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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Mischsegment eines statischen Mischers. Die Erfindung betrifft ferner einen statischen Mischer, der eine Vielzahl von Mischsegmenten umfasst, eine Abgabeanordnung, die einen statischen Mischer und eine mit entsprechenden Materialien gefüllte Mehrkomponentenkartusche umfasst, sowie ein Verfahren zum Mischen von Mehrkomponenten-Material unter Verwendung einer Abgabeanordnung.
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Statische Mischer bzw. Mischspitzen, wie sie auch genannt werden, dienen zum Mischen von Mehrkomponentenmaterial, das aus einer Mehrkomponentenkartusche abgegeben wird. Solche statischen Mischer werden in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen eingesetzt, die von industriellen Anwendungen, wie z. B. dem Einsatz von Klebstoffen zum Verkleben von Bauteilen untereinander oder als Schutzbeschichtung für Gebäude oder Fahrzeuge, bis hin zu medizinischen und zahnmedizinischen Anwendungen, z. B. zur Herstellung von Zahnformen, reichen.
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Das Mehrkomponentenmaterial ist z. B. ein Zweikomponentenkleber, der aus einem Füllmaterial und einem Härter besteht. Um ein bestmögliches Mischergebnis, z. B. einen Klebstoff mit der gewünschten Haftfestigkeit, zu erhalten, muss das Mehrkomponentenmaterial vollständig gemischt werden.
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Dazu bestehen die statischen Mischer aus mehreren hintereinander angeordneten Mischsegmenten, die Teilströme des Mehrkomponentenmaterials immer wieder aufteilen und neu zusammenführen, um das Mehrkomponentenmaterial zu durchmischen. Ein beispielhafter Mischer aus dem Stand der Technik ist aus
EP1426099A1 bekannt.
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Beim Mischen des Mehrkomponentenmaterials wird das nach dem Abgabevorgang im statischen Mischer verbleibende Material in der Regel verworfen, da es im statischen Mischer verbleibt. Je nach Einsatzgebiet kann das Mehrkomponentenmaterial vergleichsweise teuer sein und darf nur für jeweils eine Anwendung eingesetzt werden. Dies gilt insbesondere, z. B. im Dentalbereich, wo nur ein Teil des in der Kartusche gespeicherten Mehrkomponentenmaterials für jeweils eine Anwendung / einen Patienten verwendet wird, während das restliche Mehrkomponentenmaterial in der Mehrkomponentenkartusche für zukünftige Anwendungen gespeichert wird. So führt die übermäßige Verwendung von großen Mengen an Mehrkomponentenmaterial, das nach einmaligem Gebrauch in einem statischen Mischer verbleibt, zu unnötigen Kosten.
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Aus diesem Grund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen statischen Mischer bereitzustellen, bei dem die Mischeffizienz erhöht ist, wobei die Mischeffizienz ein Gleichgewicht zwischen geringem Abfallvolumen, geringem Druckverlust und einer guten Mischqualität darstellt. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen möglichst einfach herzustellenden statischen Mischer zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Mischsegment mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Ein solches Mischsegment ist für einen statischen Mischer konfiguriert und umfasst eine Vielzahl von Mischsegmenten zum Mischen eines Mehrkomponentenmaterials, wobei das Mischsegment umfasst:
- zwei oder drei Einlässe, die an einer ersten Seite des Mischsegments angeordnet sind; und
- drei Auslässe, die an einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite des Mischsegments angeordnet sind, wobei sich eine Längsachse des Mischsegments zwischen der ersten und der zweiten Seite erstreckt;
- wobei einer der Einlässe mit zwei der Auslässe verbunden ist und einer oder mehrere der anderen Einlässe mit dem anderen der drei Auslässe verbunden sind, wobei die jeweiligen Einlässe mit den jeweiligen Auslässen über jeweilige Durchgänge verbunden sind, um jeweilige Teilströme des Mehrkomponentenmaterials von den Einlässen zu den Auslässen umzuleiten, wobei die jeweiligen Durchgänge Wände aufweisen, die durch gekrümmte Flächen gebildet sind. Auf diese Weise wird ein sogenanntes wellenförmiges Mischsegment mit mindestens zwei und optional drei Einlässen und drei Auslässen zur Verfügung gestellt.
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Wellenförmige Mischsegmente des Standes der Technik, wie z.B. die von Sulzer Mixpac vertriebenen schneckenförmigen Mischer für Dental-, Industrie- und andere Anwendungen, bestehen jeweils nur aus zwei Einlässen und zwei Auslässen, wobei eine Aufteilung des Teilstroms der Materialien zwischen direkt benachbarten Mischsegmenten erfolgt, indem die Einlässe eines Mischsegments bei 90° relativ zu den Auslässen des direkt benachbarten Mischsegments angeordnet sind. In den wellenförmigen Mischsegmenten des Standes der Technik werden die jeweiligen Teilströme, die durch einen Durchgang des Mischsegments strömen, durch eine anfängliche Kompression und anschließende Relaxation bzw. Entspannung innerhalb des Durchgangs des Mischsegments umverteilt. Innerhalb eines Mischsegmentes des Mischelementes findet jedoch keine Aufteilung oder Kombination von Teilströmen des Materials statt. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, Teilströme von Material sowohl innerhalb eines Mischsegments als auch zwischen direkt benachbarten Mischsegmenten aufzuteilen und zu kombinieren, um die Mischeffizienz weiter zu verbessern.
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Die in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Mischsegmente erlauben nicht nur die Umverteilung der einzelnen Strömungswege innerhalb eines Mischsegments, sondern stellen zusätzlich der bisher bekannten Aufteilung und Kombination zwischen benachbarten Mischsegmenten auch eine Aufteilung und Kombination von Teilströmen des Mehrkomponentenmaterials innerhalb des Mischsegments zur Verfügung. Dies geschieht, um die Durchmischung des Mehrkomponentenmaterials zu verbessern, eine Reduzierung des Druckverlustes der durch den statischen Mischer strömenden Materialien zu gewährleisten und die in einem statischen Mischer zurückbleibende Materialmenge zu minimieren, um die Gesamt-Mischeffizienz zu erhöhen, die durch den statischen Mischer im Vergleich zu Mischern nach dem Stand der Technik erreicht werden kann.
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In dem Mischsegment gemäß der vorliegenden Lehre ist ein erster Einlass mit einem ersten und einem zweiten Auslass verbunden und ein zweiter Einlass und optional ein dritter Einlass ist/sind mit einem dritten Auslass verbunden, wobei die jeweiligen Einlässe mit den jeweiligen Auslässen über jeweilige Durchgänge verbunden sind, um jeweilige Teilströme des Mehrkomponentenmaterials von dem ersten, zweiten und optional dritten Einlass zu dem ersten, zweiten und dritten Auslass durch Teilung und Kombination der Teilströme innerhalb des Mischsegments umzuleiten.
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Die Verwendung von mindestens zwei und optional drei Einlässen und drei Auslässen bietet eine Vielzahl von Teilströmungswegen, entlang derer das Mehrkomponentenmaterial strömen, geteilt und gemischt werden kann. Die Erhöhung der Anzahl der Strömungswege innerhalb eines Mischsegmentes führt zu einer Verbesserung der erzielten Mischergebnisse, da die jeweiligen Teilströme des Mehrkomponentenmaterials häufiger auf verschiedene Teilströmungswege aufgeteilt und wieder zusammengeführt werden. Dadurch kann die Mischeffizienz weiter verbessert werden, indem das Abfallvolumen des im statischen Mischer zurückbleibenden Materials reduziert wird.
