EP2614883A1 - Static mixer - Google Patents
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- EP2614883A1 EP2614883A1 EP12192758.6A EP12192758A EP2614883A1 EP 2614883 A1 EP2614883 A1 EP 2614883A1 EP 12192758 A EP12192758 A EP 12192758A EP 2614883 A1 EP2614883 A1 EP 2614883A1
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Classifications
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- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/40—Static mixers
- B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
- B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
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- B01F25/432—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction with means for dividing the material flow into separate sub-flows and for repositioning and recombining these sub-flows; Cross-mixing, e.g. conducting the outer layer of the material nearer to the axis of the tube or vice-versa
- B01F25/4321—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction with means for dividing the material flow into separate sub-flows and for repositioning and recombining these sub-flows; Cross-mixing, e.g. conducting the outer layer of the material nearer to the axis of the tube or vice-versa the subflows consisting of at least two flat layers which are recombined, e.g. using means having restriction or expansion zones
Definitions
- the release element is preferably arranged adjacent to the mixer housing, so that the wall flow is deflected via the release element.
- This wall flow has a lower flow velocity than the flow in the mixing space formed by the installation body, which is free of wall effects.
- an improved deflection of this wall flow and thus an improved mixing effect can be achieved by the detachment elements, so that the required overall length of the mixer can consequently be reduced.
- Particularly advantageous results have been found for release elements which have between 20% and 50% reduction have the available for the fluid flow free cross-sectional area in the mixer.
- a detachment element can be provided in at least one part of the installation body. It is also possible that only a single mounting body has a release element.
- a mixing element 100 for a static mixer according to a first embodiment of the invention is shown.
- the mixing element comprises an installation body 1, which is installed in a tubular housing, which is not shown.
- the tubular housing serves as a boundary of a mixing chamber 20, which is located in the interior of the tubular housing.
- a fluid to be mixed flows, which usually consists of at least two different components. In most cases, the components are in the liquid state or as viscous masses.
- these include, for example, pastes, adhesives, but also fluids which find use in the medical field, which contain active pharmaceutical ingredients, or fluids for cosmetic applications, as well as foods.
- such static mixers also find use as disposable mixers for mixing a thermosetting mix of flowable components, such as the mixture of multicomponent adhesives. Another preferred use is in the mixture of impression compounds in the dental field.
- Fig. 5 shows a section through the second and third wall elements 8, 9 of the mounting body 1.
- the viewing direction is in the flow direction, so that the first wall element 102 of the mounting body 101 is visible.
- the deflecting element 111 adjoins the first wall element 102 of the installation body 101.
- the deflecting element 111 includes a first opening 112, which is arranged on the side of the second side wall 104.
- a second opening 113 and a third opening 114 are arranged on the side of the first side wall 103.
- the second opening 113 and the third opening 114 are offset from the first opening 112.
- the CoV becomes smaller.
- the reduction of the coefficient of variation CoV was determined over a given mixer length with the same distribution and therefore also the same CoV before the mixers; the mixer, which has a smaller CoV after the given length, mixes more intensively or better.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen statischen Mischer aus Kunststoff umfassend einen Einbaukörper zum Einbau in ein rohrförmiges Mischergehäuse. Dieser Einbaukörper weist eine Längsachse auf, welche in Richtung eines den Einbaukörper einströmenden Fluids ausgerichtet ist, sodass durch den Einbaukörper ein Mischraum aufspannbar ist. Der Mischraum weist in einer Ebene normal zur Längsachse eine Strömungsquerschnittsfläche auf, welche im wesentlichen der Strömungsquerschnittsfläche des rohrförmigen Mischergehäuses entspricht. Der Einbaukörper umfasst ein Wandelement zur Teilung und/oder Umlenkung der Fluidströmung in eine von der Längsachse abweichende Richtung.The invention relates to a static mixer made of plastic comprising a mounting body for installation in a tubular mixer housing. This installation body has a longitudinal axis, which is aligned in the direction of a fluid flowing into the installation body, so that a mixing space can be clamped by the installation body. The mixing chamber has, in a plane normal to the longitudinal axis, a flow cross-sectional area which substantially corresponds to the flow cross-sectional area of the tubular mixer housing. The installation body comprises a wall element for dividing and / or deflecting the fluid flow in a direction deviating from the longitudinal axis.
Ein derartiger statischer Mischer ist beispielsweise aus der
Ein derartiger statischer Mischer gemäss
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Mischelement zu schaffen, bei welchem die Variationen der Strömungsgeschwindigkeit der Füllmasse durch einen Einbaukörper verringert werden.The object of the invention is to provide a mixing element in which the variations in the flow rate of the filling material are reduced by an installation body.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Mischelement gelöst, bei welchem zumindest ein erster und zweiter Einbaukörper über ein gemeinsamesThe object of the invention is achieved by a mixing element, wherein at least a first and second mounting body via a common
Stegelement miteinander verbunden sind, an welchem zusätzlich zu einem Umlenkelement ein Ablöseelement vorgesehen ist. Das Ablöseelement ist als Vorsprung ausgebildet, welcher sich von einer Innenwand des Mischergehäuses quer zu dessen Längsachse in einen Mischraum erstreckt. Durch das Vorsehen eines Stegelements wird das Mischelement ausserdem steifer, das heisst, die Beständigkeit gegen Bruch erhöht.Bar element are connected to each other, on which in addition to a deflecting a release element is provided. The release element is designed as a projection which extends from an inner wall of the mixer housing transversely to its longitudinal axis into a mixing space. By providing a stake element, the mixing element is also stiffer, that is, increased resistance to breakage.
In einem Versuch mit einer Füllmasse A , welche unter dem Handelsnamen Voco registrado X-tra vertrieben wird und einer Füllmasse B, welche unter dem Handelsnamen Kettenbach Monopren vertrieben wird, hat sich gezeigt, dass die Homogenität der Mischung für ein Mischelement gemäss der Erfindung bei gleicher Mischerlänge gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist. Insbesondere kann der Mischer durch den geringeren Druckverlust eine grössere Länge aufweisen. Die maximale Kraft, die manuell aufgewendet werden kann, um die Füllmasse durch das Mischelement zu drücken, ist begrenzt. Hieraus folgt, dass ein Mischelement, welches einen verringerten Druckverlust aufweist, bei gleicher Baulänge einfacher zu handhaben ist. Des weiteren kann das erfindungsgemässe Mischelement gegenüber einem Mischelement aus dem Stand der Technik mit Einbaukörpern, die einen grösseren Druckverlust aufweisen, verlängert werden. Das heisst, das Mischelement kann mehr Einbaukörper enthalten, als beispielsweise das aus der
Das Mischelement ist für einen statischen Mischer zum Einbau in ein rohrförmiges Mischergehäuse vorgesehen. Das Mischelement weist eine Längsachse auf, entlang derer eine Mehrzahl von Einbaukörpern hintereinander angeordnet sind, wobei ein erster Einbaukörper ein erstes Wandelement aufweist, welches sich in Richtung der Längsachse erstreckt Das Wandelement hat eine erste Seitenwand und eine zweite Seitenwand, die der ersten Seitenwand gegenüberliegend angeordnet ist. Ein Umlenkelement ist angrenzend an das erste Wandelement angeordnet und weist eine sich in Querrichtung zum Wandelement beidseitig des Wandelements erstreckende Umlenkoberfläche auf, wobei eine erste Öffnung in der Umlenkoberfläche an der Seite, die der ersten Seitenwand des Wandelements zugewendet ist, vorgesehen ist.The mixing element is provided for a static mixer for installation in a tubular mixer housing. The mixing element has a longitudinal axis along which a plurality of mounting bodies are arranged one behind the other, wherein a first mounting body has a first wall element which extends in the direction of the longitudinal axis. The wall element has a first side wall and a second side wall, which are arranged opposite the first side wall is. A deflection element is arranged adjacent to the first wall element and has a transverse to the wall element on both sides of the Wall element extending deflection surface, wherein a first opening in the deflection surface on the side facing the first side wall of the wall element, is provided.
