EP1312409B1 - Rohrmischer mit einem longitudinalen Einbaukörper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohrmischer mit einem longitudinalen Einbaukörper gemäss Oberbegriff von Anspruch 1 sowie Verwendungen des Mischers.

Aus der EP-A- 1 125 625 ist ein solcher statischer Mischer zum Durchführen eines laminaren Mischvorgangs bekannt, bei dem hochviskose Stoffe wie beispielsweise Dichtmassen, Zweikomponenten-Schäume oder Zweikomponenten-Klebstoffe gemischt werden. Dieser Mischer ist als "Einwegmischer" für einen einmaligen Gebrauch verwendbar. Er ist ein Rohrmischer mit einem longitudinalen Einbaukörper, der eine besondere Struktur aufweist. Diese Mischerstruktur ist durch Modifikationen aus einer Grundstruktur abgeleitet. Mit den Modifikationen wird angestrebt, "mischresistente Strömungsfäden", die bei einem mit der Grundstruktur durchgeführten laminaren Mischvorgang auftreten, zwecks Verbesserung des Mischresultats zu beeinflussen. Mit dem Begriff "mischresistenter Strömungsfaden", der nachfolgend "mischresistente Strähne" genannt wird, bezieht man sich auf die Erscheinung, dass es Strömungsfäden gibt, die aus nur einer der zu mischenden Komponenten bestehend die Mischerstruktur durchlaufen und dabei praktisch keine oder lediglich eine ungenügende Vermengung mit benachbarten Strömungsfäden erfahren.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Rohrmischer mit einem longitudinalen Einbaukörper zu schaffen, in dem das Auftreten von mischresistenten Strähnen durch weitere Massnahmen unterdrückt wird. Diese Aufgabe wird durch den im Anspruch 1 definierten Rohrmischer gelöst.

Der Rohrmischer enthält einen longitudinalen Einbaukörper, mit dem ein laminarer Mischvorgang in einem den Mischer laminar durchströmenden Medium bewirkt werden kann. Der Rohrmischer hat eine Hybridstruktur. Es sind mindestens zwei longitudinale Abschnitte kombiniert, die verschiedene Mischerstrukturen aufweisen. Es lässt sich einem ersten Abschnitt eine mischresistente Strähne zuordnen,die sich ergibt, wenn mit der ersten, in einem Rohrmischer eingesetzten Struktur ein laminarer Mischvorgang durchgeführt wird. Eine weitere mischresistente Strähne ist entsprechend einem zweiten Abschnitt zuordenbar, der benachbart zum ersten Abschnitt ist and der eine zweite Struktur aufweist. Am Übergang zwischen den Abschnitten sind die mischresistenten Strähnen transversal gegeneinander versetzt.

Die abhängigen Ansprüche 2 bis 9 betreffen vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Rohrmischers. Eine Verwendungsmöglichkeit des erfindungsgemässen Rohrmischers ist Gegenstand des Anspruchs 10.

Der longitudinale Einbaukörper hat in einer vorteilhaften Ausführungsform eine Hybridstruktur, die verschieden strukturierte Abschnitte aufweist. Diesen Abschnitten sind mischresistente Strähnen zuordenbar, die transversal gegeneinander versetzt sind, so dass keine dieser Strähnen eine Fortsetzung zu jeweils einer mischresistenten Strähne bildet, die in einem benachbarten Abschnitt auftritt

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

einen statischen Mischer mit einem bekannten, longitudinaten Einbaukörper, der eine nicht modifizierte Grundstruktur aufweist und der Teil einer Vorrichtung ist,

Fig. 2

einen ähnlichen Einbaukörper wie in Fig. 1,

Fig. 3

einen Abschnitt eines Einbaukörpers, der eine andere Mischerstruktur aufweist,

Fig. 4

drei Beispiele für erfindungsgemässe Hybridstrukturen, in denen verschiedene Mischerstrukturen kombiniert sind,