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So sind die Mischsegmente in der Regel so ausgelegt, dass sie bei möglichst geringem Volumeneinsatz des jeweiligen Materials des Mehrkomponentenmaterials ein bestmögliches Mischergebnis erzielen, um den Abfall an Mehrkomponenten-material zu begrenzen.
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Es wurde bisher festgestellt, dass die Form der Mischsegmente zur Qualität des Mischergebnisses und auch zum Volumen des im statischen Mischer zurückbleibenden Mehrkomponentenmaterials beiträgt. Indem man die Mischsegmente so ausbildet, dass sie gekrümmte Wände bzw. Flächen zur Führung des Mehrkomponentenmaterials zwischen den Einlässen und den Auslässen aufweisen, wird zum einen die Durchmischung des Mehrkomponentenmaterials erleichtert und zum anderen der verfügbare Raum innerhalb des Mischsegments, in dem das Mehrkomponentenmaterial nach einem erfolgten Abgabevorgang zurückbleiben kann, reduziert, da bei gekrümmten Mischsegmenten weniger sogenannter Totraum entsteht. Auf diese Weise wird ein geringeres Volumen an Mehrkomponentenmaterial benötigt, um eine vollständige Durchmischung des Mehrkomponentenmaterials zu erreichen, während das Fehlen von Kanten oder schrägen Flächen in den Strömungswegen den Druckverlust im Mischsegment reduziert. Die Kombination aus einer Reduzierung des Druckverlustes, der Verringerung des Totraumes und der Verbesserung der Mischergebnisse führt zu einer Gesamtverbesserung der Mischeffizienz.
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In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass eine gekrümmte Fläche eine Fläche ist, die nicht flach, d. h. planar ist, sondern eine Fläche ist, die in einer oder mehreren Dimensionen gerundet oder gekrümmt ist, wie z. B. die Außenfläche eines Balls, eines Apfels oder einer Orange, d.h. eine Fläche, die keine abgewinkelten Flächen, wie Kanten, Taschen und Vorsprünge usw. aufweist.
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In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass das Mischen von in jedem Strömungsweg vorhandenem Material weiter dadurch erleichtert wird, dass z.B. das am größten Strömungsweg zur Verfügung gestellte Material in zwei kleinere Strömungswege aufgeteilt wird und die beiden an den z.B. zwei äußeren Einlässen zur Verfügung gestellten kleineren Strömungswege zusammengeführt werden, um dann am zentral angeordneten Auslass zur Verfügung zu stehen. Diese Aufteilung und Kombination innerhalb des Mischsegments trägt auch zur Verdichtung und Entspannung des in einem Strömungsweg vorhandenen Materials bei, wodurch dieses umverteilt werden kann, um die Mischeffizienz weiter zu verbessern.
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Gekrümmte Flächen ermöglichen zum einen eine Führungsfunktion der Wände der Durchgänge und sind zum anderen einfach im Spritzgussverfahren herzustellen, insbesondere im Vergleich zu sogenannten Drei- oder Vierwegemischern sowie T-Mischern, die ebenfalls von Sulzer Mixpac vertrieben werden.
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Bei einer Ausführungsform kann das Mischsegment mit zwei Einlässen versehen sein und einer der Einlässe ist mit zwei der Auslässe verbunden und der verbleibende der beiden Einlässe ist mit dem anderen der drei Auslässe verbunden, wobei optional eine Haupterstreckung der Einlässe so angeordnet ist, dass sie um einen Drehwinkel von mindestens 45°, vorzugsweise von mindestens im Wesentlichen 90° oder von 90°, um die Längsachse in Bezug auf eine Haupterstreckung des Auslasses gedreht ist. Auf diese Weise wird ein Mischsegment zur Verfügung gestellt, bei dem die Mischeffizienz im Vergleich zu Wellenmischsegmenten des Standes der Technik verbessert ist.
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Es ist bevorzugt, wenn drei Einlässe vorgesehen sind und zwei der drei Einlässe mit nur einem der drei Auslässe verbunden sind und der dritte der drei Einlässe mit den anderen zwei der drei Auslässe verbunden ist, wobei optional eine Haupterstreckung der Einlässe so angeordnet ist, dass sie parallel zu oder zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckung des/der Auslasses/Auslässe ist, mit dem/denen sie über den jeweiligen Durchgang verbunden sind. Die Bereitstellung von drei Strömungswegen innerhalb eines wellenförmigen Mischsegments verbessert die Mischeffizienz weiter.
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Bevorzugt ist eine Krümmung der gekrümmten Flächen so gewählt, dass sich ein Querschnitt des jeweiligen Durchgangs senkrecht zur Längsachse zwischen den jeweiligen Einlässen und den Auslässen allmählich in der Größe ändert. Ein Formen der Wände der jeweiligen Durchgänge so, dass ihre Krümmung einen Querschnitt des jeweiligen Durchgangs allmählich verändert, bedeutet, dass keine abrupten Richtungsänderungen des Strömungsweges durch Elemente hervorgerufen werden, die als Blockierelemente angesehen werden können, was zu einer gleichmäßigeren Strömung des Mehrkomponentenmaterials innerhalb eines Mischsegments führt. Diese Konstruktion führt daher zu einem geringen Druckverlust und damit zu einer höheren Mischeffizienz.
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Es ist weiterhin anzumerken, dass ein sich allmählich in der Größe verändernder Querschnitt ein Querschnitt ist, der sich um kleine Grade vergrößert oder verkleinert, z. B. linear oder auf gekrümmte Weise, ohne Sprünge in der Größenänderung, wie sie z. B. durch Stufen, Kanten, Vertiefungen, Vorsprünge oder ähnliches gegeben sind.
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Mindestens einige und vorzugsweise alle der gekrümmten Flächen des Mischsegments können in zwei Dimensionen gekrümmt sein. Auf diese Weise können die gekrümmten Flächen des Mischsegments einer Struktur ähneln, die durch eine Freiformfläche gebildet wird. Solche Flächen lassen sich vergleichsweise einfach konstruieren und herstellen und ermöglichen die Produktion von Mischsegmenten, in denen gleichmäßige Strömungswege vorhanden sind.
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Eine in zwei Dimensionen gekrümmte Fläche, wie z. B. die Außenfläche eines Rugbyballs, kann allgemein als eine Fläche beschrieben werden, die sowohl in einer Richtung senkrecht zur Längsachse als auch in einer zweiten Richtung parallel zur Längsachse gekrümmt ist.
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In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass ein gleichmäßiger Strömungsweg ein Strömungsweg ist, in dem keine Elemente vorhanden sind, die die Geschwindigkeit des jeweiligen Materials, das in jedem der jeweiligen Durchgänge strömt, negativ beeinflussen, so dass die Geschwindigkeit des Materials, das in jedem der jeweiligen Durchgänge strömt, effektiv gleich ist und in dem die verschiedenen Durchgänge ähnliche Volumenströme von Material transportieren.
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Mischsegmente, die direkt benachbart zueinander angeordnet sind, können durch Abstandhalter voneinander beabstandet sein. Die Abstandhalter sind dann an mindestens einer der Wände, die die jeweiligen Einlässe bilden, und an einer der Wände, die die jeweiligen Auslässe bilden, vorhanden.
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Es sei weiterhin angemerkt, dass das Mischsegment in einem Spritzgussverfahren aus einem Kunststoffmaterial geformt werden kann. Spritzgussverfahren ermöglichen die Massenherstellung einer Vielzahl von Mischsegmenten in vergleichsweiser kurzer Zeitdauer auf einfache und reproduzierbare Weise.
