TWI554333B - 靜態噴灑混合器 - Google Patents

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Description

靜態噴灑混合器
本發明係有關於依據本案的獨立請求項的前言部分的一種用來混合及噴灑至少兩種可流動的成分的靜態噴灑混合器。
用於至少兩種可流動的成分的混合的靜態混合器被描述於例如歐洲專利第EP-A-0 749 776號及第EP-A-0 815 929號中。除了該等混合器結構的簡單、省材料的設計之外，這些非常精巧的混合器提供良好的混合結果，特別是在高黏性材料，譬如密封化合物、雙成分發泡物或雙成分黏劑的混合方面。此等靜態混合器通常被設計成單次使用式且經常被用於將被硬化的產物，其中該混合器將不再需要被清潔。
在使用該等靜態混合器的一些應用中，當兩種成分在該靜態混合器中混合之後，將這兩種成分噴灑到一基材上是所想要的。為此目的，該等被混合的成分藉由一媒質(譬如，空氣)的作用而在該混合器的出口被霧化，然後可以一噴灑噴流或噴霧的形式被施用至該所想要的基材。特別是，更高黏性的塗層媒質，如聚氨基甲酸酯、環氧樹脂或類此者，亦可用此技術來加以處理。
一種用於此等應用的設備被揭示在例如美國專利第US-B-6,951,310號中。在該設備中，一管狀混合器外殼被提供，其容納用於該靜態混合的混合元件且在其一端具有一外螺紋，一環形噴嘴本體被旋緊於該外螺紋上。該噴嘴本體同樣地具有一外螺紋。一圓錐形霧化器元件(其具有多個在縱長方向上延伸在其圓錐表面上的溝槽)被設置在該混合元件的該端部上且突伸至該混合器外殼外。一蓋子被推到該霧化器元件上且其內表面同樣是圓錐形的設計致使它與該霧化器元件圓錐表面接觸。該等構槽因而形成該霧化器元件與該蓋子之間的流動通道。藉由一固持螺帽，該蓋子與該霧化器元件一起被固定至該噴嘴本體，該固持螺帽被旋緊至該噴嘴本體的外螺紋上。該噴嘴本體具有一用於壓縮空氣的連接。在操作時，該壓縮空氣經由介於該霧化器元件與該蓋子之間的流動通道流出該噴嘴本體並把從該混合元件排出的材料霧化。
即使此設備被證明是絕對實用的，但它的結構極為複雜且安裝繁複及/或昂貴，致使以單次使用而言該設備實際上並不符合成本效益。
一構造較簡單的靜態噴灑混合器被揭露在Sulzer Mixpac AG的歐洲專利申請案第09168285號中。在此噴灑混合器中，該混合器外殼與該霧化噴嘴分別被建構成一個構件，形成流動通道的構槽被設置在該霧化套筒的內表面或該混合器外殼的外表面上。
有鑑於此先前技術，本發明的一個目的是要提出一種不同的噴灑混合器用來混合並噴灑至少兩種可流動的成分，該靜態噴灑混合器的製造是具有成本效益的且可讓該等成分被有效率的混合或徹底的混合及霧化。
滿足此目的之本發明的主體是由描述於申請專利範圍獨立項中的特徵來界定。
依據本發明，一種靜態噴灑混合器被提出，用來混合並噴灑至少兩種可流動的成分，其具有一管狀混合器外殼其延伸於縱軸的方向上到達一遠端其具有一用於該等成分的出口開口、具有至少一配置在該混合器外殼內的混合元件，用來混合該等成分及具有一霧化套筒其具有一內表面，該內表面在該混合器外殼的端部區圍繞該混合器外殼，其中該霧化套筒具有一用於加壓的霧化媒質的入口通道，其中多個溝槽被設置在該混合器外殼的該外表面中或在該霧化套筒的內表面中，其分別朝向該遠端延伸且形成分開的流動通道於該霧化套筒與該混合器外殼之間，該霧化媒質經由該等流動通道可從該霧化套筒的入口通道流至該混合器外殼的該遠端。該入口通道相對於該縱軸被不對稱地配置。
藉由該入口通道相對於該縱軸是不對稱或是偏心的此一配置，一繞著該縱軸的旋轉運動可被產生在該霧化媒質中。此渦旋(swirl)對於從該混合器遠端噴出的該霧化媒質的噴流具有穩定作用。被該渦旋穩定的該霧化媒質噴流實際上對於從該混合器遠端噴出的被混合的成分具有均勻化的作用，使得一極為均勻且可再現的噴灑成為可能。該霧化媒質渦旋所造成的旋轉運動已因為該入口通道的對稱配置而被產生在該霧化媒質進入該霧化套筒的進入流(inflow)上。
