KR20130060142A - 정적 혼합기용 혼합요소 - Google Patents

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Abstract

관형 혼합기 하우징(99) 내에 설치하기 위한 정적 혼합기용 혼합요소(100)가 종축(10)를 가지며, 상기 종축(10)을 따라 하나 이상의 제1 설치본체(1) 및 하나 이상의 제2 설치본체(101)가 줄지어 배치된다. 상기 설치본체(1)의 상류에 배치되는 주입구요소(50)가 제공되며, 상기 주입구요소(50)와 상기 제1 설치본체(1)가 연결요소(60)를 통하여 서로 연결된다. 상기 주입구요소(50)는 상기 혼합기 하우징(99)에 외주를 밀봉하여 인입될 수 있는 본체(57)를 구비한다. 상기 본체(57)는 제1 주입로(51) 및 제2 주입로(52)를 구비하며, 상기 제1 주입로(51)는 제1 입구(53) 및 제1 출구(55)를 구비하며, 대응하는 성분이 대응하는 상기 주입로(51, 52)를 통하여 상기 입구(53, 54)로부터 상기 출구(55, 56)까지 안내될 수 있도록, 상기 제2 주입로(52)는 제2 입구(54) 및 제2 출구(56)를 구비하고, 상기 제1 주입로(51)는 상기 제2 주입로(52)로부터 공간적으로 분리되어 연장된다. 상기 제1 주입로(51)는 예비챔버(58) 내로 개방되고, 상기 예비챔버(58)는 상기 본체(57)의 배출구면(59), 상기 연결요소(60), 상기 혼합기 하우징의 내벽, 및 상기 제1 설치본체(1)와 경계를 이룬다. 상기 제2 주입로(52)는 상기 출구(56)로부터 상기 연결요소(60)의 내부공간(61) 내로 연장되고, 연속로(62)가 상기 연결요소(60)의 상기 내부공간(61)으로부터 상기 제1 설치본체(1)의 혼합공간(65) 내로 개방된다. 상기 종축에 수직하고, 혼합기의 입구에 배치되는 평면으로 자른 단면에서, 잔여 자유 단면적의 단면적과 상기 연속로(62)의 단면적의 비율은 4:1 이상이다.

Description

정적 혼합기용 혼합요소{MIXING ELEMENT FOR A STATIC MIXER}
본 발명은, 관형 혼합기 하우징 내에 설치하기 위한 설치본체를 포함하는, 플라스틱으로 만들어진 정적 혼합기용 혼합요소에 관한 것이다.
그러한 혼합기 및 관련 혼합기 하우징은, WO 2008/113196 A1의 다성분 카트리지의 배출구에 연결될 수 있으며, 전체적으로 WO 2008/113196 A1의 도 2에 도시된 바와 같은 카트리지 배열을 나타낼 수 있다.
혼합요소, 구체적으로 혼합요소의 설치본체는 설치본체 내로 흐르는 유체 유동의 방향으로 정렬된 종축(longitudinal axis)을 가지고, 혼합기 하우징의 내부공간에서 설치본체가 혼합공간을 채울 수 있다. 혼합공간은, 종축에 대해 수직인 평면에서, 관형 혼합기 하우징의 유동 단면적에 실질적으로 대응하는 유동 단면적을 가진다. 설치본체는, 유체 유동을 종축에서 벗어난 방향으로 분할 및/또는 편향시키기 위한 벽요소를 포함한다.
그러한 정적 혼합기는, 예컨대, EP 1 426 099 B1에 공지되어 있다. 이러한 정적 혼합기에서는, 물질이 먼저 분할된 다음에, 확산되고 이동되는 3단계 혼합 과정에서, 동일한 유형의 복수의 혼합요소를 이용하여 두 가지 성분은 서로 혼합된다. 이러한 혼합과정은 성분들의 물리적 특성에 따라 수회 수행되어야 한다. 이런 이유 때문에 정적 혼합기는 줄지어 배치된 동일한 구조를 가진 복수의 설치본체를 포함한다. 이러한 혼합기는 특히 소량의 성분들을 혼합하는데 사용되는데, 즉 수 ml 내지 대략 1000 ml의 양을 혼합하는데 사용된다. 따라서, 이러한 혼합기는 16 mm보다 작은 직경과 50 mm보다 긴 길이를 가진 혼합공간을 구비한다. 결과적으로, 이러한 혼합기의 벽요소의 벽두께는, 1 mm보다 작거나, 종종 0.5 mm보다도 작을 수 있다.
플라스틱으로 만들어진 EP 1 426 099 B1에 따른 정적 혼합기는 바람직하게는 사출 성형 공정으로 제조된다. 본원의 도 1에 도시된 바와 같은, 30 mm의 길이와 3 mm보다 얇은 벽두께를 가진 혼합기를 사출 성형 공정을 이용하여 제조하는 것이 종래에는 불가능하였는데, 그 이유는 사출 성형 장비의 주입지점으로부터 그 반대편에 배치된 혼합기의 단부까지의 유동경로가 매우 높은 장비 내압을 요구하기 때문이었다. 그러한 얇은 벽두께를 가진 정적 혼합기를 사출 성형 공정으로 경제적으로 제조하기 위해서, 각 설치본체는 바요소(bar element)를 통하여 인접한 설치본체에 연결된다. 이러한 바요소는 사출 성형 장비 내의 중합체(polymer) 용융물이 하나의 설치본체로부터 그에 인접한 설치본체까지 이동하는 것을 가능하게 하고, 장비 내압을 1000 bar 미만으로 유지할 수 있게 하여, 사출 성형 장비의 고장을 방지할 수 있다. 설체본체 전방에 주입구요소가 위치한다는 것에 유의해야 한다. 주입구요소는, 성분들을 카트리지 배출구로부터 혼합기 하우징으로 안내하는 두 개의 주입로를 포함한다. 혼합요소는 설치본체를 포함한다. 설치본체에 의해 성분들이 편향, 분할, 및 재결합됨으로써, 성분들의 혼합이 발생한다. 따라서, 성분들이 배출단에서 균일하게 혼합된 충전재로서 존재하게 된다.
WO 2008/113196 A1의 혼합기는, 유동경로에 수축부(constriction)가 제공되어 하나의 성분이 선행하는 것을 방지하는 구조를 가지는데, 즉 수축 효과가 의도적으로 설치되어 있다. WO 2008/113196 A1의 도 13은, 이러한 목적으로 주입구에 인접하는 혼합기의 주입구 영역에 바요소가 제공되어서, 바요소가 유동 장애물을 형성하고 이러한 바요소 주위로 유동 편향을 제공하는 것을 개시하고 있다. 따라서, 좌측에서 흐르는 성분은 우측에서 흐르는 성분보다 더 긴 유동경로가 주어진다. EP 0 885 651에 개시된 또 다른 실시예에 따르면, 분리바(separation bar)가 두 개의 주입구 각각에 대하여 제공되어 있다. 대응하는 주입구를 통하여 흐르는 성분이 이러한 분리바 주위를 흐른다. 이러한 실시예에서 두 개의 성분의 유동 부피도 또한 서로 다르다. 더 큰 유동 부피를 가지는 제1 성분은, 제2 성분의 주입구 방향으로 어댑터요소의 외부면에 평행한 바요소에 의해 분리바와 인접하여 안내된다. 더 작은 유동 부피를 가지는 제2 성분은 제1 성분에 의해 채워지고, 혼합 요소 내로 들어오기도 전에 접촉한다. 이것은 더 큰 유동 부피를 가지는 제1 성분이 제2 성분에 비해 늦게 혼합기에 도달하는 것을 의미하는데, 즉 제1 성분의 유동이 추가적인 유동 길이에 의해 지연되는 것을 의미한다.