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Beim Formen der aus mehreren Mischsegmenten bestehenden statischen Mischer in einer Spritzgussform wird die Form des statischen Mischers und damit der Mischsegmente durch die Spritzgussform definiert. Um eine schnelle und sichere Entnahme der Spritzgussteile zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, die Verwendung von zu komplexen Formen, die geformt werden, zu vermeiden.
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Die Bereitstellung solcher Abstandhalter erleichtert die Vermeidung zu komplexer Formen im Bereich zwischen dem Übergang von einem Mischsegment zum nächsten, da die Einlässe und Auslässe der direkt benachbarten Mischsegmente durch die Verwendung solcher Abstandhalter voneinander beabstandet werden können.
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Zusätzlich können die Abstandhalter auch als strömungsstabilisierende Elemente an den Ein- und Auslässen der Mischsegmente verwendet werden, da der Bereich, in dem die Abstandhalter angeordnet sind, eine Stabilisierung der Materialströmung in diesem Bereich ermöglicht, da die Materialströme in diesem Bereich keine Umlenkungen erfahren, da die Durchgänge an den Ein- und/oder Auslässen der Mischsegmente keine Umlenkelemente aufweisen.
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Die Abstandhalter können aus Materialbahnen, d.h. Materialstreifen oder -vorsprüngen, gebildet werden, die sich zumindest teilweise über eine komplette Länge einer jeweiligen Wand, die den jeweiligen Einlass oder Auslass bildet, erstrecken, d.h. eine Materialbahn kann ein Materialstreifen sein, der sich über die Höhe der Wand über einen Teil der Länge der Wand erstreckt. In diesem Zusammenhang können der oder die Abstandhalter integral mit dem Mischsegment, optional aus dem gleichen Material wie das Mischsegment geformt werden. Die Formung solcher Abstandhalter so, dass sie sich nur über einen Teil der Länge einer Wand erstrecken, die einen Teil des Einlasses oder Auslasses des Mischsegments bildet, erleichtert außerdem die Entnahme des Mischsegments aus der Spritzgussform und verbessert dadurch die Herstellung von statischen Mischern.
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Wände, die einen Teil der jeweiligen Einlässe und/oder der jeweiligen Auslässe der Mischsegmente bilden, können parallel zueinander oder zumindest im Wesentlichen parallel zueinander an einer jeweiligen Einlassöffnung oder an einer jeweiligen Auslassöffnung in der Ebene angeordnet sein, die sich zumindest im Wesentlichen senkrecht zur oder senkrecht zur Längsachse erstreckt, wobei die jeweiligen Einlässe und Auslässe optional längliche Einlässe und Auslässe sind. Das Vorsehen solcher Ein- und/oder Auslässe führt zu einer besonders vorteilhaften Mischwirkung insbesondere bei Mischsegmenten, die innerhalb eines Gehäuses mit quaderförmiger Innenform angeordnet sind.
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In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass ein länglicher Einlass bzw. ein länglicher Auslass ein Einlass bzw. ein Auslass ist, der eine größere Länge als Breite hat.
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Teile der Wände, die Teil der jeweiligen Einlässe und/oder der jeweiligen Auslässe bilden, können parallel zueinander oder zumindest im Wesentlichen parallel zueinander an einer jeweiligen Einlassöffnung oder an einer jeweiligen Auslassöffnung in der Ebene angeordnet sein, die sich zumindest im Wesentlichen senkrecht zur oder senkrecht zur Längsachse erstreckt. Die übrigen Teile der Wände können dann an der jeweiligen Einlassöffnung oder der jeweiligen Auslassöffnung zusammenlaufend oder auseinanderlaufend angeordnet werden. Solche Formen von Einlass- und/oder Auslassöffnungen ermöglichen die Anpassung verbesserter Strömungswege des Mehrkomponentenmaterials innerhalb einer Reihe von Mischsegmenten, um die mit einem solchen statischen Mischer erreichbare Mischeffizienz weiter zu verbessern.
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Wände, die einen Teil der jeweiligen Einlässe und/oder der jeweiligen Auslässe bilden, können alternativ so angeordnet sein, dass sie entlang einer gesamten Länge der jeweiligen Wand an der jeweiligen Einlassöffnung oder der jeweiligen Auslassöffnung in der Ebene, die sich zumindest im Wesentlichen senkrecht oder senkrecht zur Längsachse erstreckt, voneinander divergieren. Diese Konstruktion ergibt eine besonders gute Mischwirkung für statische Mischer, die in einem Gehäuse mit zylindrischer Innenform angeordnet sind.
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Die Wände, die zumindest einen Teil der jeweiligen Einlässe und/oder Auslässe bilden, können an den jeweiligen Einlässen und/oder Auslässen Kanten aufweisen, wobei die Kanten optional eine variierende Dicke entlang einer Länge der Kante aufweisen. Auf diese Weise können Teile des Mischsegments im Hinblick auf ihre Herstellung in einer Spritzgussform verbessert werden.
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Ein Mischsegment kann ferner keilförmige Abschnitte umfassen, die in einem oder mehreren der jeweiligen Durchgänge angeordnet sind. Diese keilförmigen Abschnitte können einerseits die Strömung der Mehrfachkomponente innerhalb eines Mischsegments verbessern und andererseits das Volumen des in einem Mischsegment vorhandenen Totraums reduzieren, indem sie in Bereichen des Mischsegments gebildet werden, in denen ein solcher Totraum wahrscheinlich auftritt. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass ein keilförmiger Abschnitt ein Abschnitt ist, der eine dicke Kante und eine dünne Kante hat, wobei sich die Seitenwände von der dicken Kante zur dünnen Kante verjüngen, wobei die Seitenwände möglicherweise durch abgerundete oder gekrümmte Flächen gebildet sind.
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Sind drei Einlässe vorgesehen, die in einem Mischsegment nebeneinander angeordnet sind, so kann die Fläche eines mittig liegenden Einlasses zwischen 40 und 60 % einer Gesamtfläche der kombinierten Einlassöffnungen einnehmen, insbesondere zumindest im Wesentlichen 50 % oder 50 % davon. Dies bedeutet, dass ein Verhältnis der Fläche der Einlassöffnungen im Bereich von 1,5:2:1,5 bis 1 :3:1, insbesondere von zumindest im Wesentlichen 1 :2:1 oder von 1 :2:1 gewählt werden kann.
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Die drei Auslässe eines Mischsegments sind nebeneinander angeordnet, wobei eine Fläche eines mittig liegenden Auslasses zwischen 40 bis 60 % einer Gesamtfläche der kombinierten Auslassöffnungen und insbesondere zumindest im Wesentlichen 50 % oder 50 % davon einnehmen kann. Dies bedeutet, dass ein Verhältnis der Fläche der Auslassöffnungen, die benachbart zueinander angeordnet sind, im Bereich von 1,5:2:1,5 bis 1 :3:1, insbesondere von zumindest im Wesentlichen 1 :2:1 oder von 1 :2:1 gewählt werden kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen statischen Mischer, wobei der statische Mischer eine Mehrzahl von Mischsegmenten umfasst, von denen zumindest einige als ein Mischsegment ausgebildet sind, wie im Vorangehenden diskutiert ist.
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Die Vielzahl von Mischsegmenten kann in Reihe hintereinander entlang einer Längsachse des statischen Mischers angeordnet sein, um ein Mischelement zu bilden. Außerdem können die Auslässe eines Mischsegments neben den Einlässen des nächsten Mischsegments der Reihe angeordnet sein. Dabei können die länglichen Einlässe zumindest einiger der mehreren Mischsegmente so angeordnet sein, dass ihre Erstreckungen im Wesentlichen senkrecht zueinander oder parallel zueinander angeordnet sind.
