KR20140007873A - 동적 혼합기 및 그의 용도 - Google Patents

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안드레아스 하이머
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술저 믹스팩 아게
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Abstract

본 발명은 복수의 유체 성분을 위한 동적 혼합기(1, 110)에 관한 것으로, 이 동적 혼합기는 하우징(2, 102) 및 이 하우징 안에 회전가능하게 배치되는 회전자 요소(3, 103)를 포함하며, 상기 하우징은 적어도 하나의 각 성분을 위한 유입 개구(12, 13, 112, 113) 및 적어도 하나의 유출 개구(20, 120)를 갖는다. 상기 회전자 요소와 하우징 사이에는 고리형 틈(15, 115)이 제공되어 있고, 이 고리형 틈안에는 상기 회전자 요소(3, 103)에 연결되어 있는 혼합 요소(7, 107)가 배치되어 있다. 상기 하우징은 제 1 대기실(21, 121) 및 주 챔버(22, 122)를 포함한다. 제 2 대기실(17, 117)이 제공되고, 이는 제 1 대기실(21, 121)의 하류에 배치되며, 따라서 성분들이 제 2 대기실(17, 117)에 들어가기 전에 상기 제 1 대기실(21, 121)을 통과하여 흐를 수 있다.

Description

동적 혼합기 및 그의 용도{DYNAMIC MIXER AND USE THEREOF}
본 발명은 동적 혼합기에 관한 것이다. 이러한 종류의 동적 혼합기는 다성분 카트리지에서 공급되는 복수의 성분들을 혼합하는데 유리하게 사용된다.
특히 치과 인상재를 만들기 위해 상이한 양을 갖는 성분들을 혼합하기 위한 동적 혼합기가 WO 2007/041878에 알려져 있다. 혼합기 하우징의 내부 공간에는 대기실이 있는데, 이 대기실 안에서 혼합 회전자는 분산기 몸체를 가지며, 이 분산기 몸체는 그의 회전 축선 둘레의 성분들을 분산시켜 성분들 간의 정확한 혼합비를 얻고 또한 공기 혼입을 피하기 위한 것이다. 이어서, 예비 혼합된 성분들이 이의 완전한 혼합을 위해 적어도 하나의 통로 개구를 통과하여 주 챔버 안으로 들어가게 된다.
특히 점성 또는 페이스트상 성분들의 높은 혼합비의 경우에는, 정확한 혼합비를 일정하게 유지시키고 또한 양호한 혼합을 유지하는 것이 특히 어렵다. 일반적으로 혼합은 전단력으로 일어나며, 성분들은 가압되어 혼합기를 통과하게 된다. 혼합기는 하우징 및 이 하우징 안에 회전가능하게 배치되는 회전자 요소를 가지며, 그래서 하우징은 적어도 2종의 성분을 위한 하나의 각 유입 개구 및 적어도 하나의 유출 개구를 갖고 있다. 회전자 요소와 하우징 사이에는 고리형 중간 공간이 제공되어 있는데, 이 중간 공간에는 회전자 요소에 부착되어 있는 혼합 요소가 배치되어 있다.
회전자 요소는 몸체 요소 및 혼합 요소를 포함한다. 이 혼합 요소는 베인(vane) 요소로 형성되며, 이 베인 요소는 몸체 요소로부터 멀어지는 방향으로 상기 중간 공간 안으로 돌출되어 있다. 바람직하게는 복수의 이러한 베인 요소들이 존재한다. 추가로, 정적 혼합 요소들이 또한 하우징의 내벽으로부터 중간 공간 안으로 돌출되어 있을 수 있는데, 그러나 이 정적 혼합 요소는 만들기가 어렵다. 성분들은 베인 요소(들) 또는 선택적으로 제공되는 정적 혼합 요소에 의해 반죽하는 방식으로 반복적으로 재배치된다.
또한, WO2007/041878 에는, 중간 공간을 대기실과 주 챔버로 분할하는 것이 알려져 있다. 대기실은 A 성분이 B 성분 보다 늦게 주 챔버에 도달하도록 B 성분에 비해 A 성분의 전달을 지연시키기 위한 역할을 한다. 이리하여, 혼합물의 제 1 부분은 원하는 혼합비를 갖게 된다. 회전자 요소에 연결되어 있는 분산기 몸체는 대기실에 A 성분을 충전하고 또한 기포 없이 그 성분을 분산시키는데 사용된다. 분산기 몸체가 회전자 요소를 따라 움직이므로, 액체 저항 및 압력 손실이 낮게 유지된다. 또한, 유입 개구와 주 챔버 사이에는 가능한 가장 작은 거리가 존재하여 액체 저항이 작게 유지될 수 있다. 반대로, 단점으로서, 두 성분은 실질적으로 혼합되지 않은 상태로 주 챔버에 도달하게 된다.
혼합 효과를 얻기 위해 흐르는 성분들을 분할하고 재배치하여 다수의 미세한 층들을 발생시키기 위해 가능한 한 큰 상 경계 영역을 성분들 사이에 만드는 것을 목표로 한다. 이러한 목저으로, 성분들은 보통 대기실에서 주 챔버 안으로 보내지며, 그 주 챔버 안에서 성분들은 처음으로 서로 접촉하게 된다. 회전자 요소의 운동의 결과로 주 챔버 안에서 유체 매스(mass) 흐름은 회전자 요소에 부착되어 있는 혼합 요소에 의해 주 흐름 방향에 대해 횡으로 분할되며 필러 화합물은 대부분 주 흐름 방향의 반대 방향으로 가압된다. 따라서, 필러 화합물이 혼합 요소의 뒤에 유입하게 되고 이렇게 해서 필러 화합물의 성분들의 재배치 및 층 형성이 이루어질 수 있다. 더욱 어려운 혼합 임무로 인해, 혼합기가 더 길어지고 더 큰 힘이 사용되고 그래서 혼합기 구동에 사용되는 에너지 소비가 증가되고 성분들을 가압하여 혼합기를 통과하게 하는데 더 큰 저항이 일어나게 된다.
