CH706732B1 - Mischereinsatz für einen statischen Mischer. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mischereinsatz (1) für einen statischen Mischer mit einer Mehrzahl von entlang der Längsachse (7) des Mischereinsatzes (1) hintereinander angeordneten und in einer Knotenebene (5a, 5b) über Knotenpunkte (15) miteinander verbundenen Mischelementen (2a, 2b, 2c). Die Mischelemente (2a, 2b, 2c) umfassen jeweils eine Mehrzahl von sich kreuzenden Stegen (3a, 3b, 3c; 4a, 4b, 4c), die in einem Winkel zur Längsachse (7) angeordnet sind. Die Stege (3a, 3b, 3c; 4a, 4b, 4c) sind in zwei sich kreuzenden Ebenenscharen angeordnet, wobei die Ebenenscharen jeweils eine Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten und voneinander beabstandeten Steg-Ebenen aufweisen. Zwei entlang der Längsachse (7) unmittelbar aufeinanderfolgende Mischelemente (2a, 2b, 2c) sind bezüglich der Längsachse (7) um einen Winkel (8, 9) gegeneinander verdreht angeordnet sind. Die Länge wenigstens eines der Mischelemente (2a, 2b, 2c) ist grösser als das 0.5-Fache des Umhüllungsdurchmessers des Mischereinsatzes und kleiner als das 1.0-Fache des Umhüllungsdurchmessers.

Description

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der statischen Mischer für fliessfähige Medien, insbesondere für hochviskose Medien wie Kunststoffschmelzen. Sie betrifft einen Mischereinsatz für einen statischen Mischer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung auch einen statischen Mischer mit einem erfindungsgemässen Mischereinsatz sowie die Verwendung eines statischen Mischers.

[0002] Statische Mischer werden heute in vielen Bereichen der verarbeitenden Industrie eingesetzt. Charakteristisch für statische Mischer ist, dass nur das zu mischende fliessfähige Medium bewegt wird. Im Gegensatz zu dynamischen Mischsystemen findet beispielsweise kein Rühren statt. Das fliessfähige Medium wird vielmehr durch Erzeugung eines Druckgradienten durch den statischen Mischer geführt. Der notwendige Druckgradient wird beispielsweise mittels Pumpen erzeugt.

[0003] Die Aufgabe eines statischen Mischers liegt darin, homogene Medien für den Weiterverarbeitungsprozess zur Verfügung zu stellen. So kann die Aufgabe des statischen Mischers in der stofflichen Homogenisierung eines fliessfähigen Mediums liegen. Ferner kann eine Zielsetzung des statischen Mischers auch die thermische Homogenisierung eines fliessfähigen Mediums sein.

[0004] Unter Homogenisierung soll daher allgemein eine Vergleichmässigung von physikalischen und/oder chemischen bzw. stofflichen Eigenschaften eines Mediums verstanden werden. Die Homogenisierung umfasst das Mischen bzw. Dispergieren des Mediums.

[0005] Bekannte statische Mischer, wie sie beispielsweise in der EP-A-0 646 408 oder in der EP-B-0 697 374 offenbart sind, umfassen jeweils einen in einem Gehäuse, zum Beispiel in einem Rohr oder Kanal, angeordneten Mischereinsatz mit sich kreuzenden Stegen, die in einem Winkel zur Längsachse angeordnet sind. Es ist bekannt, die Stege beispielsweise in einem Winkel von 45° gegenüber der Längsachse anzuordnen. Das Gehäuse stellt die seitliche Begrenzung der Mischzone entlang der Längsachse des statischen Mischers dar.

[0006] Die Stege gemäss den zitierten Veröffentlichungen sind jeweils in zwei sich kreuzenden Ebenenscharen angeordnet. Die Ebenenscharen wiederum weisen jeweils eine Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten und voneinander beabstandeten Steg-Ebenen auf. Die Steg-Ebenen ihrerseits enthalten jeweils eine Mehrzahl von parallel nebeneinander und voneinander beabstandet angeordneten Stegen.

[0007] Die sich kreuzenden Stege des Mischereinsatzes teilen das Medium in einzelne Schichten bzw. Stränge auf, welche anschliessend über die Stege umgelagert werden.