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In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass die einzelnen Mischsegmente der Reihe voneinander getrennt sein können, vorzugsweise sind jedoch zumindest einige der einzelnen Mischsegmente der Reihe miteinander verbunden und insbesondere einstückig als Teil eines Mischelements oder als ein Mischelement, beispielsweise in einem Spritzgussverfahren, ausgebildet.
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Die zuvor in Bezug auf die Mischsegmente erläuterten Vorteile gelten in gleicher Weise für den statischen Mischer gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Abgabeanordnung, wobei die Abgabeanordnung einen statischen Mischer und eine mit entsprechenden Materialien gefüllte Mehrkomponentenkartusche umfasst.
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Die zuvor in Bezug auf die Mischsegmente erläuterten Vorteile gelten in gleicher Weise für die Abgabeanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Die Mehrkomponentenkartusche kann somit mit Materialien befüllt werden, die aus der Gruppe von Elementen ausgewählt sind, die aus topischen Medikamenten, medizinischen Flüssigkeiten, Wundpflegeflüssigkeiten, kosmetischen und/oder Hautpflegepräparaten, zahnmedizinischen Flüssigkeiten, veterinärmedizinischen Flüssigkeiten, Klebstoffflüssigkeiten, Desinfektionsflüssigkeiten, Schutzflüssigkeiten, Farben und Kombinationen der vorgenannten bestehen.
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Solche Flüssigkeiten und damit die Abgabeanordnung können daher sinnvoll eingesetzt werden bei der Behandlung von Zielbereichen wie der Nase (z.B. Antihistaminika-Cremen etc.), den Ohren, den Zähnen (z.B. Abformungen für Implantate oder bukkale Anwendungen (z.B. Aphten, Zahnfleischbehandlung, Mundwunden etc.), den Augen (z.B. punktgenaues Auftragen von Medikamenten auf die Augenlider (z.B. Chalazion, Infektion, Entzündungshemmer, Antibiotika etc.), den Lippen (z.B. Herpes), dem Mund, der Haut (z.B. Antimykotika, dunkle Flecken, Akne, Warzen, Schuppenflechte, Hautkrebsbehandlung, Tattooentfernungsmedikamente, Wundheilung, Narbenbehandlung, Fleckenentfernung, Anti-Juckreiz-Applikationen usw.), anderen dermatologischen Anwendungen (z.B. Hautnägel (z.B. Antimykotika-Applikationen oder Verstärkungsrezepturen etc.) oder zytologische Anwendungen
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Alternativ können die Fluide und damit die Abgabeanordnung auch im industriellen Bereich sowohl zur Herstellung von Produkten als auch zur Reparatur und Wartung bestehender Produkte eingesetzt werden, z.B. in der Bauindustrie, der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrtindustrie, im Energiesektor, z.B. für Windkraftanlagen, etc. Die Abgabeanordnung kann z. B. zum Abgeben von Baustoffen, Dichtstoffen, Klebematerial, Klebstoffen, Farben, Lacken und/oder Schutzschichten verwendet werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zum Mischen von Mehrkomponentenmaterial unter Verwendung einer Abgabeanordnung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- - Abgeben von Mehrkomponentenmaterial aus der Mehrkomponentenkartusche;
- - Führen des Mehrkomponentenmaterials zum statischen Mischer;
- - Bereitstellen von mindestens zwei, vorzugsweise drei jeweiligen Teilströmen von Mehrkomponentenmaterial an einem ersten Einlass und einem zweiten Einlass und optional an einem dritten Einlass eines Mischsegments des statischen Mischers; und
- - Führen des einen der jeweiligen Teilströme von einem ersten Einlass zu ersten und zweiten Auslässen des Mischsegments und des jeweiligen Teilstroms, der an dem zweiten Einlass und optional an dem dritten Einlass vorhanden ist, zu einem gemeinsamen dritten Auslass des Mischsegments, um zumindest eine teilweise Vermischung des Teilstroms in dem Mischsegment zu bewirken.
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Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung der Figuren beschrieben. Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in der:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Abgabeanordnung zeigt;
- 2 eine perspektivische Ansicht eines Mischelements eines statischen Mischers zeigt;
- 3 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Mischelements zeigt;
- 4 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Mischelements zeigt;
- 5 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Mischelements zeigt;
- 6 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Mischelements zeigt;
- 7 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Mischelements zeigt;
- 8a bis 8d schematische Ansichten der Einlässe der Mischelemente der 2, 4, 5 und 6 zeigen; und
- 9a und 9b schematische Ansichten der Ein- und Auslässe des Mischelements von 7 zeigen.
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Im Folgenden werden für Teile mit gleicher oder gleichwertiger Funktion die gleichen Bezugszeichen verwendet. Alle Aussagen zur Richtung eines Bauteils beziehen sich auf die in der Zeichnung dargestellte Position und können in der tatsächlichen Anwendungssituation naturgemäß abweichen.
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1 zeigt schematisch eine Abgabeanordnung 1, die einen statischen Mischer 2 und eine Mehrkomponentenkartusche 3 umfasst. Die in 1 gezeigte Mehrkomponentenkartusche 3 ist eine Zweikomponenten-Kartusche 3', die mit entsprechenden Zweikomponenten-Materialien M, M', z. B. einem Härter und einem Bindermaterial gefüllt ist.
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Der statische Mischer 2 umfasst zwei Einlässe 4, 4' an seinem ersten Ende 5. Die beiden Einlässe 4, 4' sind mit den Auslässen 6, 6' der Zweikomponenten-Kartusche 3' verbunden. Im vorliegenden Beispiel nehmen die Einlässe 4, 4' die Auslässe 6, 6' der Zweikomponenten-Kartusche 3' auf. In Verbindung damit sei angemerkt, dass auch andere Formen des Zusammenwirkens zwischen den Einlässen 4, 4' und den Auslässen 6, 6' möglich sind.
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Ein Gehäuse 7 des schematisch dargestellten statischen Mischers 2 umfasst ferner Ausrichtmittel 8, 8', die eine korrekte Ausrichtung der Einlässe 4, 4' des statischen Mischers 2 relativ zu den Auslässen 6, 6' der Zweikomponentenkartusche 3' ermöglichen. Die Ausrichtmittel 8, 8' können z.B. als bajonettartige Verbindungsmittel (nicht dargestellt) ausgebildet sein und dienen somit auch als eine Art Befestigungsmittel (nicht dargestellt) zur Befestigung des statischen Mischers 2 an der Zweikomponentenkartusche 3'. Andere Arten von Befestigungsmitteln (ebenfalls nicht abgebildet), wie z. B. ein Sicherungsring, können ebenfalls verwendet werden und sind dem Fachmann wohl bekannt.
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Das Gehäuse 7 hat außerdem einen Abgabeauslass 9 an einem zweiten Ende 10 des statischen Mischers 2. Das gemischte Mehrkomponentenmaterial M, M' wird nach seinem Durchgang durch den statischen Mischer 2 über den Abgabeauslass 9 abgegeben. Der Abgabeauslass 9 ist in einer Längsachse A des statischen Mischers 2 angeordnet. Die Längsachse A erstreckt sich von den Einlässen 4, 4' des statischen Mischers 2 bis zum Auslass 9 des statischen Mischers 2.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Mischelements 11 eines statischen Mischers 2. Das Mischelement 11 setzt sich aus sechs wellenförmigen Mischsegmenten 12 zusammen. Die sechs Mischsegmente 12 sind entlang der Längsachse A des statischen Mischers 2 hintereinander angeordnet. Jedes Mischsegment 12 umfasst einen Einlassbereich 13 und einen Auslassbereich 14. Der Auslassbereich 14 des einen Mischsegments 12 ist neben dem Einlassbereich 13 des nächsten Mischsegments 12 der Reihe angeordnet.