因為該等流動通道是被設置在該混合器外殼或該霧化套筒中，所以可在不降低混合的品質或用於混合的霧化的品質下獲得一結構非常簡單的靜態噴灑混合器。理想地使用個別構件讓該噴灑混合器具有成本效益及便宜的製造，這更可(至少絕大部分地)以自動化的方式來實施。依據本發明的該靜態噴灑混合器原則上只需要三個構件，即單件式混合器外殼、霧化器套筒及混合元件，其亦可被設計成單件式。此構造可獲得低複雜性及簡單製造及/或組裝的結果。
實際上，如果該等入口通道開口於該霧化套筒的內表面內且垂直於該縱軸的話，這被證明是特別有利的。
一種有利的方法源自於該混合器外殼具有一遠端區域其朝向該遠端漸縮且其中該霧化套筒的內表面被設計來與該遠端區域配合的事實。此漸縮設計改善該霧化效果。該霧化媒質的一圓錐流因而可實際上被實施。該混合器外殼在該遠端區域內的外表面較佳地至少部分地被建構為一截頭圓錐表面或被建構為一彎曲於軸方向的表面以實現與該霧化套筒一特別良好的配合。
關於一均勻的霧化，如果該混合器外殼的遠端突伸超出該霧化套筒的話，這被證明有利的。
如果該等溝槽的長度亦具有一在周邊方向的部分的話，這是更為有利的。該霧化媒質在流經該等流動通道時繞著該縱軸的旋轉運動可藉此方式予以放大，這對於一均勻且可再現的噴灑具有一有利的效果。
一種可能的實施例來自於該等溝槽相對於該縱軸A具有一實質的螺旋的長度的事實。
為了要讓作用在將被霧化的成分上的霧化媒質的能量作用最大化，該等流動通道較佳地係依據拉瓦(Laval)噴嘴的原理來建構，其具有一在流動的方向觀看之先漸縮然後呈喇叭狀展開的流動截面。此方式可獲致該霧化媒質之一額外的加速，例如加速至超音速，的結果，進而獲得更高的能量輸入的結果。
實施拉瓦噴嘴的原理的一有利的方式為在流動方向觀看時該等溝槽相對於周邊方向變窄。就這點而言，該周邊方向指的是該霧化套筒的內表面或該混合器外殼的外表面延伸在垂直於該縱軸方向上的方向。
此一變窄設計亦可被有利地達成，因為每一溝槽是由兩個壁所界定，其中的至少一個壁在流動方向觀看是被建構為彎曲的壁。
在一較佳的實施例中，每一流動通道具有個別的朝向該流動方向上的該縱軸之改變的傾斜度(changing inclination)。
該霧化媒質的流動關係可藉由在該等流動通道的長度內不將該等流動通道(在軸方向觀看)的傾斜度保持固定而是改變該傾斜度來予以最佳化，用以達到該霧化媒質對該等被混合的成分的一特別均勻且穩定的效果，進而達到該處理的一更高的再現性的結果。
在第一實施例中，該等流動通道的該改變的傾斜度被實施為每一通道具有(在流動方向觀看之)以一個接一個的方式設的三個區段，其中該中間區段具有一朝向該縱軸的傾斜度其大於兩個相鄰區段的傾斜度。就此點而言，該中間區段具有一大於45°且小於50°之朝向該縱軸的傾斜度是較佳的。
在第二實施例中，該改變的傾斜度被實施為每一溝槽從流動方向觀看具有一區段，其中該朝向該縱軸的傾斜度係連續地改變。在此區段中，個別溝槽的基部被建構為彎曲的，這可被實施為該霧化套筒的內表面或該混合器外殼的外表面(在該縱軸方向觀看時)被設計成曲面。
為了要進一步簡化製造，將該霧化套筒以無螺紋的方式連接至該混合器外殼是較佳的，例如該霧化套筒藉由一密封的壓入式連接而被緊束至該混合器外殼。
在一較佳實施例中，該混合器外殼在該遠端區域外具有一實質的矩形，較佳地為方形的形狀，其截面表面垂直於該縱軸(A)且該混合元件被建構為矩形，較佳地為方形，其截面表面垂直於該縱軸。商標名稱為Quadro的混合器可被用作為該靜態噴灑混合器。
如果該混合器外殼及/或該霧化器套筒是射出模製，特別是用熱塑性材料的話，則在簡單且具成本效益的製造方面是有利的。
本發明的其它有利的手段及實施例可從申請專利範圍附屬項獲得。
圖1顯示依據本發明的一靜態噴灑混合器的第一實施例的縱剖面圖，該靜態噴灑混合器整體被標示為標號1。該噴灑混合器用於混合並噴灑至少兩種可流動的成分。圖2顯示該第一實施例的遠端區域的立體圖。
