CN101421029B - 静态混合器的混合件、静态混合器和制造此混合件的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于静态混合器(1)的混合件(2)，该混合件(2)在纵向(L)上延伸并具有多个相对于该纵向(L)横向延伸的多个基本件(2e)以及至少两个在纵向(L)上延伸的两个纵向支承件(2f)，静态混合件(2)包括在纵向(L)上彼此靠着布置的多个基本件(2a，2b，2c，2d)，各基本件(2a，2b，2c，2d)具有纵向支承件(2f)，并且所述基本件(2a，2b，2c，2d)以及它们的纵向支承件(2f)相互排列使得形成在该混合件(2)的整个长度上延伸的纵向支承件(2f)，所述基本件(2a，2b，2c，2d)彼此紧挨着布置并至少通过所述各纵向支承件(2f)牢固地连接在一起。

Description

静态混合器的混合件、静态混合器和制造此混合件的方法
技术领域
本发明涉及一种用于静态混合器的混合件。本发明还涉及一种静态混合器。本发明进一步涉及一种用于制造混合件的方法。
背景技术
欧洲专利EP 0727249公开了一种用于混合高粘度介质的静态混合器。该静态混合器包括管体以及布置在该管体内的混合件。混合件也可以称为混合元件。该混合器的一个缺点是实际上该混合件的制造非常复杂导致成本较高。另一个缺点是该混合件在其外周面上具有沿纵向延伸到管体壁上的肋，这些肋用来增强混合器在轴向上的强度，以抵抗在轴向上遇到的压差造成的力，但使要混合的介质在轴向上不受阻碍地流过上有肋延伸的边界区域，这大大降低了混合器的混合质量。
发明内容
因此，本发明的目的是建议一种更经济有利的混合件，一种更好的静态混合器以及一种用于制造混合件的更有利的方法。
上述目的尤其可以通过一种用于静态混合器的混合件来实现，其中该混合件在纵向上延伸并且具有相对于纵向横向延伸的多根条形件以及沿纵向延伸的至少两个纵向支承件，并且该静态混合件包括在纵向上彼此紧挨着布置的多个基本件，各基本件包括纵向支承件，其中所述基本件及其各纵向支承件这样相互排列，形成了在该混合件的整个长度上延伸的纵向支承件，所述基本件彼此紧挨着布置并至少通过所述各纵向支承件牢固地连接在一起。
按照本发明的进一步方案，该混合件具有沿垂直于纵向延伸的带外轮廓的横断面区域，其中所述各纵向支承件在该横断面区域内延伸并与该外轮廓间隔开。
在本发明的一个方案中，所述基本件具有至少位于纵向支承件上的相互接触点，彼此紧挨着布置的各基本件通过这些接触点固定连接在一起
有利的是，所述各基本件具有相同的形状。在一个方案中，纵向上彼此紧挨着布置的所述基本件相对于垂直于纵向延伸的平面相互对称布置。在一个优选方案中，所述基本件在纵向上彼此紧挨着布置，其中彼此紧挨着布置的所述基本件相对于纵向以相同的方式布置，或者彼此相对转过90度整数倍的角度。
按照本发明的另一个方案，该混合件具有圆形外轮廓。进一步地，所述基本件具有沿垂直于纵向的方向延伸的连接腹板，大部分条形件通过所述连接腹板紧固连接。
在一个方案中，所述连接腹板具有相互连接点，彼此紧挨着布置的各基本件通过所述连接点牢固地连接在一起。
在本发明中，该混合件具有在纵向上延伸的四个纵向支承件。在一个有利的方案中，混合件具有至少一个带催化作用物质的基本件。
本发明的目的还通过一种静态混合器来实现，其包括容器以及设置在该容器内的上述混合件。
另外，本发明的目的较好地通过制造混合件的方法来实现，其中基本件由易熔材料制成，并且多个基本件以相互接触并在纵向上彼此紧挨着的方式布置。其后在基本件上覆盖上一层材料，然后通过熔化去除掉所述基本件，使得形成不再存在该基本件的空腔，将随后会发生固化的液体材料供给到空腔内，使得形成一形状基本上由所述基本件确定的整体式混合件。金属、注模树脂或塑料，尤其是热固性塑料优选用作随后发生固化的液体材料。
在一个优选的实施例中，混合件的纵向支承件以在流道横截面内延伸并优选与混合件的外轮廓间隔开的方式布置。
