EP1149626B1

EP1149626B1 - Statisches Mischelement und Statikmischer sowie Verwendung derselben

Info

Publication number: EP1149626B1
Application number: EP01109478A
Authority: EP
Inventors: Reto Koch
Original assignee: Sika Schweiz AG
Current assignee: Sika Schweiz AG
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2001-04-25
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2021-04-25
Also published as: EP1149626A1; ATE299750T1; DE50106752D1; ES2244514T3; US6585407B2; US20020001257A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein statisches Mischelement gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen Statikmischer gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 24 sowie die Verwendung derselben gemäss Anspruch 26.

Statische Mischelemente bzw. Statikmischer kommen im allgemeinen dann zur Anwendung, wenn zwei oder mehr Ströme aus fliessfähigen Stoffen zu einem im wesentlichen homogenen Stoffstrom vermischt werden sollen.

Aus dem Bereich der Klebstoffchemie sind Einweg-Statikmischer für Zweikomponenten-Klebstoffe bekannt, welche aus einem Kunststoffrohr mit einer lose eingeschobenen einstückigen Mischeinheit aus Kunststoff mit als Drallflügel ausgebildeten Mischerflügeln bestehen. Die Mischerflügel sind im Zentrum der Mischeinheit miteinander verbunden und bilden so ein zusammenhängendes Mischerflügelelement, welches sich im Kunststoffrohr mit den in Durchströmungsrichtung axial zuletzt angeordneten Mischerflügeln an einer axialen Schulter im Bereich des Austritts im Mischerrohr abstützt. Während Statikmischer dieser Bauart für die Vermischung niederviskoser Stoffe bei mittleren Durchsätzen gute Mischergebnisse liefern, sind die Mischresultate bei der Vermischung hochviskoser Stoffe bzw. bei grossen Stoffdurchsätzen nicht zufriedenstellend.

Es stellt sich daher die Aufgabe, ein statisches Mischelement, sowie, einen Statikmischer zur Verfügung zu stellen, welche die zuvor genannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen und zugleich kostengünstig in der Herstellung sind.

Diese Aufgabe wird von dem statischen Mischelement und dem Statikmischer gemäss den unabhängigen Ansprüchen gelöst.

In einem ersten Aspekt der Erfindung weist das statische Mischelement einen im wesentlichen rohrförmigen Mischerkanal auf, der in axialer Richtung ungeteilt ist, jedoch aus mehreren radialen Teilstücken bestehen kann. Die Innenwandung des Mischerkanals bildet die in radialer Richtung äussere Begrenzung des vom zu mischenden Gut durchströmten Querschnitts. Des weiteren weist das statische Mischelement radial an die Innenwandung des Mischerkanals angrenzende Mischerflügel auf, die bevorzugterweise als eines oder mehrere vom Mischerkanal separate Formteile ausgebildet sind und von denen mindestens zwei axial hintereinander im Mischerkanal angeordnet sind. Mischerkanal und Mischerflügel sind also in einer bevorzugten Ausführungsform separate Elemente, d.h. nicht einstückig miteinander ausgebildet. Mindestens ein Mischerflügel, der sich in Durchströmungsrichtung axial vor einem in Durchströmungsrichtung axial zuletzt angeordneten Mischerflügel befindet, oder mit anderen Worten ausgedrückt, der in Durchströmungsrichtung auf der vorletzten oder einer früheren axialen Position im Mischerkanal angeordnet ist, ist in dem Bereich, in welchem er radial an die Innenwandung des Mischerkanals angrenzt, mit der Innenwandung verbunden und zwar derart, dass eine Übertragung von in axialer Richtung wirkenden Kräften von diesem Mischerflügel auf den Mischerkanal möglich ist. Diese Verbindung, welche durch Kraftschluss hergestellt wird, führt zu einer Stabilisierung der axialen Position der Mischerflügel im Mischereintrittsbereich.

