KR20240124939A - 혼합 장치를 위한 모듈형 구조 - Google Patents

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KR20240124939A
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구스타보 에이치 카스트로
동 푸
켄트 이 라게손
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니
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Abstract

혼합 장치용 어댑터(adapter; 130, 430, 500, 600, 700)가 제공된다. 어댑터(130, 430, 500, 600, 700)는 제1 단부(132, 332, 432, 532, 612A, 612B, 632, 732)에서 유체 전달 구성요소(110, 310, 410)에 연결되어 다수의 유체 공급 물질을 수용하고, 제2 단부(134, 334, 434, 634, 734)에서 믹서 팁(120, 320, 420, 820)에 연결되어 공급 물질을 전달한다.

Description

혼합 장치를 위한 모듈형 구조
접착제 및 실란트용 믹서 또는 블렌더와 같은 혼합 장치 또는 도구가 널리 사용된다. 예를 들어, 믹서는 2액형(two-part) 접착제용으로 구매 가능하다. 정적 또는 동적 믹서는 움직이는 구성요소들 없이 또는 이들과 함께 유체 물질을 지속적으로 혼합하기 위해 정밀 설계된 장치이다. 일반적으로, 혼합할 유체는 액체이지만, 믹서를 사용하여 가스 스트림을 혼합하거나 가스를 액체 내로 분산시키거나 비혼화성 액체를 블렌딩할 수도 있다. 혼합에 필요한 에너지는 유체가 믹서를 통해 흐를 때 압력 손실에서 비롯된다. 믹서의 한 가지 디자인은 판형 믹서이고, 다른 일반적인 장치 유형은 원통형 하우징(튜브) 또는 정사각형 하우징에 포함된 믹서 요소들(예컨대, 회전 스크루)로 구성된다.
혼합 성능 및 품질을 향상시키기 위해 혼합 도구들을 최적화하려는 요구가 있다. 본 발명은 다양한 혼합 팁(tip)을 전달 유닛에 맞추기 위한 어댑터(adapter)를 포함하는 혼합 장치를 제공한다.
일 태양에서, 본 명세서는 혼합 장치용 어댑터를 기술한다. 어댑터는 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 도관; 도관의 제1 단부에 배치되고 복수의 유체 공급 물질을 수용하도록 구성된 복수의 입구들; 및 복수의 입구들에 유체적으로 연결되는, 도관의 제2 단부에 배치되는 출구를 포함한다. 도관, 복수의 입구들 및 출구는 복수의 유체 공급 물질이 출구로부터 빠져나올 때 실질적으로 서로 혼합되지 않도록 구성된다.
다른 태양에서, 본 명세서는 혼합 장치를 기술한다. 혼합 장치 또는 믹서는 복수의 유체 공급 물질을 제공하도록 구성된 유체 전달 구성요소, 복수의 유체 공급 물질을 혼합하도록 구성된 믹서 팁, 및 본 명세서에 기술된 어댑터를 포함한다. 어댑터의 도관은 제1 단부에서 유체 전달 구성요소에 연결되고 제2 단부에서 믹서 팁에 연결된다.
다른 태양에 있어서, 본 명세서는 복수의 유체 공급 물질을 유체 전달 구성요소로부터 어댑터의 복수의 입구들로 전달하는 단계, 및 복수의 유체 공급 물질이 어댑터의 출구로부터 빠져나올 때 서로 실질적으로 혼합되지 않도록 복수의 유체 공급 물질을 복수의 입구들로부터 출구로 이송하는 단계를 포함하는 방법을 기술한다.
다양한 예상치 못한 결과 및 이점이 본 발명의 예시적인 실시 형태에서 얻어진다. 본 발명의 예시적인 실시 형태의 이러한 이점 중 하나는, 사용자가 정적 전달 시스템을 회전 혼합 시스템으로 변경할 수 있게 하는 전달 유닛에 적응하도록 모듈형 구조가 제공된다는 것이다. 어댑터의 출구에서 빠져나오는 유체는 회전 유닛 내로 공급되고 공급 유닛에서 회전 유닛으로의 유체 유량과 디커플링되게 된다. 이를 통해 혼합 속도를 높일 수 있으며, 혼합 효과를 향상시키기 위해 상이한 혼합 팁을 사용할 수 있다. 또한, 어댑터는 사전 혼합 챔버를 위한 공간을 제공하며 교체 및 폐기 가능하다.
본 발명의 예시적인 실시 형태의 다양한 태양 및 이점이 요약되었다. 상기의 '발명의 내용'은 본 발명의, 각각의 예시된 실시 형태 또는 본 소정의 예시적인 실시 형태의 모든 구현 형태를 기술하고자 하는 것은 아니다. 하기의 '도면' 및 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'은 본 명세서에 개시된 원리를 이용하는 소정의 바람직한 실시 형태를 보다 구체적으로 예시한다.
첨부 도면과 관련하여 본 발명의 다양한 실시 형태의 하기의 상세한 설명을 고찰할 때 본 발명이 더 완전히 이해될 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 혼합 장치의 분해도이다.
도 2는 일 실시 형태에 따른 어댑터의 단면도이다.
도 3a는 일 실시 형태에 따른 혼합 장치의 측면 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 혼합 장치의 분해도이다.
도 4a는 일 실시 형태에 따른 혼합 장치의 측면 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 혼합 장치의 분해도이다.