EP 0 723 807 A2에서, 성분들이 1:1이 아닌 혼합비율로 존재할 때 주입구 챔버가 서로 다른 부피를 가지는 변형예가 개시되어 있다. 혼합요소에 들어가기 전에 카트리지로부터 운반된 성분이 이러한 주입구 챔버를 차지한다. 더 큰 유동 부피를 형성하는 제1 성분의 주입구 챔버는, 더 작은 유동 부피를 형성하는 제2 성분의 주입구 챔버보다 더 큰 부피를 가진다. 따라서 제1 성분이 주입구 챔버 내로 이동할 때, 그 성분이 정적 혼합기의 제1 혼합요소에 도달하기 전에 주입구 챔버가 먼저 완전하게 채워진다. 제2 성분은, 실질적으로 더 작은 부피를 가지는 제2 주입챔버를 통하여 동시에 흐른다. 따라서, 제1 성분 및 제2 성분이 제1 혼합요소에 동시에 도달하도록 부피비가 정해질 수 있다.
더 큰 부피를 차지하는 성분은 또한 EP 0 584 428에 따른 댐(dam)으로 막힐 수 있다. 이러한 목적으로 유동경로는 정적 혼합기의 주입구에서 플레이트(plate)에 의해 가로막힌다. 슬릿 형태의 개구가 이러한 제공되고, 이를 통하여 저장공간을 채우는 성분이 전방에 배치된 저장공간을 채운 성분이 정적 혼합기 내로 이동한다. 이로 인해서 더 큰 유동 부피를 가진 성분이 선행하는 것이 억제된다.
혼합된 물질이 사용 불가능하게 얻어지는 것을 피하기 위하여, 가능한 앞서지 않도록, 카트리지와 혼합기 사이의 부피는 대응하는 혼합비율에 대해 조정하는 것이 일반적인 방식이라고 할 수 있다. 따라서, 제1 접근법은 필요한 혼합비율에 따라 공급라인의 단면적을 조정하는 것이다. 그러나, 서로 매우 다른 혼합비율이 존재한다면, 더 작은 유동 부피를 가지는 성분에 대한 단면적은 더 이상 제조될 수 없다. 따라서, 추가적인 부피, 예컨대 EP 0 723 807 A2에 개시된 주입구 챔버 또는 EP 0 584 428 A1에 개시된 혼합요소의 주입단에서의 챔버는 더 큰 유동 부피를 가지는 성분에 제공된다.
본 발명의 목적은, 두 가지 성분 각각이 원하는 혼합비율로 혼합요소의 제1 설치요소에 도달하는 혼합요소를 제공하는 것이다. 구체적으로 본 발명의 목적은 일성분이 타성분에 비해 선행하는 것을 감소시키는 것이다. 선행하는 성분은 타성분에 도달하기 전에 혼합요소에 도달한다. 본 발명의 추가적인 목적은, 마찬가지로 선행하는 문제점을 가지는 이미 공지된 해결방안에 비교하여 압력 손실을 감소시키는 것이다.
본 발명의 목적은, 하나 이상의 설치본체를 포함하는 혼합요소 및 제1 및 제2 주입로를 가지는 본체를 가지는 주입구요소에 의해 충족된다. 대응하는 성분들이, 주입로에 의해 서로로부터 분리되어 설치본체로 안내된다. 구체적으로는, 제1 및 제2 설치본체는 혼합요소의 종축을 따라 줄지어 배치될 수 있다.
주입구요소는 제1 설치본체의 상류에 배치되고, 주입구요소 및 설치본체는 연결요소를 통하여 서로 연결된다. 연결요소는 설치본체에 통합된 나선형 혼합기의 나선형요소 또는 제1 설치본체의 일부분인 바요소일 수 있다. 설치요소의 본체는 혼합기 하우징에 외주가 밀봉되게 인입될 수 있다. 제1 주입로와 제2 주입로 각각은 입구와 출구를 구비하여, 대응하는 성분이 대응하는 주입로를 통하여 입구로부터 출구로 안내될 수 있다. 제1 주입로는 제2 주입로로부터 공간적으로 분리되어 연장된다. 제1 주입로는 예비챔버 쪽으로 개방되어 있고, 예비챔버는 본체의 출구측, 연결요소, 혼합기 하우징의 내벽, 및 제1 설치본체와 경계를 이루며, 제2 주입로는 연결요소의 내부공간 내에서 연장되고 연결요소로부터 제1 설치본체 내로 개방되어 있다.
종축에 수직하게 배치되고 혼합기 주입구에 배치된 단면에서, 잔여 자유 단면적과 연속로의 단면적의 비율은 4:1 이상이다. 성분들의 혼합비율은 4:1일 수 있지만, 또한 대안적인 실시예에 따르면 5:1 이상일 수 있고, 또한 10:1 이상일 수 있거나, 그 이상의 비율일 수도 있다. 바람직하게는 동일한 치수를 가지는 혼합요소는 성분의 모든 혼합비율에 대해 사용된다. 따라서, 다음의 추가적인 기하학적인 조건이 유사한 방식으로 5:1 내지 10:1의 단면 비율 또는 그 이상에 대해 적용된다. 이와 관련하여 "4:1 이상"은 4:1, 5:1, 6:1, 10:1, 20:1의 비율 및 그 사이에 존재하는 비율 또는 그 이상의 비율을 의미하는 것으로 의도된다. 일실시예에 따른 혼합기 하우징은 단(step)을 가지는데, 그 단은 본체의 배출구측이 위치한다. 구체적으로는 단면은 이러한 단과 제1 설치본체 사이에 배치될 수 있다.
배출구와 바로 인접한 지점에서 성분들을 위한 단면들의 단면적 비율은 5:1 이상일 수 있다. 입구의 단면적의 비율은 5:1 이상이다.
배출구와 인접하는 단면적에 대하여, 주입구의 단면적은 성분들 중 적어도 하나에 대해서 적어도 두 배 증가한다. 구체적으로는 주입구로부터 배출구와 인접하는 단면까지의 단면적은 성분들 중 적어도 하나에 대해서 적어도 두 배 증가한다.
이와 관련하여 설치본체는 나선형 혼합기로서 디자인될 수 있고, 각각의 나선은 설치본체로서 생각될 수 있다. 나선은 종축에 대하여 소정의 각도만큼 비틀려 있는 바요소이다. 소정의 각도는 예컨대 90도일 수 있다. 인접한 나선은 추가적인 설치본체이다. 나선은 서로에 대해 오프셋되어 소정의 각도로 배치될 수 있고, 구체적으로는 인접한 나선은 90도만큼 서로에 대해 오프셋되어 배치될 수 있다. 대안적으로는, 그러한 혼합요소의 설치본체는 공통의 바요소를 통하여 서로 연결될 수 있다.
일실시예에 따르면, 제2 주입로는 연결요소의 내부공간에서 좁아진다. 작동 상태에서 이러한 제2 주입로를 통하여 흐르는 제2 성분의 유동 속도는 이러한 좁아짐에 의해 증가될 수 있다. 구체적으로는 제2 성분은 제1 주입로를 통하여 흐르는 제1 성분보다 더 적은 양으로 혼합될 수 있다. 좁아짐에 의해, 분배 과정이 시작될 때 정확한 혼합비율로 제1 성분이 이미 들어 있는 정적 혼합기내로 제2 성분이 유입되는 것이 보장된다.
제2 주입로는 연결요소의 내부공간에서 주입구측으로부터 배출구측까지 연속적으로 줄어드는 내경을 가진다. 내경이 연속적으로 줄어들 때, 최소한의 손실로 유동속도의 증가가 발생하는데, 즉 유동속도가 최대에 도달할 수 있다.