Wie bereits zuvor dargelegt wurde, bildet die Innenwandung des Mischerkanals die in radialer Richtung äussere Begrenzung des zu durchströmenden Querschnitts. Sie umschliesst diesen und steht grossflächig in Kontakt mit den hindurchströmenden Stoffen. Die Innenkontur des Mischerkanals ist rohrförmig und weist bevorzugterweise einen im wesentlichen runden und insbesondere einen kreisrunden Querschnitt auf. Unter im wesentlichen runden Querschnitten werden hier Querschnittformen verstanden, welche einer Bildung von toten Ecken beim Durchströmen entgegenstehen, wie z.B. ovale Querschnitte oder durch Vielecke angenäherte runde, ovale oder ähnliche Querschnitte. Wird ein nicht kreisrunder Querschnitt gewählt, so kann bei gleichmässiger axialer Mischerflügel- bzw. Drallflügelteilung ein Mischelement bereitgestellt werden, bei dem die Strömung abwechselnd beschleunigt und wieder abgebremst wird, was bei bestimmten Anwendungen zusätzlich zu einem verbesserten Mischergebnis beitragen kann. Neben den zuvor erwähnten Querschnittsformen sind jedoch ebenso Mischerkanäle mit im wesentlichen eckigen Querschnitten und insbesondere mit quadratischen Querschnitten vorgesehen. Insbesondere in dem Fall, dass die Mischerflügel als einfache Turbulenzflügel quer zur Durchströmungsrichtung des Mischelements im Mischerkanal ausgebildet sind, kann eine derartige Ausgestaltung Vorteile aufweisen.

Unter einem in axialer Richtung ungeteilten Mischerkanal wird ein Mischerkanal verstanden, dessen Innenwandung an einer gegebenen radialen Position über ihre gesamte axiale Erstreckung von einem einstückigen Bauteil gebildet wird. Das bedeutet mit anderen Worten, dass dieser Mischerkanal zwar aus mehreren radialen Teilstücken (z.B. zwei Halbschalen), von denen sich jede über seine gesamte Länge erstreckt, nicht jedoch aus mehreren axialen Teilstücken gebildet sein kann.

In einer bevorzugten Ausführung ist oder sind zumindest der oder die in Durchströmungsrichtung axial an erster Position angeordnete oder angeordneten Mischerflügel, also der oder die sich am Eintritt des eigentlichen Mischerkanals befindliche oder befindlichen Mischerflügel, mit der Innenwandung des Mischerkanals verbunden. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass eine Stabilisierung der axialen Position der Mischerflügel im Bereich der Angrenzung an die Innenwand des Mischerkanals und vor allem im Bereich des Eintritts des von den Mischerflügeln gebildeten Strömungskanals zu deutlich verbesserten Mischergebnissen bei der Vermischung hochviskoser Stoffe bzw. bei grossen Stoffdurchsätzen führt. Da die richtige axiale Position der Mischerflügel speziell im Eintrittsbereich des Mischelements von wesentlicher Bedeutung für das Mischergebnis zu sein scheint, treten diese Vorteile insbesondere bei sehr langen Mischelementen mit einer Vielzahl in axialer Richtung hintereinander angeordneter Mischerflügel deutlich zu Tage. Bei solchen Mischelementen ist die mögliche axiale Fehlpositionierung der in Durchströmungsrichtung zuerst angeordneten Flügel bei einer Deformation des Mischerflügelelements infolge von Strömungskräften besonders gross.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung sind mindestens zwei in axialer Richtung hintereinander angeordnete Mischerflügel in dem Bereich, in welchem diese radial an die Innenwandung des Mischerkanals angrenzen, mit der Innenwandung verbunden, was zu einer guten Stabilität der Mischergeometrie auch bei grossen an den Mischerflügeln angreifenden Strömungskräften führt, da sich diese in axialer Richtung am Mischerkanal abstützen. Besonders vorteilhaft ist es für die Stabilität, wenn zudem die in axialer Richtung hintereinander angeordneten Mischerflügel und/oder die sich auf gleicher axialer Position befindlichen Mischerflügel miteinander verbunden sind. Insbesondere wenn diese im Bereich des Zentrums des Mischerkanals miteinander verbunden sind, ergeben sich zusammen mit der Verbindung der Mischerflügel mit der Innenwandung des Mischerkanals äusserst formstabile Mischelemente.

Bevorzugterweise bilden mindestens zwei Mischerflügel ein zusammenhängendes Mischerflügelelement, was mit Vorteil durch gemeinsame einstückige Ausbildung der Mischerflügel erfolgt. In diesem Fall ergibt sich ein Mischelement mit einfachem Aufbau aus wenigen, kostengünstig herstellbaren Bauteilen. Es ist aber ebenso denkbar, einzelne Mischerflügel zu einem Mischerflügelelement zusammenzustecken oder zu verkleben. Ein solches Mischerflügelelement kann beispielsweise aus mindestens zwei auf gleicher axialer Position angeordneten Mischerflügeln bestehen, es weist jedoch bevorzugterweise mindestens zwei in axialer Richtung hintereinander angeordnete Mischerflügel auf, welche z.B. im Bereich des Zentrums des Elements miteinander verbunden sind.

