EP3658265A1 - Mischer - Google Patents

Mischer

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Publication number
EP3658265A1
EP3658265A1 EP18746915.0A EP18746915A EP3658265A1 EP 3658265 A1 EP3658265 A1 EP 3658265A1 EP 18746915 A EP18746915 A EP 18746915A EP 3658265 A1 EP3658265 A1 EP 3658265A1
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EP
European Patent Office
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mixing
chambers
web
mixing element
section
Prior art date
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Pending
Application number
EP18746915.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Bublewitz
Jens-Peter Reber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3lmed GmbH
Original Assignee
3lmed GmbH
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Filing date
Publication date
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Priority claimed from DE102017117199.1A external-priority patent/DE102017117199A1/de
Application filed by 3lmed GmbH filed Critical 3lmed GmbH
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Pending legal-status Critical Current

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    • B01F25/4321—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction with means for dividing the material flow into separate sub-flows and for repositioning and recombining these sub-flows; Cross-mixing, e.g. conducting the outer layer of the material nearer to the axis of the tube or vice-versa the subflows consisting of at least two flat layers which are recombined, e.g. using means having restriction or expansion zones
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    • B01F25/43162—Assembled flat elements

Definitions

  • the invention relates to a mixer for mixing pasty and / or flowable components.
  • the invention relates to a static mixer, i. a mixer in which the components to be mixed are not mixed by an actively driven mixing element, but to flow past a mixing element and are mixed in this case.
  • Such mixers are used inter alia for mixing with one another, in particular curing, components also in the dental field. These components are usually stored in containers or chambers of a cartridge to which the fixed or replaceable mixer is attachable. By discharging the components from the containers of the cartridge they are passed through the mixer and emerge from this mixed.
  • EP 0 815 929 B1 discloses a mixer with a mixing sleeve which extends along a longitudinal axis and at least two inlets and one Has outlet.
  • the mixer further includes a mixing element received in the mixing sleeve which, together with the mixing sleeve, defines a plurality of chambers disposed behind and / or side by side along a flow path from the inlets to the outlet.
  • the chambers are delimited by transverse walls each extending transversely to the longitudinal axis, as well as four side walls each extending parallel to the longitudinal axis. Adjacent chambers are in fluid communication with one another via passage openings provided in the side walls.
  • the described mixers are sometimes difficult to produce by injection molding. Furthermore, it has been found that running along the side walls along the side walls of the components to be mixed has an adverse effect on the mixing result.
  • this known mixer can lead to an unsatisfactory mixing result if, for example, streaks of individual components pass through the entire mixer and escape from the outlet substantially unmixed.
  • EP 2 301 656 B1 proposes to provide first flow parts and second flow parts. While the first flow portions guide the components from the center to the exterior of the mixing element, the second flow portions direct the components from the exterior to the center of the mixing element. These flow parts are intended to reverse the direction of flow of parts of the components, but are extremely expensive to manufacture.
  • EP 2 614 883 A1 also describes a static mixer which has an improved mixing result.
  • detaching elements are arranged on the radially outer sides of the mixing element, the detaching elements pointing inwards in the radial direction. This should compensate for different flow velocities of the components in the mixing element.
  • a mixer which has a first series of mixing elements for dividing the component streams in a first direction, and a second series of mixing elements for dividing the component streams in a second direction.
  • a mixer known from EP 1 125 626 B1 has several modifications of a rectangular basic structure of mixing chambers, which have inputs and outputs.
  • One modification has a web inclined to the tube axis, which connects an input to an output in a mixing chamber in such a way that the flow through the web is deflected from the tube wall in the direction of the tube axis or vice versa from the tube axis in the direction of the tube wall.
  • the lengths of three adjacent chambers can be shortened, so that the number of inputs or outputs is reduced.
  • the thus formed three modified chambers are arranged so that a pair of chambers, which are arranged along the tube axis in a row, two of these chambers and a third chamber, which is arranged laterally from the chamber pair, via two openings a connection between the two chambers of the couple.
  • mixers have very complex mixing elements to solve the occurring problem of streaking, which are correspondingly expensive and expensive to produce. Such mixers are therefore only conditionally suitable for applications in which the components mixed with one another cure and the mixer is therefore used as a disposable product.
  • the mixer has, in particular cuboidal, chambers which are arranged behind and next to each other and communicate with each other via passage openings. Along a flow path from the inlets to the outlet, i. along the path of the components through the mixer, the components flow through some of the chambers and are thereby mixed together.
  • the mixing element in this case has two strips which each form, in particular substantially closed, side walls and, in particular parallel to one another or tapering towards one another, extend at a distance from one another in the direction of the longitudinal axis of the mixer.
  • the strips are connected by a further side walls forming and perpendicular to the strip web arranged.
