[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mischer für einen dynamischen oder statischen
Mischbetrieb zum Mischen eines flüssigen oder pastösen Produkts, insbesondere eines
mehrkomponentigen Produkts, und eine Dosiervorrichtung mit einem derartigen Mischer.
[0002] In der Automatisierungstechnik werden zur Auftragung von ein- oder mehrkomponentigen
Kleb- und/oder Dichtstoffen oder auch Farben oder Lacken Dosierpumpen mit nachgeschalteten
statischen oder dynamischen Mischern eingesetzt. Beispielsweise handelt es sich hier
um Kolben- oder Zahnraddosierer oder Dosierer nach dem Exzenterschneckenprinzip, die
mit Hilfe einer Steuereinheit die genaue Menge oder das Volumen und das Mischungsverhältnis
am Eingang des Mischers realisieren. Eine statische Mischung erfolgt über sogenannte
Statikmischer mit Mischwendeln, wobei die beiden Komponenten durch mehrfache Überwerfungen
durchmischt werden. Bei einem dynamischen Mischer hingegen wird dieser um seine Mittelachse
in Rotation versetzt. Hierzu kann ein Elektromotor vorgesehen sein. In beiden Fällen
können durch die Reibung im Mischer Druckverluste entstehen, die durch die Dosierpumpe
überwunden werden müssen. Insbesondere kann dies bei einem kompressiblen Medium, wie
beispielsweise einem kugelgefüllten Klebstoff, dazu führen, dass dieses sich nach
einem Beenden des Dosiervorgangs entspannt und das Produkt in unerwünschter Weise
nachdrückt oder nachtropft.
[0003] Die
DE 20 2012 002 102 U1 beschreibt einen Mischer, der für einen dynamischen Mischvorgang geeignet ist. Der
Mischer umfasst eine Vielzahl abwechselnd angeordneter schraubenförmiger Mischelemente,
die abwechselnd eine unterschiedliche Windungsrichtung aufweisen. In einer Längsrichtung
des Mischers betrachtet sind sämtliche Schaufelelemente gleich hoch. Der Mischer umfasst
weiterhin eine Schnittstelle in Form eines Gewindes, mit dessen Hilfe der Mischer
mit einer Antriebseinrichtung verbunden werden kann.
[0004] Die
DE 20 2012 001 373 U1 zeigt einen Mischer für einen dynamischen Mischbetrieb, wobei der Mischer ein wellenförmiges
Trägerstabelement aufweist, an dem voneinander beabstandet angeordnete Verwirbelungselemente
angeordnet sind. Der Mischer weist Verwirbelungselemente mit unterschiedlichen Höhen
auf.
[0005] Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen
verbesserten Mischer bereitzustellen.
[0006] Demgemäß wird ein Mischer für einen dynamischen oder statischen Mischbetrieb zum
Mischen eines flüssigen oder pastösen Produkts, insbesondere eines mehrkomponentigen
Produkts, vorgeschlagen. Der Mischer umfasst ein Kernelement, ein erstes Schaufelelement,
das einstückig mit dem Kernelement ausgebildet ist und das mit einer ersten Windungsrichtung
spiralförmig um das Kernelement umläuft, und ein zweites Schaufelelement, das einstückig
mit dem Kernelement ausgebildet ist und das mit einer sich von der ersten Windungsrichtung
unterscheidenden zweiten Windungsrichtung spiralförmig um das Kernelement umläuft.
Dabei sind das erste Schaufelelement und das zweite Schaufelelement in einer Längsrichtung
des Mischers betrachtet unmittelbar nebeneinander angeordnet, wobei das erste Schaufelelement
entlang der Längsrichtung betrachtet eine erste Schaufelelementhöhe aufweist, und
wobei das zweite Schaufelelement entlang der Längsrichtung betrachtet eine sich von
der ersten Schaufelelementhöhe unterscheidende zweite Schaufelelementhöhe aufweist.
[0007] Dadurch, dass das erste Schaufelelement und das zweite Schaufelelement unterschiedliche
Schaufelelementhöhen aufweisen, kann ein Druckaufbau in dem Mischer reduziert werden,
da beispielsweise das zweite Schaufelelement zusätzlich als Förderelement dient und
so das Produkt zu einem Düsenabschnitt einer den Mischer umfassenden Mischvorrichtung
fördert. Dadurch, dass das erste Schaufelelement und das zweite Schaufelelement unmittelbar
nebeneinander angeordnet sind, kann bei reduzierter Mischlänge eine höhere Mischgüte
erzielt werden. Der Mischer kann auch als Mischwendel, Mischelement oder Mischeinrichtung
bezeichnet werden. Der Mischer kann Teil einer Mischvorrichtung sein. Die Mischvorrichtung
kann ein Mischrohr aufweisen, in dem der Mischer aufgenommen ist. Der Mischer kann
für den Fall, dass der Mischer ein dynamischer Mischer ist, drehbar in dem Mischrohr
gelagert sein. Der Mischer und das Mischrohr können Einwegartikel oder sogenannte
Disposables sein. Das heißt, nach einer einmaligen Benutzung können der Mischer und
das Mischrohr entsorgt werden.
[0008] Der Mischvorrichtung kann eine Antriebseinrichtung mit einem Antriebselement, beispielsweise
mit einem Elektromotor, zugeordnet sein. Das Antriebselement kann mit Hilfe einer
Antriebswelle mit dem Mischer gekoppelt sein. Der Mischer kann eine Schnittstelle
aufweisen, in die die Antriebswelle formschlüssig eingreift. Eine formschlüssige Verbindung
entsteht durch das Ineinander- oder Hintergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern.
Beispielsweise kann die Antriebswelle in die Schnittstelle, die eine Bohrung sein
kann, eingehängt oder eingeschraubt sein. Die Mischvorrichtung kann Teil einer Dosiervorrichtung
mit einer oder mehreren Dosierpumpen sein.
[0009] Das Produkt kann mehrere Komponenten aufweisen. Beispielsweise kann das Produkt zwei
Komponenten aufweisen. Die Anzahl der Komponenten ist jedoch beliebig. Das Produkt
kann beispielsweise ein Kleb- und/oder Dichtstoff, Wasser, eine wässrige Lösung, eine
Farbe, ein Lack eine Suspension, ein viskoser Rohstoff, eine Emulsion oder ein Fett
sein. Ferner kann das Produkt oder auch eine der Komponenten ein fließfähiges Material
im allerweitesten Sinne, also nicht nur flüssig, sondern auch körnig, wie zum Beispiel
Kunststoffkugeln, Kunststoffhohlkugeln, Glaskugeln oder Glashohlkugeln, oder sogar
ein in Korngröße und/oder Material inhomogenes Gemisch sein oder aufweisen. Beispielsweise
kann das Produkt ein Zwei- oder Mehrkomponentenklebstoff und/oder Dichtstoff sein.
[0010] Unter einer "Paste" oder einem "pastösen Produkt" ist ein Feststoff-Flüssigkeitsgemisch,
insbesondere eine Suspension mit einem hohen Gehalt an Festkörpern zu verstehen. Beispielsweise
kann das Produkt einen Gehalt an, insbesondere kugelförmigen, Füllstoffen, beispielsweise
sogenannte Mikroballons, aufweisen. Mikroballons oder Microballoons sind Glashohlkugeln
oder Kunststoffhohlkugel beziehungsweise Polymerhohlkugeln. Glashohlkugeln können
beispielsweise ein Schüttgewicht von 140 g/l bis 150 g/l, ein spezifisches Gewicht
von 0,26 g/cm
3, eine Korngrößenverteilung von 50 µm und eine maximale Teilchengröße von 200 µm aufweisen.
Weiterhin kann das Produkt auch fasergefüllt sein. Beispielsweise können Glasfasern,
Aramidfasern oder Kohlenstofffasern eingesetzt werden. Ferner können auch Kohlenstoffnanoröhren
(Engl.: carbon nanotubes, CNT) als Füllstoff eingesetzt werden.
[0011] Insbesondere ist das Produkt komprimierbar oder kompressibel. Die Komprimierbarkeit
kann sich aus den Füllstoffen ergeben, mit denen das Produkt gefüllt ist. Beispielsweise
kann das Produkt bis zu einem Maximaldruck kompressibel sein und ab diesem Maximaldruck
annähernd inkompressibel sein. Die zuvor erwähnten Mikroballons sind beispielsweise
bei einem Druck von 0 bar bis 15 bar kompressibel und lassen sich ab 15 bar im Wesentlichen
nicht weiter komprimieren. Erst bei einem wesentlich höheren Druck, beispielsweise
ab 30 bar, lassen sich die Mikroballons weiter komprimieren, da diese ab diesem höheren
Druck kollabieren oder platzen können. Ferner können die Mikroballons bei diesem höheren
Druck derart geschädigt werden, beispielsweise eingedrückt werden, dass sich dauerhaft
ein geändertes Volumen der Mikroballons einstellt. Dies trifft insbesondere für Kunststoffhohlkugeln
zu. Daher ist es vorteilhaft, ein Produkt, das komprimierbare Füllstoffe, insbesondere
Mikroballons, enthält, bei einem möglichst geringen Druck zu dosieren und/oder zu
mischen, so dass die Mikroballons nicht oder nur unwesentlich komprimiert werden und
so ein Nachdrücken des Produkts nach dem Dosiervorgang aufgrund einer Entspannung
der Mikroballons vermieden oder zumindest reduziert wird.
[0012] Unter "komprimierbar" kann zu verstehen sein, dass das Produkt nahezu oder im Wesentlichen
komprimierbar ist. Unter "inkompressibel" kann ferner zu verstehen sein, dass das
Produkt nahezu oder im Wesentlichen inkompressibel ist. Insbesondere kann unter "komprimierbar"
auch zu verstehen sein, dass das Produkt unter einer Kraft oder unter einem Druck
einer Volumenänderung, insbesondere einer Volumenverkleinerung, unterworfen ist. Beispielsweise
kann das Produkt bei einer Druckbeaufschlagung über den Maximaldruck wieder geringfügig
komprimierbar sein. Insbesondere kann das Produkt, wie zuvor erwähnt, bei einem deutlich
höheren Druck als der Maximaldruck weiter komprimierbar sein. Beispielsweise kann
das Produkt eine Kompressibilität (Volumenänderung) von etwa 20% bei einem Druck von
etwa 15 bar zeigen. In einem Bereich von 15 bar bis 30 bar kann die Kompressibilität
(Volumenänderung) bezeichnend nahezu inkompressibel gegenüber einem unteren Druckbereich
von 0 bar bis 15 bar sein.
[0013] Unter einem "statischen Mischer" ist ein Mischer zu verstehen, der keine beweglichen
Bauteile aufweist und der stillsteht, das heißt, der nicht um seine Mittelachse rotiert.
Beispielsweise kann ein derartiger statischer Mischer, wie zuvor erwähnt, die zu mischenden
Komponenten durch mehrfache Überwerfungen durchmischen. Ein "dynamischer Mischer"
hingegen weist im Gegensatz hierzu die Eigenschaft auf, dass dieser um seine Mittelachse
rotiert oder rotiert werden kann. Beispielsweise kann der Mischer in diesem Fall mit
Hilfe der zuvor erwähnten Antriebseinrichtung über die Antriebswelle rotatorisch bewegt
werden.
[0014] Darunter, dass das Kernelement, das erste Schaufelelement und das zweite Schaufelelement
"einstückig" ausgebildet ist, ist zu verstehen, dass das Kernelement, das erste Schaufelelement
und das zweite Schaufelelement ein einziges gemeinsames Bauteil bilden. Insbesondere
können das Kernelement, das erste Schaufelelement und das zweite Schaufelelement materialeinstückig
ausgebildet sein. Unter "materialeinstückig" ist vorliegend zu verstehen, dass das
Kernelement, das erste Schaufelelement und das zweite Schaufelelement durchgehend
aus demselben Material gefertigt sind. Bevorzugt ist der Mischer ein einteiliges Kunststoffbauteil.
Der Mischer kann jedoch auch ein Metallbauteil, ein Keramikbauteil oder ein Verbundmaterialbauteil
sein.
[0015] Darunter, dass sich die erste Schaufelelementhöhe und die zweite Schaufelelementhöhe
voneinander "unterscheiden", ist zu verstehen, dass die erste Schaufelelementhöhe
größer als die zweite Schaufelelementhöhe oder umgekehrt ist. Bevorzugt jedoch ist
die zweite Schaufelelementhöhe größer als die erste Schaufelelementhöhe. Darunter,
dass das erste Schaufelelement und das zweite Schaufelelement in der Längsrichtung
betrachtet "unmittelbar" nebeneinander angeordnet sind, ist insbesondere zu verstehen,
dass das erste Schaufelelement direkt an das zweite Schaufelelement angrenzt. Der
Begriff "nebeneinander" kann auch durch die Begriffe "hintereinander", "übereinander"
oder "in Reihe" ersetzt werden. "Unmittelbar" bedeutet insbesondere, dass zwischen
dem ersten Schaufelelement und dem zweiten Schaufelelement in der Längsrichtung betrachtet
keine weiteren Elemente oder Bauteile angeordnet sind. "Unmittelbar" schließt jedoch
nicht aus, dass zwischen dem ersten Schaufelelement und dem zweiten Schaufelelement
ein geringfügiger Abstand vorgesehen sein kann. Dieser Abstand ist jedoch maximal
so groß wie die kleinere der beiden Schaufelelementhöhen. Die Längsrichtung ist orientiert
von einer Mischerwurzel zu einer Mischerspitze des Mischers.