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Jeder Einlassbereich 13 umfasst einen ersten, zweiten und dritten Einlass 13', 13", 13''', die an einer ersten Seite 15 des Mischsegments 12 angeordnet sind (siehe hierzu auch 8). Jeder Auslassbereich 14 umfasst einen ersten, einen zweiten und einen dritten Auslass 14', 14'', 14''', die an einer der ersten Seite 15 gegenüberliegenden zweiten Seite 16 des Mischsegments 12 angeordnet sind, wobei die Längsachse A des statischen Mischers 2 der Längsachse A des Mischsegments 12 entspricht und sich zwischen der ersten und der zweiten Seite 15, 16 erstreckt.
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Der erste und der dritte Einlass 13', 13''' jedes Mischsegments 12 sind mit dem zweiten Auslass 14" verbunden. Der zweite Einlass 13" ist mit dem ersten und dritten Auslass 14', 14''' verbunden. Die jeweiligen Einlässe 13', 13'', 13''' sind über jeweilige Durchgänge 17 mit den jeweiligen Auslässen 14', 14'', 14''' verbunden, um jeweilige Teilströme M'' des Mehrkomponentenmaterials M, M' von den Einlässen 13', 13'', 13''' zu den Auslässen 14', 14'', 14''' umzuleiten.
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Die jeweiligen Durchgänge 17 haben Wände 18, die durch gekrümmte Flächen 18' gebildet werden. Die Wände 18 sind so gestaltet, dass sie die jeweiligen Einlässe 13', 13'', 13''' im Einlassbereich 13 voneinander trennen. Außerdem sind die Wände so gestaltet, dass sie die Auslässe 14', 14'', 14''' im Auslassbereich 14 voneinander trennen.
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Eine Haupterstreckung der Einlässe 13', 13'', 13''' ist so angeordnet, dass sie parallel zu oder zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckung des/der Auslasses/Auslässe 14', 14'', 14''' ist, mit dem/denen sie über den jeweiligen Durchgang 17 verbunden ist/sind.
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Eine Krümmung der gekrümmten Flächen 18' ist so gewählt, dass sich ein Querschnitt des jeweiligen Durchgangs 17 senkrecht zur Längsachse A zwischen den jeweiligen Einlässen 13, 13', 13'', 13''' und den Auslässen 14, 14', 14'', 14''' allmählich in der Größe ändert.
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In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass ein Querschnitt des jeweiligen Durchgangs 17 in einer Ebene senkrecht zur Längsachse A in einem mittleren Bereich 32 am kleinsten ist. Der mittlere Bereich 32 ist im Allgemeinen der Bereich, der zwischen den jeweiligen Einlässen 13, 13', 13'', 13''' und Auslässen 14, 14', 14'', 14''' angeordnet ist, insbesondere der Bereich, der direkt zwischen den jeweiligen Einlässen 13, 13', 13'', 13''' und Auslässen 14, 14', 14'', 14''' angeordnet ist. Insbesondere gilt, dass sich der Querschnitt zwischen dem Einlass 13, 13', 13'', 13''' und dem mittleren Bereich 32 in der Größe allmählich verkleinert und dann zwischen dem mittleren Bereich 32 und dem Auslass 14, 14', 14'', 14''' in der Größe allmählich vergrößert, um die gewünschte Verdichtung und Entspannung des Mehrkomponentenmaterials M, M' in jedem Strömungsweg für eine vollständige Durchmischung desselben zu erreichen.
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In diesem Zusammenhang sei weiter angemerkt, dass der Querschnitt des jeweiligen Durchgangs 17 im mittleren Bereich 32 etwa 30 bis 80 %, insbesondere 40 bis 60 % des Querschnitts des jeweiligen Durchgangs am Einlass 13, 13', 13'', 13''' und/oder am Auslass 14, 14', 14'', 14''' beträgt.
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Es sei ferner angemerkt, dass in einer Ausführungsform die Form eines der jeweiligen Durchgänge 17 zwischen den Einlässen 13, 13', 13'', 13''' und den Auslässen 14, 14', 14'', 14''' in zumindest einigen Querschnitten senkrecht zur Längsachse A elliptisch oder zumindest im Wesentlichen elliptisch ist.
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Bei anderen Ausführungsformen ist die Form eines der jeweiligen Durchgänge 17 zwischen den Einlässen 13, 13', 13'', 13''' und den Auslässen 14, 14', 14'', 14''' in zumindest einigen Querschnitten senkrecht zur Längsachse A hyperbolisch oder zumindest im Wesentlichen hyperbolisch.
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Bei anderen Ausführungsformen ist die Form eines der jeweiligen Durchgänge 17 zwischen den Einlässen 13, 13', 13'', 13''' und den Auslässen 14, 14', 14'', 14''' in zumindest einigen Querschnitten senkrecht zur Längsachse A V-förmig oder zumindest im Wesentlichen V-förmig.
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Ein Winkel zwischen den beiden Schenkeln, d.h. den beiden die Schenkel bildenden Wänden 18, 18', des V-förmigen oder zumindest im wesentlichen V-förmigen Querschnitts wird im Bereich zwischen 20° bis 180° in einem Querschnitt senkrecht zur Längsachse A gewählt.
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In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass, wenn das Mischsegment 12 einen Durchgang 17 umfasst, der in einigen Querschnitten eine V-förmige Struktur aufweist, wie z.B. in 2 gezeigt, dann kann die V-Form des Mischsegments 12 zwischen dem Einlass 13 und dem Auslass 14 gespiegelt sein und die V-Form des Mischsegments 12 ändert sich über eine Länge des Mischsegments 12 parallel zur Längsachse A von z.B. einem Winkel von 30° zwischen den Wänden 18, 18' für den zentralen Durchgang 17 am Einlass zu 330° zwischen den Wänden 18, 18' für den zentralen Durchgang am Auslass 14, wobei der Durchgang 17 am Einlass mit den V-förmigen Außenwänden 18, 18' nicht der gleiche Durchgang am Auslass 14 mit den V-förmigen Außenwänden 18, 18' ist.
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In noch weiteren Ausführungsformen ist die Form des jeweiligen Durchgangs 17 zwischen den Einlässen 13, 13', 13'', 13''' und den Auslässen 14, 14', 14'', 14''' eine Mischung aus elliptisch und/oder hyperbolisch und/oder v-förmig oder eine Mischung aus zumindest im Wesentlichen elliptisch und/oder zumindest im Wesentlichen hyperbolisch und/oder zumindest im Wesentlichen V-förmig bei zumindest einigen Querschnitten senkrecht zur Längsachse A.
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Die Mischsegmente 12 können z. B. mittels Freiformflächenmodellierung so gestaltet werden, dass die gekrümmten Flächen jedes Mischsegments 12 in zwei Dimensionen gekrümmt sind.
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In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass jeder der Durchgänge 17 vorzugsweise so gestaltet ist, dass er keine Winkelflächen bzw. geometrischen Elemente aufweist, die Toträume entstehen lassen können, wobei Toträume Bereiche sind, in denen sich Mehrkomponentenmaterial M, M' sammeln und nicht weiter am Mischvorgang teilnehmen kann und wobei die Toträume z. B. durch Taschen, Vorsprünge und Kanten etc. gebildet werden.
