KR20190031456A - 정적 스프레이 믹서용 연결 피스 - Google Patents

정적 스프레이 믹서용 연결 피스 Download PDF

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안드레아스 하이머
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술저 믹스팩 아게
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Abstract

분무 슬리브(4); 및 적어도 하나의 믹싱 요소(3)를 가진 관형 믹서 하우징(2)을 구비한, 적어도 두 가지의 유동 성분을 혼합하고 분무하기 위한 정적 스프레이 믹서를 위한 연결 피스가 제안되는데, 상기 믹서 하우징(2)은 종축(2) 방향으로, 성분들을 위한 배출구(22)를 구비한 원단부(21)까지 연장되고, 상기 분무 슬리브(4)는 상기 믹서 하우징(2)과 함께 분리된 유로를 형성할 수 있는 복수의 분리된 그루브(5)를 구비한 내측면; 및 압축된 분무 매체를 위한 유입로(41)를 구비하고, 연결 피스는 분무 슬리브(4)와 협력하기 위한 배출 영역(12); 및 믹서 하우징(2)의 원단부 영역(27)과 협력하기 위한 유입 영역(11)을 구비하고, 유입 영역(11)과 배출 영역(12)의 끼인각(included angle)은 영이 아닌 편각(α)이고, 상기 배출 영역(12)은, 믹서 하우징(2)의 원단부 영역(27)이 분무 슬리브(4)과 협력할 수 있는 방식과 동일한 방식으로 배출 영역(12)의 단부 구역(13)이 분무 슬리브(4)와 협력할 수 있도록, 유입 영역(11)에서 먼 단부에서, 외측 윤곽이 믹서 하우징(2)과 동일한 단부 구역을 구비한다.

Description

정적 스프레이 믹서용 연결 피스{CONNECTING PIECE FOR A STATIC SPRAY MIXER}
본 발명은, 독립항인 제1 항의 전제부에 따른, 적어도 두 가지의 유동 성분을 혼합하고 분무하기 위한 정적 스프레이 믹서(static spray mixer)용 연결 피스(connecting piece)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 정적 스프레이 믹서 및 상기 연결 피스의 결합체에 관한 것이다.
적어도 두 가지의 유동 성분을 혼합하기 위한 정적 믹서들이, 예컨대 EP-A-0 749 776 및 EP-A-0 815 929에 개시되어 있다. 이러한 초소형 믹서들은, 믹서 구조가 간단하고 재료 절감형 디자인임에도 불구하고, 우수한 혼합 결과를 제공하고, 특히 실링 컴파운드(sealing compound), 2성분형 폼(two-component foam), 2성분형 접착제(two-component adhesive)와 같은 고점도(high-viscosity) 물질의 혼합에 우수한 결과를 제공한다. 이러한 정적 믹서는 통상적으로 일회용으로 디자인되며, 대게 경화되는 제품을 위해 사용되어, 믹서가 실질적으로 더 이상 세척될 수 없다.
이러한 정적 믹서가 사용되는 일부 적용예에서, 두 성분을 정적 믹서에서 혼합한 후, 기질(substrate) 상으로 분무하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 혼합된 성분이 공기와 같은 매체의 작용에 의해 믹서의 배출구에서 분무되어, 스프레이 제트(spray jet) 또는 스프레이 미스트(spray mist)의 형태로 원하는 기질에 도포될 수 있다. 특히, 더 높은 점도를 가진 코팅 매체, 예컨대 폴리우레탄(polyurethane), 에폭시 수지(epoxy resin), 또는 유사물질이 상기 기술을 이용하여 처리될 수 있다.
이러한 적용예들을 위한 장치가, 예컨대 US-B-6,951,310에 개시되어 있다. 이 장치에는, 관형 믹서 하우징이 제공되는데, 상기 믹서는 정적 믹서를 위한 믹싱 요소를 수용하고, 일단부에 외부 나사산이 형성되며, 링 형상의 노즐 바디(nozzle body)가 상기 나사산에 체결된다. 상기 노즐 바디에도 마찬가지로 외부 나사산이 형성된다. 원추면 상에 복수의 홈이 종축방향으로 연장되는 복수의 그루브(groove)를 구비한 원추형 분무기 요소(atomizer element)가, 믹서 하우징으로부터 돌출된 믹싱 요소(mixing element)의 단부 상으로 위치한다. 내측면이 마찬가지로 원추형으로 디자인된 캡(cap)을 상기 분무기 요소 위로 밀어서, 분무기 요소의 원추면과 접촉한다. 그 결과, 상기 그루브는 분무기 요소와 캡 사이에 유로(flow passage)을 형성한다. 상기 캡은 분무기 요소와 함께, 노즐 바디의 외부 나사산 상에 나사 체결되는 고정 너트를 이용하여, 노즐 바디에 고정된다. 상기 노즐 바디는 압축 공기를 위한 연결부를 구비한다. 작동 시, 압축 공기는, 분무기 요소와 캡 사이의 유로를 통해 노즐 바디로부터 배출되어, 믹싱 요소로부터 방출되는 물질을 분무한다.
상기 장치는 완벽하게 작동하는 것으로 완전히 증명되었지만, 그 구조가 매우 복잡하고, 설치가 까다롭고/까다롭거나 고가여서, 특히 일회용으로는 비용면에서 경제적이지 못하다.
훨씬 간단한 구조의 정적 스프레이 믹서가 술저 믹스팩 아게(Sulzer Mixpac AG)의 국제특허출원 PCT/EP2011/057378 및 PCT/EP2011/057379에 개시되어 있다. 상기 스프레이 믹서에서, 믹서 하우징 및 분무 노즐은 각각 일체형으로 만들어져 있고, 유로를 형성하는 그루브는 분무 노즐의 내측면 또는 믹서 하우징의 외측면에 제공된다.
본 발명의 목적은, 훨씬 더 넓은 범위의 적용예에서 이용가능하고; 가능한 간단한 취급이 보장되는, 적어도 두 가지의 유동 성분을 혼합하고 분무하기 위한 스프레이 믹서를 만드는 것이다.
