[0001] Die Erfindung betrifft einen statischen Sprühmischer zum Mischen und Sprühen von
mindestens zwei fliessfähigen Komponenten gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen
Patentanspruchs.
[0002] Statische Mischer zum Mischen von mindestens zwei fliessfähigen Komponenten sind
beispielsweise in der
EP-A-0 749 776 und in der
EP-A-0 815 929 beschrieben. Diese sehr kompakten Mischer liefern trotz einem einfachen, materialsparenden
Aufbau ihrer Mischerstruktur gute Mischresultate, insbesondere auch beim Mischen von
hochviskosen Stoffen wie beispielsweise Dichtmassen, Zweikomponenten-Schäume, oder
Zweikomponenten-Klebstoffe. Üblicherweise sind solche statischen Mischer für den Einmalgebrauch
ausgelegt und werden häufig für aushärtende Produkte verwendet, bei denen die Mischer
praktisch nicht mehr gereinigt werden können.
[0003] Bei einigen Anwendungen, bei denen solche statischen Mischer eingesetzt werden, ist
es wünschenswert, die beiden Komponenten nach ihrer Durchmischung in dem statischen
Mischer auf ein Substrat aufzusprühen. Dazu werden die durchmischten Komponenten am
Ausgang des Mischers durch Beaufschlagung mit einem Medium wie beispielsweise Luft
zerstäubt und können dann in Form eines Sprühstrahls oder Sprühnebels auf das gewünschte
Substrat aufgebracht werden. Mit dieser Technologie können insbesondere auch höher
viskose Beschichtungsmedien, z. B. Polyurethane, Epoxidharze oder ähnliches verarbeitet
werden.
[0004] Eine Vorrichtung für solche Anwendungen ist beispielsweise in der
US-B-6,951,310 offenbart. Bei dieser Vorrichtung ist ein rohrförmiges Mischergehäuse vorgesehen,
welches das Mischelement für die statische Mischung aufnimmt und welches an einem
Ende ein Aussengewinde aufweist, auf das ein ringförmiger Düsenkörper aufgeschraubt
wird. Der Düsenkörper weist ebenfalls ein Aussengewinde auf. Auf das Ende des Mischelements,
das aus dem Mischergehäuse herausschaut, wird ein konusförmiges Zerstäuberelement
aufgesetzt, das auf seiner Konusfläche mehrere in Längsrichtung verlaufende Nuten
aufweist. Über dieses Zerstäuberelement wird eine Kappe gestülpt, deren Innenfläche
ebenfalls konisch ausgestaltet ist, sodass sie an der Konusfläche des Zerstäuberelements
anliegt. Folglich bilden die Nuten Strömungskanäle zwischen dem Zerstäuberelement
und der Kappe. Die Kappe wird zusammen mit dem Zerstäuberelement mittels einer Überwurfmutter,
die auf das Aussengewinde des Düsenkörpers aufgeschraubt wird, am Düsenkörper fixiert.
Der Düsenkörper weist einen Anschluss für Druckluft auf. Im Betrieb strömt die Druckluft
aus dem Düsenkörper durch die Strömungskanäle zwischen dem Zerstäuberelement und der
Kappe hindurch und zerstäubt das aus dem Mischelement austretende Material.
[0005] Auch wenn sich diese Vorrichtung als durchaus funktionstüchtig erwiesen hat, so ist
ihr Aufbau sehr komplex und die Montage ist aufwändig, sodass die Vorrichtung insbesondere
im Hinblick auf den Einmalgebrauch nicht sehr wirtschaftlich ist.
[0006] Ein konstruktiv deutlich einfacherer statischer Sprühmischer wird in der europäischen
Patentanmeldung Nr.
09168285 der Sulzer Mixpac AG offenbart. Bei diesem Sprühmischer sind das Mischergehäuse und
die Zerstäubungsdüse jeweils einstückig ausgestaltet, wobei die die Strömungskanäle
bildenden Nuten in der Innenfläche der Zerstäubungshülse oder in der Aussenfläche
des Mischergehäuses vorgesehen sind.
[0007] Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen anderen
statischen Sprühmischer zum Mischen und Sprühen von mindestens zwei fliessfähigen
Komponenten vorzuschlagen, der wirtschaftlich in der Herstellung ist und ein effizientes
Durchmischen und Zerstäuben der Komponenten ermöglicht.
[0008] Der diese Aufgabe lösenden Gegenstand der Erfindung ist durch die Merkmale des unabhängigen
Patentanspruchs gekennzeichnet.
[0009] Erfindungsgemäss wird also statischer Sprühmischer zum Mischen und Sprühen von mindestens
zwei fliessfähigen Komponenten vorgeschlagen, mit einem rohrförmigen Mischergehäuse,
das sich in Richtung einer Längsachse bis zu einem distalen Ende erstreckt, welches
eine Austrittsöffnung für die Komponenten aufweist, mit mindestens einem in dem Mischergehäuse
angeordneten Mischelement zum Durchmischen der Komponenten sowie mit einer Zerstäubungshülse,
die eine Innenfläche aufweist, welche das Mischergehäuse in seinem Endbereich umschliesst,
wobei die Zerstäubungshülse einen Einlasskanal für ein unter Druck stehendes Zerstäubungsmedium
aufweist, wobei in der Aussenfläche des Mischergehäuses oder in der Innenfläche der
Zerstäubungshülse mehrere sich jeweils zum distalen Ende erstreckende Nuten vorgesehen
sind, die zwischen der Zerstäubungshülse und dem Mischergeäuse separate Strömungskanäle
bilden, durch welche das Zerstäubungsmedium vom Einlasskanal der Zerstäubungshülse
zum distalen Ende des Mischergehäuses strömen kann. Jeder Strömungskanal weist in
Strömungsrichtung jeweils eine sich ändernde Neigung zur Längsachse auf.
[0010] Durch die Massnahme, die Neigung der Strömungskanäle über ihren Verlauf in axialer
Richtung gesehen nicht konstant zu halten, sondern zu ändern, können die Stömungsverhältnisse
des Zerstäubungsmediums optimiert werden, um so ein besonders gleichförmiges und stabiles
Einwirken des Zerstäubungsmediums auf die durchmischten Komponenten zu erzielen, woraus
insbesondere auch eine höhere Reproduzierbarkeit des Prozesses resultiert.
[0011] Da zudem die Strömungskanäle in dem Mischergehäuse oder in der Zerstäubungshülse
vorgesehen sind, resultiert eine besonders einfache Struktur des statischen Sprühmischers,
ohne dass hierfür Zugeständnisse an die Qualität des Mischens oder des Zerstäubens
vonnöten sind. Die optimale Nutzung der einzelnen Bauteile ermöglicht eine kostengünstige
und wirtschaftliche Herstellung der Sprühmischer, die zudem - zumindest weitgehend
- automatisiert durchgeführt werden kann. Im Prinzip benötigt der erfindungsgemässe
statische Sprühmischer nur drei Bauteile, nämlich das einstückige Mischergehäuse,
die Zerstäuberhülse sowie das Mischelement, das ebenfalls einstückig ausgestaltet
sein kann. Hieraus resultiert eine geringe Komplexität und eine einfache Herstellung
bzw. Montage.
[0012] Bei einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die sich ändernde Neigung der
Strömungskanäle dadurch realisiert, dass jede Nut in Strömungsrichtung gesehen drei
hintereinander angeordnete Abschnitte aufweist, wobei der mittlere Abschnitt eine
Neigung zur Längsachse aufweist, die grösser ist als die Neigung der beiden benachbarten
Abschnitte. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn der mittler Abschnitt eine Neigung
zur Längsachse aufweist, die grösser als 45° ist und insbesondere weniger als 50°
beträgt.