本发明的混合件的优点是能以合适的成本进行制造。尤其是所述基本件能够以合适的成本和使用简单的工具进行制造。另外，混合件能够以合适的成本用多种不同的设计进行制造。该混合件包括在纵向上延伸的多个纵向支承件，这使混合件具有高的强度。由于这些纵向支承件优选在管壁的流道横截面的周缘内，即移离该周缘延伸，并由于为了实施这些纵向支承件，而不必去除混合件的条形件，因此没有材料能够在混合器结构内部不受阻碍地流动并且也不会沿着管体壁流动，因此不会影响混合效果。这些纵向支承件以及合适的材料选择，容许混合件的条形件的厚度降低到最小并且具有高的强度，来将混合件的排空体积最大化并因此将流阻降到最小。因此该混合件即使在高的压力降下也不会发生变形。彼此靠着布置的基本件在一个有利的设计中至少通过相互接触的纵向支承件固定连接在一起，例如通过粘接、钎焊或熔焊。在一个尤其有利的实施例中，混合件设计成整体结构件，因此尤其是在纵向上具有高的强度。术语“整体结构件”可以理解成是一种没有由于接合形成强度弱化点的结构件，例如焊接头。该整体结构件优选使用具有高强度值的金属铸造合金或者塑料例如热塑性塑料或热固性塑料，或者陶瓷材料制成，并形成单个构件。
如果该整体式混合件由金属制成，那么该混合件通常是优选使用脱蜡工艺制成的精密铸件。通过脱蜡工艺制成的空腔具有沿纵向延伸的纵向支承件，这些纵向支承件被连接到横向延伸的条形件，使得引入的熔化物能可靠地供给到空心模中的所有空腔内。然而，混合件例如也可以通过金属粉末注射成型工艺制成。在这种工艺中，原型件采用金属粉末和有机物质的混合物通过注射成型制成。其后，主要通过热熔化将有机物质去除，并且仍彼此粘接在一起的原型件被密实地烧结成最终形状。然而，混合件也可以由陶瓷构件制成。为了用于化学反应器中，所述构件可以另外涂上接催化作用的活化层或者能掺杂有催化作用的活化成分的陶瓷复合材料。
在一种优选的设计中，混合件布置在具有凸出支承件的容器内，混合件的纵向支承件靠在容器的支承件上，使得作用在混合件上力的传递到容器的特定位置。这种布置同样降低了混合件可能发生变形的危险。另外，这种布置还具有以下优点，因为起始件(例如)能够通过模具用易熔材料例如蜡浇注成，所有的连接点具有相同的有利于流动的形状。该混合件能够以简单的方式从容器中移出，其开放结构可以更容易和更快地进行清理，例如可以很好地进行控制或者甚至进行更换。
另外，根据本发明的混合件还具有以下优点，即该混合件不具有任何大的影响流动的干扰件例如大的、形状不规范的焊接点，不然的话，流体尤其是粘性流体在流动通过时可能会粘在这些流动干扰件上。用这种方法，可以防止流体长时间停留在相同的位置并且甚至可能分解例如热敏性聚合体之情形。
附图说明
现将根据实施例来对本发明进行更详细的说明，其中：
图1是基本件的透视图；
图2是图1中的基本件的相对侧的透视图；
图3是图1中的基本件的侧视图；
图4是图2中的基本件的平面图(俯视图)；
图5是两个相互靠着的基本件的透视图；
图6是包括四个基本件的整体式混合件；
图7是包括四个连接的基本件的混合件；
图8为静态混合器的纵向剖视图；
图9为图8中的混合器从方向A和B上看的侧视图；
图10是从方向A看的另一混合器的侧视图。
具体实施方式
图1示出了具有在纵向L上延伸的四个纵向支承件2f的基本件2a，每个纵向支承件相应的在其两端部上各形成垂直于纵向L延伸的接触面2g，并形成与靠近所述基本件2a的另一基本件2a相接触的接触点2g。所有的纵向支承件2f具有相同的长度。基本件2a具有相对于纵向L横向延伸的多个条形件2e。
图2示出了图1所示基本件2a的相对的一侧。相同的附图标记代表相同的部件。
图3示出了图2所示基本件2a的侧视图。条形件2e相对于纵向L以小于90度的角度α延伸，也就是说相对于纵向L横向延伸，优选角度α在10度到80度的范围内。基本件2a具有垂直于纵向L延伸的五个连接腹板2n以及汇入和接入该连接腹板的条形件2e，所述条形件2e通过连接腹板相互结合在一起(最外面的短的边界条形件除外，其仅有一侧被支撑住)。在一个有利的实施例中，连接腹板2n也可以形成接触面2g，如图1和图3所示。从图3选定的视图中很明显地看出，在示出的实施例中设置在其底部的连接腹板2n形成接触面2g，而在其顶部的连接腹板2n不形成接触面2g。如图3所示，连接腹板2n的接触面2g以及纵向支承件2f的接触面2g优选在同一平面内延伸。这种布置具有使基本件2a可被简单地排列在另一基本件上面或旁边的优点。如图3的左侧所示，纵向支承件2f还可以设有连接点2p，2o。相同的连接点2p，2o或者在类似的实施例中也可以设在连接腹板2n上。