[0008] Da die Mischwirkung einzelner oder parallel hintereinander angeordneter, sich kreuzender Stege nur in einer Ebene wirkt, weisen die Mischereinsätze häufig mehrere in der Längsachse hintereinander angeordnete Mischelemente mit sich kreuzenden Ebenenscharen der oben beschriebenen Art auf.

[0009] Zur Verbesserung der Mischwirkung werden nun jeweils zwei entlang der Längsachse unmittelbar aufeinanderfolgende Mischelemente bezüglich der Längsachse in einem Winkel, insbesondere in einem Winkel von 90°, gegeneinander verdreht angeordnet. Die Ebenenscharen der beiden Mischelemente weisen nun eine entsprechend unterschiedliche Orientierung auf.

[0010] Gemäss den im Stand der Technik bekannten Ausführungsformen entspricht die Länge der Mischelemente in Richtung der Längsachse jeweils dem 1- bis 1.5-Fachen des Umhüllungsdurchmessers des Mischereinsatzes. Wie jedoch aus der EP-A-1 815 904 hervorgeht, sind auch Mischereinsätze mit Mischelementen der beschriebenen Art bekannt, bei denen die Länge der Mischelemente nur dem 0.5-Fachen des Umhüllungsdurchmessers des Mischereinsatzes oder weniger entspricht.

[0011] Statische Mischer finden insbesondere in der kunststoffverarbeitenden Industrie Einsatz. So müssen beispielsweise thermoplastische Kunststoffschmelzen beim Extrudieren oder Spritzgiessen eine hohe Homogenität aufweisen. Nur so lassen sich Bauteile von hoher Qualität und zufriedenstellender Ästhetik herstellen.

[0012] Ohne besondere Massnahmen weisen Kunststoffschmelzen in Plastifiziermaschinen nach Austritt aus der Extruderschnecke nämlich starke Temperaturunterschiede auf. Bei der Zugabe von Additiven und/oder Farbstoffen ist ferner auch deren Verteilung oft ungleichmässig.

[0013] Thermoplastische Kunststoffschmelzen können daher vor dem eigentlichen Extrusions- bzw. Spritzgiessprozess mittels statischer Mischer homogenisiert werden. Bei Spritzgiessmaschinen erzielt man durch Einbau eines Mischkopfes mit einem statischen Mischer in die Düse die nötige Homogenität der Kunststoffschmelze. Bei Extrusionsmaschinen ist der statische Mischer im Anschluss an die Extruderschnecke angeordnet.

[0014] Da wegen der hohen Viskosität der Kunststoffschmelze grosse Kräfte auf den Mischereinsatz wirken, muss Letzterer entsprechend auch robust ausgebildet sein.

[0015] Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die Effizienz der gemäss dem Stand der Technik bekannten statischen Mischer mit sich kreuzenden Stegen zu verbessern.

[0016] Dabei soll eine möglichst gute Mischleistung bei kurzer Einbaulänge des Mischereinsatzes und bei kleinem Druckverlust entlang der Längsachse des Mischereinsatzes erreicht werden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, die maximal zulässige Druckbelastung solcher Mischer zu erhöhen.

[0017] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

[0018] Der erfindungsgemässe Mischereinsatz für einen statischen Mischer dient wie erwähnt zum Homogenisieren eines fliessfähigen Mediums, insbesondere eines viskosen bis hochviskosen Mediums. Beim Medium kann es sich um eine Flüssigkeit, ein Gas oder eine Kombination von wenigstens einem Gas und einer Flüssigkeit handeln.

[0019] Das Medium ist bevorzugt ein hochviskoses Medium, von z.B. zähflüssiger bzw. pastöser Konsistenz. Ein solches hochviskoses Medium ist z.B eine thermoplastische Kunststoffschmelze.

[0020] Der erfindungsgemässe statische Mischer eignet sich ganz allgemein zum Mischen und Dispergieren bzw. Homogenisieren von Flüssigkeiten, Gasen und Kombinationen von Gasen und Flüssigkeiten.

[0021] Der erfindungsgemässe Mischereinsatz enthält eine Mehrzahl von entlang seiner Längsachse hintereinander angeordneten Mischelementen. Die Längsachse des Mischereinsatzes entspricht dabei der Hauptfliessrichtung des Mediums durch den Mischereinsatz. Die Längsachse führt entsprechend bevorzugt durch die für das Medium vorgesehene Eintritts- und Austrittsöffnung im statischen Mischer.

