122)에서 혼합 요소들(116) 및 관형 도관 사이의 마찰 결합을 제공한다. 혼합 요소들(116)의 제 1 세트는 또한 제 2 구성 및 제 3 구성에서 혼합 요소들(108)의 제 2 세트와 맞물린다. 결과적으로, 혼합 배플(100)은 만약 불가능하지 않다면 제 2 또는 제 3 구성으로 몰딩하기에 어려운 제 2 및 제 3 구성의 복수의 언더컷들을 형성한다. 혼합 배플(100)은 제 2 구성 및 제 3 구성 모두에서 혼합하도록 최적화된다. 따라서, 혼합 배플(100)은 혼합 요소들(116)의 제 1 세트가 제 2 구성으로 몰딩되면, 몰딩될 수 없는 배플 스택(104)의 생성을 몰딩에 의해서 가능하게 한다.
본 발명에 따른 혼합 배플(200)의 다른 실시예는 도 16 및 도 17에 도시되어 있다. 혼합 배플(10)의 제 1 실시예와 유사한, 혼합 배플(200)은 제 1 구성(도 16)으로 몰딩되고 혼합 배플(200)이 관형 도관으로 삽입될 때 유체들을 혼합하도록 최적화된 제 2 구성(도 17)으로 이동하도록 구성된다(도시생략). 제 2 구성에서, 혼합 배플(200)을 형성하는 혼합 요소는 혼합 배플들과 일렬로 몰딩되기에 어렵거나 또는 불가능한 복수의 언더컷들을 형성한다.
도 16에 있어서, 혼합 배플(200)은 복수의 반복 혼합 배플부(200a)로 조성된다. 각각의 혼합 배플부(200a)는 길이방향으로 연장되는 길이방향 바아(202) 형태의 혼합 요소 지지 구조체(202), 상기 길이방향 바아(202)를 둘러싸는 제 1 원추부(204), 및 상기 제 1 원추부(204)에 인접하고 길이방향 바아(202)를 둘러싸는 제 2 원추부(206)를 포함한다. 제 1 원추부(204)는 화살표(210)에 의해서 표시된 삽입 방향을 향하여 대면하는 단부면(208)을 포함한다. 제 1 원추부(204)는 단부면(208)으로부터 제 2 원추부(206)를 향하여 단면 치수부에서 테이퍼진다. 제 1 원추부(204)는 또한 혼합 배플(200)의 중심부를 통한 유동을 허용하도록 구성된 복수의 관통 개구(212)를 포함한다. 혼합 배플(200)은 길이방향에 직각인 방향으로 내부 에지(216)로부터 외부 에지(218)로 반경방향의 외향으로 연장되는 가동식 혼합 요소들(214)의 제 1 세트를 포함한다. 혼합 요소들(214)의 제 1 세트는 각각 혼합 요소들(214) 사이의 유체 유동을 위한 제 1 간극(220)를 형성하기 위하여 서로로부터 이격된다.