그래서, 지금까지는 다음과 같은 불리한 결과, 즉 더 길어진 혼합기, 증가된 에너지 소비 및 또한 증가된 압력 손실에 대처해야 했다. 따라서, 배출 장치를 위해 더 크고 무거운 구동 유닛 및 배터리가 제공되어야 하는데, 따라서, 배터리 작동의 경우에 혼합물 적용을 위한 취급이 제한되고 에너지 요구량이 증가되며 또한 배출 장치의 작동 기간이 감소된다.
배출이 중단되면 성분들은 혼합기 안에서 서로 반응하여 굳어지므로, 사용 후에는 혼합기를 그 안에 들어 있는 성분들과 함께 교체하여 폐기해야 한다.
그러므로, 본 발명의 목적은, 종래 기술의 혼합기와 비교하여, 짧으며 회전자 요소에 대해 가능한 한 적은 에너지로 또한 혼합기를 통과할 때의 더 작은 압력 손실로 작동되는 어려운 혼합 임무를 위한 혼합기를 찾는 것이다. 이 혼합기는 대량으로 생산된다. 혼합기용 재료, 성분 및 사용되는 혼합기의 폐기 비용을 작은 혼합기로 절감할 수 있다.
본 발명의 목적은, 하우징 및 이 하우징 안에 회전가능하게 배치되는 회전자 요소를 포함하는 복수의 유체 성분을 위한 동적 혼합기로 달성된다. 상기 하우징은 적어도 하나의 각 성분을 위한 유입 개구 및 적어도 하나의 유출 개구를 가지며, 상기 회전자 요소와 하우징 사이에는 고리형 중간 공간이 제공되어 있고, 이 중간 공간에는 상기 회전자 요소에 연결되어 있는 혼합 요소가 배치된다. 상기 하우징은 제 1 대기실, 제 2 대기실 및 주 챔버를 포함하며, 상기 성분들이 제 2 대기실에 들어가기 전에 상기 제 1 대기실을 통과할 수 있도록 상기 제 2 대기실은 상기 제 1 대기실의 하류에 배치되어 있다.
일 실시 형태에 따르면, 상기 성분들은 제 2 대기실 안에서 하우징으로부터 반경 방향으로 상기 회전자 요소의 방향으로 안내되며, 또한 상기 성분들은 축방향으로 방향 전환한 후에 상기 주 챔버 안으로 안내되기 전에, 하우징측 또는 회전자 요소에 부착되어 있는 혼합 요소에 의해 예비 혼합된다. 혼합 요소가 바람직하게 제 2 대기실 안에 제공되어 있다. 혼합 요소가 제 1 대기실 안에 제공될 수 있다.
일 실시 형태에 따르면, 상기 혼합 요소는 핀 요소로 형성될 수 있다. 다른 실시 형태에 따르면, 상기 혼합 요소는 캐리어 요소 또는 아암 요소로 형성될 수 있다. 이 캐리어 요소 또는 아암 요소는 특히 곡률을 가질 수 있는데, 특히 전방측의 곡률은 볼록하고/볼록하거나 후방측의 곡률은 오목하다.
다른 실시 형태에 따르면, 주 챔버 안에 있는 상기 혼합 요소는 적어도 하나의 베인 요소를 가질 수 있으며, 이 베인 요소는 상기 유입 개구로부터 상기 성분을 유출 개구에 전달하기 위한 방향 안내 요소로 형성될 수 있다. 상기 적어도 하나의 베인 요소는 특히 중간 공간을 통과하는 평면의 50% 이상을 덮을 수 없고, 이 평면은 상기 베인 요소를 포함하고 회전자 축선에 수직하게 정렬된다.
제 1 베인 요소 및 이 제 1 베인 요소 하류의 제 2 베인 요소가 배치되어 있고, 상기 제 1 베인 요소와 제 2 베인 요소 사이의 최단 거리는, 상기 회전자 요소와 상기 제 2 하우징부의 경계에 의해 형성되는 주 챔버 사이의 거리의 적어도 1/3에 달한다.
다른 실시 형태에 따르면, 상기 성분들의 통과를 위한 유출 개구가 제 2 대기실과 주 챔버 및 하우징 사이에 제공되어 있다. 다른 실시 형태에 따르면, 회전 표면이 상기 제 2 대기실과 제 1 대기실 사이에 배치된다.
앞의 각 실시 형태에 따르면, 상기 회전자 요소는 특히 상기 제 1 하우징부 안에서 지지될 수 있다. 상기 성분을 담고 있는 용기에 구멍을 뚫기 위한 기구가 상기 제 1 하우징부의 유입 개구들 중의 적어도 하나에 제공될 수 있다.
제 1 및 2 성분의 혼합비는 1:1 일 수 있지만, 또한 1:10 ∼ 1:50 또는 그 이상일 수 있다.