  • the strips form preferably radially, ie, starting from the center or center of gravity and laterally projecting from the longitudinal axis of the mixer, outer side walls of the chambers, which can rest against the inner wall of the mixing sleeve.
  • the web can divide the mixing space of the mixing sleeve into two areas as a separating element running parallel to the longitudinal axis.
  • the strips and the web are preferably arranged to each other so that they form an H-shaped cross section (perpendicular to the longitudinal axis), wherein the web connects the strips in particular centrally.
  • This basic structure of the mixing element with two strips and a web is comparatively simple and inexpensive to produce, for example by injection molding. At the same time, this structure causes the mixing element to be comparatively stiff and stable, which facilitates the assembly of the mixing element into the mixing sleeve.
  • a first group of chambers also chambers of the first group, have first passages arranged in the web, which extend up to the strips
  • a second group of chambers also chambers of the second group, have second ones Through openings, which are positioned at a distance from at least one strip in the web.
  • the first passage openings extend to a radially outer region of the mixing space formed by the mixing sleeve, as defined by one of the strips, whereas the second passage openings are offset radially inward by one of the strips in the mixing space due to their arrangement.
  • This different arrangement of the passage openings can effectively prevent streaks of the components to be mixed in the outer region of the mixing chamber can pass unmixed to the outlet.
  • first passage openings may be designed so that they, optionally interrupted by a further side wall, extend over the entire width of the mixing space from one of the strips to the other of the strips.
  • the second passage openings may for example be designed such that they extend at a distance from the two strips, in turn optionally interrupted by a further side wall, over a radially inner region of the mixing space.
  • the transverse walls are connected to the web and one of the strips.
  • the transverse walls extend according to an embodiment not over the entire width of the web but, for example, only one of the strips to the middle of the web.
  • about a quarter of the cross section of the mixing chamber is closed in the direction of the longitudinal axis.
  • Transverse walls can be provided on both sides of the web in a cross-sectional plane of the mixer, ie at the same position along the longitudinal axis. It is preferred if the transverse walls are arranged offset to one another, ie, a transverse wall extends on one side of the web of one of the strips to to the middle of the mixing space and another transverse wall extends on the other side of the bridge from the other strip to the middle.
  • Further side walls of the chambers may extend parallel to the strips from the transverse walls in the direction of the inlets, ie counter to the flow direction of the components.
  • These further side walls are preferably arranged centrally on the web in order to subdivide the halves of the mixing space divided by the web once again, for example then into quarters of the mixing space.
  • one of the passage openings provided in the web are provided in the web.
  • passage openings in the other side walls available.
  • the chambers of the first group and the chambers of the second group each have exactly four skillsöffnun- gene, of which two passage openings are formed in the web and two further passage openings parallel to the web in the other side walls, so that in particular the parallel to the web extending passage openings open a parallel to the web extending flow direction.
  • the passage openings which are preferably arranged offset from one another along the longitudinal axis, are arranged in directions which are perpendicular to the longitudinal axis and to each other.
  • a mixing of the components takes place through the entry of the components into the respective chamber from chambers which are located in the respective chamber in different quadrants (seen in a cross section perpendicular to the longitudinal axis) and by the exit of the components from the respective chamber Chambers instead, which lie to the respective chamber in different quadrants (seen in a cross section perpendicular to the longitudinal axis).
  • the two formed in the web passages provided as recesses in the web, while the two other parallel to the web extending passage openings can be provided as recesses in the walls extending perpendicular to the web.
  • Some known mixers have the problem that at the beginning of the mixing process, one of the components enters the mixing chamber faster or in an excessive amount, so that an initial amount of the mixture does not consist of the desired mixing ratio of the components.
  • This problem can be met, inter alia, that the mixing sleeve and the mixing element form a third group of at least one chamber, the side walls closed as a stowage chamber and only one opening, which is formed as an inlet opening in a transverse wall.
  • an initial amount of the components flowing into the mixer can be collected, so that only subsequent quantities of the components, which then usually have the correct mixing ratio, are mixed in and discharged from the mixer. Since the stowage chamber according to the invention has only one inlet opening, but otherwise is not fluidly connected to the other chambers, the components entering the stowage chamber are held there, so that they essentially no longer participate in the further mixing process.
  • the leading component is not first passed through other chambers.
  • two quadrants offset from one another may be provided with storage chambers, while chambers of the first group or second group are provided in the other two quadrants.
  • the mixing sleeve and the mixing element preferably each form, in cross-section, four chambers arranged next to one another which are at least partially offset from one another in the direction of the longitudinal axis. In principle, however, more than four chambers can be arranged side by side.
  • the mixing sleeve may have a first section which is rectangular in cross-section, in which the mixing element is accommodated, and a second cross-sectionally circular section, on which the outlet is provided. Also the e.g. can be connected with a cartridge end of the mixing sleeve may have a circular cross-section section.