[0016] Darunter, dass sich die erste Windungsrichtung und die zweite Windungsrichtung voneinander
"unterscheiden" ist insbesondere zu verstehen, dass die erste Windungsrichtung und
die zweite Windungsrichtung gegensätzlich orientiert sind. Beispielsweise ist die
erste Windungsrichtung in der Längsrichtung betrachtet linksgängig oder entgegen dem
Uhrzeigersinn orientiert, und die zweite Windungsrichtung ist in der Längsrichtung
betrachtet rechtsgängig oder im Uhrzeigersinn orientiert. Die Windungsrichtungen können
auch umgekehrt orientiert sein. Dies kann insbesondere in dem Fall, in dem der Mischer
dynamisch betrieben wird, abhängig von einer Drehrichtung des Mischers beziehungsweise
von einer Drehrichtung der Antriebseinrichtung sein.
[0017] Das erste Schaufelelement weist vorzugweise zwei Schaufelabschnitte auf, die paarweise
und einander gegenüberliegend, das heißt, um 180° versetzt, an dem Kernelement angeordnet
sind. Insbesondere können jedoch auch mehr als zwei Schaufelabschnitte vorgesehen
sein. Beispielsweise sind drei, vier oder fünf Schaufelabschnitte pro Schaufelelement
vorgesehen. Für den Fall, dass drei Schaufelabschnitte vorgesehen sind, können diese
um einen Umfangswinkel von 120° versetzt zueinander angeordnet sein. Die beiden Schaufelabschnitte
des ersten Schaufelelements schrauben sich doppelhelixförmig um das Kernelement herum.
Das erste Schaufelelement kann optional auch nur einen Schaufelabschnitt aufweisen.
Das zweite Schaufelelement weist ebenfalls zwei Schaufelabschnitte auf, die um 180°
zueinander versetzt an dem Kernelement angeordnet sind. Die Schaufelabschnitte des
zweiten Schaufelelements schrauben sich ebenfalls doppelhelixförmig um das Kernelement
herum. Das zweite Schaufelelement kann optional auch nur einen Schaufelabschnitt aufweisen.
Für den Fall, dass der Mischer im statischen Mischbetrieb eingesetzt wird, wirken
die Schaufelelemente als Leitschaufelelemente oder können als solche bezeichnet werden.
Für den Fall, dass der Mischer im dynamischen Mischbetrieb eingesetzt wird, wirken
die Schaufelelemente als Laufschaufelelemente oder können als solche bezeichnet werden.
[0018] Gemäß einer Ausführungsform weist das Schaufelelement, das in dem dynamischen Mischbetrieb
des Mischers das Produkt in einer Förderrichtung von einer Mischerwurzel des Mischers
wegfördert, die größere Schaufelelementhöhe auf als das Schaufelelement, das das Produkt
entgegen der Förderrichtung fördert.
[0019] Vorzugsweise ist die zweite Schaufelelementhöhe größer als die erste Schaufelelementhöhe.
Der Mischer umfasst, wie zuvor erwähnt, neben der Mischerwurzel die Mischerspitze,
wobei zwischen der Mischerwurzel und der Mischerspitze ein Mischbereich des Mischers
vorgesehen ist. Die Förderrichtung erstreckt sich von der Mischerwurzel in Richtung
der Mischerspitze. Die Förderrichtung stimmt dabei bevorzugt mit der Längsrichtung
überein. Dadurch, dass das Schaufelelement, das das Produkt in der Förderrichtung
des Mischers wegfördert, die größere Schaufelelementhöhe aufweist, ist gewährleistet,
dass eine Druckreduktion in dem Mischer erzielt werden kann. Dies ergibt sich daraus,
dass diejenigen Schaufelelemente, die das Produkt zurückfördern oder aufstauen, kürzer
sind als diejenigen Schaufelelemente, die das Produkt von der Mischerwurzel wegfördern.
Der Mischer selbst weist also eine Förderwirkung auf. Darüber hinaus kann in dem dynamischen
Mischbetrieb am Ende des Dosiervorgangs eine Drehrichtung des Mischers auch umgedreht
werden, so dass das Schaufelelement, das zuvor das Produkt in der Förderrichtung gefördert
hat, nun das Produkt entgegen der Förderrichtung zurückzieht. Hierdurch kann das Nachtropfen
oder Nachdrücken des Produkts zuverlässig verhindert werden. Beispielsweise kann auch
ein als Förderschnecke ausgebildetes zweites Schaufelelement vorgesehen sein.
[0020] Gemäß einer weiteren Ausführungsform stimmt in dem dynamischen Mischbetrieb des Mischers
die erste Windungsrichtung mit einer Drehrichtung des Mischers überein, wobei die
zweite Windungsrichtung entgegen der Drehrichtung orientiert ist.
[0021] Vorzugsweise ist die erste Windungsrichtung linksgängig oder entgegen dem Uhrzeigersinn
orientiert. Die zweite Windungsrichtung ist vorzugsweise rechtsgängig oder im Uhrzeigersinn
orientiert. Dadurch, dass die zweite Windungsrichtung entgegen der Drehrichtung orientiert
ist und dadurch, dass die zweite Förderelementhöhe bevorzugt größer als die erste
Förderelementhöhe ist, ist gewährleistet, dass das Produkt in der Förderrichtung ohne
signifikanten Druckaufbau gefördert und gemischt wird. Auch hierdurch wird das Nachtropfen
oder Nachdrücken des Produkts verhindert oder zumindest minimiert. Ein geringer Druckaufbau
in dem Mischer bedeutet auch weniger Nachtropfen oder Nachdrücken. Das Nachtropfen
oder Nachdrücken resultiert aus einer Entspannung des Produkts in Richtung des Düsenabschnitts.
[0022] Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das erste Schaufelelement eine erste Steigung
und das zweite Schaufelelement eine sich von der ersten Steigung unterscheidende zweite
Steigung auf, oder das erste Schaufelelement und das zweite Schaufelelement weisen
eine identische Steigung auf.
[0023] Unter "Steigung" oder "Gewindesteigung" ist vorliegend ein Weg entlang der Längsrichtung
zu verstehen, der durch eine vollständige Umdrehung des jeweiligen Schaufelelements
beziehungsweise des jeweiligen Schaufelabschnitts zurückgelegt wird. Beispielsweise
kann die Steigung des ersten Schaufelelements größer sein als die Steigung des zweiten
Schaufelelements oder umgekehrt. Weiterhin können die Steigung des ersten Schaufelelements
und die Steigung des zweiten Schaufelelements auch gleich groß sein. Innerhalb eines
Schaufelelements können sich die Schaufelabschnitte mehr oder weniger als eine vollständige
Umdrehung um das Kernelement herum winden.
[0024] Gemäß einer weiteren Ausführungsform läuft das erste Schaufelelement mindestens um
eine Viertelumdrehung um das Kernelement um und/oder das zweite Schaufelelement läuft
mindestens um eine ganze Umdrehung um das Kernelement um.
[0025] Hierdurch ist gewährleistet, dass in dem dynamischen Mischbetrieb die Förderwirkung
des zweiten Schaufelelements in der Förderrichtung größer ist als die Rückverwirbelung
entgegen der Förderrichtung durch das erste Schaufelelement. Hierdurch wird ein Druckaufbau
in dem Mischer vermieden oder zumindest reduziert.
[0026] Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Durchmesser des Kernelements größer
als eine Wandstärke des ersten Schaufelelements und/oder des zweiten Schaufelelements.
[0027] Das Kernelement kann einen runden, insbesondere einen kreisrunden, Querschnitt aufweisen.
Der Querschnitt kann jedoch auch vieleckig, beispielsweise rechteckig, oder quadratisch,
sternförmig, oval oder elliptisch sein. Der Querschnitt kann jedoch völlig frei gestaltet
werden. Der Querschnitt kann auch sternförmig sein.
[0028] Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist entlang der Längsrichtung betrachtet eine
Vielzahl an Mischstufen, jeweils umfassend in erstes Schaufelelement und ein zweites
Schaufelelement, vorgesehen, wobei ein Verhältnis der ersten Schaufelelementhöhe zu
der zweiten Schaufelelementhöhe einer jeweiligen Mischstufe variabel ist.
[0029] Insbesondere beträgt das Verhältnis der ersten Schaufelelementhöhe zu der zweiten
Schaufelelementhöhe 1/8 zu 7/8, 2/8 zu 6/8, 3/8 zu 5/8, 5/8 zu 3/8, 6/8 zu 2/8 oder
7/8 zu 1/8. Das Verhältnis ist jedoch beliebig wählbar. Vorzugsweise ist eine geradzahlige
Anzahl an Mischstufen vorgesehen. Beispielsweise sind vier, sechs, acht, zehn oder
auch mehr derartige Mischstufen vorgesehen. Die Mischstufen können identisch oder
unterschiedlich aufgebaut sein. Das Verhältnis der Schaufelelementhöhen ist beliebig
festlegbar. Beispielsweise kann die erste Schaufelelementhöhe 6,25 mm, 7,5 mm oder
9,37 mm betragen. Die zweite Schaufelelementhöhe kann beispielsweise 12,5 mm, 15,36
mm, 18,75 mm oder 37,5 mm betragen. Die Abmessungen der Schaufelelementhöhen sind
jedoch beliebig und können experimentell und/oder rechnerisch je nach verwendetem
Produkt und/oder Anwendungsfall ermittelt werden.
[0030] Gemäß einer weiteren Ausführungsform verjüngt sich das erste Schaufelelement und/oder
das zweite Schaufelelement ausgehend von dem Kernelement radial nach außen.
[0031] Hierdurch kann ein Querschnitt des Mischers, durch den die Komponenten geführt werden
beziehungsweise durch den das Produkt geführt wird, maximiert werden. Wie zuvor erwähnt,
umfasst jedes Schaufelelement bevorzugt zwei Schaufelabschnitte. Die Schaufelabschnitte
sind über eine spiralförmig umlaufende Schaufelwurzel mit dem Kernelement einteilig
verbunden. Ausgehend von dem Kernelement in einer Radialrichtung nach außen umfasst
der jeweilige Schaufelabschnitt der Schaufelelemente eine Schaufelspitze, die spiralförmig
um das Kernelement umläuft. Ausgehend von der Schaufelwurzel zu der Schaufelspitze
reduziert sich eine Wandstärke des jeweiligen Schaufelelements. Die Radialrichtung
des Mischers ist dabei senkrecht zu dessen Mittelachse und von dieser weg orientiert.
Die Wandstärke kann jedoch auch konstant sein.
[0032] Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Mischer schichtweise mit Hilfe eines
generativen Fertigungsverfahrens, insbesondere mit Hilfe eines 3D-Druckverfahrens,
aufgebaut, oder der Mischer ist mit Hilfe eines Spritzgussverfahrens hergestellt.
[0033] Das generative Fertigungsverfahren kann auch als additives Fertigungsverfahren bezeichnet
werden. Bei einem generativen Fertigungsverfahren wird das zu fertigende Bauteil schichtweise,
beispielsweise aus einem Pulverbett, aufgebaut. Beispielsweise kann der Mischer mit
Hilfe eines selektiven Laserschmelzverfahrens oder eines selektiven Lasersinterverfahrens
hergestellt werden. Es kann jedoch auch jedes andere geeignete generative Fertigungsverfahren
eingesetzt werden. Vorzugsweise ist der Mischer ein einteiliges Kunststoffbauteil.
Der Mischer kann jedoch auch aus einer Metalllegierung oder einem Keramikwerkstoff
gefertigt sein. Durch die Verwendung eines generativen Fertigungsverfahrens sind bei
der Geometrie des Mischers, und insbesondere der Geometrie der Schaufelelemente, nahezu
keine Grenzen gesetzt. Das heißt, der Mischer kann auch mit einer sehr komplexen Geometrie
mit Hilfe des generativen Fertigungsverfahrens hergestellt werden, wohingegen eine
Herstellung mit klassischen Fertigungsverfahren, wie beispielsweise einem Kunststoffspritzgussverfahren,
aufgrund der mangelnden Entformbarkeit oftmals nur mit erhöhtem Aufwand möglich ist.
Mikroskopisch lässt sich die Anwendung des generativen Fertigungsverfahrens durch
einen schichtweisen Aufbau des Mischers nachweisen. Weiterhin weist der Mischer aufgrund
der Verwendung des generativen Fertigungsverfahrens im Vergleich zu einem Kunststoffspritzgussteil
eine erhöhe Rauheit auf. Diese Rauheit kann das Mischergebnis positiv beeinflussen.