도 5a는 일 실시 형태에 따른 어댑터의 측면 사시도이다.
도 5b는 도 5a의 어댑터 내의 유체 A 및 B를 나타낸 도면이다.
도 5c는 도 5a의 어댑터 내의 유체 A 및 유체 B에 대한 시뮬레이션된 유체 농도를 나타낸 단면도이다.
도 6a는 일 실시 형태에 따른 어댑터의 측면 사시도이다.
도 6b는 도 6a의 어댑터 내의 유체 A 및 B를 나타낸 도면이다.
도 6c는 도 6a의 어댑터 내의 유체 A 및 유체 B에 대한 시뮬레이션된 유체 농도를 나타낸 단면도이다.
도 7a는 일 실시 형태에 따른 어댑터의 측면 사시도이다.
도 7b는 도 7a의 어댑터 내의 유체 A 및 유체 B에 대한 시뮬레이션된 유체 농도를 나타낸 단면도이다.
도 8a는 일 실시 형태에 따른 개방 상태의 믹서 팁의 단면도이다.
도 8b는 일 실시 형태에 따른 폐쇄 상태의 도 8a의 믹서 팁의 단면도이다.
도면에서, 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 지시한다. 일정한 축척으로 작성된 것이 아닐 수 있는 전술된 도면이 본 발명의 다양한 실시 형태를 제시하지만, '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'에 언급된 바와 같이, 다른 실시 형태가 또한 고려된다. 모든 경우에, 본 명세서는 현재 개시되는 개시 내용을 명백한 제한으로서가 아니라 예시적인 실시 형태의 표현으로서 기술한다. 본 발명의 범주 및 사상에 속하는 많은 다른 변형 형태 및 실시 형태가 당업자에 의해 고안될 수 있는 것이 이해되어야 한다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 혼합 장치(100)의 분해도이다. 혼합 장치 또는 믹서(100)는 다수의 유체 공급 물질을 제공하도록 구성된 유체 전달 구성요소(110)와, 혼합 챔버(122) 내에서 다수의 유체 공급 물질을 혼합하여 혼합물을 형성하도록 구성된 믹서 팁(120)을 포함한다. 어댑터(130)는 제1 단부(132)에서 유체 전달 구성요소(110)에 연결되고 제2 단부(134)에서 믹서 팁(120)에 연결된다.
유체 전달 구성요소(110)는 제1 카트리지(112) 및 제2 카트리지(114)를 포함하여 각각 제1 공급 물질 및 제2 공급 물질을 제공한다. 제1 및 제2 공급 물질은 점도의 비가 예컨대 2:1 초과, 5:1 초과, 10:1 초과, 또는 100:1 초과인 상이한 형태의 유체일 수 있다. 몇몇 예에서, 점도의 비는 10:1 또는 500:1 정도로 높을 수 있다. 제1 및 제2 카트리지는 제1 및 제2 유체 물질을 예컨대 10 mL/min 내지 1000 mL/min 범위의 유량으로 전달하도록 구성된다. 예시적인 공급 물질은 임의의 유형의 2액형 접착제, 실란트, 유체에 색을 첨가하는 충전제를 갖는 유체, 반응성 유체 등을 포함할 수 있다. 3가지 이상의 유체 물질이 유체 전달 구성요소(110)에 의해 제공될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시 형태에서, 추가적인 전달 구성요소는 액체가 아닌 다른 형태의 공급 물질(예를 들어, 입자)을 어댑터(130) 내로 전달하기 위해 이용 가능할 수 있다.
유체 전달 구성요소(110)는 각각의 입구/출구를 통해 다수의 공급 물질을 어댑터(130)로 전달한다. 어댑터(130)는 장착 기구를 통해 유체 전달 구성요소(110)의 출구(113)에 연결된 제1 단부(132)를 갖는다. 도시된 실시 형태에서, 칼라 락(collar lock; 102)이 장착 기구로서 사용되고, 이 기구는 회전 또는 활주 기구를 포함한다. 칼라 락 삽입체(104)는 어댑터(130)의 제1 단부(132)에서 칼라 락(102)에 의해 수용되며, 이는 출구(113)에 각각 연결된 다수의 유체 채널을 포함하고 어댑터(130)의 입구 역할을 한다. 어댑터(130) 및 유체 전달 구성요소(110)는 임의의 다른 적절한 장착 기구에 의해 연결될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 2를 참조하면, 어댑터(130)는 제1 단부(132)와 제2 단부(134) 사이에서 연장되는 도관(131)을 포함한다. 다수의 입구(133)(본 실시 형태에서는, 도면 부호 133a 및 도면 부호 133b)가 도관(131)의 제1 단부(132)에 배치되고, 이들은 각각 다수의 유체 공급 물질을 수용하도록 구성된다. 출구(135)는 도관(131)의 제2 단부(134)에 배치되고 입구(133)에 유체적으로 연결된다. 도관(131), 입구(133) 및 출구(135)는 다수의 유체 공급 물질이 출구(135)에서 나올 때 서로 실질적으로 혼합되지 않도록 구성된다.