  • This cartridge-side section can be provided with connecting means for fastening the mixer to the cartridge, for example with bayonet elements or a thread, in particular a male threaded section.
  • the mixing sleeve has an inlet section in which an insert, which has at least two nozzles forming the inlets, is sealed in the axial direction.
  • the sealing of the insert relative to the mixing sleeve can be carried out such that the insert is pressed firmly into the mixing sleeve when the application pressure increases. It can also be provided circumferential lips, which invest more tightly depending on the internal pressure in the mixer to a sealing surface.
  • the sockets of the insert may engage corresponding sockets or openings of the cartridge without obstructing any relative rotation of the mixing sleeve required to secure the mixer to the cartridge.
  • the nozzles of the insert via at least one compensation chamber forming and / or at least partially radially inwardly extending channels with the chambers flow connected.
  • the arrangement and design of the channels can thus also contribute to the above-described bene problem known mixers with a leading component at the beginning to solve or minimize.
  • a plurality of first groups of chambers and a plurality of second groups of chambers may also be arranged in the mixing element. It has been found particularly favorable to provide one to three first groups and one to three second groups of chambers in the mixing element.
  • first group of chambers and the second group of chambers are arranged in the upper and / or middle region of the mixing element, viewed in the direction of discharge of the components.
  • first and the second group of chambers are arranged in the region of above 50% or above 70% of the axial length, again in the delivery direction of the components, of the mixing element.
  • the first and the second group of chambers are arranged in the range of 50 to 95% of the length of the mixing element, again considered in the direction of application of the components.
  • the mixing element has a flow chamber adjacent to the jam chamber, wherein the flow chamber has a passage opening extending parallel to the web.
  • the cross-section of the flow chamber lying perpendicular to the material discharge direction is 80% to 120% of the cross section of the passage opening of the flow chamber. This improves the flow behavior of the components in the region of the stagnation chamber and the flow chamber, since there is no increased pressure build-up in the area of the passage opening.
  • the length of the mixer as a whole or in sections in the material discharge direction can be adapted, which influences the cross section of the passage opening.
  • the total length of the mixer can be increased, which also increases the cross section of the passage opening.
  • the blocking chamber can also be shortened in the material discharge direction, which likewise increases the cross section of the passage opening.
  • the flow chamber in the material discharge direction is bounded by a transverse wall and that the transverse wall comprises a transverse wall opening, so that the components can flow at least partially through the transverse wall opening. This reduces the discharge pressure as the components discharge through the mixer, resulting in a higher ease of use during discharge.
  • the cross section of the mixing element lying perpendicular to the longitudinal axis in the section of the storage chamber and / or throughflow chamber is 105% to 150%, preferably 105% to 120%, particularly preferably 1 10% ⁇ 5%, of the cross section perpendicular to the longitudinal axis of the mixing element in the material discharge direction is considered subsequent section of the mixing element.
  • the mixing element is enlarged in a region of the stagnation chamber and / or flow chamber.
  • a higher flow cross-section can be achieved with the same stability of the mixing element in this area, which is advantageous for reducing the discharge pressures, in particular in the case of highly viscous components.
  • the capacity of the storage chamber is improved so that a large volume flow can be recorded.
  • the stagnation chamber and / or flow chamber are preferably provided in the section which overlies the inlet section of the mixing sleeve, which has the advantage that in this section a broadening of the mixing element can be accommodated by a corresponding adaptation of the inner contour of the inlet section of the mixing sleeve. Otherwise, can Of course, the mixing sleeve itself be adjusted according to the widened contour of the mixing element.
  • Figure 1 a the individual parts of a mixer according to the invention after a first
  • FIG. 1 b shows the individual parts of the mixer according to FIG. 1 a in a further side view
  • FIG. 1 c shows the individual parts of the mixer according to FIG. 1 a in perspective view
  • FIG. 2 a shows the mixer according to FIG. 1 a in sectional view
  • FIG. 2 b shows the mixer according to FIG. 1 a in a further sectional view
  • FIG. 2 c shows the mixer according to FIG. 1 a in plan view
  • FIG. 3 shows a perspective view of components of the mixer according to FIG. 1a with enlarged details
  • FIG. 4a shows the mixing element of a mixer according to a second embodiment of the invention in perspective view
  • FIG. 4b shows the mixing element according to FIG. 4a in a sectional view
  • FIG. 5 shows a perspective view of a mixer with a third mixing element, an insert and a mixing sleeve
  • FIG. 6a to 6c show a perspective view (FIG. 6a), a side view (FIG. 6b) and a longitudinal section (FIG. 6c) along the sectional plane A-A of a fourth mixing element,
  • Figure 7a to 7c is a perspective view ( Figure 7a) and a side view
  • FIGS. 8a to 8c show a perspective view (FIG. 8a) and a side view
  • FIGS. 9a to 9c show a perspective view (FIG. 9a) and a side view
  • FIG. 10b a longitudinal section along the sectional plane E-E of an eighth mixing element
  • Figure 1 1 a to 1 1 c is a perspective view ( Figure 1 1 a) and a side view
  • the static mixer shown in the first embodiment according to Figures 1 a to 3 is composed essentially of three components, namely a mixing sleeve 1, a mixing element 2 and an insert 3.
