JPH11342323A - 静止型ミキサ―モジュ―ル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧力損失を少なくし、滞留時間を短くする。 【解決手段】 複数のオリフィスが設けられかつ流路の
手段によりその正面側及び背後側に構成された円板より
なり、そしてオリフィスは入口流路のフランクに作られ
混合流路のフランク内に開口する。更に、前後方向で互
いに直列に配列された少なくも２個の静止型ミキサー要
素よりなり、少なくも１個のミキサー要素が円板状の静
止型ミキサーモジュールであるミキサー装置が説明され
る。ミキサーモジュール及びミキサー装置は流体の通過
するパイプライン及びハウジング内で使用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多数のオリフィス
を有する円板状の静止型混合機モジュールであって、流
路の手段により正面側及び背後側に構成され、オリフィ
スが正面側及び背後側のフランク面において終わる前記
モジュールに関する。本発明は、更に、前後方向に配置
された少なくも２個の静止型ミキサーモジュールを有
し、少なくもその一方が上述の円板状の静止型ミキサー
モジュールであるミキサーに関する。このミキサーモジ
ュール及びミキサーは流体の通過するパイプライン及び
ハウジングにおいて使用される。

【０００２】ミキサーモジュール又はミキサーの正面側
は、流れに直面する側である。

【０００３】

【従来技術及びその課題】現在の静止型ミキサーは、エ
ム・エッチ・ポウル(M.H.Paul)及びイー・ムッシェルク
ナウツ(E.Muschelknautz)により Einsatz und Auslegun
g statischer Mischer(静止型ミキサーの使用及び設
計), Chem.ーIn,-Tech. 51, No. 5, p.347-364(1979)に
おいて、及びポウル及びムッシェルクナウツにより Sta
tische Mischerund ihre Anwendung(静止型ミキサー及
びその使用), Chem.ーIng,-Tech. 52, No. 4, p.285-291
(1980)において説明される。

【０００４】スクリューミキサーとその他のミキサーと
の間の区別がなされた。しばしば使われる最古のスクリ
ューミキサーはケニクス（Kenics)ミキサーである。ス
クリューミキサーでは、製品の流れは４個の分流に分け
られる。これらの分流は、パイプ内でスクリューにより
導かれる。連続した個別スクリューのエッジは互いに回
転させられ、このため、更なるスクリュー毎に製品の流
れに新たな分割が生ずる。スクリューミキサーの支援に
よる混合は、極めて長い段階を要するため非常に非効率
的である。

【０００５】ウェブとプレートとが交差する静止型ミキ
サーがＤＴ ３２２８７９５号に説明される。この静止
型ミキサーは複数の交差している円板より構成され、こ
れら円板はウェブとスロットのある櫛のような方法で他
の円板と組み合い、かつこれらはハウジング、例えば混
合物（製品）を通過して流れパイプ又は流路の軸線に関
して傾くように取り付けられる。円板が、製品の流れ
を、ウェブの数に相当する複数の分流に分割する。良好
な混合結果を得るために、かかる静止型ミキサーが多
数、前後方向に配置され、そして連続した静止型ミキサ
ーは互いに一定の角度で相対回転をする。

【０００６】公知のウェブ交差式のミキサーはその混合
作用について以下の短所を持つ。即ち、ウェブ交差式ミ
キサーを通過中、流れの方向で見て、製品の流れ内にウ
ェブに沿った分流が形成される。これら分流は、ミキサ
ーを囲んでいるハウジングの直径より長い距離にわたり
殆ど妨害されずかつ他の分流と相互に混合することなく
流れることがある。これらの長距離にわたる妨害なしの
分流は「優先流路（preferred flow channel)」と呼ば
れる。

【０００７】優先流路は、添加成分が製品の流れの中に
迅速かつ効果的に混合することを妨げる。高粘度の流体
が関連した場合に特にそうである。連続した静止型ミキ
サーの予定された正確な角度方向のオフセットの手段に
よってのみ、次の静止型ミキサーへの遷移点において優
先流路が阻止され、そして添加成分がより効果的に混合
される。

【０００８】工業的スケールで使用される静止型ミキサ
ーには、短い混合距離での良好な混合結果の達成が要求
されるだけでなく、加えて低い生産費用、修理の際の簡
単な取付け取外し、失敗に対する低い感受性があり、更
に、良好な製品品質を得るために、ミキサーにおける短
い滞在時間の結果としての混合の優しい処理が要求され
る。

【０００９】個々の静止型ミキサーでは混合作用が不十
分であるため、個別ミキサー要素を多数使用することが
必要である。これにより混合距離はより長くなる。互い
に櫛状に組み合っているこのミキサーの個々のプレート
のウェブを相互に正確かつ動かないように固定するため
に、これらのウェブを交差位置において溶接で連結しな
ければならない。大直径の場合は、溶接すべき箇所の数
が、かかるミキサーの使用に対する経済的な妨げになる
程の量に増加する。これは、圧力傾斜の大きい場合にウ
ェブを修理不能の変形に導く可能性がある。運転中、こ
れらの理由又はその他の理由で変形されたミキサー要素
は、混合用パイプを詰まらせ更にミキサー要素の破壊を
生じ得るような大きい流れの抵抗を構成する。櫛状のプ
レートが変形した場合は、ミキサー要素を取り外し、清
掃し、修理しそして再び取り付けなければならない。

【００１０】ある種の状況下では、長い混合距離は、大
きい圧力損失、及び静止型ミキサー内を流れている流体
の長い滞留時間を招く。長い滞留時間は、製品の品質に
悪影響を与える。ミキサーの内部で製品におけるクラス
ト化及び損傷が発生する可能性がある。