도 2에 도시된 실시 형태에서, 어댑터(130)의 도관(131)은 제1 단부(132)에서 제2 단부(134)로 점점 가늘어지는 테이퍼진 형상을 갖는다. 도관(131)의 형상을 점점 가늘게 하는 것은 액체 물질이 서로 빠르게 융합되도록 강제할 수 있고 출구(135)를 빠져 나와 혼합 챔버 내로 들어가기 전에 더 균질한 물질 용액을 생성할 수 있다. 확산이 혼합에 기여할 수 있는 두 개의 혼화성 유체의 경우, 어댑터의 테이퍼진 형상은 확산 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 테이퍼는 전단 속도를 증가시켜 용액의 유효 점도를 감소시키고 더 많은 혼합을 가능하게 할 수 있다.
도관(131)은 제2 단부(134)에 L자 형상 부분을 갖는데, 이때 전환점(101)은 출구(135)에 인접하게 된다. L자 형상 부분은 전환점(101)에서 예를 들어 30° 내지 150° 범위의 각도를 형성할 수 있다. L자 형상은 어댑터를 하류의 혼합 챔버에 맞추어 고정시키는 데 도움이 된다.
도 1을 다시 참조하면, 어댑터(130)는 장착 기구(105)를 통해 제2 단부(134)에서 믹서 팁(120)에 연결된다. 도시된 실시 형태에서, 장착 기구(105)는 믹서 팁(120)을 추가 또는 제거하기 위한 압입 끼워맞춤(press fit) 또는 칼라 클립(clip)을 갖는 활주 기구를 포함한다. 어댑터(130)와 믹서 팁(120)은 임의의 적절한 장착 기구에 의해 연결될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
믹서 팁(120)은 어댑터(130)의 제2 단부(134)에 있는 출구로부터 다수의 공급 물질을 수용하도록, 혼합 챔버(122) 내부에서 다수의 공급 물질을 실질적으로 혼합하여 혼합물을 형성하도록, 그리고 이 혼합물을 출구(125)를 통해 전달하도록 구성된다. 혼합 요소(124)는 혼합 챔버(122)에 수용된다. 혼합 요소(124)는 혼합 요소(124)를 회전시키는 모터와 결합된 샤프트를 가질 수 있다. 일부 예에서, 혼합 요소는 더 많은 혼합을 제공하는 분리 및 고전단 생성을 제공하는 요소들과 결합된, 물질을 요소 방향에 따라 전후로 밀어내는 아르키메데스 스크루 요소와의 조합일 수 있다. 기계적 시일(seal; 141)은 출구(125) 반대편의 믹서 팁(120)의 일 단부를 밀봉하기 위해 제공된다.
도 3a는 일 실시 형태에 따른 혼합 장치(300)의 측면 사시도이다. 도 3b는 도 3a의 혼합 장치(300)의 분해도이다. 어댑터(330)는 칼라 락(302)을 통해 제1 단부(332)에서 유체 전달 구성요소(310)(공급 물질을 제공하기 위한 다수의 카트리지를 포함함)에 연결되고 제2 단부(334)에서 믹서 팁(320)에 연결된다. 다수의 공급 물질은 수동 디스펜서(346)의 작동을 통해 유체 전달 구성요소(310)의 각각의 카트리지로부터 어댑터(330)로 그리고 어댑터(330)로부터 믹서 팁(320)으로 분배될 수 있다. 믹서 팁(320)은, 샤프트(342)에 연결되고 배터리(348)에 의해 동력을 받는 모터(344)를 작동시킴으로써 회전하는 혼합 요소(324)를 수용하는 혼합 챔버를 갖는다. 기계적 시일(341)은 샤프트(342)가 연장되어 나가는 혼합 챔버의 단부를 밀봉하기 위해 제공된다.
도 4a는 일 실시 형태에 따른 혼합 장치(400)의 측면 사시도이다. 도 4b는 도 4a의 혼합 장치(400)의 분해도이다. 혼합 장치(400)는 일 단부에서 유체 전달 구성요소(410)에 연결되고 타 단부에서 믹서 팁(420)에 연결되는 어댑터(430)를 포함한다. 어댑터(430)는 칼라 락(402)을 통해 제1 단부(432)에서 유체 전달 구성요소(410)(공급 물질을 제공하기 위한 다수의 카트리지를 포함함)에 연결되고 제2 단부(434)에서 믹서 팁(420)에 연결된다. 다수의 공급 물질은 수동 디스펜서(446)의 작동을 통해 유체 전달 구성요소(410)의 각각의 카트리지로부터 어댑터(430)로 그리고 어댑터(430)로부터 믹서 팁(420)으로 분배될 수 있다. 믹서 팁(420)은 모터(444)를 작동할 때 벨트 및 기어 구성요소(442)에 의해 회전하는 혼합 요소(424)를 수용하는 혼합 챔버를 갖는다.
도 5a는 일 실시 형태에 따른 어댑터(500)의 일부분의 측면 사시도이다. 도 5b는 도 5a의 어댑터(500) 내의 공급 유체 물질 A 및 B를 나타낸 도면이다. 도 5c는 일 예에 따른 도 5a의 어댑터 내의 유체 물질 A 및 B에 대한 시뮬레이션된 유체 농도를 나타낸 단면도이다. 어댑터(500)는 제1 단부(532)와 제2 단부(미도시) 사이에서 연장되는 도관(531)을 포함한다. 다수의 입구(533a, 533b)는 도관(531)의 제1 단부(532)에 제공되고, 유체 전달 구성요소의 각각의 카트리지로부터 다수의 유체 공급 물질을 수용하도록 구성된다. 도시된 실시 형태에서, 제1 입구(533a)는 제1 단부(532)의 중앙 부분에 위치하는 제2 입구(533b)를 실질적으로 둘러싸고 있다.