[0013] Bei einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die sich ändernde Neigung
dadurch realisiert, dass jede Nut in Strömungsrichtung gesehen einen Abschnitt aufweist,
in welchem sich die Neigung zur Längsachse kontinuierlich ändert. In diesem Abschnitt
ist somit der Boden der jeweiligen Nut gekrümmt ausgestaltet, was insbesondere dadurch
erreicht werden kann, dass die Innenfläche der Zerstäubungshülse oder die Aussenfläche
des Mischergehäuses in Richtung der Längsachse gesehen gekrümmt ausgebildet ist.
[0014] Eine vorteilhafte Massnahme besteht darin, dass das Mischergehäuse einen distalen
Endbereich aufweist, der sich auf das distale Ende hin verjüngt und bei welchem die
Innenfläche der Zerstäubungshülse zum Zusammenwirken mit dem distalen Endbereich ausgestaltet
ist. Durch diese Verjüngung wird der Zerstäubungseffekt verbessert.
[0015] Vorzugsweise ist die Aussenfläche des Mischergehäuses im distalen Endbereich zumindest
teilweise als Kegelstumpffläche oder als in axialer Richtung gekrümmte Fläche ausgestaltet,
um ein besonders gutes Zusammenwirken mit der Zerstäubungshülse zu realisieren.
[0016] Im Hinblick auf eine gleichförmige Zerstäubung hat es sich als vorteilhaft erwiesen,
wenn das distale Ende des Mischergehäuses über die Zerstäubungshülse herausragt.
[0017] Um eine möglichst grosse Energieeinwirkung des Zerstäubungsmediums auf die zu zerstäubenden
Komponenten zu ermöglichen, sind die Strömungskanäle vorzugsweise nach dem Prinzip
einer Lavaldüse ausgestaltet mit einem sich in Strömungsrichtung gesehen zunächst
verengenden und anschliessend erweiternden Strömungsquerschnitt. Durch diese Massnahme
resultiert eine zusätzliche Beschleunigung des Zerstäubungsmediums, beispielsweise
auf Überschallgeschwindigkeit, woraus der höhere Energieeintrag resultiert.
[0018] Eine vorteilhafte Massnahme zur Realisierung des Prinzips einer Lavaldüse besteht
darin, dass sich die Nuten in Strömungsrichtung gesehen bezüglich der Umfangsrichtung
verengen. Mit der Umfangsrichtung ist dabei die Richtung gemeint, in der sich die
Innenfläche der Zerstäubungshülse bzw. die Aussenfläche des Mischergehäuses in der
zur Längsachse senkrechten Richtung erstreckt.
[0019] Eine solche Verengung lässt sich vorteilhaft auch dadurch erzielen, dass jede Nut
von zwei Wandungen begrenzt ist, von denen mindestens eine in Strömungsrichtung gesehen
gekrümmt ausgestaltet ist.
[0020] Ferner ist es bevorzugt, wenn die Erstreckung der Nuten auch eine Komponente in Umfangsrichtung
hat. Durch diese Massnahme kann das Zerstäubungsmedium beim Durchströmen der Strömungskanäle
in eine Rotationsbewegung um die Längsachse versetzt werden. Es hat sich gezeigt,
dass dieser Drall eine stabilisierende Wirkung auf die am distalen Ende des Mischergehäuses
austretende Strömung des Zerstäubungsmediums hat, was sich vorteilhaft auf ein gleichförmiges
und reproduzierbares Sprühen auswirkt.
[0021] Eine mögliche Ausführungsform besteht darin, dass die Nuten einen im wesentlichen
spiralförmigen Verlauf bezüglich der Längsachse A haben.
[0022] Um insbesondere die Herstellung noch weiter zu vereinfachen, ist es vorteilhaft,
wenn die Zerstäubungshülse gewindefrei mit dem Mischergehäuse verbunden ist, beispielsweise
ist die Zerstäubungshülse mittels einer dichtenden Schnappverbindung am Mischergehäuse
befestigt
[0023] Im Hinblick auf das Realisieren eines stabilisierenden Dralls des Zerstäubungsmediums
ist es ganz besonders vorteilhaft, wenn der Einlasskanal asymmetrisch bezüglich der
Längsachse angeordnet ist. Durch diese Massnahme wird schon beim Einströmen des Zerstäubungsmediums
in die Zerstäubungshülse eine Rotationsbewegung generiert, aus welcher ein Drall des
Zerstäubungsmediums resultiert.
[0024] Bevorzugt mündet dazu der Einlasskanal senkrecht zur Längsachse in die Innenfläche
der Zerstäubungshülse ein.
[0025] Weiter vorteilhafte Massnahmen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
den abhängigen Ansprüchen.
[0026] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnung
näher erläutert. In der schematischen Zeichnung zeigen teilweise im Schnitt:
- Fig. 1:
- einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen statischen
Sprühmischers,
- Fig. 2:
- eine perspektivische Schnittdarstellung des distalen Endbereichs des ersten Ausführungsbeispiels,
- Fig. 3:
- eine perspektivische Darstellung der Zerstäubungshülse des ersten Ausführungsbeispiels,
- Fig. 4:
- einen Längsschnitt durch die Zerstäubungshülse des ersten Ausführungsbeispiels
- Fig. 5:
- eine perspektivische Darstellung des distalen Endbereichs des Mischergehäuses des
ersten Ausführungsbeispiels ,
- Fig. 6:
- einen Querschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel entlang der Schnittlinie VI-VI
in Fig. 1,
- Fig. 7:
- einen Querschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel entlang der Schnittlinie VII-VII
in Fig. 1,
- Fig. 8:
- einen Querschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel entlang der Schnittlinie VIII-VIII
in Fig. 1,
- Fig. 9:
- einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen statischen
Sprühmischers, analog zu Fig. 1
- Fig. 10:
- eine perspektivische Schnittdarstellung des distalen Endbereichs des zweiten Ausführungsbeispiels,
- Fig. 11:
- eine perspektivische Darstellung der Zerstäubungshülse des zweiten Ausführungsbeispiels,
- Fig. 12:
- eine perspektivische Darstellung des distalen Endbereichs des Mischergehäuses des
zweiten Ausführungsbeispiels ,
- Fig. 13:
- einen Querschnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel entlang der Schnittlinie XIII-XIII
in Fig. 9,
- Fig. 14:
- einen Querschnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel entlang der Schnittlinie XIV-XIV
in Fig. 9,
- Fig. 15:
- einen Querschnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel entlang der Schnittlinie XV-XV
in Fig. 9.
[0027] Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen
statischen Sprühmischers, der gesamthaft mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist. Der
Sprühmischer dient zum Mischen und Sprühen von mindestens zwei fliessfähigen Komponenten.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung des distalen Endbereichs des ersten
Ausführungsbeispiels.
[0028] Im Folgenden wird auf den für die Praxis besonders relevanten Fall Bezug genommen,
dass genau zwei Komponenten gemischt und gesprüht werden. Es versteht sich aber, dass
die Erfindung auch für die Durchmischung und das Sprühen von mehr als zwei Komponenten
verwendet werden kann.