  • the mixing sleeve 1 is an elongated member which extends along a longitudinal axis L. extends.
  • the mixing sleeve 1 has a lower inlet region 4 with a substantially circular cross section, a middle region with a rectangular cross section, which defines a mixing chamber 5, and a discharge end 6, which in turn has a substantially circular cross section.
  • the inlet region 4 can be provided with a threaded portion or the like fastening means for connecting the mixer to a cartridge and with an external profiling.
  • the insert 3 is freely rotatable in the inlet area 4 but axially fixed and, for example, latched.
  • the insert 3 is provided with two nozzles 7, which form inlets of the mixer.
  • the application 3 opposite discharge end 6 is provided with an outlet 8.
  • a partition wall 9 is formed between the nozzle 7, which is provided with a projecting beyond the mixing sleeve 1 coding element 10 that in a manner not shown for guiding the mixer during the preparation of the compound with a cartridge in a corresponding opening of the Cartridge can intervene.
  • the connecting pieces 7 are fluidically connected to the mixing chamber 5 via channels 1 1, which in some cases lead radially inwardly or arcuately inwardly.
  • the mixing element 2 is accommodated in the rectangular section of the mixing sleeve 1 and has at its lower end in FIGS. 1 a to 1 c a plate 12 with a central inlet opening 12 a, through which the components to be mixed from the channels 1 1 into the Get mixing chamber 5.
  • the mixing element 2 in the mixing sleeve 1 can be inserted and is held by the plate 12 in the axial direction so that a displacement of the mixing element 2 in the direction of the discharge end 6 of the mixing sleeve 1, for example. By the application pressure of the components prevented.
  • Extending parallel to the longitudinal axis L are two strips 13 of the mixing element 2, which are connected to one another via a web 14 such that in a cross section perpendicular to the longitudinal axis L, the mixing element 2 is H-shaped.
  • the strips 13 extend in the illustrated embodiment over the entire width of the mixing chamber 5 in the region of the mixing sleeve with a rectangular cross-section.
  • the web 14 is provided with a plurality of through openings, which are rectangular in the illustrated embodiment.
  • First passage openings 15 extend over the entire width of the web 14 and thus adjoin the two strips 13.
  • a first transverse wall 17 is present on one side of the web 14, while on the other side of the web 14 a transverse wall 17 offset from the first transverse wall is provided.
  • the front transverse wall 17 is connected to the right strip 13, while provided on the back of the web 14 transverse wall 17 is connected to the left strip 13.
  • side walls 18 extend parallel to the longitudinal axis L and perpendicular to the web 14 in the figures downwards, ie in the direction of the inlet region 4 of the mixer. In the axial direction, these side walls 18 do not extend to the following transverse wall 17, but are interrupted by further passage openings 19, wherein the passage openings 15, 16 and the passage openings 19 are arranged offset to one another in the direction of the longitudinal axis L, that the passage openings 19 in the areas are provided in which the web 14 is closed, that has no openings 15, 16 has. Conversely, the passage openings 15, 16 are arranged in the regions in which no passage openings 19 are present in the side walls 18.
  • the mixing sleeve 1, the strips 13, the web 14, the transverse walls 17 and the side walls 18 thus define chambers 20, 21 which are flowed through by the components to be mixed in the flow path from the inlets to the outlet.
  • the length of the chambers 20, 21 in the direction of the longitudinal axis L is defined by the distance between two transverse walls 17 arranged parallel to the longitudinal axis L.
  • the chambers differ essentially by the differences between the passage openings 15, 16 in first chambers 20 and second chambers 21 and by their arrangement within the mixer. Thus, adjacent chambers are arranged offset in the direction of the longitudinal axis L to each other by half a chamber length.
  • each of the chambers is provided with two passage openings 15 and 16 and with two passage openings 19.
  • each of the chambers via the passage openings 15 and 16 with a along the longitudinal axis L recessed by half a chamber length chamber and a vorverfix half a chamber chamber chamber on the other side of the web 14 in flow communication.
  • each chamber is above the passage openings 19 with a longitudinal axis L of half a chamber Long recessed chamber and a vorverminee half a chamber chamber on the same side of the web 14 in flow communication.
  • each chamber is connected via the four passage openings 15, 16, 19 with four different other chambers. The deflection, splitting into partial flows and bringing together the partial flows of the components during the passage through the various chambers causes an intensive mixing of the components.