Ebenfalls bevorzugt sind Ausführungen, bei denen die in axialer Richtung hintereinander angeordneten Mischerflügel des Mischerflügelelements in dem Bereich, der an die Innenwandung des Mischerkanals angrenzt, durch Stützstege miteinander verbunden sind. Diese Verbindung kann beispielsweise einstückig ausgebildet sein, indem die miteinander verbundenen Mischerflügel und die Stege ein einstückiges Spritzgussteil bilden. Es sind jedoch ebenso Ausführungen denkbar, bei denen einzelne Stege zwischen den Mischerflügeln befestigt sind oder bei denen sich an den Mischerflügeln befindliche stegartige Ausbildungen axial aufeinander abstützen.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Mischelements weist mindestens zwei Mischerflügelelemente auf und zwar bevorzugterweise mindestens zwei axial hintereinander im Mischerkanal angeordnete Mischerflügelelemente. Es ist jedoch ebenso denkbar, einzelne Mischerflügelelemente nebeneinander im Mischerkanal anzuordnen sowie eine Kombination der beiden Anordnungsmöglichkeiten zu verwenden. Auf die beschriebene Art und Weise lassen sich mit wenigen standardisierten Mischerflügelelementen Mischelemente verschiedener Baulängen resp. mit einer unterschiedlichen Anzahl Mischerstufen zusammenstellen sowie fertigungstechnische Probleme bei der Herstellung der Mischerflügelelemente überwinden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der oder sind die mit der Innenwandung des Mischerkanals verbundenen Mischerflügel bzw. ist das oder sind die Mischerflügelelemente über Formschluss in axialer Richtung mit dem Mischerkanal verbunden. Dieses wird mit Vorteil dadurch erreicht, dass die Aussenkontur der Mischerflügel oder Mischerflügelelemente und die Innenwandung des Mischerkanals eine bajonettartige oder eine gewindeartige Verbindung bilden, sich ein Formschluss durch Einrasten bzw. Eingreifen von Vorsprüngen in eine oder mehrere Vertiefungen zwischen denselben ergibt oder zusätzliche Elemente, wie z.B. Radialstifte, zur Bewirkung des Formschlusses zwischen den Mischerflügeln bzw. dem Mischerflügelelement und der Innenwandung des Mischerkanals verwendet werden. Werden Mischerflügelelemente mit in einem äusseren Bereich durch Stützstege miteinander verbundenen Mischerflügeln verwendet, so können diese Stege in radialen Vertiefungen in der Innenwandung des Mischerkanals angeordnet sein, was insbesondere dann sinnvoll ist, wenn die Stützstege Mittel zur Bewirkung eines axialen Formschlusses mit dem Mischerkanal aufweisen.

Es sind auch Kombinationen zusammen mit Formschluss denkbar, so z.B. Mischerflügelelemente mit federnden Stahlblechflügeln, welche sich entgegen der Durchströmungsrichtung in einen Mischerkanal z.B. aus Kunststoff unter federnder Schrägstellung der Mischerflügel einschieben lassen und sich sodann bei Belastung durch Strömungskräfte in Durchströmungsrichtung gegen die Innenwandung des Mischerkanals verspreizen. Mit zunehmenden Axialkräften in Durchströmungsrichtung steigt auch die radiale Spreizkraft, so dass sich die scharfkantigen Stahlflügel regelrecht in der relativ weichen Innenwandung des Mischerkanal verkrallen.

Vorteilhafterweise sind die Mischerflügel als Drallflügel ausgebildet, d.h. sie sind derartig ausgeformt, dass das zu mischende Gut beim Durchströmen des von diesen Mischerflügeln beeinflussten Bereichs des Strömungskanals in Drehung um eine Achse herum versetzt wird. Besonders bevorzugt ist es, wenn axial hintereinander angeordnete Drallflügel eine entgegengesetzte Drallrichtung aufweisen.

Es ist selbstverständlich, dass verschiedene nicht explizit erwähnte Kombinationen wie z.B. die Verwendung von Stützstegen in dem an die Innenwand des Mischerkanals angrenzenden Bereich des Mischerflügelelements zusammen mit einer Verklebung desselben mit der Innenwandung des Mischerkanals und/oder unter Verwendung einer axial formschlüssigen Verbindung mit dem Mischerkanal möglich sind.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das statische Mischelement einen im wesentlichen rohrförmigen Mischerkanal mit einstückig mit dessen Innenwandung ausgebildeten Mischerflügeln auf, der aus mehreren radialen Teilstücken gebildet wird. Der Querschnitt des Mischerkanals kann die gleichen Querschnittsformen aufweisen wie beim zuvor dargestellten Mischelement.