[0022] Die Mischelemente sind über in Knotenebenen angeordnete Knotenpunkte miteinander verbundenen. Der Begriff «verbunden» ist in diesem Zusammenhang nicht im Sinne von «fügen» zu verstehen. So sind auch Mischelemente eines monolithisch ausgebildeten Mischereinsatzes miteinander verbunden, wenngleich diese hier im Besonderen integral verbunden sind.

[0023] Die Knotenpunkte sind jeweils in Knotenebenen, auch Verbindungsebenen genannt, angeordnet. Die Knotenebenen sind bevorzugt senkrecht zur Längsachse des Mischereinsatzes ausgerichtet.

[0024] Als Knotenpunkte werden alle Verbindungsstellen zwischen benachbarten Mischelementen verstanden. Ein Teil oder sämtliche der Knotenpunkte können als verdickte Knotenpunkte, so genannte Knotenkörper, ausgeführt sein, um so die zulässige Druckbelastung des Mischereinsatzes zu erhöhen.

[0025] Die Mischelemente umfassen jeweils eine Mehrzahl von sich kreuzenden Stegen, die in einem Winkel zur Längsachse angeordnet sind. Der Winkel beträgt beispielsweise grösser 0° und kleiner 90° (Winkelgrade), insbesondere 30° bis 50°, und besonders bevorzugt 45°.

[0026] Die Stege sind hierbei in zwei sich kreuzenden Ebenenscharen angeordnet. Die Ebenenscharen weisen jeweils eine Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten und voneinander beabstandeten Steg-Ebenen auf. Die beiden sich kreuzenden Ebenenscharen greifen dabei mit ihren Steg-Ebenen kämmend ineinander.

[0027] Jede Steg-Ebene enthält wiederum jeweils eine Mehrzahl von parallel nebeneinander und voneinander beabstandeten sowie quer zur Längsrichtung angeordneten Stegen. Typischerweise besteht eine Stegebene aus 5 bis 10, insbesondere 7 bis 8, quer zur Längsachse angeordneten Stegen. Die Steg-Ebenen bilden eine Art Lagen bzw. Schichten von Stegen aus.

[0028] Die oben genannten Angaben zum Winkel zwischen den Stegen und der Längsachse des Mischereinsatzes treffen entsprechend auch auf die Steg-Ebenen und demzufolge auch auf die beiden Ebenenscharen zu. Die beiden Ebenenscharen weisen dabei bevorzugt denselben Winkel zur Längsachse des Mischereinsatzes auf.

[0029] Die Ebenenscharen wiederum kreuzen sich bevorzugt in einem Winkel von grösser 80°, insbesondere von 90°.

[0030] Wenigstens zwei entlang der Längsachse unmittelbar aufeinanderfolgende Mischelemente sind nun bezüglich der Längsachse um einen Winkel gegeneinander verdreht angeordnet. Dadurch weisen die Ebenenscharen der beiden Mischelemente eine unterschiedliche Orientierung auf. Der Verdreh-Winkel beträgt bevorzugt 45° bis 90°, insbesondere 90°.

[0031] Die Erfindung zeichnet sich nun im Besonderen dadurch aus, dass die Länge wenigstens eines der Mischelemente grösser als das 0.5-Fache des Umhüllungsdurchmessers des Mischereinsatzes und kleiner als das 1.0-Fache des Umhüllungsdurchmessers beträgt.

[0032] Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung entspricht die Länge des wenigstens einen Mischelements dem 0.7-Fachen bis 0.8-Fachen, insbesondere dem 0.75-Fachen des Umhüllungsdurchmessers des Mischereinsatzes.

[0033] Der Umhüllungsdurchmesser entspricht der Distanz quer zur Längsachse durch das Zentrum des Mischereinsatzes zur Aussenkontur. Die Aussenkontur des Mischereinsatzes ist aufgrund der Stegstruktur nicht vollständig strukturell ausgebildet, sondern wird vielmehr durch die Begrenzungsflächen der Stege angedeutet.