유사 방식으로, 제 2 원추부(206)는 화살표(210)에 의해서 표시된 삽입 방향을 향하여 대면하는 단부면(222)을 포함한다. 제 2 원추부(206)는 제 1 원추부(204)으로부터 멀리 단부면(222)으로부터 단면 치수부에서 테이퍼진다. 제 2 원추부(206)는 또한 혼합 배플(200)의 중심부를 통한 유동을 허용하도록 구성된 복수의 관통 개구(224)를 포함한다. 혼합 배플(200)은 길이방향에 직각인 방향으로 내부 에지(228)로부터 외부 에지(230)로 반경방향의 외향으로 연장되는 가동식 혼합 요소들(226)의 제 2 세트를 포함한다. 혼합 요소들(226)의 제 2 세트는 각각 혼합 요소들(226) 사이의 유체 유동을 위한 제 2 간극(232)를 형성하기 위하여 서로로부터 이격된다. 혼합 요소들(214)의 제 1 세트는 일반적으로 제 2 간극들(232)과 정렬되고, 혼합 요소들(226)의 제 2 세트는 일반적으로 제 1 간극(220)과 정렬된다. 복수의 제 1 및 제 2 혼합 요소들(214,226)은 또한 본 발명의 범주 내에서 혼합 배플(200)의 다른 실시예에서 상이한 회전 위치들에 정렬될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
복수의 제 1 및 제 2 혼합 요소들(214,226)은 혼합 배플(200)이 관형 도관 안으로 삽입될 때, 관형 도관이 제 1 구성의 직각 배향으로부터 도 17에 도시된 제 2 구성에 있는 각진 배향으로 혼합 요소들(214,226)을 탄성적으로 변형시키도록 크기설정된다. 여기서, 각각의 혼합 요소들(214,226)은 혼합 배플(200)이 관형 도관 안으로 삽입될 때 길이방향 바아(202)를 향하여 내향으로 그리고 삽입 방향으로부터 멀리 가압된다. 따라서, 혼합 요소들(214,226)은 길이방향에 대한 제 1 각도로부터 길이방향에 대한 제 2 각도로 이동하고, 제 2 각도는 제 1 각도보다 작다. 제 1 실시예와 유사한, 복수의 제 1 및 제 2 혼합 요소들(214,226)의 휨은 혼합 요소들(214,226)의 외부 에지들(218,230) 및 관형 도관 사이의 마찰 결합을 생성한다. 비록 혼합 요소들(214,226)은 이전 기술된 실시예들과 같이 맞물리지 않지만, 혼합 배플(200)은 몰딩을 방지할 수 있는 장애물들을 제공하는 제 2 구성에서 복수의 언더컷들을 형성한다. 따라서, 혼합 배플(200)은 복수의 제 1 및 제 2 혼합 요소들(214,226)이 제 2 구성으로 몰딩되었다면 몰딩될 수 없는 배플 스택의 생성을 몰딩에 의해 가능하게 한다.
본 발명에 따른 혼합 배플(300)의 다른 실시예는 도 18 및 도 19에 도시되어 있다. 혼합 배플(10)의 제 1 실시예와 유사한, 혼합 배플(300)은 제 1 구성(도 18)으로 몰딩되고 혼합 배플(300)이 관형 도관(도시생략) 안으로 삽입될 때 유체를 혼합하도록 최적화된 제 2 구성(도 19)으로 이동하도록 구성된다. 제 2 구성에서, 혼합 배플(300)을 형성하는 혼합 요소들은 다른 혼합 배플들과 일렬로 몰딩되기에 어렵거나 또는 불가능한 복수의 언더컷들을 형성한다.
도 18에 있어서, 혼합 배플(300)은 길이방향을 따라 연장되는 중심 프레임(302) 형태의 혼합 요소 지지 구조체(302)를 포함한다. 중심 프레임(302)은 길이방향과 직각으로 연장되는 복수의 교차 바아(304)와 인접 쌍들의 교차 바아(304) 사이로 연장되는 복수의 연결 바아들(306)을 포함한다. 혼합 배플(300)은 또한 각각의 교차 바아(304)의 대향 측부들(304a,304b)로부터 연장되는 가동식 혼합 요소들(308)의 제 1 세트[이하 혼합 요소들(308)의 제 1 세트로 칭함]를 포함한다. 각각의 교차 바아(304)로부터 연장되는 혼합 요소들(308)의 횡방향 위치 및 수는 본 발명의 범주 내에서 변화될 수 있다. 각각의 혼합 요소들(308)은 제 1 구성에서 길이방향과 직각으로 대응 교차 바아(304)에 있는 내부 에지(310)로부터 관형 도관과 접하도록 구성된 외부 에지(312)로 연장된다(도시생략). 각각의 혼합 요소들(308)은 또한 내부 에지(310) 및 외부 에지(312) 사이로 연장되는 편향면(314)을 포함하고, 상기 편향면(314)은 화살표(316)에 의해서 표시된 삽입 방향을 향하여 지향된다.