Bevorzugterweise besteht der Mischerkanal aus zwei Halbschalen, welche vorteilhafterweise jeweils mindestens zwei Mischerflügel aufweisen.

In einer bevorzugten Ausführung dieses Mischelements ragen die Mischerflügel mindestens eines radialen Teilstücks des Mischerkanals über die von den radialen Trennfugen desselben gebildete Trennebene hinaus. Hierdurch ergibt sich beispielsweise die Möglichkeit, Überdeckungen zwischen Mischerflügeln zweier als Halbschalen ausgeführter Mischerkanal-Teilstücke zu erzielen.

Mit Vorteil sind in axialer Richtung hintereinander angeordnete Mischerflügel und/oder sich auf gleicher axialer Position befindliche Mischerflügel miteinander verbunden zur Übertragung von in axialer Richtung wirkenden Kräften aufeinander. Diese Verbindung ist mit Vorteil im Bereich des Zentrums des Mischerkanals realisiert. Sollen die in axialer Position hintereinander liegenden Mischerflügel eines radialen Teilstücks des Mischerkanals miteinander verbunden werden, so ist es von Vorteil, diese im Bereich des Zentrums des Mischerkanals einstückig miteinander zu verbinden, z.B. durch einen zentralen Steg. Sollen hingegen die Mischerflügel von mindestens zwei radialen Teilstücken des Mischerkanals miteinander verbunden werden, so ist es bevorzugt diese im Bereich des Zentrums des Mischerkanals durch Formschluss miteinander zu verbinden, beispielsweise in Form von ineinandergreifenden und von den Mischerflügelspitzen gebildeten Zinken.

Auch bei diesem statischen Mischelement sind die Mischerflügel mit Vorteil als Drallflügel ausgebildet, wobei bevorzugterweise axial hintereinander angeordnete Drallflügel eine entgegengesetzte Drallrichtung aufweisen. Des weiteren ist es bevorzugt das statische Mischelement aus Kunststoff herzustellen und insbesondere, dieses im Spritzgussverfahren aus Kunststoff herzustellen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung sind die Mischerflügel und/oder der Mischerkanal aus Kunststoff hergestellt, was mit Vorteil im Spritzgussverfahren erfolgt.

In einem anderen Aspekt der Erfindung weist ein Statikmischer mindestens ein statisches Mischelement der zuvor beschriebenen Art auf.

In einem letzten Aspekt der Erfindung werden die beschriebenen Mischelemente, der beschriebene Statikmischer zum Vermischen hochviskoser Stoffe verwendet, und zwar bevorzugterweise für das Vermischen von hochviskosem PU (Polyurethan) mit Aushärtungsbeschleunigern.

Weitere bevorzugte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Darstellung eines statischen Mischelements mit radial geteiltem Mischerkanal;

Fig. 2a eine Draufsicht in Durchströmungsrichtung auf das statische Mischelement von Fig. 1;

Fig. 2b eine Draufsicht in Durchströmungsrichtung auf ein statisches Mischelement ähnlich dem von Fig. 1 mit nicht kreisrundem Mischerkanalquerschnitt;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Darstellung eines anderen statischen Mischelements mit radial geteiltem Mischerkanal;

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Darstellung eines statischen Mischelements mit einstückigem Mischerkanal;

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Darstellung eines weiteren statischen Mischelements mit einstückigem Mischerkanal;

Fig. 6 eine teilweise geschnittene Darstellung noch eines weiteren statischen Mischelements mit einstückigem Mischerkanal;

Fig. 7 eine teilweise geschnittene Darstellung eines Statikmischers mit dem statischen Mischelement aus Fig. 1; und

Fig. 8 eine Seitenansicht eines Mischerflügelelements mit im äusseren Bereich zwischen den Mischerflügeln angeordneten Stützstegen.