Mit Hilfe eines Kunststoffspritzgussverfahrens kann der Mischer kostengünstig in großen
Stückzahlen hergestellt werden. Daher kann auch die Verwendung eines Kunststoffspritzgussverfahrens
zum Herstellen des Mischers vorteilhaft sein. Besonders bevorzugt wird jedoch ein
generatives Fertigungsverfahren eingesetzt.
[0034] Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das erste Schaufelelement und das zweite
Schaufelelement in der Längsrichtung betrachtet abstandsfrei oder sind mit einem Abstand
von höchstens 5 mm, bevorzugt von höchstens 4 mm, weiter bevorzugt von höchstens 3
mm, weiter bevorzugt von höchstens 2 mm, weiter bevorzugt von höchstens 1 mm, weiter
bevorzugt von höchstens 0,5 mm, weiter bevorzugt von höchstens 0,25 mm, weiter bevorzugt
von höchstens 0,1 mm, voneinander beabstandet angeordnet.
[0035] Die zuvor angegebenen möglichen Abstände fallen insbesondere unter den zuvor erläuterten
Begriff "unmittelbar". Besonders bevorzugt jedoch ist zwischen dem ersten Schaufelelement
und dem zweiten Schaufelelement kein Abstand vorgesehen. Das heißt, die Schaufelelemente
sind besonders bevorzugt abstandsfrei oder abstandslos nebeneinander oder benachbart
angeordnet. Das heißt, der Begriff "unmittelbar" kann auch durch die Begriffe "abstandsfrei"
oder "abstandslos" ersetzt werden.
[0036] Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist in der Längsrichtung betrachtet eine Endkante
des ersten Schaufelelements auf gleicher Höhe wie eine Endkante des zweiten Schaufelelements
angeordnet, oder das erste Schaufelelement läuft in das zweite Schaufelelement hinein,
so dass die Endkante des ersten Schaufelelements und die Endkante des zweiten Schaufelelements
in der Längsrichtung betrachtet mit einem Überstand voneinander beabstandet angeordnet
sind.
[0037] Insbesondere können das erste Schaufelelement und das zweite Schaufelelement so angeordnet
sein, dass in der Längsrichtung betrachtet das erste Schaufelelement über das zweite
Schaufelelement übersteht und umgekehrt. Darunter, dass die Schaufelelemente ineinander
"hineinlaufen" ist insbesondere zu verstehen, dass sich die Schaufelelemente in der
Längsrichtung betrachtet überschneiden. In diesem Fall steht das erste Schaufelelement
mit dem Überstand über das zweite Schaufelelement über und umgekehrt. Das heißt, die
Endkanten sind in der Längsrichtung betrachtet um den Überstand voneinander beabstandet
angeordnet. Vorzugsweise ist jedem Schaufelelement eine der Mischerwurzel abgewandte
untere oder erste Endkante und eine der Mischerwurzel zugewandte obere oder zweite
Endkante zugeordnet. Beispielsweise ist die erste Endkante des ersten Schaufelelements
bezüglich der Längsrichtung betrachtet auf gleicher Höhe wie die zweite Endkante des
nachfolgenden zweiten Schaufelelements angeordnet oder mit dem Überstand von dieser
beabstandet. Weiterhin ist die erste Endkante des zweiten Schaufelelements in der
Längsrichtung betrachtet bevorzugt auf gleicher Höhe wie die zweite Endkante des nachfolgenden
ersten Schaufelelements positioniert oder mit dem Überstand von dieser beabstandet.
In dem zuvor erläuterten Fall sind die Schaufelelemente entlang der Längsrichtung
betrachtet abstandsfrei oder abstandslos angeordnet.
[0038] Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das erste Schaufelelement zwei Schaufelabschnitte,
drei Schaufelabschnitte oder mehr als drei Schaufelabschnitte auf und/oder das zweite
Schaufelelement weist zwei Schaufelabschnitte, drei Schaufelabschnitte oder mehr als
drei Schaufelabschnitte auf.
[0039] Die Schaufelelemente sind somit bevorzugt jeweils mehrschaufelig. Für den Fall, dass
das jeweilige Schaufelelement zwei Schaufelabschnitte aufweist, sind diese um 180°
versetzt an dem Kernelement angeordnet. Das heißt, der zuvor erwähnte Umfangswinkel
beträgt insbesondere 180°. Für den Fall, dass das jeweilige Schaufelelement drei Schaufelabschnitte
aufweist, sind diese um 120° versetzt an dem Kernelement angeordnet. Das heißt, der
Umfangswinkel beträgt insbesondere 120°. Für den Fall, dass vier Schaufelabschnitte
je Schaufelelement vorgesehen sind, beträgt der Umfangswinkel dementsprechend 90°.
Es können jedoch auch mehr als vier Schaufelabschnitte je Schaufelelement vorgesehen
sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Endkante des ersten Schaufelelements
und die Endkante des zweiten Schaufelelements senkrecht zueinander orientiert.
[0040] Für den Fall, dass die Schaufelelemente jeweils mehr als zwei Schaufelabschnitte
aufweisen, können die Endkanten auch in einem Winkel von ungleich 90°, beispielsweise
mit einem Winkel von 120°, zueinander orientiert sein. Die beiden Endkanten können
auch in einem beliebigen Winkel zueinander orientiert sein. Durch die senkrechte Anordnung
der Endkanten kann eine Übergabe der zu mischenden Komponenten von dem ersten Schaufelelement
zu dem zweiten Schaufelelement und umgekehrt optimiert erfolgen. Hierdurch verbessert
sich die Durchmischung. Insbesondere kann hierdurch eine Querschnittsverengung in
der Förderrichtung vermieden werden.
[0041] Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das erste Schaufelelement und/oder das zweite
Schaufelelement in einer Radialrichtung des Mischers betrachtet bogenförmig, insbesondere
kreisbogenförmig, gekrümmt.
[0042] Insbesondere sind die Schaufelabschnitte der Schaufelelemente bogenförmig, insbesondere
kreisbogenförmig, gekrümmt oder geschwungen. Insbesondere können die Schaufelabschnitte
in der Radialrichtung betrachtet tangential in das Kernelement übergehen. In diesem
Fall weisen die Schaufelabschnitte bevorzugt eine sich in der Radialrichtung verjüngende
Wandstärke auf.
[0043] Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Mischer ein materialeinstückiges Kunststoffbauteil
oder ein materialeinstückiges Metallbauteil.
[0044] Der Mischer kann, wie zuvor erwähnt, auch aus einem anderen Werkstoff, wie beispielsweise
aus einem Keramikwerkstoff, gefertigt sein. Metallische Werkstoffe lassen sich insbesondere
mittels Selective Laser Melting (SLM) verarbeiten. Beispielsweise kann Edelstahl als
Werkstoff für den Mischer eingesetzt werden. Ein Beispiel für einen metallischen Werkstoff
ist ein Edelstahl der Werkstoffgüte 1.4404. Dieser ist nichtrostend, austenitisch,
säurebeständig und insbesondere einsetzbar in der Lebensmittelindustrie. Ferner kann
ein Edelstahl der Werkstoffgüte 1.4542 zum Einsatz kommen. Dieser ist nichtrostend,
ausscheidungshärtend und säurebeständig. Ferner kann auch Aluminium, beispielsweise
die Legierungen AlSi12, AlSi10Mg oder AlSi9Cu3, verwendet werden. Aluminium ist ein
Leichtbauwerkstoff, der statisch und dynamisch belastbar ist. Kunststoffe lassen sich
insbesondere mittels Selective Laser Sintering (SLS) verarbeiten. Beispielsweise kann
Polyamid 12 (PA12) eingesetzt werden. Dieses weist gute mechanische Eigenschaften
auf, eine Nachbearbeitung ist problemlos möglich und es ist biokompatibel nach EN
ISO 109931. PA12 ist insbesondere ein geeigneter Substitutionswerkstoff für übliche
Spritzgießwerkstoffe. Zusätzlich weist PA12 eine Zertifizierung für die Lebensmitteltechnik
nach FDA und 21 CFR § 177.1500 9(b), mit Ausnahme alkoholischer Lebensmittel, auf.
Als weitere Werkstoffgruppe können Alumide (PA12 mit Aluminiumanteil) eingesetzt werden.
Auch Polyetheretherketon (PEEK) kann als Werkstoff für den Mischer verwendet werden.
PEEK ist ein Hochleistungspolymer und gehört zu der Stoffgruppe der Polyaryletherketone.
PEEK ist insbesondere für einen Hochtemperatureinsatz geeignet, chemikalienresistent,
hydrolysebeständig und sterilisierbar. Alle Materialen können auch fasergefüllt, insbesondere
mit Aramidfasern, Glasfasern oder Kohlenstofffasern gefüllt, sein. Ferner können die
Materialien auch mit Kohlenstoffnanoröhren und/oder kugelgefüllt, insbesondere mit
Glaskugeln oder Kunststoffkugeln gefüllt, sein.
[0045] Ferner wird eine Dosiervorrichtung zum Dosieren eines flüssigen oder pastösen Produkts,
insbesondere eines mehrkomponentigen Produkts, vorgeschlagen. Die Dosiervorrichtung
umfasst eine erste Dosierpumpe zum Dosieren einer ersten Komponente des Produkts,
eine zweite Dosierpumpe zum Dosieren einer zweiten Komponente des Produkts, und einen
derartigen Mischer zum Mischen der ersten Komponente mit der zweiten Komponente.
[0046] Der Mischer ist insbesondere auch zum Mischen von mehr als zwei Komponenten geeignet.
Vorzugsweise sind die Dosierpumpen als Exzenterschneckenpumpen ausgebildet. Die Dosierpumpen
können jedoch auch Zahnradpumpen, Kolbenpumpen oder dergleichen sein. Die erste Dosierpumpe
und die zweite Dosierpumpe können parallel zueinander oder V-förmig zueinander angeordnet
sein. Beispielsweise sind die Dosierpumpen an einen Durchflussblock montiert. Durch
den Durchflussblock sind Kanäle zu der vorderseitig an dem Durchflussblock angeordneten
Mischvorrichtung geführt. Durch die Kanäle werden die Komponenten dem Mischer zugeführt.
Die Mischvorrichtung umfasst ferner das zuvor erwähnte Mischrohr und den in dem Mischrohr
aufgenommenen Mischer. Das Mischrohr kann in einem Stützrohr aufgenommen sein, das
eine Ausbauchung des Mischrohrs verhindert. Das Mischrohr kann einen Düsenabschnitt
zum Dosieren des Produkts aufweisen.
[0047] Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Dosiervorrichtung ferner eine Antriebseinrichtung,
die dazu eingerichtet ist, den Mischer um seine Mittelachse in Rotation zu versetzen,
um die erste Komponente und die zweite Komponente dynamisch zu mischen.
[0048] Die Antriebseinrichtung kann zwischen den beiden Dosierpumpen angeordnet sein. Die
Antriebseinrichtung kann aber an einer beliebigen Stelle positioniert sein. Die Antriebseinrichtung
umfasst, wie zuvor erwähnt, ferner eine Antriebswelle, die mit dem Mischer gekoppelt
ist. Der Mischer kann hierzu die Schnittstelle aufweisen, mit deren Hilfe dieser mit
der Antriebswelle koppelbar ist. Die Schnittstelle kann beispielsweise eine in der
Mischerwurzel vorgesehene kreisrunde Bohrung sein. Die Schnittstelle kann auch ein
an dem Kernelement vorgesehenes Innengewinde sein. Die Antriebswelle weist in diesem
Fall dann ein dazu korrespondierendes Außengewinde auf. Hierdurch ist eine schnelle
Ankopplung des Mischers an die Antriebswelle sowie eine schnelle Abkopplung des Mischers
von der Antriebswelle möglich. Die Schnittstelle kann auch als Zapfen oder Schlitz
ausgebildet sein. Die Schnittstelle kann auch eine Clipsverbindung sein oder umfassen.
Hierdurch kann der Mischer besonders einfach und schnell an der Antriebswelle montiert
und wieder von dieser gelöst werden.
[0049] Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte
Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen
Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen
oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
[0050] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme
auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
- Fig. 1
- zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Dosiervorrichtung;
- Fig. 2
- zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Mischers für die Dosiervorrichtung
gemäß der Fig. 1;
- Fig. 3
- zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des Mischers gemäß der Fig. 2;
- Fig. 4
- zeigt eine schematische Draufsicht des Mischers gemäß der Fig. 2;
- Fig. 5
- zeigt eine schematische Schnittansicht des Mischers gemäß der Schnittlinie V-V der
Fig. 2;
- Fig. 6
- zeigt die Detailansicht VI gemäß der Fig. 2;
- Fig. 7
- zeigt erneut die Detailansicht VI gemäß der Fig. 2;
- Fig. 8
- zeigt eine schematische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform eines Mischers
für die Dosiervorrichtung gemäß der Fig. 1;
- Fig. 9
- zeigt eine schematische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform eines Mischers
für die Dosiervorrichtung gemäß der Fig. 1;
- Fig. 10
- zeigt eine schematische Draufsicht des Mischers gemäß der Fig. 9;
- Fig. 11
- zeigt eine schematische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform eines Mischers
für die Dosiervorrichtung gemäß der Fig. 1;
- Fig. 12
- zeigt eine schematische Draufsicht des Mischers gemäß der Fig. 11;
- Fig. 13
- zeigt eine schematische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform eines Mischers
für die Dosiervorrichtung gemäß der Fig. 1;
- Fig. 14
- zeigt eine schematische Draufsicht des Mischers gemäß der Fig. 13;
- Fig. 15
- zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Mischers für
die Dosiervorrichtung gemäß der Fig. 1;
- Fig. 16
- zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Mischers für
die Dosiervorrichtung gemäß der Fig. 1;
- Fig. 17
- zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Mischers für
die Dosiervorrichtung gemäß der Fig. 1; und
- Fig. 18
- zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen
des Mischers gemäß der Fig. 2, der Fig. 8, der Fig. 9, der Fig. 11, der Fig. 13, der
Fig. 15, der Fig. 16 und der Fig. 17.