  • the mixing element 2 is modified from the first embodiment in that, in the vicinity of the plate 12, storage chambers 22 are formed which have only one inlet but no outlets. In these storage chambers 22, the initial amount of prone to precursor component can be collected and stored before entering the chambers 20, 21, without this initial amount participates in the further mixing process.
  • FIG. 5 shows a third embodiment of the mixing element 2.
  • the mixing element 2 shown here comprises both a rectangular region 2 a and a helical region 2 b, which adjoins the rectangular region 2 a in the direction of the delivery direction of the components.
  • This has the advantage that the length of the mixing element 2 can be adapted to the respective application requirements. Since the rectangular region 2a has a good mixing, but a high discharge pressure, while the helical region 2b provides a lower discharge pressure, by adjusting the lengths of the rectangular region 2a and the helical region 2b, the mixing effect, the length and the Ausbrintik be adapted to the respective application requirements.
  • FIGS. 6a to 6c show further embodiments of a mixing element 2 with a storage chamber 22.
  • the components to be mixed can flow out of the insert 3 (not shown) through the inlet opening 12a provided centrally in the collar 15.
  • FIGS. 6a to 6c show a mixing element 2 according to a fourth embodiment. From the longitudinal view of Figure 6b, the arrangement of the storage chamber 22 in, as viewed in Materialaustragscardi, first part of the mixing element 2 can be seen. In addition, the sectional plane AA is shown, while the corresponding longitudinal section is shown in the figure 6c.
  • the components flow in through the inlet port 12a, they are split at a sidewall 18 and partially flow into a stagnation chamber 22 and partially into a flow chamber 23. From the flow chamber 23, the components flow through a passage 19 to the chambers 20, 21 of the mixing element 2.
  • the cross section of the passage opening 19 is smaller than the cross section of the flow chamber 23.
  • the smaller cross section, in this case the cross section of the passage opening 19, is decisive for the pressure drop during discharge of the components.
  • FIGS. 7a to 7c show a fifth mixing element 2 in a perspective view, a side view and as a longitudinal section along the sectional plane BB.
  • the mixing element 2 has been shortened at its end located in the material discharge direction. This reduces the discharge pressure, so this embodiment is suitable for higher viscosity components.
  • FIGS. 8a to 8c show a mixing element 2 in a sixth embodiment.
  • the draft angles in particular have an angle range of 0.1 ° to 2 °, preferably 0.1 ° to 1 ° and particularly preferably 0.5 ° ⁇ 0.1 °.
  • FIGS. 9a to 9c show a seventh mixing element widened in the region of the stagnation chamber 22 and the flow chamber 23.
  • this embodiment is particularly advantageous for high-viscosity components.
  • the volume of the storage chamber 22 increases, so that larger heats can be compensated.
  • FIGS. 10a to 10c An eighth mixing element 2 is shown in FIGS. 10a to 10c.
  • the storage chamber 22 is reduced in size such that the passage opening 19 has been increased.
  • the flow cross-section of the flow chamber 23 and the passage opening 19 is the same size. This in turn means that the discharge pressure is reduced compared to other embodiments.
  • FIGS. 11a to 11c show a ninth mixing element.
  • a transverse wall opening 24 has been added in a transverse wall 17 terminating the flow chamber 23 in the material discharge direction. This allows some of the components to flow through the transverse wall opening 24 directly into the adjacent mixing space without the passage opening 19 having to be passed. Thereby, the discharge pressure of the components is reduced because a part thereof does not need to change its flow direction to flow through the passage opening 19.

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Abstract

Mischer zum Vermischen pastöser Komponenten mit einer Mischhülse (1), die sich entlang einer Längsachse (L) erstreckt und wenigstens einen Einlass, vorzugsweise zwei Einlasse (7), und einen Auslass (8) aufweist, und mit wenigstens einem in der Mischhülse (1) aufgenommenen Mischelement (2), das zusammen mit der Mischhülse (1) mehrere Kammern (20, 21) definiert, die entlang eines Strömungswegs von den Einlässen (7) zu dem Auslass (8) hinter- und/oder nebeneinander angeordnet sind, wobei die Kammern (20, 21) durch sich jeweils quer zu der Längsachse (L) erstreckende Querwände (17), sowie vier Seitenwände (13, 14, 18), die sich jeweils parallel zu der Längsachse (L) erstrecken, begrenzt sind, und wobei benachbarte Kammern (20, 21) miteinander über in den Seitenwänden (14, 18) vorgesehene Durchtrittsöffnungen (15, 16, 19) in Strömungsverbindung stehen, wobei das Mischelement (2) zwei Seitenwände bildende Streifen (13) aufweist, die durch einen weitere Seitenwände bildenden und zu den Streifen (13) senkrecht angeordneten Steg (14) verbunden sind, und dass eine erste Gruppe von Kammern (20) in dem Steg (14) angeordnete erste Durchtrittsöffnungen (15) aufweist, die sich bis zu einem Streifen (13) erstrecken, und eine zweite Gruppe von Kammern (21 ) zweite Durchtrittsöffnungen (16) aufweist, die mit Abstand zu wenigstens einem Streifen (13) in dem Steg (14) positioniert sind.