상기 동적 혼합기는 바람직하게는 자가 손 배출 유닛 (autonomous hand discharge unit) 또는 정치식 데스크탑 유닛(stationary desktop unit)에 배치되는 시일, 본드 연결제, 인상재와 같은 점성의 또는 진한 2-성분계를 위해 사용된다.
본 발명에 따르면 성분들이 제 1 예비 혼합 단계에서 공간내에서 혼합되지 않더라도 고르게 분산되면, 이전에 알려져 있는 방안과 비교하여 훨씬 더 작은 에너지를 소비하는 국부적인 혼합 작용에 의해 양호한 혼합이 이루어질 수 있다. 또한, 요구되는 혼합 효과에 대해 동적 혼합기내에서의 주재 시간이 줄어들 수 있고 따라서 동적 혼합기는 전체적으로 더욱 컴팩트하게 또한 더 작은 부피로 구성될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 설명하도록 한다.
도 1a 은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 동적 혼합기를 회전자 축선을 따라 취한 단면을 나타낸다.
도 1b 는 도 1a 에 따른 동적 혼합기를 제 2 대기실에서 잘라서 본 단면을 나타낸다.
도 1c 는 도 1a 에 따른 동적 혼합기를 제 1 대기실에서 잘라서 본 단면을 나타낸다.
도 2a 는 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 동적 혼합기의 단면을 나타낸다.
도 2b 는 도 2a 에 따른 동적 혼합기를 제 2 대기실에서 잘라서 본 단면을 나타낸다.
도 2c 는 도 2a 에 따른 동적 혼합기를 제 1 대기실에서 잘라서 본 단면을 나타낸다.
도 2d 는 도 2a 에 따른 동적 혼합기를 주 챔버에서 잘라서 본 단면을 나타낸다.
도 3 은 동적 혼합기용 회전자 요소를 나타낸다.
도 1a 는 복수의 유체 성분들을 위한 동적 혼합기를 나타낸다. 이 동적 혼합기(1)는 하우징(2) 및 회전자 축선(8)을 중심으로 회전가능하게 상기 하우징(2) 안에 배치되는 회전자 요소(3)를 갖고 있다. 본 실시 형태에서, 하우징(2)은 두 부분으로 만들어져 있는데, 유입하는 성분이 위치되는 제 1 하우징부(4) 및 복수의 유체 성분들로부터 혼합물을 만드는 역할을 하는 제 2 하우징부(5)를 포함한다. 회전자 요소(3)가 제 2 하우징부(5) 안에 수용되자 마자 제 1 하우징부(4)는 랫치(latch) 연결, 스냅인 연결 또는 용접 연결에 의해 제 2 하우징부(5)에 연결된다. 제 1 하우징부(4)는 적어도 하나의 각 성분을 위한 유입 개구(12, 13)를 갖고 있다. 유입 개구(12, 13)는 성분들의 원하는 혼합비에 따라 상이한 직경을 가질 수 있다. 유입 개구는 제 1 하우징부(4)에 배치되어 있는 대응하는 유입 통로(10, 11) 안으로 열려 있다. 유입 통로(10, 11)는 유출 개구(도 1 에는 미도시)가 제공되어 있는 제 1 대기실(21) 안으로 열려 있으며, 그 유출 개구는 제 2 하우징부(5)의 내부 공간(15) 안으로 열려 있다.
제 2 하우징부(5)는 적어도 하나의 유출 개구(20)를 갖는다. 성분들의 혼합물은 유출 개구(20)를 통해 동적 혼합기에서 나간다. 유출 개구(20)는 특히 의도하는 용도에 따라 설계될 수 있다. 본 경우에, V-형 절개부가 제공된다. 필러 화합물의 배출시 이 V-형 절개부의 도움으로 삼각형 비드의 형태가 나타나게 된다. 제 2 하우징부(5)의 내부 공간(15)은 회전자 요소(3)를 수용하는 역할을 한다. 내부 공간(15)은 제 2 하우징부(5)의 내벽(6)에 의해 헌정된다. 내부 공간(15)은 적어도 회전자 요소(3)가 위치되어 있는 지점에서 고리형 중간 공간으로 형성되어 있다.
내부 공간(15)은 제 2 대기실(17) 및 주 챔버(22)를 갖고 있다. 상기 성분들은 제 2 대기실(17)에서 주 챔버(22)로 보내 진다. 제 2 대기실(17) 안에서 예비 혼합이 일어날 수 있다. 이러한 목적으로 복수의 혼합 요소(18)가 제 2 대기실 안에 배치된다. 여기에 나타나 있는 바와 같이, 이들 혼합 요소는 예컨대 제 2 대기실(17) 안으로 돌출되는 핀 요소로 설계된다. 핀 요소는 회전자 요소(3)의 회전 표면(19) 상에 배치될 수 있고/있거나 대기실을 한정하는 하우징의 내벽으로부터 대기실(17) 안으로 돌출될 수 있다. 회전 표면(19)과 핀 요소(18)에 의해 전단력이 성분들에 가해진다.
대안적으로, 필요하다면 핀 요소를 가질 수 있는 고정된 디스크 요소가 회전 표면(19) 위쪽에 배치될 수 있다. 성분이 제 2 대기실 안으로 들어가도록 해주는 적어도 하나의 유출 개구가 상기 디스크 요소에 배치될 수 있다. 이 디스크 요소는 제 1 하우징부와 제 2 하우징부 사이에 고정될 수 있다.
회전자 요소(3)에 연결되어 있는 혼합 요소(7)가 배치되어 있는 고리형 중간 공간이 회전자 요소(3)와 하우징의 내벽(6) 사이에 제공되어 있다.