이 목적을 만족시키는 본 발명의 대상은 독립청구항들에 기재된 구성을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 분무 슬리브(atomizing sleeve); 및 적어도 하나의 믹싱 요소(mixing element)를 가진 관형 믹서 하우징(tubular mixer housing)을 구비한, 적어도 두 가지의 유동 성분을 혼합하고 분무하기 위한 정적 스프레이 믹서(static spray mixer)용 연결 피스(connecting piece)가 제안되는데, 여기에서 상기 믹서 하우징은 종축(longitudinal axis) 방향으로 성분들을 위한 배출구를 구비한 원단부까지 연장되고, 그리고 여기에서 상기 분무 슬리브는 믹서 하우징과 함께 분리된 유로를 형성할 수 있는 복수의 그루브를 구비한 내측면; 및 압축된 분무 매체를 위한 유입로를 구비하고, 상기 연결 피스는 분무 슬리브와 협력하기 위한 배출 영역; 및 믹서 하우징의 원단부 영역과 협력하기 위한 유입 영역을 구비하고, 상기 유입 영역과 배출 영역의 끼인각(included angle)은 영(0)이 아닌 편각(deflection angle)이고, 그리고 여기에서 상기 배출 영역은 유입 영역으로부터 먼 단부에 외부 윤곽이 상기 믹싱 하우징과 동일한 단부 구역을 구비하여, 상기 배출 영역의 단부 구역은 믹서 하우징의 원단부 영역이 분무 슬리브와 협력할 수 있는 방식과 동일한 방식으로 상기 분무 슬리브와 협력할 수 있다.
상기 연결 피스는, 접근하기 더 어려운 면에 도포하는 경우, 간단한 방식으로 정적 스프레이 믹서를 사용할 수 있게 한다. 예컨대, 상기 연결 피스를 이용하여 코너 주변에 분사 또는 분무하는 것이 가능하다. 이것은 정적 스프레이 믹서를 훨씬 더 넓은 범위에 사용하게 한다. 연결 피스의 배출 영역의 단부 영역은, 외부 윤곽과 관련하여 믹서 하우징의 원단부 영역과 동일한 디자인을 가지기 때문에, 상기 배출 영역의 단부 구역은 믹서 하우징만큼 쉽게 분무 슬리브와 협력할 수 있는데, 즉 연결 피스는 혼합된 성분이 방출되는 연결 피스의 배출구에서 매우 균질한 분무 및 유체의 안정적 유동을 가능하게 만든다.
실제 경험에 따르면, 유입 영역과 배출 영역 사이의 편각(deflection angle)이 45도에서 135도 범위, 바람직하게는 60도에서 120도 범위인 것이 바람직하다.
바람직한 실시예에서, 상기 유입 영역과 배출 영역 사이의 편각은 90도가 되고, 이 형상이 많은 적용예에 대하여 유리하다는 것이 증명되었다.
연결 피스의 유입 영역의 내부 윤곽이, 믹서 하우징의 원단부 영역과 면접촉할 수 있도록, 바람직하게 연결 피스의 유입 영역의 내부 윤곽 치수가 정해진다. 이 방법에 의하여 연결 피스의 안전한 가이드가 보장되고, 믹서 하우징의 배출구와 연결 피스 사이의 누설을 피할 수 있다.
특히 구조 및 취급 측면에서 간단하기 때문에, 유입 영역이 믹서 하우징에 나사산 없이, 예컨대 스냅인(snap-in) 연결 방식에 의해 연결될 수 있는 것이 바람직하다.
동일한 이유로, 배출 영역이 분무 슬리브에 나사산 없이, 예컨대 스냅인 연결 방식에 의해 연결될 수 있는 것이 바람직하다.
추가적인 유리한 방법은, 배출 영역이 유입 영역과 마주보는 단부에서, 분무 슬리브와 맞물리도록 디자인된 단부 플레이트(end plate)를 구비하는 것으로서, 작동 중에 분무 매체의 방출이 상기 단부 플레이트에 의해 방지된다. 상기 단부 플레이트는 분무 슬리브와 맞물리게 하여, 연결 피스를 분무 슬리브에 연결하는데 사용될 수 있다.
배출 영역은 바람직하게는 실질적으로 일정한 내경을 가진, 혼합된 성분을 위한 유로를 포함한다. 즉, 배출구에서와 동일한 유동 관계가 혼합된 성분을 위하여 배출구에 존재하기 위해서, 연결 피스의 단부에 있는 배출구가 믹서 하우징에 있는 배출구를 모사하는 것이 이 방법에 의하여 구현될 수 있다.
적어도 하나의 가이드 요소(guide element)가 상기 단부 플레이트 및 배출 영역의 단부 구역 사이에 제공되고, 상기 하나의 가이드 요소의 외경이 믹서 하우징의 원단부 영역의 외부 윤곽을 본떠서 만드는 것이 유리하다는 것이 또한 증명되었다. 연결 피스의 단부에서 압력에 의해 유입되는 분무 매체에 대한 유동 관계는, 상기 연결 피스 없이 믹서 하우징의 배출구에 존재하는 것과 유사하거나 또는 동일하다는 것을 알 수 있다.
일실시예에서, 복수의 개개 디스크 형상의 가이드 요소가 이 목적을 위하여 줄지어 제공되고, 상기 가이드 요소의 외경은 믹서 하우징의 외경을 본떠서 만들어 진다. 연결 피스의 배출구로부터 특정 거리만큼 떨어진 디스크 형상의 가이드 요소는, 믹서 하우징의 배출구로부터 동일한 거리에 위치한 지점에서 실질적으로 믹서 하우징의 외경과 동일한 외경을 가진다.
또 다른 실시예에 따르면, 나선형의 가이드 요소가 제공되는데, 외경은 믹서 하우징의 외경을 본떠서 만들어 진다.