[0051] In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen
versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
[0052] Die Fig. 1 zeigt eine stark vereinfachte schematische Ansicht einer Ausführungsform
einer Dosiervorrichtung 1 zum Dosieren eines flüssigen oder pastösen Produkts P. Das
Produkt P kann beispielsweise ein Kleb- und/oder Dichtstoff, insbesondere ein mehrkomponentiger
Kleb- und/oder Dichtstoff, Wasser, eine wässrige Lösung, eine Farbe, ein Lack, eine
Suspension, ein viskoser Rohstoff, eine Emulsion, ein Fett oder dergleichen sein.
Beispielsweise kann das Produkt P ein Zweikomponentenklebstoff sein. Unter einem "pastösen"
Produkt P oder einer "Paste" ist ein Feststoff-Flüssigkeitsgemisch, insbesondere eine
Suspension, mit einem hohen Gehalt an Festkörpern zu verstehen.
[0053] Das Produkt P kann eine oder mehr als eine Komponente K1, K2, insbesondere eine erste
Komponente K1 und eine zweite Komponente K2, aufweisen. Die Komponenten K1, K2 können
flüssig oder pastös sein. Weiterhin kann eine der Komponenten K1, K2 auch ein Feststoff,
insbesondere ein Füllstoff, sein oder einen Feststoff aufweisen. Die Komponenten K1,
K2 sowie das Produkt P sind insbesondere Fluide. Unter einem "Fluid" ist vorliegend
ein fließfähiges Material im allerweitesten Sinne, also nicht nur flüssig oder pastös,
sondern auch körnig, wie zum Beispiel Glashohlkugeln, oder ein beliebiges oder sogar
ein in Korngröße und/oder Material inhomogenes Gemisch zu verstehen. Auch die Komponenten
K1, K2 können Paarungen beliebig verschiedener Fluide sein, also nur zum Beispiel
eine flüssige und eine körnige Komponente.
[0054] Das Produkt P kann, wie zuvor erwähnt, beispielsweise mit Füllstoffen gefüllt sein.
Als besonders geeigneter Füllstoff kommen Mikroballons oder Microballoons zur Anwendung.
Mikroballons sind Polymerhohlkugeln oder Glashohlkugeln, die beispielsweise als Füllstoffe
für Epoxid- und Polyesterharzsysteme sowie Polysulfide und Polyethersysteme Anwendung
finden. Hierdurch kann eine Gewichtsreduktion und/oder eine Eindickung des Produkts
P erreicht werden. Derartige Mikroballons in Form von Glashohlkugeln können beispielsweise
ein Schüttgewicht von 140 g/l bis 150 g/l, ein spezifisches Gewicht von 0,26 g/cm
3, eine Korngrößenverteilung von 50 µm und eine maximale Teilchengröße von 200 µm aufweisen.
Mikroballons sind, insbesondere in einem Bereich von 0 bar bis 15 bar, komprimierbar.
Das heißt, wenn das Produkt P mit Mikroballons gefüllt ist, kann es komprimierbar
sein oder komprimierbare Eigenschaften aufweisen. Glashohlkugeln sind hart und platzen
ab einen bestimmten Druck. Polymerhohlkugeln hingegen sind verformbar und daher auch
kompressibel. Auch Glashohlkugeln können, zumindest in gewissem Umfang, kompressibel
sein.
[0055] Unter "komprimierbar" kann zu verstehen sein, dass das Produkt P nahezu oder im Wesentlichen
komprimierbar ist. Unter "inkompressibel" kann ferner zu verstehen sein, dass das
Produkt P nahezu oder im Wesentlichen inkompressibel ist. Beispielsweise kann das
Produkt P eine Kompressibilität (Volumenänderung) von etwa 20% bei einem Druck von
etwa 15 bar zeigen. In einem Bereich von 15 bar bis 30 bar kann die Kompressibilität
(Volumenänderung) bezeichnend nahezu inkompressibel gegenüber einem unteren Druckbereich
von 0 bar bis 15 bar sein. Über 30 bar kann das Produkt P dann wieder kompressibel
sein, da dann die Mikroballons platzen oder kollabieren können. Insbesondere bei Kunststoffhohlkugeln
können diese geschädigt, beispielsweise eingedellt, werden, so dass sich dauerhaft
ein anderes Volumen und/oder Gewicht einstellt.
[0056] Ein Fluid, dessen Dichte nicht vom Druck abhängt, wird inkompressibel genannt - im
Gegensatz zu kompressiblen Fluiden. Eine Eigenschaft der Fluide ist die Kompressibilität,
die die Änderung der Dichte eines Fluids bei Druckänderung beschreibt und die Eigenschaft
der Volumenänderung bei Temperaturänderung. Die Kompressibilität eines Fluids ist
das Entscheidungskriterium hinsichtlich einer Unterscheidung zwischen Gas (kompressibel)
und Flüssigkeit (nahezu inkompressibel). Unter den Begriffen Hydraulik (nahezu inkompressible
Fluide wie Flüssigkeiten, meist Ol) und Pneumatik (kompressible Fluide wie Gase, meist
Luft) werden Techniken verstanden, die "Kraftbewegungen" mit Fluiden verwirklichen
und steuern. Weiterhin wird zwischen idealen und realen Fluiden unterschieden.
[0057] Die Dosiervorrichtung 1 umfasst zumindest eine Dosierpumpe 2, 3. Die Dosiervorrichtung
1 kann, wie in der Fig. 1 gezeigt, zwei Dosierpumpen 2, 3, insbesondere eine erste
Dosierpumpe 2 und eine zweite Dosierpumpe 3, oder eine beliebige Anzahl an Dosierpumpen
2, 3, beispielsweise drei Dosierpumpen, aufweisen. Die Dosierpumpen 2, 3 können beispielsweise
Exzenterschneckenpumpen, Zahnradpumpen, Kolbendosierer oder dergleichen sein. Vorzugsweise
sind die Dosierpumpen 2, 3 als Exzenterschneckenpumpen ausgebildet.
[0058] Eine Exzenterschneckenpumpe umfasst vorzugsweise einen in einem Pumpengehäuse aufgenommenen
Stator, der ein elastisch verformbares Elastomerteil mit einem mittigen Durchbruch
aufweist. Der Durchbruch umfasst vorzugsweise eine schrauben- oder schneckenförmige
Innenkontur. In dem Stator ist vorzugsweise ein drehbarer Rotor vorgesehen, der eine
zu dem Elastomerteil korrespondierende schrauben- oder schneckenförmige Außenkontur
umfasst. Der Rotor kann über eine Antriebswelle von einem Antriebselement, insbesondere
einem Elektromotor, angetrieben sein.
[0059] Die Antriebswelle kann mit Hilfe einer flexiblen Welle, Flexwelle oder Gelenkwelle
fest mit dem Rotor verbunden sein. Beim Drehen des Rotors wird das Produkt P beziehungsweise
die jeweilige Komponente K1, K2 durch das Zusammenspiel mit dem Elastomerteil des
Stators in einer Förderrichtung F der Dosierpumpe 2, 3 weg von der Antriebswelle nach
dem Endloskolbenprinzip gefördert. Das Fördervolumen ist dabei abhängig von der Drehzahl,
der Größe, der Steigung und der Geometrie des Rotors.
[0060] Die erste Dosierpumpe 2 ist dazu geeignet, die erste Komponente K1 zu dosieren. Die
zweite Dosierpumpe 3 ist dazu geeignet, die zweite Komponente K2 zu dosieren. Dabei
können sich Volumenströme der beiden Komponenten K1, K2 voneinander unterscheiden.
Die Dosierpumpen 2, 3 sind an einem Durchflussblock 4 montiert. Die Dosierpumpen 2,
3 sind dabei parallel zueinander angeordnet. Alternativ können die Dosierpumpen 2,
3 auch V-förmig zueinander positioniert sein.
[0061] Der Durchflussblock 4 kann beispielsweise aus einem Stahl- oder einem Aluminiumwerkstoff
gefertigt sein. Der Durchflussblock 4 kann mehrteilig ausgebildet sein. In dem Durchflussblock
4 ist ein erster Kanal 5 vorgesehen, durch den die erste Komponente K1 hindurchleitbar
ist. Ferner umfasst der Durchflussblock 4 einen zweiten Kanal 6, durch den die zweite
Komponente K2 hindurchleitbar ist. Die Kanäle 5, 6 können, wie in der Fig. 1 gezeigt,
V-förmig zueinander positioniert sein. Alternativ können die Kanäle 5, 6 auch parallel
zueinander oder zumindest abschnittsweise parallel zueinander positioniert sein. In
den Durchflussblock 4 können weiterhin Drucksensoren zum Ermitteln eines jeweiligen
Drucks der Komponenten K1, K2 in den Kanälen 5, 6 integriert sein.
[0062] An dem Durchflussblock 4 ist ferner eine Antriebseinrichtung 7 vorgesehen. Die Antriebseinrichtung
7 kann beispielsweise einen Elektromotor umfassen. Die Antriebseinrichtung 7 kann,
wie in der Fig. 1 gezeigt, zwischen den beiden Dosierpumpen 2, 3 angeordnet sein.
Alternativ kann die Antriebseinrichtung 7 an beliebiger Stelle an dem Durchflussblock
4 montiert sein. Die Antriebseinrichtung 7 umfasst ein Antriebselement 8, beispielsweise
einen Elektromotor, und eine Antriebswelle 9, die durch den Durchflussblock 4 hindurchgeführt
ist und zwischen den Kanälen 5, 6 verläuft. Das Antriebselement ist dazu geeignet,
die Antriebswelle 9 anzutreiben. Die Antriebseinrichtung 7 ist jedoch optional.
[0063] Den Dosierpumpen 2, 3 abgewandt ist an dem Durchflussblock 4 eine Mischvorrichtung
10 angebracht. Die Mischvorrichtung 10 kann direkt an dem Durchflussblock 4 montiert
sein. Zwischen dem Durchflussblock 4 und der Mischvorrichtung 10 können jedoch weitere,
nicht gezeigte Bauteile vorgesehen sein. Die Mischvorrichtung 10 ist geeignet, die
erste Komponente K1 und die zweite Komponente K2 zu dem Produkt P zu vermischen.
[0064] Die Mischvorrichtung 10 umfasst ein Mischrohr 11, das beispielsweise mit Hilfe einer
nicht gezeigten Überwurfmutter mit dem Durchflussblock 4 verbunden werden kann. Das
Mischrohr 11 ist vorzugweise ein Kunststoffbauteil, insbesondere ein Kunststoffspritzgussbauteil.
Das Mischrohr 11 kann ein Einwegbauteil oder Disposable sein. Beispielsweise kann
das Mischrohr 11 nach einmaliger Benutzung oder nach einem vorbestimmten Zeitraum
entsorgt werden. Das Mischrohr 11 umfasst einen hohlzylinderförmigen Basisabschnitt
12 sowie einen dem Durchflussblock 4 abgewandten Düsenabschnitt 13, der kegelstumpfförmig
ausgebildet sein kann.
[0065] Der Basisabschnitt 12 und der Düsenabschnitt 13 sind dabei einteilig, insbesondere
materialeinstückig, ausgebildet. Unter "einteilig" ist vorliegend zu verstehen, dass
der Basisabschnitt 12 und der Düsenabschnitt 13 ein gemeinsames Bauteil, beispielsweise
in Form eines Kunststoffspritzgussbauteils, bilden. Unter "materialeinstückig" ist
vorliegend zu verstehen, dass der Basisabschnitt 12 und der Düsenabschnitt 13 durchgehend
aus demselben Material gefertigt sind. Der Düsenabschnitt 13 ist geeignet, das Produkt
P zu applizieren. Hierzu kann die Dosiervorrichtung 1 beispielsweise mit Hilfe eines
Roboters positioniert werden. Das Mischrohr 11 kann in einem stabilisierenden Stützrohr
14 aufgenommen sein. Das Stützrohr 14 kann beispielsweise ein Stahlrohr sein. Das
Stützrohr 14 verhindert ein Ausbauchen des Basisabschnitts 12 des Mischrohrs 11 bei
einer Druckbeaufschlagung desselben.
[0066] In dem Mischrohr 11 ist ein Mischer 15 aufgenommen. Der Mischer 15 kann auch als
Mischerwendel, Mischwendel, Mischereinsatz oder Mischeinsatz bezeichnet werden. Der
Mischer 15 kann entweder ein statischer Mischer oder ein dynamischer Mischer sein.