혼합 요소(7)는 주 챔버(22) 안에서 복수의 베인 요소(23)를 포함한다. 이 베인 요소(23)는 주 챔버(22)를 형성하는 내부 공간(15) 안으로 돌출부로서 돌출되어 있다. 성분들이 베인 요소들에 의해 들어 올려져 재배치됨으로써, 이 주 챔버(22) 안에서 성분들의 완전한 혼합이 일어나게 된다. 베인 요소들 중의 적어도 일부는 내부 공간(15)을 통해 성분들을 유출 개구(20)의 방향으로 전달하기 위한 방향 안내 요소로 형성될 수 있다.
상기 회전자 요소는 적어도 부분적으로 중공체로 형성된다. 회전자 요소의 중앙 중공 공간은 구동축을 수용하는 역할을 한다. 중공 공간은 유리하게는 적어도 삼각 형상을 가지며, 그래서 구동축은 회전자 요소에 회전 고정적으로 연결될 수 있고, 따라서 회전자 요소는 구동축을 통해 구동될 수 있다.
따라서, 상기 동적 혼합기는 적어도 2개의 대기실을 포함한다. 제 1 대기실(21)은 성분들의 도입에 사용되며, 대략적인 예비 혼합이 제 1 대기실 안에서 이루어질 수 있다. 제 2 대기실(17)은 국부적인 혼합을 이루는 역할을 한다. 제 1 대기실(21)은, 더 작은 체적 유동을 갖는 성분이 더 큰 체적 유동을 갖는 성분의 체적 유동 안으로 도입되게 둘 이상의 성분이 제 1 대기실(21) 안으로 도입되도록 설계된다. 제 1 대기실(21)은 회전 표면(19), 특히 커버판(회전자 요소(3)에 배치될 수 있음)에 의해 제 2 대기실(11)과 분리되어 있다. 제 1 대기실(21)에서, 회전자 요소 및/또는 하우징 또는 별도의 고정자에 부착되어 있는 베인 요소에 의해 일 성분은 유입 통로(11)로부터 다른 성분의 유입 통로(10)의 유출 개구로 안내되며, 이리하여, 필러 화합물의 성분들의 최초 분산 및/또는 성분들의 최초 예비 혼합 중의 적어도 하나가 일어나게 된다. 예비 혼합된 성분들은 제 1 대기실(21)로부터 외측 고리형 틈(혼합기 하우징과 커버판으로 형성됨)을 통해 제 2 대기실(17) 안으로 들어간다. 제 2 대기실(17)에서, 예비 혼합된 성분들은 회전자 축선(8)에 대해 반경 방향으로 움직이고 핀 요소와 같은 작은 장애물을 통해 힘이 거의 들지 않고 국부적으로 더 혼합된다. 필러 화합물은 제 2 대기실(17)로부터 주 챔버(22) 안으로 보내진다. 제 1 대기실(17)과 주 챔버(22) 사이의 천이 영역에서 축방향으로 방향 전환된 후에, 충전 화합물은 중앙에 위치되어 있는 유출 개구(20)로 간다. 다른 베인 요소 또는 정적 혼합 요소를 사용하여 주 챔버(22) 안에서 완전한 혼합이 일어난다.
도 1b 에서 제 1 대기실(21)은 제 1 하우징부(4)의 영역에서 동적 혼합기를 자른 단면에서 볼 수 있다. 단면의 위치는 도 1a 에서 A-A 로 주어져 있다. 단면은 회전자 축선에 수직하고 제 1 대기실을 통과한다. 2개의 유입 개구(10, 11)는 제 1 대기실(21) 안으로 열려 있다. 회전자 요소(3)에 연결되어 있는 아암 요소(60)가 제 1 대기실 안에 위치되어 있다. 물론 복수의 이러한 아암 요소(60)가 제공될 수 있는데, 동일한 종류인 4개의 아암 요소가 나타나 있다.
상기 아암 요소(60)는 제 1 대기실(21)을 통해 회전자 요소(3)로부터 제 1 하우징부(4)의 내벽(65)(제 1 대기실을 한정함)까지 연장되어 있다. 아암 요소(60)는 전방측(61) 및 반대쪽의 후방측(62)을 포함하며, 전방측에 의해 필러 화합물이 제 1 대기실(21)을 통과해 변위된다. 후방측(62)은 오목한 곡률을 갖고 있으며 전방측(61)은 볼록한 곡률을 갖고 있다. 후방측과 전방측의 곡률 반경은 유리하게는 실질적으로 동일하다. 아암 요소(60)는 예비실(21)의 바닥부(68)에서부터 정상부(67)까지 이른다. 정상부(67)는 도 1a 에 있는 회전 표면(19)에서만 볼 수 있다. 필러 화합물의 일부가 전방측(61)에서 후방측(62)으로 빠져나가야 할 때는 절개부(63)가 아암 요소(6))에 제공될 수 있다.
또한, 아암 요소(60)는 안내 절개부(64)를 갖고 있다. 아암 요소는 그 안내 절개부(64)로 제 1 하우징부의 돌출부(69) 상에서 슬라이딩하게 된다. 회전자 요소는 또한 동적 혼합기 안에서 상기 돌출부에 의해 유지된다.