下文係參考只有兩種成分被混合及噴灑的特定例子來描述。然而，應被理解的是，本發明亦可被用在混合及噴灑比兩種成分多的應用中。
噴灑混合器1包括一管狀的單件式混合器外殼2其延伸在縱軸A的方向上直到一遠端21。關於此點，被稱為遠端21的一端係指在操作狀態時該等被混合的成分離開該混合器外殼2的一端。該遠端21設有一用於此目的的出口開口22。該混合器外殼2在近端具有一連接件23，該近端係指該等將被混合的成分被引入到該混合器外殼2內的一端，且該混合器外殼2可藉由該連接件而被連接至用於該等成分的一儲存容器。此儲存容器可以例如是本身習知的兩個成分的匣盒、可被設計成一同軸的匣盒或一並排的匣盒或可以是兩個貯槽，兩種成分彼此分開地儲放於其內。該連接件根據該儲存容器或其出口的設計而被設計成，例如一壓入式連接、一插銷式連接、一螺紋式連接或它們的組合。
至少一靜態混合元件3以本身習知的方式被設置在該混合器外殼2內且接觸該混合器外殼2的內壁，致使這兩種成分只能經由該混合器元件3從該近端移動至該出口開口22。多個混合元件3以一個接在另一後面的方式被設置，或如此實施例所示地，一較佳地用熱塑性材料射出模製方式形成的單件式混合器元件3被設置。此等靜態混合器或混合元件3本身對於熟習此技藝者而言是習知的，因此不需要任何進一步的說明。
特別適合被用作為此等靜態混合器或混合元件3的是由Sulzer Chemtech AG(瑞士)所製造的之以Quadro為商品名販賣的混合器。此等混合元件被描述在，例如，已被援引的歐洲專利EP-A-0 749 776號及EP-A-0 815 929號中。Quadro式的此一混合元件3具有一垂直於該縱軸方向A之矩形的橫剖面，特別是方形的橫剖面。因此，該單件式混合器外殼2至少在它圍繞該混合元件3的區域中亦具有一垂直於該縱軸方向A之實質的矩形，特別是方形的橫剖面。
該混合元件3並未完全延伸至該混合器外殼2的遠端21，而是在拱台25處終止(參見圖2)，其在本文中是藉由該混合器外殼2從一方形橫剖面轉變成圓形橫剖面來實現。因此，在該流動方向觀看時，該混合器外殼2的內部空間直到此拱台25為止係具有一用來容納該混合元件3之實質方形的橫剖面。在此拱台25處，該混合器外殼2的內部空間變成一圓錐形，其實現該混合器外殼2的漸縮。在此處，該內部空間因而具有一圓形橫剖面並形成一出口區域26其漸縮於該遠端21的方向上且在該處開口於該出口開口22中。
該靜態噴灑混合器1更具有一霧化套筒4其具有一內表面其圍繞該混合器外殼2的端部區域。該霧化套筒4被設計成一個構件且較佳地是用熱塑性材料射出模製而成。它具有一用於加壓的霧化媒質(其特別地是氣體)的入口通道41。該霧化媒質較佳地是壓縮的空氣。該入口通道41可被建構用於所有已知的連接，特別是用於羅式鎖接頭(Luer lock)。
為了要能夠達成一特別簡單的安裝或製造，該霧化套筒4較佳地以無螺紋的方式被連接至該混合器外殼，在此實施例中係藉由壓入式連接(snap-in connection)的方式。為此目的，一凸線狀的突出部分24被設置在該混合器外殼2(參見圖2)並延伸在該混合器外殼2的整個圓周上。一周邊溝槽43被設置在該霧化套筒4的內表面且被設計來與該突出部分24配合。如果該霧化套筒4被推移套設在該混合器外殼2上的話，該突出部分24會嵌合到該周邊溝槽43內並提供該霧化套筒穩定地連接至該混合器外殼2。
此壓入式連接較佳地係以一種密封的方式來設計，致使該霧化媒質(在此處為壓縮空氣)不會從此一包括該周邊溝槽43與該突出部分24的連接處漏逸。該霧化套筒4的內表面在一介於該入口通道41與該突出部分24的開口之間的區域內緊密地貼附在該混合器外殼2的外表面上，致使一密封效果亦可被達成，這可防止該霧化媒質的滲漏或回流。
當然亦可設置額外的密封件，例如O形環，於該混合器外殼2與該霧化套筒4之間。
除了此實施例所示之外，亦可提供一周邊溝槽於該混合器外殼2上及提供一與此周邊溝槽嚙合的突出部分於該霧化套筒4上。