【００１１】技術的な設計が変更される場合、例えば、
製品の体積流量の増加のためにハウジング直径又はパイ
プ直径を大きくするときは、ミキサー要素も再設計しな
ければならない。主流を一定数の被除数とするミキサー
の単純な比例拡大は個々の流路の必要な拡大を招き、従
って、特に混合すべき製品の流れが主流よりも極めて小
さいときは貧弱な混合結果をもたらす。言い換えれば、
この場合は、一定の混合結果を得るためにはミキサーの
長さ比例以上に大きくしなければならない。比率が変え
られると混合距離は、大きい費用でその混合作用及び安
定性に関して再設計しなければならない。

【００１２】ＤＥ ２８２２０９６号は、円筒状のブロ
ックよりなり、長さがその直径より大きいドリルドバー
ミキサー（drilled bar mixer)を明らかにする。多数の
連続した平行流路がこのブロック内に鑽孔され、主流の
方向に対してある角度で互いに交差する。ドリルドバー
ミキサーは、大きな圧力傾斜に耐える。一つの欠点は、
ドリルドバーミキサーの製造が非常に複雑でありミキサ
ーの設計を変更できないことである。従って、例えば、
流路を作るとき、直径の余りにも小さいドリルは、予定
された方向を維持できず、更に不正確な位置に鑽孔する
こともあるため、流路の直径を任意に減らすことはでき
ない。このため、ドリルミキサーは技術的な諸要求に自
由に適合することができない。バーミキサーは狭い寸法
的な限度内でのみ製造することができる。

【００１３】公知の静止型ミキサーにおけるように、ド
リルドバーミキサーにおいても、良好な混合作用を妨げ
る「優先流路」が形成される。前後に直列に置かれた複
数のドリルドバーミキサーは、互いに特定の角度でオフ
セットするように配列しなければならず、取付けをより
困難にする。

【００１４】ＥＰ ０１９５４５０号より知られるコマ
ックス（Kmax)ミキサーは、簡単な取付け及び特に高粘
度物質の場合の高度の混合作用を達成することを意図す
る。コマックスミキサーは、円筒軸線と平行な複数の同
じ寸法の穴のある円筒状の複数の円板より構成される。
円板は、いずれの場合も穴が流れの方向において互いに
部分的に重なるようにオフセットさせて互いに前後方向
で直列に配置される。結果として、取り付けられた状態
においては空洞部が形成される。従って、ドリルドバー
ミキサー及びＤＴ ２３２８７９５号によるミキサーと
比較して、優先流路が形成されないので、半径方向の相
互混合が改良される。しかし、混合作用なしに流れが通
過する空洞部のため滞留時間も増加する。

【００１５】本発明の目的は、公知の静止型ミキサーの
欠点を認め得るほど減らし又は無くすことである。これ
には、より短い混合距離でのかなりの又は良好な混合結
果の達成、混合の滞留時間の短縮、大きな圧力傾斜に対
する安定性の増加、取付け利便性の改良、及び生産費用
の低減が含まれる。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この目的は、多数のオリ
フィスを有する円板状の静止型ミキサーモジュールの手
段であって、流路の手段により正面側及び背後側に構成
され、オリフィスが正面側及び背後側のフランク面にお
いて終わる前記モジュールの手段により達成される。モ
ジュールの正面側の流路は入口流路として下方に示さ
れ、背後側の流路は混合流路として示される。混合作用
を改善するために多数のミキサーモジュールが前後方向
に直列に配列されることが好ましい。オリフィスの断面
は適宜の希望する形状とすることができる。これらは、
例えば、正方形又は円形とすることができる。オリフィ
スは、好ましくは、フランク面にわたって１列又は複数
列に分布されるように配列される。

【００１７】本発明による静止型モジュールにおいて
は、軸方向の長さ、即ち流れの方向におけるミキサーの
長さの直径に対する比率は１以下であることが好まし
く、より好ましくは０.７５以下、特に好ましくは０.２
５以下である。

【００１８】ここでは、ミキサーモジュールの正面側の
外側境界と背後側の外側境界との間の間隔がモジュール
の軸方向長さとして示される。

【００１９】正面側及び背後側の流路は、互いに独立し
て適宜の希望の形とすることができる。ミキサーモジュ
ールの好ましい形式においては、流路は、Ｖ字状、Ｕ字
状、長方形又は台形状の断面形状を持つ。

【００２０】好ましい形式、特にＶ字状、Ｕ字状、長方
形又は台形状の流路形状においては、流路は、正面側及
び背後側に、互いに独立して、真っすぐなフランクを有
し、このフランクはミキサーモジュールの正面側又は背
後側の円板の面に対して５゜から８５゜の角度αにあ
る。

【００２１】この文脈においては、円板の面は、流入し
てくる混合物に面する正面側の外側境界、又は前記混合
物が出て行く方に向いている背後側の外側境界を形成す
る幾何学的な平面を意味する。

【００２２】静止型ミキサーモジュールの変更例、特に
流路の輪郭がＶ字状、Ｕ字状、長方形又は台形状のもの
においては、流路のフランクはモジュールの正面側及び
／又は背後側において真っすぐであり、かつ正面側及び
／又は背後側の円板面に対して１５゜以下の角度αであ
り、ミキサーモジュールは、追加のスペーサー外形、特
にその正面側及び／又は背後側のボス、歯又はコブを持
っている。このため、１５゜までの傾斜の場合は、追加
のスペーサー外形、例えばボス、歯又はコブは、正面側
又は背後側に取り付けられ、このため、この場合でも、
例えば２個の引き続いた同様なミキサーモジュール間に
は、混合物の流れを混合するために使用し得る十分に大
きい空洞部がある。

【００２３】ミキサーモジュールのフランクのオリフィ
スは、通常は、その中心軸線又はその壁が流路のフラン
ク面とほぼ直角であるような方法で作られる。しかし、
フランクのオリフィスの中心軸線又は壁或いは流路も、
フランク面に対して±３０゜の角度βを形成することが
好ましい。