[0034] Der Mischereinsatz ist mit seinem Umhüllungsdurchmesser formschlüssig oder mit Toleranzen von bis zu 20% von einem Gehäuse, insbesondere einem Rohr umgeben. Der Umhüllungsdurchmesser ist entsprechend gleich oder bis zu 20% kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses, insbesondere des Rohres. Die Aussenkontur bzw. der Innendurchmesser des Rohres ist in Querschnittsansicht bevorzugt kreisförmig ausgebildet.

[0035] Es hat sich nämlich überraschend gezeigt, dass eine Mischelement-Länge zwischen 0.5 und 1 einerseits eine gute Homogenisierung bewirkt und gleichzeitig der Druckverlust vergleichsweise gering gehalten werden kann. Die Qualität der Homogenisierung hängt massgeblich von der Anzahl Steg-Ebenen einer Ebenenschar ab, welche im Mischelement quer zur Längsrichtung angeordnet sind. Je mehr solcher Steg-Ebenen vorliegen, desto besser ist die Querdurchmischung und entsprechend auch die Homogenisierung des Mediums.

[0036] Bei bekannten Mischereinsätzen, welche Mischelemente mit einer Länge von gleich oder grösser dem Umhüllungsdurchmesser enthalten, wird zwar eine gute Homogenisierung erreicht, weil sich pro Mischelement und Ebenenschar jeweils eine Mehrzahl von Steg-Ebenen quer zur Längsrichtung erstrecken. Die Länge des Mischelementes hat jedoch auch einen vergleichsweise hohen Druckverlust zur Folge. Ferner ist auch die Einbaulänge des erfindungsgemässen Mischereinsatzes bei gleich guter Mischleistung geringer.

[0037] Andererseits weisen Mischereinsätze mit Mischelementen, welche nur halb so lang oder kürzer sind als der Umhüllungsdurchmesser einen vergleichsweise geringen Druckverlust auf. Dafür ist jedoch die Mischleistung unbefriedigend, da durch die Halbierung der Länge auch die Anzahl der quer zur Längsrichtung nebeneinander angeordneten Steg-Ebenen reduziert wird. Da die Schichten hier nur über den halben Rohrquerschnitt ausgebildet werden, ist entsprechend die Quermischung und im Gesamten die Mischeffizienz im Mischereinsatz unbefriedigend.

[0038] Die Festlegung der Länge der Mischelemente auf das 0.75-Fache des Umhüllungsdurchmessers hat dahingegen keinen Auswirkung auf die Anzahl Steg-Ebenen und bewirkt entsprechend immer noch eine sehr gute Mischleistung. Die Verkürzung der Mischelemente bewirkt jedoch eine spürbare Reduktion des Druckverlusts.

[0039] Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weisen wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei entlang der Längsachse vorzugsweise unmittelbar hintereinander angeordnete Mischelemente und besonders bevorzugt sämtliche Mischelemente des Mischereinsatzes die vorgenannte Länge auf. Die wenigstens zwei oder drei bzw. sämtliche Mischelemente sind bevorzugt gleich lang ausgebildet.

[0040] Die Ebenenscharen der Mischelemente können beispielsweise aus zwei bis vier in Längsrichtung parallel hintereinander angeordneten Steg-Ebenen bestehen. Bevorzugt bestehen die Ebenenscharen jeweils aus drei in Längsrichtung parallel hintereinander angeordneten Steg-Ebenen.

[0041] Die Steg-Ebenen wiederum sind jeweils bevorzugt aus zwei bis fünf, insbesondere drei bis vier parallel und quer zur Längsrichtung nebeneinander angeordneten Stegen gebildet.

[0042] Die Anzahl der quer zur Längsrichtung angeordneten Stege der sich kreuzenden Ebenenscharen beträgt mindestens zwei und typischerweise vier bis zehn. Die Anzahl Stege beträgt jedoch bevorzugt sechs bis acht.

[0043] Zwischen den quer zur Längsachse angeordneten Stegen können an den Kreuzungsstellen teilweise oder immer Abstände bestehen, oder aber die Stege können aneinander direkt angrenzen. Wenn alle Stege aneinander angrenzen, entspricht die Gesamtbreite aller Stege dem Umhüllungsdurchmesser.

[0044] Die Mischelemente können ferner zusätzlich zu den sich kreuzenden Stegen parallel zur Längsrichtung angeordnete Längsstege enthalten. Die Längsstege erhöhen die Festigkeit des Mischereinsatzes, so dass dieser höheren Druckbelastungen ausgesetzt werden kann.