介於該霧化套筒4與該混合器外殼2之間的連接被較佳地建構，致使被連接至該混合器外殼2的該霧化套筒4可繞著該縱軸A旋轉。這是透過例如該完全圓周式的周邊溝槽43與該突出部分24的壓入式連接來予以確保。該霧化套筒4的可旋轉性具有的好處是，該入口通道41一定可被對準，使得它可被儘可能簡單地被連接至一霧化媒質的來源。
多個溝槽5被設置在該混合器外殼2的外表面或該霧化套筒4的內表面且每一溝槽朝向該遠端21延伸且這些溝槽形成分開的流動通道51於該霧化套筒4與該混合器外殼2之間，霧化媒質經由這些流動通道可從該霧化套筒4的入口通道41流至該混合器外殼2的遠端21。在描述於此的實施例中，該等溝槽5被設置在該霧化套筒4的內表面；它們當然亦可依據相同的方式被二擇一地或額外地設置在該混合器外殼2的外表面。
該等溝槽5被建構成彎曲的，例如拱形的，或一筆直的線，或彎曲與筆直線區段的組合。
為了對該等溝槽5的範圍有更好的瞭解，圖3顯示第一實施例的霧化套筒4的立體示意圖，這是從該流動方向之流入該霧化套筒4的方向觀看的。一通過該霧化套筒4的縱剖面圖被示於圖4中。
為了要讓第一實施例的溝槽5的整個範圍更清楚，除了圖3及4之外，垂直縱軸A之橫剖面圖被示於圖6-8中，且圖6是沿著圖1的線VI-VI的剖面圖；圖7是沿著圖1的線VII-VII的剖面圖；及圖8是沿著圖1的線VIII-VIII的剖面圖。
在第一實施例中，每一流動通道51或相關聯的溝槽5被設計成，當在流動方向觀看時，其具有一朝向該縱軸A之改變的傾斜度。在第一實施例中，這被體現成每一溝槽5包括(在流動方向觀看的)三個以一個接在另一個之後的方式設置的區段52，53，54(參見圖3及圖4)，其中該中間區段53具有一朝向該縱軸A的傾斜度α2其大於兩個相鄰的區段52及54的傾斜度α1，α3。在區段52，53及54中，溝槽5相對於該縱軸A的傾斜度在每一區段中是固定的。在從流動方向觀看時第一個被看到且設置在與該入口通道41的開口相鄰接的區段52中，該傾斜度α1亦可以是零(參見圖4)，亦即，當從該縱軸A的方向觀看時，此區段52可平行於該縱軸A延伸。因此，每一溝槽5在區段53，54中及非必要地在第一區段52中的基部因而是圓錐或截頭圓錐表面的一部分，在中間區段53中的圓錐角α2大於在鄰接區段52及54中的圓錐角α1及α3。在第一區段52中，相對於該縱軸的傾斜度(如上文中提及的)亦可以是零。在此例子中，在第一區段52中的溝槽5每一者都是一圓柱表面的一部分；該角度α1具有0°的數值。
在具有相對於該縱軸A最大的傾斜度的中間區段53中，該傾斜度α2較佳地大於45°且小於50°。在描述於此的實施例中，在該中間區段中朝向該縱軸A的傾斜度α2是46°。在第一區段52中，該傾斜度α1在此處是0°。在第三區段54(其在該遠端21處)中，朝向該縱軸A的傾斜度α3較佳地小於20°；在此例子中，它約為10°至11°。
每一溝槽5的側邊是由兩個壁來界定，這兩個壁是由肋55所形成，每一肋都被設置在兩鄰接的溝槽5之間。如可從圖3及圖4中看到的，在流動方向上觀看時，這些肋55改變它們的高度H，它們的高度係指它們延伸在垂直於該縱軸A的半徑方向上的長度。該等肋以零高度開始於該入口通道41的開口的區域內或該第一區段52內，然後持續地增加高度直到它們到達在該中間區段53中的最大高度為止。
依據本發明，該入口通道41(該霧化媒質經過它進入到該等流動通道51中)被相對於該縱軸A不對稱地設置，用以產生一渦旋。此方式可最佳地被示於圖8中。該入口通道41具有一中心軸Z。該入口通道41被配置成它的中心軸Z不會與該縱軸A相交，而是與該縱軸A相距e的垂直距離。該入口通道41相對於該縱軸A的此一不對稱或偏心的配置的結果是，該霧化媒質(在此處為壓縮空氣)在它進入該環形空間6時即被設定在一繞著該縱軸A的旋轉或渦旋運動中。該入口通道41較佳地如圖8所示地被設置，使得它開口於該霧化套筒4的內表面中且垂直於該縱軸A。此等實施例當然亦可以是該入口通道41開口於一不是90°的角度，亦即傾斜於該縱軸A。
