JP2011125857A - スタティック・ミキサ - Google Patents

Abstract

【課題】流動媒体の添加における障害に対して、高い許容差を示すスタティック・ミキサを提案することにある。
【解決手段】本発明に係るスタティック・ミキサは、主方向（Ｘ）に延在する流路（１）およびこの流路（１）に配置された少なくとも一個の混合部材（４）を備え、混合部材（４）が、流路（１）を流動する流動媒体の分配、転換および／または合流のための構造部（６;７）を含む。少なくとも一個の分配構造部（６;７）が、流動媒体を少なくとも第一分流（Ｗ１）および第二分流（Ｗ２）とに分割する。その際、第一分流（Ｗ１）および第二分流（Ｗ２）は、分配構造部（６;７）から合流部まで、互いに異なる平均流路長さを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、主方向に延在する流路及び流路内に配置される少なくとも一個の混合部材を備え、混合部材が、流路を流動する流動媒体を分配、偏向及び/又は合流させるための構造部を備え、少なくとも一個の分配構造部が、流動媒体を、少なくとも第一分流及び第二分流とに分割するミキサに関する。

特許文献１(欧州特許出願公開第0749776号明細書)は、順次に配置されたそれぞれ同じ構成の多数の素子を有するスタティック・ミキサに関して記載している。これら素子には、それぞれ一本の流入口側の分割ウェブおよび流出口側の分割ウェブが形成されている。これらの分割ウェブによって、流動媒体を二個以上の分流に対称的に分配し、ガイドすることが可能となる。

欧州特許出願公開第0749776号明細書

本発明の課題は、流動媒体の供給時における障害に対して、良好な許容差を示すスタティック・ミキサを提案することにある。

上記の課題は、冒頭に挙げたスタティック・ミキサにおいて、第一分流及び第二分流が、分配のための構造部から合流部まで、互いに異なる平均流路長さを有することにより解決される。二つの分流における流路の長さの違いにより、逆方向の混合が可能となる。これにより、供給量の誤差をより好適に調整し、または材料供給量によってミキサの流入領域において生じた障害を好適に調整することが可能となる。

従来のスタティック・ミキサは、例えば、建設化学分野における移動式ミキサの使用に際し、相対的により小さな反応容積しか有していないため、接触時間も短い。従って、流入領域における材料供給量による障害は、短い活性混合距離を通じて調整されることがほとんどない。例えば、手持ち式の押出し装置の場合、原材料は多くの場合、断続的に供給され、わずかなミリリットル単位の容積から、短距離の往復距離により押し出される。大概、手持ち式の押出し装置等の容積は、ミキサ自体が有する容積よりも小さい。押し出し装置全体の弾性によっては、ミキサに対する原料の混合比において、部分的に大きな変動が生じる可能性がある。従来のスタティック・ミキサは、上記の変動をわずかな程度しか調整しない。

本発明においては、従来は基準として全く着目されていなかった、ミキサ内における材料供給量の平均滞留時間の分布が考慮されている。これは、特に反応剤側（Eduktseite）のポンプ効果によって、障害に対して可能な限り高い許容差を得るためである。本発明に係るミキサは、異なる長さの流路によって、明らかに逆方向への混合を可能にし、これにより、ミキサ内の高帯域幅または平均滞留時間の分布を可能にする。分割した流動媒体には、流路が再び一体化または結合するまで、幾何学的に長さの異なる少なくとも二本の流路が付与される。これは、分流が一体化されるまでの時間的なずれとして捉えることもできる。

特に、本発明の望ましい実施形態では、流動媒体を分割し、流路幅全体にわたって延在する従来技術において一般的な分割ウェブが、横断面全体にわたって設けられていない。ほぼ全てのスタティック・ミキサに特徴的な、分割から合流までの流路の回転対称的または線対称的一致が、回避される。