[0045] Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weisen wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei, entlang der Längsachse vorzugsweise unmittelbar hintereinander angeordnete Mischelemente und besonders bevorzugt sämtliche Mischelemente des Mischereinsatzes die vorgenannte Steg-Anordnung auf.

[0046] Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält der Mischereinsatz zwischen dem wenigstens einen Mischelement und einem weiteren, unmittelbar an dieses anschliessenden Mischelement wenigstens eine Knotenebene mit einer Mehrzahl von Knotenpunkten.

[0047] Die Knotenpunkte können z.B. wenigstens in bestimmten Knotenebenen um einen zentralen, die Knotenebene entlang der Längsachse durchquerenden Durchgang angeordnet sein.

[0048] Die oder einzelne der Knotenpunkte sind bevorzugt als Knotenkörper, wie beschrieben, ausgebildet.

[0049] Gemäss einer besonders bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform sind in der Knotenebene vier Knotenpunkte als Knotenkörper der unten beschriebenen Art ausgebildet. Die Knotenkörper bilden hierbei in der Knotenebene bevorzugt die Eckpunkte eines Rechtecks, insbesondere eines Quadrates, aus.

[0050] In den Knotenpunkten kreuzen sich jeweils zwei senkrecht zur Längsachse verlaufende und entlang der Längsachse versetzt angeordnete Kreuzungslinien der beiden Ebenenscharen. Die Kreuzungslinien bilden in der Knotenebene ein Rechteck bzw. ein Quadrat mit den Knotenpunkten in den Ecken aus.

[0051] Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung enthält der Mischereinsatz wenigstens drei Mischelemente, welche über jeweils in Knotenebenen angeordnete Knotenpunkte miteinander verbunden sind. Eine erste Knotenebene enthält, wie oben beschrieben, eine Mehrzahl von Knotenkörpern der beschriebenen Art, welche um einen zentralen, die Knotenebene entlang der Längsachse durchquerenden Durchgang angeordnet sind.

[0052] Eine entlang der Längsachse benachbarte zweite Knotenebene enthält einen in der Längsachse angeordneten, zentralen Knotenkörper. Im zentralen Knotenkörper kreuzen sich zwei senkrecht zur Längsachse verlaufende und entlang der Längsachse versetzt angeordnete Kreuzungslinien der beiden Ebenenscharen. Der zentrale Knotenkörper ist bevorzugt als Knotenkörper der unten beschriebenen Art ausgebildet.

[0053] Erste und zweite Knotenebenen der oben beschriebenen Art sind entlang der Längsachse des Mischereinsatzes jeweils abwechselnd angeordnet.

[0054] Die Knotenpunkte bzw. Knotenkörper zeichnen sich dadurch aus, dass sich in ihnen wenigstens zwei Stege, nämlich wenigstens ein Steg eines ersten und wenigstens ein Steg eines zweiten, benachbarten Mischelementes treffen.

[0055] Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Knotenebene wenigstens einen als Knotenkörper ausgebildeten Knotenpunkt auf, welcher durch Dreiecksflächen begrenzet ist. Die Stege der zusammentreffenden Mischelemente münden in den Dreiecksflächen.

[0056] Die dreieckförmigen Flächen des Knotenkörpers verlaufen parallel zu den Stegflächen bzw. zu den Steg-Ebenen, welche die Knotenebene schneiden. Der Knotenkörper ist bevorzugt tetraederförmig ausgebildet.

[0057] Die dreieckförmigen Flächen des Knotenkörpers dienen in Fortsetzung der Stege als Leitflächen für das durch den Mischereinsatz fliessende Medium. Dies erlaubt eine strömungstechnisch ideale Führung des Mediums durch die Knotenebene.

[0058] Ferner gewährleistet der Knotenkörper eine hochfeste Verbindung zwischen den Mischelementen. Da die Übergänge zwischen den Elementen vielfach der Schwachpunkt bezüglich Strukturfestigkeit ist, kann auf diese Weise die maximal zulässige Druckbelastung der Mischereinsätze erhöht werden.