본 발명에 따른 연결 피스를 구비한 적어도 두 가지의 유동 성분을 혼합하고 분무하기 위한 정적 스프레이 믹서의 조합이 본 발명에 의해 더 제안되는데, 여기에서 정적 스프레이 믹서는, 분무 슬리브 및 적어도 하나의 믹싱 요소를 구비한 관형 믹서 하우징을 구비하고, 여기에서 상기 믹서 하우징은 성분들의 배출구를 구비한 원단부까지 종축방향으로 연장되고, 그리고 여기에서 상기 분무 슬리브는 믹서 하우징과 함께 분리된 유로를 형성하는 복수의 분리된 그루브가 있는 내측면 및 압축된 분무 매체의 유입로를 구비한다.
바람직한 일 결합체는, 분무 슬리브가 연결 피스 주위를 회전할 수 있도록, 분무 슬리브가 연결 피스에 연결될 수 있는 것이다. 이 방법에 의해, 분무 매체의 공급이 상당히 더 유연하게 디자인될 수 있다.
또한, 연결 피스가 믹스 하우징과 일체형이 될 수 있도록, 연결 피스를 믹서 하우징에 맞추어 형상을 만들도록 결합체를 디자인하는 것도 가능하다.
본 발명의 추가적인 유리한 방법 및 실시예는 종속청구항으로 나타낸다.
실시예와 도면을 참조하여 아래에서 더 자세하게 본 발명을 설명할 것이다. 개략도 및 부분적 단면도로 도시한다.
도 1은 정적 스프레이 믹서의 일실시예에 대한 종단면도이다.
도 2는 도 1의 정적 스프레이 믹서의 원단부 영역에 대한 단면 사시도이다.
도 3은 분해도로 나타낸 정적 스프레이 믹서 및 본 발명에 따른 연결 피스의 일실시예에 대한 사시도이다.
도 4는 정적 스프레이 믹서의 믹서 하우징 상에 위치한 본 발명에 따른 연결 피스의 다른 일실시예에 대한 사시도이다.
도 5는 정적 스프레이 믹서의 믹서 하우징 상에 위치한 본 발명에 따른 연결 피스의 또 다른 일실시예에 대한 사시도이다.
도 6은 정적 스프레이 믹서와 본 발명에 따른 연결 피스의 결합체를 조립된 상태로 나타낸 사시도이다.
본 발명을 더 잘 이해하기 위해서, 예컨대 술저 믹스팩 아게의 유럽특허출원 제1070141.5호에 개시된 것과 같은 정적 스프레이 믹서가 도 1 및 도 2를 참조하여 우선 설명될 것이다. 도 1은 전체로서 도면번호 100으로 지정된 정적 스프레이 믹서의 일실시예에 대한 종단면이다. 상기 정적 스프레이 믹서(100)는 적어도 두 가지의 유동 성분을 혼합하고 분무하기 위해 사용된다. 도 2는 정적 스프레이 믹서(100)의 원단부 영역에 대한 단면 사시도이다. 상기 정적 스프레이 믹서(100)의 더 상세한 설명에 대해서는 앞서 인용한 술저 믹스팩 아게의 두 개의 국제특허출원 PCT/EP2011/057378 및 PCT/EP2011/057379를 참조한다.
이하, 정확히 두 가지의 성분이 혼합되고 분무되는 실시예와 특히 관련된 경우에 대해서 언급한다. 그러나, 본 발명은 두 가지 이상의 성분을 혼합하고 분무하기 위해 사용될 수 있는 것으로 이해된다.
상기 스프레이 믹서(100)는, 종축(A) 방향으로 원단부(21)까지 연장되는, 관형이며 일체형인 믹서 하우징(2)을 포함한다. 이 경우, 단부는 작동 상태에서 혼합된 성분들이 믹서 하우징(2)을 빠져 나가는 원단부(21)를 의미한다. 이를 위해, 원단부(21)에는 배출구(22)가 제공된다. 상기 믹서 하우징(2)은 근단부에 연결 피스(23)를 구비하는데, 즉 상기 근단부는 혼합될 성분들이 믹서 하우징(2) 내로 유입되는 단부를 의미하고, 상기 믹서 하우징(2)은 상기 연결 피스에 의해 성분들을 위한 저장 용기에 연결될 수 있다. 상기 저장 용기는, 예컨대 그 자체로 잘 알려진 2성분 카트리지이거나, 동축 카트리지(coaxial cartridge) 또는 병렬 카트리지(side-by-side cartridge)로 디자인되거나, 두 가지의 성분들이 서로 분리되어 저장되는 두 개의 탱크일 수 있다. 상기 연결 피스는 저장 용기 또는 저장 용기 배출구의 디자인에 따라 디자인되는데, 예컨대 스냅인 연결(snap-in connection), 베이어넷 연결(bayonet connection), 나사 연결 또는 이들의 조합으로 디자인된다.
적어도 하나의 정적 믹싱 요소(3)가 그 자체로 잘 알려진 방식으로 믹서 하우징(2) 내에 배치되고, 두 성분들은 오직 믹싱 요소(3)를 통하여 근단부로부터 배출구(22)로 이동할 수 있도록, 적어도 하나의 정적 믹싱 요소(3)가 믹서 하우징(2)의 내벽과 접촉한다. 줄지어 배치된 복수의 믹싱 요소(3)가 제공될 수 있거나, 또는 본 실시예에서와 같이, 바람직하게는 사출성형되고, 열가소성 물질로 만들어지는, 일체형 믹싱 요소가 제공될 수 있다. 이러한 정적 믹서 또는 믹싱 요소(3)는 그 자체로 당업자에게 충분히 공지되어 있으므로, 어떠한 추가적인 설명도 필요하지 않다.
이러한 믹서 또는 믹싱 요소(3)로는, QUADRO®이라는 상표로, Sulzer Chemtech AG(스위스)社에 의해 판매되는 제품이 특히 적합하다. 이러한 믹싱 요소는, 예컨대 앞서 인용한 문헌 EP-A-0 749 776 및 EP-A-0 815 929에 기술되어 있다. 이러한 QUADRO® 타입의 믹싱 요소(3)는, 종축(A)에 수직한 평면에서 직사각형 단면을 가지고, 특히 정사각형 단면을 가진다. 따라서, 일체형 믹서 하우징(2)도 마찬가지로, 적어도 믹싱 요소(3)를 둘러싸는 영역에서, 종축 A에 수직한 단면에서 실질적으로 직사각형, 특히 정사각형인 단면을 가진다.