【００２４】ミキサーモジュール上に流れる混合物の流
れの形状に依存して、流れの断面で見て異なった混合作
用、即ち流れの断面の縁の部分又は内側部分において異
なった混合作用又は混合強度を達成することが有利であ
る。この目的で、ミキサーモジュールは、好ましくは２
個以上の領域又はセグメントに分割され、これらはミキ
サーモジュールの正面側及び／又は背後側の異なった配
列にされ及び／又は異なった構成にされた流路を持つ。

【００２５】異なった構成は、領域又はセグメントの構
成が、フランク角度α、流路の走り方（直線的、平行、
同心状）における流路の外形の性質が異なること、及び
／又はフランクにおけるオリフィスの配列、間隔、及び
断面積が異なることを意味する。セグメントは、ここで
は、モジュールの分離製造された部分として理解される
べきである。

【００２６】好ましい実施例、例えば円いパイプライン
に設置するためのものにおいては、領域又はセグメント
の境界は、ミキサーモジュールの中心点のまわりに同心
状に配列される。

【００２７】領域又はセグメントに分割された静止型ミ
キサーモジュールの１変更例は、混合物の流れの方向で
見てセグメントの大きさが種々の領域又はセグメントで
異なった長さのものであるように設計される。これは、
ミキサーの正面側の面と背後側の面との間の間隔が種々
の領域又はセグメントで異なることを意味する。

【００２８】ミキサーは、その正面側において、円板面
にバッフル面、特に流路間に置かれた平らな又はシート
状の立面を持つことが好ましく、これは、混合物の流れ
の方向に直角な面と流路との間に置かれる。

【００２９】静止型ミキサーモジュールは、金属、プラ
スチック、セラミック又はガラスのような適宜の希望の
材料から作ることができる。好ましい材料は、合金鋼、
非鉄金属、熱可塑性樹脂、ガラス、セラミック又は触媒
活性材料である。ミキサーモジュールは、これを触媒活
性材料で被覆することもできる。

【００３０】高粘度流体の混合に関連する場合は、良好
な混同結果を達成するために混合物の流路内に１個以上
の静止型ミキサーモジュールを配置することが特に有利
であることが確かめられている。このとき、ミキサー装
置は、互いに前後に配置された少なくも２個の本発明に
よる静止型ミキサーモジュール、又は少なくも１個の本
発明による静止型ミキサーモジュールと１個の通常の静
止型ミキサーとの組合せよりなる。

【００３１】従って、本発明の別の主題は、互いに前後
方向に配列された少なくも２個の静止型ミキサー要素よ
りなり、少なくも１個のミキサー要素が本発明による円
板状の静止型ミキサーモジュールである配列でもある。

【００３２】好ましいミキサーの実施例においては、本
発明による少なくも２個の円板状の静止型ミキサーモジ
ュールが直接前後関係に配列される。

【００３３】混合作用に関しては、第１のミキサーモジ
ュールの混合用流路が後続のミキサーモジュールの入口
流路に関してずれ、又は回されるような方法で、互いに
前後方向に配列された円板状の静止型ミキサーモジュー
ルが位置決めされたミキサー配列を選ぶことが特に有利
である。

【００３４】好ましいミキサー装置は、隣接した円板状
静止型ミキサーモジュールがその正面側及び／又は背後
側に真っすぐな流路の平行の組を有すること及び隣接し
たミキサーモジュールの相互に面する流路が５゜から１
７５゜の角度γで相互に回され、この回転が高粘度混合
物の場合に流れの断面にわたる混合物の均等な分布を妨
げる優先流路の形成を防ぐことを特徴とする。

【００３５】領域又はセグメントに分割された本発明に
よるミキサーモジュールを少なくも１個有するミキサー
装置から特別な特性が得られる。このミキサー配列は、
領域又はセグメントを有する静止型ミキサーモジュール
の直後に静止型ミキサーが従う方法で設計され、この静
止型ミキサーは、通常の静止型ミキサー又は本発明によ
る円板状の静止型ミキサーモジュールであり、その外側
又は内側の輪郭は領域又はセグメントの境界と適合し、
更にこれは、正面側の円板面と背後側の円板面との間の
間隔がその他の領域又はセグメントよりも小さい円板状
の静止型ミキサーモジュールの領域又はセグメント内に
組み合う。

【００３６】この事例においては、静止型ミキサー及び
円板状の静止型ミキサーモジュールは、適宜の希望する
方法で互いに続く領域又はセグメントに分割される。

【００３７】上述のミキサーの特に好ましい方式は、組
み合っている静止型ミキサーが分割されたミキサーモジ
ュールの始点又は終点と同一面で終わるように設計され
る。言い換えれば、円板状の静止型ミキサーモジュール
及び組み合っている静止型ミキサーよりなるユニット
は、組み合っている静止型ミキサーがセグメント又は領
域の正面側の円板面又は背後側の円板面と同一面で終わ
り、前記円板面が正面側の面又は背後側の面から最大の
空間を有するような方法で設計される。

【００３８】本発明の別の目的は、少なくも２個の本発
明による静止型ミキサーモジュール又は少なくも１個の
本発明によるミキサー装置よりなるミキサーであって、
ミキサーモジュールの正面側又はミキサー装置からのミ
キサーモジュールの正面側が、混合物の流れの方向に向
き合う方向を指すように、ミキサーモジュール又はミキ
サー装置が混合物の流れるパイプ内に設置されたミキサ
ーである。

【００３９】本発明によるミキサーモジュール又はこれ
らミキサーモジュールからなるミキサー装置は、従来技
術のミキサーより容易に生産工場に組み込み得る静止型
ミキサーの小型かつ密度の高い設計を可能とする。混合
距離が短いため、混合距離内での製品の滞留時間もより
短く、これは製品の品質に積極的な効果を持つ。