Das Grundprinzip einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Das im Teilschnitt dargestellte statische Mischelement 1 besteht aus einem Mischerkanal 2 aus zwei Halbschalen 2a, 2b (im Schnitt dargestellt) und einem in diesem angeordneten Mischerflügelelement 3 (ungeschnitten dargestellt) mit einer Vielzahl von untereinander einstückig miteinander verbundenen und als Drallflügel ausgebildeten Mischerflügeln 4a, 4A, 4b, 4B, welche nebeneinander und in Durchströmungsrichtung D axial hintereinander angeordnet sind und wobei die axial hintereinander angeordneten Mischerflügel 4a, 4b bzw. 4A, 4B eine umgekehrte Drallrichtung aufweisen. Die hier verwendeten Mischerflügelelemente werden als Kunststoffspritzgussteile in grossen Stückzahlen hergestellt und sind kommerziell erhältlich. Wie aus der Draufsicht in Durchströmungsrichtung D auf das Mischelement 1 in Fig. 2a ersichtlich wird, befinden sich auf einer axialen Position jeweils zwei Mischerflügel 4a, 4A, die Mischerflügelpaare 4a und 4A, 4b und 4B bilden, und deren Rampen durch einen Steg 5a voneinander getrennt sind. Aus Gründen der universellen Verwendbarkeit weisen die in diesem Beispiel dargestellten kommerziell erhältlichen Mischerflügelelemente 3 in beiden axialen Richtungen eine identische Geometrie auf, weshalb die Rückseiten der Mischerflügelpaare 4a und 4A, 4b und 4B ebenfalls Rampen aufweisen, die durch einen Steg 5b getrennt sind. Dieser Steg 5b ist gegenüber dem Steg 5a auf der Vorderseite der Mischerflügelpaare 4a und 4A, 4b und 4B um den Erstreckungswinkel der Mischerflügel 4a, 4A, 4b, 4B um die zentrale Achse des Mischerkanals herum verdreht, der im dargestellten Fall etwa 90° beträgt. Die axial hintereinander angeordneten Mischerflügel 4a, 4b bzw. 4A, 4B weisen im hier dargestellten Beispiel praktisch keine radiale Überdeckung auf, es entsteht lediglich ein leichter Versatz der Kanten aufgrund der Wandstärke des Steges 5b. Je nach Verwendung der Mischelemente sind auch andere Erstreckungswinkel der Mischerflügel 4a, 4A, 4b, 4B um eine zentrale Achse des Mischerkanals 2 herum vorgesehen, beispielsweise grösser als 120° sowie etwa 180°. Auch ist vorgesehen, dass sich die Erstreckungen axial hintereinander angeordneter Mischerflügel 4a, 4b bzw. 4A, 4B um eine zentrale Achse des Mischerkanals 2 herum überdecken, insbesondere mit einem Überdeckungswinkel im Bereich von 30° bis 90°. Die Stege 5a, 5b bilden im Bereich des Zentrums des Mischerkanals 2 eine einstückige Verbindung zwischen den axial in Durchströmungsrichtung D hintereinander angeordneten Mischerflügelpaaren 4a, 4A und 4b, 4B. Wie ebenfalls aus Fig. 2 hervorgeht, wird der Mischerkanal 2 aus zwei Halbschalen 2a, 2b mit in axialer Richtung verlaufenden radialen Trennfugen gebildet. Wie in der Schnittdarstellung in Fig. 1 ersichtlich ist, weisen diese als Halbschalen ausgebildeten radialen Mischerkanal-Teilstücke 2a, 2b auf ihrer Innenwandung taschenförmige Vertiefungen 6 auf, welche die Aussenkontur der Mischerflügel 4a, 4A, 4b, 4B des Mischerflügelelements 3 aufnehmen. Hierdurch entsteht eine in axialer Richtung formschlüssige Verbindung zwischen dem Mischerkanal 2 und dem Mischerflügelelement 3. Eine derartige Ausgestaltung des Mischerkanals 2 ermöglicht die Bildung von Mischelementen 1 für hochviskose Stoffe und für grosse Durchsatzmengen mit kostengünstigen und kommerziell erhältlichen Mischerflügelelementen 3.