상기 믹싱 요소(3)는 믹서 하우징(2)의 원단부(21)까지 완전히 연장되는 것이 아니라, 맞닿음부(abutment)(25)(도 2 참조)에서 끝나는데, 상기 맞닿음부는 정사각형 단면으로부터 원형 단면까지 변하는 믹서 하우징(2)의 전이영역에 의해 실현된다. 유동 방향에서 볼 때, 믹서 하우징(2)의 내부 공간은 믹싱 요소(3)를 수용하기 위해서 상기 맞닿음부(25)까지 실질적으로 정사각형 단면을 가진다. 상기 맞닿음부(25)에서, 믹서 하우징(2)의 내부 공간은, 믹서 하우징(2) 내에서 점점 가늘어져서 원형 원추형상으로 변해간다. 여기에서, 상기 내부 공간은 원형 단면을 가지고, 시작 영역(26)을 형성하는데, 원단부(21)의 방향으로 점점 가늘어지고, 배출구(22)까지 열려 있다.
상기 정적 스프레이 믹서(1)는 단부 영역에서 믹서 하우징(2)을 둘러싸는 내측면을 가진 분무 슬리브(4)를 더 구비한다. 상기 분무 슬리브(4)는 일체형으로 디자인되고, 바람직하게는 사출 성형되며, 특히 열가소성 물질로 사출 성형된다. 상기 분무 슬리브(4)는, 특히 기체 상태의 압축된 분무 매체의 유입로(41)를 구비하고, 특히 상기 분무 매체는 기체다. 상기 분무 매체는 바람직하게는 압축 공기다. 모든 공지된 연결부에 대해, 특히 루어 록(Luer lock)에 대해 유입로(41)가 디자인될 수 있다.
특히 간단한 설치 또는 제조가 가능하도록, 상기 분무 슬리브(4)가, 바람직하게는 무나사 방식, 본 실시예에서는 스냅인 연결에 의해 믹서 하우징에 연결될 수 있다. 이를 위해, 플랜지형 돌출부(24)가 믹서 하우징(2)에 제공되고(도 2 참조), 믹서 하우징(2)의 둘레 전체에 걸쳐 연장된다. 주위 그루브(peripheral groove)(43)가 분무 슬리브(4)의 내측면에 제공되고, 상기 돌출부(24)와 협력하도록 디자인된다. 상기 분무 슬리브(4)를 믹서 하우징(2) 위로 밀면, 상기 돌출부(24)가 상기 주위 그루브(43)에 스냅 연결되어, 분무 슬리브가 믹서 하우징(2)에 안정적으로 연결된다. 이러한 스냅인 연결은, 분무 매체(여기에서는 압축 공기)가 상기 주위 그루브(43) 및 상기 돌출부(24)로 구성된 상기 연결부를 통해 누설되지 않도록, 바람직하게는 밀봉 방식으로 디자인된다. 상기 분무 슬리브(4)의 내측면은, 유입로(41)의 개구와 돌출부(24) 사이 영역에서 믹서 하우징(2)의 외측면 상에 타이트하게 장착되어서, 분무 매체의 누설 또는 역류를 방지하는 밀봉 효과가 또한 이에 의해 달성된다.
물론, 상기 믹서 하우징(2)과 상기 분무 슬리브(4) 사이에 추가적인 밀봉재(sealant), 예컨대 오링(O ring)을 배치하는 것도 가능하다.
도시된 실시예에 대한 대안으로, 믹서 하우징(2)에 주위 그루브를 제공하고, 분무 슬리브(4)에 상기 주위 그루브와 맞물리는 돌출부를 제공하는 것도 또한 가능하다.
상기 분무 슬리브(4)의 내측면에는 복수의 그루브(5)가 제공되는데, 상기 복수의 그루브(5)는 각각 원단부(21)까지 연장되고, 분무 슬리브(4)와 믹서 하우징(2) 사이에 분리된 유로를 형성하며, 상기 유로를 통하여 분무 매체는 분무 슬리브(4)의 유입로(41)로부터 믹서 하우징(2)의 원단부(21)까지 유동할 수 있다.
상기 그루브(5)는 곡선형, 예컨대 아치형으로 디자인될 수 있고, 또한 직선; 또는 곡선과 직선 부분의 조합으로 디자인될 수 있다. 상기 그루브(5)에 대한 보다 상세한 설명은 앞서 인용한 국제특허출원 PCT/EP2011/057378 및 PCT/EP2011/057379를 참조한다.
상기 분무 슬리브(4)의 내측면은 원단부 영역(27)과 협력하도록 디자인된다. 상기 그루브(5)들 사이에 제공된 분무 슬리브(4)의 리브(rib)들 및 믹서 하우징(2)의 외측면은 서로 타이트하고 밀폐된 방식으로 접촉하여, 상기 그루브(5)들은 분무 슬리브(4)의 내측면 및 믹서 하우징(2)의 외측면 사이에서 각각 분리된 유로를 형성한다.
더 상류 쪽으로 올라가, 유입로(41)의 개구 영역에서(도 2 참조), 그루브(5) 사이에 있는 상기 리브의 높이가 낮기 때문에, 믹서 하우징(2)의 외측면과 분무 슬리브(4)의 내측면 사이에는 환형 공간(6)이 존재한다. 상기 환형 공간(6)은 분무 슬리브(4)의 유입구(41)와 유동 전달의 역할을 한다. 분무 매체는 상기 환형 공간(6)을 통하여 유입구(41)로부터 상기 분리된 유로 내로 이동할 수 있다.