Angrenzend an die erste Öffnung sind ein zweites und ein drittes Wandelement angeordnet, wobei die zweiten und dritten Wandelemente sich in Richtung der Längsachse erstrecken und je eine Innenwand und eine Aussenwand aufweisen, welche sich im wesentlichen in Richtung der Längsachse erstrecken. Jede der Innenwände und Aussenwände schliessen einen Winkel zwischen 20° und 160° zu der ersten oder zweiten Seitenwand des ersten Wandelements ein. Die erste Öffnung ist zwischen den Innenwänden der zweiten und dritten Wandelemente angeordnet und eine zweite Öffnung ist ausserhalb einer der Aussenwände des zweiten oder dritten Wandelements angeordnet, wobei die zweite Öffnung in der Umlenkoberfläche an der Seite, die der zweiten Seitenwand des ersten Wandelements zugewendet ist, vorgesehen ist.Adjacent to the first opening a second and a third wall element are arranged, wherein the second and third wall elements extend in the direction of the longitudinal axis and each having an inner wall and an outer wall, which extend substantially in the direction of the longitudinal axis. Each of the inner walls and outer walls subtend an angle between 20 ° and 160 ° to the first or second side wall of the first wall element. The first opening is arranged between the inner walls of the second and third wall elements and a second opening is arranged outside one of the outer walls of the second or third wall element, wherein the second opening in the deflection surface on the side facing the second side wall of the first wall element, is provided.
Angrenzend an die erste Öffnung sind somit ein zweites und ein drittes Wandelement in Richtung der Längsachse gegenüberliegend zum ersten Wandelement angeordnet, wobei das zweite und dritte Wandelement einen von der ersten Öffnung ausgehenden, sich in Richtung der Längsachse erstreckenden Kanal begrenzen. Eine zweite Öffnung ist in der Umlenkoberfläche an der Seite, die der zweiten Seitenwand des Wandelements zugewendet ist, vorgesehen, wobei an die zweite Öffnung das zweite oder das dritte Wandelement anschliessen. Ferner schliesst an das zweite und dritte Wandelement das erste Wandelement des zweiten Einbaukörpers an. Zumindest der erste Einbaukörper ist mit dem zweiten Einbaukörper über ein gemeinsames Stegelement miteinander verbunden, vorteilhafterweise sind mindestens fünf benachbarte Einbaukörper über ein gemeinsames Stegelement miteinander verbunden. Zum Ausgleich von Differenzen in der Strömungsgeschwindigkeit der Füllmasse wird ein Ablöseelement vorgesehen, welches mit dem Stegelement verbunden ist Das Ablöseelement ist als Vorsprung ausgebildet, welcher sich von der Innenwand des Mischergehäuses quer zur Längsachse des Mischers in den Mischraum erstreckt. Unter dem Begriff quer soll hierbei ein Winkel von mindestens 45° bis einschliesslich 90° verstanden werden.Adjacent to the first opening, a second and a third wall element are thus arranged in the direction of the longitudinal axis opposite to the first wall element, the second and third wall element delimiting a channel extending from the first opening and extending in the direction of the longitudinal axis. A second opening is provided in the deflection surface on the side facing the second side wall of the wall element, the second or third wall element being connected to the second opening. Furthermore, the first wall element of the second installation body adjoins the second and third wall elements. At least the first mounting body is connected to the second mounting body via a common web element with each other, advantageously, at least five adjacent mounting body via a common web element are interconnected. To compensate for differences in the flow rate of the filling compound, a release element is provided, which is connected to the web element. The release element is designed as a projection which extends from the inner wall of the mixer housing transversely to the longitudinal axis of the mixer into the mixing chamber. The term transverse should be understood to mean an angle of at least 45 ° up to and including 90 °.
Das Ablöseelement ist insbesondere als Leiste oder Rippe ausgebildet. Unter einer Leiste oder einer Rippe soll ein Element verstanden werden, welches eine luvseitige Oberfläche aufweist, welche der Strömung zugewendet ist, das heisst, die Füllmasse bewegt sich im Betriebszustand des Mischers auf diese luvseitige Oberfläche zu. Der luvseitigen Oberfläche im wesentlichen gegenüberliegend ist eine leeseitige Oberfläche angeordnet, die von der Strömung abgewendet ist, das heisst, die Füllmasse bewegt sich im Betriebszustand des Mischers von der leeseitigen Oberfläche weg. Der geringstmögliche Abstand eines Punktes auf der luvseitigen Oberfläche und leeseitigen Oberfläche entspricht der Dicke oder Wandstärke des Ablöseelements. Die Wandstärke ist zumeist kleiner als die Länge und/oder Breite zumindest einer der luvseitigen oder leeseitigen Oberflächen. Die luvseitige Oberfläche und die leeseitige Oberfläche spannen somit eine Wand auf, welche die entsprechende Dicke oder Wandstärke aufweist. Selbstverständlich ist es möglich, dass die Wandstärke nicht an jedem Punkt entweder der luvseitigen Oberfläche oder der leeseitigen Oberfläche gleich ist. Zumindest ein Teil der Wand des Ablöseelements ist benachbart zur Innenwand des rohrförmigen Mischergehäuses angeordnet. Die luvseitige und/oder leeseitige Oberfläche kann insbesondere quer zur Längsachse des Mischers verlaufen, das heisst, zumindest teilweise einen Winkel von mehr als 45° zu der Längsachse des Mischers aufweisen. Insbesondere kann das Ablöseelement im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Mischers angeordnet sein, das heisst besonders bevorzugt einen Winkel von 90° mit der Längsachse des Mischers einschliessen. Das Ablöseelement ist vorzugsweise an das Mischergehäuse anliegend angeordnet, sodass die Wandströmung über das Ablöseelement umgelenkt wird. Diese Wandströmung weist eine kleinere Strömungsgeschwindigkeit auf, als die Strömung im durch die Einbaukörper gebildeten Mischraum, die frei von Wandeffekten ist. Durch die Ablöseelemente kann somit eine verbesserte Umlenkung dieser Wandströmung und somit eine verbesserte Mischwirkung erzielt werden, sodass die benötigte Gesamtlänge des Mischers demzufolge reduziert werden kann. Besonders vorteilhafte Ergebnisse wurden für Ablöseelemente gefunden, welche eine zwischen 20% und 50% Reduktion der für die Fluidströmung zur Verfügung stehenden freien Querschnittsfläche im Mischer aufweisen. Liegt die Einschnürung an der Stelle des Ablöseelements unter 20%, wird keine messbare Verbesserung der Mischwirkung erzielt, geht die Einschnürung, das heisst die Verminderung der Querschnittsfläche auf über 50%, hat dies eine zu starke Zunahme des Druckverlusts zur Folge. Diese Reduktion um 20% und 50% der freien Querschnittsfläche entspricht einer Reduktion von 5 bis 12.5% der Querschnittsfläche des Mischergehäuses, vorzugsweise 5 bis 10% der Querschnittsfläche des Mischergehäuses.The release element is designed in particular as a bar or rib. A strip or a rib is to be understood as an element which has a windward surface which faces the flow, that is to say the filling compound moves toward this windward surface in the operating state of the mixer. The leeward surface substantially opposite a leeward surface is disposed, which is averted from the flow, that is, the filling material moves in the operating state of the mixer away from the leeward surface. The least possible distance of a point on the windward surface and leeward surface corresponds to the thickness or wall thickness of the release element. The wall thickness is usually smaller than the length and / or width of at least one of the windward or leeward surfaces. The windward surface and the leeward surface thus span a wall having the appropriate thickness or wall thickness. Of course, it is possible that the wall thickness is not the same at any point either the windward surface or the leeward surface. At least part of the wall of the release element is disposed adjacent to the inner wall of the tubular mixer housing. The windward and / or leeward surface may in particular run transversely to the longitudinal axis of the mixer, that is, at least partially have an angle of more than 45 ° to the longitudinal axis of the mixer. In particular, the release element can be arranged substantially perpendicular to the longitudinal axis of the mixer, that is, particularly preferably enclose an angle of 90 ° with the longitudinal axis of the mixer. The release element is preferably arranged adjacent to the mixer housing, so that the wall flow is deflected via the release element. This wall flow has a lower flow velocity than the flow in the mixing space formed by the installation body, which is free of wall effects. Thus, an improved deflection of this wall flow and thus an improved mixing effect can be achieved by the detachment elements, so that the required overall length of the mixer can consequently be reduced. Particularly advantageous results have been found for release elements which have between 20% and 50% reduction have the available for the fluid flow free cross-sectional area in the mixer. If the constriction at the point of the release element is less than 20%, no measurable improvement in the mixing effect is achieved; if the constriction, ie the reduction of the cross-sectional area exceeds 50%, this leads to an excessive increase in the pressure loss. This reduction by 20% and 50% of the free cross-sectional area corresponds to a reduction of 5 to 12.5% of the cross-sectional area of the mixer housing, preferably 5 to 10% of the cross-sectional area of the mixer housing.