Fig. 5

eine dritte Mischerstruktur,

Fig. 6

Elemente zu einer "Multiflux"- Mischerstruktur,

Fig. 7

eine "Multiflux"- Mischerstruktur,

Fig. 8

eine Mischerstruktur mit sich kreuzenden Stegen,

Fig. 9

einen Abschnitt aus einem bekannten Wendelmischer und

Fig. 10

ein weiteres Beispiel zu einem Hybridstruktur-Abschnitt.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 100 strichpunktiert angedeutet. Diese enthält einen statischen Mischer mit einem longitudinalen Einbaukörper 1, durch den eine Mischerstruktur mit einer regelmässigen, nicht modifizierten Grundstruktur gebildet ist. Die Mischerstruktur ist in Fig. 1 als Seitenansicht und in Fig. 2 - etwas abgewandelt-als perspektivische Ansicht von unten abgebildet. Diese Grundstruktur ist aus den Veröffentlichungen EP-A- 0 749 776 und EP-A- 0 815 929 bekannt, in welchen sie auf zwei verschiedene Weisen beschrieben worden ist: Die Grundstruktur setzt sich aus einer Vielzahl von Mischelementen zusammen, die in einem Rohr 10 (mit einer Längsachse oder longitudinalen Richtung 11) hintereinander angeordnet sind; oder - gemäss der zweiten Definition - besteht sie aus einem Bündel von vier gekammerten Strängen, mit Mischkammem 18 ("mischwirksamen Kammern"), die sich jeweils zwischen zwei geschlossenen Enden 14a und 14b erstrecken und die bezüglich benachbarten Kammem 18 in longitudinaler Richtung 11 versetzt angeordnet sind. Jedes der Mischelemente (erste Definition) umfasst zwei axiale Abschnitte, wobei jedem der Abschnitte mindestens ein den Abschnitt unterteilender Trennsteg 12 bzw. 13 (radiale Wände) zugeordnet ist. Die Trennstege 12, 13 kreuzen sich und unterteilen den Rohrquerschnitt in gleich grosse Teilflächen. Die Teilflächen sind entweder offen oder durch Umlenkscheiben 14 abgedeckt.

Die Mischkammern 18 der Grundstruktur (zweite Definition) sind gleich gross und versetzt zueinander angeordnet. Zwei Eingänge 16a, 16b und zwei Ausgänge 17a, 17b, die in einer wechselständigen Abfolge angeordnet sind, bilden Verbindungen zu vier benachbarten Mischkammern 18. Zwei seitliche Verstärkungswände 15 erstrecken sich über die ganze Länge des longitudinalen Einbaukörpers 1.

Der in Fig. 2 ausschnittsweise gezeigte und mit Blick von unten dargestellte Einbaukörper 2 ist gegenüber jenem der Fig. 1 um 90° um die Längsachse 11 gedreht. Die Fig. 2 gibt ein anschaulicheres Bild der Strukturelemente, nämlich der Trennstege 12, 13 und der Umlenkscheiben 14. Es ist nur eine der seitlichen Verstärkungswände 15 vorhanden. Von der anderen, weggeschnittenen Wand ist strichpunktiert eine innere Oberfläche 15' angedeutet. Der gezeigte Ausschnitt des Einbaukörpers 2 enthält zwei vollständige Mischkammem 18. Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Struktur wird nachfolgend als "Struktur Q" bezeichnet. Diese Struktur Q, die eine regelmässige Grundstruktur ist, kann auch stellenweise strukturell modifiziert sein (vgl. EP-A- 1 125 625). Die Bezeichnung "Struktur Q" soll sich zusätzlich auch auf die modifizierte Grundstruktur beziehen.

Die Vorrichtung 100 umfasst einen zweikammerigen Behälter 100a, nämlich eine Kartusche, mit Kammem 101 und 102. Diese dienen zur separaten Aufnahme von zwei fliessfähigen Komponenten A und B. Durch Ausgänge des Behälters 100a können A und B mittels Kolben 111 und 112 in das Rohr 10 eingepresst werden (Pfeile A', B'). Nach einer Vermischung von A mit B im statischen Mischer, der sich aus dem Rohr 10 und dem longitudinalen Einbaukörper 1 bzw. 2 zusammensetzt, tritt das Gemisch durch eine Düse 120 aus der Vorrichtung 100 aus. Die Kartusche 100a kann mehr als zwei Kammem umfassen. Das Rohr 10 ist als ein auf die Kartusche 100a aufsetzbares Rohrteil ausgebildet.

Statt der Vorrichtung 100 kann beispielsweise auch eine Dosiereinrichtung verwendet werden, in welcher der erfindungsgemässe Rohrmischer eingesetzt wird. Die Komponenten A und B sind dabei in separaten Behältern enthalten, aus denen sie sich mittels Pumpen, insbesondere Dosierpumpen, in den Mischer fördern lassen.

Die Fig. 3 zeigt - mit Blick von unten - ein Element 3, das ein neues, etwas komplizierteres Beispiel einer Mischerstruktur darstellt. Dieses Element 3 ist dazu vorgesehen, die erfindungsgemässe Hybridstruktur beispielsweise in Kombination mit der bekannten Struktur Q zu bilden. Der sichtbare Teil des Elements 3 mit u-förmigen Querkanälen 31 und 32 erstreckt sich bis zu einer longitudinalen Mittelebene. Auf der Gegenseite hinter dieser Mittelebene ist die Struktur invers zum sichtbaren Teil ausgebildet, so dass die Querkanäle 31 und 32 in ihrer Verlängerung jeweils in Durchbrüche auf der Gegenseite übergehen. Diese Durchbrüche entsprechen Durchbrüchen 33 und 34 auf der sichtbaren Seite.