상기 그루브(5)는 분무 슬리브(4)의 내측면 둘레에 일정한 간격으로 분포되어 있다. 그루브(5)에 의해 생성된 압축 공기의 유동이 배출구에서 소용돌이친다면, 즉 종축(A)에 대해서 나선형 라인상에서 회전이 있는 경우, 배출구를 빠져나가게 혼합된 성분이 가능한 완전하고 균질하게 분무되는 것과 관련하여 유리한 것으로 증명되었다. 상기 소용돌이는 압축 공기 유동을 상당히 안정화시키는 효과를 가진다. 회전하는 분무 매체(여기에서 압축 공기)는 소용돌이에 의해 안정화된 제트(jet)를 생성하고, 따라서 배출구(22)를 빠져 나가는 혼합된 성분 상에서 균일하게 거동한다. 매우 균일하고, 특히 재현 가능한 스프레이 패턴은 이로부터 기인한다. 가능한 원추형이고, 소용돌이에 의해 안정화된 압축 공기 제트가 특히 이 점에 있어서 유리하다. 매우 균일하고 재현 가능한 공기 유동으로 인하여, 도포 시에 스프레이 손실(오버스프레이)이 현저히 적게 생긴다.
원단부(21)에서 각 분리된 유로를 빠져 나가는 개개의 압축 공기 제트(또는 분무 매체의 제트)는, 처음에는 출구 상에서 불연속적인 개개의 제트로서 형성된 다음, 소용돌이 특성으로 인하여, 균일하고 안정한 전체 제트를 형성하도록 결합되어, 상기 전체 제트가 믹서 하우징을 빠져 나가는 혼합된 성분을 분무한다. 상기 전체 제트는 바람직하게는 원추형 외곽을 가진다.
분무 매체의 유동에 소용돌이를 생성하기 위해 복수의 방법이 가능하다. 유로(5)를 형성하는 그루브(5)는 정확히 종축(A)에 의해 정의되는 축방향으로 연장되지 않거나, 또는 종축에 대해 기울어져 연장될 뿐만 아니라, 그루브(5)의 외곽이 또한 분무 슬리브(4)의 둘레 방향에서 구성요소를 가진다. 종축(A)에 대한 경사에 추가하여, 그루브(5)의 외곽은 적어도 종축(A)에 대하여 대략 소용돌이 또는 나선형 라인의 형태이다.
소용돌이를 생성하는 또 다른 방법은 종축(A)에 대하여 비대칭적으로 유입로(41)를 배치하는 것인데, 상기 유입로를 통하여 분무 매체가 유로 내로 이동한다. 상기 유입로(41)의 중심축이 종축(A)과 교차하지 않으면서, 종축과 수직한 공간배치를 가질 수 있도록, 상기 유입로가 배치된다. 이러한 종축(A)에 대하여 비대칭적 또는 편심된 유입로(41)의 배치로 인하여, 분무 매체(여기에서 압축공기)가, 환형 공간(6) 내로 진입하는 입구 상에서 종축(A)에 대하여 회전 또는 소용돌이 운동하도록 만드는 결과가 생긴다.
분사 매체로부터 배출구(22)를 빠져 나가는 성분들로의 에너지 입력을 증가시키기 위해서, 라발 노즐(Laval nozzle)의 원리에 따라서, 유동 방향에서 볼 때 처음에 좁아지다가 나중에 넓어지는 유동 단면(축소-확대 단면)을 가지는, 유로(5)를 형성하는 것이 특히 유리한 방법이다. 유동 단면이 좁아지는 것을 실현하기 위해, 이차원(즉, 종축(A)에 대해 수직한 평면 상의 두 방향)이 유용하다. 적어도 압축 공기의 유동 방향에 대해서, 전형적인 라발 노즐처럼, 개개의 유로가 처음에는 축소되다가 나중에 다시 확장되는 것을 도 2에서 볼 수 있다.
분무 매체로 사용되는 공기는 운동 에너지에 의해 가장 좁은 지점의 하류 상에 추가적으로 작용할 수 있고, 라발 노즐의 원리에 따른 그루브(5)의 형상 또는 유로의 형상에 의해 가속될 수 있다. 이것은, 유동 방향으로 다시 확장되는 유동 단면에 의해 라발 노즐에서와 같이 행해질 수 있다. 이로부터, 분무될 성분 내로 더 높은 에너지 입력을 얻을 수 있다. 또한, 라발 원리의 구현에 의해서 상기 제트가 안정화된다. 더욱이, 개개 유동 채널의 발산형 개구(즉, 다시 확장되는 개구)는 제트가 요동(fluctuation)치는 것을 회피 또는 적어도 상당한 감소시키는 긍정적인 효과를 가진다.
작동 시, 본 실시예는 다음과 같이 행해진다. 상기 정적 스프레이 믹서는, 연결 피스(23)를 이용하여, 서로 분리된 두 가지의 성분을 담고 있는 저장 용기, 예컨대 2성분형 카트리지에 연결된다. 상기 분무 슬리브(4)의 유입구(41)는 분무 매체 공급원, 예컨대 압축 공기 공급원에 연결된다. 이제, 두 가지의 성분이 분배되어, 정적 스프레이 믹서(100) 내로 이동하고, 거기에서 믹싱 요소(3)를 이용하여 잘 혼합된다. 믹싱 요소(3)를 통과하여 유동한 후, 두 성분은 균질하게 혼합된 물질로서 믹서 하우징(2)의 배출 영역(26)을 통해 배출구(22)로 이동한다. 상기 압축 공기는 분무 슬리브(4)의 유입로(41)를 통과해 분무 슬리브(4)의 내측면 및 믹서 하우징(2)의 외측면 사이의 환형 공간(6)으로 유동하고, 상기 비대칭적인 배치에 의해 이 과정에서 소용돌이가 만들어진 다음, 상기 환형 공간으로부터 유로를 형성하는 그루브(5)을 통해 원단부(21)까지 그리고 믹서 하우징(3)의 배출구(22)까지 이동한다. 여기에서 소용돌이에 의해 안정화된 압축 공기는, 배출구(22)를 빠져 나가는 혼합된 물질과 충돌하고, 혼합된 물질을 균일하게 분무하며, 스프레이 제트의 형태로 혼합된 물질을 표면처리 또는 코팅하고자 하는 기질(substrate)로 수송한다. 일부 적용예에서, 저장 용기로부터 성분들을 분배하는 데에 압축 공기를 사용하거나, 또는 압축 공기에 의해 보조되기 때문에, 분무하는 데에도 상기 압축 공기를 사용할 수 있다.