如图所示，纵向支承件2f优选直接连接到连接腹板2n上。然而，纵向支承件2f也可以仅连接到条形件2e。所示出的基本件2a具有在一个四方形内间隔布置的四个纵向支承件2f。基本件2a应具有至少两个纵向支承件2f，例如也可以具有三、五个或甚至更多的纵向支承件2f。
纵向支承件2f的接触或支承面2g和/或连接腹板2n的接触或支承面2g优选以图5、图6和图7中所示的方式布置，多个基本件2a，2b，2c，2d可以在纵向L上彼此紧挨着布置，所述基本件2a，2b，2c，2d也可以通过接触面2g相互连接。如果混合件2制成一金属整体结构件，或者由固化注模树脂例如热固性塑料制成，则所述纵向支承件2f起到液体金属或注模树脂的供应通道的作用，并且所述支承面2g形成液体金属的通道开口。纵向支承件2f、条形件2e和接触面2g以这种排列方式布置，使得所有的空腔都能够充满液体金属。在一个有利的实施例中，所有的基本件2a，2b，2c，2d的形状相同。在图5中，在纵向上彼此紧挨着布置的两个基本件2a，2b相对于垂直于纵向L的延伸的平面相互对称布置，使得所述基本件2a，2b通过纵向支承件2f的接触面2g以及连接腹板2n的接触面2g相互接触。然而，根据想要达到的混合目的，基本件2a，2b还可以用多个不同的相互准直方向和不同数目的条形件2e彼此紧挨着排列，使得至少相邻的纵向支承件2f的接触面2g在纵向上彼此靠在一起。多个基本件2a，2b，2c，2d可以在纵向L上彼此紧挨着放置并且分别相互接触。另外，每个基本件2a，2b，2c，2d可以用多种可能的位置进行排列。根据要求，混合件通过基本件2a，2b，2c，2d的相应的相互排列可以设计成多个实施例。
基本件2a，2b，2c，2d例如由蜡制成。基本件2a，2b，2c，2d的简单几何形状使能用合适的成本来制造这些基本件，例如用简单的两箱模具。
混合件2优选通过脱蜡铸造工艺制成，也可以称为精密铸造工艺(熔模工艺)。为了这个目的，基本件2a，2b，2c，2优选用易熔材料例如蜡制成。其后，多个基本件2a，2b，2c，2d在纵向L上以相互接触的方式布置。然后，在基本件2a，2b，2c，2d上覆盖上一层材料。接下来进行加热步骤，在加热过程中通过熔化去除所述基本件2a，2b，2c，2d，使得形成不再存在基本件2a，2b，2c，2d的空腔。这些空腔内充满了材料，尤其是陶瓷材料、热固性注模树脂，或者液体金属，使得形成优选的整体式金属混合件2，该混合件具有基本上由基本件2a，2b，2c，2d决定的特定形状。
图6示出了用这种蜡制成的混合件2，该混合件的形状由基本件2a，2b，2c，2d来确定。最初由蜡制成的四个基本件2a，2b，2c，2d现在形成一共同的、单件的、整体式金属构件。铸造过程中在先前的接触面2g上已经形成连接点2h，这是基本件2a，2b，2c，2d现在能通过这些连接点2h彼此紧固连接在一起的原因。基本件2a，2b，2c，2d优选以这样一种方式进行设计和布置，即如图6所示在混合件2的整个长度上延伸形成纵向支承件2f。
基本件2a，2b，2c，2d能够以很多种不同的方式相互布置，并且还可以如图6所示以在纵向上彼此紧挨着的方式布置，使得基本件2a，2b和2c，2d以相同的方式相对于纵向L相应地准直排列，或者相对转过90度整数倍的角度准直排列。
图4示出了根据图2的基本件2a的平面图。基本件2a或者包括在纵向上彼此紧挨着布置的多个基本件2a，2b，2c，2d的混合件具有横端面区域2k并且优选具有圆形延伸的外轮廓2l。在一个优选的实施例中，纵向支承件2f在横断面区域2k内延伸并且相对于所述外轮廓2l间隔开。然而，各纵向支承件2f还可以布置成使得这些支承件形成根据图4中视图的外轮廓2l的一部分。由于该混合件2优选设计成一整体式金属结构件，在混合件2铸造之后如果外轮廓2l不符合要求或者不具有理想的外轮廓2l，可以对该外轮廓2l进行简单的加工。因此，用非常简单和可能的方式，例如通过后续加工以合适的成本来提供具有圆形或圆柱形外轮廓2l的混合件2。