【００４０】混合距離が短くなると圧力損失が少なくな
る。ミキサーモジュール又は本発明によるミキサーの故
障し易さ、特に圧力感受性は、ミキサーモジュールを構
成するための連結用の溶接又は同等作業に対する要求が
ないため非常に減らされる。より簡単な取付けのため
に、モジュールは、対応した長さの取付け用ロッド或い
は付加的な穴を通して供給される取付け用ワイヤーを有
する希望の取付け用ユニット内でモジュールを組み立て
ることができる。取付け作業を、例えばミキサーモジュ
ールを溶接により、或いは単に細い軸方向の穴の手段に
より取付用ワイヤー上にこれらを並べてワイヤーを固定
することにより簡単化することが可能である。

【００４１】ミキサーが外されるときの個々のモジュー
ルへの損傷は、ミキサーをパイプラインから外すために
作用するプレスのラムよりも前記モジュールが破損に対
してより耐えることで避けられる。ミキサーの取付け及
び再取付けは、特定の混合結果を達成するためにモジュ
ール相互の正確な位置と回転とが不必要であるため非常
に簡単である。ミキサーにおける複数のミキサーモジュ
ールの任意の回転は優先流路を防止し、良好な混合結果
を導く。本発明による静止型ミキサーモジュールの特別
な利点は、流路の水力的な直径の増加の際に、これらを
困難なしに大きくさせ得ることである。モジュールの正
面側及び背後側の構成は保持され、同じ構造を単に大面
積上に連続させるだけである。単位面積当たりのオリフ
ィスの数、従って局所的な混合状態は、流入流路の断面
のどの点でも同じままである。

【００４２】本発明による静止型ミキサー装置は、広範
囲の混合作業に、柔軟に、迅速にかつ安価に適応するこ
とができる。一方、予め決められたミキサーを適宜の希
望の方法で他のものと組み合わせることができる。更に
また、個々のモジュールは、認め得る何らの支出もなし
に要求に従って構成することができ、従って流れている
混合物の異なった圧力傾斜及び速度を異なったモジュー
ルで作ることができる。作られる部分流の数は、これを
広い限界内で希望にように設定することができる。これ
らのパラメーターは、最適の混合結果を産むために、粘
度、混合される製品の流れの体積比率及びこれらの流れ
の直径に関する混合物の状態に適用することができる。

【００４３】本発明によるミキサーモジュール又はミキ
サー装置は、熔融ポリマーへの染料又は添加物の液体／
液体の混合のための同一粘度又は異なった粘度の成分の
相互混合にために使用することができる。また、液体と
気体状の物質との相互混合にも使用でき、例えば気体状
成分を、望ましくない揮発性２次成分を除去するための
エントレーナー（entrainer）とすることができる。触
媒作用する表面を有するモジュール又はミキサー装置が
使用されたときは、異種の触媒のための大きい反応面積
を提供することができる。加熱パイプラインの場合は、
パイプ内部に至る小さく定められた間隙の手段により簡
単に対かできる外側の閉鎖されたリングに静止型ミキサ
ーが取る付けられたならば、特に高粘度物質が関連した
場合、パイプラインに置かれたモジュール又はミキサー
装置から混合物への熱の伝達を改良することができる。

【００４４】本発明によるミキサーモジュール又はミキ
サー装置は、液相における固体団塊の細分化に同様に適
している。本発明による静止型ミキサーは分離塔におけ
るパッキング（packing）としての使用に適し、熱的物
質移動（thermal mass-transfer）処理を支援する。静
止型ミキサーモジュールは、微細構造技術により作るこ
ともでき、微細構造技術の分野における諸用途に使用す
ることができる。

【００４５】

【実施例】本発明は、以下、図面を参照し例示の方法に
より、更に詳細に説明される。

【００４６】図１ａは、円形断面を有するパイプ３０内
に設置される静止型ミキサーモジュール１０の平面図を
示す。流路４、５が平行に走る。円形オリフィス６が規
則的な間隔で配置される。図１ｂは、パイプ３０内に設
置されたときのミキサーモジュール１０を断面図で示
す。図１ｃの静止型ミキサーモジュールの断面は、流路
４、５のＶ字状の輪郭を示す。オリフィス６は、ミキサ
ーモジュール１０の正面側２の入口流路４のフランク８
及び背後側３のミキシング流路５のフランク９に置かれ
る。αは、円板面１３とフランク面１７との間の角度を
示す。

【００４７】図２は、静止型ミキサーモジュールの断面
を示し。これにおいては正面側２の入口流路のフランク
８及び背後側３のミキシング流路５のフランク９は真っ
すぐでかつ互いに平行である。フランク面１７は、円板
面１３に対して１５゜より小さい角度αにある。ミキサ
ーモジュールは、更に正面側２と背後側３との間のスペ
ーサー外形としてボス１５ａ、歯１５ｂ、及びコブ１５
ｃを持つ。オリフィス６の中心軸線１６はフランク面１
７に対して角度β＝９０゜にある。

【００４８】図３ａ−ｃは、種々の静止型ミキサーモジ
ュール１０３ａ−ｃの平面図を線図的に示す。図３ａの
ミキサーモジュール１０３ａは、長方形のベース域を持
つ。これは３個の領域１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃに
分割され、これらは互いに入れ子式に組み合わせられ、
いずれの場合も構成することが困難である。図３ｂのミ
キサーモジュール１０３ｂも同様に長方形ベース域を有
し、かつ２個のセグメント１２１ａ、１２１ｃ及び中央
のセグメント１２１ｂより構成される。３個のセグメン
ト１２１ａ−ｃの全ては違った構成にされる。図３ｃの
ミキサーモジュール１０３ｃは、円形ベース域を持つ。
これらは互いに入れ子式に組み合わせられかつ異なった
構成の２個の同心のミキサーモジュールセグメント１２
２ａ、１２２ｂ、及び中央の１個の通常型の静止型ミキ
サー１２３より構成される。