Unter einem "statischen Mischer" ist vorliegend ein Mischer zu verstehen, der keine
beweglichen Teile aufweist und der sich nicht dreht, sondern gegenüber dem Mischrohr
11 steht. Ein derartiger statischer Mischer weist insbesondere Mischelemente oder
Mischkörper auf, wobei die beiden Komponenten K1, K2 bei dem Fördern derselben durch
die Mischvorrichtung 10 durch mehrfache Überwerfungen durchmischt werden.
[0067] Bei diesem Prinzip werden durch mehrmaliges Umschichten der beiden Komponenten K1,
K2 die beiden Komponenten K1, K2 miteinander vermischt. Um eine qualitativ gute Mischung
zu erzielen, können bei einem derartigen Mischer 15 verschiedene Parameter unterschiedlich
dimensioniert werden. Beispielsweise kann die Geometrie der Mischelemente, die Anzahl
der Mischelemente sowie ein Durchmesser des Mischers 15 dimensioniert werden. Bei
derartigen statischen Mischern kann man bei Fluiden mit mittleren bis höheren Viskositäten
im Allgemeinen von einer laminaren Strömung ausgehen.
[0068] Ein "dynamischer Mischer" weist im Gegensatz hierzu einen Antrieb, beispielsweise
in Form der Antriebseinrichtung 7 auf. Das Antriebselement 8 ist mit Hilfe der Antriebswelle
9 mit dem Mischer 15 derart gekoppelt, dass der Mischer 15 in dem Mischrohr 11 um
eine Symmetrie- oder Mittelachse M15 des Mischers 15 in Rotation versetzt werden kann.
[0069] Beim Fördern der Komponenten K1, K2 beziehungsweise des Produkts P durch die Mischvorrichtung
10 baut sich aufgrund des Strömungswiderstands des Mischers 15 während des Dosierens
des Produkts P mit Hilfe der Dosierpumpen 2, 3 in dem Mischrohr 11 ein auf das Produkt
P wirkender Druck auf. Dieser Druck fällt bei wie einleitend erläuterten Mischern
ausgehend von dem Durchflussblock 4 in Richtung des Düsenabschnitts 13 in etwa linear
ab. Da das Produkt P bei einer Füllung mit Mikroballons in einem gewissen Druckbereich
kompressibel ist, kann es bei einem Beenden eines Dosiervorgangs, das heißt, bei einem
Stillstand der Dosierpumpen 2, 3 dazu kommen, dass sich die Mikroballons entspannen
und so das Produkt P aus dem Düsenabschnitt 13 herausgedrückt wird.
[0070] Dieses Nachdrücken des Produkts P kann zu einer Tropfenbildung an dem Düsenabschnitt
13 führen, die unerwünscht ist, da die Tropfenbildung entweder am Ende einer gerade
abgelegten oder am Anfang einer nächsten abzulegenden Produktraupe zu einer Klecksbildung
führen kann. Daher sind die Komponenten K1, K2 vorteilhafterweise so zu mischen, dass
das mit Füllstoffen gefüllte Produkt P in der Mischvorrichtung 10 mit einem möglichst
geringen Druck beaufschlagt wird.
[0071] Die Fig. 2 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Mischers
15 für die Mischvorrichtung 10. Die Fig. 3 zeigt eine schematische perspektivische
Ansicht des Mischers 15. Die Fig. 4 zeigt eine schematische Aufsicht des Mischers
15, die Fig. 5 zeigt eine schematische Schnittansicht des Mischers 15 gemäß der Schnittlinie
V-V der Fig. 2 und die Fig. 6 und 7 zeigen jeweils die Detailansicht VI gemäß der
Fig. 2. Nachfolgend wird auf die Fig. 2 bis 7 gleichzeitig Bezug genommen.
[0072] Der Mischer 15 ist ein einteiliges, insbesondere ein materialeinstückiges, Bauteil.
Der Mischer 15 kann aus einem Kunststoffwerkstoff, einem Keramikwerkstoff, einem Metallwerkstoff
oder einem Verbundwerkstoff gefertigt sein. Der Mischer 15 ist bevorzugt mit Hilfe
eines generativen oder additiven Fertigungsverfahrens gefertigt. Dies ermöglicht,
beispielsweise gegenüber einem Kunststoffspritzgussverfahren, vielfältige Freiheitsgrade
bei der konstruktiven Gestaltung des Mischers 15. Vorzugsweise ist der Mischer 15
mit Hilfe eines 3D-Druckverfahrens hergestellt.
[0073] Ein 3D-Druckverfahren ist ein Verfahren, bei dem Material, beispielsweise Kunststoffpulver,
Schicht für Schicht aufgetragen wird und so die dreidimensionale Geometrie des Mischers
15 erzeugt werden kann. Typische Werkstoffe für 3D-Druckverfahren sind Kunststoffe,
Kunstharze, Keramiken und Metalle. Mikroskopisch lässt sich daher bei dem Mischer
15 ein schichtweiser Aufbau nachweisen. Weiterhin umfasst der Mischer 15 im Vergleich
zu einem Kunststoffspritzgussbauteil eine rauere Oberfläche. Die rauere Oberfläche
kann bei der Vermischung der Komponenten K1, K2 vorteilhaft sein.
[0074] Der Mischer 15 umfasst ein Kernelement 16. Das Kernelement 16 ist vorzugsweise rotationssymmetrisch
zu der Mittelachse M15 aufgebaut. Beispielsweise weist das Kernelement 16 einen kreisrunden
Querschnitt Q16 auf. Der Querschnitt Q16 ist in der Fig. 5 schraffiert dargestellt.
Der Querschnitt Q16 kann jedoch eine beliebige Geometrie aufweisen. Beispielsweise
kann der Querschnitt Q16 oval, ellipsenförmig, vieleckig, insbesondere quadratisch
oder dreieckig, sternförmig oder rautenförmig sein. Das Kernelement 16 weist bevorzugt
einen Durchmesser D16 (Fig. 5) auf. Der Durchmesser D16 kann beispielsweise 4 mm betragen.
Der Durchmesser D16 kann jedoch einen beliebigen Wert annehmen.
[0075] Der Mischer 15 umfasst eine Mischerwurzel 17 sowie eine Mischerspitze 18. Eine Längsrichtung
L15 des Mischers 15 ist von der Mischerwurzel 17 in Richtung der Mischerspitze 18
orientiert. Die Längsrichtung L15 ist dabei parallel zu der Mittelachse M15 orientiert
oder stimmt mit dieser überein. Die Längsrichtung L15 stimmt mit der Förderrichtung
F des Produkts P beziehungsweise der Komponenten K1, K2 entlang des Mischers 15 überein.
Dem Mischer 15 ist auch eine Radialrichtung R15 (Fig. 5 und 6) zugeordnet. Die Radialrichtung
R15 ist senkrecht zu der Mittelachse M15 orientiert und weist von der Mittelachse
M15 weg.
[0076] Die Mischerwurzel 17 ist quaderförmig aufgebaut und läuft über zwei schräg angeordnete
Seitenflächen 19, 20 auf eine schneidenförmige Spitze 21 zu. Die Mischerwurzel 17
umfasst weiterhin eine Schnittstelle 22, die dazu geeignet ist, den Mischer 15 mit
der Antriebswelle 9 der Antriebseinrichtung 7 zu verbinden. Die Schnittstelle 22 kann
ein kreisrunder Durchbruch, insbesondere eine Bohrung, sein, der die Mischerwurzel
17 vollständig durchbricht. Die Schnittstelle 22 kann einen Durchmesser D22 aufweisen.
Der Durchmesser D22 kann 2,5 mm betragen. Der Durchmesser D22 kann jedoch jeden beliebigen
Wert annehmen.
[0077] Die Antriebswelle 9 kann dementsprechend einen Eingriffsabschnitt, insbesondere einen
Haken, aufweisen, der in die Schnittstelle 22 eingreift oder in diese eingehängt wird.
Hierdurch ist eine schnelle Kopplung des Mischers 15 mit der Antriebswelle 9 möglich.
Alternativ kann die Schnittstelle 22 auch eine beliebige andere Geometrie aufweisen,
die es ermöglicht, den Mischer 15 schnell und einfach lösbar mit der Antriebswelle
9 zu verbinden. Beispielsweise kann die Schnittstelle 22 ein entlang der Mittelachse
M15 verlaufendes Innengewinde sein. Dementsprechend kann die Antriebswelle 9 ein dazu
korrespondierendes Außengewinde aufweisen. Hierbei kann dann der Mischer 15 einfach
auf die Antriebswelle 9 aufgeschraubt werden. Die Schnittstelle 22 kann auch in Form
eines Zapfens, eines Schlitzes oder einer Clipsverbindung ausgestaltet sein.
[0078] Die Mischerwurzel weist entlang der Längsrichtung L15 betrachtet eine Höhe H17 auf.
Die Höhe H17 kann beispielsweise 5,5 mm betragen. Die Höhe H17 kann jedoch jeden beliebigen
Wert annehmen. Die Mischerspitze 18 ist vorzugweise quaderförmig oder balkenförmig
ausgebildet. Die Mischerspitze 18 ist senkrecht zu der Mittelachse M15 angeordnet.
Die Mischerspitze M18 kann in der Längsrichtung L15 betrachtet eine Höhe H18 aufweisen.
Die Höhe H18 beträgt beispielsweise 2 mm. Die Höhe H18 kann jedoch jeden beliebigen
Wert annehmen. Die Höhe H18 kann auch Null sein, so dass die Mischerspitze 18 ganz
wegfällt. Das heißt, die Mischerspitze 18 ist verzichtbar.
[0079] Zwischen der Mischerwurzel 17 und der Mischerspitze 18 ist ein Mischbereich 23 des
Mischers 15 vorgesehen. Der Mischbereich 23 ist geeignet, die Komponenten K1, K2 zu
dem Produkt P zu vermischen. Der Mischbereich 23 umfasst in der Längsrichtung L15
betrachtet eine Höhe H23. Die Höhe H23 kann beispielsweise 150 mm betragen. Die Höhe
H23 kann jedoch jeden beliebigen Wert annehmen. Der Mischbereich 23 ist in eine Vielzahl
an Mischstufen 24 bis 29 unterteilt. Die Anzahl der Mischstufen 24 bis 29 ist beliebig.
Beispielsweise sind, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, sechs Mischstufen 24 bis 29
vorgesehen. Insbesondere sind eine erste Mischstufe 24 bis eine sechste Mischstufe
29 vorgesehen. Es können jedoch auch mehr oder weniger als sechs Mischstufen 24 bis
29 vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die Anzahl der Mischstufen 24 bis 29 geradzahlig.
Beispielsweise sind vier, sechs, acht, zehn oder mehr als zehn Mischstufen 24 bis
29 vorgesehen.
[0080] Jede Mischstufe 24 bis 29 umfasst ein erstes Schaufelelement 30 mit einer ersten
Windungsrichtung W30 (Fig. 4). Dabei ist das erste Schaufelelement 30 einstückig mit
dem Kernelement 16 ausgebildet und läuft schraubenförmig oder spiralförmig um das
Kernelement 16 um. Das erste Schaufelelement 30 ist für den Fall, dass der Mischer
15 ein statischer Mischer ist, ein Leitschaufelelement oder kann als solches bezeichnet
werden. Für den Fall, dass der Mischer 15 ein dynamischer Mischer ist, ist das erste
Schaufelelement 30 ein Laufschaufelelement oder kann als solches bezeichnet werden.
Das erste Schaufelelement 30 kann auch als erstes Mischelement oder erste Mischschaufel
bezeichnet werden.
[0081] Jedes erste Schaufelelement 30 umfasst einen ersten Schaufelabschnitt 31 sowie einen
zweiten Schaufelabschnitt 32. Die beiden Schaufelabschnitte 31, 32 sind um 180° zueinander
versetzt an dem Kernelement 16 angeformt. Die beiden Schaufelabschnitte 31, 32 weisen
dieselbe erste Windungsrichtung W30 auf. Das heißt, das erste Schaufelelement 30 windet
sich mit den Schaufelabschnitten 31, 32 doppelhelixförmig oder doppelspiralförmig
um das Kernelement 16 um.
[0082] Das erste Schaufelelement 30 weist an seinem äußeren Umfang U30 (Fig. 4) einen Durchmesser
D30 auf. Der Durchmesser D30 kann beispielsweise 12,6 mm betragen. Der Durchmesser
D30 kann jedoch jeden beliebigen Wert annehmen. Das erste Schaufelelement 30 beziehungsweise
die Schaufelabschnitte 31, 32 des ersten Schaufelelements 30 umfassen zwei in der
Längsrichtung L15 voneinander beabstandet und parallel zueinander angeordnete Endkanten
33, 34. Das in der Fig. 6 unmittelbar an die Mischerwurzel 17 anschließende erste
Schaufelelement 30 umfasst jedoch nur eine derartige Endkante 33. Die Endkanten 33,
34 sind zueinander verdreht positioniert. Insbesondere sind die Endkanten 33, 34 senkrecht
zueinander orientiert. Die Endkante 33 kann dabei als untere oder erste Endkante bezeichnet
werden, und die Endkante 34 kann als obere oder zweite Endkante bezeichnet werden.