混合件2优选被置入管状容器3内。然而，该容器3还可以具有不同的横断面形状例如矩形或正方形。该混合件2的外轮廓2l因此优选加工成使得在该混合件2和容器壁3之间有窄的间隙。用这种方式，不发生混合的纵向流动能够被大大减小。混合件2可以加工成使得外轮廓2l到容器3的内壁具有预定的间隙宽度尤其是非常小的间隙。
图7示出了包括四个基本件2a，2b，2c，2d的混合件2，各基本件在它们的接触点2g处固定连接在一起。所述基本件2a，2b，2c，2d由固体材料例如金属、塑料(热塑性塑料、热固性塑料)或者陶瓷材料制成。各基本件2a，2b，2c，2d例如由粘接、钎焊或熔焊通过它们共同的接触点2g彼此紧固连接。如图3的左侧所示，具有连接点例如凸出部2p和凹槽2o的纵向支承件2g被证明是有利的。这些连接点使基本件2a，2b，2c，2d能够以精确限定的位置彼此相对布置。
在另一个有利的实施例中，纵向支承件2f还可以被设计成空心圆柱体，紧固件例如紧固螺钉以这样一种方式布置在圆柱体内，例如在图7中的混合件2中，紧固螺钉紧靠在基本件2a，2b，2c，2d向外的接触面2g上，从而将压紧力施加在所有的基本件2a，2b，2c，2d上并将这些基本件连接在一起，各纵向支承件2f的端部2g分别在入口件的入口侧以及在出口件的出口侧通过加工在混合器中成形，或者也可以作为一铸件部分这样成形，使得没有影响流动方式的扰动或死区存在。
图8示出了包括管状容器3的静态混合器1的纵向剖视图，如图6或图7所示的混合件2布置在其中。压力容器3优选具有位于其内侧的支承件3a，该支承件3a凸入到内部空间中并且顶靠所述混合件2。凸出支承件3a具有对流动有利的形状，使得流动通过的材料不能粘在该支承件上。图8示出了支承件3a连接到压力容器3的两个实施例。在上部用A标出的实施例包括可插入压力容器3内的套筒3b，其中支承件3a固定连接到套筒3b。另一个仅部分示出的套筒3c可松开地连接到容器3并起到固定和松开所述套筒3b的作用。在下部用B标出的实施例中，支承件3a固定连接到该压力容器3。支承件3a优选布置成如图8和图9所示，纵向支承件2f接触到支承件3a。纵向支承件2f因此一方面起到在混合件内沿纵向L传递力的作用，另一方面起到将作用于混合件2上的力传递到容器3的作用。这种布置具有可将混合件2从容器3移走并因此例如进行检查或更换的优点。根据本发明的混合件2还具有以下优点，即该混合件2形成也能够吸收在纵向L上的大的力的自支承结构。根据本发明的混合件2因此非常耐用并且尤其适合于混合粘性介质。而且，根据图8的布置还具有以下优点，即纵向力主要通过支承件3a引导入压力容器3中，结果是该压力容器仅被设计成在这一位置可以吸收纵向力。在其余位置，压力容器3优选仅受到小的纵向力。
图9示出了图8所示混合器1分别从A和B方向看的侧视图。在上半部分，能够看见套筒3c插入容器3内，支承件3a通过如图8所示的套筒3b支持。在下半部分，很明显所述支承件固定连接到容器3的壁上。特别是上面示出的在上半部分的实施例，混合件3尤其能够以简单的方式从容器3中移出并且再次插入。在一个优选的设计中，混合件2以及容器3的内轮廓是圆形的。这些也可以是例如矩形或方形的设计。
图10示出了从观察方向B看过去混合器1的另一个实施例的侧视图，不同于图9中所示出的实施例，该混合器1具有设计成在其中贯穿延伸的支承件3a，也就是说，支承件3a的两端均连接到插入的套筒3c。该贯穿支承件3a也可以固定连接到容器3。

Claims (20)

1.一种用于静态混合器(1)的混合件(2)，其中该混合件(2)沿纵向(L)延伸并且具有相对于纵向(L)横向延伸的多根条形件(2e)以及至少沿纵向(L)延伸的两个纵向支承件(2f)，其特征在于，该混合件(2)包括在纵向(L)上彼此紧挨着布置的多个基本件(2a，2b，2c，2d)，各基本件(2a，2b，2c，2d)包括纵向支承件(2f)，其中所述基本件(2a，2b，2c，2d)及其各纵向支承件(2f)相互排列使得形成在该混合件(2)的整个长度上延伸的纵向支承件(2f)，所述基本件(2a，2b，2c，2d)彼此紧挨着布置并至少通过所述各纵向支承件(2f)牢固地连接在一起。