혼합 요소들(308)의 제 1 세트는 혼합 배플(300)이 관형 도관 안으로 삽입될 때, 관형 도관이 제 1 구성의 직각 및 일반적인 선형 배향으로부터 도 19에 도시된 제 2 구성의 비평면 아치형 배향으로 혼합 요소들(308)을 탄성적으로 변형시키도록 크기설정된다. 여기서, 각 혼합 요소(308)의 편향면(314)은 상기 혼합 배플(300)이 관형 도관 안으로 삽입될 때 중심 프레임(302)을 향하여 내향으로 그리고 삽입 방향으로부터 멀리 가압된다. 제 1 실시예와 유사하게, 혼합 요소들(308)의 휨은 혼합 요소들(308)의 외부 에지들(312) 및 관형 도관 사이에 마찰 결합을 생성한다.
혼합 요소들(308)은 상술한 실시예들과 같이 맞물리지 않지만, 혼합 배플(300)은 몰딩을 방지할 수 있는 장애물들을 제공하는 제 2 구성에 있는 복수의 언더컷들을 형성한다. 따라서, 혼합 배플(300)은 혼합 요소들(308)의 제 1 세트는 제 2 구성으로 몰딩되면 몰딩될 수 없는 배플 스택의 생성을 몰딩에 의해서 가능하게 한다.
본 발명은 여러 실시예들의 설명에 의해서 예시되고, 이러한 실시예들은 상당히 상세하게 기술되었지만, 첨부된 청구범위의 범주를 그러한 상세한 구성으로 제한하거나 또는 그와 같이 한정하도록 의도한 것은 아니다. 당업자에게는 추가의 장점 및 수정이 가능할 것이다. 예를 들어, 혼합 배플(10,100,200,300)의 여러 실시예들은 직사각형 및 원형 혼합기 도관을 포함하는, 임의의 유형의 관형 혼합기 도관에서 사용하기에 적합할 수 있다. 따라서, 가장 광범위한 형태의 본 발명은 도시되고 설명된 특정 상세 구성으로 제한되지 않는다. 본원에 개시된 여러 형태들은 특정 적용을 위해 필요한 또는 원하는 임의의 조합으로 사용될 수 있다. 결과적으로, 청구범위의 정신 및 범주 내에서 본원에 기술된 상세설명으로부터 개시될 수 있다.

Claims (34)

  1. 정적 혼합기에서 유체 유동을 혼합하기 위한 혼합 배플로서,
    길이방향을 따라 연장하는 혼합 요소 지지 구조체; 및
    상기 혼합 요소 지지 구조체에 결합되고 제 1 구성으로 형성되는 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트를 포함하고,
    상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 혼합 배플이 관형 도관 안으로 삽입될 때 상기 제 1 구성에서 제 2 구성으로 이동하고,
    상기 혼합 배플은, 상기 가동식 혼합 요소들이 상기 제 2 구성일 때, 복수의 언더컷(undercut)들, 또는 혼합 요소들의 엮여진 구조체, 또는 복수의 언더컷들 및 혼합 요소들의 엮여진 구조체 모두 형성하는, 혼합 배플.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 제 1 구성에서 상기 길이방향으로부터 제 1 각도로 각이 지고, 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 제 2 구성에서 상기 길이방향으로부터 상기 제 1 각도보다 작은 제 2 각도로 각이 지는, 혼합 배플.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 제 1 구성에서 상기 길이방향과 직각이고, 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 제 2 구성에서 상기 길이방향으로부터 예각으로 각이 지는, 혼합 배플.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트의 각각은 관형 도관에 배치될 때 상기 제 1 구성에서 상기 제 2 구성으로 탄성적으로 변형되는, 혼합 배플.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합 요소 지지 구조체에 결합되는 정지식 혼합 요소들의 제 2 세트를 추가로 포함하고, 상기 정지식 혼합 요소들의 제 2 세트는 상기 제 1 구성에 있을 때 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트와 엮이지(interlaced) 않는, 혼합 배플.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트 및 상기 정지식 혼합 요소들의 제 2 세트는 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트가 상기 제 2 구성으로 이동할 때 격자 구조체(lattice structure)를 형성하도록 함께 맞물리는, 혼합 배플.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트의 각각은 상기 혼합 요소 지지 구조체에 연결되는 내단부와, 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트가 상기 제 2 구성에 있을 때 관형 도관과 마찰 결합하도록 구성되는 모따기형 외단부를 포함하는, 혼합 배플.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 각각 상기 제 1 구성에서 일반적으로 평면형이고 상기 제 2 구성에서 일반적으로 비평면형인, 혼합 배플.