【００４９】図４ａは、中心点まわりの同心状の２個の
領域１１４ａ，１１４ｂに分割された静止型ミキサーモ
ジュール１０４ａを単純な形式で示し、これにおいて
は、ミキサーモジュールの正面側２の面１３１ａと背後
側３の面１８１ａとの間の間隔は、正面側の面１３１ｂ
と背後側３の面１８１ｂとの間の空間より大きい。

【００５０】図４ｂは、中心点まわりの同心状の２個の
セグメント１２４ａ，１２４ｂに分割された静止型ミキ
サーモジュール１０４ｂを示し、これにおいては、ミキ
サーモジュールの正面側２の面１３２ａと背後側３の面
１８２ａとの間の間隔は、正面側２の面１３２ｂと背後
側３の面１８２ｂとの間の空間より小さい。

【００５１】図５ａは、パイプ３０内に設置され、かつ
４個のミキサーモジュール１０５ｂ、１０５ｃ、１０５
ｄ、１０５ｂよりなるミキサー装置２０の側面図を示
す。図５ｂ−ｄは、ミキサー装置２０において使用され
る３個の異なったミキサーモジュールを平面図及び断面
図において示し、断面輪郭の流路は平面図において細い
補助線の手段により対応流路に割り当てられる。静止型
ミキサーモジュール１０５ｂが図５ｂに示される。これ
は、パイプ３０の直径に相当した外径及び円形オリフィ
ス６ｂを持つ。図５ｃは、ミキサー装置２０に２個使用
されるミキサーモジュール１０５ｃの形状を示す。これ
は、パイプ直径より小さい外径を有し、かつミキサーモ
ジュール１０５ｂ及び１０５ｄとは別に構成される。オ
リフィス６ｃは長方形である。ミキサーモジュール１０
５ｂと１０５ｄとの間でミキサー装置２０内に設置され
たミキサーモジュール１０５ｃのまわりに空洞部３１が
形成さる。これは、ミキサーモジュール１０５ｂと同じ
方法で正確に構成され、かつ同じ直径を持つ。１０５ｂ
と比較して、これは内側領域１１５ｂが外側領域１１５
ａよりも厚さが小さい。図５ａからミキサー装置２０が
組み立てられるときは、２個のミキサーモジュール１０
５ｃの一方がこの凹所１１５ｂ内に組み合う。更に、ミ
キサーモジュール１０５ｄは、流路４ｄがミキサーモジ
ュール１０５ｂの流路４ｂに関して角度γだけ回される
ような方法でミキサー装置２０内に設置される。

【００５２】図６ａはミキサーモジュールの詳細を表
し、これにおいては、隣接した入口流路間に置かれたエ
ッジが正面側２において平らにされる。これにより、モ
ジュールの軸方向の長さが減らされる。この平らにする
ことにより、モジュールの正面側における混合物の流出
に対するバッフル面１８が形成される。

【００５３】図６ｂにおいては、追加のリブ１９の手段
により、モジュールモジュールは、正面側及び背後側に
おいて高くされ、リブ１９の正面側が流入混合物に対す
るバッフル面を形成する。例 図１ａに示されるような本発明による静止型ミキサーモ
ジュール（ＳＭＭ）の混合性能を評価するために比較試
験が行われた。

【００５４】比較試験に使用されたミキサーモジュール
の外径は２０mm、フランク角αが４５゜、オリフィスの
直径は３mm、そして各モジュールのオリフィス数は２
４.５であった。８６個のミキサーモジュールが直列に
配置され、連続したモジュールは、各場合ごとに約９０
゜の角度γだけ回される混合流路を持つ。８６個のミキ
サーモジュールよりなる混合距離の長さは約３００mmで
ある。

【００５５】比較のために、スクリュー混合機（Ｗ
Ｍ），ケニクス（Kenics）ミキサー及び交差ウェブミキ
サー（Ｘ−ＳＭ）が同じ混合作業に使用された。

【００５６】混合作業は、直径２０mmのパイプ内で粘度
が約６００Pa.sの２種のプラスチック熔融物（温度＞２
５０℃）を混合することであった。熔融物は、もろい熱
可塑性ポリマー（ポリカーボネート）であり、これに、
熱可塑性樹脂の展性を増すために弾性ポリマー成分（ゴ
ム混合物）を混ぜ合わせた。良好でかつより多くの同質
の弾性体成分が脆いプラスチック内に混合されると、プ
ラスチック混合物の材料の特性、この場合は展性に対す
る影響が大きくなる。

【００５７】試験片は、混合試験から得られたプラスチ
ック混合物の手段により各事例において射出成型され
た。試験片は、標準状態において試験機でアイゾット衝
撃抵抗試験を受けた。この間、ＷＭ形式のミキサーが使
われたときは全ての試験片が破壊され、その他の２種の
場合では、１０個のうち２個しか破壊されなかった。換
言すれば、ミキサーＷＭは混合目標を達成しなかった。
ミキサーＷＭの長さは１００mmであり、Ｘ−ＳＭ形式の
長さは３５０mm、そして静止型ミキサーモジュールＳＭ
Ｍの長さは３００mmである。個々のミキサーの製品産出
量はミキサーを製造するための相対費用に反映され、Ｘ
−ＳＭ型に付いて最大である。この相違の理由は、Ｘ−
ＳＭは個々の部分品を溶接しなければならず、一方、Ｓ
ＭＭ型のミキサーのモジュールは簡単な鋳造技術で製造
できるためである。

【００５８】比較試験の結果を表にまとめた。ミキサー
の長さは試験されたミキサーの最長（１０００mm＝１０
０％）に標準化され、価格は最も複雑で従って最も費用
のかかるミキサーを１００％に標準化された。