In den drei Beispielen der Fig. 4 sind Hybridstrukturen gemäss der Erfindung dargestellt, die durch Kombinationen der Struktur Q mit Strukturen X, X' und X" gegeben sind. Die Struktur X kann eine sogenannte "SMX"-Struktur sein; diese ist in Fig. 8 illustriert. Die Struktur X kann aber auch das Element 3 der Fig. 3 sein oder eine Plattenanordnung 5, wie sie in Fig. 5 illustriert ist, nämlich eine abgewandelte Struktur Q, bei der die Trennstege 13 und 14 entfernt sind und die eine Mehrzahl von Mischelementen (gemäss erster Definition) umfasst. Die Struktur X' in Fig. 4 entspricht der unteren Hälfte der Struktur X. Die Struktur X" weist Stege auf, die in einer alternierenden Anordnung auf zwei sich kreuzenden Ebenen liegen. Die Kreuzungslinie dieser Ebenen liegt auf einer longitudinalen en Mittelebene, die parallel zur Bildebene ist. Die Stege befinden sich auf der unteren Seite der Kreuzungslinie.

Die genannte Struktur Q umfasst im Einbaukörper 1, vorzugsweise einen Anteil, der überwiegt, der insbesondere - auf die Länge bezogen - grösser als 50 % ist. Mischresistente Strähnen, die sich in den die Struktur Q aufweisenden Abschnitten ergeben, werden in nachgeschalteten Strukturen X, X' bzw. X" aufgelöst oder zumindest transversal disloziert, so dass sie in weiteren Abschnitten nicht mehr als mischresistente Strähnen in Erscheinung treten.

Es ist vorteilhaft, wenn im Anschluss an die Kartusche 100a eine Struktur X der Struktur Q vorgelagert ist. Denn bei einer ungünstigen Orientierung der Struktur Q bezüglich den Kartuschenbehältem 101, 102 trägt der Eingangsbereich der Struktur Q, der den ersten Trennsteg 12 oder 13 umfasst, nichts zum Mischvorgang bei. Bei der Struktur X hat die Orientierung einen kleineren Einfluss auf die Mischwirkung.

Die Abschnitte des longitudinalen Einbaukörper 1 können separate Teile sein. Vorteilhafter ist aber, wenn der Einbaukörper 1 ganz oder zu einem Teil ein zusammenhängendes Stück bildet, wobei dieses Stück eine Kombination von mindestens zwei longitudinalen Abschnitten umfasst. Besonders vorteilhaft ist, wenn alle Abschnitte zusammen einen monolithischen Einbaukörper 1 bilden, der durch ein Gussverfahren herstellbar ist, der insbesondere mittels einer Spritzgiesstechnik aus einem Thermoplast herstellbar ist.

Aus der oben genannten EP-A- 0 749 776 ist bekannt, dass die Struktur Q eine Ähnlichkeit mit einer sogenannten "Multiflux"-Mischerstruktur hat. Die Mischerstruktur 6 der Fig. 7 mit den in Fig. 6 dargestellten Strukturelementen 6a, 6b ist eine zu einer "Multiflux"-Mischerstruktur 6 umgewandelte Struktur Q. Der longitudinale Einbaukörper 1 des erfindungsgemässen Rohrmischers kann abschnittsweise anstelle der Struktur Q oder zusätzlich zur Struktur Q die Mischerstruktur 6 enthalten. In den Strukturelementen 6a, 6b erscheinen anstelle der Umlenkplatte 4 der Struktur Q voluminösere Körper 64a, 64a', 64b und 64b', die jeweils die Form von zwei aufeinander gesetzten Keilen haben. In der Mischerstruktur 6 bilden die Strukturelemente 6a, 6b zwischen zwei Seitenwänden 65 in altemierender Anordnung eine dichte Abfolge.

Das in Fig. 8 gezeigte Element 8 weist eine Struktur ("SMX") mit Stegen 81, 82 auf, die bezüglich der longitudinalen Richtung des Rohrmischers geneigt sind. Benachbarte Stege 81, 82 sind in sich kreuzender Lage angeordnet Die vordere von zwei Seitenwänden 85 ist weggeschnitten und strichpunktiert als Fläche 85' angedeutet. Die Stege 81, 82 können verschieden breit sein, so dass sich Lücken zwischen einzelnen Stegen und der inneren Oberfläche des Rohrs 10 ergeben.