[0029] Der Sprühmischer 1 umfasst ein rohrförmiges, einstückiges Mischergehäuse 2, das sich
in Richtung einer Längsachse A bis zu einem distalen Ende 21 erstreckt. Mit dem distalen
Ende 21 ist dabei dasjenige Ende gemeint, an welchem im Betriebszustand die durchmischten
Komponenten das Mischergehäuse 2 verlassen. Dazu ist das distale Ende 21 mit einer
Austrittsöffnung 22 versehen. An dem proximalen Ende, womit das Ende gemeint ist,
an welchem die zu mischenden Komponenten in das Mischergehäuse 2 eingebracht werden,
weist das Mischergehäuse 2 ein Verbindungsstück 23 auf, mittels welchem das Mischergehäuse
2 mit einem Vorratsbehälter für die Komponenten verbunden werden kann. Dieser Vorratsbehälter
kann beispielsweise eine an sich bekannte Zwei-Komponenten-Kartusche sein, als Koaxial-
oder Side-by-Side-Kartusche ausgestaltet, oder zwei Tanks, in denen die beiden Komponenten
von einander getrennt aufbewahrt werden. Je nach Ausgestaltung des Vorratsbehälters,
bzw. seines Ausgangs ist das Verbindungsstück ausgestaltet, z.B. als Schnappverbindung,
als Bajonettverbindung, als Gewindeverbindung oder Kombinationen davon.
[0030] In dem Mischergehäuse 2 ist in an sich bekannter Weise mindestens ein statisches
Mischelement 3 angeordnet, das an der inneren Wand des Mischergehäuses 2 anliegt,
sodass die beiden Komponenten nur durch das Mischelement 3 hindurch vom proximalen
Ende zur Austrittsöffnung 22 gelangen können. Es können entweder mehrere, hintereinander
angeordnete Mischelemente 3 vorgesehen sein, oder wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ein einstückiges Mischelement 3, das vorzugsweise spritzgegossen ist und aus einem
Thermoplast besteht. Solche statischen Mischer bzw. Mischelemente 3 an sich sind dem
Fachmann hinlänglich bekannt und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung.
[0031] Insbesondere geeignet sind solche Mischer bzw. Mischelemente 3 wie sie unter der
Markenbezeichnung QUADRO® von der Firma Sulzer Chemtech AG (Schweiz) vertrieben werden.
Derartige Mischelemente sind beispielsweise in den bereits zitierten Dokumenten
EP-A-0 749 776 und
EP-A-0 815 929 beschrieben. Ein solches Mischelement 3 vom Qudro®-Typ hat senkrecht zur Längsrichtung
A einen rechteckigen, insbesondere einen quadratischen Querschnitt. Dementsprechend
hat auch das einstückige Mischergehäuse 2 zumindest in dem Bereich, in dem es das
Mischelement 3 umschliesst, eine im wesentlichen rechteckige, insbesondere quadratische
Querschnittsfläche senkrecht zur Längsachse A.
[0032] Das Mischelement 3 erstreckt sich nicht ganz bis an das distale Ende 21 des Mischergehäuses
2, sondern endet an einem Anschlag 25 (siehe Fig. 2), der hier durch den Übergang
des Mischergehäuses 2 von einem quadratischen auf einen runden Querschnitt realisiert
ist. In Strömungsrichtung gesehen hat also der Innenraum des Mischergehäuses 2 bis
zu diesem Anschlag 25 einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt zur Aufnahme
des Mischelements 3. An diesem Anschlag 25 geht der Innenraum des Mischergehäuses
2 in eine Kreiskegelform über, die eine Verjüngung im Mischergehäuse 2 realisiert.
Hier weist der Innenraum also einen kreisförmigen Querschnitt auf und bildet einen
Ausgangsbereich 26, der sich in Richtung des distalen Endes 21 verjüngt und dort in
die Austrittsöffnung 22 mündet.
[0033] Der statische Sprühmischer 1 weist ferner eine Zerstäubungshülse 4 auf, die eine
Innenfläche hat, welche das Mischergehäuse 2 in seinem Endbereich umschliesst. Die
Zerstäubungshülse 4 ist einstückig ausgestaltet und vorzugsweise spritzgegossen, insbesondere
aus einem Thermoplast. Sie weist einen Einlasskanal 41 für ein unter Druck stehendes
Zerstäubungsmedium auf, das insbesondere gasförmig ist. Vorzugsweise ist das Zerstäubungsmedium
Druckluft. Der Einlasskanal 41 kann für alle bekannten Anschlüsse ausgestaltet sein,
insbesondere auch für einen Luer-Lock.
[0034] Um eine besonders einfache Montage bzw. Herstellung zu ermöglichen, ist die Zerstäubungshülse
4 vorzugsweise gewindefrei mit dem Mischergehäuse verbunden, beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
mittels einer Schnappverbindung. Dazu ist am Mischergehäuse 2 eine flanschartige Erhebung
24 vorgesehen (siehe Fig. 2), welche sich über den gesamten Umfang des Mischergehäuses
2 erstreckt. An der Innenfläche der Zerstäubungshülse 4 ist eine Umfangsnut 43 vorgesehen,
welche zum Zusammenwirken mit der Erhebung 24 ausgestaltet ist. Wird die Zerstäubungshülse
4 über das Mischergehäuse 2 geschoben, so schnappt die Erhebung 24 in die Umfangsnut
43 ein und sorgt für eine stabile Verbindung der Zerstäubungshülse 4 mit dem Mischergehäuse
2. Vorzugsweise ist diese Schnappverbindung dichtend ausgestaltet, sodass das Zerstäubungsmedium-
hier die Druckluft- nicht durch diese aus der Umfangsnut 43 und der Erhebung 24 bestehende
Verbindung entweichen kann. Ferner liegt die Zerstäubungshülse 4 mit ihrer Innenfläche
in einem Bereich zwischen der Einmündung des Einlasskanals 41 und der Erhebung 24
eng auf der Aussenfläche des Mischergehäuses 2 auf, sodass auch hierdurch eine Dichtwirkung
erzielt wird, die eine Leckage bzw. ein Rückwärtsströmen des Zerstäubungsmediums verhindert.
[0035] Natürlich ist auch möglich, zusätzliche Dichtmittel, beispielsweise einen O-Ring
zwischen dem Mischergehäuse 2 und der Zerstäubungshülse 4 anzuordnen.
[0036] Alternativ zu der dargestellten Ausführung ist es auch möglich, eine Umfangsnut am
Mischergehäuse 2 vorzusehen und an der Zerstäubungshülse 4 eine Erhebung, welche in
diese Umfangsnut eingreift.
[0037] Vorzugsweise ist die Verbindung zwischen der Zerstäubungshülse 4 und dem Mischergehäuse
2 so ausgestaltet, dass die mit dem Mischergehäuse 2 verbundene Zerstäubungshülse
4 um die Längsachse A drehbar ist. Dies ist beispielsweise bei einer Schnappverbindung
mit der vollständig umlaufenden Umfangsnut 43 und der Erhebung 24 gewährleistet. Die
Drehbarkeit der Zerstäubungshülse 4 hat den Vorteil, dass der Einlasskanal 41 immer
so ausgerichtet werden kann, dass er möglichst einfach mit einer Quelle für das Zerstäubungsmedium
verbunden werden kann.