【００５９】 ミキサー ミキサーの長さ(％) 混合目標 価格(％) ＷＭ １００ no ３０ Ｘ−ＳＭ ３５ yes １００ ＳＭＭ ３０ yes ３０例 ２ 種々の静止型ミキサーモジュール実施例が、モデル混合
距離における圧力損失、混合品質について調査研究され
た。高粘度の試験液体として室温における動粘度１０P
a.s を有するポリジメチルシロクサン（バイエル社のシ
リコンオイルバイシロン（Baysilone)Ｍ１００００）を
使った。シリコンオイルの一部は黒の無機顔料で染めら
れた。染められないシリコンオイルと染められたシリコ
ンオイルとが混合比５：１で２個の別の部分流れとして
混合距離に供給された。時間当たりの全生産量は９kg/h
であった。混合距離を通過した後に、混合物は、４×１
１０mmの流れ断面を有する透明なスリットノズル（slit
nozzel)を経て導かれた。ノズルは一様な光源により一
方の側から照明された。混合のパターンが他の側からビ
デオカメラの手段により観察された。カメラからのビデ
オ信号はデジタル化され、校正関数を使用して、顔料の
局部的な濃度を計算するために使用された。この空間的
な濃度分布が、平均値及び標準偏差について統計的に評
価された。

【００６０】静止型ミキサー及びダイナミックミキサー
の多くの実際の使用においては、混合品質は、いわゆる
変動係数の手段により定量化される。変動係数は、濃度
分布の標準偏差と平均値との比として定義される。変動
係数が５％以下の値であるならば、混合物は実際目的に
対して十分に一様であると考えることができるとされる
ことが多い。

【００６１】表１はモデル混合距離において観察された
本発明による種々の静止型ミキサー装置の表を含む。個
々の静止型ミキサーモジュールの形状は、基本的に図１
ａから１ｃに示されたデザインに相当し、この形状及び
その配列及び組み合わせられたミキサーの数は、表に特
化された一連のパラメーターにより特に説明される。個
々の形状パラメーターの意味は図１ｃによる。表１は、
本発明による静止型ミキサーモジュールの数、流れがモ
デル混合距離を通過する間の圧力損失、及び測定された
変動係数の項目での混合試験の結果を示す。

【００６２】この場合は、きちんと並べられた組立体と
比較して、静的回転を有するミキサーモジュールの配列
においては、９０゜（中心軸）にわたりあまり正確でな
い回転の手段により特定の混合作業を選定し得ることが
明らかとなる。ミキサーのモデル設計により、ミキサー
を簡単かつ迅速に適応させることができる。

【００６３】

【表１】 表１についてに説明 Ｄ：パイプ内径 製品オリフィス：入口流路４のフランク８における製品
オリフィス６ 製品オリフィス６の間隔：フランク８における隣接の製
品オリフィス６間の水平方向距離（オリフィス中心点間
の間隔） 製品流路６のオフセット：向かい合いのフランク８に配
列された製品オリフィスの列の製品オリフィスの中心の
オフセット フランク当たりのオリフィス列：フランク当たり製品オ
リフィスの列の数 フランクの厚さ：材料の厚さ、製品オリフィス、軸方向
の長さ モジュール高さ：流れの方向におけるモジュールの軸方
向長さ α：フランク８の傾斜の角度 γ：軸方向中心点まわりの隣接ミキサーモジュールの回
転の角度 モジュール数：（ミキサー）混合距離において前後方向
に直列に配置されたミキサーモジュールの数備考 １＊）組を形成するように１０個のミキサーモジュール
が組み立てられた各事例において、隣接のモジュールの
組の間の回転の角度はγ＝９０゜である。 ２＊）隣接したミキサーモジュールの静的な配列は５−
１７５゜の回転角度γを持つ。 ３＊）ミキサーは５個のミキサーモジュールを有する組
に分割される。隣接したモジュールの組は、モジュール
の中心点まわりに互いにγ＝９０゜回される。 ４＊）ミキサーは４個のミキサーモジュールを有する４
個の組に分割される。隣接したモジュールの組互いにγ
＝９０゜回される。 ５＊）ミキサーは４個のミキサーモジュールを有する５
個の組に分割される。隣接したモジュールの組は互いに
γ＝９０゜回される。

【００６４】対照例 No.６とNo.７とを比較すれば、例
ＳＭ No.１及び２によるミキサーモジュールは、オリフ
ィス６の異なった形状に加えて更なる特別な特徴（正方
形オリフィスの代わりに丸いオリフィス）も持つ。

【００６５】No.１及び２に相当するモジュールにおい
ては、上方及び下方のエッジが平らにされ（図６ａ参
照）、従って高さのより小さいモジュールを作る。この
例では、正面側の製品の流れに面して置かれるバッフル
面は、モジュールの静的回転の事例（例 No.２参照）に
おける（図１ｂに図式的に示されたような）エッジに少
しも平たいところのない構造的に同様なモジュールと比
較して、変動係数を著しく改善する。

【００６６】本発明の実施態様を説明すれば次のとおり
である。

【００６７】１．複数のオリフィス（６）の設けられた
円板よりなる静止型ミキサーモジュール（１０）であっ
て、特に平行又は同心状に延びている流路（４）及び
（５）により混合物に面するその正面側（２）及びその
背後側（３）に構成され、更にオリフィス（６）が入口
流路（４）のフランク（８）に作られそして混合流路
（５）のフランク（９）に開口する前記静止型ミキサー
モジュール。

【００６８】２．入口流路（４）及び／又は混合流路
（５）が真っすぐなフランクを有し、これらが正面側
（２）及び／又は背後側の円板面（１３）と５゜ないし
８５゜の角度αにあることを特徴とする実施態様１によ
る静止型ミキサーモジュール。

