TWI354577B - A static mixer for a curing mixed product - Google Patents

Description

1354577 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於如申請專利範圍第1項所提的，用於硬 化混合產物之靜態混合器，以及此混合器的使用。 【先前技術】 用於混合至少兩種可流動成份的混合器，則如歐洲專 利編號ΕΡ-Α-0 749 776以及EP-A- 0 8 1 5 929所述。此等混 合器不僅構造簡潔更能提供良好的混合結果，縱然這是一 個簡單，節省材料的設計，但確實可混合高黏度物質，比 如封水劑，雙成份發泡物及雙成分的黏著劑。此安裝元件 所形成的此混合器結構可利用熱塑膠並藉射出成型的方式 以一較具優勢的價格來製作，使得它們可以經濟地且及時 地被使用。此一可”丟棄式的混合器"主要是用來硬化產物 ，因爲此等混合器就是特別設計來可不清理此等產物。 甚至，若以此可棄式混合器來連續地或是近乎連續地 (例如循環式地）來操作一固化混合產物的混合，然而卻 會面臨有限的使用壽命。在一施加壓力保持在很大的固定 大小之下，以連續的方式來操作，也就是沿著此混合器的 此安裝元件藉一壓力降，例如，依據使用時間，此混合產 物的排出便顯著地減少。而增加施加壓力則僅會讓此混合 產物在一相對較短的時間內排放。 【發明內容】 -5- 1354577 本發明的目的便是要提供相對於此可棄式混合器而言 一具有較長服務壽命的經改良的混合器。此目的可藉由如 申請專利範圍第1項所定義的此混合器來達成。 —種靜態混合器用來硬（固）化一混合產物’此混合 產物是由經反應而形成一固化混合質塊的可流動成份所組 成。此混合器包括了以射出成型製成的一安裝元件及套住 此安裝元件的一管。此安裝元件具有由複數個混合腔室所 組成的一腔室結構。此等混合腔室係沿著一管軸以一個接 著一個且彼此相鄰的方式被安排它們藉朝向此管徑方向的 徑向縱向壁及藉由立在橫斷於此管軸上的橫向壁而被一個 接一個的設置。位於相鄰腔室間的此徑向縱向壁上的開口 用來當作此混合產物的入口及出口。兩外側，特別是兩平 行的外縱向壁，則從此等混合腔室的第一外側處，延伸於 此管軸方向上。此橫向壁及此外縱向壁之一在至少某些混 合腔室上分別地-包括角落，它被塡充了壁材料，而此塡 料’也就是第一角落塡料，對此混合腔室的內部空間建立 了一凹面。 此處’此”凹面"表示此面在任意位置上並非拱入此混 合腔室體的內部空間。此面也可以是區域性的平坦。此凹 面是內凹地角落或是跟此角落的腰窩一起形成，而在橫斷 面上看來約略有一內凹曲線範圍的一"內凹"段。一很小的 楔型角落塡料爲此第二個目所認知的一內凹表面提供了一 範例。 申請專利範圍第2項到第9項所述則是根據本發明的此 1354577 混合器之具體實施例的優點。 從US-A-2004/0008576所認識的一靜態混合器，它的 安裝元件則類似於根據本發明的此混合器的安裝元件，只 是相對應的角落塡料是楔形，而非本發明上述定義的目的 所述。此角落塡料的形狀就延長使用壽命的目的來看是較 不受歡迎的。此處另有一個缺失則是此楔型角落塡料是指 壁材料之相對較大的集合體。此等材料集合體在此安裝元 件的射出成型中是較不受歡迎的，其理由是它們會造成__ 較長的生產週期以及較高的製造成本。 【實施方式】 第1圖是一斷面視圖，所示的是從出版文件EP-A.o 749 776而得知的此可棄式混合器的一安裝元件1，它以射 出成型來製作出，之後被安裝在一管之內（未示出）。