관형 혼합기 하우징 내에 설치하기 위한 정적 혼합기용 혼합요소가 제공된다. 혼합요소는 종축을 가지며, 종축을 따라 복수의 설치본체가 줄지어 배치되고, 제1 설치본체가 종축 방향으로 연장된 제1 벽요소를 구비한다. 벽요소는, 제1 측벽 및 제1 측벽의 반대편에 배치된 제2 측벽을 구비한다. 구체적으로는, 제1 벽요소는 연결요소를 형성한다. 안내요소가 제1 벽요소에 인접하여 배치될 수 있다. 안내요소는 제1 성분의 유동경로를 연장하거나, 혼합요소 내로 제1 성분의 유입을 지연시키는데 사용될 수 있다. 안내요소는 편향요소로서 형성되거나, 이러한 편향요소의 일부분으로 형성될 수 있다. 편향요소는 상기 벽요소의 양측에서 상기 벽요소에 대해 횡단하는 방향으로 연장된 편향면을 구비하며, 제1 개구가 벽요소의 제1 측벽과 면하는 측에서 편향면(deflection surface)에 제공된다. 구체적으로 편향요소는 제1 배출구를 적어도 부분적으로 커버할 수 있다.
추가적인 일실시예에 따르면, 제1 주입로는 각각의 배출구에서 제2 주입로의 대응하는 배출구의 단면적과 다른 단면적을 가진다. 구체적으로는 제1 주입로의 단면적은 제1 배출구에서 제2 주입로의 제2 배출구의 단면적보다 크다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 제2 및 제3 벽요소가 제1 개구에 인접하여 배치되고, 제2 및 제3 벽요소는 종축 방향으로 연장되고, 실질적으로 종축 방향으로 연장되는 내벽 및 외벽을 각각 구비한다. 내벽과 외벽 각각은 제1 벽요소의 제1 또는 제2 측벽과 20도 내지 160도의 각을 이룬다. 제1 개구가 제2 및 제3 벽요소의 내벽들 사이에 배치되고, 제2 개구가 상기 제2 또는 제3 벽요소의 외벽들 중 하나의 외측에 배치되며, 제2 개구는 제1 벽요소의 제2 측벽과 면하는 측에서 편향면에 제공된다. 따라서, 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 개구는 벽요소의 제2 측벽과 면하는 측에서 편향면에 제공되고, 제2 또는 제3 벽요소는 제2 개구와 인접한다. 또한, 제2 설치본체의 제1 벽요소는 제2 및 제3 벽요소와 인접한다. 5개 보다 많은 설치본체가 공통의 바요소를 통하여 서로 연결된다면, 공통의 바요소가 없는 경우보다 압력 손실이 매우 적기 때문에, 특히 유리하다는 것이 증명되었다.
구체적으로는, 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, 편향요소는 상기 벽요소의 양측에서 벽요소를 횡단하는 방향으로 연장된 편향면을 구비할 수 있으며, 제1 개구가 벽요소의 제1 측벽과 면하는 측에서 편향면에 제공될 수 있다.
제2 및 제3 벽요소가 제1 개구와 인접하여 배치될 수 있고, 제2 및 제3 벽요소는 종축 방향으로 연장되고, 실질적으로 종축 방향으로 연장되는 하나의 내벽 및 하나의 외벽을 각각 구비한다. 내벽 및 외벽의 각각은 제1 벽요소의 제1 또는 제2 측벽과 20도 내지 160도의 각을 이룬다. 제1 개구는 제2 및 제3 벽요소의 내벽 사이에 배치되고, 제2 개구는 제2 또는 제3 벽요소 중 하나의 외측에 배치될 수 있으며, 제2 개구는 제1 벽요소의 제2 측벽과 면하는 측에서 편향면에 제공될 수 있다.
이것은 제2 및 제3 벽요소가 종축 방향으로 제1 개구와 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, 제2 또는 제3 벽요소는 제2 개구와 인접할 수 있으며, 제1 벽요소; 편향요소; 제2 및 제3 벽요소로 구성된 제2 설치본체는, 제1 설치본체에 대하여 180도의 각을 이루고, 최대 10도까지 종축을 중심으로 회전하여 배치될 수 있다.
구체적으로는, 제2 설치본체는 제1 설치본체와 동일한 구조를 가질 수 있다. 제1 설치본체는 제2 설치본체에 대하여 약 180도 회전하여 배치될 수 있다.
구체적으로는, 혼합요소의 모든 설치본체는 바요소를 이용하여 연결될 수 있다. 바요소는 편향요소의 외주에 배치될 수 있다. 하나의 바요소가 벽요소의 각 측부에 제공될 수 있지만, 복수의 바요소가 제공될 수도 있으며, 구체적으로 각각 두 개의 바요소가 벽요소의 각 측부에 제공될 수도 있다.
벽요소와 편향면이 이루는 각은 90도에서 130도 사이다.
편향면은 종축과 다른 방향으로 유동을 편향시키기 위하여, 적어도 부분적으로 유동 방향으로 굽은 표면을 가지고, 구체적으로는 유동 방향과 혼합기 하우징의 방향으로 순차적인 곡률(progressive curvature)이 제공된다.
대안적인 실시예에 따르면, 편향면은 실질적으로 평면일 수 있다. 구체적으로 편향면은 벽요소에 대하여 실질적으로 90도의 각도로 연장될 수 있다.
구체적으로, 제1 설치본체의 편향면은 종축 방향으로 제2 설치본체의 개구를 커버할 수 있도록 디자인될 수 있다.
추가적인 실시예에 따르면, 벽요소의 제1 측벽과 면하는 측에서 편향요소의 표면이 적어도 부분적으로 종축에 60도 내지 90도의 각도로 정렬된 횡단면에 놓일 수 있다. 또한, 편향요소의 표면은, 벽요소의 제2 측벽과 면하는 측에서 종축에 대해 60도 내지 90도의 각도로 정렬된 횡단면에 적어도 부분적으로 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 전이부(transition)가, 이러한 보강요소에 의해 형상안정성과 강성 면에서 향상될 수 있다. 또한, 중합체 용융물에 대한 유동 단면은 보강요소(reinforcement element)를 가진 연결지점에서 증가한다. 예컨대, 보강요소는 후부(thickened portion) 또는 리브(rib)로 구성될 수 있다.
구체적으로, 정적 혼합요소는 발포된 중합체(foamed polymer)를 포함할 수 있다. 이 경우 종래의 사출 성형 공정과 관련하여, 주입 중에 또는 주입 후에 바로 발포되는, 발포제를 포함하는 중합체가, 정적 혼합기의 제조를 위해 사용된다. 구체적으로, 사출 성형 방식은 발포제를 포함하는 중합체를 600 bar보다 낮은 장비 내압에서, 특히 바람직하게는 500 bar보다 낮은 압력에서 사출 성형 장비에 주입하는 단계를 포함한다.
정적 혼합기는, 전술한 실시예 중 하나에 따른 혼합요소와 상기 혼합요소를 둘러싸는 혼합기 하우징을 포함한다.
설치본체는 소정의 길이와 소정의 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 가정 하에 등가 직경(Da)이 결정되는데, 즉 아래의 식을 이용한다.
Figure pat00001
Da는 실제 단면적 A에 대한 등가 직경을 나타낸다. 직경에 대한 길이방향 치수의 비율은 1 이상이고, 이 때 원형 단면의 직경 또는 비원형 단면의 등가 직경이 사용되어야 한다.
길이 치수는 종축 방향에서 설치본체의 범위를 나타낸다. 구체적으로, 직경에 대한 길이 치수의 비율은 1보다 크다.
구체적으로, 복수의 설치본체는 종축을 따라서 줄지어 배치될 수 있다. 이러한 설치본체들은 동일한 구조를 가지거나, 또는 EP 1 312 409 B1에 개신된 바와 같은 혼합기 배열이 나타나도록 서로 다른 구조의 설치본체들이 서로 조합될 수 있다. 인접한 설치본체들은 적어도 바요소를 통하여 서로 연결되어, 이렇게 복수의 설치본체로 구성된 혼합요소는 일체형 부품(monolithic part)으로서 디자인된다. 이것은 상기 혼합요소가 그 전체로서 단일 사출 성형 장비 내에서 제조되는 것을 의미한다.
설치본체 또는 전체 설치본체들은, 5 mm 내지 500 mm의 길이 치수를 가지고, 바람직하게는 5 mm 내지 300 mm, 더 바람직하게는 50 mm 내지 100 mm의 길이 치수를 가진다.