[0059] Die Stege sind im Querschnitt betrachtet vorzugsweise rechteckig ausgebildet. Sie können aber zum Beispiel auch ein oder beidseitig abgerundet sein. Ferner können die Stege im Querschnitt betrachtet auch kreisförmig oder oval sein oder als U- bzw. V-Profil ausgeführt sein.

[0060] Die Breite der Stege kann konstant sein oder variieren. Ferner können die Stege innerhalb der Steg-Ebenen bzw. zwischen den Ebenenscharen gleiche oder unterschiedliche Breiten aufweisen.

[0061] Der Abstand zwischen den Stegen einer Steg-Ebene, nachfolgend Stegabstand genannt, kann der Breite der die Steg-Ebene kreuzenden Stege einer anderen Steg-Ebene entsprechen. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist der Stegabstand jedoch grösser als die Breite der die Steg-Ebene kreuzenden Stege. Das heisst, die sich kreuzenden Stege der beiden Ebenenscharen berühren sich am Kreuzungspunkt nicht mit ihren Seitenflächen. Vielmehr wird zwischen den sich kreuzenden Stegen ein Kreuzungsabstand ausgebildet.

[0062] Der Mischereinsatz kann als monolithisches Bauteil vorliegen. D.h., der Mischereinsatz ist aus einem Stück ohne Fügestellen gefertigt. Der Mischereinsatz kann jedoch auch mehrteilig ausgebildet sein. Der Mischereinsatz kann insbesondere aus mehreren über die Knotenebenen gefügten Mischelementen gebildet sein. Die Mischelemente können dabei monolithisch ausgebildet sein. Die Mischelemente können an den Knotenebenen über eine Stoffschlussverbindung, wie Schweiss-, Löt- oder Klebeverbindung, gefügt sein.

[0063] Der Mischereinsatz bzw. die Mischelemente können in einem Giess- oder Sinterverfahren hergestellt sein.

[0064] Der Mischereinsatz bzw. die Mischerelemente bestehen bevorzugt aus Metall, insbesondere aus einem Eisenmetall oder Stellite<®>, eine Hartlegierung auf Cobalt-Chrom-Basis. Der Mischereinsatz bzw. die Mischelemente können jedoch auch aus Kunststoff oder Keramik bestehen.

[0065] Die Erfindung umfasst ferner auch einen statischen Mischer mit einem erfindungsgemässen Mischereinsatz wie oben beschrieben. Der statische Mischer zeichnet sich insbesondere durch ein den Mischereinsatz umhüllendes Gehäuse, insbesondere durch ein Rohr, aus.

[0066] Der erfindungsgemässe Mischereinsatz bzw. der statische Mischer findet insbesondere Verwendung zum Mischen bzw. Homogenisieren von Kunststoffschmelzen. So kann der Mischereinsatz als Mischkopf in der Düse einer Spritzgiessmaschine Einsatz finden. Im Weiteren kann der Mischereinsatz auch als Schmelzemischer im Anschluss an die Schnecke eines Extruders angeordnet sein.

[0067] Im Folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, welches in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen: <tb>Fig. 1 :<SEP>eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemässen Mischereinsatzes; <tb>Fig. 2 :<SEP>eine Seitenansicht des Mischereinsatzes nach Fig. 1 ; <tb>Fig. 3 :<SEP>eine Querschnittsansicht des Mischereinsatzes entlang der Schnittlinie E–E gemäss Fig. 2 ; <tb>Fig. 4 :<SEP>einen vergrösserten Ausschnitt der perspektivischen Ansicht des Mischereinsatzes gemäss Fig. 1 .

[0068] Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

[0069] Der erfindungsgemässe Mischereinsatz 1 gemäss den Fig. 1 , 2 und 4 umfasst drei gleichartig ausgebildete Mischelemente 2a, 2b, 2c. Jedes Mischelement 2a, 2b, 2c umfasst eine Mehrzahl von sich kreuzenden Stegen 3a, 3b, 3c; 4a, 4b, 4c, die in einem Winkel 8, 9 von 45° zur Längsachse 7 des Mischereinsatzes 1 angeordnet sind.