【００６９】３．入口流路（４）のフランク（８）及び
／又は混合流路（５）のフランク（９）が真っすぐであ
りかつ正面側（２）及び／又は背後側（３）の円板面
（１３）と１５゜より小さい角度αにあること、及びミ
キサーモジュールが正面側（２）及び／又は背後側
（３）に、追加のスペーサー輪郭、特にボス（１５
ａ）、歯（１５ｂ）又はコブ（１５ｃ）を有することを
特徴とする実施態様１による静止型ミキサーモジュー
ル。

【００７０】４．流路のフランクにおけるオリフィス
（６）の中心軸線（１６）又は壁がフランク面（１７）
と±３０゜の角度βを形成することを特徴とする実施態
様１ないし３のいずれかによる静止型ミキサーモジュー
ル。

【００７１】５．入口流路（４）及び／又は混合流路
（５）が、Ｖ字形、Ｕ字形、長方形又は台状の断面形状
を有することを特徴とする実施態様１ないし４のいずれ
かによる静止型ミキサーモジュール。

【００７２】６．ミキサーモジュールが２個以上の領域
又はセグメントに分割され、これらが異なった配列及び
／又は異なった構造の入口流路（４）及び／又は混合流
路（５）を有することを特徴とする実施態様１ないし５
のいずれかによる静止型ミキサーモジュール。

【００７３】７．ミキサーモジュールが２個以上の領域
又はセグメントに分割され、これらが異なったオリフィ
ス間の間隔及び／又は異なったオリフィス断面を持つこ
とを特徴とする実施態様１ないし６のいずれかによる静
止型ミキサーモジュール。

【００７４】８．領域又はセグメントの境界がミキサー
モジュールの中心点まわりに同心状に配列されることを
特徴とする実施態様６又は７による静止型ミキサーモジ
ュール。

【００７５】９．ミキサーの正面側の平面と背後側の平
面との間隔が種々の領域又はセグメントにおいて異なる
ことを特徴とする実施態様６ないし８のいずれかによる
静止型ミキサーモジュール。

【００７６】１０．モジュールは、正面側（２）におい
て、円板面にバッフル面（１８、１９）、特に平らな面
（１８）又はシート状の立上り部（１９）を有すること
を特徴とする実施態様１ないし９のいずれかによる静止
型ミキサーモジュール。

【００７７】１１．ミキサーが、合金鋼、非鉄金属、プ
ラスチック、ガラス、セラミック又は触媒作用する合金
より構成されることを特徴とする実施態様１ないし１０
のいずれかによる静止型ミキサーモジュール。

【００７８】１２．前後に直列に配列された少なくも２
個の静止型ミキサー要素よりなるミキサー装置であっ
て、少なくも１個のミキサー要素が実施態様１ないし１
１の一つによる円板状の静止型ミキサーモジュールであ
ることを特徴とする前記ミキサー装置。

【００７９】１３．ミキサー装置において、少なくも２
個の実施態様１ないし１１の一つによる円板状の静止型
ミキサーモジュールが前後に直列に配列されることを特
徴とする実施態様１２によるミキサー装置。

【００８０】１４．第１のミキサーモジュールの混合流
路が第２のミキサーモジュールの入口流路に関してオフ
セットされ又は回されるように配列される方法で、円板
状の静止型ミキサーモジュールが位置決めされることを
特徴とする実施態様１１によるミキサー装置。

【００８１】１５．隣接した円板状の静止型ミキサーモ
ジュールが、真っすぐな入口流路と混合流路との平行な
組及び隣接した円板状ミキサーモジュールの相互に向か
い合った混合流路と隣接ミキサーモジュールの入口流路
とが互いに５゜ないし１７５゜の角度γで回されること
を特徴とする実施態様１４によるミキサー装置。

【００８２】１６．ミキサー装置が実施態様７による円
板状の静止型ミキサーモジュールを少なくも１個有し、
領域又はセグメントを有するこの静止型ミキサーモジュ
ールに、通常の静止型ミキサーである静止型ミキサーモ
ジュール又は円板状の静止型ミキサーモジュールが直接
後続し、その外側又は内側の輪郭は領域又はセグメント
の境界に適合するようにされかつ円板状の静止型ミキサ
ーモジュールの領域又はセグメントと組み合い、これが
残りの領域又はセグメントよりも小さい正面側の円板面
と背後側の円板面との間の間隔を有することを特徴とす
る実施態様１１ないし１５のいずれかによるミキサー装
置。

【００８３】１７．円板状の静止型ミキサーモジュール
及び組み合っている静止型ミキサーよりなるユニット
は、組み合っている静止型ミキサーがセグメント又は領
域の正面側の平面又は背後側の平面と同一面で終わり、
前記平面は正面側の平面又は背後側の平面から最大の間
隔を有するように設計されることを特徴とする実施態様
１６によるミキサー装置。

【００８４】１８．実施態様１ないし１１の一つによる
静止型ミキサーモジュールを少なくも２個有し、或いは
実施態様１２ないし１７の一つによるミキサー装置を有
するミキサーであって、個々のミキサーモジュールの正
面側又はミキサー装置からのミキサーモジュールの正面
側が混合物の流れの方向とは反対方向を指す方法で、ミ
キサーモジュール又はミキサー装置が混合物の流れるパ
イプライン内に設置される前記ミキサー。

【図面の簡単な説明】

【図１】静止型ミキサーモジュールの平面図及び断面図
を示す。

【図２】平らなフランク及びスペーサーボス、コブ及び
歯を有する静止型ミキサーモジュールの断面図を示す。

【図３】異なった構造の複数の領域又はセグメントに分
割された異なった外形を有する静止型ミキサーモジュー
ルの平面図を示す。

【図４】異なった領域／セグメントに異なった厚さを有
するミキサーを示す。

【図５】４個のミキサーモジュールよりなるミキサーを
示す。

【図６】真っすぐな流路と平らにされた正面側のエッジ
とを有するミキサーの詳細図（ａ），及び正面側及び背
後側にリブを有する図（ａ）のと同様な設計を示す図
（ｂ）である。

