Statischer Mischer

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen statischen Mischer zum Mischen von zwei Materialkomponenten beim Austritt aus zwei in ein gemeinsames Mischrohr führenden Austrittskanälen einer Zweikomponentenkartusche.

[0002] Statische Mischer sind zum Beispiel aus US 4 878 624 bekannt und bestehen aus einer Reihe von meist gleichen, axial aneinander gereihten und jeweils üblicherweise um 90°winkelversetzten Mischflügelelementen, die starr miteinander verbunden sind und in einem Mischrohr sitzen, das einlassseitig eine mit den Auslässen der Zweikomponentenkartusche verbindbare Hülse aufweist.

[0003] Das Ziel bei der Konstruktion solcher statischer Mischer besteht darin, ein möglichst gutes Mischergebnis bei möglichst geringem Strömungswiderstand zu erzeugen. Es ist also wünschenswert, zur Widerstandsreduzierung mit möglichst wenigen Mischelementen auszukommen, andererseits aber am Ende des statischen Mischers einen homogen vermischten Materialstrom zu haben.

[0004] Die Mischwirkung solcher statischer Mischer besteht darin, dass der aus den beiden Auslässen der Kammern der Zweikomponentenkartusche austretende Gesamtmaterialstrom möglichst effizient wiederholten Strangteilungen, richtungswechselnden Strangbewegungen und Strangzusammenführungen zu unterziehen, um dadurch die innige und homogene Vermischung der beiden Komponenten zu erzielen.

[0005] Bei Zweikomponentenkartuschen, bei denen die Materialstränge der beiden Komponenten im wesentlichen koaxial in den Mischer eintreten, besteht zu dem das Problem, dass oft noch nach einer Reihe durchlaufener Mischelemente die innere Materialkomponente sich immer noch im wesentlichen innen und die äußere Materialkomponente sich immer noch im wesentlichen außen befindet und dadurch das Erreichen einer homogenen Durchmischung langwierig ist.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, einen solchen statischen Mischer zu schaffen, der zum Vermischen von koaxial aus einer Zweikomponentenkartusche austretenden Materialsträngen die oben genannten Ziele bei einer sehr einfachen Konstruktion möglichst gut erreicht.

[0007] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch den im Anspruch 1 angegebenen Aufbau eines statischen Mischers gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0008] Der erfindungsgemäße statische Mischer besteht also zunächst in bekannter Weise aus einer Anzahl axial aneinandergereihter und fest miteinander verbundener, jeweils zueinander winkelversetzter Mischelemente, die jeweils die Gestalt von Doppelwendelabschnitten haben.

[0009] Erfindungsgemäß ist eingangsseitig eine der Mischelementenreihe vorgeschaltete Prallplatte vorgesehen, die einen zentrischen, sich stromauf in den Materialstrom erstreckenden Zapfen oder Dorn aufweist, der in Strömungsrichtung divergierend in eine achssenkrechte Platte übergeht. Dabei hat die Platte eine etwa sternartige Konfiguration, deren Sternarme in Abhängigkeit von der Konsistenz der zu mischenden Materialien unterschiedlich flächig und groß gestaltet sein können, und zwischen ihren Sternarmen ebenfalls der Konsistenz in Form und Größe angepasste Durchtrittsöffnungen bilden, durch das das Material in einer entsprechenden Anzahl von Materialsträngen hindurchtritt und so in den Bereich des ersten Mischelements gelangt.

[0010] Die Größe der Durchtrittsöffnungen zwischen den Sternarmen hängt also auch wieder von der Konsistenz der zu mischenden Materialien ab. Der Zapfen erstreckt sich in den Materialstrom der inneren Materialkomponente der koaxial aus der Zweikomponentenkartusche austretenden Materialkomponenten, und die vorzugsweise bogenförmig divergierende Gestaltung des Übergangs von dem Zapfen in die sternartige Platte dient dazu, den inneren Materialstrom effektiv und gleichmäßig über dem Querschnitt verteilt radial nach außen umzulenken, um ihn über den ganzen Mischerquerschnitt mit der radial außen eintretenden äußeren Materialkomponente zusammenzubringen, so dass die beiden koaxial aus der Zweikomponentenkartusche austretenden Materialstränge bereits in zusammengeführter Form schon in das erste Mischelement der Mischelementenreihe eintritt.

[0011] Die sternartigen Arme der Platte, die zwischen sich Durchtrittsöffnungen bilden, bewirken, dass die zusammengeführten Materialien bereits in Gestalt einzelner Stränge in den Mischer eintreten, wo dann durch die aufeinanderfolgenden, drehversetzten und jeweils wendelförmigen Mischelemente fortgesetzte Strangaufteilungen, richtungswechselnde Strangumlenkungen, und Strangzusammenführungen erfolgen, wodurch das Mischen bewirkt wird.