[0070] Die Stege 3a, 3b, 3c; 4a, 4b, 4c sind in zwei sich kreuzenden Ebenenscharen 20, 30 organisiert. Die Ebenenscharen 20, 30 weisen jeweils drei parallel zueinander angeordnete und voneinander beabstandete Steg-Ebenen 21a, 21b, 21c; 31a, 31b, 31c auf. Jede Steg-Ebene 21a, 21b, 21c; 31a, 31b, 31c enthält jeweils drei parallel nebeneinander und voneinander beabstandet sowie quer zur Längsrichtung angeordnete Stege 3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 4c. Insgesamt sind somit quer zur Längsrichtung sechs sich kreuzende Stege 3a, 4a, 3b, 4b, 3c, 4c nebeneinander angeordnet.

[0071] Die Mischereinsätze 1 sind in Längsrichtung 7 hintereinander angeordnet und jeweils über in Knotenebenen 5a, 5b angeordnete Knotenpunkte 6 miteinander verbunden (siehe auch Fig. 4 ). Die Länge 14 der drei Mischelemente 2a, 2b, 2c beträgt Dreiviertel des Umhüllungsdurchmessers 10 des Mischereinsatzes 1.

[0072] Zwischen dem ersten und zweiten Mischelement 2a, 2b wird eine erste Knotenebene 5a ausgebildet. Die Knotenebene 5a enthält vier um einen zentralen, die Knotenebene 5a entlang der Längsachse durchquerenden Durchgang (nicht gezeigt) angeordnete Knotenpunkte 6 in Form von Knotenkörpern 15.

[0073] Die Knotenkörper 15 sind tetraederförmig ausgebildet und weisen Dreiecksflächen 17 auf, in welche die Stege der zusammentreffenden Mischelemente 2a, 2b münden. In den Knotenkörpern 15 kreuzen sich jeweils zwei senkrecht zur Längsachse 7 verlaufende und entlang der Längsachse 7 versetzt zueinander angeordnete Kreuzungslinien 16 der beiden Ebenenscharen (siehe Fig. 4 ).

[0074] Zwischen dem zweiten und dritten Mischelement 2b, 2c wird eine auf die erste Knotenebene 5a folgende zweite Knotenebene 5b ausgebildet. Die zweite Knotenebene 5b weist einen in der Längsachse 7 angeordneten, zentralen Knotenpunkt 6 in Form eines Knotenkörpers 15 auf (siehe Fig. 1 ). Der zentrale Knotenkörper 15 ist ebenfalls tetraederförmig ausgebildet und weist Dreiecksflächen auf, in welche die Stege der zusammentreffenden Mischelemente münden.

[0075] Die Stege 3a, 3b, 3c einer Steg-Ebene 21a, 21b, 21c weisen jeweils einen Stegabstand 13 zueinander auf. Der Stegabstand 13 ist grösser als die Breite 11 der die Steg-Ebene 21a, 21b, 21c; 31a, 31b, 31c kreuzenden Stege 4a, 4b, 4c einer anderen Steg-Ebene 31a, 31b, 31c. Das heisst, zwischen zwei sich kreuzenden Stegen zweier Steg-Ebenen wird jeweils ein Kreuzungsabstand 12 ausgebildet.

[0076] Die Mischelemente 2a, 2b, 2c weisen ferner an ihrem Aussenumfang angeordnete Stegverbindungen 18 mit einer ellipsenförmigen Aussenfläche auf. Die Aussenfläche ist an die Innenkontur des den Mischereinsatz 1 aufnehmenden Führungsrohrs (nicht gezeigt) angepasst.

Claims (15)