Description

Mischer
Die Erfindung betrifft einen Mischer zum Vermischen pastöser und/oder fließfähiger Komponenten. Insbesondere betrifft die Erfindung einen statischen Mischer, d.h. einen Mischer, in dem die zu mischenden Komponenten nicht durch ein aktiv angetriebenes Mischelement vermischt werden, sondern an einem Mischelement vorbeiströmen und hierbei vermischt werden.
Derartige Mischer werden unter anderem zum Vermischen miteinander reagierender, insbesondere aushärtender, Komponenten auch im Dentalbereich eingesetzt. Diese Komponenten werden üblicherweise in Behältern oder Kammern einer Kartusche aufbewahrt, an der der fest oder austauschbar Mischer befes- tigbar ist. Durch das Ausbringen der Komponenten aus den Behältern der Kartusche werden diese durch den Mischer geleitet und treten aus diesem gemischt aus.
Beispiele für derartige Mischer sind aus EP 0 815 929 B1 , EP 1 125 626 B1 , EP 1 312 409 B1 , EP 1 588 757 B1 , EP 2 133 138 B1 , EP 2 599 540 A1 EP 2 301 656 B1 , WO 201 1/1 19820 A1 , US 2017/ 0 036 179 A1 und EP 1 426 099 B1 bekannt.
DE 10 2006 047 81 1 A1 beschreibt eine Mehrkomponentenkartusche mit einem fest verbundenen Mischerelement und einem Austragsrohr, wobei das Mischerelement als Führungselement zur axialen Verschiebung des Austragsrohrs ausgebildet ist.
So ist in EP 0 815 929 B1 ein Mischer mit einer Mischhülse offenbart, die sich entlang einer Längsachse erstreckt und wenigstens zwei Einlässe und einen Auslass aufweist. Der Mischer weist weiter ein in der Mischhülse aufgenommenes Mischelement auf, das zusammen mit der Mischhülse mehrere Kammern definiert, die entlang eines Strömungswegs von den Einlassen zu dem Auslass hinter- und/oder nebeneinander angeordnet sind. Die Kammern sind durch sich jeweils quer zu der Längsachse erstreckende Querwände, sowie vier Seitenwände, die sich jeweils parallel zu der Längsachse erstrecken, begrenzt. Benachbarte Kammern stehen miteinander über in den Seitenwänden vorgesehene Durchtrittsöffnungen in Strömungsverbindung. Die beschriebenen Mischer sind jedoch teilweise schwierig im Spritzguss herzustellen. Ferner hat sich gezeigt, dass ein Entlangfließen der zu mischenden Komponenten entlang der Seitenwände sich nachteilig auf das Mischergebnis auswirkt.
Bei diesem bekannten Mischer kann es abhängig von den zu mischenden Komponenten zu einem unbefriedigenden Mischergebnis führen, wenn sich bei- spielsweise Schlieren einzelner Komponenten durch den gesamten Mischer durchziehen und im Wesentlichen ungemischt aus dem Auslass austreten.
Zur Verbesserung des Mischergebnisses und Verhinderung ungemischter Bereiche wird in der EP 2 301 656 B1 vorgeschlagen, erste Strömungsteile und zweite Strömungsteile vorzusehen. Während die ersten Strömungsteile die Komponenten von der Mitte in die Außenbereiche des Mischelements führen, leiten die zweiten Strömungsteile die Komponenten von den Außenbereichen in die Mitte des Mischelements. Diese Strömungsteile sollen dadurch die Strömungsrichtung von Teilen der Komponenten umkehren, sind aber äußerst auf- wendig zu fertigen.
Auch die EP 2 614 883 A1 beschreibt einen statischen Mischer, welcher ein verbessertes Mischergebnis aufweist. Dafür werden neben Umlenkelementen so genannte Ablöseelemente an den radial äußeren Seiten des Mischelements angeordnet, wobei die Ablöseelemente in radialer Richtung nach Innen zeigen. Dies soll unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten der Komponenten im Mischelement kompensieren.
Aus der EP 2 133 138 B1 ist ein Mischer bekannt, der eine erste Reihe von Mischelementen zum Teilen der Komponentenströme in einer ersten Richtung aufweist, und eine zweite Reihe von Mischelementen zum Teilen der Komponentenströme in eine zweite Richtung.