[0012] In weiterer Ausbildung der Erfindung können auch jeweils nach einzelnen Gruppen von aufeinanderfolgenden Mischelementen solche sternförmigen Platten gleicher oder ähnlicher Konfiguration zwischen mehreren aufeinanderfolgenden Gruppen von aneinandergereihten Mischelementen vorgesehen sein.

[0013] Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den anliegenden Zeichnungen dargestellt, und die Erfindung wird anhand dieser Ausführungsbeispiele nachstehend mehr im einzelnen kurz beschrieben.

[0014] In den Zeichnungen zeigen die Fig. 1 bis 8 jeweils in Seitenansicht, perspektivischer Ansicht und Unteransicht einige Ausführungsbeispiele von statischen Mischern nach der Erfindung.

[0015] Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 5 ist jeweils nur eingangsseitig an der Reihe von aufeinanderfolgenden Mischelementen 2 eine Prallplatte 1 mit stromaufwärts weisendem zentrischem Zapfen 11, einem divergierenden Übergang in die eigentliche Platte, und sternartiger Konfiguration vorgesehen. Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 6 bis 8 sind mehrere solcher Prallplatten 1 vorgesehen, nämlich jeweils eirigangsseitig und jeweils nach einer Gruppe von Mischelementen 2.

[0016] In allen Zeichnungsfiguren ist die eingangsseitige Platte mit 1 bezeichnet, und die Mischelemente sind mit 2 bezeichnet. Die weiteren Platten zwischen aufeinanderfolgenden Gruppen von Mischelementen 2 sind in den Fig. 6 bis 8 mit 1a und 1b bezeichnet.

[0017] Die Mischelemente 2 sind bei allen dargestellten Ausführungsformen in einer üblichen Weise ausgebildet, nämlich als um jeweils 90° winkelversetzt angeordnete Mischelemente, die jeweils die Gestalt eines zweigängigen Wendelabschnitts haben, der eine 180°-Drehung durchläuft.

[0018] Die eingangsseitige Prallplatte 1 (und ebenso die gegebenenfalls nachfolgenden Prallplatten 1a, 1b) haben jeweils einen stromaufwärts weisenden zentrischen Zapfen 11, einen bogenförmig divergierenden Übergangsbereich 12, der kegelig oder pyramidenartig ausgebildet sein kann, und die eigentliche Platte 13, die bei den dargestellten Beispielen jeweils vier Sternarme hat, die radial nach außen ragen und je nach Ausführungsform mehr oder weniger breite Durchtrittsöffnungen 14 zwischen sich bilden, die mehr oder weniger weit im radial äußeren Bereich liegen. Die Größe der Durchtrittsöffnungen 14 sowie deren Konfiguration, und dementsprechend die Flächengröße und Konfiguration der Sternarme der Platte 13, hängen jeweils maßgeblich von den Konsistenzen der zu durchmischenden Materialien ab. Es versteht sich, dass, je kleiner die Durchtrittsöffnungen sind, desto größer der Druckverlust und damit der notwendige Auspressdruck ist. Je zäher die zu vermischenden Materialkomponenten sind, desto größer sind dementsprechend auch die Durchtrittsöffnungen.

[0019] Bei den Ausführungsbeispielen sind die Mischelemente 2 jeweils um 90° gegeneinander versetzt, und jedes Mischelement durchläuft eine 180°-Drehung. Dies ist allerdings nur beispielhaft, es können auch andere Gestaltungen von Mischelementen und andere Drehversatzwinkel Anwendung finden.

[0020] Entsprechend der Konfiguration und Anordnung der Mischelemente haben bei den dargestellten Ausführungsbeispielen die Platten 1 jeweils eine vierarmige Sternkonfiguration. Es können aber auch weniger oder mehr Sternarme sein.

[0021] Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist jede Prallplatte 1 so orientiert, dass zwei der vier Sternarme vor der Eintrittkante des darauf folgenden Mischelements liegen.

Ansprüche

1. Statischer Mischer, der in einem Mischrohr angeordnet ist, dessen Einlaß zur Aufnahme zweier im wesentlichen koaxialer Materialkomponentenstränge aus dem Auslaß einer Zweikomponentenkartusche bestimmt ist, mit einer Mehrzahl von axial aneinander gereiht angeordneten und fest miteinander verbundenen feststehenden Mischelementen (2) in Gestalt von Doppelwendelabschnitten, die jeweils drehwinkelversetzt aufeinanderfolgend angeordnet sind, wobei
am Eintrittsende des statischen Mischers vor dem ersten Mischelement (2) eine Prallplatte (1) angeordnet ist, die einen stromaufwärts vorspringenden zentrischen Dorn oder Zapfen (11) aufweist, der über einen den inneren Materialstrom radial nach außen umlenkenden divergierenden Übergangsbereich in die eigentliche achssenkrechte Prallplatte (13) übergeht, die sternartig mit einer Anzahl von Stemarmen ausgebildet ist, die zwischen sich Durchtrittsöffnungen (14) bilden.

2. Statischer Mischer nach Anspruch 1, wobei der Übergangsbereich (12) des Doms oder Zapfens konkav bogenförmig gewölbt und der Dorn oder Zapfen im übrigen kegel- oder pyramidenartig ausgebildet ist.