  9. 삭제
  10. 관형 도관; 및
    제 1 항에 따른 혼합 배플을 포함하는, 유체 혼합용 정적 혼합기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 제 1 구성에 있을 때 상기 혼합 요소 지지 구조체로부터 직각으로 연장하는, 유체 혼합용 정적 혼합기.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 혼합 배플은 비금속인, 유체 혼합용 정적 혼합기.
  13. 관형 도관; 및
    상기 관형 도관 안으로 삽입되는 적어도 하나의 혼합 배플을 포함하는 유체 유동을 혼합하기 위한 정적 혼합기로서,
    상기 혼합 배플은:
    길이방향을 따라 연장하는 혼합 요소 지지 구조체; 및
    상기 혼합 요소 지지 구조체에 결합되고 제 1 구성으로 형성되는 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트를 추가로 포함하고,
    상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 혼합 배플이 상기 관형 도관 안으로 삽입될 때 상기 제 1 구성에서 제 2 구성으로 이동하고,
    상기 혼합 배플은, 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트가 상기 제 2 구성일 때, 복수의 언더컷들, 또는 혼합 요소들의 엮여진 구조체, 또는 복수의 언더컷들 및 혼합 요소들의 엮여진 구조체 모두 형성하는, 정적 혼합기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 혼합 배플은 단일 배플 스택을 형성하도록 적어도 하나의 추가 배플과 일렬로 몰딩되는, 정적 혼합기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 추가 배플들 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 혼합 배플과 다른 유형의 배플인, 정적 혼합기.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 추가 배플들 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 혼합 배플로부터 비스듬히 배향되는, 정적 혼합기.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 제 1 구성에서 상기 길이방향으로부터 제 1 각도로 각이 지고, 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 제 2 구성에서 상기 길이방향으로부터 상기 제 1 각도보다 작은 제 2 각도로 각이 지는, 정적 혼합기.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 제 1 구성에서 상기 길이방향에 대해서 직각이고, 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 제 2 구성에서 상기 길이방향으로부터 예각으로 각이 지는, 정적 혼합기.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트의 각각은 관형 도관에 배치될 때 상기 제 1 구성에서 상기 제 2 구성으로 탄성적으로 변형되도록 크기설정되는, 정적 혼합기.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 혼합 배플은:
    상기 혼합 요소 지지 구조체에 결합되는 정지식 혼합 요소들의 제 2 세트를 추가로 포함하고, 상기 정지식 혼합 요소들의 제 2 세트는 상기 제 1 구성에 있을 때 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트와 엮이지 않는, 정적 혼합기.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트 및 상기 정지식 혼합 요소들의 제 2 세트는 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트가 상기 제 2 구성으로 이동할 때 격자 구조체를 형성하도록 함께 맞물리는, 정적 혼합기.
  22. 제 13 항에 있어서,
    상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트의 각각은 상기 혼합 요소 지지 구조체에 연결되는 내단부와, 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트가 상기 제 2 구성에 있을 때 관형 도관과 마찰 결합하도록 구성되는 모따기형 외단부를 포함하는, 정적 혼합기.
  23. 제 13 항에 있어서,
    상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 각각 상기 제 1 구성에서 일반적으로 평면형이고 상기 제 2 구성에서 일반적으로 비평면형인, 정적 혼합기.
  24. 삭제
  25. 제 13 항에 있어서,
    상기 관형 도관은 내경을 포함하고, 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트의 각각은 요소 길이를 한정하고, 상기 요소 길이는 상기 관형 도관의 내경의 절반보다 긴, 정적 혼합기.