[0038] In der Aussenfläche des Mischergehäuses 2 oder in der Innenfläche der Zerstäubungshülse
4 sind mehrere sich jeweils zum distalen Ende 21 erstreckende Nuten 5 vorgesehen,
die zwischen der Zerstäubungshülse 4 und dem Mischergehäuse 2 separate Strömungskanäle
51 bilden, durch welche das Zerstäubungsmedium vom Einlasskanal 41 der Zerstäubungshülse
4 zum distalen Ende 21 des Mischergehäuses 2 strömen kann. Bei dem hier beschriebenen
Ausführungsbeispiel sind die Nuten 5 in der Innenfläche der Zerstäubungshülse 4 vorgesehen,
sie können natürlich auch in sinngemäss gleicher Weise alternativ oder ergänzend in
der Aussenfläche des Mischergehäuses 2 vorgesehen sein.
[0039] Die Nuten 5 können gekrümmt, beispielsweis bogenförmig oder auch geradlinig oder
auch durch Kombinationen von gekrümmten und geradlinigen Abschnitten ausgestaltet
sein.
[0040] Zum besseren Verständnis des Verlaufs der Nuten 5 zeigt Fig. 3 noch eine perspektivische
Darstellung der Zerstäubungshülse 4 des ersten Ausführungsbeispiels, wobei der Blick
in die Zerstäubungshülse 4 in Strömungsrichtung erfolgt. In Fig. 4 ist ein Längsschnitt
durch die Zerstäubungshülse 4 dargestellt
[0041] Gemäss der Erfindung ist jeder Strömungskanal 51 bzw. die zugehörigen Nuten 5 so
ausgebildet, dass er in Strömungsrichtung gesehen jeweils eine sich ändernde Neigung
zur Längsachse A aufweist. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist dies so realisiert,
dass jede Nut 5 in Strömungsrichtung gesehen drei hintereinander angeordnete Abschnitte
52, 53, 54 umfasst (siehe auch Fig. 3 und Fig. 4), wobei der mittlere Abschnitt 53
eine Neigung α
2 zur Längsachse A aufweist, die grösser ist als die Neigung α
1, α
3 der beiden benachbarten Abschnitte 52 und 54. In den Abschnitten 52, 53 und 54 ist
die Neigung der Nuten 5 bezüglich der Längsachse A jeweils konstant. In dem in Strömungsrichtung
gesehen ersten Abschnitt 52, der sich benachbart zur Mündung des Einlasskanals 41
befindet, kann die Neigung α
1auch Null sein (siehe Fig. 4), das heisst dieser Abschnitt 52 kann sich in Richtung
der Längsachse A gesehen parallel zur Längsachse A erstrecken. Somit ist in den Abschnitten
53, 54 und optional auch im ersten Abschnitt 52 der Boden jeder Nut 5 jeweils Teil
einer Kegel- bzw. Kegelstumpffläche, wobei der Konuswinkel α
2 im mittleren Abschnitt 53 grösser ist als die Konuswinkel α
1, α
3 in den benachbarten Abschnitten 52 und 54. In dem ersten Abschnitt 52 kann - wie
bereits erwähnt - die Neigung bezüglich der Längsachse auch Null sein; in diesem Fall
sind die Nuten 5 in diesem ersten Abschnitt 52 jeweils Teil einer Zylinderfläche,
der Winkel α
1 hat den Wert 0°. Im mittleren Abschnitt 53, der die grösste Neigung bezüglich der
Längsachse A aufweist, ist die Neigung α
2 vorzugsweise grösser als 45° und kleiner als 50°. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel
beträgt die Neigung α
2 gegen die Längsachse A im mittleren Abschnitt 46°. Im ersten Abschnitt 52 beträgt
die Neigung α
1hier 0°. Im dritten Abschnitt 54, der am distalen Ende 21 liegt, ist die Neigung α
3 egen die Längsachse A vorzugsweise kleiner als 20°, im vorliegenden Beispiel beträgt
sie etwa 10° bis 11°.
[0042] Jede der Nuten 5 wird seitlich jeweils von zwei Wandungen begrenzt, die durch Rippen
55 gebildet werden, welche jeweils zwischen zwei benachbarten Nuten 5 angeordnet sind.
Wie dies insbesondere aus Fig. 3 und Fig. 4 ersichtlich ist, ändern diese Rippen 55
in Strömungsrichtung gesehen ihre Höhe H, womit ihre Erstreckung in der zur Längsachse
A senkrechten radialen Richtung gemeint ist. Die Rippen beginnen im Bereich der Einmündung
des Einlasskanals 41 bzw. im ersten Abschnitt 52 mit einer Höhe von Null und erheben
sich dann kontinuierlich bis sie im mittleren Abschnitt 53 ihre maximale Höhe erreicht
haben.
[0043] Fig. 5 zeigt eine perspektivische Darstellung des distalen Endbereichs 27 des Mischergehäuses
2 mit dem distalen Ende 21. Der distale Endbereich 27 des Mischergehäuses 2 verjüngt
sich auf das distale Ende 21 hin. Im ersten Ausführungsbeispiel ist der distale Endbereich
27 konisch ausgestaltet und umfasst in Richtung der Längsachse A gesehen zwei hintereinander
angeordnete Bereiche, nämlich einen stromaufwärts angeordneten flachen Bereich 271
und einen sich daran anschliessenden steileren Bereich 272. Beide Bereiche 271 und
272 sind jeweils konisch ausgestaltet, das heisst in den Bereichen 271 und 272 ist
die Aussenfläche des Mischergehäuses 2 jeweils als Kegelstumpffläche ausgestaltet,
wobei der gegen die Längsachse gemessene Konuswinkel des flachen Bereichs 271 kleiner
ist als der gegen die Längsachse A gemessene Konuswinkel des steileren Bereichs 272.
Die Funktion dieser baulichen Massnahme wird weiter hinten noch erläutert.
[0044] Alternativ ist es auch möglich, dass der flache Bereich 271 mit einem Konuswinkel
von 0° ausgestaltet ist, das heisst, der flache Bereich 271 ist dann zylindrisch ausgebildet.
Die Aussenfläche des Mischergehäuses 2 ist dann im flachen Bereich 271 die Mantelfläche
eines Zylinders, dessen Zylinderachse mit der Längsachse A zusammenfällt.
[0045] Wie dies auch Fig. 1 zeigt, ragt das in Fig. 5 dargestellte distale Ende 21 des Mischergehäuses
2 über die Zerstäubungshülse 4 hinaus.
[0046] Um den genauen Verlauf der Nuten 5 des ersten Ausführungsbeispiels noch deutlicher
zu machen sind zusätzlich zu den Fig. 3 und 4 in den Fig. 6-8 jeweils ein Querschnitt
senkrecht zur Längsachse A dargestellt, und zwar in Fig. 6 entlang der Schnittlinie
VI-VI in Fig. 1; in Fig. 7 entlang der Schnittlinie VII-VII; und in Fig. 8 entlang
der Schnittlinie VIII-VIII in Fig. 1.
[0047] Die Innenfläche der Zerstäubungshülse 4 ist zum Zusammenwirken mit dem distalen Endbereich
27 des Mischergehäuses 2 ausgestaltet. Die zwischen den Nuten 5 vorgesehenen Rippen
55 der Zerstäubungshülse 4 und die Aussenfläche des Mischergehäuses 2 liegen eng und
dichtend aneinander an so dass die Nuten 5 in der jeweils einen separaten Strömungskanal
51 zwischen der Innenfläche der Zerstäubungshülse 4 und der Aussenfläche des Mischergehäuses
2 bilden (siehe Fig. 6).
[0048] Weiter stromaufwärts, im Bereich der Einmündung des Einlasskanals 41 (siehe auch
Fig. 4) ist die Höhe H der Rippen 55 so gering, dass zwischen der Aussenfläche des
Mischergehäuses 2 und der Innenfläche der Zerstäuberhülse 4 ein Ringraum 6 existiert.