本発明に係るスタティック・ミキサは、上述の基準のみによって最適化されるわけではなく、必要に応じて、さらに以下のような一般的な要求、すなわち：
・分配および／または偏向のための十分な数の構造部による良好なマイクロ混合、
・十分に低い流体力学的な全抵抗、
・特に一方向ミキサに取り込まれる十分に小さい容積、および
・容易かつ安価な製造可能性、
などの要求を満たすものである。

本発明の望ましい実施形態においては、第一分流および第二分流の間における平均流路長さの違いは、少なくとも約10％であり、特に望ましくは、少なくとも約20％である。これにより、特に良好な逆方向の混合が可能となる。

構造的に特に単純な実施形態では、混合部は基板を備え、基板は、少なくとも一個の開口部を備える。この際、望ましくは、開口部の下流側に偏向部が配置される。この偏向部は、主方向に対しほぼ横方向に延びる壁部を備える。これにより、分流の分配が可能となる。すなわち、偏向部にせき止められた流動媒体の一部が、基板の開口部を貫流して逃れ、媒体の他の部分が、偏向部を迂回する。

このことは、特に望ましい精密な構成において、転換部が主方向に対してほぼ平行な壁部をさらに備えることにより支援される。望ましくは、主方向に対してほぼ平行な壁部は、少なくとも部分的に開口部によって覆われるように配置される。これにより、開口部に隣接する壁部がそびえ立つ形となり、流動媒体の分割および偏向において、特に効果的な作用を及ぼす。

容易に製造可能で、かつ、効果的な実施形態においては、各偏向部が、基板において対向する二つの側のうち一側にのみ設けられる。これにより、基板の貫流により分割流動媒体の分岐が容易に可能となる。

さらに、基板が、主方向に対して横方向に延在する左右の半部を備える構成としてもよい。その際、少なくとも一個の開口部は、実質的に一側の半部にのみ設けられる。特に望ましくは、主方向において、それぞれ二個の開口部を、基板の左右半部の同一側に並列して配置する。その際、それぞれ長さの異なる媒体流路における分配を改善するために、二個の開口部のうち第一開口部の直後に、第一偏向部が配置され、基板において対向する二つの側のうち、一側に延在する。さらに、対向する二個の半部の他方側において、第２転換部が、並列する二個の開口部の直後に配置される。

流路は、必要に応じて、ほぼ直角形の横断面、特に正方形の横断面を示す。ほぼ丸い円形の横断面を示す構成とすることも可能である。

混合部は、同一材料から成る一体的な構成部分、特に鋳造部として形成されると一般に有利である。混合部および／または流路の原料は、例えば、プラスチック、またはアルミニウム等の金属としてよい。「同一材料から成る一体的な」との用語は、スタティック・ミキサが、一体的に構成された混合部を全体として一個のみ有すると理解することも可能であるが、代替形態においては、混合過程をさらに改善するために、複数個の混合部を順次配置することも可能である。

好適な実施例では、混合部は、容易に型外し可能な鋳型によって製造することが可能であり、特にプラスチック射出成形用の鋳型によって製造可能である。

以下に、本発明の望ましい実施例につき、添付図面を参照して更に詳述する詳細に説明する。

本発明の一実施例に係るミキサの縦断面図である。 図１のミキサにおける混合部の斜視図である。 図１のミキサの横断面図である。 本発明の第二実施例に係るミキサの横断面図である。

図１に示すミキサは、本実施例では化学的プロセスを含む建設分野における手持ち式の一方向ミキサとして形成されているが、他分野に適用される構成であってもよい。

横断面が長方形である流路１(図３を参照)は主方向Ｘに向けて延在し、流路１を通して運ばれる流動媒体のために、流入領域２および流出領域３の間で所定のミキサ・スペースを有する。

ミキサ・スペースには混合部材４が配置され、混合部材４は流路１の内壁により閉鎖される形で包囲される。混合部材４は、長手方向Ｘおよび横方向Ｙに延在する基板５を有し、基板には複数の開口部６が配置されている。開口部６により、媒体は、基板の一方側から対向する他方側に貫流することが可能となる。