정적 혼합기는, 전술한 실시예 중 하나에 따른 혼합요소 및 상기 혼합요소를 둘러싸는 혼합기 하우징을 포함한다. 혼합요소는 종축을 가지는데, 조립된 상태에서 상기 종축은 혼합기 하우징의 종축과 일치한다. 따라서, 각 설치본체는 또한 이러한 종축을 가진다. 종축은 정적 혼합기 내로 유입되는 유동의 방향으로 정렬된다. 유체는, 혼합기요소의 상류에 배치된 주입구요소(inlet element)를 통하여 공급되는 둘 이상의 성분을 포함한다.
혼합될 성분의 유동은 편향요소를 이용하여 혼합공간의 내부에서 편향되어, 설치된 혼합요소에 의해 관형 혼합기 하우징 내로 가닥(strand)으로서 유입되는 성분들은, 정적 혼합기를 통과하는 동안 감소된 너비의 스트립으로 연속적으로 분리됨으로써, 혼합하기 어려운 성분이나 높은 점성을 가진 성분들도 이러한 정적 혼합기로 처리될 수 있다.
혼합될 유체는 대개 두 가지의 서로 다른 성분을 포함한다. 대부분의 경우, 이 성분들은 액체 상태에 있거나, 점성 물질로서 존재한다. 예컨대, 반죽, 접착제 뿐만 아니라, 약제를 포함하는 의학 분야에서 사용되는 유체 또는 화장품용 및 식품용 유체를 포함한다. 또한, 그러한 정적 혼합기는, 구체적으로 다성분 접착체 또는 밀봉재 혼합과 같은 유동 가능한 성분의 경화 혼합 제품의 혼합을 위한 일회용 혼합기로 사용된다. 치과 분야에서 인상재(impression material)의 혼합에 사용되는 것도 또한 바람직하다.
성분들은 2:1 내지 20:1의 비율로 혼합될 수 있고, 특히 4:1 내지 10:1의 비율로 혼합될 수 있다.
전술한 정적 혼합기는 일회용 혼합기로서 적절한데, 그 이유는 대응하는 사출 성형 장비가 일단 제작되고 나면, 제조 비용 및 자재 비용이 낮아지기 때문이다. 또한, 정적 혼합기는 측정 유닛 및/또는 혼합 유닛에서 사용된다. 정적 혼합기는 분배 유닛 또는 분배 카트리지에 부착될 수 있고, 특히 다성분 카트리지에 부착될 수 있다. 특히, 일례로서 다성분 카트리지는 분배장치 및 상기 분배장치와 결합되고 전술한 실시예들 중 하나에 따른 정적 혼합기를 포함하는 파이프를 포함할 수 있다. 특히, 다성분 카트리지는, 전술한 실시예들 중 하나에 따른 정적 혼합요소의 입구를 각각 수용하고, 액밀식으로 연결하기 위한 두 개의 카트리지 배출구 및 혼합기 하우징을 포획하여 수용하기 위한 지지요소를 포함한다.
본 발명은 이하 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 혼합요소의 해부도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 혼합요소의 해부도이다.
도 3a 내지 도 3d는 도 2에 따른 설치본체를 구비한 혼합요소를 도시하고 있다.
도 4는 도 2에 따른 설치본체의 단면도이다.
도 5는 도 4에 따른 설치본체에 인접하여 배치된 설치본체의 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 도 3에 따른 정적 혼합기 및 혼합요소의 주입구 부분의 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 상기 도면들 중 하나에 따른 정적 혼합기의 혼합기 하우징, 혼합요소, 및 지지요소의 조립된 상태에서의 단면도이다.
도 8은 연속로 높이에서 절단한 혼합요소의 단면도이다.
도 9는 도 8의 상세도이다.
도 10은 본체의 배출구측을 따라 절단한 혼합요소의 단면도이다.
도 11은 도 9의 상세도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 정적 혼합기용 혼합요소(100)의 일실시예가 도 1에 도시되어 있다. 혼합요소는 관형 하우징(도시되지 않음) 내에 설치되는 설치본체(1)를 포함한다. 관형 하우징은 관형 하우징의 내부에 위치하는 혼합공간(20)의 경계로서 역할한다. 일반적으로 두 가지 이상의 서로 다른 성분으로 구성되는 혼합될 유체는 혼합공간(20)을 통과하여 흐른다. 대부분의 경우, 성분들은 액체 상태에 있거나, 유동가능한 물질, 특히 점성 물질로서 존재한다. 예컨대, 반죽, 접착제 뿐만 아니라, 약제를 포함하는 의학 분야에서 사용되는 유체 또는 화장품용 및 음식용 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 외주 측에서 경계 지어진 혼합공간(20)을 설치본체(1)가 채울 수 있다. 이해를 돕기 위해 도 1에서는 정방형 혼합공간이 표시되어 있다. 정육면체의 측면은 혼합기 하우징의 내벽을 나타낼 수 있다. 유동단면(22)를 형성하는 정육면체의 표면으로부터 설치본체(101)의 방향으로 유체가 흐른다.
설치본체(1)와 설치본체(101)는 동일한 구조를 가지고 있지만, 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, 유동단면(122)은 설치본체(101)를 둘러싸는 관형 혼합기 하우징의 유동 단면적에 실질적으로 대응한다. 혼합공간을 두 개의 동일한 부분으로 분할하는 대칭면을 하나 이상 가지는 설치본체(1, 101)에 대하여, 종축이 이러한 대칭면에 배치된다. 혼합공간은 혼합기 하우징(도시되지 않음)에 의해 외주 측에서 경계 지어진다. 이러한 실시예에서, 혼합요소는 직사각형 또는 정사각형 단면을 가진 혼합기 하우징 내에 설치되어야 한다. 등가 직경을 결정하는데 사용되는 혼합기 하우징의 내부 치수는 기준선 36으로 표시되어 있다.
설치본체(1)는, 유체 유동을 종축(10)에 실질적으로 평행하게 흐르는 두 부분 유동으로 분할하는데 사용되는 제1 벽요소(2)를 하나 이상 포함한다. 벽요소(2)는 제1 측벽(3) 및 제2 측벽(4)을 구비한다. 단면(23)은 제1 벽요소(2)와 평면(21)이 교차하는 부분이다. 이러한 단면(23)은, 설치본체를 제외한 혼합공간(20)의 유동단면(22)의 최대 1/5, 바람직하게는 최대 1/10, 특히 바람직하게는 최대 1/20에 해당한다. 따라서, 유체는 벽요소(2)의 측벽(3, 4)의 양측에서 흐른다. 유체의 유동 방향이 화살표로 표시되어 있다. 벽요소는 실질적으로 직사각형 단면을 가진다. 제1 벽요소(2)는 제1 광변(5), 제2 광변(6), 제1 장변(25), 및 제2 장변(35)을 가진다. 제1 광변(5), 제2 광변(6), 제1 장변(25), 및 제2 장변(35)은 측벽들(3, 4) 각각의 외주를 형성한다. 장변(25, 35)은 실질적으로 종축(10) 방향으로 연장되고, 제1 광변(5) 및 제2 광변(6)은 종축을 횡단하는 방향으로 연장된다. 제1 벽요소(2)는 혼합공간을 두 부분으로 분할한다. 벽요소(2)는 유체 유동을 두 부분으로 분할하는 바요소의 기능을 가지고, 제1 광변(5)의 가장자리에서의 편향을 제외하고는 유동의 편향을 무시할 수 있다. 100 mm 이하의 전체 길이를 가진 혼합요소에 대해서, 벽요소(2)의 벽두께(7)는 통상적으로 1mm보다 작다.
종축과 다른 방향으로 흐르는 부분 유동을 편향시키기 위해 사용되는 편향요소(11)는 제1 벽요소(2)와 인접한다. 편향요소는 벽요소(2)의 양측에서 벽요소(2)를 횡단하는 방향으로 연장되는 편향면을 구비한다. 벽요소(2)의 제1 측벽(3)과 면하는 측에서 제1 개구(12)가 편향면에 제공된다.