Der Ringraum 6 steht mit dem Einlasskanal 41 der Zerstäuberhülse 4 in Strömungsverbindung.
Durch den Ringraum 6 kann das Zerstäubungsmedium aus dem Einlasskanal 41 in die separaten
Strömungskanäle 51 gelangen. Dabei ist die Höhe H der Rippen 55 innerhalb des Ringraums
6 nicht unbedingt überall Null. Wie dies insbesondere aus den Fig. 4 und 8 erkennbar
ist, können alle oder einige der Rippen 55 im Ringraum 6 noch eine von Nullverschiedene
Höhe H haben, sodass sie bezüglich der zur Längsachse A senkrechten radialen Richtung
in den Ringraum hineinragen, ohne dabei jedoch in diesem Bereich die Aussenfläche
des Mischergehäuses 2 zu berühren.
[0049] Die Nuten 5, bei diesem Ausführungsbeispiel sind es acht Nuten 5, sind gleichmässig
über die Innenfläche der Zerstäubungshülse 4 verteilt. Es hat sich als vorteilhaft
im Hinblick auf eine möglichst vollständige und homogene Zerstäubung der aus der Austrittsöffnung
austretenden durchmischten Komponenten erwiesen, wenn die von den Nuten 5 erzeugten
Druckluftströmungen einen Drall aufweisen, also eine Rotation auf einer Schraubenlinie
um die Längsachse A. Dieser Drall bewirkt eine deutliche Stabilisierung des Druckluftstroms.
Das zirkulierdende Zerstäubungsmedium, hier Druckluft, erzeugt einen Strahl , der
durch den Drall stabilisiert wird und somit gleichmässig auf die aus der Austrittsöffnung
22 austretenden durchmischten Komponenten einwirkt. Hieraus resultiert ein sehr gleichförmiges
und insbesondere reproduzierbares Sprühbild. Besonders günstig ist hierbei ein möglichst
kegelförmiger Druckuftstrahl, der durch den Drall stabilisiert wird. Durch diesen
äusserst gleichförmigen und reproduzierbaren Luftstrom resultiert ein signifikant
geringere Sprühverlust (Overspray) bei der Anwendung.
[0050] Die am distalen Ende 21 aus den jeweils separaten Strömungskanälen 51 austretenden
einzelnen Druckluftstrahlen (bzw. Strahlen des Zerstäubungsmediums) sind zunächst
bei ihrem Austritt als diskrete Einzelstrahlen ausgebildet, die sich dann aufgrund
ihrer Drallbehaftung zu einem gleichmässigen stabilen Gesamtstrahl vereinigen, welcher
die aus dcem Mischergehäuse austretenden durchmischten Komponenten zerstäubt. Dieser
Gesamtstrahl hat vorzugsweise einen kegelförmigen Verlauf.
[0051] Um den Drall in der Strömung des Zerstäubungsmediums zu generieren, sind mehrere
Massnahmen vorgesehen. Die Nuten 5, welche die Strömungskanäle 51 bilden, erstrecken
sich nicht genau in der durch die Längsachse A definierten axialen Richtung bzw. nicht
nur auf die Längsachse hin geneigt, sondern die Erstreckung der Nuten 5 hat auch eine
Komponente in Umfangsrichtung der Zerstäubungshülse 4. Dies ist insbesondere aus der
Darstellung in Fig. 3 und in Fig. 6 ersichtlich. Zusätzlich zu der Neigung gegen die
Längsachse A ist der Verlauf der Nuten 5 zumindest näherungsweise spiralförmig oder
schraubenlinienförmig um die Längsachse A. Eine weitere Massnahme, welche die Ausbildung
des Dralls unterstützt, ist durch die Gestalltung der Rippen 55 realisiert welche
die Wandungen der Nuten 5 bilden. Wie dies am besten aus Fig. 3 und Fig 7 ersichtlich
ist, sind die Rippen 55 so ausgebildet, dass zumindest im mittleren Abschnitt 53 eine
der beiden Wandungen, welche jeweils die Nuten 5 lateral begrenzen, in Strömungsrichtung
gesehen gekrümmt oder durch einen Polygonzug näherungsweise gekrümmt ausgestaltetist.
Die jeweils andere Wandung ist linear ausgebildet erstreckt sich aber so schräg zur
Längsachse A, dass sie jeweils eine Komponente in Umfangsrichtung aufweist. Durch
die Krümmung der einen Wandung lässt sich die Erzeugung des Dralls positiv beeinflussen.
[0052] Eine weitere Massnahme zur Erzeugung des Dralls, die auch vollkommen unabhängig von
den sonstigen Gestaltung des statischen Sprühmischers realisierbar ist, besteht darin,
den Einlasskanal 41, durch welchen das Zerstäubungsmedium in die Strömungskanäle 51
gelangt, asymmetrisch bezüglich der Längsachse A anzuordnen. Diese Massnahme ist am
besten in der Fig. 8 zu erkennen. Der Einlasskanal 41 weißt eine Mittelachse Z auf.
Der Einlasskanal 41 ist so angeordnet, dass seine Mittelachse Z die Längsachse A nicht
schneidet, sondern einen senkrechten Abstand e von der Längsachse A aufweist. Diese
asymmetrische oder auch exzentrische Anordnung des Einlasskanals 41 bezüglich der
Längsachse A hat zur Folge, dass das Zerstäubungsmedium, hier also die Druckluft,
beim Eintreten in den Ringraum 6 in eine Rotations- oder Drallbewegung um die Längsachse
A versetzt wird. Vorzugsweise ist der Einlasskanal 41 so - wie in Fig. 8 gezeigt -
angeordnet, dass er senkrecht zur Längsachse A in die Innenfläche der Zerstäubungshülse
4 einmündet. Natürlich sind auch solche Ausgestaltungen möglich, bei denen der Einlasskanal
41 unter einem von 90° verschiedenen Winkel, also schräg zur Längsachse A einmündet.
[0053] Um den Energieeintrag von dem Zerstäubungsmedium auf die aus der Austrittsöffnung
22 austretenden Komponenten zu steigern, ist es eine besonders vorteilhafte Massnahme,
die Strömungskanäle 51 nach dem Prinzip einer Lavaldüse auszugestalten mit einem sich
in Strömungsrichtung gesehen zunächst verengenden und anschliessend erweiternden Strömungsquerschnitt.
Um diese Verengung des Strömungsquerschnitts zu realisieren, stehen zwei Dimensionen
zur Verfügung, nämlich die beiden Richtungen der zur Längsachse A senkrechten Ebene.
Die eine Richtung wird als radiale Richtung bezeichnet, womit die auf der Längsachse
A senkrecht stehende Richtung gemeint ist, die radial von der Längsachse A nach aussen
weist. Die andere Richtung wird als Umfangsrichtung bezeichnet, womit die Richtung
gemeint ist, die sowohl auf der durch die Längsachse A definierten Richtung als auch
auf der radialen Richtung senkrecht steht. Die Erstreckung der Strömungskanäle 51
in radialer Richtung wird als ihre Tiefe bezeichnet.