전환기 블록(510)이 제2 입구(533b)에 인접한 도관(531)의 내부에 제공된다. 전환기 블록(510)은 베이스(512)로부터 멀어지면서 점점 가늘어져서 제2 입구(533b)로부터의 유체 유동에 대향하는 경사 표면(514)을 형성하는 테이퍼진 형상을 갖는다. 도 5b의 도시된 실시 형태에서, 전환기 블록(510)은 쐐기 형상을 갖는다. 전환기 블록(510)은 예를 들어 원뿔, 피라미드, 프리즘, 또는 임의의 복잡한 3차원(3D) 기하학적 형상을 포함하는 다양한 형상을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 적어도 하나의 입구에 전환기 블록을 추가하면 물질이 혼합 챔버에 들어가기 전에 물질을 방향전환하여 도관 내에서의 분포를 개선할 수 있다. 이 전환기 블록은 조합된 물질이 도관의 출구에 도달하기 전에 이를 겹쳐지게(fold) 하거나 끼워 넣어지게(sandwich) 하여 물질이 도관의 외벽 상에 재분배되도록 하는 방식으로 복수의 유입구들 중 하나의 입구에서의 유동을 분할한다. 도 5b의 화살표(51)는 전환기 블록(510)의 하류에 있는 물질 B의 유체 유동을 나타낸다.
도 6a는 일 실시 형태에 따른 어댑터(600)의 측면 사시도이다. 도 6b는 도 6a의 어댑터(600) 내의 유체 A 및 B를 나타낸 도면이다. 도 6c는 일 예에 따른 도 6a의 어댑터 내의 유체 A 및 B에 대한 시뮬레이션된 유체 농도를 나타낸 단면도이다. 어댑터(600)는 제1 단부(632)와 제2 단부(634) 사이에서 연장되는 도관(631)을 포함한다. 다수의 입구(633a, 633b)는 도관(631)의 제1 단부(632)에 배치되고, 유체 전달 구성요소의 각각의 카트리지로부터 다수의 유체 공급 물질을 수용하도록 구성된다.
내부 튜브(610)는 도관(631)의 내부에 제공된다. 내부 튜브(610)는 도관(631)의 제1 단부(632)에서의 다수의 입구(633)들 중 적어도 하나에 연결된다. 도 6a의 도시된 실시 형태에서, 내부 튜브(610)는 제2 입구(633b)로부터 도관(631)의 내부로 연장되고, 이는 입구(633b)에 밀봉 가능하게 연결되는 제1 단부(612a), 및 제1 단부(612b) 반대편에 있고 도관(631)의 중심을 향하는 개방 단부(612b)를 갖는다. 내부 튜브(610)는 도관(631) 내부에서 입구들 중 적어도 하나의 진입 벽을 연장하여 형성될 수 있으며, 튜브 내 튜브(tube-in-tube) 구조를 형성할 수 있다. 이러한 구조는 물질이 믹서 팁의 하류의 혼합 챔버로 들어가기 전에 도관(631) 내의 재료 분포를 개선할 수 있다. 입구에 연결된 내부 튜브(610)는 그 입구로부터의 물질이 도관(631)의 코어 또는 중앙에 분포되는 방식으로 위치된다. 예를 들어, 도 6b에 도시된 바와 같이, 내부 튜브(610)는 제2 입구(633b)로부터 연장된다. 제2 입구(633b)로부터의 물질 B는 내부 튜브(610) 내로 유동되고 내부 튜브(610)에 의해 도관(631)의 코어 또는 중앙으로 향하게 되어, 물질 B가 도관(631)의 출구(635)에 도달하기 전에 제1 입구(633a)로부터의 물질 A에 의해 감싸지게 된다.
도 7a는 일 실시 형태에 따른 어댑터(700)의 측면 사시도이다. 도 7b는 일 예에 따른 도 7a의 어댑터(700) 내의 유체 A 및 B에 대한 시뮬레이션된 유체 농도를 나타낸 단면도이다. 어댑터(700)는 제1 단부(732)와 제2 단부(734) 사이에서 연장되는 도관(731)을 포함한다. 다수의 입구(733a, 733b)는 도관(731)의 제1 단부(732)에 배치되고, 유체 전달 구성요소의 각각의 카트리지로부터 다수의 유체 공급 물질을 수용하도록 구성된다. 내부 튜브(710)는 도관(731)의 내부에 제공되어, 제2 입구(733b)에 연결된다. 내부 튜브(710)는 도 6a의 내부 튜브(610)와 유사한 구조를 가질 수 있다.
도관(731)은 L자 형상 부분을 갖는데, 이때 그 전환점(701)은 출구(735)에 인접하게 된다. 도관(731)은 L자 형상 부분의 전환점에 인접하는 도관(731)의 내벽 상에 형성된 사행(tortuous) 경로(720)를 더 포함한다. 사행 경로(720)는 구멍, 기둥(pole) 또는 포크형 구조체를 가질 수 있으며, 이들 구조체는 용액의 혼합을 향상시키기 위해 이들을 일정 각도로 병합하고 도관의 경로를 몇 개의 작은 유동 경로로 분할함으로써 서로 중첩될 수 있다. 포크형 구조체의 기하학적 단면 형태는 원통형이거나 또는 머리카락 한 가닥의 크기보다 작을 수 있거나(예를 들어, 50 마이크로미터 이하의) 바늘 크기만큼 두꺼울 수 있는(예를 들어, 1000 마이크로미터 이상의) 정사각형 모서리를 가질 수 있다. 이러한 구조체는 흐름의 방향에 장애물이나 미로(maze)를 제공할 수 있다. 다른 구성에서는, 사행 경로(720)는 나선 또는 나선형 구성에 의해 비틀려서 용액을 더 파괴할 수 있다. 사행 경로(720)는, 출구(735)를 빠져나와 고속 혼합 챔버로 들어가기 전에 물질을 균질화함으로써 물질을 재분배하는 것을 돕는다.