Fig. 2b zeigt eine Draufsicht in Durchströmungsrichtung auf ein Mischerelement mit gleichem Aufbau wie die in den Figuren 1 und 2a dargestellten Mischerelemente 1. Es wird das gleiche Mischerflügelelement wie zuvor dargestellt auf gleiche Weise mit dem Mischerkanal 2 verbunden. Im Unterschied zu den vorher gezeigten Beispielen bilden die beiden Halbschalen 2a, 2b in diesem Fall einen Mischerkanal 2 mit ovalem Querschnitt.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Mischelement 1 mit radial geteiltem Mischerkanal 2 weist das Mischerflügelelement 3 im äusseren Bereich der Mischerflügel 4a, 4A, 4b, 4B angeformte Vorsprünge 7 auf, welche in entsprechende Vertiefungen in der Innenwandung der Mischerkanalhälften 2a, 2b eingreifen. Im hier dargestellten Fall sind diese Vorsprünge 7 einstückig mit den Mischerflügeln 4a, 4A, 4b, 4B ausgebildete zylindrische Stifte, welche in entsprechende Sacklöcher in der Innenwandung der Mischerkanalhälften 2a, 2b eingreifen. Auch wenn in den dargestellten Beispielen die Mischerflügel 4a, 4A, 4b, 4B in Vertiefungen in der Mischerwand 2 eingreifen zur Bewirkung eines Formschlusses, so ist es ebenso vorgesehen dass die Innenwandung des Mischerkanals Vorsprünge aufweist, welche in Vertiefungen in den Mischerflügeln 4a, 4A, 4b, 4B eingreifen. Auch Kombinationen sind vorgesehen.

Wird der Mischerkanal 2 des Mischelements 1 einstückig ausgebildet, so lässt sich ein Formschluss zwischen Mischerkanal 2 und Mischerflügelelement 3 mit Vorteil dadurch erreichen, dass der Mischerkanal 2 auf seiner Innenwandung als Innengewinde 8 ausgebildet wird und die Mischerflügel 4a, 4A, 4b, 4B oder das Mischerflügelelement 3 an seiner Aussenfläche ein entsprechendes Aussengewinde 9 aufweisen oder aufweist. Eine solche Ausführung ist in Fig. 4 dargestellt. Auch ist es vorgesehen, statt einem Gewinde eine bajonettartige Verbindung zwischen diesen herzustellen, indem z.B. an der Aussenseite der Mischerflügel 4a, 4A, 4b, 4B bzw. des Mischerflügelelements 3 angebrachte Nasen einen Formschluss in Nuten im Mischerkanal 2 bewirken.

Des weiteren kann der Formschluss, wie in Fig. 5 gezeigt wird, durch zusätzliche Elemente wie beispielsweise Metallstifte 10 erzeugt werden, welche radial durch die Wandung des Mischerkanals 2 hindurch in entsprechende Vertiefungen in den Mischerflügeln 4a, 4A, 4b, 4B des Mischerflügelelements 3 hineintreten.

Eine weitere bevorzugte Variante ist in Fig. 6 dargestellt, bei der ein Formschluss in axialer Richtung zwischen Mischerkanal 2 und Mischerflügelelement 3 dadurch zu erzielt wird, dass auf den Mischerflügeln 4a, 4A, 4b, 4B des Mischerflügelelements 3 angeordnete radial einfedernde Nasen 11 in geeignete Vertiefungen in der Innenwandung des Mischerkanals 2 einrasten. Wie in der Darstellung zu erkennen ist, lässt sich das Mischerflügelelement 3 unter Einfedern der Nasen 11 entgegen der Durchströmungsrichtung D in den Mischerkanal 2 einschieben. Nachdem sich das Mischerflügelelement 3 axial in seiner vorgesehenen Position im Mischerkanal 2 befindet, rasten die Nasen 11 in Vertiefungen, wie z.B. Nuten in der Innenwandung des Mischerkanals 2 ein und verhindern durch Formschluss eine axiale Verschiebung des Mischerflügelelements 3 im Mischerkanal 2 in Durchströmungsrichtung D. Neben der gezeigten konstruktiven Ausgestaltung ist es beispielsweise auch denkbar, das Mischerflügelelement 3 derart auszugestalten, dass die einzelnen Mischerflügel 4a, 4A, 4b, 4B selbst solche radial einfedernde Nasen darstellen, welche beim Einschieben des Mischerflügelelements 3 in den Mischerkanal 2 entgegen der Durchströmungsrichtung D radial einfedern und die nach Eingriff in entsprechende Vertiefungen in der Innenwandung des Mischerkanals 2 bei axialer Belastung in Durchströmungsrichtung D einen Formschluss sicherstellen, wobei sie sich gegebenenfalls zusätzlich radial im Mischerkanal 2 verspreizen.