[0083] Das jeweilige erste Schaufelelement 30 jeder Mischstufe 24 bis 29 weist eine erste
Schaufelelementhöhe H30 auf. Die erste Schaufelelementhöhe H30 kann beispielsweise
9,37 mm betragen. Die erste Schaufelelementhöhe H30 kann jedoch jeden beliebigen Wert
annehmen. Die erste Schaufelelementhöhe H30 ist insbesondere definiert als ein in
der Längsrichtung L15 betrachteter Abstand der Endkanten 33, 34 eines jeweiligen ersten
Schaufelelements 30 zueinander. Jeder Schaufelabschnitt 31, 32 jedes ersten Schaufelelements
30 umfasst eine Schaufelwurzel 35, mit deren Hilfe der jeweilige Schaufelabschnitt
31, 32 einteilig mit dem Kernelement 16 verbunden ist, sowie eine in der Radialrichtung
R15 von der Schaufelwurzel 35 beabstandet angeordnete Schaufelspitze 36. Die Schaufelabschnitte
31, 32 können sich in der Radialrichtung R15 betrachtet von der Schaufelwurzel 35
in Richtung der Schaufelspitze 36 verjüngen. Das heißt, eine Wandstärke des jeweiligen
ersten Schaufelelements 30 beziehungsweise der Schaufelabschnitte 31, 32 verringert
sich in der Radialrichtung R15. Die Wandstärke kann jedoch auch konstant sein.
[0084] Jeder Mischstufe 24 bis 29 ist ein von dem ersten Schaufelelement 30 getrenntes zweites
Schaufelelement 37 zugeordnet. Darunter, dass das zweite Schaufelelement 37 von dem
ersten Schaufelelement 30 "getrennt" ist, ist vorliegend insbesondere zu verstehen,
dass das zweite Schaufelelement 37 und das erste Schaufelelement 30 zwei separate
Bauteile oder Elemente des Mischers 15 sind, die sich insbesondere nicht kontaktieren
oder berühren. Insbesondere sind die Schaufelelemente 30, 37 nur mit Hilfe des Kernelements
16 miteinander in Verbindung. Bevorzugt sind das erste Schaufelelement 30 und das
zweite Schaufelelement 37 jeder Mischstufe 24 bis 29 in der Längsrichtung L15 betrachtet
nebeneinander oder benachbart positioniert. Das zweite Schaufelelement 37 kann auch
als zweites Mischelement oder zweite Mischschaufel bezeichnet werden.
[0085] Das zweite Schaufelelement 37 läuft mit einer sich von der ersten Windungsrichtung
W30 unterscheidenden zweiten Windungsrichtung W37 (Fig. 4) um das Kernelement 16 schraubenförmig
oder spiralförmig um. Dabei ist auch das zweite Schaufelelement 37 einstückig mit
dem Kernelement 16 ausgebildet. Das zweite Schaufelelement 37 umfasst wie das erste
Schaufelelement 30 zwei Schaufelabschnitte 38, 39, insbesondere einen ersten Schaufelabschnitt
38 und einen zweiten Schaufelabschnitt 39. Die Schaufelabschnitte 38, 39 laufen doppelspiralförmig
oder doppelhelixförmig um das Kernelement 16 um. Für den Fall, dass der Mischer 15
ein statischer Mischer ist, ist das zweite Schaufelelement 37 ein Leitschaufelelement
oder kann als solches bezeichnet werden. Für den Fall, dass der Mischer 15 ein dynamischer
Mischer ist, ist das zweite Schaufelelement 37 ein Laufschaufelelement oder kann als
solches bezeichnet werden.
[0086] Das zweite Schaufelelement 37 weist an seinem äußeren Umfang U37 (Fig. 5) einen Durchmesser
D37 (Fig. 4) auf. Der Durchmesser D37 entspricht vorzugsweise dem Durchmesser D30.
Das zweite Schaufelelement 37 umfasst zwei voneinander beabstandet und parallel zueinander
angeordnete Endkanten 40, 41. Die Endkanten 40, 41 sind senkrecht zu der Mittelachse
M15 angeordnet. Die Endkanten 40, 41 sind vorzugsweise zueinander verdreht. Insbesondere
sind die Endkanten 40, 41 senkrecht zueinander orientiert. Die Endkanten 33, 34, 40,
41 weisen eine Breite B (Fig. 5) auf. Die Breite B kann 2 mm betragen. Die Breite
B kann jedoch auch jeden anderen Wert aufweisen. Die Endkante 40 kann dabei als untere
oder erste Endkante bezeichnet werden, und die Endkante 41 kann als obere oder zweite
Endkante bezeichnet werden.
[0087] Das jeweilige zweite Schaufelelement 37 jeder Mischstufe 24 bis 29 weist eine zweite
Schaufelelementhöhe H37 auf. Die zweite Schaufelelementhöhe H37 kann beispielsweise
15,63 mm betragen. Die zweite Schaufelelementhöhe H37 kann jedoch jeden beliebigen
Wert annehmen. Die zweite Schaufelelementhöhe H37 ist insbesondere definiert als ein
in der Längsrichtung L15 betrachteter Abstand der Endkanten 40, 41 eines jeweiligen
zweiten Schaufelelements 37 zueinander.
[0088] Die ersten Schaufelelemente 30 und die zweiten Schaufelelemente 37 sind in dem Mischbereich
23 abwechselnd angeordnet, so dass immer ein erstes Schaufelelement 30 zwischen zwei
zweiten Schaufelelementen 37 und ein zweites Schaufelelement 37 zwischen zwei ersten
Schaufelelementen 30 angeordnet ist. Dies trifft jedoch nicht auf das in den Fig.
6 und 7 zuoberst gezeigte erste Schaufelelement 30 zu, das an die Mischerwurzel 17
angrenzt, sowie auch nicht auf das in den Fig. 2 und 3 zuunterst gezeigte zweite Schaufelelement
37, das an die Mischerspitze 18 angrenzt.
[0089] Die Schaufelabschnitte 38, 39 des zweiten Schaufelelements 37 umfassen jeweils eine
Schaufelwurzel 42, mit deren Hilfe der jeweilige Schaufelabschnitt 38, 39 einteilig
mit dem Kernelement 16 verbunden ist, sowie eine in der Radialrichtung R15 beabstandet
von der Schaufelwurzel 42 angeordnete Schaufelspitze 43. Eine Wandstärke des zweiten
Schaufelelements 37 beziehungsweise der Schaufelabschnitte 38, 39 verjüngt sich in
der Radialrichtung R15 ausgehend von der Schaufelwurzel 42 in Richtung der Schaufelspitze
43. Das heißt, in der Radialrichtung R15 betrachtet verringert sich die Wandstärke.
Die Wandstärke kann jedoch auch konstant sein.
[0090] Wie die Fig. 4 zeigt, ist die erste Windungsrichtung W30 linksgängig oder entgegen
dem Uhrzeigersinn orientiert, und die zweite Windungsrichtung W37 ist rechtsgängig
oder im Uhrzeigersinn orientiert. Die Windungsrichtungen W30, W37 können auch umgekehrt
orientiert sein. Dabei sind die Windungsrichtungen W30, W37 jedoch immer entgegengesetzt
orientiert. Das heißt, das erste Schaufelelement 30 und das zweite Schaufelelement
37 jeder Mischstufe 24 bis 29 unterscheiden sich in ihren Windungsrichtungen W30,
W37 voneinander.
[0091] Das erste Schaufelelement 30 und das zweite Schaufelelement 37 unterscheiden sich
jedoch nicht nur in ihren Windungsrichtungen W30, W37, sondern auch dadurch, dass
die Schaufelelemente 30, 37 in der Längsrichtung L15 betrachtet unterschiedliche Schaufelelementhöhen
H30, H37 aufweisen. Die erste Schaufelelementhöhe H30 kann, wie zuvor erwähnt, beispielsweise
9,37 mm betragen. Die zweite Schaufelelementhöhe H37 kann, wie zuvor erwähnt, beispielsweise
15,63 mm betragen. Das heißt, die zweite Schaufelelementhöhe H37 ist größer als die
erste Schaufelelementhöhe H30. Umgekehrt kann auch die erste Schaufelelementhöhe H30
größer als die zweite Schaufelelementhöhe H37 sein.
[0092] Innerhalb jeder Mischstufe 24 bis 29 kann somit ein Höhenverhältnis der Schaufelelemente
30, 37 angegeben werden, wobei jede Mischstufe 24 bis 29 entlang der Längsrichtung
L15 in acht Achtel aufgeteilt werden kann. Bei den zuvor erwähnten Maßen der Schaufelelementhöhen
H30, H37 ergibt sich damit ein Teilungsverhältnis, Stufenverhältnis oder Verhältnis
der ersten Schaufelelementhöhe H30 zu der zweiten Schaufelelementhöhe H37 beziehungsweise
ein Schaufelelementhöhenverhältnis von 3/8 zu 5/8. Das Schaufelelementhöhenverhältnis
kann jedoch auch 1/8 zu 7/8, 2/8 zu 6/8, 5/8 zu 3/8, 6/8 zu 2/8 oder 7/8 zu 1/8 betragen.
Das Verhältnis der Schaufelelementhöhen H30, H37 kann somit an den entsprechenden
Anwendungsfall des Mischers 15 in großen Bereichen angepasst werden.
[0093] Zusätzlich zu den unterschiedlichen Windungsrichtungen W30, W37 und den unterschiedlichen
Schaufelelementhöhen H30, H37 können sich die Schaufelelemente 30, 37 auch hinsichtlich
ihrer Steigungen voneinander unterscheiden. Unter "Steigung" oder "Gewindesteigung"
ist vorliegend ein Weg entlang der Längsrichtung L15 zu verstehen, der durch eine
vollständige Umdrehung oder 360°-Umdrehung des jeweiligen Schaufelelements 30, 37
zurückgelegt wird. Bei der in den Fig. 2 bis 7 gezeigten Ausführungsform des Mischers
15 weisen die Schaufelelemente 30, 37 jedoch identische Steigungen auf.
[0094] Wie die Fig. 2, 3, 6 und 7 zeigen, sind die ersten Schaufelelemente 30 und die zweiten
Schaufelelemente 37 in der Längsrichtung L15 betrachtet unmittelbar nebeneinander
oder benachbart positioniert. Unter "unmittelbar" kann vorliegend verstanden werden,
dass in der Längsrichtung L15 betrachtet eine jeweilige untere Endkante 33 eines ersten
Schaufelelements 30 auf gleicher Höhe angeordnet ist wie eine jeweilige obere Endkante
41 eines benachbarten zweiten Schaufelelements 37. Dementsprechend ist auch eine obere
Endkante 34 eines weiteren ersten Schaufelelements 30 in der Längsrichtung L15 betrachtet
auf gleicher Höhe wie eine untere Endkante 40 des benachbarten zweiten Schaufelelements
37.
[0095] Somit laufen die Schaufelelemente 30, 37 bevorzugt so um das Kernelement 16 um, dass
in der Längsrichtung L15 betrachtet keine Bereiche des Kernelements 16 frei von Schaufelelementen
30, 37 sind. Das heißt, unter "unmittelbar" kann zu verstehen sein, dass die Schaufelelemente
30, 37 abstandsfrei oder abstandslos oder auch spaltfrei oder spaltlos angeordnet
sind.
[0096] Unter "unmittelbar" kann jedoch auch verstanden werden, dass zwischen den jeweiligen
Endkanten 33, 41 beziehungsweise 34, 40 in der Längsrichtung L15 betrachtet auch ein
geringfügiger Abstand (nicht gezeigt) vorgesehen sein kann. Dieser Abstand beträgt
jedoch vorzugweise weniger als die kleinere Schaufelelementhöhe H30, H37 der beiden
Schaufelelemente 30, 37. Beispielsweise beträgt der Abstand weniger als 5 mm, weiter
bevorzugt weniger als 4 mm, weiter bevorzugt weniger als 3 mm, weiter bevorzugt weniger
als 2 mm, weiter bevorzugt weniger als 1 mm, weiter bevorzugt weniger als 0,5 mm,
weiter bevorzugt weniger als 0,4 mm, weiter bevorzugt weniger als 0,3 mm, weiter bevorzugt
weniger als 0,2 mm, weiter bevorzugt weniger als 0,1 mm. Besonders bevorzugt ist der
Abstand, wie zuvor erläutert, jedoch gleich Null. Das heißt, die Schaufelelemente
30, 37 grenzen besonders bevorzugt abstandsfrei aneinander an, bevorzugt jedoch ohne
sich zu kontaktieren (Fig. 6).