基板は、主方向Ｘに延在する基板５の中心軸に対して横方向に左半部５aおよび右半部５bを備える。各開口部６は、半部５aおよび５bのいずれか一方にのみ設けられる。横方向Yには、各開口部６の隣に開口部は設けられない。

各開口部は本実施例では正方形であり、全方向に均等な長さを有している。それぞれ二個の開口部６が、主方向に並列して配置される。

各開口部６から、偏向部７が基板５を起点として基板５に対して垂直方向に延びている。その際、基板の両側の内、片側からのみ延びている。

その際、偏向部７は、基板の同一側の半部５a，５bに並列して配置された二個の開口部６から、基板のそれぞれ対向する側に延びている。

各開口部６に対応配置された偏向部７は、開口部６の直接の下流側に横方向に延在する壁部７aを含む。さらに偏向部は、基板の中心軸線上に、主方向に対し平行に延在する壁部７bを備える。この壁部７bは、横方向Ｙに投影した場合開口部６を少なくとも部分的に覆う。

上述した実施例の機能は、次の通りである。すなわち、ペースト状または粘性の流動媒体が、適切な圧力によって、流路１を通じて流入領域２から流出領域３に運ばれる。特にその際、媒体は初め、種々の物質を二本以上のストランドの形態で備え得る。これらストランドの形態の物質は、流路において相互に混合される必要がある。

半部５a,５bにおける偏向部７によって、流動媒体がせき止められる。その際、第一分流は、偏向部７に対応配置された開口部を通して、基板５の反対側に流出する。残りの第二分流は、主方向に対して平行な壁部７bに沿って基板５における同じ側の他方の半部に逃れるが、偏向部７を通過後再び元の半部に戻される。

例えば図２は、流動媒体の二つの流路を示す。流動媒体は分配に先立ち、並列する二個の開口部６のうち第一開口部を貫流し、その際、開口部６の後方にある偏向部を迂回する。基板の他方側、すなわち図２では基板の上側において、上述した通り、二つの分流への分配が行われる。従って、開口部６および対応する偏向部７が協働することにより、流動媒体を分配する構造を形成する。

第一分流Ｗ１は、上側に設けられている偏向部７を迂回する。第二分流Ｗ２は、後続の開口部６を貫流し、再び基板を貫流して基板の下側に流動する。

さらに、図示されていない過程において、二つの分流は、開口部６で少なくとも部分的に再び合流する。その際、二つの分流Ｗ１,Ｗ２は互いに長さの異なる流路を通過している。

開口部および偏向部は、二つの分流への分割が、少なくともほぼ均等になされるように寸法決めされる。分割に際しての若干の不均衡は、流路の長さが異なることにより、特に問題とはならない。

図３は、流路１における横断面であり、正方形を示す。この実施形態のスタティック・ミキサが、横断面において、四つの部分から構成され、これらの部分は、基板５の上側および下側、並びに、左半部および右半部への分割により生じたことがわかる。

図４は、図１〜図３の実施例とは異なり、流路の横断面が円形形状を有する実施例を示す。流路１は、他の横断面形状を有していてもよい。いずれにせよ、偏向部は、媒体が流路壁に沿って流出してしまわないように、流路壁に同一平面上で接続する。

基板５は、図示されているように平板として形成する必要はなく、若干の湾曲形状、螺旋形状またはその他の類似する形状で延在していてもよい。

当然のことながら、本発明は、上述の実施例における構成要素に同様の形状を付与することに限定するものではない。特に、偏向部７の壁部７a，７bは、直線的に延在させ、および／または相互に直角に配置する必要はない。流体力学的に湾曲した形状または他の折れ線形状であってもよい。

１ 流路
２ 流入領域
３ 流出領域
４ 混合部材
５ 基板
５a 左半部
５b 右半部
６ 開口部
７ 偏向部
７a 壁部
７b 壁部
Ｗ１ 第一分流
Ｗ２ 第二分流
Ｘ 主方向（長手方向）
Ｙ 横方向