혼합 챔버를 빠져나가기 전에 챔버 내부에서의 혼합을 가능하게 하도록 열리거나 닫히는 볼 차단 팁 밸브(ball shut off tip valve)가 혼합 챔버의 출구에 제공될 수 있다. 도 8a는 일 실시 형태에 따른 개방 상태의 믹서 팁(820)의 단면도이다. 도 8b는 일 실시 형태에 따른 폐쇄 상태의 도 8a의 믹서 팁(820)의 단면도이다. 믹서 팁(820)은 본 명세서에 기술된 어댑터로부터 다수의 공급 물질을 수용하도록, 혼합 챔버(822) 내부에서 다수의 공급 물질을 실질적으로 혼합하여 혼합물을 형성하도록, 그리고 이 혼합물을 출구(825)를 통해 전달하도록 구성된다. 혼합 요소(824)는 혼합 챔버(822)에 수용된다. 혼합 요소(824)는 혼합 요소(824)를 회전시키기 위해 모터와 결합된 샤프트(842)를 갖는다. 활주 기구(805)는 어댑터의 장착 기구에 결합하도록 제공된다. 혼합 챔버를 빠져나가기 전에 챔버 내부에서의 혼합을 가능하게 하도록 열리거나 닫히는 볼 차단 팁 밸브(810)가 혼합 챔버의 출구에 제공된다. 밸브(810)는 믹서(820)의 단부 팁의 내부에서 회전할 수 있고, 이 밸브는 밸브(810)의 유동 경로가 믹서(820) 내의 유동 경로와 정렬될 수 있도록(밸브가 개방되도록) 또는 믹서(820)의 챔버의 내부에 물질을 유지하고 혼합을 향상시키는 밸브(810)의 회전에 의해 차단(폐쇄)될 수 있도록 이동될 수 있다.
몇몇 실시 형태에서, 본 명세서에 기술된 혼합 장치는 동적 믹서일 수 있는데, 이 경우 혼합 팁의 혼합 챔버에 수용된 회전 요소는 이 회전 요소의 속도를 제어하기 위해 모터에 부착된 샤프트에 연결될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 본 명세서에 기술된 혼합 장치는 정적 믹서일 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시 형태의 이러한 하나의 이점은 사용자가 정적 전달 시스템을 회전 혼합 시스템으로 변경할 수 있도록 하는 전달 유닛에 적응하도록 모듈형 구조가 제공된다는 것이다. 어댑터의 출구에서 빠져나오는 유체는 회전 혼합 요소를 포함하는 회전 유닛 내로 공급되고 공급 유닛에서 회전 유닛으로의 유체 유량과 디커플링되게 된다. 유체 유량의 디커플링은 필요로 하는 혼합 수준 및 점도와 같은 혼합 유체의 특성에 대응하는 상이한 각속도로 회전 혼합 요소를 작동시키는 능력을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 도 6c의 회전 유닛은 저점도 유체에 대해서는 저속으로 그리고 고점도 유체에 대해서는 고속으로 동작할 수 있다. 다른 응용에서, 도 8a의 회전 유닛은 혼합 유체를 더 빨리 제거하기 위해 더 빠른 각속도로 회전할 수 있거나 또는 혼합 유닛을 빠져나가기 전에 챔버 내부에 추가적인 혼합을 제공하기 위해 도 8b에서 더 낮은 속도로 회전할 수 있다. 혼합 유닛의 단부가 혼합 감지 시스템에 연결된 경우, 이 장치는 모터 유닛에 일부 피드백을 제공할 수 있고 회전 유닛의 속도를 높이거나 낮춰 필요로 하는 혼합을 실시간으로 달성할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태는 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고도 다양한 수정 및 변경을 나타낼 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 형태가 하기에 기술된 예시적인 실시 형태로 한정되지 않고 청구범위 및 임의의 그 등가물에 기재된 제한에 의해 규제되어야 한다는 것을 이해하여야 한다.
예시적인 실시 형태의 목록
예시적인 실시 형태가 아래에 나열된다. 실시 형태 1 내지 실시 형태 8, 실시 형태 9 내지 실시 형태 13, 및 실시 형태 14 내지 실시 형태 18 중 어느 한 실시 형태가 조합될 수 있음이 이해될 것이다.
실시 형태 1은 혼합 장치용 어댑터로서,
제1 단부 및 제2 단부를 갖는 도관;
도관의 제1 단부에 배치되고, 복수의 유체 공급 물질을 수용하도록 구성된 복수의 입구들; 및
복수의 입구들에 유체적으로 연결되는, 도관의 제2 단부에 배치되는 출구를 포함하고,
도관, 복수의 입구들 및 출구는 복수의 유체 공급 물질이 출구로부터 빠져나올 때 실질적으로 서로 혼합되지 않도록 구성된, 혼합 장치용 어댑터이다.