套 住此安裝元件1的此管則是具有一矩形斷面的一內部空間 ，而此安裝元件1則匹配此矩形斷面來安裝（此安裝元件i 以及此套管也可以被做成圓柱形：請參照第3圖）。 化混合產物的可流動成份則藉由活塞經施壓而從筒匣流過 此管以及此安裝元件1，與被混合的此用於反應的固定產 物成分而形成一固化質塊。此安裝元件1具有藉由複數個 混合腔室體2所配置的一腔室體。此等混合腔室體2則是沿 著一管軸10彼此相鄰的一個一個的配置。此等混合腔室2 藉朝向此管徑方向的徑向縱向壁3a，3b，3c，及3d及藉由立 在橫斷於此管軸10上的橫向壁4 a及朴而被一個接一個的安 1354577 置。位於相鄰腔室間的此徑向縱向壁3a, 3b，3c，及3d上的 開口 5a, 5b，5c，及5d用來當作此混合產物的入口及出口。 此等混合腔室2的諸個第一外側6a則是由兩個平行外縱向 壁6所形成。此等混合腔室2中的任一個於此等縱向壁6之 間則具有一第二外側6b，此等縱向壁6是開放的且不爲此 管所限制（未示出）。此等外側縱向壁6也可以被省略。 於經常被用及的具體實施例中，此等縱向壁6形成了此等 第一外側6 a * 根據本發明所做的一混合腔室2則如第2圖所示。通過 此混合腔室2的此混合產物的傳輸則如此圖中的箭頭所示 。此入口 5a，通過此入口，此混合產物的一流體12a便流 入，此入口 5a是直接地位在此橫向壁4a的此入口側（見第 1圖）。一流體12b進入並通過此第二入口 5b。此流體12a 分流入那些流過此出口 5d及5c而流入相鄰混合腔室的部份 流體12ad及12ac。此流體12b因此分流入那些，如第2圖所 示的，離開此混合腔室2的部份流體12b d以及12bc以及部 份流體12ad及12ac。 在經由此安裝元件1而對此混合產物施壓時，一壓力 梯度場則在此混合腔室2內形成。此混合產物流動的一速 度場則因爲此壓力梯度而被形成。在此等開口 5a，5b，5c ，及5d區域的此壓力梯度是最顯著的，而此處的流體流速 也是最（¾的。此處流體的流動可以被視爲一束流線。在此 混合腔室2內的流線斷面上，相對較低的流速則在較寬的 連線斷面上發生。而壓力梯度也因此降低。此壓力梯度的 -8 - 1354577 衰減是跟位置相關。此壓力梯度在角落區域則是特別的低 ’它們則遠距於開口 5a，5b，5c及5d。梯度特別在此處會 消失使得此混合產物流動的非常慢而實際上卻是停滯不前 。在混合腔室內此等混合產物成分之間發生反應，而其中 此混合過程已經進行甚多。如此造成了在此區域內此混合 產物黏度上的增加並形成停滯不前的流動。而此停滯不前 的區域則由於流體黏度的改變而增加，使得定點的不流通 阻礙發生。此不流通會在此等角落區域處發生並由此擴展 到此混合腔室2的內部區域。此安裝元件1的流動阻力也因 此增加。此混合的品質於是即刻受到傷害。 與此不流通的發生相關的事實則是，以此可棄式混合 器進行混合僅可以在使用年限內實行，而此則跟此固化混 合產物的反應運動學（reaction kinetics)有關。當對此流動 中的混合產物之不流動部份採取改善措失之後，此使用年 限也可以被增加。此等改善措施是根據本發明對如第1圖 所示的混合腔室2所作的修改來提供。這些修改係如下所 述： 在外側，此橫向壁4b及此外縱向壁6包括了 一角落， 它被塡充了壁材料，並藉由此橫向壁4b以一虛線所畫出的 —“三角區域” （“ tripod”）來表示。