도 1c 는 제 2 대기실(17)의 단면을 나타낸다. 동적 혼합기를 자른 이 단면은 제 1 하우징부(4)와 제 2 하우징부(5) 사이에서 연결 영역에 있다. 단면의 위치는 도 1a 에서 B-B 로 주어져 있다. 단면은 회전자 축선(8)에 수직하다. 회전 표면(19)은 제 2 대기실(17)의 바닥부를 형성한다. 필러 화합물은 고리형 틈(70)을 통해 제 2 대기실에 들어가며 고리형 유출 개구(71)(도 1a 에서만 볼 수 있음)를 통해 제 2 대기실에서 나가게 된다. 복수의 핀 요소(18)가 제 2 대기실 안에 위치되어 있다. 이 핀 요소(18)는 정상부(72)로부터 제 2 대기실(17) 안으로 돌출되어 있다. 필러 화합물은 회전 표면(19)에 의해 도입되는 전단력에 의해 적어도 부분적으로 회전 운동을 하게 된다. 필러 화합물이 핀 요소들 중의 하나에 도달하면, 그 필러 화합물은 2개의 부분 흐름으로 분할되는데, 그리하여 필러 화합물의 성분들의 재배치 및 예비 혼합이 최소의 힘 소비로 일어나게 된다. 벽 요소 부분(73)들이 추가적으로 제공될 수 있다. 이 벽 요소 부분(73)는 실질적으로 유출 개구(71)(도 1a 참조) 주위에 배치되며, 주 챔버에 들어가기 전에 제 2 챔버를 균일하게 관류하도록 해준다. 벽 요소 부분(73)는 정상부(72)로부터 제 2 대기실(17) 안으로 돌출되어 있다. 벽 요소 부분(73)는 원통 부분으로 되어 있다. 원통 부분의 내경은 유출 개구(71)의 내경에 실질적으로 상당하며 또는 유입구에서 제 2 하우징부(65)로 형성되는 주 챔버(22)의 내경에 상당한다.
도 2a 는 복수의 유체 성분들을 혼합하기 위한 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 동적 혼합기의 단면을 나타낸다. 이 동적 혼합기(100)는 하우징(102) 및 회전자 축선(108)을 중심으로 회전가능하게 상기 하우징(102) 안에 배치되는 회전자 요소(103)를 갖고 있다. 본 실시 형태에서, 하우징(102)은 두 부분으로 만들어져 있는데, 유입하는 성분이 위치되는 제 1 하우징부(104) 및 복수의 유체 성분들로부터 혼합물을 만드는 역할을 하는 제 2 하우징부(105)를 포함한다. 회전자 요소(103)가 제 2 하우징부(105) 안에 수용되자 마자 제 1 하우징부는 랫치(latch) 연결, 스냅인 연결 또는 용접 연결에 의해 제 2 하우징부에 연결된다. 제 1 하우징부(104)는 적어도 하나의 각 성분을 위한 각각의 유입 개구(112, 113)를 갖고 있다. 유입 개구(112, 113)는 성분들의 원하는 혼합비에 따라 상이한 직경을 가질 수 있다. 유입 개구는 제 1 하우징부(104)에 배치되어 있는 대응하는 유입 통로(110, 111) 안으로 열려 있다. 유입 통로(110, 111)는 유출 개구(130, 131)가 제공되어 있는 제 1 대기실(121) 안으로 열려 있으며, 그 유출 개구는 제 2 하우징부(105)의 제 2 대기실(117) 안으로 열려 있다.
제 2 하우징부(105)는 적어도 하나의 유출 개구(120)를 갖는다. 성분들의 혼합물은 유출 개구(120)를 통해 동적 혼합기에서 나간다. 제 2 하우징부(105)의 주 챔버는 회전자 요소(103)를 수용하는 역할을 한다.
상기 성분들은 제 2 대기실(117)에서 주 챔버(122)로 보내 진다. 제 2 대기실(117) 안에서 추가 혼합이 일어날 수 있다. 이러한 목적으로 혼합 요소(118)가 제 2 대기실 안에 배치된다. 혼합 요소(118)는 회전자 요소(103)에 연결되는 베인 요소로 형성된다. 회전자 요소(103)에 연결되어 있는 혼합 요소(107)가 배치되어 있는 고리형 중간 공간이 회전자 요소(103)와 하우징의 내벽 사이에서 주 챔버(122)에 제공되어 있다.
혼합 요소(107)는 주 챔버(122) 안에서 복수의 베인 요소(123)를 포함한다. 이들 베인 요소(123)는 주 챔버(122)를 형성하는 내부 공간(115) 안으로 돌출부로서 돌출되어 있다. 성분들이 베인 요소들에 의해 들어 올려져 재배치됨으로써, 이 주 챔버(122) 안에서 성분들의 완전한 혼합이 일어나게 된다. 베인 요소들 중의 적어도 일부는, 내부 공간(115)을 통해 성분들을 유출 개구(120)의 방향으로 전달하기 위한 방향 안내 요소로 형성될 수 있다.
또한, 회전자 축선(108)에 대해 서로 앞뒤로 배치되어 있는 인접하는 베인 요소들은 서로 동일한 거리를 가질 필요는 없다. 유출 개구(120)에 가장 가깝게 배치되는 베인 요소(123)와 베인 요소(126) 사이의 거리는 예컨대 베인 요소(126)와 베인 요소(128) 사이의 거리 보다 작다.