상기 정적 스프레이 믹서와 협력하도록 특별히 디자인된 연결 피스가 본 발명에 의해 제안된다. 도 3은 분해 조립도 형태로 나타낸 정적 스프레이 믹서(100) 및 본 발명에 따른 연결 피스(1)의 일실시예에 대한 사시도이다. 연결 피스(1)는 특히, 믹서 하우징(2)의 원단부 영역과 분무 슬리브(4) 사이에(어댑터와 유사한 방식으로) 배치되도록 디자인된다.
상기 연결 피스(1)는 분무 슬리브(4)와 협력하기 위한 배출 영역(12) 및 믹서 하우징(2)의 원단부 영역(27)과 협력하기 위한 유입 영역(11)을 포함한다. 상기 배출 영역(12)은 배출구(14)를 포함하는데, 상기 배출구(14)를 통하여 혼합된 성분이 방출될 수 있다. 상기 유입 영역(11) 및 배출 영역(12)의 끼인각(included angle)은 영(0)이 아닌 편각(α)이다. 유입 영역(11)이 연장되는 방향의 축(여기에서는 믹서 하우징의 종축(A)) 및 배출 영역(12)이 연장되는 방향의 축(B)의 끼인각이 편각(α)이라는 것을 의미한다. 또한, 상기 편각(α)은 180도도 아니다. 상기 배출 영역(12)의 단부 구역(11)이, 믹서 하우징(2)의 원단부 영역(27)과 동일한 방식으로 분무 슬리브(4)와 협력할 수 있도록, 상기 배출 영역(12)은, 유입 영역에서 먼 단부에 외곽 형상이 믹서 하우징과 동일한 단부 구역(13)을 구비한다. 분무 슬리브(4)와 원단부 영역(27) 사이의 협력에 의해 구현되는 모든 긍정적인 유체역학적 특성은, 연결 피스(1)의 배출 영역(12)에 있는 단부 구역(13)이 분부 슬리브(4)와 협력할 때에도 동질로 유지된다. 앞서 설명한 것과 유사한 방식으로, 상기 분리된 유로는, 배출 영역(12)의 단부 구역(13) 및 분무 슬리브(4) 사이에서 분무 슬리브(4)의 내측면에 있는 그루브(5)에 의해 형성되는데(도 2 참조), 분무 매체는 상기 분리된 유로를 통과하여 배출구 단부로 개개의 압축 공기 제트(또는 분무 매체의 제트)의 형태로, 동일한 방식으로 이동한다. 상기 압축 공기 제트는 배출구 상에서 처음에 분리된 개개의 제트로 형성된 다음, 상기 개개의 제트는 소용돌이 하중으로 인하여 균일하고 안정적인 전체 제트로 결합하고, 상기 전체 제트는 배출구(14)로부터 방출되는 혼합된 성분을 분무한다. 상기 전체 제트는 바람직하게는 원추형 외곽을 가진다.
상기 믹서 하우징(2)의 원단부는 상기 배출 영역(12)의 단부 구역(13)을 본떠서 만들어 진다.
상기 연결 피스를 이용하여, 영(0)이 아닌 편각(α)으로 인하여, 접근하기 어려운 지점에 간단한 방식으로 분무하는 것이 가능하다. 상기 편각(α)은 45도에서 135도 범위에 있는 경우, 특히 60도에서 120도 범위에 있는 경우가, 실용적인 측면에서 바람직하다. 여기에 도시된 실시예에서, 상기 편각(α)은, 여러 적용예에서 유리한 90도와 동일하다. 그러나, 다른 어떠한 편각(α)도 가능하다는 것을 알 수 있다.
작동을 위해서, 연결 피스(1)의 유입 영역(11)은 믹서 하우징(2)의 원단부에 연결되고, 분무 슬리브(4)는 연결 피스(1)의 배출 영역(12) 상에 위치한다. 도 6은 조립된 상태의 실시예를 도시한다.
상기 연결 피스(1)의 유입 영역(11)의 내측 윤곽이 바람직하게 치수가 정해지면, 상기 유입 영역(11)은 믹서 하우징(2)의 원단부 영역(27)과 면접촉한다. 이것에 의해, 믹서 하우징(2)으로부터 방출되는 혼합된 성분이 완전히 연결 피스 내로 유동하고, 믹서 하우징과 연결 피스(1) 사이에서 누설이 생기지 않도록 하는 것이 보장된다.
상기 유입 영역(11)은 바람직하게는 나사산없이 믹서 하우징(2)에 연결할 수 있는데, 그 이유는 특히 간편한 취급이 이것에 의해 보장되기 때문이다. 상기 유입 영역(11)은 특히 바람직하게는, 분무 슬리브(4)를 믹서 하우징(2)에 연결하기 위해 도 2에 도시된 것과 동일한 방식에 따라, 스냅인 연결을 통해 믹서 하우징에 연결된다. 이를 위해, 주위 그루브(도 2의 주위 그루브(43)에 대응)가, 연결 피스의 유입 영역(11)의 내측면에 제공되고(분무 슬리브(4)를 위한 도 2에 도시된 것과 동일한 방식에 따라서), 상기 주위 그루브는 믹서 하우징(2)에 있는 플랜지형 돌출부(24)와 협력하도록 디자인된다. 유입 영역(11)을 믹서 하우징(2) 위로 밀면, 상기 돌출부(24)가 주위 그루브에 스냅인되고, 연결 피스(1)가 믹서 하우징(2)에 안정적으로 연결된다. 혼합 성분의 누설 또는 역류를 방지하는 밀봉 효과도 얻을 수 있도록, 상기 스냅인 연결은 바람직하게는 밀봉 방식으로 디자인된다.
주위 그루브 및 거기에 맞물린 돌출부(24)를 통하여 이루어진 연결 피스(1)와 믹서 하우징(2)의 연결은, 상기 연결 피스(1)가 믹서 하우징의 종축(A)에 대하여 회전 가능하다는 것이 장점이고, 그리고 그것에 의해 유연성이 본 적용예와 관련하여 더 증가된다.