[0054] Bezüglich der radialen Richtung lässt sich das Prinzip der Lavaldüse dadurch realisieren,
dass in dem mittleren steilen Abschnitt 53 die Tiefe der Strömungskanäle 51 in Strömungsrichtung
stark abnimmt. Die Tiefe wird dort minimal, wo am Mischergehäuse 2 der Übergang vom
flachen Bereich 271 in den steileren Bereich 272 erfolgt. Stromabwärts dieses Übergangs
nimmt die Tiefe der Strömungskanäle 51 wieder zu, hauptsächlich dadurch bedingt, dass
hier die Aussenfläche des Mischergehäuses 2 Teil eines steileren Kegelstumpfs ist
und die Neigung der Innenfläche der Zerstäubungshülse 4 im dritten Abschnitt 54 im
wesentlichen konstant bleibt. Durch diese Massnahme lässt sich bezüglich der radialen
Richtung der Effekt einer Lavaldüse erzielen.
[0055] Zusätzlich oder auch alternativ können die Strömungskanäle 51 auch bezüglich der
Umfangsrichtung nach dem Prinzip einer Lavaldüse ausgestaltet sein. Dies ist am besten
in der Darstellung von Fig. 3 zu erkennen. Die Nuten 5 sind im mittleren Abschnitt
53 so ausgestaltet dass sie sich in Strömungsrichtung gesehen bezüglich der Umfangsrichtung
verengen. Dies wird dadurch realisiert, dass die durch die Rippen 55 gebildeten Wandungen
der Nuten 5 für jede Nut 5 nicht parallel verlaufen, sondern sich die eine Wandung
auf die ander zu erstreckt, sodass eine Reduzierung der Erstreckung der Nut 5 in Umfangsrichtung
erfolgt. Wie bereits vorne erwähnt ist bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel
bei jeder Nut 5 die eine Wandung linear ausgebildet, während die andere Wandung in
Strömungsrichtung gesehen derart gekrümmt ausgestaltet ist, dass sich der Strömungskanal
51 bezüglich der Umfangsrichtung verengt.
[0056] Durch die Ausgestaltung der Nuten 5 bzw. der Strömungskanäle 51 nach dem Prinzip
einer Lavaldüse lässt sich die als Zerstäubungsmedium verwendete Luft auch stromabwärts
der engsten Stelle noch zusätzlich mit kinetischer Energie beaufschlagen und damit
beschleunigen. Dies geschieht wie bei einer Lavaldüse durch den sich in Strömungsrichtung
wieder aufweitenden Strömungsquerschnitt. Hieraus resultiert ein höherer Energieeintrag
in die zu zerstäubenden Komponenten. Zusätzlich wird der Strahl durch diese Realisierung
des Lavalprinzips stabilisiert. Die divergierende, das heisst sich wieder aufweitende
Öffnung des jeweiligen Strömungskanals 51 hat zudem den positiven Effekt einer Vermeidung
oder zumindest einer deutlichen Reduktion von Fluktuationen im Strahl.
[0057] Im Betrieb funktioniert dieses erste Ausführungsbeispiel wie folgt. Der statische
Sprühmischer wird mittels seines Verbindungsstücks 23 mit einem Vorratsgefäss verbunden,
welches die beiden Komponenten von einander getrennt enthält, beispielsweise mit einer
Zwei-Komponenten-Kartusche. Der Einlasskanal 41 der Zerstäubungshülse 4 wird mit einer
Quelle für das Zerstäubungsmedium, beispielsweise einer Druckluftquelle verbunden.
Nun werden die beiden Komponenten ausgetragen, gelangen in den statischen Sprühmischer
1 und werden dort mittels des Mischelements 3 innig durchmischt. Als homogen durchmischtes
Material gelangen die beiden Komponenten nach Durchströmen des Mischelements 3 durch
den Ausgangsbereich 26 des Mischergehäuses 2 zur Austrittsöffnung 22. Die Druckluft
strömt durch den Einlasskanal 41 der Zerstäubungshülse 4 in den Ringraum 6 zwischen
der Innenfläche der Zerstäubungshülse 4 und der Aussenfläche des Mischergehäuses 2,
erhält dabei durch die asymmetrische Anordnung einen Drall und gelangt von dort durch
die Nuten 5, welche die Strömungskanäle 51 bilden, zum distalen Ende 21 und somit
zur Austrittsöffnung 22 des Mischergehäuses 3. Hier trifft die durch den Drall stabilisierte
Druckluftströmung auf das durch die Austrittsöffnung 22 austretende durchmischte Material,
zerstäubt es gleichmässig und transportiert es als Sprühstrahl zu dem zu behandelnden
oder zu beschichtenden Substrat. Da bei einigen Anwendungen das Austragen der Komponenten
aus dem Vorratsgefäss mit Druckluft bzw. druckluftunterstützt erfolgt, kann die Druckluft
auch für die Zerstäubung verwendet werden.
[0058] Ein Vorteil des erfindungsgemässen statischen Sprühmischers 1 ist in seiner besonders
einfachen Konstruktion und Herstellung zu sehen. Im Prinzip bedarf es bei dem hier
beschriebenen Ausführungsbeispiel nur dreier Teile, nämlich eines einstückigen Mischergehäuses
2, eines einstückigen Mischelements 3 und einer einstückigen Zerstäubungshülse 4,
wobei jedes dieser Teile in einfacher und wirtschaftlicher Weise mittels Spritzgiessens
herstellbar ist. Die besonders einfache Konstruktion ermöglicht auch ein - zumindest
weitgehend - automatisiertes Zusammensetzen der Teile des statischen Sprühmischers
1. Insbesondere sind keine Verschraubungen dieser drei Teile notwendig.
[0059] Im Hinblick auf eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung ist es vorteilhaft,
wenn das Mischergehäuse und/oder die Zerstäubungshülse spritzgegossen sind, vorzugsweise
aus einem Thermoplast.
[0060] Aus dem gleichen Grund ist es vorteilhaft, wenn das Mischelement einstückig ausgestaltet
und spritzgegossen ist, vorzugsweise aus einem Thermoplast.
[0061] Im Folgenden wird anhand der Fig. 9-15 noch ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen
statischen Sprühmischers erläutert. Dabei wird nur auf die wesentlichen Unterschiede
im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel eingegangen. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
sind gleiche oder von der Funktion her gleichwertige Teile mit denselben Bezugszeichen
versehen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Die bezüglich des ersten Ausführungsbeispiels
gegebenen Erläuterungen sowie die anhand des ersten Ausführungsbeispiels erklärten
Massnahmen und Varianten gelten in sinngemäss gleicher Weise auch für das zweite Ausführungsbeispiel.
[0062] Fig. 9 zeigt einen Längsschnitt des zweiten Ausführungsbeispiels, analog zu Fig.
1. Fig. 10 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung des distalen Endbereichs
des zweiten Ausführungsbeispiels. In Fig. 11 ist in analoger Weise zu Fig. 3 eine
perspektivische Darstellung der Zerstäubungshülse 4 dargestellt, wobei der Blick in
Strömungsrichtung in die Zerstäubungshülse hinein erfolgt. Fig. 12 zeigt in einer
zu Fig. 5 analogen Darstellung den distalen Endbereich 27 des Mischergehäuses. Um
den genauen Verlauf der Nuten 5 des zweiten Ausführungsbeispiels noch deutlicher zu
machen ist zusätzlich zu Fig. 11 in den Fig. 13-15 jeweils ein Querschnitt senkrecht
zur Längsachse A dargestellt, und zwar in Fig. 13 entlang der Schnittlinie XIII-XIII
in Fig. 9; in Fig. 14 entlang der Schnittlinie XIV-XIV; und in Fig. 15 entlang der
Schnittlinie XV-XV in Fig. 9.