【符号の説明】

２ 正面図 ３ 背後図 ４ 流路 ５ 混合流路 ６ オリフィス ８ フランク ９ フランク １０ 静止型ミキサーモジュール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クレメンス・コールグリユバー ドイツ51515キユルテン・ゼルバツハ11

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のオリフィスの設けられた円板より
   なる静止型ミキサーモジュールであって、特に平行又は
   同心状に延びている流路により混合物に面するその正面
   側及びその背後側に構成され、更にオリフィスが入口流
   路のフランクに作られそして混合流路のフランクに開口
   する前記静止型ミキサーモジュール。
2. 【請求項２】 入口流路（４）及び／又は混合流路
   （５）が真っすぐなフランクを有し、これらが正面側
   （２）及び／又は背後側の円板面（１３）と５゜ないし
   ８５゜の角度αにあることを特徴とする請求項１による
   静止型ミキサーモジュール。
3. 【請求項３】 入口流路（４）のフランク（８）及び／
   又は混合流路（５）のフランク（９）が真っすぐであり
   かつ正面側（２）及び／又は背後側（３）の円板面（１
   ３）と１５゜より小さい角度αにあること、及びミキサ
   ーモジュールが正面側（２）及び／又は背後側（３）
   に、追加のスペーサー輪郭、特にボス（１５ａ）、歯
   （１５ｂ）又はコブ（１５ｃ）を有することを特徴とす
   る請求項１による静止型ミキサーモジュール。
4. 【請求項４】 入口流路（４）及び／又は混合流路
   （５）が、Ｖ字形、Ｕ字形、長方形又は台状の断面形状
   を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
   による静止型ミキサーモジュール。
5. 【請求項５】 ミキサーモジュールが２個以上の領域又
   はセグメントに分割され、これらが異なった配列及び／
   又は異なった構造の入口流路（４）及び／又は混合流路
   （５）を有することを特徴とする請求項１ないし４のい
   ずれかによる静止型ミキサーモジュール。
6. 【請求項６】 ミキサーモジュールが２個以上の領域又
   はセグメントに分割され、これらが異なったオリフィス
   間の間隔及び／又は異なったオリフィス断面を持つこと
   を特徴とする請求項１ないし５のいずれかによる静止型
   ミキサーモジュール。
7. 【請求項７】 領域又はセグメントの境界がミキサーモ
   ジュールの中心点まわりに同心状に配列されることを特
   徴とする請求項５又は６による静止型ミキサーモジュー
   ル。
8. 【請求項８】 ミキサーの正面側の平面と背後側の平面
   との間隔が種々の領域又はセグメントにおいて異なるこ
   とを特徴とする請求項５ないし７のいずれかによる静止
   型ミキサーモジュール。
9. 【請求項９】 モジュールは、正面側（２）において、
   円板面にバッフル面（１８、１９）、特に平らな面（１
   ８）又はシート状の立上り部（１９）を有することを特
   徴とする請求項１ないし８のいずれかによる静止型ミキ
   サーモジュール。
10. 【請求項１０】 前後に直列に配列された少なくも２個
    の静止型ミキサー要素よりなるミキサー装置であって、
    少なくも１個のミキサー要素が請求項１ないし９の一つ
    による円板状の静止型ミキサーモジュールであることを
    特徴とする前記ミキサー装置。
11. 【請求項１１】 ミキサー装置において、少なくも２個
    の請求項１ないし９の一つによる円板状の静止型ミキサ
    ーモジュールが前後に直列に配列されることを特徴とす
    る請求項１０によるミキサー装置。
12. 【請求項１２】 第１のミキサーモジュールの混合流路
    が第２のミキサーモジュールの入口流路に関してオフセ
    ットされ又は回されるように配列される方法で、円板状
    の静止型ミキサーモジュールが位置決めされることを特
    徴とする請求項９によるミキサー装置。
13. 【請求項１３】 隣接した円板状の静止型ミキサーモジ
    ュールが、真っすぐな入口流路と混合流路との平行な組
    及び隣接した円板状ミキサーモジュールの相互に向かい
    合った混合流路と隣接ミキサーモジュールの入口流路と
    が互いに５゜ないし１７５゜の角度γで回されることを
    特徴とする請求項１２によるミキサー装置。
14. 【請求項１４】 ミキサー装置が請求項６による円板状
    の静止型ミキサーモジュールを少なくも１個有し、領域
    又はセグメントを有するこの静止型ミキサーモジュール
    に、通常の静止型ミキサーである静止型ミキサーモジュ
    ール又は円板状の静止型ミキサーモジュールが直接後続
    し、その外側又は内側の輪郭は領域又はセグメントの境
    界に適合するようにされかつ円板状の静止型ミキサーモ
    ジュールの領域又はセグメントと組み合い、これが残り
    の領域又はセグメントよりも小さい正面側の円板面と背
    後側の円板面との間の間隔を有することを特徴とする請
    求項９ないし１３のいずれかによるミキサー装置。
15. 【請求項１５】 請求項１ないし９の一つによる静止型
    ミキサーモジュールを少なくも２個有し、或いは請求項
    １０ないし１６の一つによるミキサー装置を有するミキ
    サーであって、個々のミキサーモジュールの正面側又は
    ミキサー装置からのミキサーモジュールの正面側が混合
    物の流れの方向とは反対方向を指す方法で、ミキサーモ
    ジュール又はミキサー装置が混合物の流れるパイプライ
    ン内に設置される前記ミキサー。