바람직하게는 상기 연결 피스(1)의 배출 영역(12)은 나사산 없이 분무 슬리브(4)에 연결 가능하다. 바람직한 연결방법은 스냅인 연결이다. 이를 위해, 배출 영역(12)은 유입 영역(11)과 마주 보는 단부에 디스크 형상의 단부 플레이트(15)를 구비하고, 믹서 하우징(2)의 돌출부(24)에 대하여 도 2를 참조하여 설명한 것과 동일한 방식으로, 분무 슬리브(4)의 주위 그루브(43)(도 2)에 밀봉되어 맞물릴 수 있도록, 상기 단부 플레이트가 디자인된다. 상기 방법에 의하여 작동 중에 원치 않은 분무 매체의 누출을 효과적으로 회피할 수 있다.
단부 플레이트(15) 및 주위 그루브(43)를 통한 배출 영역(12)과 분무 슬리브(4) 사이의 연결은, 작동 중에 압축 공기의 공급 또는 분무 매체의 공급이 모든 측면 위치로부터 가능하도록, 분무 슬리브(4)가 축(B) 방향으로 배출 영역에 대하여 회전 가능하다는 것이 또한 장점이다.
상기 배출 영역(12)은, 배출구(14)까지 연장되고 실질적으로 일정한 내경을 가진, 혼합 성분을 위한 중앙로(central passage)(16)를 더 구비한다. 상기 연결 피스(1)의 배출구(14)는 이 방법 때문에 믹서 하우징(2)의 배출구(22)의 모델이 된다. 이 방법은 또한, 마치 분무 슬리브가 직접적으로 믹서 하우징(2) 상에 위치하는 것처럼, 연결 피스(1)의 배출구(14)에서의 유체역학적 관계가 적어도 대략 동일하게 되는 것을 보장한다. 연결 피스(1)로 인하여 분무 과정의 질에 대한 절충이 결과적으로 필요하지 않다.
연결 피스(1)와 스프레이 믹서(100)의 결합체를 실시함에 있어서(도 6 참조), 분무 매체, 예컨대 압축 공기가 유입로(41)를 통하여 분무 슬리브(4) 내로 유입되고, 거기로부터 연결 피스(1)의 배출 영역(12) 내로 유동하며, 거기에서 원치 않은 역류가 단부 플레이트(15)를 통하여 방지되고, 분무 슬리브와 단부 구역(13)에 있는 그루브(5)에 의해 형성되어 있는 분리된 유로 내로 유동하기 위해서, 중앙로(16)의 외측을 따라서 단부 구역(13)으로 이동하고, 그리고 거기를 통해서 분무 매체가 배출 영역(14) 내로 이동하고, 거기에서 방출되는 혼합된 성분을 분무한다.
다른 디자인 방법은, 상기 단부 플레이트(15)와 배출 영역(12)의 단부 구역(13) 사이에 적어도 하나의 가이드 요소(17)를 제공하는 것인데, 상기 가이드 요소의 외경은 믹서 하우징의 원단부 영역(27)의 외측 윤곽을 본떠서 만든다. 즉, 축 B에 의해 고정된 방향에 대하여 연결 피스(1)의 배출구(14)로부터 일정 거리가 떨어진 가이드 요소(17)는, 믹서 하우징의 배출구(22)로부터 동일한 거리에 위치한 지점에서, 믹서 하우징(2)과 실질적으로 동일한 외경을 가진다는 것을 의미한다. 이 방법은 또한, 연결 피스(1)의 단부에서 압력 하에 유입된 분무 매체에 대한 유동 관계가, 믹서 하우징(2)의 배출구(22)에 연결 피스(1)가 없는 것과 유사 또는 동일하다는 사실에 긍정적으로 기여할 수 있다.
도 3에 따른 실시예에서, 정확히 하나의 가이드 요소(17)가 제공된다. 상기 가이드 요소(17)는, 디스크 형상으로 디자인되고, 연결 피스(1)의 배출구(14)로부터 가이드 요소(17)까지의 거리와 동일한 거리로 배출구(22)로부터 떨어진 지점에서, 믹서 하우징(2)과 실질적으로 동일한 외경을 가진다.
본 발명에 따른 연결 피스(1)의 다른 실시예가 사시도의 형태로 도 4 및 도 5에 도시되는데, 연결 피스(1)는 믹서 하우징(2) 상에 위치하고 있다. 아래에서, 도 3에 도시된 실시예와의 차이점만이 설명될 것이고, 그렇지 않으면 도 3의 실시예와 관련된 설명이 또한 동일한 방식으로 도 4 및 도 5에 따른 실시예에 적용될 것이다.
도 4에 따른 실시예에서, 복수의 개개 디스크 형상의 가이드 요소(17), 즉 4개의 가이드 요소(17)가 축 B에 의해 고정된 방향에 대해서 줄지어 배치되어 제공된다. 상기 가이드 요소(17)의 외경은 믹서 하우징(2)의 외경을 본떠서 만들어 진다.
도 5에 따른 실시예에서, 나선형 가이드 요소(17)로 디자인된 가이드 요소(17)가 제공된다. 상기 가이드 요소(17)가 중앙로(16) 둘레로 나선형으로 연장되고, 가이드 요소의 외경은 믹서 하우징의 외경을 본떠서 만들어 진다.
도 6은, 작동을 위해 조립된 상태에서, 본 발명에 따른 연결 피스의 실시예 중 하나와 정적 스프레이 믹서(100)의 결합체를 도시한 사시도이다.
편각(α)이 이산적으로 또는 연속적으로 변할 수 있도록, 본 발명에 따른 연결 피스(1)를 설계하는 것도 또한 가능하다. 이를 위해, 관절형 연결부, 예컨대 힌지(hinge) 또는 볼-소켓 조인트(ball and socket joint)가 유입 영역과 배출 영역 사이에 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 추가적인 결합체에 대한 가능성은, 연결 피스가 믹서 하우징과 일체형이 되도록, 연결 피스(1)를 믹서 하우징(2)에 맞추어 형상을 만드는 것이다. 상기 연결 피스(1)는 편각(α)만큼 각을 이루어, 즉, 예컨대 믹서 하우징의 종축(A)에 대하여 90도의 각을 이루어 믹서 하우징의 단부를 형성한다. 기술적 제조 관점에서, 이러한 일체형 실시예를 구현하는 것은 문제가 되지 않는다. 예컨대, 사출 성형 과정을 이용하는 것이 가능하다.