실시 형태 2는, 복수의 입구들 중 적어도 하나에 인접하게 도관의 내부에 배치되고, 적어도 하나의 입구로부터의 유체 유동을 분할하도록 구성된 전환기 블록을 더 포함하는, 실시 형태 1의 혼합 장치용 어댑터이다.
실시 형태 3은, 도관의 내부에 배치되는 내부 튜브를 더 포함하고, 내부 튜브는 복수의 입구들 중 적어도 하나에 연결되는 제1 단부, 및 제1 단부의 반대편에 있고 도관의 중심을 향하는 제2 단부를 포함하는, 실시 형태 1 또는 실시 형태 2의 혼합 장치용 어댑터이다.
실시 형태 4는, 도관이 입자 공급 물질을 수용하도록 구성된 입자 입구를 더 포함하는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 3 중 어느 한 실시 형태의 혼합 장치용 어댑터이다.
실시 형태 5는, 도관이 제1 단부로부터 제2 단부로 점점 가늘어지는 테이퍼진 형상을 갖는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 4 중 어느 한 실시 형태의 혼합 장치용 어댑터이다.
실시 형태 6은, 도관이 제2 단부에 L자 형상 부분을 가지며, 전환점이 출구에 인접하게 있는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 5 중 어느 한 실시 형태의 혼합 장치용 어댑터이다.
실시 형태 7은, 도관이 L자 형상의 전환점의 상류에 사행 경로를 더 포함하는, 실시 형태 6의 혼합 장치용 어댑터이다.
실시 형태 8은, 제1 단부 또는 제2 단부에 장착 기구를 더 포함하는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 7 중 어느 한 실시 형태의 혼합 장치용 어댑터이다.
실시 형태 9는 혼합 장치로서,
복수의 유체 공급 물질을 제공하도록 구성된 유체 전달 구성요소;
복수의 유체 공급 물질을 혼합하도록 구성된 믹서 팁; 및
실시 형태 1 내지 실시 형태 8 중 어느 한 실시 형태의 어댑터
를 포함하고, 어댑터의 도관은 제1 단부에서 유체 전달 구성요소에 연결되고 제2 단부에서 믹서 팁에 연결되는, 혼합 장치이다.
실시 형태 10은, 믹서 팁이 혼합 챔버, 및 혼합 챔버에 수용된 혼합 요소를 포함하는, 실시 형태 9의 혼합 장치이다.
실시 형태 11은, 믹서 팁이 회전 요소를 포함하는 동적 믹서인, 실시 형태 9 또는 실시 형태 10의 혼합 장치이다.
실시 형태 12는, 믹서 팁이 믹서 출구에 볼 차단 팁 밸브를 포함하고, 밸브는 믹서 출구를 빠져나가기 전에 믹서 팁 내부에서의 혼합을 가능하게 하도록 열리거나 닫히는, 실시 형태 9 내지 실시 형태 11 중 어느 한 실시 형태의 혼합 장치이다.
실시 형태 13은, 유체 전달 구성요소가 제1 유체 물질을 수용하는 제1 카트리지 및 제2 유체 물질을 수용하는 제2 카트리지를 포함하고, 제1 유체 물질 및 제2 유체 물질은 점도의 비가 10:1 또는 500:1의 범위이고, 제1 카트리지 및 제2 카트리지는 제1 유체 물질 및 제2 유체 물질을 10 mL/min 내지 1000 mL/min 범위의 유량으로 전달하도록 구성되는, 실시 형태 9 내지 실시 형태 12 중 어느 한 실시 형태의 혼합 장치이다.
실시 형태 14는 방법으로서,
복수의 유체 공급 물질을 유체 전달 구성요소로부터 어댑터의 복수의 입구들로 전달하는 단계; 및
복수의 유체 공급 물질이 어댑터의 출구로부터 빠져나올 때 서로 실질적으로 혼합되지 않도록 복수의 유체 공급 물질을 복수의 입구들로부터 출구로 이송하는 단계를 포함하는, 방법이다.
실시 형태 15는, 복수의 유체 공급 물질을 어댑터의 출구로부터 믹서 팁으로 전달하는 단계를 더 포함하는, 실시 형태 14의 방법이다.
실시 형태 16은, 믹서 팁 내에서 복수의 유체 공급 물질을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계를 더 포함하는, 실시 형태 15의 방법이다.
실시 형태 17은 차단 밸브를 통한 믹서 팁의 믹서 출구로부터의 혼합물의 전달을 제어하는 단계를 더 포함하는, 실시 형태 16의 방법이다.
실시 형태 18은, 믹서 팁의 믹서 출구로부터의 혼합물의 전달을 제어하기 위해 혼합 속도를 제어하는 단계를 더 포함하는, 실시 형태 16 또는 실시 형태 17의 방법이다.
실시예
이들 실시예는 단지 예시적인 목적을 위한 것이며 첨부된 청구범위의 범주에 대해 제한하는 것으로 여겨지지 않는다.