Ein aus der EP 1 125 626 B1 bekannter Mischer weist mehrere Modifikationen einer rechteckigen Grundstruktur von Mischkammern auf, welche Ein- und Ausgänge aufweisen. Eine Modifikation weist einen geneigt zur Rohrachse stehenden Steg aus, der in einer Mischkammer einen Eingang mit einem Ausgang so verbindet, dass die Strömung durch den Steg von der Rohrwand in Richtung der Rohrachse oder umgekehrt von der Rohrachse in Richtung Rohrwand umge- lenkt wird. Alternativ können auch die Längen von drei benachbarten Kammern verkürzt werden, sodass die Anzahl der Ein- oder Ausgänge verringert wird. Die dadurch gebildeten drei modifizierten Kammern werden so angeordnet, dass ein Paar von Kammern, die längs der Rohrachse hintereinander angeordnet sind, zwei dieser Kammern bilden und eine dritte Kammer, die seitlich von dem Kammerpaar angeordnet ist, über zwei Durchbrüche eine Verbindung zwischen den beiden Kammern des Paars herstellt.
Die zuvor genannten Mischer weisen zur Lösung des auftretenden Problems der Schlierenbildung sehr komplex gestaltete Mischelemente auf, die in der Herstel- lung entsprechend aufwendig und teuer sind. Solche Mischer eignen sich daher nur bedingt für Anwendungsgebiete, in denen die miteinander gemischten Komponenten aushärten und der Mischer daher als Einwegprodukt verwendet wird.
Ausgehend hiervon ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Mi- scher der oben beschriebenen Art bereitzustellen, der einen einfachen Aufbau aufweist und eine gründliche Durchmischung pastöser und/oder fließfähige Komponenten ermöglicht.
Diese Aufgabe wird im Wesentlichen mit einem Mischer nach Anspruch 1 ge- löst. Der Mischer weist dabei, insbesondere quaderförmige, Kammern auf, die hinter- und nebeneinander angeordnet sind und über Durchgangsöffnungen miteinander in Verbindung stehen. Entlang eines Strömungswegs von den Einlassen zu dem Auslass, d.h. entlang des Weges der Komponenten durch den Mischer, durchströmen die Komponenten einige der Kammern und werden hierbei miteinander vermischt.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Mischelement hierbei zwei Streifen auf, die jeweils, insbesondere im Wesentlichen geschlossene, Seitenwände bilden und, insbesondere zueinander parallel oder aufeinan- der zulaufend, in Richtung der Längsachse des Mischers im Abstand voneinander verlaufen. Die Streifen sind dabei durch einen weitere Seitenwände bildenden und zu den Streifen senkrecht angeordneten Steg verbunden. Die Streifen bilden dabei vorzugsweise radial, d.h. ausgehend vom Mittel- bzw. Schwerpunkt und von der Längsachse des Mischers seitlich wegragende, äußere Seitenwän- de der Kammern, die an der Innenwand der Mischhülse anliegen können. Dagegen kann der Steg als ein parallel zu der Längsachse verlaufendes Trennelement den Mischraum der Mischhülse in zwei Bereiche unterteilen. Die Streifen und der Steg sind dabei vorzugsweise so zueinander angeordnet, dass sie einen H-förmigen Querschnitt (senkrecht zur Längsachse) bilden, wobei der Steg die Streifen insbesondere mittig verbindet. Diese Grundstruktur des Mischelements mit zwei Streifen und einem Steg ist beispielsweise im Spritz- guss vergleichsweise einfach und kostengünstig herstellbar. Gleichzeitig bewirkt dieser Aufbau, dass das Mischelement vergleichsweise steif und stabil ausgebildet ist, was die Montage des Mischelements in die Mischhülse erleichtert. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine erste Gruppe von Kammern, auch Kammern der ersten Gruppe, in dem Steg angeordnete erste Durchtrittsöffnungen auf, die sich bis zu den Streifen erstrecken, und eine zweite Gruppe von Kammern, auch Kammern der zweiten Gruppe, weist zweite Durch- trittsöffnungen auf, die mit Abstand zu wenigstens einem Streifen in dem Steg positioniert sind. Mit anderen Worten erstrecken sich die ersten Durchtrittsöffnungen bis zu einem durch einen der Streifen definierten radial äußeren Bereich des von der Mischhülse gebildeten Mischraums, wogegen die zweiten Durchtrittsöffnungen aufgrund ihrer Anordnung mit Abstand zu einem der Streifen in dem Mischraum radial nach innen versetzt sind. Durch diese unterschiedliche Anordnung der Durchtrittsöffnungen lässt sich wirkungsvoll verhindern, dass sich Schlieren der zu mischenden Komponenten im äußeren Bereich des Mischraums ungemischt bis zu dem Auslass durchziehen können. Insbesondere können die ersten Durchtrittsöffnungen derart gestaltet sein, dass sie sich, gegebenenfalls durch eine weitere Seitenwand unterbrochen, über die gesamte Breite des Mischraums von einem der Streifen bis zu dem anderen der Streifen erstrecken. Die zweiten Durchtrittsöffnungen können beispielsweise derart gestaltet sein, dass sie sich mit Abstand zu beiden Streifen, wiederum gegebenenfalls durch eine weitere Seitenwand unterbrochen, über einen radial inneren Bereich des Mischraums erstrecken.