Das Ablöseelement weist vorzugsweise eine Wandstärke auf, die im wesentlichen mit der Wandstärke der Wandelemente oder Umlenkelemente übereinstimmt. Die Wandstärke kann hierbei um maximal 10%, vorzugsweise maximal 5% von der mittleren Wandstärke der Wandelemente oder Umlenkelemente abweichen. Dieser Bereich der Wandstärke ist für die Bearbeitung des Mischers im Spritzgiessverfahren besonders vorteilhaft.The release element preferably has a wall thickness that substantially coincides with the wall thickness of the wall elements or deflection elements. The wall thickness may differ by a maximum of 10%, preferably a maximum of 5% of the average wall thickness of the wall elements or deflecting elements. This range of wall thickness is particularly advantageous for processing the mixer by injection molding.
Des weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Ablöseelemente nicht periodisch wiederkehrend im Mischer angeordnet sind. Das heisst, zumindest ein Teil der Einbaukörper enthält keine Ablöseelemente. Hierdurch erfolgt eine lokale Störung der Strömung, die für die Mischwirkung vorteilhaft ist, die aber letztendlich in dem Bereich des Mischers zwischen zwei benachbarten Ablöseelementen ausgeglichen wird.Furthermore, it is advantageous if the release elements are not arranged periodically recurring in the mixer. That is, at least part of the mounting body contains no release elements. This results in a local disturbance of the flow, which is advantageous for the mixing effect, but which is finally compensated in the area of the mixer between two adjacent separation elements.
Insbesondere kann das Ablöseelement als Leiste oder Rippe ausgebildet sein, welche zumindest teilweise an einer Innenwand des Stegelements verläuft oder als Leiste, die sich vom Stegelement zu einem Umlenkelement erstreckt. Die Leiste weist eine Luvseite auf, die von einer Füllmasse anströmbar ist und eine Leeseite aufweist, von welcher die gemischte Füllmasse wegströmt. Die Luv- oder Leeseite kann eine Oberfläche aufweisen, die normal zur Längsachse des Einbaukörpers angeordnet ist. Sie kann auch eine Neigung in Bezug auf die Längsachse aufweisen. Insbesondere kann die Leiste einen Winkel von 0 bis 80° zur Längsachse, vorzugsweise von 0 bis 75°, besonders bevorzugt von 0 bis 60° einschliessen. Wenn der Neigungswinkel, den die Leiste mit der Längsachse einschliesst, zunimmt, nimmt auch der Druckverlust zu, aber auch der Grad der Ablenkung des Füllmassenstroms nimmt zu. Je nach Ausgestaltung des Ablöseelements kann der Grad der Ablenkung über den Neigungswinkel eingestellt werden. Das Ablöseelement kann insbesondere als Arm ausgebildet sein, der in den von Stegelement, Umlenkelement und Wandelement begrenzten Mischraum hineinragt. Insbesondere kann der Arm als Fortsatz eines der Wandelemente, Stegelemente oder Umlenkelemente ausgebildet sein.In particular, the release element may be formed as a bar or rib, which extends at least partially on an inner wall of the bar member or as a bar which extends from the web element to a deflecting element. The strip has a windward side which can be flowed by a filling compound and has a leeward side from which the mixed filling material flows away. The windward or leeward side may have a surface which is arranged normal to the longitudinal axis of the mounting body. It may also have a tilt with respect to the longitudinal axis. In particular, the strip can include an angle of 0 to 80 ° to the longitudinal axis, preferably from 0 to 75 °, particularly preferably from 0 to 60 °. As the angle of inclination that the strip includes with the longitudinal axis increases, so does the pressure loss, but also the degree the deflection of the filling mass flow increases. Depending on the design of the release element, the degree of deflection can be adjusted via the angle of inclination. The release element can be designed, in particular, as an arm which projects into the mixing space delimited by web element, deflection element and wall element. In particular, the arm can be formed as an extension of one of the wall elements, web elements or deflecting elements.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Ablöseelement als eine Leiste ausgebildet sein, über welche das Stegelement und das Umlenkelement miteinander verbunden sind. Dieses Ausführungsbeispiel weist als zusätzlichen Vorteil auf, dass der Einbaukörper durch diese Leiste zusätzlich versteift werden kann. Insbesondere kann über eine derartige Leiste ein Stegelement mit einem weiteren Stegelement verbunden sein.According to a further embodiment, the release element may be formed as a strip, via which the web element and the deflecting element are interconnected. This embodiment has as an additional advantage that the mounting body can be additionally stiffened by this bar. In particular, a web element can be connected to a further web element via such a strip.
Insbesondere kann auch der zweite Einbaukörper ein erstes Wandelement aufweisen, welches sich in Richtung der Längsachse erstreckt und eine erste Seitenwand und eine zweite Seitenwand aufweisen, die der ersten Seitenwand gegenüberliegend angeordnet ist. Ein Umlenkelement kann angrenzend an das erste Wandelement angeordnet sein und das Umlenkelement eine sich in Querrichtung zum Wandelement beidseitig des Wandelements erstreckende Umlenkoberfläche aufweisen, wobei eine erste Öffnung in der Umlenkoberfläche an der Seite, die der ersten Seitenwand des Wandelements zugewendet ist, vorgesehen sein kann.In particular, the second mounting body can also have a first wall element, which extends in the direction of the longitudinal axis and have a first side wall and a second side wall, which is arranged opposite the first side wall. A deflection element may be arranged adjacent to the first wall element and the deflection element have a deflection surface extending transversely to the wall element on both sides of the wall element, a first opening in the deflection surface being provided on the side facing the first side wall of the wall element.
Angrenzend an die erste Öffnung kann wiederum ein zweites und ein drittes Wandelement angeordnet sein, wobei die zweiten und dritten Wandelemente sich in Richtung der Längsachse erstrecken und je eine Innenwand und eine Aussenwand aufweisen, welche sich im wesentlichen in Richtung der Längsachse erstrecken. Jede der Innenwände und Aussenwände können einen Winkel zwischen 20° und 160° zu der ersten oder zweiten Seitenwand des ersten Wandelements einschliessen. Die erste Öffnung kann zwischen den Innenwänden der zweiten und dritten Wandelemente angeordnet sein und eine zweite Öffnung kann ausserhalb einer der Aussenwände des zweiten oder dritten Wandelements angeordnet sein, wobei die zweite Öffnung in der Umlenkoberfläche an der Seite, die der zweiten Seitenwand des ersten Wandelements zugewendet ist, vorgesehen sein kann.Adjacent to the first opening can again be arranged a second and a third wall element, the second and third wall elements extending in the direction of the longitudinal axis and each having an inner wall and an outer wall, which extend substantially in the direction of the longitudinal axis. Each of the inner walls and outer walls may enclose an angle between 20 ° and 160 ° to the first or second side wall of the first wall element. The first opening may be arranged between the inner walls of the second and third wall elements and a second opening may be located outside one of the outer walls of the second or third wall member, wherein the second opening may be provided in the deflecting surface on the side facing the second side wall of the first wall member.