Claims (16)

  1. 분무 슬리브(4) 및 적어도 하나의 믹싱 요소(3)를 가진 관형 믹서 하우징(2)을 구비한 적어도 두 가지의 유동 성분을 혼합하고 분무하기 위한 정적 스프레이 믹서용 연결 피스로서,
    상기 믹서 하우징(2)은 상기 유동 성분들의 배출구(22)를 구비한 원단부(21)까지 종축(A) 방향으로 연장되고,
    상기 분무 슬리브(4)는 상기 믹서 하우징(2)과 함께 분리된 유로를 형성할 수 있는 복수의 분리된 그루브(5)를 가진 내측면; 및 압축된 분무 매체의 유입로(41)를 구비하고,
    상기 연결 피스는 분무 슬리브(4)와 협력하기 위한 배출 영역(12); 및 믹서 하우징(2)의 원단부 영역(27)과 협력하기 위한 유입 영역(11)을 구비하되, 유입 영역(11)과 배출 영역(12)의 끼인각은 영이 아닌 편각(α)이고,
    믹서 하우징(2)의 원단부 영역(27)이 분무 슬리브(4)와 협력할 수 있는 방식과 동일한 방식으로 배출 영역(12)의 단부 구역(13)이 분무 슬리브(4)와 협력할 수 있도록, 상기 유입 영역(11)으로부터 떨어진 상기 배출 영역(12)의 단부에는 상기 믹서 하우징(2)과 외측 윤곽이 동일한 단부 섹션이 구비되고,
    상기 배출 영역(12)이 상기 유입 영역(11)과 마주하는 단부에 상기 분무 슬리브(4) 안에 맞물려 결합하도록 디자인된 디스크 형상의 단부 플레이트(15)를 구비함으로써, 상기 단부 플레이트(15)에 의해 작동 중 분무 매체의 누설이 방지되고,
    상기 디스크 형상의 단부 플레이트(15)는 상기 분무 슬리브와 연결 피스 사이에 회전 가능한 연결을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는, 정적 스프레이 믹서용 연결 피스.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 유입 영역(11)과 배출 영역(12) 사이의 편각(α)은 45도에서 135도 범위인, 정적 스프레이 믹서용 연결 피스.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 유입 영역(11)과 배출 영역(12) 사이의 편각(α)은 90도인, 정적 스프레이 믹서용 연결 피스.
  4. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 유입 영역(11)의 내측 윤곽은 믹서 하우징(2)의 원단부 영역(27)과 면접촉할 수 있는 치수를 가지는, 정적 스프레이 믹서용 연결 피스.
  5. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 유입 영역(11)은 믹서 하우징(2)에 나사산 없이 연결할 수 있는, 정적 스프레이 믹서용 연결 피스.
  6. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 배출 영역(12)은 분무 슬리브(4)에 나사산 없이 연결할 수 있는, 정적 스프레이 믹서용 연결 피스.
  7. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 배출 영역(12)은, 실질적으로 일정한 내경을 가진, 혼합된 성분의 유로(16)를 포함하는, 정적 스프레이 믹서용 연결 피스.
  8. 제1 항에 있어서,
    믹서 하우징(2)의 원단부 영역(27)의 외측 윤곽을 본떠서 만든 외경을 가진, 적어도 하나의 가이드 요소(17)가, 상기 단부 플레이트(15)와 배출 영역(12)의 단부 구역(13) 사이에 제공된, 정적 스프레이 믹서용 연결 피스.
  9. 제8 항에 있어서,
    믹서 하우징(2)의 외경을 본떠서 만든 외경을 가진, 복수의 각각 디스크 형상의 가이드 요소(17)가 줄지어 제공된, 정적 스프레이 믹서용 연결 피스.
  10. 제8 항에 있어서,
    믹서 하우징(2)의 외경을 본떠서 만든 외경을 가진, 나선형 가이드 요소(17)가 제공된, 정적 스프레이 믹서용 연결 피스.
  11. 제1 항 또는 제2 항에 따라 디자인된 연결 피스를 구비하는, 적어도 두 가지의 유동 성분을 혼합하고 분무하기 위한 정적 스프레이 믹서의 결합체로서,
    상기 정적 스프레이 믹서는, 분무 슬리브(4) 및 적어도 하나의 믹싱 요소를 구비한 관형 믹서 하우징(2)을 구비하고,
    상기 믹서 하우징(2)은, 상기 유동 성분들의 배출구(22)를 구비한 원단부(21)까지 종축(A) 방향으로 연장되고,
    상기 분무 슬리브(4)는, 믹서 하우징(2)과 함께 분리된 유로를 형성할 수 있는 복수의 분리된 그루브(5)를 구비한 내측면; 및 압축된 분무 매체의 유입로(41)를 구비한,
    정적 스프레이 믹서의 결합체.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 분무 슬리브(4)가 연결 피스에 대하여 회전할 수 있도록, 상기 분무 슬리브(4)는 상기 연결 피스에 연결 가능한, 정적 스프레이 믹서의 결합체.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 연결 피스는, 믹서 하우징과 일체형이 되도록, 믹서 하우징(2)에 맞추어 성형된, 정적 스프레이 믹서의 결합체.
  14. 제7 항에 있어서,
    믹서 하우징(2)의 원단부 영역(27)의 외측 윤곽을 본떠서 만든 외경을 가진, 적어도 하나의 가이드 요소(17)가, 상기 단부 플레이트(15)와 배출 영역(12)의 단부 구역(13) 사이에 제공된, 정적 스프레이 믹서용 연결 피스.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 연결 피스는, 믹서 하우징과 일체형이 되도록, 믹서 하우징(2)에 맞추어 성형된, 정적 스프레이 믹서의 결합체.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 유입 영역(11)과 배출 영역(12) 사이의 편각(α)은 60도에서 120도 범위인, 정적 스프레이 믹서용 연결 피스.
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