[0063] Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die sich ändernde Neigung der Strömungskanäle
51 zur Längsachse A durch eine kontinuierliche Änderung realisiert. Dazu weist die
Zerstäubungshülse 4 einen Abschnitt 56 auf (siehe Fig. 11), in welchem sich die Neigung
der Nuten 5 in Strömungsrichtung gesehen kontinuierlich ändert. Dazu ist die Innenfläche
der Zerstäubungshülse 4 zumindest im Abschnitt 56 in Strömungsrichtung gekrümmt ausgestaltet,
sodass sich hier die Neigung der Nuten 5 kontinuierlich ändert.
[0064] Zur Erzeugung bzw. zum Verstärken der Drallbewegung verlaufen die Strömungskanäle
51 spiralförmig um die Längsachse A, wobei ihre Erstreckung in der Umfangsrichtung
im Abschnitt 56 in Strömungsrichtung gesehen abnimmt.
[0065] Fig. 12 zeigt eine perspektivische Darstellung des distalen Endbereichs 27 des Mischergehäuses
2 mit dem distalen Ende 21. Der distale Endbereich 27 des Mischergehäuses 2 verjüngt
sich auf das distale Ende 21 hin. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist der distale Endbereich
27 als Teil eines Rotationsellipsoid ausgestaltet, d.h. zusätzlich zu der Krümmung
in Umfangsrichtung ist auch in der durch die Längsachse A definierten axialen Richtung
eine Krümmung vorgesehen. Die beiden in Richtung der Längsachse A gesehen hintereinander
angeordnete Bereiche, nämlich der stromaufwärts angeordnete flachen Bereich 271 und
der sich daran anschliessenden steileren Bereich 272. sind jeweils auch in axialer
Richtung gekrümmt, das heisst in den Bereichen 271 und 272 ist die Aussenfläche des
Mischergehäuses 2 jeweils als Teilfläche eines Rotationsellipsoids ausgestaltet, wobei
die Krümmung des flachen Bereichs 271 kleiner ist als die Krümmung des steileren Bereichs
272. Hierdurch lässt sich beim Zusammenwirken des Mischergehäuses 2 und der Zerstäubungshülse
4 auch beim zweiten Ausführungsbeispiel das Prinzip einer Lavaldüse bezüglich der
radialen Richtung realisieren.
1. Statischer Sprühmischer (1) zum Mischen und Sprühen von mindestens zwei fliessfähigen
Komponenten mit einem rohrförmigen Mischergehäuse (2), das sich in Richtung einer
Längsachse (A) bis zu einem distalen Ende (21) erstreckt, welches eine Austrittsöffnung
(22) für die Komponenten aufweist, mit mindestens einem in dem Mischergehäuse (2)
angeordneten Mischelement (3) zum Durchmischen der Komponenten, sowie mit einer Zerstäubungshülse
(4), die eine Innenfläche aufweist, welche das Mischergehäuse (2) in seinem Endbereich
(27) umschliesst, wobei die Zerstäubungshülse (4) einen Einlasskanal (41) für ein
unter Druck stehendes Zerstäubungsmedium aufweist, wobei in der Aussenfläche des Mischergehäuses
(2) oder in der Innenfläche der Zerstäubungshülse (4) mehrere sich jeweils zum distalen
Ende (21) erstreckende Nuten (5) vorgesehen sind, die zwischen der Zerstäubungshülse
(4) und dem Mischergehäuse (2) separate Strömungskanäle (51) bilden, durch welche
das Zerstäubungsmedium vom Einlasskanal (41) der Zerstäubungshülse (4) zum distalen
Ende (21) des Mischergehäuses (2) strömen kann, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Strömungskanal (51) in Strömungsrichtung jeweils eine sich ändernde Neigung
zur Längsachse (A) aufweist.
2. Statischer Sprühmischer nach Anspruch 1, wobei jede Nut (5) in Strömungsrichtung gesehen
drei hintereinander angeordnete Abschnitte (52,53,54) aufweist, wobei der mittlere
Abschnitt (53) eine Neigung zur Längsachse (A) aufweist, die grösser ist als die Neigung
der beiden benachbarten Abschnitte (52,54).
3. Statische Sprühmischer nach Anspruch 2, wobei der mittlere Abschnitt (53) eine Neigung
zur Längsachse (A) aufweist, die grösser als 45° ist.
4. Statischer Sprühmischer nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jede Nut (5)
in Strömungsrichtung gesehen einen Abschnitt (56) aufweist, in welchem sich die Neigung
zur Längsachse (A) kontinuierlich ändert.
5. Statischer Sprühmischer nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem das Mischergehäuse
(2) einen distalen Endbereich (27) aufweist, der sich auf das distale Ende (21) hin
verjüngt und bei welchem die Innenfläche der Zerstäubungshülse (4) zum Zusammenwirken
mit dem distalen Endbereich (27) ausgestaltet ist.
6. Statischer Sprühmischer nach Anspruch 5, bei welchem die Aussenfläche des Mischergehäuses
(2) im distalen Endbereich (27) zumindest teilweise als Kegelstumpffläche oder als
in axialer Richtung gekrümmte Fläche ausgestaltet ist.
7. Statischer Sprühmischer nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das distale
Ende (21) des Mischergehäuses (2) über die Zerstäubungshülse (4) herausragt.
8. Statischer Sprühmischer nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem die Strömungskanäle
(51) nach dem Prinzip einer Lavaldüse ausgestaltet sind mit einem sich in Strömungsrichtung
gesehen zunächst verengenden und anschliessend erweiternden Strömungsquerschnitt.
9. Statischer Sprühmischer nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem sich die
Nuten (5) in Strömungsrichtung gesehen bezüglich der Umfangsrichtung verengen.
10. Statischer Sprühmischer nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem jede Nut
(5) von zwei Wandungen begrenzt ist, von denen mindestens eine in Strömungsrichtung
gesehen gekrümmt ausgestaltet ist.
11. Statischer Sprühmischer nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem die Erstreckung
der Nuten (5) auch eine Komponente in Umfangsrichtung hat.
12. Statischer Sprühmischer nach einem der vorangehenden Ansprüche bei welchem die Nuten
(5) einen im wesentlichen spiralförmigen Verlauf bezüglich der Längsachse (A) haben.
13. Statischer Sprühmischer nach Anspruch 1, bei welchem die Zerstäubungshülse (4) gewindefrei
mit dem Mischergehäuse (2) verbunden ist.
14. Statischer Sprühmischer nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem der Einlasskanal
(41) asymmetrisch bezüglich der Längsachse (A) angeordnet ist.
15. Statischer Sprühmischer nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem der Einlasskanal
(41) senkrecht zur Längsachse (A) in die Innenfläche der Zerstäubungshülse (4) einmündet.
1. A static spray mixer (1) for the mixing and spraying of at least two flowable components
having a tubular mixer housing (2) which extends in the direction of a longitudinal
axis (A) up to a distal end (21) which has an outlet opening (22) for the components,
having at least one mixing element (3) arranged in the mixer housing (2) for the mixing
of the components as well as having an atomization sleeve (4) which has an inner surface
which surrounds the mixer housing (2) in its end region (27), wherein the atomization
sleeve (4) has an inlet channel (41) for a pressurized atomization medium, wherein
a plurality of grooves (5) are provided in the outer surface of the mixer housing
(2) or in the inner surface of the atomization sleeve (4) which respectively extend
toward the distal end (21) and which form separate flow channels (51) between the
atomization sleeve (4) and the mixer housing (2) through which the atomization medium
can flow from the inlet channel (41) of the atomization sleeve (4) to the distal end
(21) of the mixer housing (2), characterized in that each flow channel (51) has a respective changing inclination toward the longitudinal
axis (A) in the direction of flow.