Das heisst, dass angrenzend an die erste Öffnung ein zweites und ein drittes Wandelement in Richtung der Längsachse gegenüberliegend zum ersten Wandelement angeordnet sein können, wobei das zweite und dritte Wandelement einen von der ersten Öffnung ausgehenden, sich in Richtung der Längsachse erstreckenden Kanal begrenzen können. Eine zweite Öffnung kann in der Umlenkoberfläche an der Seite, die der zweiten Seitenwand des Wandelements zugewendet ist, vorgesehen sein, wobei an die zweite Öffnung das zweite oder das dritte Wandelement anschliessen können, wobei der aus dem ersten Wandelement, dem Umlenkelement sowie dem zweiten und dritten Wandelement bestehende zweite Einbaukörper um die Längsachse um einen Winkel von 10° bis zu und einschliesslich 180° in Bezug auf den ersten Einbaukörper verdreht angeordnet sein kann.This means that adjacent to the first opening a second and a third wall element can be arranged in the direction of the longitudinal axis opposite to the first wall element, wherein the second and third wall element can define a channel extending from the first opening and extending in the direction of the longitudinal axis. A second opening can be provided in the deflection surface on the side facing the second side wall of the wall element, wherein the second or the third wall element can connect to the second opening, wherein the first wall element, the deflection element and the second and third wall element existing second mounting body can be arranged rotated about the longitudinal axis by an angle of 10 ° up to and including 180 ° with respect to the first mounting body.
Insbesondere kann der zweite Einbaukörper den gleichen Aufbau haben, wie der erste Einbaukörper. Der erste Einbaukörper kann um die Längsachse um einem Winkel von 180° in Bezug auf den zweiten Einbaukörper verdreht angeordnet sein.In particular, the second mounting body may have the same structure as the first mounting body. The first mounting body may be arranged rotated about the longitudinal axis by an angle of 180 ° with respect to the second mounting body.
Insbesondere können alle Einbaukörper des Mischelements mittels eines Stegelements verbunden sein. Das Stegelement kann am äusseren Umfang des Umlenkelements angeordnet sein. An jeder Seite des Wandelements kann ein Stegelement vorgesehen sein, aber auch eine Mehrzahl von Stegelementen kann vorgesehen sein, insbesondere können an jeder Seite des Wandelements je zwei Stegelemente vorgesehen sein.In particular, all mounting bodies of the mixing element can be connected by means of a bar element. The web element can be arranged on the outer circumference of the deflecting element. On each side of the wall element may be provided a web element, but also a plurality of web elements may be provided, in particular, two web elements may be provided on each side of the wall element.
Das Wandelement kann einen Winkel von 90 bis 130° mit der Umlenkoberfläche einschliessen.The wall element can enclose an angle of 90 to 130 ° with the deflection surface.
Die Umlenkoberfläche kann eine zumindest teilweise in Richtung des strömenden Fluids gekrümmte Oberfläche zur Umlenkung der Fluidströmung in eine von der Längsachse abweichende Richtung aufweisen, insbesondere kann eine progressive Krümmung in Strömungsrichtung und in Richtung des Mischergehäuses vorgesehen sein.The deflection surface may have an at least partially curved in the direction of the flowing fluid surface for deflecting the fluid flow in a direction deviating from the longitudinal axis, in particular For example, a progressive curvature can be provided in the flow direction and in the direction of the mixer housing.
Nach einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Umlenkoberfläche im wesentlichen eben sein. Die Umlenkoberfläche kann sich insbesondere im wesentlichen in einem Winkel von 90° zum Wandelement erstrecken.According to an alternative embodiment, the deflection surface may be substantially planar. The deflection surface may in particular extend substantially at an angle of 90 ° to the wall element.
Die Umlenkoberfläche des ersten Einbaukörpers ist insbesondere derart ausgestaltet, dass sie in Richtung der Längsachse die Öffnungen des zweiten Einbaukörpers verdeckt.The deflection surface of the first mounting body is in particular designed such that it covers the openings of the second mounting body in the direction of the longitudinal axis.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Oberfläche des Umlenkelements an der Seite, die der ersten Seitenwand des Wandelements zugewendet ist, zumindest teilweise in einer Querebene liegen, die in einem Winkel von 60°bis zu 90° zur Längsachse ausgerichtet ist. Des weiteren kann die Oberfläche des Umlenkelements an der Seite, die der zweiten Seitenwand des Wandelements zugewendet ist, in einer Querebene liegen, die in einem Winkel von 60°bis zu 90° zur Längsachse ausgerichtet ist.According to a further embodiment, the surface of the deflecting element on the side facing the first side wall of the wall element, at least partially lie in a transverse plane, which is aligned at an angle of 60 ° to 90 ° to the longitudinal axis. Furthermore, the surface of the deflecting element on the side, which is the second side wall of the wall element facing, lie in a transverse plane, which is aligned at an angle of 60 ° to 90 ° to the longitudinal axis.
Zwischen dem zweiten und dritten Wandelement des ersten Einbaukörpers und dem ersten Wandelement des zweiten Einbaukörpers kann ein Verstärkungselement an deren Verbindungsstelle vorgesehen sein. Durch dieses Verstärkungselement kann der Übergang zwischen dem ersten und zweiten Einbaukörper in seiner Formstabilität und Steifigkeit verbessert werden. Auch der Fliessquerschnitt für die Polymerschmelze wird an einer Verbindungsstelle mit Verstärkungselement erhöht. Das Verstärkungselement kann beispielsweise als eine Verdickung oder eine Rippe ausgebildet sein.Between the second and third wall element of the first installation body and the first wall element of the second installation body, a reinforcing element may be provided at its connection point. By this reinforcing element, the transition between the first and second mounting body in its dimensional stability and rigidity can be improved. Also, the flow cross section for the polymer melt is increased at a junction with reinforcing element. The reinforcing element may be formed, for example, as a thickening or a rib.
Das statische Mischelement kann insbesondere ein geschäumtes Polymer enthalten. Gegenüber dem konventionellen Spritzgiessverfahren wird in diesem Fall zur Herstellung des statischen Mischers ein treibmittelhaltiges Polymer eingesetzt, welches während oder im unmittelbaren Anschluss an das Einspritzen aufschäumt. Insbesondere umfasst das Spritzgiessverfahren den Schritt des Einspritzens eines treibmittelhaltigen Polymers in ein Spritzgiesswerkzeug bei einem Werkzeuginnendruck von weniger als 600 bar, besonders bevorzugt weniger als 500 bar.The static mixing element may in particular contain a foamed polymer. Compared to the conventional injection molding process, a propellant-containing polymer is used in this case for the production of the static mixer, which foams during or immediately after the injection. In particular, the injection molding method comprises the step of injecting a blowing agent-containing polymer into a Injection mold at a cavity pressure of less than 600 bar, more preferably less than 500 bar.
Nach einem Ausführungsbeispiel kann eine Ausnehmung im Stegelement angrenzend an das Ablöseelement vorgesehen sein. Durch die Ausnehmung ist eine Materialersparnis möglich, sowie eine Vereinfachung der Herstellung des Ablöseelements. Beispielsweise kann während der Herstellung des Einbaukörpers im Spritzgiessverfahren ein bewegliches Werkzeugelement verwendet werden, um das Ablöseelement herzustellen. Dieses bewegliche Werkzeugelement wird durch die Ausnehmung in den Mischerraum eingeführt und das Ablöseelement durch Herausziehen des Werkzeugelements aus dem Mischerraum hergestellt.According to one embodiment, a recess may be provided in the web element adjacent to the release element. Through the recess, a material savings is possible, as well as a simplification of the production of the release element. For example, during the manufacture of the installation body by injection molding a movable tool element can be used to produce the release element. This movable tool element is inserted through the recess in the mixing chamber and the release element produced by pulling the tool element from the mixer chamber.
Eine Mehrzahl von Ablöseelementen können in paralleler Anordnung zueinander vorgesehen sein. Die Ablöseelemente befinden sich in Bezug auf die Längsachse nebeneinander. Beispielsweise kann an zwei oder mehreren der insgesamt vier Stegelemente eine Leiste angebracht sein, oder ein Arm in den von dem Einbaukörper gebildeten Mischerraum ragen.A plurality of detachment elements may be provided in parallel arrangement with each other. The release elements are located next to each other with respect to the longitudinal axis. For example, a strip may be attached to two or more of the four web elements, or an arm may protrude into the mixer chamber formed by the mounting body.
Das insbesondere als Leiste oder der Arm ausgebildete Ablöseelement kann eine Länge von mindestens 1/10 bis zu der Hälfte des Durchmessers des den Einbaukörper einhüllenden Mischergehäuses aufweisen. Die Wandstärke des Ablöseelements entspricht im wesentlichen der Wandstärke eines der Wandelemente oder Umlenkelemente.The detachable element designed in particular as a strip or the arm can have a length of at least 1/10 to half the diameter of the mixer housing enveloping the installation body. The wall thickness of the detachment element essentially corresponds to the wall thickness of one of the wall elements or deflecting elements.