도 2b 에서 제 1 대기실(121)은 제 1 하우징부(104)의 영역에서 동적 혼합기를 자른 단면에서 볼 수 있다. 단면의 위치는 도 2a 에서 A-A 로 주어져 있다. 단면은 회전자 축선에 수직하고 제 1 대기실(121)을 통과한다. 2개의 유입 통로(110, 111)는 제 1 대기실(121) 안으로 열려 있다. 제 1 대기실(121) 안에는, 교란 요소(175)들이 배치되어 있는데, 이들 교란 요소는 대기실(121)의 바닥부(166)로부터 그 대기실 안으로 돌출되어 있다. 이들 교란 요소는 고정되어 있으며, 필러 화합물 흐름을 분할한다. 회전 방향(169)으로, 상기 교란 요소들은 처음에 연속적으로 증가하는 단면을 갖는데, 이 단면은 최대에 이른 다음에는 연속적으로 감소한다. 단면은 특히 다이아몬드형으로 형성될 수 있다. 캐리어 요소(176)가 교란 요소(175)와 유사한 방식으로 설계되어 있다. 이들 캐리어 요소는 회전 축선(129)으로부터 제 1 대기실(121) 안으로 돌출되어 있다. 회전자 요소(103)가 회전 운동을 할 때 이들 캐리어 요소(176)는 회전 표면(129)과 함께 움직이게 된다. 외측 캐리어 요소(176)는 통로(110, 111)의 유출 개구로부터 성분들을 긁어 제거하여 제 1 예비실(121) 안으로 보낸다. 이렇게 하여 성분들의 변치 않는 혼합비를 얻을 수 있다. 필러 화합물의 성분들이 유출 개구(130, 131)를 통해 제 2 대기실(117) 안으로 들어가기 전에 캐리어 요소(176) 및 교란 요소(175)는 함께 그 성분들의 분산 및 그의 첫번째 예비 혼합을 실행하게 된다. 유출 개구(130, 131)는 회전 표면(129) 내에 배치되어 있고 도 2a 에 나타나 있다.
제 1 대기실의 정상부(167)는 도 2a 에 있는 회전 표면(129)에서만 볼 수 있다. 제 1 하우징부(104)의 일 부분인 내벽(165)은 바닥부(166)와 정상부(167) 사이에서 연장되어 있다.
내측 캐리어 요소(176)는 회전자 요소(103)의 허브와 회전 표면(129)과 함께 안내 절개부(164)를 형성할 수 있다. 회전자 요소(103)는 안내 절개부(164)에 의해 제 1 하우징부의 돌출부(169) 상에서 슬라이딩한다. 회전자 요소(103)는 또한 동적 혼합기에 안에서 돌출부(169)에 의해 유지된다.
도 2c 는 제 2 대기실(117)의 단면을 나타낸다. 동적 혼합기를 자른 이 단면은 제 1 하우징부(104)와 제 2 하우징부(105) 사이에서 연결 영역에 있다. 단면의 위치는 도 2a 에서 B-B 로 주어져 있다. 단면은 회전자 축선(108)에 수직하다. 회전 표면(119)은 제 2 대기실(117)의 정상부를 형성한다. 회전 표면(129)은 제 2 대기실(117)의 바닥부를 형성한다.
도 2c 에 따르면, 필러 화합물은 제 1 대기실(121)의 유출 개구(130, 131)를 통해 제 2 대기실(117) 안으로 들어가며 적어도 하나의 유출 개구(171)(도 2d 에서볼 수 있음)를 통해 제 2 대기실(117)에서 나가게 된다. 복수의 혼합 요소(118)가 제 2 대기실(117) 안에 위치되어 있다. 이 혼합 요소(118)는 회전자 요소(103)로부터 또는 회전 표면(129)으로부터 또는 회전 표면(119)으로부터 제 2 대기실(117) 안으로 돌출되어 있다. 충전 화합물은 회전 표면(119) 및 회전 표면(129)에 의해 도입되는 전단력에 의해 적어도 부분적으로 회전 운동을 하게 된다.
상기 혼합 요소(118)는 베인 요소(177, 178)로 설계될 수 있으며, 캐리어 요소(176)에 적용되는 기하학적 치수는 상기 베인 요소(178)에도 적용될 수 있다. 성분들은 회전 축선에 평행한 면 및 그 회전 축선에 수직인 면 모두에서 베인 요소(177)와 함께 회전 표면(119)의 베인 요소(178)에 의해 혼합된다.
추가적인 원통 부분 블럭(179)이 제 1 하우징부(104)의 일 부분으로서 형성되어 있다. 제 2 하우징부(105)의 일 부분으로서 형성되어 있는 경계부(172)가 제공되어, 제한부로서 제 2 대기실(117)에서부터 주 챔버(122) 안으로 이어지는 통로 영역을 형성한다. 필러 화합물은 이 제한부를 통해 안내되어야 하고, 그래서 필러 화합물은 그 제한부를 통과한 후에만 주 챔버(122)에 들어갈 수 있는데, 즉 제한적인 방식으로 제 2 대기실(117)에서 주 챔버(122)로 안내된다.
도 2d 에서 주 챔버(122)의 입구 영역을 제 2 하우징부(105)의 영역에서의 동적 혼합기의 단면에서 볼 수 있다. 그 입구 영역의 위치는 도 2a 에서 C-C 로 주어져 있다. 회전 표면(119)에 있어서 주 챔버(119)와 대면하는 측은 제 2 하우징부(105)의 정상 요소(172)에 의해 부분적으로 덮혀 있다. 필러 화합물은 유출 개구(171)를 통해 주 챔버(122) 안으로 들어간다.
주 챔버(122) 안으로 유입하는 화합물을 더 잘 분산시키기 위해 추가적인 안내 요소(180)가 유출 개구(171) 안에 또는 이 개구에 직접 인접하여 제공될 수 있다.