도 1에 따른 실시예에서, 제1 벽요소(2)와 제2 또는 제3 벽요소(8, 9) 사이의 교차 각도는 각각 90도이다. 도 1에 따르면, 제1 벽요소(2)는 편향요소(11)를 통하여 제2 벽요소(8) 및 제3 벽요소(9)에 연결된다. 편향요소(11)는 바람직하게는 평면(21)에 평행하게 정렬된 평면에 배치된 평면, 또는 평면(21)에 대해 일정 각도의 기울기를 가지고 배치된 평면에 배치되며, 상기 기울기는 60도 이하, 바람직하게는 45도 이하, 특히 바람직하게는 30도 이하이다. 편향요소(11)의 표면과 평면(21) 사이의 기울기 각도가 작을수록, 필요한 구조물의 길이가 짧아진다. 즉, 편향요소(11)의 표면은 종축(10)에 대해 실질적으로 45도 내지 90도의 각도로 정렬된 횡단면, 바람직하게는 60도 내지 90도의 각도로 정렬된 횡단면, 특히 바람직하게는 75도 내지 90도의 각도로 정렬된 횡단면에 배치된다.
편향요소(11)와 인접하는 벽요소(8, 9)는, 제1 개구(12)로부터 시작하여 종축(10) 방향으로 연장되는 통로의 경계를 형성한다. "편향요소(11)와 인접"한다는 표현은, 제2 및 제3 벽요소(8, 9)가 종축 방향으로 제1 벽요소(2)의 반대편에 배치된다는 것을 의미하는데, 즉 유동 방향으로 제1 벽요소(2)의 하류에 배치된다는 것을 의미한다.
벽요소(2)의 제2 측벽(4)과 면하는 측에서 제2 개구가 편향면에 제공되고, 제2 또는 제3 벽요소(8, 9)는 제2 개구와 인접한다. 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 종축 방향(10)으로 연장되는 내벽(81, 91) 및 외벽(82, 92)을 구비한다. 제2 벽요소(8)는 내벽(81) 및 외벽(82)을 구비한다. 제3 벽요소(9)는 내벽(91) 및 외벽(92)을 구비한다. 본 실시예에서, 내벽(81, 91) 및 외벽(82, 92)은 종축 방향, 즉 도면 방향에서 연직한 방향으로 연장된다. 내벽(81, 91) 및 외벽(82, 92) 각각과 제1 벽요소(2)의 제1 또는 제2 측벽(3, 4)이 이루는 각은 20도 내지 160도이다. 제1 개구(12)는 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. 제1 벽요소(2)의 제2 측벽(4)에 면하는 측에서 제2 개구(13) 및 제3 개구(14)가 편향면에 제공된다. 각 벽요소의 내벽은 특히 벽요소의 외벽에 평행할 수 있다. 또한, 제2 및 제3 벽요소는 각각 서로 평행한 내벽(81, 91) 및 외벽(82, 92)를 구비할 수 있다.
제2 설치본체(101)의 제1 벽요소(102)는 제2 및 제3 벽요소(8, 9)와 인접한다. 제2 설치본체(101)는 제1 벽요소(102)를 구비하는데, 상기 제1 벽요소(102)는 혼합요소의 종축(10) 방향으로 연장되고, 제1 측벽(103) 및 제1 측벽(103)의 반대편에 배치된 제2 측벽(104)을 구비한다. 제1 측벽(103)과 제2 측벽(104)은 종축(10)에 대해 실질적으로 평행하게 배치된다.
편향요소(111)가 제1 벽요소(102)와 인접하여 배치된다. 편향요소(111)는 벽요소(102)의 양측에서 벽요소(102)를 횡단하는 방향으로 연장되는 평향면을 구비한다. 벽요소(102)의 제2 측벽(104)과 면하는 측에서 제1 개구(112)가 편향면에 제공된다. 제2 및 제3 벽요소(108, 109)가 제1 개구(112)에 인접하여, 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 시작하여 종축(10) 방향으로 연장되는 통로의 경계를 형성한다. 벽요소(102)의 제1 측벽(103)과 면하는 측에서 제2 개구(113, 114)가 편향면에 제공된다. 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. 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. 외벽(182, 192) 및 내벽(181, 191)은 실질적으로 혼합요소의 종축(10) 방향으로 연장된다. 본 실시예에서, 외벽(182, 192) 및 내벽(181, 191)은 서로에 대해 각각 평행하다. 내벽(181, 191) 및 외벽(182, 192)과; 제1 벽요소(102)의 제1 또는 제2 측벽(103, 104)이 이루는 각은 20도 내지 160도인데, 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. 제1 벽요소(102)의 제2 측벽(104)과 면하는 측에서 제2 개구(113) 및/또는 제3 개구(114)가 편향면에 제공된다.
제1 벽요소(102), 편향요소(111), 제2 및 제3 벽요소(108, 109)를 포함하는 제2 설치본체(101)가, 제1 설치본체(1)를 기준으로, 종축(10)에 대해 10도 내지 180도 만큼 회전되어 배치되는데, 예컨대 180도 회전되어 배치된다.
제1 설치본체(1)와 제2 설치본체(101)는 동일한 구조를 가지는데, 즉 서로 동일한 각도와 간격으로 배치된 동일한 벽요소 및 편향요소를 포함한다.
제1 설치본체(1)와 제2 설치본체(101)는 복수의 공통의 바요소(15, 16, 17, 18)를 통하여 서로 연결된다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 혼합요소의 해부도를 도시한다. 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. 혼합요소의 제1 설치본체(1) 및 제2 설치본체(101)가 차례로 도시되어 있다. 설치본체는 원형 또는 타원형 단면을 가진 혼합기 하우징 내에 설치하기 위한 것이다. 혼합기 하우징(도시되지 않음)의 내벽의 한계 단면은 일점쇄선으로 표시되어 있다. 혼합기 하우징의 직경은 기준선 36으로 표시되어 있다.
도 3a 내지 도 3d 각각은 본 발명에 따른 혼합요소의 제1 실시예를 도시하고 있다. 혼합요소(100)는 도 2에 도시된 것과 같은 설치본체를 포함한다. 모든 설치본체는 바요소(15, 16, 17, 18)에 의해 서로 연결되어 있다. 또한, 혼합요소(100)는 혼합될 성분들을 위한 주입로(51, 52)를 포함하는 주입구요소(50)를 포함한다. 두 성분의 혼합 비율은 1:1일 수도 있고, 서로 다른 비율, 즉 1:1이 아닌 비율일 수도 있다. 성분들은 2:1 내지 20:1의 비율, 특히 4:1 내지 10:1의 비율로 혼합될 수 있다.
주입구요소(50)는 제1 설치본체(1)의 상류에 배치된다. 주입구요소(50)와 설치본체(1)는 연결요소(60)를 통하여 서로 연결된다. 주입구요소(50)는, 혼합기 하우징에 외주를 밀봉하여 인입되는 본체(57)를 구비한다. 본체(57)는 제1 주입로(51) 및 제2 주입로(52)를 구비한다. 주입로(51, 52) 각각은 입구(53, 54)와 출구(55, 56)를 구비하여, 대응하는 성분이 대응하는 주입로(51, 52)를 통하여 입구(53, 54)로부터 출구(55, 56)까지 안내될 수 있다. 제1 주입로(51)는 제2 주입로(52)로부터 공간적으로 분리되어 연장된다. 제1 주입로(51)는 예비챔버(58) 내로 개방되어 있다. 예비챔버(58)는 본체(57)의 배출로측(59), 연결요소(60), 혼합기 하우징의 내벽, 및 제1 설치본체에 의해 경계 지어진다. 제2 주입로(52)는 출구(56)로부터 연결요소(60)의 내부공간(61) 내로 연장된다. 연속로(62)는 연결요소(60)의 내부공간(61)으로부터 제1 설치본체(1)의 혼합공간(65) 내로 개방된다.