  26. 유체 유동을 혼합하기 위한 정적 혼합기로서,
    내경을 한정하는 관형 도관; 및
    상기 관형 도관 안으로 삽입되는 적어도 하나의 혼합 배플을 포함하고,
    상기 혼합 배플은 길이방향을 따라 연장하는 길이방향 바아(bar)와 상기 길이방향 바아에 피봇식으로 결합되는 혼합 요소들의 제 1 세트를 포함하고,
    상기 혼합 요소들의 제 1 세트는 각각 요소 길이를 한정하고, 상기 요소 길이는 상기 관형 도관의 상기 내경의 절반보다 긴, 정적 혼합기.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 길이방향을 향하여 또는 상기 길이방향으로부터 멀리 상기 혼합 요소들의 제 1 세트를 피봇 이동하도록 상기 길이방향 바아에 피봇식으로 결합되는, 정적 혼합기.
  28. 정적 혼합기의 제조 방법으로서,
    길이방향을 따라 연장하는 혼합 요소 지지 구조체와 제 1 구성을 갖는 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트를 포함하도록 적어도 하나의 혼합 배플을 몰딩하는 단계;를 포함하고,
    상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 적어도 하나의 혼합 배플이 관형 도관 안으로 삽입될 때 제 2 구성으로 이동하도록 구성되고,
    상기 혼합 배플은, 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트가 상기 제 2 구성일 때, 복수의 언더컷들, 또는 혼합 요소들의 엮여진 구조체, 또는 복수의 언더컷들 및 혼합 요소들의 엮여진 구조체 모두 형성하는, 정적 혼합기의 제조 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 제 1 구성에서 상기 제 2 구성으로 이동하도록 탄성적으로 변형되는, 정적 혼합기의 제조 방법.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 제 1 구성에서 상기 길이방향으로부터 제 1 각도로 각이 지고, 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 제 2 구성에서 상기 길이방향으로부터 상기 제 1 각도보다 작은 제 2 각도로 각이 지는, 정적 혼합기의 제조 방법.
  31. 제 28 항에 있어서,
    상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트는 상기 제 1 구성의 일반적인 평면형으로부터 상기 제 2 구성의 일반적인 비평면형으로 이동하는, 정적 혼합기의 제조 방법.
  32. 제 28 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 혼합 배플은 상기 제 1 구성에 있을 때 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트와 엮이지 않은 정지식 혼합 요소들의 제 2 세트를 추가로 포함하고,
    상기 정지식 혼합 요소들의 제 2 세트는 상기 제 2 구성에서 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트와 함께 맞물리는, 정적 혼합기의 제조 방법.
  33. 정적 혼합기의 제조 방법으로서,
    길이방향을 따라 연장하는 혼합 요소 지지 구조체와 제 1 구성을 갖는 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트를 포함하도록 적어도 하나의 혼합 배플을 몰딩하는 단계;
    상기 적어도 하나의 혼합 배플을 관형 도관 안으로 삽입하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 혼합 배플이 상기 관형 도관 안으로 삽입될 때 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트를 상기 제 1 구성에서 제 2 구성으로 이동시키는 단계로서, 상기 적어도 하나의 혼합 배플은, 상기 가동식 혼합 요소들의 제 1 세트가 상기 제 2 구성일 때, 복수의 언더컷들, 또는 혼합 요소들의 엮여진 구조체, 또는 복수의 언더컷들 및 혼합 요소들의 엮여진 구조체 모두 형성하는, 상기 이동시키는 단계;를 포함하는, 정적 혼합기의 제조 방법.
  34. 정적 혼합기의 조립 방법으로서,
    복수의 혼합 요소들을 포함하는 적어도 하나의 혼합 배플을 도관 안으로 삽입하는 단계; 및
    상기 혼합 배플을 삽입하는 동안, 상기 혼합 요소들 중 적어도 일부를 제 1 구성으로부터 제 2 혼합 구성으로 이동시키는 단계로서, 상기 혼합 요소들의 적어도 일부가 상기 제 2 구성일 때, 상기 혼합 배플은 복수의 언더컷들, 또는 혼합 요소들의 엮여진 구조체, 또는 복수의 언더컷들 및 혼합 요소들의 엮여진 구조체 모두 형성하는, 상기 이동시키는 단계;를 포함하는, 정적 혼합기의 조립 방법.
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