Fig. 7 zeigt einen Statikmischer 12 mit einem in einem Gehäuse 13 angeordneten erfindungsgemässen statischen Mischelement 1 gemäss Fig. 1. Im Bereich des Austritts des Mischelements 1 ist eine Ausbringdüse 14 angeordnet, welche die gezielte Applikation des durch diesen Mischer gemischten Stoffstromes erleichtert. Auch wenn der hier dargestellte Statikmischer 12 mit nur einem statischen Mischelement 1 dargestellt ist, so sind ausserdem Ausführungen mit mehreren, insbesondere mehreren axial hintereinander angeordneten Mischelementen 1 vorgesehen. Auch sind Ausführungen vorgesehen, in denen mehrere einstufige Mischelementsegmente 16 axial hintereinander angeordnet sind. Zudem sind auch Statikmischer 12 vorgesehen, die sowohl Mischelemente 1 als auch Mischelementsegmente 16 beinhalten.

Fig. 8 zeigt ein Mischerflügelelement 3 mit im äusseren Bereich zwischen den Mischerflügeln 4a, 4b angeordneten Stützstegen 15. Beim dem dargestellten Mischerflügelelement 3 sind die Mischerflügel 4a, 4b als Drallflügel 4a, 4b ausgebildet.

Claims

Statisches Mischelement (1) mit einem im wesentlichen rohrförmigen und in axialer Richtung ungeteilten Mischerkanal (2), dessen Innenwandung die in radialer Richtung äussere Begrenzung des vom zu mischenden Gut zu durchströmenden Querschnitts bildet, und mit radial an die Innenwandung des Mischerkanals (2) angrenzenden Mischerflügeln (4a, 4A, 4b, 4B) die von mindestens einem vom Mischerkanal (2) separaten Formteil gebildet sind, wobei mindestens zwei der Mischerflügel axial hintereinander im Mischerkanal (2) angeordnet sind und wobei mindestens ein Mischerflügel, der sich in Durchströmungsrichtung axial vor einem in Durchströmungsrichtung axial zuletzt angeordneten Mischerflügel befindet, in dem Bereich, in welchem er radial an die Innenwandung des Mischerkanals (2) angrenzt, mit der Innenwandung verbunden ist zur Übertragung von in axialer Richtung wirkenden Kräften vom Mischerflügel auf den Mischerkanal (2), dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine mit der Innenwandung des Mischerkanals verbundenen Mischerflügel (4a, 4A, 4b, 4B) in dem Bereich, in welchem dieser radial an die Innenwandung des Mischerkanals (2) angrenzt, formschlüssig durch Eingreifen von vorstehenden Formelementen in Vertiefungen mit der Innenwandung verbunden ist.
Statisches Mischelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischerkanal von mehreren radialen Teilstücken (2a, 2b), insbesondere von zwei Halbschalen (2a, 2b) gebildet ist.
Statisches Mischelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischerkanal einstückig ausgebildet ist.
Statisches Mischelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischerkanal (2) in axialer Richtung einen im wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt aufweist.
Statisches Mischelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine mit der Innenwandung des Mischerkanals (2) verbundenen Mischerflügel (4a, 4A, 4b, 4B) radial in eine oder mehrere Vertiefungen (6) in der Innenwandung des Mischerkanals eintritt, und insbesondere, dass diese Vertiefungen im wesentlichen die Mischerflügelkontur in diesem Bereich aufweisen.
Statisches Mischelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine mit der Innenwandung des Mischerkanals (2) verbundene Mischerflügel (4a, 4A, 4b, 4B) und die Innenwandung des Mischerkanals (2) derartig ausgestaltet sind, dass sich eine bajonett- oder gewindeartige Verbindung (8, 9) zwischen denselben ergibt.
Statisches Mischelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine mit der Innenwandung des Mischerkanals verbundene Mischerflügel (4a, 4A, 4b, 4B) und die Innenwandung des Mischerkanals (2) derartig ausgestaltet sind, dass sich ein Formschluss durch Einrasten oder Eintreten von Vorsprüngen (11) in Vertiefungen zwischen denselben ergibt.
Statisches Mischelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zusätzliche Elemente (10) zur Bewirkung eines Formschlusses zwischen dem mindestens einen mit der Innenwandung des Mischerkanals (2) verbundenen Mischerflügel (4a, 4A, 4b, 4B) und der Innenwandung des Mischerkanals (2) vorhanden sind, und insbesondere, dass Verbindungsstifte (10) zur Bewirkung des Formschlusses vorhanden sind.
Statisches Mischelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine mit der Innenwandung des Mischerkanals (2) verbundene Mischerflügel (4a, 4A, 4b, 4B) in Durchströmungsrichtung axial an erster Position angeordnet ist.