Die der Strömung ausgesetzte Oberfläche des Ablöseelements, das heisst die Luvseite desselben, beträgt in einer Projektion auf eine Normalebene zur Längsachse maximal die Hälfte der für die Füllmasse zur Verfügung stehenden Querschnittsfläche des Einbaukörpers, vorzugsweise maximal ein Drittel der für die Füllmasse zur Verfügung stehenden Querschnittsfläche des Einbaukörpers.In a projection onto a normal plane to the longitudinal axis, the surface of the detachment element exposed to the flow, that is to say the windward side thereof, is at most half the cross-sectional area of the installation body available for the filling compound, preferably at most one third of the cross-sectional area available for the filling compound Mounting body.
Des weiteren kann ein Ablöseelement in zumindest einem Teil der Einbaukörper vorgesehen sein. Es ist auch möglich, dass nur ein einziger Einbaukörper ein Ablöseelement aufweist.Furthermore, a detachment element can be provided in at least one part of the installation body. It is also possible that only a single mounting body has a release element.
Des weiteren können Ablöseelemente gemäss eines der nachfolgenden Ausführungsbeispiele in beliebiger Kombination vorgesehen sein.Furthermore, detaching elements according to one of the following embodiments may be provided in any combination.
Ein statischer Mischer enthält ein Mischelement nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele und ein Mischergehäuse, welches das Mischelement umgibt.A static mixer includes a mixing element according to one of the preceding embodiments and a mixer housing surrounding the mixing element.
Der Einbaukörper weist eine Längenabmessung und einen Durchmesser auf. Für nicht kreisförmige rohrförmige Mischergehäuse entspricht der Durchmesser der Kantenlänge, wenn die Querschnittsfläche des rohrförmigen Mischergehäuses quadratisch ist. Für andere Formen der Mischergehäuse mit beispielsweise rechteckigen oder ovalen Querschnitten wird ein äquivalenter Durchmesser Da unter der Annahme bestimmt, dass die Querschnittsfläche kreisförmig wäre, das heisst unter Verwendung der Formel Da =2*(A/π)1/2. Da steht dann für den äquivalenten Durchmesser, A für die tatsächliche Querschnittsfläche. Das Verhältnis von Längenabmessung zu Durchmesser ist mindestens 1, wobei als Durchmesser entweder der Durchmesser des kreisförmigen Querschnitts oder der äquivalente Durchmesser für nicht-kreisförmige Querschnitte einzusetzen ist.The mounting body has a length dimension and a diameter. For non-circular tubular mixer housings, the diameter corresponds to the edge length when the cross-sectional area of the tubular mixer housing is square. For other forms of mixer housings having, for example, rectangular or oval cross-sections, an equivalent diameter D a is determined assuming that the cross-sectional area is circular, that is, using the formula D a = 2 * (A / π) 1/2 . D a then stands for the equivalent diameter, A for the actual cross-sectional area. The ratio of length dimension to diameter is at least 1, using as diameter either the diameter of the circular cross section or the equivalent diameter for non-circular cross sections.
Die Längenabmessung ist die Ausdehnung des Einbaukörpers in Richtung der Längsachse. Das Verhältnis von Längenabmessung zu Durchmesser kann insbesondere grösser als 1 sein.The length dimension is the extent of the mounting body in the direction of the longitudinal axis. The ratio of length dimension to diameter may in particular be greater than 1.
Insbesondere können eine Mehrzahl von Einbaukörpern hintereinander entlang der Längsachse angeordnet sein. Diese Einbaukörper können entweder gleiche Bauweise aufweisen oder Einbaukörper unterschiedlicher Bauweise können miteinander kombiniert werden, sodass eine Mischeranordnung, wie sie beispielsweise in der
Der Einbaukörper oder die Gesamtheit der Einbaukörper können eine Längenabmessung zwischen 5 und 500 mm, vorzugsweise zwischen 5 und 300 mm, bevorzugt zwischen 50 und 100 mm aufweisen.The installation body or the entirety of the installation body may have a length dimension between 5 and 500 mm, preferably between 5 and 300 mm, preferably between 50 and 100 mm.
Der statische Mischer enthält ein Mischelement nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele und ein Mischergehäuse, welches das Mischelement umgibt. Das Mischelement weist eine Längsachse auf, die im zusammengebauten Zustand mit der Längsachse des Mischergehäuses zusammenfällt. Daher weist auch jeder der Einbaukörper diese Längsachse auf. Die Längsachse ist in Richtung eines in den statischen Mischer einströmenden Fluids ausgerichtet. Das Fluid umfasst zumindest zwei Komponenten, die über ein stromaufwärts des Mischelements angeordnetes Einlasselement zugeführt werden.The static mixer includes a mixing element according to one of the preceding embodiments and a mixer housing surrounding the mixing element. The mixing element has a longitudinal axis, which coincides in the assembled state with the longitudinal axis of the mixer housing. Therefore, each of the mounting body has this longitudinal axis. The longitudinal axis is aligned in the direction of a fluid flowing into the static mixer. The fluid comprises at least two components which are supplied via an inlet element arranged upstream of the mixing element.
Mittels des Umlenkelements wird die Strömung des zu mischenden Fluids im Inneren des Mischraums umgelenkt, sodass die Komponenten, die als Stränge in das rohrförmige Mischergehäuse mit eingebautem Mischelement eintreten, während ihres Wegs durch den statischen Mischer fortwährend in Streifen von sich verringernder Breite unterteilt werden, wodurch sich auch schwer mischbare oder hochviskose Komponenten mit diesem statischen Mischer verarbeiten lassen.By means of the diverting element, the flow of the fluid to be mixed is deflected inside the mixing space, so that the components which enter as strands in the tubular mixing element with built-mixing element are continuously subdivided into strips of decreasing width during their passage through the static mixer Even difficultly mixable or highly viscous components can be processed with this static mixer.
Das zu mischende Fluid umfasst in der Regel zwei verschiedene Komponenten. In den meisten Fällen liegen die Komponenten in flüssigem Zustand oder als zähflüssige Massen vor. Hierzu zählen beispielsweise Pasten, Klebstoffe, aber auch Fluide, welche Einsatz im medizinischen Bereich finden, welche pharmazeutische Wirkstoffe enthalten, oder Fluide für kosmetische Anwendungen, sowie Lebensmittel. Insbesondere finden derartige statische Mischer auch Verwendung als Einwegmischer zur Mischung eines aushärtenden Mischguts aus fliessfähigen Komponenten, wie beispielsweise die Mischung von Mehrkomponentenklebstoffen. Eine andere bevorzugte Verwendung liegt in der Mischung von Abformmassen im Dentalbereich.The fluid to be mixed usually comprises two different components. In most cases, the components are in the liquid state or as viscous masses. These include, for example, pastes, adhesives, but also fluids which find use in the medical field, which contain active pharmaceutical ingredients, or fluids for cosmetic applications, as well as foods. In particular, such static mixers also find use as disposable mixers for mixing a thermosetting mix of flowable components, such as the mixture of multicomponent adhesives. Another preferred use is in the mixture of impression compounds in the dental field.