此渦旋被證明對於離開該出口開口的該等被混合的成分之完全且均質的霧化是有利的。如果離開該等溝槽5的該壓縮空氣流具有渦旋(即，在繞著該縱軸A的螺旋線上旋轉)的話，可獲得一穩定的該壓縮空氣流。該環繞的霧化媒質(在此處為壓縮空氣)產生一被該渦旋所穩定的噴流並均勻地作用在離開該出口開口22的該等被混合的成分上。這可獲得一極為均勻且可再現的噴流型態。在這方面，一儘可能是圓錐形且是被該渦旋所穩定的壓縮空氣噴流是較佳的。因為此極為均勻且可再現的空氣流的關係，在此應用中可獲得一極小的噴灑損耗(噴餘，overspray)的結果。
在該遠端21處離開各個分開的流動通道51的該等個別的壓縮空氣噴流(或霧化媒質的噴流)首先在它們的出口處形成為分開的個別噴流，然後由於它們的渦旋特性而結合，用以形成一均勻且穩定的總噴流，該總噴流將離開該混合器外殼的該等被混合的成分霧化。
溝槽5(在此實施例中有8個溝槽5)被均勻地分佈在該霧化套筒4的內表面上。為了要放大在該霧化媒質中流中的渦旋，可以有更有利的手段。形成該等流動通道51的該等溝槽5並沒有完全地延伸在該縱軸A所界定的軸方向上或並不是只有朝向該縱軸傾斜地延伸，而是該等溝槽5的長度亦具有在該霧化套筒4的周邊方向上的部分。這可在圖3及圖6的圖式中被看出來。除了朝向該縱軸A的傾斜之外，該等溝槽5的長度係大致繞著該縱軸A螺旋或迴旋。支持該渦旋形成的另一種手段係藉由肋55的設計來實現，該等肋形成該等溝槽5的壁。如可從圖3及圖7中看出來的，當從流動方向觀看時，至少在該中間區段53中肋55被設計成兩個側向地界定該等溝槽5的壁其中的一個壁藉由頻率多邊形(frequency polygon)而被建構成是彎曲的或大致彎曲的。另一個壁是直線的但相對於該縱軸A傾斜地延伸，使得它具有一在周邊方向上的部分。該渦旋的產生可受到該彎曲的壁的曲率的正面影響。
圖5顯示具有該遠端21的該混合器外殼2的遠端區域27的立體示意圖。該混合器外殼2的遠端區域27朝向該遠端21漸縮。在第一實施例中，該遠端區域27具有圓錐形的構造且包括兩個區域其由該縱軸A的方向觀看係以一個區域接在另一個區域後面的方式配置，即平的區域271配置在上游及一陡峭的區域272與它鄰接。兩個區域271及272都是圓錐形的構造，亦即，該混合器外殼2的外表面在區域271及272中分別被建構成截頭圓錐表面，其中該平的區域271相對於該縱軸A的圓錐角度小於該陡峭的區域272相對於該縱軸A的圓錐角度。此構造手段的功能將於下文中進一步說明。
或者，該平的區域271亦可被建構成具有0°的圓錐角度，亦即，該平的區域271是圓筒形的設計。在該平的區域271中，該混合器外殼2的外表面是一圓筒的外罩表面，該圓筒的軸線與該縱軸A相重合。
如圖1中亦顯示地，圖5中的該混合器外殼2的遠端21突伸超出該霧化套筒4。
該霧化套筒4的內表面被設計來與該混合器外殼2的遠端區域27配合。設在等溝槽5與該混合器外殼2的外表面之間的該霧化套筒4的肋55相對於彼此靠得很近且密封，使得該等溝槽5形成個別的分開的流動通道51於該霧化套筒4的內表面與該混合器外殼2的外表面之間(參見圖6)。
在更上游，在該入口通道41的開口區域中(亦參見圖4)，該等肋55的高度H小到可讓一環形空間6存在於該混合器外殼2的外表面與該霧化套筒4的內表面之間。該環形空間6與該霧化套筒4的入口通道41流體聯通。該霧化媒質可從該入口通道41流出並經由該環形空間6進入該等分開的流動通道51。關於這方面，在該環形空間6內的該等肋55的高度H並不一定在每個地方都是零。如特別可從圖4及圖8中看到的，所有或部分在該環形空間6內的肋55可具有一不同於零的高度H，使得它們在垂直於該縱軸A的半徑方向上突伸至該環形空間中，但在如此作的同時並沒有在此區域中接觸到該混合器外殼2的外表面。