축방향으로 유입하고 페이스트상 필러 화합물을 형성하는 성분들은 중간에서, 즉 회전자 축선(108)을 가로질러 다시 혼합실(위에서 제 1 대기실이라고 했음) 안으로 보내진다. 더 작은 체적 유동을 가지면서 제 1 대기실(121) 안으로 유입하는 성분들은, 유입 통로(110, 111)의 유출 개구로부터 회전자 요소(103)에 배치되어 있는 베인 요소 또는 캐리어 요소(176)에 의해 더 큰 체적 유동을 갖는 성분의 체적 유동에 가능한 한 많이 결합되어 제 1 대기실(121) 안으로 보내지며, 여기서 필러 화합물은 베인 요소(60, 160) 및/또는 캐리어 요소(176) 및/또는 교란 요소(175)에 의해 첫번째의 대략적인 혼합을 받게 된다. 제 1 대기실(121)은 유출 개구(120)의 방향으로 디스크 요소에 의해 한정되는데, 이 디스크 요소는 회전자 요소(103)에 위치되고 회전 표면(129)을 형성한다. 상기 디스크 요소는 적어도 하나의 개구를 가지며 그리고/또는 주변에서 하우징과 함께 고리형 틈을 형성한다. 필러 화합물이 상기 개구 및/또는 고리형 틈을 관류하여 제 2 대기실(117) 안으로 들어갈 수 있다. 제 2 대기실에서 화합물은 반경 방향 및/또는 축방향 베인 요소(177, 178)에 의해 더 혼합될 수 있다. 제 2 대기실(117)에 있는 개구는 이어서 필러 화합물을 주 챔버(22, 122)의 혼합 영역 안으로 보내며, 그 주 챔버 안에서는 필러 화합물이 반경 방향으로 흐를 수 있다. 필요한 경우 특히 주 챔버(122)의 유입 영역에 제공되는 축방향 아치형의 베인 요소(138)가 주 챔버(122)에 들어가는 필러 화합물을 직접 전단하여 그 필러 화합물을 회전자 축선(108)의 방향으로 전달하게 된다. 베인 요소(123, 126, 128, 137) 중의 적어도 일부는 유출 개구(120)의 방향으로 전달하는 반경 방향 안내 요소를 갖는다. 회전자 요소의 동적 혼합 요소 및 존재하는 고정된 방향 안내 요소 및/또는 교란 요소 외에, 동적 혼합기는 주 챔버(122) 안에서 정적 혼합 요소를 추가적으로 가질 수 있다.
비교적 작은 흐름 저항 및 회전자 요소(3, 103)의 작은 토크로 성분들을 국부적으로 분산시켜 추가적인 예비 혼합이 일어나는 제 2 대기실(17, 117)의 도입으로 주 챔버(22, 122) 내에서의 혼합 일이 상당히 감소되는 것으로 나타났다. 그러므로, 각 실시 형태에 따른 동적 혼합기의 구성 길이가 전체적으로 상당히 ?아질 수 있고 부피가 감소될 수 있고 사용되는 혼합 에너지가 줄어들 수 있다.
도 3 은 앞 실시 형태들 중의 하나에 따른 동적 혼합기들 중의 하나에 사용되는 회전자 요소를 나타낸다. 이 회전자 요소는 도 2a 에 나타나 있는 회전자 요소(103)에 상당하는데, 따라서 도 2a 에서와 동일한 참조 번호가 동일한 부분에 대해 사용된다. 그러나, 이러한 참조는 회전자 요소가 도 2a 에 따른 실시 형태와 관련해서만 사용될 수 있다는 제한적인 것으로 이해되어서는 아니 된다. 오히려, 회전자 요소는 임의의 다른 실시 형태에 따른 하우징에서 그 하우징의 형상을 약간 수정하여 마찬가지로 사용될 수 있다. 회전자 요소(103)는 회전자 요소 허브(135)가 따라 배치되는 회전자 축선(108)을 갖는다. 회전자 요소 허브(135)는 유출 개구(130, 131)를 포함하는 회전 표면(129)을 지니고 있다. 유입 통로(110, 111)(도 2a 참조)로부터 제 1 대기실 안으로 공급되는 성분들은 이들 유출 개구(130, 131)를 통해 제 2 대기실(117) 안으로 들어간다. 제 2 대기실(117)의 제 2 경계는 회전 표면(129)의 하류에서 회전자 요소 허브(135)에 부착되어 있는 회전 표면(119)으로 형성된다. 주변측에서 제 2 대기실(117)은 제 2 하우징부(105)(도 2a 참조)에 의해 한정되어 있다.
회전자 요소 허브에 수직인 평면내에 있는 혼합 요소(118)(제 2 대기실(117) 안에서 회전자 요소 허브(135)에 배치됨) 및 회전 표면으로부터 제 2 대기실(117) 안으로 돌출되어 있는 다른 혼합 요소에 의해 성분들이 회전자 요소 허브(135)에 평행한 평면내에서 예비혼합된다. 성분들은 회전 표면(119) 주위를 유동하여 주 챔버(122)(도 2a 참조) 안으로 들어간다. 성분들이 통과하는 좁은 고리형 틈이 회전 표면(119)과 제 2 하우징부의 내벽 사이에 유지되어 있다. 또한, 방향 안내 요소로 설계될 수 있고 이 경우 유출 개구(20, 120)의 방향으로 필러 화합물에 전달 효과를 줄 수 있는 베인 요소(123, 126, 128)가 회전 표면(119)의 하류에서 주 챔버(22, 122) 안에 배치되어 있다. 추가로, 예컨대 WO98/43727 에 기재되어 있는 바와 같이 다이아몬드형으로 형성된 베인 요소(137)가 제공될 수 있다. 또한, 회전 표면(119)에 직접 인접해 있는 아치형 베인 요소(138)가 나타나 있는데, 이 베인 요소는 필러 화합물을 유입 개구로부터 전단시켜 주 챔버(22, 122) 안으로 보낸다. 유사한 베인 요소가 더 하류에 배치될 수 있고 주 챔버(22, 122)의 벽에서 필러 화합물을 긁어 낼 수 있다.