Claims (14)

1. スタティック・ミキサであって、主方向（Ｘ）に延在する流路（１）及び該流路（１）内に配置された少なくとも一個の混合部材（４）を備え、該混合部材（４）が、前記流路(１)を流動する流動媒体を分配、偏向及び/又は合流させるための構造部（６;７）を含み、少なくとも一個の分配のための前記構造部（６;７）が、前記流動媒体を少なくとも第一分流（Ｗ１）および第二分流（Ｗ２）とに分割するミキサにおいて、
   前記分第一流（Ｗ１）および前記分第二分流（Ｗ２）が、分配のための前記構造部（６;７）から合流部まで、互いに異なる平均流路長さを有することを特徴とするミキサ。
2. 請求項１記載のミキサにおいて、前記平均流路長さが、前記分第一流（Ｗ１）および前記第二分流（Ｗ２）の間を少なくとも約10％、好適には少なくとも約20％異なることを特徴とするミキサ。
3. 請求項１または２に記載のミキサにおいて、前記混合部材（４）が基板（５）を含み、該基板が、少なくとも一個の開口部（６）を有し、前記基板が、好適には、ほぼ平坦に形成され、および／または前記主方向（Ｘ）に対してほぼ平行に形成されていることを特徴とするミキサ。
4. 請求項３記載のミキサにおいて、前記開口部（６）の下流側に、偏向部（７）が配置され、該偏向部（７）は、前記主方向（Ｘ）に対しほぼ垂直に延在する壁部（７a）を有することを特徴とするミキサ。
5. 請求項４記載のミキサにおいて、前記偏向部（７）が、更に前記主方向（Ｘ）に対しほぼ平行に延在する壁部（７b）を備えることを特徴とするミキサ。
6. 請求項５記載のミキサにおいて、前記主方向に対しほぼ平行に延在する前記壁部（７b）が、少なくとも部分的に前記開口部（６）を覆うことを特徴とするミキサ。
7. 請求項４〜６の何れか一項記載のミキサにおいて、各偏向部が、前記基板（５）において対向する二つの側のうち一側にのみ延びていることを特徴とするミキサ。
8. 請求項３〜７の何れか一項記載のミキサにおいて、前記基板（５）が、前記主方向（Ｘ）に対し、横方向の左右半部（５a;５b）を有し、前記少なくとも一個の開口部（６）が、前記左右半部（５a;５b）の実質的に一方側にのみ設けられていることを特徴とするミキサ。
9. 請求項８記載のミキサにおいて、前記主方向（Ｘ）において、それぞれ二個の開口部（６）が、前記基板（５）における同一の半面部（５a;５b）上に順次配置され、特に隣接状態で順次に配置されていることを特徴とするミキサ。
10. 請求項９記載のミキサにおいて、第一偏向部（７）が、二個の前記開口部（６）のうち第一開口部の直後に配置され、前記基板において対向する二つの側のうち、一側に延びており、かつ、第二偏向部（７）が、二個の前記開口部（６）のうちの第２開口部の直後に配置され、対向する前記二つの側のうち、他側に延びていることを特徴とするミキサ。
11. 請求項１〜１０の何れか一項記載のミキサにおいて、前記流路（１）が、ほぼ長方形の横断面、特に正方形の横断面を有することを特徴とするミキサ。
12. 請求項１〜１０の何れか一項記載のミキサにおいて、前記流路（１）が、ほぼ丸い横断面、特に円形の横断面を有することを特徴とするミキサ。
13. 請求項１〜１２の何れか一項記載のミキサにおいて、前記混合部材（４）が、同一の材料から一体的に構成される部材であり、特に鋳造一体成形部材であることを特徴とするミキサ。
14. 請求項１３記載のミキサにおいて、前記混合部材（４）が、容易に型開け可能な金型、特にプラスチック射出成形金型により製造可能であることを特徴とするミキサ。

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