도 4는 도 2의 설치본체(1)의 단면도이다. 제1 벽요소(2)와 바요소(15, 16, 17, 18)의 절단면이 도시되어 있다. 도 4에 따른 단면도에서 편향요소(11)를 볼 수 있다. 도 4에서 편향요소(11)는 제1 벽요소(2)의 좌측에 배치된, 즉 제1 측벽(3) 쪽에 배치된 제1 개구(12)를 포함한다. 제2 개구(13) 및 제3 개구(14)는 반대편에 배치되는데, 즉 제2 측벽(4) 쪽에 배치된다. 제1 개구(12)는 제2 및 제3 개구(13, 14)에 대하여 오프셋되어 배치된다. 편향요소의 부분요소(26)가 제2 개구와 제3 개구 사이에 배치된다. 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(99)에 의해 경계 지어진다.
도 5는 설치본체(1)의 제2 및 제3 벽요소(8, 9)의 절단면을 도시한다. 바라보는 방향이 유동 방향이므로, 설치본체(101)의 제1 벽요소(102)를 볼 수 있다. 편향요소(111)은 설치본체(101)의 제1 벽요소(102)와 인접한다. 편향요소(111)는 제2 측벽(104) 쪽에 배치된 제1 개구(112)를 포함한다. 제2 개구(113) 및 제3 개구(114)는 제1 측벽(103) 쪽에 배치된다. 제2 개구(113) 및 제3 개구(114)는 제1 개구(112)에 대하여 오프셋되어 배치된다. 부분요소가 각 개구의 반대편에 각각 배치되도록 제1, 제2, 제3 개구(112, 113, 114)가 배치되는데, 즉 제1 부분요소는 제1 개구(112)의 반대편에, 제2 부분요소(127)는 제2 개구(113)의 반대편에, 제3 부분요소(128)는 제3 개구(114)의 반대편에 각각 배치된다.
도 6a 및 도 6b는 정적 혼합기의 주입구요소(50)와 도 3a 내지 도 3d에 따른 혼합요소(100)의 단면도를 도시하고 있다. 정적 혼합기는 혼합요소(100)와 주입구요소(50)가 수용되는 혼합기 하우징(99)을 포함한다. 혼합기 하우징(99)은 카트리지(도시되지 않음)에 연결하는데 사용되는 지지요소(98)에 수용된다. 도 6a는 종축(10)을 따라 배치되는 정적 혼합기의 종단면도를 도시하고 있다. 주입로(51)를 포함하는 스터브(stub)(63)를 볼 수 없도록 단면이 위치하는데, 그 이유는 이러한 스터브(63)가 도면의 평면 전방에 위치하기 때문이다. 주입로(52)를 포함하는 스터브(64)는 볼 수 있다.
주입구요소의 본체(57)의 일부분인 캡요소(66)가 혼합기 하우징에서 지지된다. 주입로(51, 52)가 캡요소(66)를 통하여 연장되는 것을 도 6b에서 볼 수 있다. 캡요소(66)는 캡요소(66)의 자켓(71)을 따라 연장되는 외주 돌출부(72)를 구비할 수 있다. 돌출부(72)는 혼합기 하우징(99)의 대응하는 절결부(cut-out)(97)에 수용된다. 캡요소(66)는 혼합기 하우징(99)에 포획되어 지지될 수 있다. 그러나, 혼합요소(50)가 카트리지의 배출구 상에 정확히 위치할 수 있도록 하기 위하여, 혼합기 하우징(99)에 대한 캡요소(66)의 상대적인 회전이 가능하다. 이러한 목적으로, 스터브(63, 64)가 배출구를 둘러싸거나 배출구가 스터브(63, 64)를 둘러싸도록, 스터브(63, 64)가 대응하는 배출구 상에 위치하거나, 대응하는 배출구 내로 삽입된다.
플랜지요소(67)는 혼합기 하우징(99)을 위한 지지부로서 사용된다. 혼합기 하우징(99)은 두 단계로 만들어진다. 혼합기 하우징(99)의 주입구부(96)는 혼합기 하우징의 주요부(95)보다 더 큰 내경을 가진다. 혼합기 하우징(99)의 주요부(95)는 혼합요소의 설치본체를 포함하고, 주입구부(96)는 주입구요소(50)의 본체(57)의 캡요소(66)를 포함한다. 플랜지요소는 또한 지지요소(98)에 수용된다. 플랜지요소(67)는 또한 혼합요소의 주입구부(96)의 단부의 지지부를 형성한다. 지지요소(98)는 카트리지에 정적 혼합기를 연결하는데 사용된다. 이러한 목적으로 지지요소(98)에 일반적으로 베이어넷 연결수단(bayonet fastening means)이 제공된다.
주입로(51)는 스터브(63) 내에서 연장되고, 플랜지요소(67)를 통하여 캡요소(66) 내로 연속된다. 따라서, 주입로(51)는 입구(53)에서 시작하여, 출구(55)에서 끝난다. 주입로(52)는 스터브(64) 내에서 연장되고, 플랜지요소(67)를 통하여 캡요소(66) 내로 연속된다. 따라서, 주입로(52)는 입구(54)에서 시작하여, 출구(56)에서 끝난다. 구체적으로, 연결요소(60)는 제1 설치본체(1)의 제1 벽요소로서 형성될 수 있다. 구체적으로, 제2 주입로(52)는 연결요소(60)의 내부공간(61)에서 좁아질 수 있다. 제2 주입로(52)는 연결요소(60)의 내부공간(61)에서 입구측(75)으로부터 출구측(76)까지 연장된다. 주입로(52)는 입구측(75)으로부터 출구측(76)까지 연속적으로 줄어드는 내경을 가진다.
안내요소가 제1 출구(55)와 연결요소(60) 사이에서 예비챔버에 제공될 수 있다. 이러한 안내요소가 도면에 도시되지는 않았다. 예컨대, 안내요소는 댐요소(dam element)로서 만들어질 수 있다. 출구(55)로부터 배출되는 성분은 이러한 댐요소를 따라서 편향되고 분할된다. 이러한 댐요소는 빔 형상(beam shape)으로 형성될 수 있다. 그러한 댐요소에 대한 예시는 EP 0 885 651 A1에 개시되어 있는데, 거기에서는 분할 에지(dividing edge)라는 용어가 사용된다. 구체적으로, 안내요소는 제1 출구(55)를 적어도 부분적으로 가릴 수 있다.
주입로(50)의 제1 주입로(51)는 출구(55)에서, 출구(56)에서의 제2 주입로(52)의 단면적과는 다른 단면적을 가진다. 그러한 주입구요소(50)는, 2:1 내지 20:1의 비율, 구체적으로는 4:1 내지 10:1의 비율로 혼합될 수 있는 성분을 위해 사용된다.
도 7a 및 도 7b는 각각 혼합기 하우징(99)에 수용되는 완전한 혼합요소(100)의 단면도를 도시하고 있다. 혼합기 하우징(99)은 주입구부(96) 및 주요부(95)로 구성되어 있다. 주입구부(96)는 혼합요소(100)의 주입구요소(50)를 포함한다. 주요부(95)는 혼합요소(100)의 설치본체(1, 101)를 포함한다. 혼합기 하우징은 주입단(94)과 배출단(93)을 가진다. 둘 이상의 성분이 주입구요소를 통하여 서로에 대해 분리되어 혼합기 하우징 내로 들어가서, 제1 설치본체(1)에서 서로 접촉하게 된다. 설치본체의 벽요소는 성분의 유동을 분할하는데 사용되고, 편향요소는 성분의 유동을 편향시키는데 사용되는데, 즉 성분의 유동을 국소적인 탈층위형성(destratification)시키는데 사용된다. 성분들은 혼합요소의 길이에 걸쳐 연속하는 성분의 유동을 분할하고 편향시킴으로써 혼합된다. 균질한 충전재가 혼합기 하우징(99)의 배출단(93)에서 배출된다.