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Ebenfalls durch eine gestrichelte Linie ist einer der Strömungswege M'' des Mehrkomponentenmaterials M, M' angedeutet, wie es durch das Mischelement 11 strömt. Der Strömungsweg M'' tritt über den zweiten Einlass 13" in das erste von sechs Mischsegmenten 12 ein und verlässt das Mischsegment über den dritten Auslass 14'''. Der Strömungsweg M'' tritt dann am dritten Einlass 13''' in das zweite Mischsegment 12 ein und verlässt das zweite Mischsegment 12 über den zweiten Auslass 14". Der Strömungsweg M'' tritt dann am zweiten Einlass 13" in das dritte Mischsegment ein und verlässt das dritte Mischsegment 12 über den ersten Auslass 14', um in den dritten Einlass 13''' des vierten Mischsegments 12 der Reihe einzutreten. Dieser Fortschritt des Strömungsweges M'' setzt sich fort, bis der Strömungsweg M'' das sechste Mischsegment 12 des Mischelementes 11 über den dritten Auslass 14''' verlässt.
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In jedem Mischsegment 12 sind verschiedene Strömungswege M'' vorhanden und durch die Anordnung der Mischsegmente 12 derart, dass der Auslassbereich 14 eines Mischsegmentes 12 gegenüber dem Einlassbereich 13 des unmittelbar benachbarten Mischsegmentes 12 um 90° gedreht ist, wird eine vollständige Durchmischung der verschiedenen Strömungswege M'' zwischen den Einlässen 4, 4' des statischen Mischers und dem Abgabeauslass 9 des statischen Mischers 2 bewirkt. Die gekrümmten Flächen der Mischsegmente 12 sorgen dafür, dass ein möglichst gleichmäßiger Strömungsweg M'' in jedem der Durchgänge 17 der Mischsegmente 12 zur Verfügung steht.
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Die Enden 20 der Wände 18 der gekrümmten Flächen 18', die einen Teil der jeweiligen Einlässe 13', 13'', 13''' und der jeweiligen Auslässe 14', 14'', 14''' bilden, sind in der senkrecht zur Längsachse A verlaufenden Ebene an einer jeweiligen Einlassöffnung 21 und an einer jeweiligen Auslassöffnung 22 divergierend zueinander angeordnet.
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In der Ebene, die senkrecht zur Längsachse A verläuft, haben die Enden 20 der Wände im Allgemeinen eine V-Form, genauer gesagt eine gerundete V-Form, und laufen von einem gemeinsamen Punkt 23 aus auseinander.
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3 zeigt einen weiteren Typ des Mischelements 11 mit einem Mischsegment 12. Zwischen direkt benachbarten Mischsegmenten 12 des Mischelements 11 sind Abstandhalter 19 angeordnet. Die Abstandhalter 19 befinden sich an den Enden 20 der Wände 18, die die Teile der jeweiligen ersten, zweiten und dritten Einlässe 13', 13'', 13''' bilden. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass die Abstandhalter 19 alternativ oder zusätzlich auch an den Wänden 18 der gekrümmten Flächen 18' ausgebildet sein können, die Teile der jeweiligen ersten, zweiten und dritten Auslässe 14', 14'', 14''' bilden.
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Die Abstandhalter 19 sind aus Materialbahnen 19' gebildet, die sich teilweise über eine komplette Länge des Endes 20 der Wand 18 erstrecken, die den Teil des jeweiligen Einlasses 13', 13'', 13''' bildet. Im vorliegenden Beispiel ist der Abstandhalter 19 einstückig mit dem Mischsegment 12 und aus dem gleichen Material wie das Mischsegment 12 ausgebildet. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass die Materialbahn 19' auch aus einem anderen Material bestehen und durch eine andere Form von Elementen gebildet werden könnte.
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Die Enden 20 der Wände 18, die Teil der jeweiligen Einlässe 13', 13'', 13''' und/oder der jeweiligen Auslässe 14', 14'', 14''' bilden, sind an der jeweiligen Einlassöffnung 21 und an der jeweiligen Auslassöffnung 22 in der senkrecht zur Längsachse A verlaufenden Ebene parallel zueinander angeordnet. Die jeweiligen Einlässe 13', 13'', 13''' und Auslässe 14', 14'', 14''' der Mischsegmente 12 haben somit eine längliche Form (siehe hierzu auch die in den 8c und 8d dargestellten Beispiele).
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines weiteren Mischelements 11. Die Mischsegmente umfassen ferner keilförmige Abschnitte 24, die in zwei der jeweiligen Durchgänge 17 jedes Mischsegments 12 angeordnet sind.
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Die keilförmigen Abschnitte 24 ragen von den Enden 20 der Wände 18, die die ersten, zweiten und dritten Einlässe 13', 13'', 13''' bzw. die Auslässe 14', 14'', 14''' voneinander trennen, in die Durchgänge 17.
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Die keilförmigen Abschnitte 24 wirken zum einen als Strömungsleit- oder Umlenkelemente, die so konfiguriert sind, dass sie einen Teil eines Teilstroms M'' des Mehrkomponentenmaterials M, M' innerhalb einem der Durchgänge 17 zwischen dem Einlassbereich 13 und dem Auslassbereich 14 umlenken.
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Andererseits sind die keilförmigen Abschnitte 24 auch so gestaltet, dass sie einen sogenannten Totraum einnehmen, in dem sich das Mehrkomponentenmaterial M, M' sammeln kann, ohne dass es leicht vermischt wird. Aufgrund der fehlenden Durchmischung kann das Mehrkomponentenmaterial M, M' an diesen Stellen oft innerhalb eines statischen Mischers 2 verbleiben, ohne gemischt worden zu sein. Durch die Bereitstellung der keilförmigen Abschnitte 24 kann somit die Menge an Mehrkomponentenmaterial M, M', die nach dem Einsatz in einem statischen Mischer 2 verbleibt, deutlich reduziert und das Mischergebnis weiter verbessert werden.
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Wie ebenfalls gezeigt ist, ragen die keilförmigen Abschnitte 24 als dreieckiges Prisma 25 aus den gekrümmten Flächen 18 heraus, wobei ein Scheitelpunkt 26 des jeweiligen Prismas 25 entweder in oder weg von der Richtung der Längsachse A zeigt.
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Außerdem sind Teile der Wände 18, die Teil der jeweiligen Einlässe 13', 13'', 13''' und der jeweiligen Auslässe 14', 14'', 14''' bilden, an der jeweiligen Einlassöffnung 21 und an der jeweiligen Auslassöffnung 22 in der senkrecht zur Längsachse A verlaufenden Ebene parallel zueinander angeordnet.
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Die übrigen Teile der Wände 18 sind an der jeweiligen Einlassöffnung 21 und an der jeweiligen Auslassöffnung 22 divergierend zueinander angeordnet. Der am weitesten beabstandete Teil der Wände 18 ist mit zwei weiteren Scheitelpunkten 27 des Prismas 25 ausgerichtet. Die jeweilige Bodenfläche 25' des Prismas 25 bildet einen Teil des Strömungsweges im Bereich des jeweiligen zweiten Einlasses 13" bzw. zweiten Auslasses 14".
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines weiteren Mischelements 11. Die Enden 20 der Wände 18, die die jeweiligen Teile der Einlässe 13', 13'', 13''' und der Auslässe 14', 14'', 14''' bilden, sind aus geraden Materialabschnitten gebildet. Die geraden Abschnitte sind so angeordnet, dass die im Einlassbereich 13 vorhandenen Wände 20 und die im Auslassbereich 14 vorhandenen Wände 20 voneinander divergieren. Das bedeutet, dass ein Abstand an einer Seite 28 des Mischsegments 12 zwischen den Wänden 18 kleiner als ein Abstand an der gegenüberliegend angeordneten Seite 29 des Mischsegments 12 zwischen den Wänden 18 ist.