[0097] Der Mischer 15 kann ferner ein Markierungselement 46 (Fig. 2) umfassen. Das Markierungselement
46 kann beispielsweise ein Stahlstift oder Stahlbolzen sein. Das Markierungselement
46 kann beispielsweise in etwa zwischen den Mischstufen 26, 27 angeordnet sein. Das
Markierungselement 46 kann beispielsweise in den Mischer 15 eingeschmolzen oder an
diesen angeklebt sein. Auch kann der Mischer 15 schichtweise um das Markierungselement
46 aufgebaut sein. Mit Hilfe des Markierungselements 46 kann bei einem dynamischen
Einsatz des Mischers 15 mit Hilfe einer geeigneten Sensorik im laufenden Mischbetrieb
überprüft werden, ob sich das Markierungselement 46 mit dem Kernelement 16 mitdreht
oder nicht. Sollte sich das Markierungselement 46 nicht mehr mitdrehen, kann davon
ausgegangen werden, dass das Kernelement 16 gebrochen oder abgeschert ist. Der Mischer
15 kann dann ausgetauscht werden.
[0098] Die Funktionalität der Mischvorrichtung 10 beziehungsweise des Mischers 15 wird nachfolgend
erläutert. Für den Fall, dass der Mischer 15 ein statischer Mischer ist, steht der
Mischer 15 in dem Mischrohr 11 still und dreht sich nicht um die Mittelachse M15.
Im Betrieb der Dosiervorrichtung 1 fördern die Dosierpumpen 2, 3 die Komponenten K1,
K2 in der Förderrichtung F entlang des Mischers 15. Die Komponenten K1, K2 gelangen
zunächst auf die Mischerwurzel 17. Dadurch, dass die Mischerwurzel 17 dachförmig ausgebildet
ist und die schneideförmige Spitze 21 aufweist, wird ein Aufstauen der Komponenten
K1, K2 direkt an der Mischerwurzel 17 verhindert.
[0099] Die Komponenten K1, K2 treffen auf das erste Schaufelelement 30 der ersten Mischstufe
24. Dabei kann beispielsweise die erste Komponente K1 auf den ersten Schaufelabschnitt
31 und die zweite Komponente K2 auf den zweiten Schaufelabschnitt 32 aufdosiert werden.
Durch die Förderwirkung der Dosierpumpen 2, 3 werden die Komponenten K1, K2 schraubenförmig
in der ersten Windungsrichtung W30, das heißt, entgegen dem Uhrzeigersinn, in Richtung
des zweiten Schaufelelements 37 der ersten Mischstufe 24 geleitet.
[0100] Bei der Übergabe der Komponenten K1, K2 von dem ersten Schaufelelement 30 an das
unmittelbar darunter angeordnete zweite Schaufelelement 37 der ersten Mischstufe 24
erfolgt aufgrund der unterschiedlichen Windungsrichtungen W30, W37 der Schaufelelemente
30, 37 eine Verwerfung und damit eine Durchmischung der beiden Komponenten K1, K2.
Entlang des zweiten Schaufelelements 37 werden die nun schon teilweise durchmischten
Komponenten K1, K2 in der zweiten Windungsrichtung W37 entlang der Förderrichtung
F zu dem nachfolgenden ersten Schaufelelement 30 der zweiten Mischstufe 25 gefördert
und an dieses übergeben und dabei wieder überworfen und weiter vermischt. Bei jeder
Mischstufe 24 bis 29 wiederholt sich dieser Vorgang bis das homogen gemischte Produkt
P an dem Düsenabschnitt 13 zur Dosierung austritt.
[0101] Dadurch, dass die zweite Schaufelelementhöhe H37 des zweiten Schaufelelements 37
größer als die erste Schaufelelementhöhe H30 des ersten Schaufelelements 30 ist, wird
die Förderung der Komponenten K1, K2 in der Förderrichtung F unterstützt, wodurch
im Vergleich zu bekannten Mischern, deren Schaufelelemente identische Schaufelelementhöhen
aufweisen, eine Druckreduzierung erreicht werden kann. Hierdurch wird ein zu großer
Druckaufbau in der Mischvorrichtung 10 und damit ein Komprimieren des Produkts P wirkungsvoll
verhindert. Ein Nachdrücken des Produkts P wird im Vergleich zu bekannten Mischern
signifikant reduziert. Ein Dosieranfang und ein Dosierende einer Produktraupe können
einfacher und ohne Klecksbildung appliziert werden.
[0102] Für den Fall, dass der Mischer 15 als dynamischer Mischer eingesetzt wird, versetzt
die Antriebseinrichtung 7 den Mischer 15 innerhalb des Mischrohrs 11 in Rotation um
die Mittelachse M15. Eine Drehrichtung DR (Fig. 4) des Mischers 15 entspricht dabei
bevorzugt der ersten Windungsrichtung W30. Das heißt, der Mischer 15 wird linksgängig
oder entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben. Aufgrund der unterschiedlichen Windungsrichtungen
W30, W37 der Schaufelelemente 30, 37 der Mischstufen 24 bis 29 werden die Komponenten
K1, K2 mit Hilfe der ersten Schaufelelemente 30 entgegen der Förderrichtung F und
mit Hilfe der zweiten Schaufelelemente 37 in der Förderrichtung F gefördert.
[0103] Das heißt, die ersten Schaufelelemente 30 dienen dem Aufstauen oder der Rückverwirbelung
der Komponenten K1, K2, wohingegen die zweiten Schaufelelemente 37 aufgrund ihrer
gegensätzlichen zweiten Windungsrichtung W37 die Komponenten K1, K2 in der Förderrichtung
F in Richtung des Düsenabschnitts 13 fördern. Dadurch, dass die zweite Schaufelelementhöhe
H37 der zweiten Schaufelelemente 37 größer ist als die erste Schaufelelementhöhe H30
der ersten Schaufelelemente 30, ist jedoch die Förderwirkung des Mischers 15 in der
Förderrichtung F größer als entgegen der Förderrichtung F. Das heißt, der Mischer
15 selbst weist eine Förderwirkung auf.
[0104] Somit können die Komponenten K1, K2 beziehungsweise das Produkt P im Vergleich zu
bekannten Mischern, die aufgrund identischer Förderelementhöhen selbst keine Förderwirkung
aufweisen, mit signifikant reduziertem Druckaufbau in der Förderrichtung F gefördert
werden. Das heißt, die zweiten Schaufelelemente 37 dienen dem Fördern der Komponenten
K1, K2 in der Förderrichtung F und/oder dem Druckabbau und die ersten Schaufelelemente
30 dienen der Rückverwirbelung oder der Aufstauung der Komponenten K1, K2. Eine Verwerfung
und Durchmischung der Komponenten K1, K2 findet dabei immer an einem Übergang von
einem ersten Schaufelelement 30 auf ein zweites Schaufelelement 37 und umgekehrt statt.
[0105] Das Nachdrücken des kompressiblen Produkts P wird somit um ein Vielfaches minimiert,
da ein reduzierter Druckaufbau stattfindet. Der Dosieranfang und das Dosierende können
daher einfacher und sauberer appliziert werden. Die Mischgüte oder die Durchmischung
der beiden Komponenten K1, K2 ist bei reduzierter Bauhöhe entlang der Längsrichtung
L15 betrachtet besser. Auch die Drehzahl der Antriebseinrichtung 7 kann reduziert
werden. Hierdurch werden auf die Komponenten K1, K2 beziehungsweise auf das Produkt
P wirkende Scherkräfte reduziert. Zusätzlich kann am Ende eines Dosiervorgangs die
Drehrichtung DR umgekehrt werden, so dass die zweiten Schaufelelemente 37 entgegen
der Förderrichtung F fördern. Das Produkt P wird dadurch von dem Düsenabschnitt 13
zurückgezogen. Hierdurch kann die Gefahr eines Nachdrückens des Produkts P nochmals
reduziert werden.
[0106] Die Fig. 8 zeigt eine schematische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform eines
Mischers 15. Der Mischer 15 gemäß der Fig. 8 unterscheidet sich von dem Mischer gemäß
den Fig. 2 bis 7 dadurch, dass das erste Schaufelelement 30 und das zweite Schaufelelement
37 einander überschneiden. Insbesondere läuft das erste Schaufelelement 30 in das
zweite Schaufelelement 37 hinein und umgekehrt. Somit sind die Schaufelabschnitte
30, 31 teilweise zwischen den Schaufelabschnitten 38, 39 und umgekehrt angeordnet.
Die Endkanten 34, 40 beziehungsweise die Endkanten 33, 41 der Schaufelelemente 30,
37 sind somit um einen Überstand U voneinander beabstandet positioniert.
[0107] Die Fig. 9 zeigt eine schematische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform eines
Mischers 15. Die Fig. 10 zeigt eine schematische Draufsicht des Mischers 15. Der Mischer
15 gemäß den Fig. 9 und 10 unterscheidet sich von dem Mischer gemäß den Fig. 2 bis
7 dadurch, dass die Schaufelelemente 30, 37 eine sich in der Radialrichtung R15 verjüngende
Wandstärke aufweisen. Das heißt, die Wandstärke wird in der Radialrichtung R15 betrachtet
geringer. Darüber hinaus sind die Schaufelelemente 30, 37, insbesondere die Schaufelabschnitte
31, 32, 38, 39 der Schaufelelemente 30, 37 in der Radialrichtung R15 betrachtet bogenförmig,
insbesondere kreisbogenförmig, geschwungen oder gekrümmt. Zwischen den Schaufelabschnitten
31, 32, 38, 39 und dem Kernelement 16 ist ein tangentialer Übergang vorgesehen. Die
Steigung des zweiten Schaufelelements 37 beträgt dabei beispielsweise ein Dreifaches
der Steigung des ersten Schaufelelements 30.
[0108] Die Fig. 11 zeigt eine schematische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform eines
Mischers 15. Die Fig. 12 zeigt eine schematische Draufsicht des Mischers 15. Der Mischer
15 gemäß den Fig. 11 und 12 unterscheidet sich von dem Mischer gemäß den Fig. 2 bis
7 dadurch, dass die Schaufelelemente 30, 37, insbesondere die Schaufelabschnitte 31,
32, 38, 39 der Schaufelelemente 30, 37 in der Radialrichtung R15 betrachtet bogenförmig,
insbesondere kreisbogenförmig, geschwungen oder gekrümmt sind. Zwischen den Schaufelabschnitten
31, 32, 38, 39 und dem Kernelement 16 ist im Gegensatz zu der Ausführungsform des
Mischers gemäß den Fig. 9 und 10 kein tangentialer Übergang vorgesehen. Die Wandstärke
der Schaufelelemente 30, 37 ist dabei bevorzugt konstant.
[0109] Die Fig. 13 zeigt eine schematische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform eines
Mischers 15. Die Fig. 14 zeigt eine schematische Draufsicht des Mischers 15. Der Mischer
15 gemäß den Fig. 13 und 14 unterscheidet sich von dem Mischer gemäß den Fig. 2 bis
7 dadurch, dass die Schaufelelemente 30, 37 jeweils mehr als zwei Schaufelabschnitte
31, 32, 38, 39 aufweisen. Das erste Schaufelelement 30 weist drei Schaufelabschnitte
31, 32, 44 auf, und das zweite Schaufelelement 37 weist ebenfalls drei Schaufelabschnitte
38, 39, 45 auf. Die Schaufelabschnitte 31, 32, 44 des ersten Schaufelelements 30 und
die Schaufelabschnitte 38, 39, 45 sind jeweils in einem Umfangswinkel α von 120° zueinander
positioniert
[0110] Die Fig. 15 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines
Mischers 15. Der Mischer 15 gemäß der Fig. 15 unterscheidet sich von dem Mischer gemäß
den Fig. 2 bis 7 dadurch, dass ein anderes Verhältnis der Schaufelelementhöhen H30,
H37 gewählt ist. Die erste Schaufelelementhöhe H30 beträgt beispielsweise 6,25 mm
und die zweite Schaufelelementhöhe H37 beträgt beispielsweise 18,75 mm. Das Schaufelelementhöhenverhältnis
zwischen den Schaufelelementhöhen H30, H37 beträgt dann beispielsweise 2/8 zu 6/8.
[0111] Das heißt, bei dieser Ausführungsform des Mischers 15 ist die erste Schaufelelementhöhe
H30 kleiner als bei der Ausführungsform des Mischers 15 gemäß den Fig. 2 bis 7, und
die zweite Schaufelelementhöhe H37 ist dementsprechend größer. Durch die vergrößerte
zweite Schaufelelementhöhe H37 und die verkleinerte erste Schaufelelementhöhe H30
kann insbesondere beim dynamischen Einsatz des Mischers 15 eine weitere Druckreduzierung
in der Mischvorrichtung 10 erzielt werden. Ferner ergibt sich eine verbesserte Förderwirkung
in der Förderrichtung F.
[0112] Die Fig. 16 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines
Mischers 15. Der Mischer 15 gemäß der Fig. 16 unterscheidet sich von dem Mischer gemäß
den Fig. 2 bis 7 dadurch, dass für das erste Schaufelelement 30 und das zweite Schaufelelement
37 geringere Schaufelelementhöhen H30, H37 gewählt sind. Die erste Schaufelelementhöhe
H30 beträgt beispielsweise 7,5 mm und die zweite Schaufelelementhöhe H37 beträgt beispielsweise
12,5 mm.