바요소(15, 16, 17, 18)는 서로 연결된 혼합요소(100)의 모든 설치본체를 지지한다. 바요소 각각은 정적 혼합기의 굽힘 강성을 증가시킨다. 혼합기 사용시, 특히 둘 이상의 혼합요소가 제1 벽요소의 반대편에 배치될 때, 발생하는 혼합요소의 파손이 바요소에 의해 방지될 수 있다. 또한, 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 바요소에 의해 보장된다. 바요소가 없다면, 벽요소(8 또는 9)로부터 하류에 배치된 벽요소(102)까지의 전이부(transition)가 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 전체 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, 바람직한 일실시예에 따르면, 제조 공정에서 용해된 중합체를 전달하기 위하여, 바요소가 하나의 설치본체로부터 그에 인접한 각각의 설치본체까지 제공된다.
정적 혼합기는 통상적으로 사출 성형 공정에서 상대적으로 복잡한 형상을 구현할 수 있는 수단에 의해 플라스틱으로 제조된다. 특히 복수의 설치본체(1, 101)를 포함하는 정적 혼합기에 대해, 설치본체(1, 101)의 전체는 길이 치수(24)를 가지고, 각 단면(23, 123)은 벽두께(7)를 가진다. 길이 치수(24) 대 벽두께(7)의 비율은 40 이상, 바람직하게는 50 이상, 더 바람직하게는 75 이상이다. 적은 양의 충전재를 위한 정적 혼합기의 바람직한 사용을 위해, 벽두께(7)는 3 mm 보다 작고, 바람직하게는 2 mm 보다 작고, 더 바람직하게는 1.5 mm 보다 작다. 전체 설치본체(1, 101)는, 5 mm 내지 500mm의 길이 치수(24)를 가지고, 바람직하게는 5 mm 내지 300 mm, 더 바람직하게는 50 mm 내지 100 mm의 길이 치수를 가진다.
도 8은 혼합요소를 연속로의 높이에서 자른 단면도이다. 단면도는 부분적으로 잘린 형태로 규준요소와 베이어넷 마개의 일부분를 가진 지지요소(98)를 포함하는데, 베어어넷 마개를 이용하여 지지요소(98)가 다성분 카트리지에 연결될 수 있다. 혼합기 하우징(99)의 일부분인 캡요소(66)가 지지요소(98) 내에 배치된다. 캡요소(66)는, 연결요소(60)가 수용되는 중앙에 배치된 원형개구(70)를 가진다. 연결요소(60)는 개구를 완전히 채우지 않고, 연결요소(61)의 내부공간을 형성하는 두 개의 절결부를 가진다. 이러한 절결부는 도 10에 상세하게 도시되어 있다. 절결부는 유체 안내로인데, 이러한 유체 안내로를 통하여 혼합될 성분이 혼합요소의 설치본체에 공급된다.
도 9는 도 8의 상세도인데, 즉 캡요소(66)에 있는 개구(70)를 도시하고 있다. 연결요소(61)의 내부공간을 형성하는 두 개의 절결부(73, 74)를 포함하는 연결요소(60)가 개구(70)에 위치한다. 절결부(73)가 더 큰 유동 부피를 가지는 성분을 위하여 제공되고, 절결부(74)는 더 작은 유동 부피를 가지는 성분을 위한 통로로서 사용된다. 따라서 절결부(74)는 연속로(62)의 절단면을 나타낸다. 바람직한 일실시예에 따르면, 절결부(73)의 단면적 대 절결부(74)의 단면적의 비율은 4:1 내지 5:1이다. 구체적으로, 절결부(73)의 단면적은 2.8 제곱밀리미터이고, 절결부(74)의 단면적은 0.6 제곱밀리미터이다.
도 10은, 주입로(51, 52)(도 6b 참고)를 포함하는 본체(57)의 배출구측을 따라 혼합요소를 절단한 단면도를 도시하고 있다. 주입로(51)의 출구(55)는, 연결요소(60)와 본체(57)의 배출구측(59) 사이에서 연장되는 예비챔버(58) 내로 개방된다. 주입로(52)의 출구(56)는 배출구측(59)을 형성하는 벽요소(77)에 의해 예비챔버(58)로부터 분리되어서, 예비챔버에서는 두 성분이 아직 접촉하지 않는다. 연결요소(60)로 이어지는 연결로(78)를 경계 짓는 벽요소(77)가 도 11에 상세하게 도시되어 있다. 예비챔버(58)의 단면적 대 본 단면도에서 도시된 연결로(78)의 단면적의 비율은 5:1 이상이고, 더 큰 유동 부피를 가지는 성분은 예비챔버(58)에 포함된다. 일실시예에 따르면, 예비챔버의 단면적은 구체적으로 32.4 제곱밀리미터일 수 있고, 연결로(78)의 단면적은 6.2 제곱밀리미터일 수 있다. 도 6b에 도시된, 출구(55)에 속하는 입구(53)의 단면적은 15.9 제곱밀리미터이다. 도 6b에 도시된, 출구(56)에 속하는 입구(54)의 단면적은 2.8 제곱밀리미터이다. 이러한 실시예에 대하여, 주입구 영역, 즉 대응하는 입구(53, 54)로부터 혼합요소의 제1 설치본체 내로의 입구까지의 영역에서의 두 가지 성분의 부피는, 더 큰 유동 부피를 가지는 성분에 대해서는 171 세제곱밀리미터이고, 더 작은 유동 부피를 가지는 성분에 대해서는 28 세제곱밀리미터이다. 이것은 대략 6:1의 비율에 해당한다.
도 11은 도 10의 상세도인데, 즉 연결요소(60)로 이어지는 연결로(78)을 경계짓는 벽요소(77)를 도시한다. 구체적으로, 도 11은 연결로(78)가 배출구(56)로부터 연결요소(61)의 내부공간 내로의 입구까지 수축되는 것을 도시하고 있다. 이러한 수축은 구체적으로 적어도 부분적으로 원뿔형 통로벽에 의해 생길 수 있다.
연속로의 단면적 대 종축에 수직하고 혼합기 주입구에 배치되는 단면 평면에서의 나머지 자유 단면의 비율은 4:1 이상이다. 성분의 혼합 비율은 4:1일 수 있지만, 대안적인 일실시예에 따르면 5:1 이상일 수 있고, 10:1 이상일 수도 있으면, 그 이상의 비율일 수도 있다. 동일한 치수를 가지는 혼합요소는 바람직하게는 성분의 모든 혼합 비율을 위하여 사용된다. 따라서, 다음의 추가적인 기하학적 조건은 유사한 방식으로 5:1 내지 10:1의 단면 비율에 적용되거나 그 이상에 적용된다.
일실시예에 따른 혼합기 하우징은 본체의 배출구 측이 놓이는 단(step)을 가진다. 구체적으로 단면 평면은 이러한 단과 제1 설치본체 사이에 배치될 수 있다.
배출구에 바로 인접하여, 이러한 지점에서 성분을 위하여 이용가능한 단면적의 단면적 비율은 5:1 이상일 수 있다. 입구의 단면적의 비율은 5:1 이상이다.
배출구에 인접하는 단면적에 대하여 주입구의 단면적은 하나 이상의 성분에 대하여 두 배 이상까지 증가한다. 구체적으로, 주입구로부터 배출구에 인접한 단면적까지의 단면적은 각각의 성분에 대하여 두 배 이상까지 증가한다.