3. Statischer Mischer nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Prallplatte (13) vier kreuzförmig angeordnete Sternarme hat und vier Durchtrittsöffnungen zwischen den Sternarmen bildet.

4. Statischer Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Sternarme von einem kreisförmigen Mittelbereich der Prallplatte (13) ausgehen.

5. Statischer Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Sternarme sich von radial innen nach radial außen stetig oder bogenförmig oder in abgestufter Weise in ihrer Breite verjüngen.

6. Statischer Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mindestens eine weitere Prallplatte (13) mit den Merkmalen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 zwischen Gruppen von jeweils mehreren aufeinander folgenden Mischelementen (2) angeordnet ist.

7. Statischer Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die oder jede Prallplatte (13) so orientiert ist, dass die Eintrittskante des auf die Prallplatte folgenden Mischelements (2) jeweils axial hinter einem Stemarm der Prallplatte (1) liegt.

Claims

1. A static mixer that is arranged in a mixing tube, the inlet of which is intended for receiving two substantially coaxial strands of material components from the outlet of a two-component cartridge, with a plurality of stationary mixing elements (2) that are arranged in an axially juxtaposed manner and fixedly connected to each other, and which are in the form of double screw portions that are arranged in succession, respectively offset from each other by a rotational angle, wherein a baffle plate (1) is arranged at the inlet end of the static mixer before the first mixing element (2), the baffle plate having a central thorn or pin (11) projecting in the upstream direction and merging with the proper baffle plate (13) that is perpendicular to the axis via a divergent merging region that diverts the inner material stream radially outwards, the baffle plate being formed like a star with a number of star arms which define passage openings (14) between them.

2. The static mixer according to claim 1, wherein the merging region (12) of the thorn or pin is concavely curved in an arc-like manner, and the thorn or pin is otherwise formed like a cone or a pyramid.

3. The static mixer according to claim 1 or 2, wherein the baffle plate (13) has four star arms arranged in the form of a cross, and forms four passage openings between the star arms.

4. The static mixer according to any one of claims 1 to 3, wherein the star arms extend from a circular central region of the baffle plate (13).

5. The static mixer according to any one of claims 1 to 4, wherein the star arms are tapering in width from radially inwards to radially outwards in a continuous, arched or stepped manner.

6. The static mixer according to any one of claims 1 to 5, wherein at least one further baffle plate (13) having the features of any one or more of claims 1 to 5 is respectively arranged between groups of multiple juxtaposed mixing elements (2).

7. The static mixer according to any one of claims 1 to 6, wherein the or each baffle plate (13) is oriented in such a way that the input edge of the mixing element (2) following the baffle plate lies in each case axially behind one star arm of the baffle plate (1).

Revendications

1. Mélangeur statique disposé dans une tube de mélange, dont l'entrée est destinée à recevoir deux brins sensiblement coaxiaux de composants du matériau à partir de la sortie d'une cartouche à deux composants, comportant une pluralité d'éléments de mélange (2) disposés en succession axiale et reliés les uns avec les autres de manière fixe, et présentant la forme des portions à double spirale disposées en succession et décalées par un angle de rotation, dans lequel une plaque déflectrice (1) est disposée à l'extrémité d'entrée du mélangeur statique avant le premier élément de mélange (2), la plaque comportant une épine ou une broche (11) centrée saillant dans la direction en amont qui se raccorde, au moyen d'une zone de transition divergeant et défléchissant le flux de matériau interne vers l'extérieur, à la plaque déflectrice (13) propre s'étendant perpendiculairement par rapport à l'axe, la plaque déflectrice étant formée avec un nombre des bras d'étoile, qui forment des passages (14) entre eux.

2. Mélangeur statique selon la revendication 1, dans lequel la zone de transition (12) de l'épine ou de la broche est incurvée de manière concave en forme d'arc, et l'épine ou la broche est en outre configurée sous forme conique ou de pyramide.

3. Mélangeur statique selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel la plaque déflectrice (13) comporte quatre bras d'étoile disposés en croix, et définit quatre ouvertures de passage entre les bras d'étoile.

4. Mélangeur statique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les bras d'étoile partent d'une région circulaire centrale de la plaque déflectrice (13).

5. Mélangeur statique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les bras d'étoile se réduisent dans leur largeur radialement à partir de l'intérieur vers l'extérieur, de façon continue, sous forme d'arc ou de façon échelonnée.

6. Mélangeur statique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel au moins une autre plaque déflectrice (13) avec les caractéristiques selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 6 est disposée respectivement entre des groupes de plusieurs éléments de mélange (2) successifs.

7. Mélangeur statique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la ou chaque plaque déflectrice est orientée de telle sorte que le bord d'entrée de l'élément de mélange suivant la plaque déflectrice se trouve, en chaque cas, axialement derrière un bras d'étoile de la plaque déflectrice (1).

Zeichnung