Die vorgängig beschriebenen statischen Mischer eignen sich als Einwegmischer, da ihre Herstellungs- und Materialkosten gering sind, sobald das entsprechende Spritzgiesswerkzeug hergestellt ist. Des weiteren kommen die statischen Mischer in Dosier- und/oder Mischgeräten zum Einsatz. Der statische Mischer kann an ein Austraggerät oder eine Austragkartusche, insbesondere eine Mehrkomponentenkartusche angebracht werden. Als Beispiel sei insbesondere eine Mehrkomponentenkartusche genannt, die eine Austragsvorrichtung und ein an die Austragsvorrichtung gekoppeltes Rohr umfasst, welches einen statischen Mischer gemäss eines der vorhergehenden Ausführungsbeispiele enthält.The static mixers described above are suitable as disposable mixers, since their manufacturing and material costs are low as soon as the corresponding injection mold is made. Furthermore, the static mixers are used in dosing and / or mixing devices. The static mixer can be attached to a dispensing device or a dispensing cartridge, in particular a multi-component cartridge. By way of example, a multicomponent cartridge may be mentioned by way of example, which comprises a discharge device and a pipe coupled to the discharge device, which contains a static mixer according to one of the preceding exemplary embodiments.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- ein Ausführungsbeispiel eines Ausschnitts eines Mischelements nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- Fig. 2a
- ein Ausführungsbeispiel eines Ausschnitts eines Mischelements nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Ablöseelement nach einer ersten Variante,
- Fig. 2b
- ein Ausführungsbeispiel eines Ausschnitts eines Mischelements nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Ablöseelement nach einer zweiten Variante,
- Fig. 2c
- ein Ausführungsbeispiel eines Ausschnitts eines Mischelements nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Ablöseelement nach einer dritten Variante,
- Fig. 3d
- ein Ausführungsbeispiel eines Ausschnitts eines Mischelements nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Ablöseelement nach einer vierten Variante,
- Fig. 3
- eine Ansicht eines Mischelements mit Einbaukörpern gemäss
Fig. 2 , - Fig. 4
- einen Schnitt durch einen Einbaukörper gemäss
Fig. 2 , - Fig. 5
- einen Schnitt durch einen Einbaukörper, der benachbart zum Einbaukörper gemäss
Fig. 4 angeordnet ist, - Fig. 6
- einen Schnitt durch ein Einlassteil eines statischen Mischers und Mischelement gemäss
Fig.3 .
- Fig. 1
- An embodiment of a section of a mixing element according to a first embodiment of the invention,
- Fig. 2a
- An embodiment of a section of a mixing element according to a second embodiment of the invention with a release element according to a first variant,
- Fig. 2b
- An embodiment of a section of a mixing element according to a second embodiment of the invention with a release element according to a second variant,
- Fig. 2c
- An embodiment of a section of a mixing element according to a second embodiment of the invention with a release element according to a third variant,
- Fig. 3d
- An embodiment of a section of a mixing element according to a second embodiment of the invention with a release element according to a fourth variant,
- Fig. 3
- a view of a mixing element with mounting bodies according to
Fig. 2 . - Fig. 4
- a section through an installation body according to
Fig. 2 . - Fig. 5
- a section through an installation body, the adjacent to the installation body according to
Fig. 4 is arranged - Fig. 6
- a section through an inlet part of a static mixer and mixing element according to
Figure 3 ,
In
Das Mischelement gemäss
Der Einbaukörper 1 und der Einbaukörper 101 haben dieselbe Struktur, allerdings ist der Einbaukörper 101 um 180° um die Längsachse 10 gedreht. Wie der Mischraum 20 weist der Mischraum 120 in einer normal zur Längsachse 10 angeordneten Ebene 121 eine Strömungsquerschnittsfläche 122 auf, welche im wesentlichen der Strömungsquerschnittsfläche des den Einbaukörper 101 umgebenden rohrförmigen Mischergehäuses entspricht. Für Einbaukörper 1, 101 welche über zumindest eine Symmetrieebene verfügen, die den Mischraum in zwei gleiche Teile teilt, liegt die Längsachse in dieser Symmetrieebene. Der Mischraum wird durch das nicht dargestellte Mischergehäuse begrenzt. In diesem Ausführungsbeispiel soll das Mischelement in ein Mischergehäuse mit rechteckigem oder quadratischen Querschnitt eingebaut werden. Die Innenabmessung des Mischergehäuses, welche für die Ermittlung des äquivalenten Durchmessers verwendet wird, ist mit Bezugslinie 36 angegeben.The mounting
Der Einbaukörper 1 enthält zumindest ein erstes Wandelement 2, welches eine Teilung der Fluidströmung in zwei im wesentlichen parallel zur Längsachse 10 strömende Teilströme dient. Das Wandelement 2 hat eine erste Seitenwand 3 und eine zweite Seitenwand 4. Der Schnitt des ersten Wandelements 2 mit der Ebene 21 ergibt eine Querschnittsfläche 23. Diese Querschnittsfläche 23 beträgt maximal 1/5 vorzugsweise maximal 1/10 besonders bevorzugt maximal 1/20 der Strömungsquerschnittsfläche 22 des Mischraums 20 ohne Einbaukörper. Das Fluid strömt somit beidseitig der Seitenwände 3, 4 des Wandelements 2. Die Strömungsrichtung des Fluids ist durch einen Pfeil angedeutet. Das Wandelement weist einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Das erste Wandelement 2 hat eine erste Breitseite 5, eine zweite Breitseite 6 sowie eine erste und eine zweite Längsseite 25,35. Die erste Breitseite 5, die zweite Breitseite 6, die erste Längsseite 25 und die zweite Längsseite 35 bilden den Umfang jeder der Seitenwände 3, 4. Die Längsseiten 25, 35 erstrecken sich im wesentlichen in Richtung der Längsachse 10 und die erste Breitseite 5 und zweite Breitseite 6 verlaufen quer zur Richtung der Längsachse. Das erste Wandelement 2 unterteilt den Mischraum in zwei Teile. Das Wandelement 2 hat die Funktion eines Stegelements, welches die Fluidströmung in zwei Teile teilt, wobei deren Umlenkung mit Ausnahme der Umlenkung an den Kanten der ersten Breitseite 5 vernachlässigbar ist. Die Wandstärke 7 des Wandelements 2 beträgt üblicherweise weniger als 1 mm für ein Mischelement mit einer Gesamtlänge von bis zu 100 mm.The mounting
An das erste Wandelement 2 schliesst ein Umlenkelement 11 an, welches der Umlenkung der Teilströme in eine von der Längsachse abweichende Richtung dient. Das Umlenkelement weist eine sich in Querrichtung zum Wandelement 2 beidseitig des Wandelements erstreckende Umlenkoberfläche auf. Eine erste Öffnung 12 ist in der Umlenkoberfläche an Seite, die der ersten Seitenwand 3 des Wandelements 2 zugewendet ist, vorgesehen.To the
Der Kreuzungswinkel zwischen dem ersten Wandelement 2 und dem zweiten bzw. dritten Wandelement 8,9 beträgt in dem Ausführungsbeispiel gemäss
Die an das Umlenkelement 11 anschliessenden Wandelemente 8, 9 begrenzen einen von der ersten Öffnung 12 ausgehenden, sich in Richtung der Längsachse 10 erstreckenden Kanal. Mit dem Ausdruck "an das Umlenkelement anschliessend" soll gemeint sein, dass das zweite und das dritte Wandelement 8, 9 in Richtung der Längsachse gegenüberliegend zum ersten Wandelement 2 angeordnet sind, das heisst in Strömungsrichtung stromabwärts des ersten Wandelements 2 angeordnet sind.The
Eine zweite Öffnung ist in der Umlenkoberfläche an Seite, die der zweiten Seitenwand 4 des Wandelements 2 zugewendet ist, vorgesehen, wobei an die zweite Öffnung das zweite oder das dritte Wandelement 8, 9 anschliessen. Das zweite und dritte Wandelement 8, 9 begrenzt denselben Kanal, der auch von der ersten Öffnung 12 ausgeht.A second opening is provided in the deflection surface on the side facing the