2. A static spray mixer in accordance with claim 1, wherein each groove (5) has three
sections (52, 53, 54) arranged after one another, viewed in the direction of flow,
with the middle section (53) having an inclination toward the longitudinal axis (A)
which is larger than the inclination of the two adjacent sections (52, 54).
3. A static spray mixer in accordance with claim 2, wherein the middle section (53) has
an inclination toward the longitudinal axis (A) which is larger than 45°.
4. A static spray mixer in accordance with any one of the preceding claims, wherein each
groove (5) has a section (56), viewed in the direction of flow, in which the inclination
toward the longitudinal axis (A) changes continuously.
5. A static spray mixer in accordance with any one of the preceding claims, wherein the
mixer housing (2) has a distal end region (27) which tapers toward the distal end
(21) and wherein the inner surface of the atomization sleeve (4) is configured for
cooperation with the distal end region (27).
6. A static spray mixer in accordance with claim 5, wherein the outer surface of the
mixer housing (2) is configured at least partly as a frustoconical surface or as a
surface curved in the axial direction in the distal end region (27).
7. A static spray mixer in accordance with any one of the preceding claims, wherein the
distal end (21) of the mixer housing (2) projects beyond the atomization sleeve (4).
8. A static spray mixer in accordance with any one of the preceding claims, wherein the
flow channels (51) are configured in accordance with the principle of a Laval nozzle
having a flow cross-section first narrowing and subsequently widening, viewed in the
direction of flow.
9. A static spray mixer in accordance with any one of the preceding claims, wherein the
grooves (5) narrow with respect to the peripheral direction, viewed in the direction
of flow.
10. A static spray mixer in accordance with any one of the preceding claims, wherein each
groove (5) is bounded by two walls of which at least one is configured as curved,
viewed in the direction of flow.
11. A static spray mixer in accordance with any one of the preceding claims, wherein the
extent of the grooves (5) also has a component in the peripheral direction.
12. A static spray mixer in accordance with any one of the preceding claims, wherein the
grooves (5) have a substantially spiral extent with respect to the longitudinal axis
(A).
13. A static spray mixer in accordance with claim 1, wherein the atomization sleeve (1)
is connected in a thread-free manner to the mixer housing (2).
14. A static spray mixer in accordance with any one of the preceding claims, wherein the
inlet channel (41) is arranged asymmetrically with respect to the longitudinal axis
(A).
15. A static spray mixer in accordance with any one of the preceding claims, wherein the
inlet channel (4) opens into the inner surface of the atomization sleeve (4) perpendicular
to the longitudinal axis (A).
1. Mélangeur de projection statique (1) pour mélanger et projeter au moins deux composants
capables de s'écouler, comprenant un boîtier de mélangeur (2) de forme tubulaire qui
s'étend en direction d'un axe longitudinal (A) jusqu'à une extrémité distale (21)
qui comporte une ouverture de sortie (22) pour les composants, comprenant au moins
un élément mélangeur (3) agencé dans le boîtier de mélangeur (2) pour mélanger intimement
les composants, et comprenant une douille de pulvérisation (4), qui comporte une surface
intérieure, qui entoure le boîtier de mélangeur (2) dans sa zone terminale (27), dans
lequel la douille de pulvérisation (4) comporte un canal d'entrée (41) pour un milieu
de pulvérisation sous pression, dans lequel, dans la surface extérieure du boîtier
de mélangeur (2) ou dans la surface intérieure de la douille de pulvérisation (4)
il est prévu plusieurs rainures (5) s'étendant respectivement vers l'extrémité distale
(21) et formant entre la douille de pulvérisation (4) et le boîtier de mélangeur (2)
des canaux d'écoulement séparés (51) via lesquels le milieu de pulvérisation peut
s'écouler depuis le canal d'entrée (1) de la douille de pulvérisation (4) vers l'extrémité
distale (21) du boîtier de mélangeur (2), caractérisé en ce que chaque canal d'écoulement (51) présente en direction d'écoulement respectivement
une inclinaison qui varie par rapport à l'axe longitudinal (A).
2. Mélangeur de projection statique selon la revendication 1, dans lequel chaque rainure
(5) comporte, vue en direction d'écoulement, trois tronçons agencés les uns derrière
les autres (52, 53, 54), dans lequel le tronçon médian (53) présente par rapport à
l'axe longitudinal (A) une inclinaison qui est plus grande que l'inclinaison des deux
tronçons voisins (52, 54).
3. Mélangeur de projection statique selon la revendication 2, dans lequel le tronçon
médian (53) présente par rapport à l'axe longitudinal (A) une inclinaison qui est
plus grande que 45°.
4. Mélangeur de projection statique selon l'une des revendications précédentes, dans
lequel chaque rainure (5) comporte, vue en direction d'écoulement, un tronçon (56)
dans lequel l'inclinaison par rapport à l'axe longitudinal (A) varie en continu.
5. Mélangeur de projection statique selon l'une des revendications précédentes, dans
lequel le boîtier de mélangeur (2) comporte une zone terminale distale (27), qui va
en se rétrécissant vers l'extrémité distale (21), et dans lequel la surface intérieure
de la douille de pulvérisation (4) est conçue pour coopérer avec la zone terminale
distale (27).
6. Mélangeur de projection statique selon la revendication 5, dans lequel la surface
extérieure du boîtier de mélangeur (2) est conçue dans la zone terminale distale (27)
au moins partiellement comme une surface en tronc de cône ou comme une surface incurvée
en direction axiale.
7. Mélangeur de projection statique selon l'une des revendications précédentes, dans
lequel l'extrémité distale (27) du boîtier de mélangeur (2) dépasse au-delà de la
douille de pulvérisation (4).
8. Mélangeur de projection statique selon l'une des revendications précédentes, dans
lequel les canaux d'écoulement (51) sont conçus d'après le principe des buses de Laval,
avec une section d'écoulement qui, vue en direction d'écoulement, va tout d'abord
en se rétrécissant et ensuite en s'élargissant.
9. Mélangeur de projection statique selon l'une des revendications précédentes, dans
lequel les rainures (5) vont, vues en direction d'écoulement, en se rétrécissant par
rapport à la direction périphérique.
10. Mélangeur de projection statique selon l'une des revendications précédentes, dans
lequel chaque rainure (5) est délimitée par deux parois dont l'une au moins est conçue
de manière incurvée, vue en direction d'écoulement.
11. Mélangeur de projection statique selon l'une des revendications précédentes, dans
lequel l'extension des rainures (5) présente également une composante en direction
périphérique.
12. Mélangeur de projection statique selon l'une des revendications précédentes, dans
lequel les rainures (5) ont un tracé sensiblement en forme de spirale par rapport
à l'axe longitudinal (A).
13. Mélangeur de projection statique selon la revendication 1, dans lequel la douille
de pulvérisation (4) est reliée sans pas de vis avec le boîtier de mélangeur (2).
14. Mélangeur de projection statique selon l'une des revendications précédentes, dans
lequel le canal d'entrée (41) est agencé de manière asymétrique par rapport à l'axe
longitudinal (A).
15. Mélangeur de projection statique selon l'une des revendications précédentes, dans
lequel le canal d'entrée (41) débouche perpendiculairement à l'axe longitudinal (A)
dans la surface intérieure de la douille de pulvérisation (4).