실시예 1. 전환기 블록을 포함하는 어댑터
도 5a에 도시된 어댑터(500)의 구성을 갖는 어댑터를 이용하여, 전산 유체 역학(CFD) 시뮬레이션 모델을 통해 어댑터를 통과하는 재료 A 및 B의 유체 유동을 시뮬레이션하였다. 믹서의 기하학적 형상은 CAD 파일을 통해 생성되었다. CAD 파일은 유동하는 유체 A와 유체 B의 시뮬레이션을 위해 CFD 모델에 입력되었다. 유체 A는 점도가 35000 cP이고 밀도가 1.08 g/cc인 3M 스카치-웰드(Scotch-Weld) 저취(low odor) 아크릴 접착 촉진제(참조: DP 8810NS 그린(Green))이다. 유체 B는 점도가 90000 cP이고 밀도가 1.08 g/cc인 3M 스카치-웰드 저취 아크릴 접착제 베이스 부분(참조: DP8810NS 그린)이다. 부피 및 중량 혼합비는 유체 A 10부:유체 B 1부이다.
도 5c는 어댑터의 디지털 3D 모델에서 유체 A 및 유체 B에 대한 시뮬레이션된 유체 농도의 단면도를 도시한다. 전환기 블록은 유체들이 어댑터의 테이퍼 섹션에 들어가기 전에 저점도(재료 B)가 고점도(재료 A)를 둘러싸게 재분배하고 이들 물질이 저점도 단면 영역에서 서로 결합 또는 융합되게 할 수 있음이 밝혀졌다.
실시예 2. 내부 튜브를 포함하는 어댑터
도 6a에 도시된 어댑터(600)의 구성을 갖는 어댑터를 이용하여, 전산 유체 역학(CFD) 시뮬레이션 모델을 통해 도 1의 믹서 팁(120)에 연결된 어댑터를 통과하는 재료 A 및 B의 유체 유동을 시뮬레이션하였다. 혼합 장치의 기하학적 형상은 CAD 파일을 통해 생성되었다. CAD 파일은 유동하는 유체 A와 유체 B의 시뮬레이션을 위해 CFD 모델에 입력되었다. 유체 A는 점도가 35000 cP이고 밀도가 1.08 g/cc인 3M 스카치-웰드 저취 아크릴 접착 촉진제(참조: DP 8810NS 그린)이다. 유체 B는 점도가 90000 cP이고 밀도가 1.08 g/cc인 3M 스카치-웰드 저취 아크릴 접착제 베이스 부분(참조: DP8810NS 그린)이다. 부피 및 중량 혼합비는 유체 A 10부:유체 B 1부이다.
도 6c는 혼합 장치의 디지털 3D 모델에서 유체 A 및 유체 B에 대한 시뮬레이션된 유체 농도의 단면도를 도시한다. 고점도(재료 A)는 캐비티(cavity)에 추가되고 저점도(재료 B)와 혼합되어 동적 혼합 챔버로 운반된다. 동적 믹서의 주어진 속도에 대해 믹서 팁에서 적절한 혼합이 얻어졌다는 것이 도 6c에서 밝혀졌다.
실시예 3. 사행 경로를 포함하는 어댑터
도 5a에 도시된 어댑터(500)의 구성을 갖는 어댑터를 이용하여, 전산 유체 역학(CFD) 시뮬레이션 모델을 통해 어댑터를 통과하는 재료 A 및 B의 유체 유동을 시뮬레이션하였다. 믹서의 기하학적 형상은 CAD 파일을 통해 생성되었다. CAD 파일은 유동하는 유체 A와 유체 B의 시뮬레이션을 위해 CFD 모델에 입력되었다. 유체 A는 점도가 35000 cP이고 밀도가 1.08 g/cc인 3M 스카치-웰드 저취 아크릴 접착 촉진제(참조: DP 88 IONS 그린)이다. 유체 B는 점도가 90000 cP이고 밀도가 1.08 g/cc인 3M 스카치-웰드 저취 아크릴 접착제 베이스 부분(참조: DP 8810NS 그린)이다. 부피 및 중량 혼합비는 유체 A 10부:유체 B 1부이다. 도 7b는 어댑터의 디지털 3D 모델에서 유체 A 및 유체 B에 대한 시뮬레이션된 유체 농도의 단면도를 도시한다. 사행 경로는 2가지 물질이 고속 혼합 시스템에 들어가기 전에 이들의 추가 사전 혼합을 제공한다는 것이 밝혀졌다.
달리 지시되지 않는 한, 본 명세서 및 실시 형태에 사용되는 양 또는 성분, 특성의 측정치 등을 표현하는 모든 수는 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 전술한 명세서 및 첨부된 실시 형태의 목록에 기재된 수치 파라미터는 본 발명의 교시 내용을 이용하는 당업자가 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 달라질 수 있다. 최소한으로, 그리고 청구된 실시 형태의 범주에 대한 균등론의 적용을 제한하려는 시도로서가 아니라, 각각의 수치 파라미터는 보고된 유효 숫자의 수의 관점에서 그리고 통상의 반올림 기법을 적용함으로써 적어도 해석되어야 한다.
본 명세서 전반에 걸쳐 "하나의 실시 형태", "소정 실시 형태", "하나 이상의 실시 형태" 또는 "일 실시 형태"에 대한 언급은, 용어 "실시 형태"에 선행하는 용어 "예시적인"을 포함하든 포함하지 않든 간에, 그 실시 형태와 관련하여 기술된 특정 특징, 구조, 재료, 또는 특성이 본 발명의 소정의 예시적인 실시 형태 중 적어도 하나의 실시 형태에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 여러 곳에서 "하나 이상의 실시 형태에서", "소정 실시 형태에서", "하나의 실시 형태에서" 또는 "일 실시 형태에서"와 같은 문구의 등장은 반드시 본 발명의 소정의 예시적인 실시 형태 중 동일한 실시 형태를 지칭하는 것은 아니다.