Angrenzend an die erste Öffnung 12 sind somit ein zweites und ein drittes Wandelement 8, 9 angeordnet. Die zweiten und dritten Wandelemente 8, 9 erstrecken sich in Richtung der Längsachse 10 und weisen je eine Innenwand 81, 91 und eine Aussenwand 82, 92 auf, welche sich im wesentlichen in Richtung der Längsachse 10 erstrecken. Das zweite Wandelement 9 weist die Innenwand 81 und die Aussenwand 82 auf. Das dritte Wandelement weist die Innenwand 91 und die Aussenwand 92 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Innenwände 81, 91 und Aussenwände 82, 92 in Richtung der Längsachse, also in Zeichnungsrichtung in vertikaler Richtung. Jede der Innenwände 81, 91 und Aussenwände 82, 92 kann einen Winkel zwischen 20° und 160° zu der ersten oder zweiten Seitenwand 3, 4 des ersten Wandelements 2 einschliessen. Die erste Öffnung 12 ist zwischen den Innenwänden 81, 91 der zweiten und dritten Wandelemente 8, 9 angeordnet. Eine zweite Öffnung 13 und eine optionale dritte Öffnung 14 sind ausserhalb einer der Aussenwände 82, 92 des zweiten oder dritten Wandelements 8, 9 angeordnet. Die zweite Öffnung 13 sowie die dritte Öffnung 14 sind in der Umlenkoberfläche an der Seite, die der zweiten Seitenwand 4 des ersten Wandelements 2 zugewendet ist, vorgesehen. Insbesondere kann die Innenwand jedes Wandelements parallel zu dessen Aussenwand sein. Des weiteren können die zweiten und dritten Wandelemente jeweils zueinander parallele Innenwände 81, 91 sowie Aussenwände 82, 92 aufweisen.Adjacent to the
An das zweite und dritte Wandelement 8, 9 schliesst das erste Wandelement 102 des zweiten Einbaukörpers 101 an. Der zweite Einbaukörper 101 weist ein erstes Wandelement 102 auf, welches sich in Richtung der Längsachse 10 des Mischelements erstreckt und eine erste Seitenwand 103 und eine zweite Seitenwand 104 aufweist, die der ersten Seitenwand 103 gegenüberliegend angeordnet ist. Die erste Seitenwand 103 und die zweite Seitenwand 104 sind im wesentlichen parallel zur Längsachse 10 angeordnet.At the second and
Ein Umlenkelement 111 ist angrenzend an das erste Wandelement 102 angeordnet. Das Umlenkelement 111 weist eine sich in Querrichtung zum Wandelement 102 beidseitig desselben erstreckende Umlenkoberfläche auf. Eine erste Öffnung 112 ist in der Umlenkoberfläche an der Seite, die der zweiten Seitenwand 104 des Wandelements 102 zugewendet ist, vorgesehen. Angrenzend an die erste Öffnung 112 sind ein zweites und ein drittes Wandelement 108, 109 in Richtung der Längsachse 10 gegenüberliegend zum ersten Wandelement 102. Das heisst, das zweite und dritte Wandelement 108, 109 befinden sich stromabwärts des ersten Wandelements 102. Das zweite und dritte Wandelement 108, 109 begrenzen einen von der ersten Öffnung 112 ausgehenden, sich in Richtung der Längsachse 10 erstreckenden Kanal. Eine zweite Öffnung 113, 114 ist in der Umlenkoberfläche an der Seite, die der ersten Seitenwand 103 des Wandelements 102 zugewendet ist, vorgesehen. An die zweite Öffnung 113, 114 schliessen das zweite oder das dritte Wandelement 108, 109 an.A deflecting
Angrenzend an die erste Öffnung 112 sind ein zweites Wandelement 108 und ein drittes Wandelement 109 angeordnet. Die zweiten und dritten Wandelemente 108, 109 erstrecken sich in Richtung der Längsachse 10 des Mischelements. Das zweite Wandelement weist eine Innenwand 181 und eine Aussenwand 182 auf und das dritte Wandelement weist eine Innenwand 191 und eine Aussenwand 192 auf. Die Aussenwände 182, 192 und die Innenwände 181, 191 erstrecken sich im wesentlichen in Richtung der Längsachse 10 des Mischelements. Sie sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils parallel zueinander. Jede der Innenwände 181, 191 und Aussenwände 182, 192 schliessen einen Winkel zwischen 20° und 160° zu der ersten oder zweiten Seitenwand 103, 104 des ersten Wandelements 102 ein, im vorliegenden Fall 90°. Die erste Öffnung 112 ist zwischen den Innenwänden 181, 191 der zweiten und dritten Wandelemente 108, 109 angeordnet und zumindest eine zweite Öffnung 113, 114 ist ausserhalb einer der Aussenwände 182, 192 des zweiten oder dritten Wandelements 108, 109 angeordnet. Die zweite Öffnung 113 und/oder eine dritte Öffnung 114 sind in der Umlenkoberfläche an der Seite vorgesehen, die der zweiten Seitenwand 104 des ersten Wandelements 102 zugewendet ist.Adjacent to the
Der das erste Wandelement 102, das Umlenkelement 111 sowie das zweite und dritte Wandelement 108, 109 enthaltende zweite Einbaukörper 101 ist um die Längsachse 10 um einen Winkel von 10° bis zu und einschliesslich 180, in dem speziellen Beispiel von 180°, in Bezug auf den ersten Einbaukörper 1 verdreht angeordnet.The
Der erste Einbaukörper 1 und der zweite Einbaukörper 101 gemäss
Der erste Einbaukörper 1 und der zweite Einbaukörper 101 sind über eine Mehrzahl von gemeinsamen Stegelementen 15, 16, 17, 18 miteinander verbunden.The
Fig. 3d zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Ausschnitts eines Mischelements nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Ablöseelement 31 nach einer vierten Variante. Dieses Ablöseelement 31 bildet eine Leiste aus, die das Stegelement mit dem Wandelement 102 verbindet. Das Ablöseelement 31 unterscheidet sich vom Ablöseelement 29, indem keine spezielle Verbindungsfläche ausgebildet ist. Die Breite der der Füllmasse zugewendeten Oberfläche des Ablöseelements unterscheidet sich nicht wesentlich von der Wandstärke des Ablöseelements. Das Ablöseelement verläuft im zusammengebauten Zustand mit seiner Aussenfläche entlang der Innenwand des Mischergehäuses. Dieses Ablöseelement kann insbesondere auch zur Erhöhung der Stabilität des Einbaukörpers beitragen, denn es wirkt ähnlich einer Verstrebung.Fig. 3d shows an embodiment of a section of a mixing element according to a second embodiment of the invention with a
Die Stegelemente 15, 16, 17, 18 halten alle Einbaukörper des Mischelements miteinander verbunden. Jedes der Stegelemente erhöht die Biegesteifigkeit des statischen Mischers. Des weiteren kann durch die Stegelemente verhindert werden, dass es im Betrieb des Mischers zum Bruch des Mischelements kommt, insbesondere wenn mindestens zwei Mischelemente auf gegenüberliegenden Seiten der ersten Wandelemente angeordnet sind. Des weiteren ist während der Herstellung des Einbaukörpers im Spritzgiessverfahren über das Stegelement gewährleistet, dass die Polymerschmelze vom ersten Einbaukörper 1 zu dem ersten und allen weiteren stromabwärts angeordneten Einbaukörpern 101 fliessen kann. Ohne die Stegelemente bestünde der Übergang vom Wandelement 8 bzw. 9 zu dem stromabwärts gelegenen Wandelement 102 nämlich ausschliesslich in der gemeinsamen Schnittfläche sowie einer allfälligen Verstärkung derselben, Das heisst, die Schnittfläche besteht in diesem Fall aus zwei Quadraten, die eine Seitenlänge, die der Wandstärke 7 entspricht, aufweisen würden. Die gesamte Polymerschmelze für die stromabwärts gelegenen Einbaukörper müsste diese Drosselstellen passieren, was zu lokalen Druckspitzen im Werkzeug führen würde. Zudem würde sich in den Bereichen der Wandelemente, die im Einsatz nahe an dem rohrförmigen Gehäuse zu liegen kommen würden, eine lange Verweilzeit der Polymerschmelze ergeben, was zu Veränderungen der Polymerschmelze und unter Umständen zu einer Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften und Inhomogenität führen würde, sodass im Stand der Technik nur durch die Verwendung einer treibmittelhaltigen Schmelze zum Erzeugen einer geschäumten Struktur ein derartiges Mischelement hergestellt werden kann.The
Aus diesem Grund werden gemäss der Erfindung die Stegelemente zur Weiterleitung der Polymerschmelze im Herstellungsverfahren von einem Einbaukörper zu jedem der benachbarten Einbaukörper vorgesehen.For this reason, according to the invention, the web elements for forwarding the polymer melt are provided in the manufacturing process of an installation body to each of the adjacent mounting body.