Statisches Mischelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mindestens zwei in axialer Richtung hintereinander angeordnete Mischerflügel (4a, 4A, 4b, 4B) in dem Bereich, in welchem diese radial an die Innenwandung des Mischerkanals (2) angrenzen, mit der Innenwandung verbunden sind.
Statisches Mischelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in axialer Richtung hintereinander angeordnete Mischerflügel (4a, 4b), (4A, 4B) und/oder sich auf gleicher axialer Position befindliche Mischerflügel (4a, 4A), (4b, 4B) miteinander verbunden sind zur Übertragung von in axialer Richtung wirkenden Kräften aufeinander und insbesondere, dass diese im Bereich des Zentrums des Mischerkanals (2) miteinander verbunden sind.
Statisches Mischelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mindestens zwei Mischerflügel (4a, 4A, 4b, 4B) ein zusammenhängendes Mischerflügelelement (3) bilden und insbesondere, dass dieses Mischerflügelelement (3) einstückig ausgebildet ist.
Statisches Mischelement (1) nach Anspruch 12, wobei das Mischerflügelelement (3) mindestens zwei in axialer Richtung hintereinander angeordnete Mischerflügel (4a, 4b),(4A, 4B) aufweist.
Statisches Mischelement (1) nach Anspruch 13, wobei die in axialer Richtung hintereinander angeordneten Mischerflügel (4a, 4b), (4A, 4B) des Mischerflügelelements (3) in dem Bereich, der an die Innenwandung des Mischerkanals (2) angrenzt, durch Stützstege (15) miteinander verbunden sind.
Statisches Mischelement (1) nach Anspruch 14, wobei die Stützstege (15) in radialen Vertiefungen in der Innenwandung des Mischerkanals (2) angeordnet sind.
Statisches Mischelement (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei dieses mindestens zwei Mischerflügelelemente (3) aufweist und insbesondere, dass dieses mindestens zwei axial hintereinander im Mischerkanal (2) angeordnete Mischerflügelelemente (3) aufweist.
Statisches Mischelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich die Erstreckungen der axial hintereinander angeordneten Mischerflügel (4a, 4b), (4A, 4B) in ihrer Erstreckung quer zur Achse des Mischelements (1) überdecken und insbesondere, dass sich diese um eine zentrale Achse des Mischerkanals (2) herum überdecken, und insbesondere, dass sich deren Erstreckungen um eine zentrale Achse des Mischerkanals (2) herum um einen Winkel von 30° bis 90° überdecken.
Statisches Mischelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindestens ein Teil der Mischerflügel (4a, 4A, 4b, 4B) als Drallflügel (4a, 4A, 4b, 4B) ausgebildet sind und insbesondere, dass alle Mischerflügel (4a, 4A, 4b, 4B) als Drallflügel (4a, 4A, 4b, 4B) ausgebildet sind.
Statisches Mischelement (1) nach Anspruch 18, wobei in axialer Richtung hintereinander angeordnete Drallflügel (4a, 4b), (4A, 4B) umgekehrte Drallrichtungen aufweisen.
Statisches Mischelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Mischerkanal einen im wesentlichen runden Querschnitt aufweist und insbesondere, dass dieser einen kreisrunden Querschnitt aufweist oder dass dieser einen nicht kreisrunden Querschnitt aufweist.
Statisches Mischelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei der Mischerkanal einen im wesentlichen eckigen Querschnitt aufweist und insbesondere, dass dieser einen quadratischen Querschnitt aufweist.
Statisches Mischelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich die Mischerflügel (4a, 4A, 4b, 4B) jeweils um eine zentrale Achse des Mischerkanals (2) herum über einen Winkel von mindestens 90° im Mischerkanal (2) erstrecken, und insbesondere über einen Winkel von mindestens 120° erstrecken, und insbesondere über einen Winkel von 180° erstrecken.
Statisches Mischelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Mischerflügel (4a, 4A, 4b, 4B) und/oder der Mischerkanal (2) aus Kunststoff hergestellt sind, und insbesondere, dass diese im Spritzgussverfahren aus Kunststoff hergestellt sind.
Statikmischer (12) mit mindestens einem statischen Mischelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Statikmischer (12) nach Anspruch 24, des weiteren umfassend ein Gehäuse (13) zur Aufnahme des mindestens einen statischen Mischelements (1), und insbesondere umfassend eine Ausbringdüse (14).
Verwendung des statischen Mischelements (1), oder des Statikmischers (12) nach einem der vorangehenden Ansprüche zum Vermischen hochviskoser Stoffe, insbesondere für das Vermischen von hochviskosem PU mit Aushärtungsbeschleunigern.