此角落處的塡料， 被標註成"一第一角落塡料7"，相對於此混合腔室2的此內 部空間，設立了 一凹面7a (根據上述提及的目的）。從第 2圖可生動清楚地看見，藉由第一角落處的塡充7，此不流 通發生的條件被減輕，如此一來便將服務年限提升。 -9- 1354577 ”第二角落塡料8"形式的更進—步改善措施則對使用 年限的延長添加了貢獻：在混合腔室2中，此橫向壁4a以 及此第二外側6b包括了 一角落，它也被塡充了壁材料，而 此等塡充，也就是此第二角落塡料8，同樣地對此混合腔 室2的此內部空間設立了 一凹面8a。此第二角落塡料8的作 用跟第一塡料7的作用相同。 只要是沒有改善措施，或是到處都是相同的改善措施 來處裡這個不流動的問題的話，則混合腔室2在下游愈遠 ，不流動的影響就會益趨嚴重，。所以第一及/或第二角 落塡料7，8至少部分被做成不同的大小，並且對任—個角 落塡料7或8而言，則是要與位在下游的角落塡料7或8—樣 大或是比它們小。 此等角落塡料7，8不要形成材料集合體（material aggregations)，不然就太大了，而此等之原因則已敘述於 前。所以，以下所列被應用於第一角落塡料7 (以及因此 第二角落塡料8 )的話是有利的：此凹面7a (或8a )任一 個會在一界線7b上倂入此橫向壁4b (或4a)的一平面部分 4b’（或4a’）；此界面線7b應該要位在此橫向壁4b的一中 間帶部份，而此帶則位在此橫向壁4b內側的三分之一中間 處。 此凹面7a或8 a任一個至少接近一圓柱的一部份。此圓 柱的軸則落在垂直於此管軸10的一平面上。與此兩角落塡 料7及8相關的此等圓柱軸則是彼此互相垂直。 此凹面7a及8 a的任一個跟一平滑的通道倂入此橫向壁 -10- 1354577 4a或4b的平面部分4a’或4b’。如此實現了此混合腔】 此等外側6a或6b所在的平面上的轉變》 此混合腔室2的第二外側6b則是被位在其面積 位在此橫向壁4a邊界上的此入口 5a的開口面積的第 塡料所覆蓋。此條件則是由在射出成型設施中被用 型模的此工具的幾何形狀所產生。 根據本發明的此混合器的一圓柱型的安裝元件 第3圖所示，它也有第一及第二角落塡料7跟8。此 向壁6，它們形成了此等混合腔室的此等第一外側 它們具有一如同圓弧段的橫斷面。此第二外側壁是 。此第二角落塡料8的一腰窩有因此是角落的。 根據此混合器之有關此混合器的使用，當混合 勢地連續或是接近連續進行，而且施加一相對較大 是循環變化壓力，也就是此混合器的安裝元件1而 力降時，此混合產物的成分會因反應而形成一固化 當混合產物的排出顯著地變小時，或是此施加壓力 變成必須時，此混合會被中斷，此時此混合器便必 換0 【圖式簡單說明】 本發明將參考圖式而予以說明。此等圖式所示 第1圖是一斷面視圖，所示的是一已知的可棄 器的一混合器結構（安裝元件）； 第2圖是根據本發明的一混合器的一混合腔室 I 2上的 不大於 二角落 來當作 則誠如 等外縱 壁6a， 角落的 是有優 固定或 發生壓 質塊。 的增加 須被更 β是： 式混合 體；以 -11 - 1354577 及 第3圖是根據本發明的此混合器的一圓柱形安裝元件 【主要元件符號說明】 1 — 安 裝 元 件 2 複 數 個 混 合 腔室 3 a， 3b, 3c, 3d 徑 向 縱 向 壁 4a， 4b 橫 向 壁 4b5 一 平 面 部 份 5 a, 5b, 5c, 5 d 開 □ 6 外 縱 向 壁 6 a 第 —- 外 側 6b 第 二 外 側 7 第 一 角 落 塡 料 7a 一 凹 面 7b — 界 面 線 8 第 二 角 落 塡 料 8a — 凹 面 10 — 管 軸 12a ,12b 一 流 體 12a d 及 1 2 ac 部 份 流 體 1 2 b d 及 1 2 b c 部 份 流 體 -12-