Der statische Mischer ist üblicherweise aus Kunststoff gefertigt, mittels welchem sich im Spritzgiessverfahren selbst vergleichsweise komplizierte Geometrien realisieren lassen. Insbesondere für statische Mischer umfassend eine Mehrzahl von Einbaukörpern weist die Gesamtheit der Einbaukörper 1, 101 eine Längenabmessung 24 auf und jede der Querschnittsflächen 23, 123 eine Wandstärke 7. Das Verhältnis von Längenabmessung 24 zu Wandstärke 7 beträgt mindestens 40, vorzugsweise mindestens 50, besonders bevorzugt mindestens 75. Für die bevorzugte Verwendung von statischen Mischern für kleine Mengen an Füllmasse ist die Wandstärke 7 kleiner als 3 mm, vorzugsweise kleiner als 2 mm, besonders bevorzugt kleiner als 1,5 mm. Die Gesamtheit der Einbaukörper 1,101 weist eine Längenabmessung 24 zwischen 5 und 500 mm, vorzugsweise zwischen 5 und 300 mm, bevorzugt zwischen 50 und 100 mm auf.The static mixer is usually made of plastic, by means of which even comparatively complicated geometries can be realized in the injection molding process. In particular for static mixers comprising a plurality of installation bodies, the entirety of the
Nachfolgend werden der Druckverlust und die benötigte Mischerlänge von Mischern gemäss des Standes der Technik und der erfindungsgmässen Ausführungsformen mit einem Ablöseelement verglichen.Subsequently, the pressure loss and the required mixer length of mixers according to the prior art and the erfindungsgmässen embodiments are compared with a release element.
Ein Wendelmischer (I), ein Mischer gemäss
Alle Simulationen wurden mit einer Füllmasse mit denselben physikalischen Eigenschaften durchgeführt.
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Die Spalte 2 der Tabelle zeigt die Mischgüte (CoV) für die einzelnen Mischertypen gemäss Spalte 1.
Die Mischgüte in einer Ebene A wird mittels des Variationskoeffizienten CoV beschrieben. Er ist definiert als die Standardabweichung der Konzentrationsverteilung in A normiert mit dem Mittelwert der Konzentration
Bei besserer Mischung wird der CoV kleiner. Zum Vergleich unterschiedlicher Mischer wurde die Reduktion des Variationskoeffizienten CoV über eine vorgegebene Mischerlänge bei gleicher Verteilung und deswegen auch gleichem CoV vor den Mischern bestimmt; der Mischer, der nach der vorgegebenen Länge ein kleineres CoV aufweist, mischt also intensiver oder besser.With better mixing, the CoV becomes smaller. For comparison of different mixers, the reduction of the coefficient of variation CoV was determined over a given mixer length with the same distribution and therefore also the same CoV before the mixers; the mixer, which has a smaller CoV after the given length, mixes more intensively or better.
Der in der Tabelle angegebene Druck ist der Druck, welcher aufgewendet werden muss, um die entsprechende Füllmasse durch den Mischer zu fördern. Das Volumen entspricht dem Volumen der Füllmasse, welche in jedem der Mischer I, II, III, IV, V, VI, VII zurückbleibt, also dem Verlustanteil der Füllmasse. Vor allem für teure Füllmassen ist es eine generelle Zielsetzung, diesen Verlustanteil möglichst zu minimieren.The pressure given in the table is the pressure that must be used to deliver the appropriate fill mass through the mixer. The volume corresponds to the volume of the filling compound which remains in each of the mixers I, II, III, IV, V, VI, VII, that is to say the loss proportion of the filling compound. Especially for expensive fillers, it is a general objective to minimize this loss as much as possible.
Es zeigen sich nicht nur deutliche Unterschiede zwischen Mischern unterschiedlicher geometrischer Bauart, wie dem Wendelmischer I und dem Mischer II, sondern auch deutliche Unterschiede zwischen den Mischern von im wesentlichen derselben Bauart II - VII. Der Unterschied der Mischgüte von Mischer II und Mischer III ist auf den in
Aus den Simulationen hat sich weiterhin ergeben, dass überraschenderweise weitere Verbesserungen der Mischgüte des Mischers III möglich sind. Jeder der Mischer IV, V, VI, VII weist eine höhere Mischgüte auf als der Mischer III. Dieser Effekt ist durch die Ablöseelemente begründet, wie sie in den Ausführungsbeispielen gemäss
Bei einem Vergleich aller Mischertypen basierend auf der Mischgüte des Wendelmischers 0.035 ergeben sich die in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten prozentualen Verbesserungen von Mischern IV, V, VI, VII im Vergleich mit Mischer III.
Die Mischer I und II aus dem Stand der Technik liefern dementsprechend wesentlich schlechtere Werte für den Druck sowie das zur Mischung benötigte Volumen.Accordingly, prior art mixers I and II provide significantly lower pressure and mixing volumes.
Bei einem Vergleich aller Mischertypen basierend auf dem Druck des Wendelmischers 2.80 ergeben sich die in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten prozentualen Verbesserungen von Mischern IV, V, VI, VII im Vergleich mit Mischer III.
Die Mischer I und II aus dem Stand der Technik liefern dementsprechend wesentlich schlechtere Werte für den Druck sowie das zur Mischung benötigte Volumen. Insbesondere ist der Mischer IV in diesem Zusammenhang hervorzuheben, dessen Druck fast um 50% geringer ist als der des baulich nicht sehr stark unterschiedlichen Mischers III.Accordingly, prior art mixers I and II provide significantly lower pressure and mixing volumes. In particular, the mixer IV is to be emphasized in this context, whose pressure is almost 50% lower than that of the structurally not very different mixer III.
Vergleiche mit Mischern I und II liefern demzufolge noch weitergehende Verbesserungen. Somit lässt sich überraschenderweise durch das Vorsehen von Ablöseelementen sowohl eine Verbesserung der Mischgüte als auch eine Reduktion des Drucks erzielen, welcher benötigt wird, um die Füllmasse durch den Mischer zu drücken und auszutragen.Consequently, comparisons with mixers I and II provide further improvements. Thus, surprisingly, the provision of release elements can achieve both an improvement in the quality of mixing and a reduction in the pressure required to push and discharge the filling compound through the mixer.
Claims (15)
dadurch gekennzeichnet, dass
zusätzlich zum genannten Umlenkelement (11) ein Ablöseelement (27, 28, 29, 30, 31) vorgesehen ist, welches mit dem Stegelement (15, 16, 17, 18) verbunden ist, wobei das Ablöseelement (27, 28, 29, 30, 31) als Vorsprung ausgebildet ist, welcher sich von einer Innenwand des Mischergehäuses quer zu dessen Längsachse (10) in einen Mischraum (20, 120) erstreckt.Mixing element for a static mixer for installation in a tubular mixer housing, wherein the mixing element has a longitudinal axis (10), along which a plurality of mounting bodies (1,101) are arranged one behind the other, wherein a first mounting body (1) has a first wall element (2), which extends in the direction of the longitudinal axis and has a first side wall (3) and a second side wall (4), which is arranged opposite the first side wall (3), wherein a deflecting element (11) is arranged adjacent to the first wall element (2) and the deflection element (11) has a deflection surface extending transversely to the first wall element (2) on both sides of the wall element (2), a first opening (12) in the deflection surface on the side, that of the first side wall (3) of the first wall element (2) is provided, wherein adjacent to the first opening (12) a second and a third wall element (8, 9) are arranged, wob ei the second and third wall elements (8, 9) extend in the direction of the longitudinal axis (10) and each have an inner wall (81, 91) and an outer wall (82, 92) which extend substantially in the direction of the longitudinal axis (10) and each of the inner walls (81, 91) and outer walls (82, 92) enclose an angle between 20 ° and 160 ° to the first or second side wall (3, 4) of the first wall element (2), the first opening (12 ) between the inner walls (81, 91) of the second and third wall elements (8, 9) is arranged and a second opening (13, 14) outside one of the outer walls (82, 92) of the second or third wall element (8, 9) is, wherein the second opening (13, 14) in the deflection surface on the side facing the second side wall (4) of the first wall element (2) is provided, wherein the second and third wall element (8, 9) a first wall element (102) of a second mounting body (101) adjoins, wherein the first installation Body (1) with the second mounting body (101) via a common web element (15, 16, 17, 18) with each other connected is,
characterized in that
in addition to the said deflecting element (11) a detaching element (27, 28, 29, 30, 31) is provided, which is connected to the web element (15, 16, 17, 18), wherein the detaching element (27, 28, 29, 30 , 31) is formed as a projection which extends from an inner wall of the mixer housing transversely to the longitudinal axis (10) in a mixing space (20, 120).
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