[0113] Hierdurch ergibt sich wieder ein Verhältnis der Schaufelelementhöhen H30, H37 von
5/8 zu 3/8. Aufgrund der reduzierten Schaufelelementhöhen H30, H37 umfasst der Mischer
15 gemäß der Fig. 16 nicht sechs, sondern acht Mischstufen 24 bis 29. Die Anzahl der
Mischstufen 24 bis 29 ist jedoch, wie zuvor erwähnt, beliebig. Aufgrund der höheren
Anzahl an Mischstufen 24 bis 29 kann eine noch bessere Durchmischung der Komponenten
K1, K2 erreicht werden.
[0114] Die Fig. 17 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines
Mischers 15. Bei dieser Ausführungsform des Mischers 15 ist nur ein zweites Schaufelelement
37 vorgesehen. Die zweite Schaufelelementhöhe H37 kann beispielsweise 37,5 mm betragen.
Auf den Mischbereich 23 betrachtet entspricht dies 32/8. Das zweite Schaufelelement
37 ist insbesondere eine Förderschnecke.
[0115] Neben mehreren ersten Schaufelelementen 30 und dem zweiten Schaufelelement 37 sind
noch mehrere dritte Schaufelelemente 47 vorgesehen. Die dritten Schaufelelemente 47
sind identisch aufgebaut wie die ersten Schaufelelemente 30, weisen jedoch nicht die
erste Windungsrichtung W30, sondern die zweite Windungsrichtung W37 des zweiten Schaufelelements
37 auf. Die Schaufelelemente 30, 47 sind abwechselnd angeordnet. Die erste Schaufelelementhöhe
H30 und eine dritte Schaufelelementhöhe H47 der dritten Schaufelelemente 47 können
gleich groß sein. Beispielsweise betragen die Schaufelelementhöhen H30, H47 jeweils
9,37 mm. An die Mischerspitze 17 grenzt dabei kein erstes Schaufelelement 30 sondern
ein drittes Schaufelelement 47 direkt an.
[0116] Ein Verhältnis der Schaufelelementhöhen H30, H47 beträgt 4/8 zu 4/8. Dadurch, dass
das zweite Schaufelelement 37 mit einer vergrößerten zweiten Schaufelelementhöhe H37
endseitig an dem Mischer 15 angeordnet ist, kann beim Ende des Dosiervorgangs mit
Hilfe einer Umkehrung der Drehrichtung DR des Mischers 15 das Produkt P zum Verhindern
des Nachdrückens entgegen der Förderrichtung F gefördert werden. Das heißt, das zweite
Schaufelelement 37 fördert dann das Produkt P nicht mehr in der Förderrichtung F,
sondern entgegen der Förderrichtung F. Hierdurch kann ein Nachtropfen des Produkts
P nach dem Beenden des Dosiervorgangs besonders wirksam verhindert werden. Zusätzlich
können die Dosierpumpen 2, 3 zum Druckausgleich etwas rückwärts laufen.
[0117] Die Fig. 18 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform
eines Verfahrens zum Herstellen eines wie zuvor erläuterten Mischers 15. Das Verfahren
ist insbesondere ein additives oder generatives Fertigungsverfahren. Beispielsweise
kann ein 3D-Druckverfahren Anwendung finden. Hierbei wird der Mischer 15 in einer
beliebigen Anzahl an Schritten S1 bis SN, beispielsweise aus einem Pulverbett, insbesondere
aus einem Kunststoffpulverbett, schichtweise aufgebaut.
[0118] Durch die Anwendung eines generativen Fertigungsverfahrens lässt sich die Geometrie
des Mischers 15 beliebig komplex gestalten. Es können insbesondere Geometrien hergestellt
werden, die sich mit altbekannten Verfahren, beispielsweise im Kunststoffspritzguss,
beispielsweise aufgrund schlechter oder mangelnder Entformbarkeit, nicht oder nur
mit erhöhtem Aufwand herstellen lassen.
[0119] Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde,
ist sie vielfältig modifizierbar.
BEZUGSZEICHENLISTE
[0120]
- 1
- Dosiervorrichtung
- 2
- Dosierpumpe
- 3
- Dosierpumpe
- 4
- Durchflussblock
- 5
- Kanal
- 6
- Kanal
- 7
- Antriebseinrichtung
- 8
- Antriebselement
- 9
- Antriebswelle
- 10
- Mischvorrichtung
- 11
- Mischrohr
- 12
- Basisabschnitt
- 13
- Düsenabschnitt
- 14
- Stützrohr
- 15
- Mischer
- 16
- Kernelement
- 17
- Mischerwurzel
- 18
- Mischerspitze
- 19
- Seitenfläche
- 20
- Seitenfläche
- 21
- Spitze
- 22
- Schnittstelle
- 23
- Mischbereich
- 24
- Mischstufe
- 25
- Mischstufe
- 26
- Mischstufe
- 27
- Mischstufe
- 28
- Mischstufe
- 29
- Mischstufe
- 30
- Schaufelelement
- 31
- Schaufelabschnitt
- 32
- Schaufelabschnitt
- 33
- Endkante
- 34
- Endkante
- 35
- Schaufelwurzel
- 36
- Schaufelspitze
- 37
- Schaufelelement
- 38
- Schaufelabschnitt
- 39
- Schaufelabschnitt
- 40
- Endkante
- 41
- Endkante
- 42
- Schaufelwurzel
- 43
- Schaufelspitze
- 44
- Schaufelabschnitt
- 45
- Schaufelabschnitt
- 46
- Markierungselement
- 47
- Schaufelelement
- B
- Breite
- DR
- Drehrichtung
- D16
- Durchmesser
- D22
- Durchmesser
- D30
- Durchmesser
- D37
- Durchmesser
- F
- Förderrichtung
- H17
- Höhe
- H18
- Höhe
- H23
- Höhe
- H30
- Höhe
- H37
- Höhe
- H47
- Höhe
- K1
- Komponente
- K2
- Komponente
- L15
- Längsrichtung
- M15
- Mittelachse
- P
- Produkt
- Q16
- Querschnitt
- R15
- Radialrichtung
- S1
- Schritt
- SN
- Schritt
- U
- Überstand
- U30
- Umfang
- U37
- Umfang
- W30
- Windungsrichtung
- W37
- Windungsrichtung
- α
- Umfangswinkel
1. Mischer (15) für einen dynamischen oder statischen Mischbetrieb zum Mischen eines
flüssigen oder pastösen Produkts (P), insbesondere eines mehrkomponentigen Produkts,
mit
einem Kernelement (16),
einem ersten Schaufelelement (30), das einstückig mit dem Kernelement (16) ausgebildet
ist und das mit einer ersten Windungsrichtung (W30) spiralförmig um das Kernelement
(16) umläuft, und
einem zweiten Schaufelelement (37), das einstückig mit dem Kernelement (16) ausgebildet
ist und das mit einer sich von der ersten Windungsrichtung (W30) unterscheidenden
zweiten Windungsrichtung (W37) spiralförmig um das Kernelement (16) umläuft,
wobei das erste Schaufelelement (30) und das zweite Schaufelelement (37) in einer
Längsrichtung (L15) des Mischers (15) betrachtet unmittelbar nebeneinander angeordnet
sind,
wobei das erste Schaufelelement (30) entlang der Längsrichtung (L15) betrachtet eine
erste Schaufelelementhöhe (H30) aufweist, und
wobei das zweite Schaufelelement (37) entlang der Längsrichtung (L15) betrachtet eine
sich von der ersten Schaufelelementhöhe (H30) unterscheidende zweite Schaufelelementhöhe
(H37) aufweist.
2. Mischer nach Anspruch 1, wobei das Schaufelelement (30, 37), das in dem dynamischen
Mischbetrieb des Mischers (15) das Produkt (P) in einer Förderrichtung (F) von einer
Mischerwurzel (17) des Mischers (15) wegfördert, die größere Schaufelelementhöhe (H30,
H37) aufweist, als das Schaufelelement (30, 37), das das Produkt (P) entgegen der
Förderrichtung (F) fördert.
3. Mischer nach Anspruch 1 oder 2, wobei in dem dynamischen Mischbetrieb des Mischers
(15) die erste Windungsrichtung (W30) mit einer Drehrichtung (DR) des Mischers (15)
übereinstimmt, und wobei die zweite Windungsrichtung (W37) entgegen der Drehrichtung
(DR) orientiert ist.
4. Mischer nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei das erste Schaufelelement (30) eine
erste Steigung und das zweite Schaufelelement (37) eine sich von der ersten Steigung
unterscheidende zweite Steigung aufweist, oder wobei das erste Schaufelelement (30)
und das zweite Schaufelelement (37) eine identische Steigung aufweisen.
5. Mischer nach einem der Ansprüche 1 - 4, wobei das erste Schaufelelement (30) mindestens
um eine Viertelumdrehung um das Kernelement (16) umläuft und/oder wobei das zweite
Schaufelelement (37) mindestens um eine ganze Umdrehung um das Kernelement (16) umläuft.
6. Mischer nach einem der Ansprüche 1 - 5, wobei ein Durchmesser (D16) des Kernelements
(16) größer ist als eine Wandstärke des ersten Schaufelelements (30) und/oder des
zweiten Schaufelelements (37).
7. Mischer nach einem der Ansprüche 1 - 6, wobei entlang der Längsrichtung (L15) betrachtet
eine Vielzahl an Mischstufen (24 - 29), jeweils umfassend ein erstes Schaufelelement
(30) und ein zweites Schaufelelement (37), vorgesehen ist, und wobei ein Verhältnis
der ersten Schaufelelementhöhe (H30) zu der zweiten Schaufelelementhöhe (H37) einer
jeweiligen Mischstufe (24 - 29) variabel ist.
8. Mischer nach einem der Ansprüche 1 - 7, wobei sich das erste Schaufelelements (30)
und/oder das zweite Schaufelelement (37) ausgehend von dem Kernelement (16) radial
nach außen verjüngt.
9. Mischer nach einem der Ansprüche 1 - 8, wobei der Mischer (15) schichtweise mit Hilfe
eines generativen Fertigungsverfahrens, insbesondere mit Hilfe eines 3D-Druckverfahrens,
aufgebaut ist, oder wobei der Mischer (15) mit Hilfe eines Spritzgussverfahrens hergestellt
ist.
10. Mischer nach einem der Ansprüche 1 - 9, wobei das erste Schaufelelement (30) und das
zweite Schaufelelement (37) in der Längsrichtung (L15) betrachtet abstandsfrei sind
oder mit einem Abstand von höchstens 5 mm, bevorzugt von höchstens 4 mm, weiter bevorzugt
von höchstens 3 mm, weiter bevorzugt von höchstens 2 mm, weiter bevorzugt von höchstens
1 mm, weiter bevorzugt von höchstens 0,5 mm, weiter bevorzugt von höchstens 0,25 mm,
weiter bevorzugt von höchstens 0,1 mm, voneinander beabstandet angeordnet sind.
11. Mischer nach einem der Ansprüche 1 - 10, wobei in der Längsrichtung (L15) betrachtet
eine Endkante (33, 34) des ersten Schaufelelements (30) auf gleicher Höhe wie eine
Endkante (40, 41) des zweiten Schaufelelements (37) angeordnet ist, oder wobei das
erste Schaufelelement (30) in das zweite Schaufelelement (37) hineinläuft, so dass
die Endkante (33, 34) des ersten Schaufelelements (30) und die Endkante (40, 41) des
zweiten Schaufelelements (37) in der Längsrichtung (L15) betrachtet mit einem Überstand
(U) voneinander beabstandet angeordnet sind.
12. Mischer nach einem der Ansprüche 1 - 11, wobei das erste Schaufelelement (30) zwei
Schaufelabschnitte (31, 32), drei Schaufelabschnitte (31, 32, 44) oder mehr als drei
Schaufelabschnitte (31, 32, 44) aufweist und/oder wobei das zweite Schaufelelement
(37) zwei Schaufelabschnitte (38, 39), drei Schaufelabschnitte (38, 39, 45) oder mehr
als drei Schaufelabschnitte (38, 39, 45) aufweist.
13. Mischer nach einem der Ansprüche 1 - 12, wobei das erste Schaufelelement (30) und/oder
das zweite Schaufelelement (37) in einer Radialrichtung (R15) des Mischers (15) betrachtet
bogenförmig, insbesondere kreisbogenförmig, gekrümmt ist.
14. Dosiervorrichtung (1) zum Dosieren eines flüssigen oder pastösen Produkts (P), insbesondere
eines mehrkomponentigen Produkts, mit
einer ersten Dosierpumpe (2) zum Dosieren einer ersten Komponente (K1) des Produkts
(P),
einer zweiten Dosierpumpe (3) zum Dosieren einer zweiten Komponente (K2) des Produkts
(P), und
einem Mischer (15) nach einem der Ansprüche 1 - 13 zum Mischen der ersten Komponente
(K1) mit der zweiten Komponente (K2).
15. Dosiervorrichtung nach Anspruch 14, ferner umfassend eine Antriebseinrichtung (7),
die dazu eingerichtet ist, den Mischer (15) um seine Mittelachse (M15) in Rotation
zu versetzen, um die erste Komponente (K1) und die zweite Komponente (K2) dynamisch
zu mischen.