Der Rohrmischer kann auch einen kreisförmigen Querschnitt haben (vgl. EP-A- 0 749 776). In diesem Fall können für die Hybridstruktur auch Abschnitte mit einer bekannten Wendelstruktur 9 - siehe Fig. 9 - verwendet werden.

Die Fig. 10 zeigt ein weiteres Beispiel zu einem Abschnitt, der eine noch nicht bekannte Mischerstruktur 10 aufweist.

Der erfindungsgemässe Rohrmischer lässt sich zur Vermischung einer hochviskosen Komponenten A mit mindestens einer weiteren Komponente B in einer Vorrichtung 100 - siehe Fig. 1- verwenden. Die weitere Komponente B kann eine um einen Faktor 10 bis 1000 kleinere Viskosität als die hochviskose Komponente A aufweisen. Oder der Massenstrom der weiteren Komponente B kann um ein Vielfaches kleiner als der Massenstrom der hochviskosen Komponente A sein.

Claims (10)

1. Rohrmischer mit einem longitudinalen Einbaukörper (1), mit dem ein laminarer Mischvorgang in einem den Mischer laminar durchströmenden Medium (A, B) bewirkbar ist,
   gekennzeichnet durch eine Hybridstruktur des Rohrmischers, in dem mindestens zwei longitudinale Abschnitte kombiniert sind, die verschiedene Mischerstrukturen (X, Q) aufweisen, wobei einem ersten Abschnitt mit einer ersten Struktur (X) eine mischresistente Strähne zuordenbar ist, die sich ergibt, wenn mit der ersten, in einem Rohrmischer eingesetzten Struktur ein laminarer Mischvorgang durchgeführt wird, wobei femer entsprechend eine weitere mischresistente Strähne einem zweiten Abschnitt zuordenbar ist, der benachbart zum ersten Abschnitt ist und der eine zweite Struktur (Q) aufweist, und wobei am Übergang zwischen den Abschnitten die mischresistenten Strähnen transversal gegeneinander versetzt sind.
2. Rohrmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der longitudinale Einbaukörper (1) eine Hybridstruktur mit verschieden strukturierten Abschnitten aufweist, wobei diesen Abschnitten mischresistente Strähnen zuordenbar sind, die transversal gegeneinander versetzt sind.
3. Rohrmischer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abschnitt eine Struktur (Q) aufweist, die aus einem Bündel von vier gekammerten Strängen besteht, mit Mischkammem (18), die sich jeweils zwischen zwei geschlossenen Enden (14a, 14b) erstrecken und die bezüglich benachbarten Kammern in longitudinaler Richtung (11) versetzt angeordnet sind, und dass die genannte Struktur (Q) im Einbaukörper (1) einen Anteil umfasst, der vorzugsweise überwiegt.
4. Rohrmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abschnitt (X) eine Struktur (8) mit Stegen (81, 82) aufweist, die bezüglich der longitudinalen Richtung (11) geneigt sind, wobei benachbarte Stege mit sich kreuzenden Ausrichtungen angeordnet sind.
5. Rohrmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt (X) mit geneigten Stegen einen Eingangsbereich des Einbaukörpers bildet, wobei dieser Eingangsbereich insbesondere nach einer Kartusche (100a) angeordnet ist.
6. Rohrmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt kreisförmig ist und dass mindestens ein Abschnitt beispielsweise eine Wendelstruktur (9) aufweist.
7. Rohrmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte regelmässige Grundstrukturen aufweisen, die stellenweise strukturell modifiziert sind.
8. Rohrmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Einbaukörper (1) ganz oder zu einem Teil ein zusammenhängendes Stück bildet, wobei dieses Stück eine Kombination von mindestens zwei longitudinalen Abschnitten umfasst und vorzugsweise durch ein Gussverfahren herstellbar ist.
9. Rohrmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Einbaukörper (1) monolithisch ausgebildet ist, insbesondere aus einem Thermoplast spritzgegossen ist.
10. Verwendung eines Rohrmischers gemäss einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Vermischung einer hochviskosen Komponenten (A) mit mindestens einer weiteren Komponente (B), wobei die weitere Komponent (B) eine um einen Faktor 10 bis 1000 kleinere Viskosität als die hochviskose Komponente (A) aufweisen kann, dass der Massenstrom der weiteren Komponente (B) um ein Vielfaches kleiner als der Massenstrom der hochviskosen Komponente (A) ein kann, dass der Mischer in einer Vorrichtung (100) verwendet wird, die einen mehrkammerigen Behälter (100a) oder verschiedene Behälter zur separaten Aufnahme der Komponenten (A, B) umfasst, und dass die Komponenten durch Einpressen mit Kolben oder mittels Pumpen, insbesondere Dosierpumpen, in den Mischer gefördert werden.

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