為了要增加從該霧化媒質對離開該出口開口22的成分的能量輸入，根據拉瓦(Laval)噴嘴的原理(其具有一在流動的方向觀看之先漸縮然後呈喇叭狀展開的流動截面)來建構該等流動通道51是特別有利的。可用兩個維度來實現此流動截面的漸窄，亦即垂直於該縱軸A的平面上的兩個方向。其中的一個方向被稱為徑向，該方向係垂直該縱軸A且從該縱軸A徑向地朝外。另一個方向被稱為周邊方向，該方向垂直於該縱軸A界定的方向及該徑向兩者。該等流動通道51在該徑向上的長度被稱為它們的深度。
該拉瓦(Laval)噴嘴的原理可在該徑向被實現因為該等流動通道51的深度在該中間的陡峭區段53被大幅地降低。該深度在該混合器外殼2發生從該平的區域271過渡到該陡峭的區域272的地方是最小的。在此過渡的下游處，該等流動通道51的深度再次增加，主要是因為該混合器外殼2的外表面是該較陡峭的截頭圓錐的一部分且該霧化套筒4的內表面的傾斜度在該第三區段54中保持實質不變。一拉瓦噴嘴可藉由此方式在徑向上被達成。
此外或替代地，該等流動通道51亦可根據偏離該拉瓦噴嘴的原理相關於該周邊方向被建構。這可在圖3所示的圖式中看得最清楚。該等溝槽5被建構在該中間區段53中，致使在流動方向觀看時它們相關於該周邊方向上變窄。這是藉由該等溝槽5由該等肋55所形成的壁並不是每一溝槽5的壁都平行地延伸，而是一個壁朝向另一個壁延伸致使溝槽5在長度上減小是發生在周邊方向上來予以實現。如上文提及的，在描述於此的實施例中，從流動的方向觀看時，每一溝槽5的一個壁是被設計成直線，而另一個壁則是被建構成彎曲的，致使該流動通道51相關於該周邊方向變窄。
被用作為該霧化媒質的空氣亦可額外地被最窄的點的下游的動能所作用，因而可根據拉瓦噴嘴的原理被溝槽5或流動通道51的構造加速。如同一拉瓦噴嘴一般地，這是藉由該流動截面在該流動方向的再次放寬來達成。這可造成進入到該等將被霧化的成分中的能量更高。此外，該噴流可藉由實現該拉瓦噴嘴原理來予以穩定。各流動通道51的該發散的開口，亦即該再次放寬的開口，更具有避免或至少顯著地降低該噴流中的波動的正面效果。
在操作時，此第一實施例係如下所述地運作。該靜態噴灑混合器經由連接件23而被連接至一貯槽，其用例如雙成分匣盒來容納兩種彼此分開的成分。該霧化套筒4的入口通道41被連接至該霧化媒質的來源，例如，連接至一壓縮空氣來源。該二成分現被配送、移入到該靜態噴灑混合器1中且在混合器內藉由該混合器元件3予以充分地混合。在流經該混合元件3之後，這兩種成分以一被均質地混合的材料流經該混合器外殼2的出口區26到達出口開口22。該壓縮空氣流經該霧化套筒4的入口通道41進入到介於該霧化套筒4的內表面與該混合器外殼2的外表面之間的該環形空間6，在此過程中一渦旋因該不對稱的配置而被施加至該壓縮空氣上，並從該環形空間移動通過形成該等流動通道51的該等溝槽5到達該遠端21並因而到達該混合器外殼2的出口開口22。被該渦流穩定的該壓縮空氣流衝擊離開該出口開口22的該混合的材料、將它均勻地霧化並如一噴灑噴流般地將它輸送至該將被處理或將被塗覆的基材上。因為在某些應用中來自該貯槽的該等成分的配送是用該壓縮空氣來實施或由壓縮空氣來承載，所以該壓縮空氣亦可被用於霧化。
依據本發明的該靜態噴灑混合器1的一項優點為它特別簡單的構造及製造。原則上，在本文所描述的實施例中只需要三個部件，即一個單件式的混合器外殼2、一個單件式的混合元件3及一個單件式的霧化器套筒4，這些部件的每一者都能夠以射出模製的方式以簡單且便宜的方式來製造。該特別簡單的構造讓該靜態噴灑混合器1的部件能夠(至少大部分地)自動化組裝。特別是，這些部件之間不需要螺紋式的連結。
如果該混合器外殼及/或該霧化套筒是射出模製(較佳地是用熱塑性材料)的話，在簡單及成本效益方面是特別有利的。
基於相同的理由，如果該混合元件被設計成單件式且是射出模製(較佳地是用熱塑性材料)的話，將會是有利的。
在下文中，依據本發明的靜態噴灑混合器的第二實施例將參考圖9-15來說明。在這方面，只有與第一實施例的主要差異部分才會被檢視。在第二實施例中，具有相同或等效功能的部件被提供與第一實施例相同的標號。關於第一實施例的說明以及參考第一實施例予以說明的手段及變化亦同樣適用於第二實施例。