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6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines weiteren Mischelements 11. Das Mischelement 11 aus 6 ist so konfiguriert, dass es in ein quaderförmiges Gehäuse 7 eingesetzt werden kann. Zu diesem Zweck ist eine Hülle, die das Mischsegment 11 entlang der Längsachse A der Mischsegmente 12 umschließt, quaderförmig oder zumindest im Wesentlichen quaderförmig. Im gezeigten Beispiel haben die Einlässe 13', 13'', 13''' und die Auslässe 14', 14'', 14''' (siehe hierzu auch 8d) an den Ein- und Auslassöffnungen 21, 22 eine allgemein rechteckige Form.
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7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines weiteren Mischelements 11. Die Mischsegmente 12 umfassen jeweils einen ersten und zweiten Einlass 13', 13" sowie einen ersten, zweiten und dritten Auslass 14', 14'', 14'''.
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Der erste Einlass 13' ist mit dem ersten und dritten Auslass 14', 14''' verbunden und der zweite Einlass 13" ist mit dem zweiten Auslass 14" verbunden. Eine Haupterstreckung der Einlässe 13', 13" ist so angeordnet, dass sie um einen Drehwinkel von 90° um die Längsachse A gegenüber einer Haupterstreckung der Auslässe 14', 14'', 14''' gedreht ist. Die jeweiligen Durchgänge 17 werden durch die Wände 18 gebildet, die von den gekrümmten Flächen 18' gebildet werden.
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In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass die in den 2 bis 7 dargestellten Mischsegmente 12 in Richtung der Längsachse A eine Höhe aufweisen können, die im Bereich von 2 bis 20 mm gewählt ist. Im Beispiel von 3 entspricht die Höhe 10 mm. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass es bevorzugt ist, wenn die Höhe des Mischsegments 12 80 bis 120 % einer Breite oder eines Durchmessers des Mischsegments 12 entlang der Längsachse A entspricht.
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Weiterhin ist anzumerken, dass eine Dicke jeder der Wände 18 im Bereich von 0,12 bis 1,5 mm, insbesondere von 0,16 bis 1,05 mm, gewählt werden kann. In dem z. B. in 2 dargestellten Beispiel haben die Wände 18 eine Dicke, die 0,52 mm entspricht. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass es vorteilhaft ist, wenn die Dicke der Wände 18 1 bis 20 % des Durchmessers des Mischsegments 12 entspricht.
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Ein Durchmesser der Mischsegmente 12 in einer Ebene senkrecht zur Längsachse A der Mischsegmente 12 der 2 bis 5 und 7 kann im Bereich von 1,5 bis 18 mm gewählt werden. Im Beispiel von 7 entspricht der Durchmesser 10 mm. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass der Durchmesser des Mischsegments 12 vorzugsweise zwischen 80 und 120 % der Länge des Mischsegments 12 gewählt ist.
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In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass, wenn ein Mischelement 11 für ein quaderförmiges Gehäuse 7, wie das, das in 6 dargestellt ist, konfiguriert ist, dass eine Seitenlänge der Mischsegmente 12 in der Ebene senkrecht zur Längsachse im Bereich von 4 bis 20 mm gewählt werden kann und in dem in 6 dargestellten Beispiel eine Seitenlänge hat, die 10 mm entspricht. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass die Seitenlänge der Mischsegmente 12 vorzugsweise im Bereich von 80 bis 120 % der Länge des Mischsegments 12 entlang der Längsachse A gewählt ist.
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Vorzugsweise wird eine Wanddicke jeder der Wände 21, 22 von 3 bis 10 %, vorzugsweise von 4 bis 7 % der Seitenlänge, der Höhe und/oder des Durchmessers des jeweiligen Mischsegments 12 gewählt.
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Es ist anzumerken, dass die Enden 20 der Wände 18, die zumindest einen Teil der jeweiligen Einlässe 13', 13'', 13''' und der Auslässe 14', 14'', 14''' bilden, Kanten 21 aufweisen.
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Die Kanten 21 können eine unterschiedliche Dicke entlang einer Länge der Kante 21 haben. Die Dicke kann z. B. um bis zu 50 % über die Länge der Kante 21 variieren. Wenn eine Kante mit unterschiedlicher Dicke vorgesehen ist, dann liegt das daran, dass das Mischsegment 12 zum einen steifer ausgeführt werden kann und zum anderen der Strömungs- und Mischweg innerhalb eines Mischsegments 12 verbessert werden kann.
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Die Mischelemente 11 der 2 bis 5 und 7 sind zum Einsetzen in ein zylindrisch geformtes Gehäuse 7 ausgebildet, und zu diesem Zweck ist eine die Mischsegmente 12 entlang der Längsachse A der Mischsegmente 12 umschließende Hülle zylindrisch oder zumindest im Wesentlichen zylindrisch geformt.
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In allen dargestellten Ausführungsformen kann die Anzahl der Mischsegmente 12 pro Mischelement in Abhängigkeit von der konkreten Anwendung im Bereich von 3 bis 30, insbesondere 4 bis 20, vorzugsweise 8 bis 16 Mischsegmenten 12 gewählt werden.
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Die 8a bis 8d zeigen Ansichten der Einlassbereiche 13 der Mischelemente der 2, 4, 5 bzw. 6. Das Gehäuse 7, das die Mischsegmente an den Einlassbereichen 13 umgibt, ist ebenfalls angedeutet. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass die Ansichten der Auslassbereiche 14 gleich sind, weshalb sie weggelassen wurden. Selbstverständlich gelten alle Ausführungen zur Gestaltung und Form der Einlassbereiche 13 in den 8a bis 8d auch für den entsprechenden Auslassbereich 14.
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8a zeigt eine Ansicht des Einlassbereichs 13 der im Zusammenhang mit 2 beschriebenen Mischsegmente 12. Die Innenwand des Gehäuses 7 und die Enden der Wände 18 der gekrümmten Flächen 18' bilden zusammen die Einlassöffnungen 21 des ersten, zweiten und dritten Einlasses 13', 13'', 13'''. Der erste und dritte Einlass 13', 13''' sowie der erste und dritte Auslass 14', 14" haben im Bereich der Einlassöffnung 21 bzw. der Auslassöffnung 22 eine Form, die einem Halbmond ähnelt. Wohingegen die Form des zweiten Einlasses 13" wie die des zweiten Auslasses 14" der eines gekrümmten Dreiecks ähnelt.
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8b zeigt eine Ansicht des Einlassbereichs 13 des im Zusammenhang mit 4 beschriebenen Mischsegments 12. Der Einlassbereich 13 hat einen kreisförmigen Querschnitt in der Ebene senkrecht zur Längsachse A. Außerdem sind Teile der Wände 18, die Teil der jeweiligen Einlässe 13', 13'', 13''' (und der jeweiligen Auslässe 14', 14'', 14''') sind, an der jeweiligen Einlassöffnung 21 (bzw. an der jeweiligen Auslassöffnung 22) in der senkrecht zur Längsachse A verlaufenden Ebene parallel zueinander angeordnet. Die übrigen Teile der Wände 18 sind an der jeweiligen Einlassöffnung 21 (und an der jeweiligen Auslassöffnung 22) divergierend zueinander angeordnet.