2.根据权利要求1所述的混合件(2)，其特征在于，该混合件(2)具有沿垂直于纵向(L)延伸的带外轮廓(2l)的横断面区域(2k)，其中所述各纵向支承件(2f)在该横断面区域(2k)内延伸并与该外轮廓(2l)间隔开。
3.根据权利要求1或2所述的混合件(2)，其特征在于，该混合件(2)被制成整体结构件。
4.根据权利要求2所述的混合件(2)，其特征在于，所述混合件(2)由金属构成。
5.根据权利要求1或2所述的混合件(2)，其特征在于，所述基本件(2a，2b，2c，2d)具有至少位于纵向支承件(2f)上的相互接触点(2g)，彼此紧挨着布置的各基本件(2a，2b，2c，2d)通过这些接触点固定连接在一起。
6.根据权利要求1或2所述的混合件(2)，其特征在于，所述各基本件(2a，2b，2c，2d)具有相同的形状。
7.根据权利要求1或2所述的混合件(2)，其特征在于，在纵向上彼此紧挨着布置的所述基本件(2a，2b，2c，2d)相对于垂直于纵向(L)延伸的平面相互对称布置。
8.根据权利要求1或2所述的混合件(2)，其特征在于，所述基本件(2a，2b，2c，2d)在纵向(L)上彼此紧挨着布置，其中彼此紧挨着布置的所述基本件(2a，2b，2c，2d)相对于纵向(L)以相同的方式布置，或者彼此相对转过90度整数倍的角度。
9.根据权利要求1或2所述的混合件(2)，其特征在于，该混合件(2)具有圆形外轮廓(2l)。
10.根据权利要求1或2所述的混合件(2)，其特征在于，所述基本件(2a，2b，2c，2d)具有沿垂直于纵向(L)的方向延伸的连接腹板(2n)，大部分条形件(2e)通过所述连接腹板(2n)紧固连接。
11.根据权利要求10所述的混合件(2)，其特征在于，所述连接腹板(2n)具有相互连接点(2g)，彼此紧挨着布置的各基本件(2a，2b，2c，2d)通过所述连接点牢固地连接在一起。
12.根据权利要求1或2所述的混合件(2)，其特征在于，该混合件(2)具有在纵向(L)上延伸的四个纵向支承件(2f)。
13.根据权利要求1或2所述的混合件(2)，其特征在于，具有至少一个带催化作用物质的基本件(2a，2b，2c，2d)。
14.根据权利要求5所述的混合件(2)，其特征在于，所述彼此紧挨着布置的各基本件(2a，2b，2c，2d)通过这些接触点由粘接、钎焊或熔焊连接在一起。
15.一种静态混合器(1)，包括容器(3)以及设置在该容器(3)内的根据权利要求1至13中任一项所述的混合件(2)。
16.根据权利要求15所述的静态混合器(1)，其特征在于，所述容器(3)具有位于其内侧并凸入内部空间中的支承件(3a)，该支承件(3a)顶靠着所述混合件(2)放置。
17.根据权利要求15或16所述的静态混合器(1)，其特征在于，所述容器(3)具有支承件(3a)，其设计和布置成使得所述纵向支承件(2f)靠放在该支承件(3a)上。
18.根据权利要求17所述的静态混合器(1)，其特征在于，所述支承件(3a)布置在可移动部件(3b)上，该可移动部件能够固定连接到容器(3)。
19.一种用于制造根据权利要求3所述的混合件(2)的方法，其特征在于，基本件(2a，2b，2c，2d)由易熔材料制成，其中多个基本件(2a，2b，2c，2d)以相互接触并在纵向(L)上彼此紧挨着的方式布置，在所述基本件(2a，2b，2c，2d)覆盖上一层材料，然后通过熔化去除掉所述基本件(2a，2b，2c，2d)，使得形成不再存在该基本件(2a，2b，2c，2d)的空腔，将随后会发生固化的液体材料供给到空腔内，使得形成形状由所述基本件(2a，2b，2c，2d)所确定的整体式混合件(2)。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所有基本件(2a，2b，2c，2d)具有相同的形状，并沿纵向(L)彼此紧挨着布置，使得邻近的基本件(2a，2b，2c，2d)能在纵向(L)上以不同的方式布置。
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