圖9顯示類似於圖1的第二實施例的縱剖面圖。圖10顯示第二實施例的遠端區域的立體剖面圖。在圖11中，以類似於圖3的方式，該霧化器套筒4的立體圖被示出，其為在流入該霧化套筒中的流動方向上所取的圖式。圖12以類似於圖5的圖式來顯示該混合器外殼的遠端區域27。為了要讓第二實施例的溝槽5的確實範圍更加清楚，除了圖11之外，一垂直於該縱軸A的橫剖面圖被示於圖13-15中，且圖13是沿著圖9的線XIII-XIII的橫剖面；圖14是沿著線XIV-XIV的橫剖面；及圖15是沿著圖9的線XV-XV的橫剖面。
該等流動通道51的一朝向該縱軸A的改變傾斜度亦在第二實施例中被實施；然而，是藉由連續改變來實施。為此目地，該霧化套筒4具有一區段56(參見圖11)，在從流動方向觀看時在該區段中溝槽5的傾斜度係連續地改變。為此目的，該霧化套筒4的內表面至少在該區段56內被建構成在該流動方向上是彎曲的，致使溝槽5的傾斜度在此處是連續地改變。
為了要放大渦流運動，該等流動通道51從該流動方向上觀看時係繞著該縱軸A螺旋地延伸，且在該區段56內它們的長度係減小於周邊方向上。
圖12顯示該混合器外殼2之具有該遠端21的遠端區域27的立體圖。該混合器外殼2的遠端區域27朝向該遠端21漸縮。在第二實施例中，該遠端區域27被建構成一旋轉的橢球體的一部分，即除了在周邊方向的曲率之外，曲率亦被提供在該縱軸A所界定的軸方向上。這兩個在該縱軸A方向上以一個設置在另一個之後的方式配置的區域(即，平的區域271設置在上游且陡峭的區域272與其鄰接)每一者亦彎曲於該軸方向上，亦即該混合器外殼2的外表面在區域271及272中係被建構成一旋轉的橢球體的一部分，其中該平的區域271的曲率小於陡峭的區域272的曲率。一拉瓦噴嘴的原理亦可在與該混合器外殼2及該霧化套筒4的配合下在第二實施例中相關於該徑向被實現。
應被理解的是，依據本發明之將入口通道41相對於該縱軸A不對稱地設置用以對流進來的霧化媒質流產生一渦旋運動的手段並不侷限於本文中所描述的噴灑混合器的實施例，而是亦可被使用於其它的實施例上。該入口通道41的不對稱配置亦適用於揭露在上文中提到的Sulzer Mixpac AG的歐洲專利申請案第09168285號中的靜態噴灑混合器上。
1．．．靜態噴灑混合器
2．．．混合器外殼
21．．．遠端
22．．．出口開口
23．．．連接件
3．．．靜態混合元件
A．．．縱軸
25．．．拱台
26．．．出口區域
4．．．霧化套筒
41．．．入口通道
24．．．凸緣狀的突出部分
43．．．周邊溝槽
51．．．流動通道
5．．．溝槽
52．．．區段
53．．．區段
54．．．區段
55．．．肋
6．．．環形空間
27．．．遠端區域
271．．．平的區域
272．．．陡峭的區域
56．．．區段
本發明將於下文珠參考實施例及圖式作更詳細的描述。這些附圖係以示意圖顯示，部分以剖面顯示：
圖1為依據本發明的靜態噴灑混合器的第一實施例的縱剖面圖；
圖2為第一實施例的遠端區域的立體剖面圖；
圖3為第一實施例的霧化套筒的立體圖；
圖4為通過第一實施例的霧化套筒的縱剖面圖；
圖5為第一實施例的混合器外殼的霧化套筒的立體圖；
圖6為沿著圖1的線VI-VI通過第一實施例的橫剖面圖；
圖7為沿著圖1的線VII-VII通過第一實施例的橫剖面圖；
圖8為沿著圖1的線VIII-VIII通過第一實施例的橫剖面圖；
圖9為類似於圖1之依據本發明的靜態噴灑混合器的第二實施例的縱剖面圖；
圖10為第二實施例的遠端區域的立體剖面圖；
圖11為第二實施例的霧化套筒的立體圖；
圖12為第二實施例的混合器外殼的遠端區域的立體圖；
圖13為沿著圖9的線XIII-XIII通過第二實施例的橫剖面圖；
圖14為沿著圖9的線XIV-XIV通過第二實施例的橫剖面圖；及
圖15為沿著圖9的線XV-XV通過第二實施例的橫剖面圖。
1．．．靜態噴灑混合器
2．．．混合器外殼
21．．．遠端