1. Mischereinsatz (1) für einen statischen Mischer zum Homogenisieren von fliessfähigen Stoffen, mit einer Mehrzahl von entlang der Längsachse (7) des Mischereinsatzes (1) hintereinander angeordneten und jeweils über in Knotenebenen (5a, 5b) angeordnete Knotenpunkte (15) miteinander verbundenen Mischelementen (2a, 2b, 2c), wobei die Mischelemente (2a, 2b, 2c) jeweils eine Mehrzahl von sich kreuzenden Stegen (3a, 3b, 3c; 4a, 4b, 4c) umfassen, die in einem Winkel zur Längsachse (7) angeordnet sind, wobei die Stege (3a, 3b, 3c; 4a, 4b, 4c) in zwei sich kreuzenden Ebenenscharen (20, 30) angeordnet sind, wobei die Ebenenscharen (20, 30) jeweils eine Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten und voneinander beabstandeten Steg-Ebenen (21a, 21b, 21c; 31a, 31 b, 31 c) aufweisen, und die Steg-Ebenen (21a, 21b, 21c; 31a, 31b, 31c) jeweils eine Mehrzahl der genannten Stege parallel nebeneinander und voneinander beabstandet angeordnet enthalten, wobei zwei entlang der Längsachse (7) unmittelbar aufeinanderfolgende Mischelemente (2a, 2b, 2c) bezüglich der Längsachse (7) um einen Winkel (8, 9) gegeneinander verdreht angeordnet sind, so dass die Ebenenscharen (20, 30) der beiden Mischelemente (2a, 2b, 2c) eine unterschiedliche Orientierung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (14) wenigstens eines der Mischelemente (2a, 2b, 2c) grösser als das 0.5-Fache des Umhüllungsdurchmessers (10) des Mischereinsatzes und kleiner als das 1.0-Fache des Umhüllungsdurchmessers (10) ist.

2. Mischereinsatz gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (14) des wenigstens einen Mischelements (2a, 2b, 2c) dem 0.7-Fachen bis 0.8-Fachen, insbesondere dem 0.75-Fachen des Umhüllungsdurchmessers (10) des Mischereinsatzes (1) entspricht.

3. Mischereinsatz gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebenenscharen (20, 30) des wenigstens einen Mischelements (2a, 2b, 2c) jeweils aus drei Steg-Ebenen (21a, 21b, 21c; 31a, 31b, 31c) gebildet sind.

4. Mischereinsatz gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steg-Ebenen (21a, 21b, 21c; 31a, 31b, 31c) aus zwei bis fünf parallel nebeneinander angeordneten Stegen (3a, 3b, 3c; 4a, 4b, 4c) gebildet sind.

5. Mischereinsatz gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischereinsatz (1) zwischen dem wenigstens einen Mischelement (2a) und einem unmittelbar an dieses anschliessenden, weiteren Mischelement (2b) wenigstens eine Knotenebene (5 a) mit einer Mehrzahl von Knotenpunkten (6) enthält, wobei mindestens ein Knotenpunkt (6) als Knotenkörper (15) ausgebildet ist.

6. Mischereinsatz gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Knotenebene (5a) mindestens vier Knotenpunkte (6) als Knotenkörper (15) ausgebildet sind.

7. Mischereinsatz gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Knotenkörper (15) in der Knotenebene (5a) die Eckpunkte eines Rechtecks, insbesondere eines Quadrates ausbilden.

8. Mischereinsatz gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Knotenpunkt (6) durch einen Knotenkörper (15) gebildet wird, welcher durch Dreiecksflächen (17) begrenzt ist.

9. Mischereinsatz gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischereinsatz (1) wenigstens drei Mischelemente (2a, 2b, 2c) enthält, welche über jeweils in Knotenebenen (5) angeordnete Knotenpunkte (6) miteinander verbunden sind, wobei abwechslungsweise eine erste Knotenebene (5a) eine Mehrzahl von Knotenpunkten als Knotenkörper (15) enthält, die bevorzugt die Eckpunkte eines Rechtecks ausbilden, und eine entlang der Längsachse (7) benachbarte zweite Knotenebene (5b) einen in der Längsachse (7) angeordneten, zentralen Knotenkörper (15) enthält.

10. Mischereinsatz gemäss einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei entlang der Längsachse (7) unmittelbar aufeinanderfolgende Mischelemente (2a, 2b) bezüglich der Längsachse (7) um einen Winkel von 45° bis 90° gegeneinander verdreht angeordnet sind.

11. Mischereinsatz gemäss einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (3a, 3b, 3c; 4a, 4b, 4c) gegenüber der Längsachse (7) des Mischereinsatzes (1) einen Winkel von 30° bis 50°, insbesondere von 45°, aufweisen.

12. Statischer Mischer mit einem Mischereinsatz (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 11.

13. Verwendung eines Mischereinsatzes (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 11 zum Mischen und Homogenisieren einer Kunststoffschmelze.

14. Verwendung eines Mischereinsatzes (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 11 als Mischkopf in der Düse einer Spritzgiessmaschine.

15. Verwendung eines Mischereinsatzes (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 11 als Schmelzemischer nach der Schnecke eines Extruders.