Claims (1)

1354577 十、申請專利範圍 1. —種用於一硬化具有可流動成份之混合產物的靜 態混合器，此等流動成份因混合而反應成一固化質塊’該 混合器包括以射出成型製成的一安裝元件（1)及套住該安裝 元件的一管，其中該安裝元件具有複數個混合腔室（2)， 該等混合腔室沿著一管軸（ίο)以一個接著一個且彼此相鄰 的方式-藉朝向此管徑方向的徑向縱向壁（3a，3b，3c, 3d)及 藉由立在橫斷於此管軸上的橫向壁（4a，4b)而被一個接一 個的設置，其中位於相鄰腔室間的該徑向縱向壁上的開口 (5a，5b，5c，5d)用來當作該混合產物的入口（inlets)及出口 ’而其中兩外側，特別是兩平行的外縱向壁（6) ’則從該等 混合腔室的第一外側（6 a)處，延伸於該管軸方向上，其特 徵在於至少對某些該等混合腔室而言，一橫向壁（4b)及該 等第一外側（6a)之一的任—者形成了 一角落，其被部份地 塡充了壁材料’而此塡料，也就是第一角落塡料（7)，對該 混合腔室的內部空間建立了 一凹面（7a)，該凹面是凹陷角 落或是在橫斷面上形成了具有該角落腰窩的一凹陷段。 2. 如申請專利範圍第1項所述的靜態混合器，其中該 等混合腔室（2)的任一個在該等第一外側（6a)之間皆具有一 胃=外便| (6b) ’該等第—外側至少是部分的開放而且是藉 由該管來界定；其中一橫向壁（4a)及該第二外側分別包括 了在至少某些混合腔室上—位在該入口側的角落，其被部 分地塡充了壁材料，而此塡料，也就是該第二角落塡料（8) ’對該混合腔室的內部空間建立了 —凹面（8a)，該凹面是 -13- 1354577 凹陷角落或是在橫斷面上形成了具有該角落腰窩的一凹陷 段。 3. 如申請專利範圍第1項或是第2項所述的靜態混合 器，其中該等凹面（7a，8a)的任一者皆在一界面線（7b)處沒 入該橫向壁（4b)的一平面部份（4b’），而該界面線則位在該 橫向壁的一中間帶上，而該帶則位在該橫向壁其內側接近 中間的二分之一處。 4. 如申請專利範圍第1項或是第2項所述的靜態混合 器，其中該等凹面（7a，8 a)至少是近似於一圓柱的部份， 該圓柱的軸線係位在垂直站立在該管軸（10)上的一平面上 〇 5 ·如申請專利範圍第1項或第2項所述的靜態混合器 ，其中該等凹面（7a，8a)的任一個皆會以一平滑路線而沒 入該等橫向壁（4b)的平面部分（4b’）並/或沒入其上該等混合 腔室（2)的該等外側（6a，6b)所在的共平面上。 6 ·如申請專利範圍第1項所述的靜態混合器，其中， 該混合腔室（2)的第二外側（6b)是被位在一地帶的區域上的 一該第二角落塡料物（8)所覆蓋，而該地帶的面積則跟位在 該橫向壁（4a)上的該入口 5a的開口面積一般大小。 7. 如申請專利範圍第丨項所述的靜態混合器，其中該 第一及/或第二角落塡料物（7, 8)至少是部分地不同大小。 8. 如申請專利範圍第7項所述的靜態混合器，其中該 等角落塡料物的任一者是大於或略小於相對應於下游處的 角落塡料物。 -14- 1354577 9.如申請專利範圍第1項所述的靜態混合器，其中該 管的橫斷面，以及相關的該安裝元件（1)的橫斷面是矩形或 是圓形。 -15-