22．．．出口開口
23．．．連接件
3．．．靜態混合元件
A．．．縱軸
4．．．霧化套筒
41．．．入口通道
52．．．區段
53．．．區段
54．．．區段
27．．．遠端區域

Claims (15)

  1. 一種用來混合及噴灑至少兩種可流動的成分的靜態噴灑混合器，具有一管狀混合器外殼(2)其延伸於縱軸(A)的方向上到達一具有一用於該等成分的出口開口(22)的遠端(21)、具有至少一配置在該混合器外殼(2)內用來混合該等成分的混合元件(3)、以及具有一霧化套筒(4)其具有一內表面，該內表面在該混合器外殼(2)的端部區圍繞該混合器外殼(2)，其中該霧化套筒(4)具有一用於加壓的霧化媒質的入口通道(41)，其中多個溝槽(5)被設置在該混合器外殼(2)的該外表面中或在該霧化套筒(4)的內表面中，其分別朝向該遠端延伸且形成分開的流動通道(51)於該霧化套筒(4)與該混合器外殼(2)之間，該霧化媒質可經由該等流動通道從該霧化套筒(4)的入口通道(41)流至該混合器外殼(2)的該遠端(21)，其特徵在於該入口通道(41)相對於該縱軸(A)被不對稱地配置，使得該入口通道(41)具有中心軸(Z)且被配置成使得該中心軸(Z)不會與該縱軸(A)相交疊，而是與該縱軸(A)相距(e)的垂直距離。
  2. 如申請專利範圍第1項之靜態噴灑混合器，其中該入口通道(41)開口於該霧化套筒(4)的內表面中且垂直於該縱軸(A)。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之靜態噴灑混合器，其中該混合器外殼(2)具有一遠端區域(27)其朝向該遠 端(21)漸縮及其中該霧化套筒(4)的內表面被建構來與該遠端區域(27)配合。
  4. 如申請專利範圍第1項之靜態噴灑混合器，其中該混合器外殼(2)的該遠端區域(27)突伸超出該霧化套筒(4)。
  5. 如申請專利範圍第1項之靜態噴灑混合器，其中該等溝槽(5)的長度(extent)亦具有在周邊方向的部分。
  6. 如申請專利範圍第1項之靜態噴灑混合器，其中該等溝槽(5)具有一相對於該縱軸(A)實質螺旋的長度。
  7. 如申請專利範圍第1項之靜態噴灑混合器，其中該等流動通道(51)係根據拉瓦噴嘴(Laval nozzle)原理來建構，其從該流動方向觀看時具有一先窄化然後放寬的流動橫剖面。
  8. 如申請專利範圍第1項之靜態噴灑混合器，其中該等溝槽(5)從該流動方向觀看時係相對於該周邊方向窄化。
  9. 如申請專利範圍第1項之靜態噴灑混合器，其中每一流動通道(51)在該流動方向上具有一個別的朝向該縱軸(A)的改變的傾斜度。
  10. 如申請專利範圍第1項之靜態噴灑混合器，其中每一溝槽(5)具有三個區段(52，53，54)其在該流動方向上以一個區段設在另一個區段之後的方式配置，其中該中間區段(53)具有一朝向該縱軸(A)的傾斜度，其大於兩個鄰接的區段(52，54)的傾斜度。
  11. 如申請專利範圍第1項之靜態噴灑混合器，其中每一溝槽(5)從該流動方向觀看時具有一區段(56)，在該區段中該朝向該縱軸(A)的傾斜度連續地改變。
  12. 如申請專利範圍第1項之靜態噴灑混合器，其中該霧化套筒(4)係以無螺紋方式連接至該混合器外殼(2)。
  13. 如申請專利範圍第1項之靜態噴灑混合器，其中該霧化套筒(4)係藉由密封式壓入連接(24，43)而被緊固至該混合器外殼(2)。
  14. 如申請專利範圍第1項之靜態噴灑混合器，其中該混合器外殼(2)在該遠端區域(27)外具有一垂直於該縱軸(A)之實質矩形，較佳地為方形，的橫剖面且該混合元件(3)被建構成垂直於該縱軸(A)的矩形，較佳地為方形。
  15. 如申請專利範圍第1項之靜態噴灑混合器，其中該混合器外殼(2)及/或該霧化套筒(4)被射出模製，較佳地係熱塑性材料。
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