Claims (15)

  1. 관형 혼합기 하우징(99) 내에 설치하기 위한 정적 혼합기용 혼합요소(100)로서,
    상기 혼합요소(100)는 종축(10)를 가지며, 상기 종축(10)을 따라 하나 이상의 제1 설치본체(1) 및 하나 이상의 제2 설치본체(101)가 줄지어 배치되고,
    상기 설치본체(1)의 상류에 배치되는 주입구요소(50)가 제공되며,
    상기 주입구요소(50)와 상기 제1 설치본체(1)가 연결요소(60)를 통하여 서로 연결되고,
    상기 주입구요소(50)는 상기 혼합기 하우징(99)에 외주를 밀봉하여 인입될 수 있는 본체(57)를 구비하고,
    상기 본체(57)는 제1 주입로(51) 및 제2 주입로(52)를 구비하며,
    상기 제1 주입로(51)는 제1 입구(53) 및 제1 출구(55)를 구비하고,
    대응하는 성분이 대응하는 상기 주입로(51, 52)를 통하여 상기 입구(53, 54)로부터 상기 출구(55, 56)까지 안내될 수 있도록, 상기 제2 주입로(52)는 제2 입구(54) 및 제2 출구(56)를 구비하고, 상기 제1 주입로(51)는 상기 제2 주입로(52)로부터 공간적으로 분리되어 연장되며,
    상기 제1 주입로(51)는 예비챔버(58) 내로 개방되고,
    상기 예비챔버(58)는, 상기 본체(57)의 배출구측(59), 상기 연결요소(60), 상기 혼합기 하우징의 내벽, 및 상기 제1 설치본체(1)와 경계를 이루며,
    상기 제2 주입로(52)는 상기 출구(56)로부터 상기 연결요소(60)의 내부공간(61) 내로 연장되고, 연속로(62)가 상기 연결요소(60)의 상기 내부공간(61)으로부터 상기 제1 설치본체(1)의 혼합공간(65) 내로 개방되되,
    상기 종축에 수직하고, 혼합기의 입구에 배치되는 평면으로 자른 단면에서, 잔여 자유 단면적의 단면적과 상기 연속로(62)의 단면적의 비율은 4:1 이상인,
    관형 혼합기 하우징(99) 내에 설치하기 위한 정적 혼합기용 혼합요소(100).
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 주입로(52)는 상기 연결요소(60)의 상기 내부공간(61)에서 좁아지는, 관형 혼합기 하우징(99) 내에 설치하기 위한 정적 혼합기용 혼합요소(100).
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 제2 주입로(52)는 상기 연결요소(60)의 상기 내부공간(61)에서 입구측(75)으로부터 출구측(76)까지 연장되며,
    상기 제2 주입로(52)는 상기 입구측(75)으로부터 상기 출구측(76)까지 연속적으로 줄어드는 내경을 가지는,
    관형 혼합기 하우징(99) 내에 설치하기 위한 정적 혼합기용 혼합요소(100).
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입구들(55, 56)에 바로 인접한 지점에서, 성분들을 위한 단면적들의 단면적 비율은 5:1 이상인, 관형 혼합기 하우징(99) 내에 설치하기 위한 정적 혼합기용 혼합요소(100).
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입구들의 단면적 비율은 5:1 이상인, 관형 혼합기 하우징(99) 내에 설치하기 위한 정적 혼합기용 혼합요소(100).
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배출구(55)에 인접하는 단면적에 대해, 주입구의 단면적이 성분들 중 하나 이상에 대해 두 배 이상 증가하는, 관형 혼합기 하우징(99) 내에 설치하기 위한 정적 혼합기용 혼합요소(100).
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 설치본체(1)는 상기 종축(10) 방향으로 연장되는 제1 벽요소(2)를 구비하고, 상기 제1 벽요소(2)는 제1 측벽(3) 및 상기 제1 측벽(3)의 반대편에 배치된 제2 측벽(4)를 구비하며,
    상기 제1 벽요소(2)는 상기 연결요소(60)를 형성하는,
    관형 혼합기 하우징(99) 내에 설치하기 위한 정적 혼합기용 혼합요소(100).
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    편향요소(11)가 상기 제1 벽요소(2)에 인접하여 배치되고, 상기 편향요소(11)는 상기 벽요소(2)의 양측에서 상기 제1 벽요소를 횡단하는 방향으로 연장된 편향면을 가지며,
    제1 개구(12)가, 상기 제1 벽요소(2)의 상기 제1 측벽(3)과 면하는 측에 있는 편향면에 제공되며,
    제2 및 제3 벽요소(8, 9)가 상기 제1 개구(12)와 인접하여 배치되고,
    상기 제2 및 제3 벽요소(8, 9)는 상기 종축(10) 방향으로 연장되고, 각각 내벽(81, 91) 및 외벽(82, 92)를 구비하는데, 상기 내벽(81, 91) 및 상기 외벽(82, 92)는 실질적으로 상기 종축(10) 방향으로 연장되고, 각각 상기 제1 벽요소(2)의 제1 또는 제2 측벽(3, 4)과 20도 내지 160도의 각도를 이루며,
    상기 제1 개구(12)는 상기 제2 및 제3 벽요소(8, 9)의 상기 내벽들(81, 91) 사이에 배치되고, 제2 개구(13, 14)가 상기 제2 또는 제3 벽요소(8, 9)의 외벽들(82, 92) 중 하나의 외측에 배치되고,
    상기 제2 개구(13, 14)는 상기 제1 벽요소(2)의 상기 제2 측벽(4)과 면하는 측에 있는 편향면에 제공되며,
    제2 설치본체(101)의 제1 벽요소(102)가 상기 제2 및 제3 벽요소(8, 9)와 인접하는,
    관형 혼합기 하우징(99) 내에 설치하기 위한 정적 혼합기용 혼합요소(100).
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 설치본체(101)는 상기 종축(10) 방향으로 연장되는 제1 벽요소(102)를 구비하고, 상기 제1 벽요소(102)는 제1 측벽(103) 및 상기 제1 측벽(103)의 반대편에 배치된 제2 측벽(104)을 구비하며,
    편향요소(111)가 상기 제1 벽요소(102)에 인접하여 배치되고, 상기 편향요소(111)는 상기 벽요소(102)의 양측에서 상기 벽요소(102)를 횡단하는 방향으로 연장된 편향면을 가지며,
    제1 개구(112)가, 상기 벽요소(102)의 상기 제2 측벽(104)과 면하는 측에 있는 편향면에 제공되며,
    제2 및 제3 벽요소(108, 109)가 상기 제1 개구(112)와 인접하여 배치되고,
    상기 제2 및 제3 벽요소(108, 109)는 상기 종축(10) 방향으로 연장되고, 각각 내벽(181, 191) 및 외벽(182, 192)를 구비하는데, 상기 내벽(181, 191) 및 상기 외벽(182, 192)는 실질적으로 상기 종축(10) 방향으로 연장되고, 각각 상기 제1 벽요소(102)의 제1 또는 제2 측벽(103, 104)과 20도 내지 160도의 각도를 이루며,
    상기 제1 개구(112)는 상기 제2 및 제3 벽요소(108, 109)의 상기 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 측에 있는 편향면에 제공되며,
    상기 제1 벽요소(102), 상기 편향요소(111), 및 상기 제2 및 제3 벽요소(108, 109)를 포함하는 상기 제2 설치본체(101)는 상기 종축(10)에 대하여 상기 제1 설치본체(1)를 기준으로 10도 내지 180도의 각도만큼 회전된,
    관형 혼합기 하우징(99) 내에 설치하기 위한 정적 혼합기용 혼합요소(100).
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다섯 개보다 많은 설치본체가 공통이 바요소(15, 16, 17, 18)를 통하여 서로 연결된, 관형 혼합기 하우징(99) 내에 설치하기 위한 정적 혼합기용 혼합요소(100).
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 따른 혼합요소(100)와 상기 혼합요소를 둘러싸는 혼합기 하우징(99)을 포함하는, 정적 혼합기.
  12. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 따른 혼합요소(100)의 입구(53, 54)를 각각 수용하고, 액밀식으로 연결하기 위한 두 개의 카트리지 배출구; 및
    혼합기 하우징(99)을 포획하여 수용하기 위한 지지요소(98)
    를 구비하는 다성분 카트리지.
  13. 제12 항에 있어서,
    혼합될 성분의 비율이 2:1 내지 20:1, 특히 4:1 내지 10:1인, 다성분 카트리지.
  14. 유동가능한 성분을 혼합하기 위한, 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 따른 혼합요소의 용도.
  15. 다성분 접착제, 밀봉 물질, 또는 치과용 인상재(impression material)를 혼합하기 위한, 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 따른 혼합요소의 용도.



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