동일한 종류의 베인 요소들이 바람직하게 동일한 높이(회전자 축선(108)을 따라 측정됨)에서 서로 반대쪽에 배치된다.
대안적으로, 앞 실시 형태들 중 어떤 실시 형태라도 따르면, 회전자 요소는 주 챔버(22, 122)에 들어가는 유입 영역까지만 연장되어 있을 수 있다. 도면에는 나타나 있지 않은 정적 혼합 요소가 주 챔버 자체 내부에 배치될 수 있다.

Claims (13)

  1. 복수의 유체 성분들을 위한 동적 혼합기(1, 110)로서,
    상기 동적 혼합기는 하우징(2, 102) 및 이 하우징 안에 회전가능하게 배치되는 회전자 요소(3, 103)를 포함하며, 상기 하우징은 적어도 하나의 성분 각각을 위한 유입 개구(12, 13, 112, 113) 및 적어도 하나의 유출 개구(20, 120)를 가지며, 상기 회전자 요소(3, 103)와 하우징(2, 102) 사이에는 고리형 중간 공간(15, 115)이 제공되어 있고, 이 중간 공간에는 상기 회전자 요소에 연결되어 있는 혼합 요소(7, 107)가 배치되어 있으며, 상기 하우징은 제 1 대기실(21, 121), 제 2 대기실(17, 117) 및 주 챔버(22, 122)를 포함하며, 상기 성분들이 제 2 대기실(17, 117)에 들어가기 전에 상기 제 1 대기실(21, 121)을 통과할 수 있도록 상기 제 2 대기실(17, 117)은 상기 제 1 대기실(21, 121)의 하류에 배치되어 있으며,
    상기 혼합 요소(60, 160)는 캐리어 요소 또는 아암 요소로서 되어 있고, 이 캐리어 요소 또는 아암 요소는 곡률을 갖고 있으며, 전방측(71)의 곡률은 볼록하고 후방측(62)의 곡률은 오목한 동적 혼합기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 성분들은 제 2 대기실(17, 117) 안에서 하우징으로부터 반경 방향으로 상기 회전자 요소의 방향으로 안내되며, 또한 상기 성분들은 축방향으로 방향 전환한 후에 상기 주 챔버(22, 122) 안으로 안내되기 전에, 하우징측 또는 회전자 요소에 부착되어 있는 혼합 요소(18, 118)에 의해 예비 혼합되는 동적 혼합기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    혼합 요소(18, 118)는 제 2 대기실(17, 117) 안에 제공되어 있는 동적 혼합기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    혼합 요소(60, 160, 175, 176)가 제 1 대기실(21, 121) 안에 제공되어 있는 동적 혼합기.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합 요소(18, 175)는 핀 요소로 되어 있는 동적 혼합기.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합 요소는 상기 주 챔버 안에서 적어도 하나의 베인 요소(23, 33, 43, 53, 123, 126, 128, 137, 177)를 가지며, 이들 베인 요소는 상기 유입 개구(12, 13, 112, 113)로부터 상기 성분을 유출 개구(20, 120)에 전달하기 위한 방향 안내 요소로 형성되어 있는 동적 혼합기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 베인 요소는 중간 공간(15, 115)을 통과하는 평면의 50% 이하를 덮으며, 이 평면은 상기 베인 요소를 포함하고 회전자 축선(8, 108)에 수직하게 정렬되는 동적 혼합기.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    제 1 베인 요소 및 이 제 1 베인 요소 하류의 제 2 베인 요소가 배치되어 있고, 상기 제 1 베인 요소와 제 2 베인 요소 사이의 최단 거리는, 상기 회전자 요소(3, 103)와 상기 제 2 하우징부(5, 105)에 의해 주어지는 주 챔버(22, 122)의 경계 사이의 거리의 적어도 1/3에 달하는 동적 혼합기.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 성분들의 통과를 위한 유출 개구(71, 171)가 제 2 대기실(17, 117)과 주 챔버(22, 122) 및 하우징 사이에 제공되어 있는 동적 혼합기.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    회전 표면(19, 129)이 상기 제 2 대기실(17, 117)과 제 1 대기실(21, 121) 사이에 배치되어 있는 동적 혼합기.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전자 요소는 상기 제 1 하우징부(4, 104) 안에서 지지되는 동적 혼합기.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 성분들을 담고 있는 용기에 구멍을 뚫기 위한 기구가 상기 제 1 하우징 부(4)의 유입 개구(12, 13, 112, 113) 중의 적어도 하나에 제공되어 있는 동적 혼합기.
  13. 1:1 이상, 바람직하게는 1:10 이상, 특히 바람직하게는 1:50 이상의 성분 혼합비를 위해 사용되는 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 동적 혼합기의 용도.
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