더욱이, 특정한 특징, 구조, 재료, 또는 특성은 하나 이상의 실시 형태에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다. 본 명세서가 소정의 예시적인 실시 형태를 상세히 기재하고 있지만, 당업자라면 전술한 내용을 이해할 때 이들 실시 형태에 대한 변경, 변형 및 등가물을 용이하게 안출할 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 따라서, 본 발명이 상기에 기재된 예시적인 실시 형태로 부당하게 제한되어서는 안 된다는 것이 이해되어야 한다. 더욱이, 다양한 예시적인 실시 형태가 기술되었다. 이들 및 다른 실시 형태는 하기 청구범위의 범주 내에 있다.

Claims (18)

  1. 혼합 장치용 어댑터(adapter)로서,
    제1 단부 및 제2 단부를 갖는 도관;
    상기 도관의 제1 단부에 배치되고, 복수의 유체 공급 물질을 수용하도록 구성된 복수의 입구들; 및
    상기 복수의 입구들에 유체적으로 연결되는, 상기 도관의 제2 단부에 배치되는 출구
    를 포함하고,
    상기 도관, 상기 복수의 입구들 및 상기 출구는 상기 복수의 유체 공급 물질이 상기 출구로부터 빠져나올 때 실질적으로 서로 혼합되지 않도록 구성된, 혼합 장치용 어댑터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 입구들 중 적어도 하나에 인접하게 상기 도관의 내부에 배치되고, 상기 적어도 하나의 입구로부터의 유체 유동을 분할하도록 구성된 전환기 블록을 더 포함하는 혼합 장치용 어댑터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 도관의 내부에 배치되는 내부 튜브를 더 포함하고, 상기 내부 튜브는 상기 복수의 입구들 중 적어도 하나에 연결되는 제1 단부, 및 상기 제1 단부의 반대편에 있고 상기 도관의 중심을 향하는 제2 단부를 포함하는, 혼합 장치용 어댑터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 도관은 입자 공급 물질을 수용하도록 구성된 입자 입구를 더 포함하는, 혼합 장치용 어댑터.
  5. 제1항에 있어서, 상기 도관은 상기 제1 단부로부터 상기 제2 단부로 점점 가늘어지는 테이퍼진 형상을 갖는, 혼합 장치용 어댑터.
  6. 제1항에 있어서, 상기 도관은 상기 제2 단부에 L자 형상 부분을 가지며, 전환점이 상기 출구에 인접하게 있는, 혼합 장치용 어댑터.
  7. 제6항에 있어서, 상기 도관은 L자 형상의 상기 전환점의 상류에 사행(tortuous) 경로를 더 포함하는, 혼합 장치용 어댑터.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 단부 또는 상기 제2 단부에 장착 기구를 더 포함하는 혼합 장치용 어댑터.
  9. 혼합 장치로서,
    복수의 유체 공급 물질을 제공하도록 구성된 유체 전달 구성요소;
    상기 복수의 유체 공급 물질을 혼합하도록 구성된 믹서 팁; 및
    제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 어댑터
    를 포함하고, 상기 어댑터의 도관은 상기 제1 단부에서 상기 유체 전달 구성요소에 연결되고 상기 제2 단부에서 상기 믹서 팁에 연결되는, 혼합 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 믹서 팁은 혼합 챔버, 및 상기 혼합 챔버에 수용된 혼합 요소를 포함하는, 혼합 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 믹서 팁이 회전 요소를 포함하는 동적 믹서인, 혼합 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 믹서 팁은 믹서 출구에 볼 차단 팁 밸브(ball shut off tip valve)를 포함하고, 상기 밸브는 상기 믹서 출구를 빠져나가기 전에 상기 믹서 팁 내부에서의 혼합을 가능하게 하도록 열리거나 닫히는, 혼합 장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 유체 전달 구성요소는 제1 유체 물질을 수용하는 제1 카트리지 및 제2 유체 물질을 수용하는 제2 카트리지를 포함하고, 상기 제1 유체 물질 및 제2 유체 물질은 점도의 비가 10:1 또는 500:1의 범위이고, 상기 제1 카트리지 및 제2 카트리지는 상기 제1 유체 물질 및 제2 유체 물질을 10 mL/min 내지 1000 mL/min 범위의 유량으로 전달하도록 구성되는, 혼합 장치.
  14. 복수의 유체 공급 물질을 유체 전달 구성요소로부터 어댑터의 복수의 입구들로 전달하는 단계; 및
    상기 복수의 유체 공급 물질이 상기 어댑터의 출구로부터 빠져나올 때 서로 실질적으로 혼합되지 않도록 상기 복수의 유체 공급 물질을 상기 복수의 입구들로부터 상기 출구로 이송하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 복수의 유체 공급 물질을 상기 어댑터의 상기 출구로부터 믹서 팁으로 전달하는 단계를 더 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 믹서 팁 내에서 상기 복수의 유체 공급 물질을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 차단 밸브를 통한 상기 믹서 팁의 믹서 출구로부터의 상기 혼합물의 전달을 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 믹서 팁의 믹서 출구로부터의 상기 혼합물의 전달을 제어하기 위해 혼합 속도를 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
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