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8c zeigt eine Ansicht des Einlassbereichs 13 des im Zusammenhang mit 5 beschriebenen Mischsegments 12. Die Enden 20 der Wände 18 sind aus geraden Materialabschnitten gebildet, die von einer Seite 28 des Mischsegments 12 zu einer anderen Seite 29 divergieren, die der Seite 28 gegenüberliegt.
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8d zeigt eine Ansicht des Einlassbereichs 13 des im Zusammenhang mit 6 beschriebenen Mischsegments 12. Dieser ist so konfiguriert, dass er in einem quaderförmigen Gehäuse 7 positioniert werden kann. Der Einlassbereich 13 ist in drei Einlassöffnungen 21 unterteilt, wobei eine Summe der Fläche der Einlassöffnungen 21 des zweiten und dritten Einlasses 13', 13''' der gleichen Fläche wie die des zweiten Einlasses 13" entspricht. Die drei Einlässe 13', 13", 13''', wie auch die drei Auslässe 14', 14'', 14''' haben an der jeweiligen Ein- und Auslassöffnung 21, 22 eine rechteckige Form.
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In der Ausführungsform des Mischelements 11 von 3 würde eine Zeichnung wie die, die im Zusammenhang mit 8a bis 8d gezeigt ist, einen Kreis aus einem zylindrisch geformten Gehäuse 2 in der Ebene senkrecht zur Längsachse A und zwei parallel zueinander verlaufende Wände 18 zeigen, wobei der erste und der dritte Einlass 13', 13''' beiderseits des länglichen zweiten Einlasses 13" eine halbkreisförmige Form aufweisen.
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Aus den in den 8a bis 9b gezeigten Beispielen ist ersichtlich, dass die Wände 18, die durch die gekrümmten Flächen 18' gebildet werden, Kanten 30 aufweisen, die so gestaltet sind, dass sie direkt angrenzend an eine Innenfläche 31 (siehe 8a bis 9b) des Gehäuses 7 des statischen Mischers 2 angeordnet sind. Die Kanten 30 können im Allgemeinen so zur Innenfläche 31 ausgerichtet sein, dass kein Mehrkomponentenmaterial M, M' zwischen den Kanten 30 und der Innenfläche 31 hindurchtreten kann.
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Die 9a und 9b zeigen Ansichten des Einlassbereichs 13 und des Auslassbereichs 14 des Mischelements von 7. Der Einlassbereich 13 ist in zwei Einlassöffnungen 21 unterteilt, die jeweils die halbe Gesamtfläche der kombinierten Einlassöffnungen 21 aufweisen. Die Unterteilung erfolgt durch die Wand 18 der gekrümmten Fläche 18', wie in 9a dargestellt. Der Auslassbereich 14 ist in drei Auslassöffnungen 22 unterteilt, wobei die Summe der Fläche der Auslassöffnungen des zweiten und dritten Auslasses 14', 14''' der gleichen Fläche entspricht wie die der zweiten Auslassöffnung 14".
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Wie in den vorangehenden 8a bis 9b angedeutet, nimmt, wenn drei Einlässe vorgesehen und nebeneinander angeordnet sind, eine Fläche der Einlassöffnung 21 des zweiten Einlasses 13", d.h. des mittig liegenden Einlasses, dann zwischen 40 und 60 % einer Gesamtfläche der kombinierten Einlassöffnungen 21 ein. Es ist bevorzugt, wenn die Einlassöffnung 21 des zweiten Einlasses 13" mindestens im Wesentlichen 50 % oder 50 % der kombinierten Fläche der Einlassöffnungen 21 des ersten, zweiten und dritten Einlasses 13', 13'', 13''' einnimmt.
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In diesem Zusammenhang ist auch zu beachten, dass, wenn drei Auslässe 14', 14'', 14''' vorgesehen und nebeneinander angeordnet sind, eine Fläche einer mittig liegenden Auslassöffnung 22 des Auslasses 14" dann zwischen 40 bis 60 % einer Gesamtfläche der kombinierten Auslassöffnungen 22 einnimmt. Es ist bevorzugt, wenn die Auslassöffnung 22 des zweiten Einlasses mindestens im Wesentlichen 50 % oder 50 % der kombinierten Fläche der Auslassöffnungen 22 des ersten, zweiten und dritten Einlasses 13', 13'', 13''' einnimmt.
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Bei Verwendung der Abgabeanordnung 1 wird das Mehrkomponentenmaterial M, M' aus der Mehrkomponentenkartusche 3, 3' abgegeben. Das Mehrkomponentenmaterial M, M' wird dann zum statischen Mischer 2 geführt. Je nach genauer Ausgestaltung des Mischelementes 11 des statischen Mischers 2 werden am ersten Einlass 13' und am zweiten Einlass 13" und, falls vorgesehen, am dritten Einlass 13''' des ersten Mischsegmentes 12 der Reihe von Mischsegmenten 12, die das Mischelement 11 des statischen Mischers 2 bilden, entweder zwei (siehe z.B. 7) oder drei (siehe z.B. 2 bis 6) jeweilige Teilströme M'' des Mehrkomponentenmaterials M, M' zur Verfügung gestellt.
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Sobald das Mehrkomponentenmaterial M, M' am Einlassbereich 13 bereitgestellt ist, wird einer der jeweiligen Teilströme M'' vom zweiten Einlass 13" zum ersten und dritten Auslass 14', 14''' des Mischsegments 12 geleitet. Auf diese Weise wird der am zweiten Einlass 13" vorhandene Teilstrom M'' in zwei Teilströme M'' innerhalb des Mischsegments aufgeteilt. Der jeweils am ersten Einlass 13' und optional am dritten Einlass 13''' anstehende Teilstrom wird zum zweiten Auslass 14'' des Mischsegments 12, d.h. zu einem gemeinsamen Auslass, geführt und somit werden diese Teilströme zusammengeführt.
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Diese Aufteilung und Kombination der Teilströme M'' erfolgt innerhalb eines Mischsegmentes. Dies bewirkt zumindest eine teilweise Durchmischung der Teilströme M'' innerhalb des einen Mischsegments 12. Diese Vermischung der Teilströme M'' erfolgt zusätzlich zu der auch bei Mischern des Standes der Technik stattfindenden Aufteilung und Zusammenführung der Teilströme M'' an der Schnittstelle zwischen direkt benachbarten Mischsegmenten 12.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Abgabeanordnung
- 2
- statischer Mischer
- 3, 3'
- Mehrkomponentenkartusche, Zweikomponentenkartusche
- 4, 4'
- Einlass
- 5
- erstes Ende
- 6, 6'
- Auslass
- 7
- Gehäuse
- 8, 8'
- Ausrichtmittel
- 9
- Abgabeauslass
- 10
- zweites Ende
- 11
- Mischelement
- 12
- Mischsegment
- 13, 13', 13'', 13'''
- Einlass, erster Einlass, zweiter Einlass, dritter Einlass
- 14, 14', 14'', 14'''
- Auslass, erster Auslass, zweiter Auslass, dritter Auslass
- 15
- erste Seite
- 16
- zweite Seite
- 17
- Durchgang
- 18, 18'
- Wand, gekrümmte Fläche
- 19, 19'
- Abstandhalter, Materialbahn
- 20, 20'
- Ende, Kante
- 21
- Einlassöffnung
- 22
- Auslassöffnung
- 23
- Punkt
- 24
- keilförmiger Abschnitt
- 25, 25'
- Prisma, Unterseite von 25
- 26
- Scheitelpunkt
- 27
- Scheitelpunkt
- 28
- Seite
- 29
- Seite
- 30
- Kante
- 31
- Innenfläche
- 32
- mittlerer Bereich
- A
- Längsachse
- M, M', M''
- Material, Material, Strömungsweg
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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