Vorzugsweise sind die Querwände mit dem Steg und einem der Streifen verbunden. Die Querwände erstrecken sich dabei nach einer Ausführungsform nicht über die gesamte Breite des Stegs sondern beispielsweise nur von einem der Streifen bis zur Mitte des Stegs. Hierdurch wird etwa ein Viertel des Querschnitts des Mischraums in Richtung der Längsachse verschlossen. Querwände können beidseits des Stegs in einer Querschnittsebene des Mischers, d.h. an gleicher Position entlang der Längsachse, vorgesehen sein. Dabei wird es bevorzugt, wenn die Querwände zueinander versetzt angeordnet sind, d.h. eine Querwand erstreckt sich auf einer Seite des Stegs von einem der Streifen bis zur Mitte des Mischraums und eine weitere Querwand erstreckt sich auf der anderen Seite des Stegs von dem anderen Streifen bis zur Mitte.
Weitere Seitenwände der Kammern können sich von den Querwänden in Rich- tung zu den Einlässen, d.h. entgegen der Durchflussrichtung der Komponenten, parallel zu den Streifen erstrecken. Diese weiteren Seitenwände sind vorzugsweise mittig an dem Steg angeordnet, um die von dem Steg unterteilten Hälften des Mischraums nochmals auf dann z.B. Viertel des Mischraums zu unterteilen. Vorzugsweise ist bei dieser Gestaltung des Mischelements in dem Bereich entlang der Längsachse, in dem diese weiteren Seitenwände vorgesehen sind, eine der Durchtrittsöffnungen in dem Steg vorgesehen. Umgekehrt sind beispielsweise in Bereich entlang der Längsachse, in dem der Steg geschlossen ist, Durchtrittsöffnungen in den weiteren Seitenwänden vorhanden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Kammern der erste Gruppe und die Kammern der zweiten Gruppe jeweils genau vier Durchtrittsöffnun- gen auf, von denen zwei Durchtrittsöffnungen in dem Steg ausgebildet sind und zwei weitere Durchtrittsöffnungen parallel zum Steg in den weiteren Seitenwänden verlaufen, sodass insbesondere die parallel zum Steg verlaufenden Durch- trittsöffnungen eine parallel zum Steg verlaufende Strömungsrichtung eröffnen. Mit anderen Worten sind in diesen Kammern die Durchtrittsöffnungen, die vorzugsweise alle zueinander entlang der Längsachse versetzt angeordnet sind, in zu der Längsachse und zueinander senkrechten Richtungen angeordnet. Damit findet eine Durchmischung der Komponenten durch den Eintritt der Komponen- ten in die jeweilige Kammer aus Kammern statt, die zu der jeweiligen Kammer in verschiedenen Quadranten (gesehen in einem Querschnitt senkrecht zur Längsachse) liegen und durch den Austritt der Komponenten aus der jeweiligen Kammer in Kammern statt, die zu der jeweiligen Kammer in verschiedenen Quadranten (gesehen in einem Querschnitt senkrecht zur Längsachse) liegen. Insbesondere werden die zwei in dem Steg ausgebildeten Durchtrittsöffnungen als Aussparungen in dem Steg vorgesehen, während die zwei weiteren parallel zum Steg verlaufenden Durchtrittsöffnungen als Aussparungen in den senkrecht zum Steg verlaufenden Wänden vorgesehen werden können. Bekannte Mischer weisen teilweise das Problem auf, dass zu Beginn des Mischvorgangs eine der Komponenten schneller oder in zu großer Menge in den Mischraum eintritt, so dass eine Anfangsmenge des Gemischs nicht aus dem gewünschten Mischungsverhältnis der Komponenten besteht. Diesem Problem kann u.a. damit begegnet werden, dass die Mischhülse und das Mischelement eine dritte Gruppe von wenigstens einer Kammer bilden, die als Staukammer geschlossene Seitenwände und nur eine Öffnung, die als Eingangsöffnung in einer Querwand gebildet ist, aufweist. In dieser Staukammer kann eine Anfangsmenge der in den Mischer strömenden Komponenten aufgefangen werden, so dass erst nachfolgende Mengen der Komponenten, die dann meist das richtige Mischungsverhältnis haben, in dem Mischer gemischt und aus diesem ausgetragen werden. Da die Staukammer erfindungsgemäß nur eine Eingangsöffnung aufweist, ansonsten aber mit den übrigen Kammern nicht strömungs- verbunden ist, werden die in die Staukammer eintretenden Komponenten dort festgehalten, so dass diese im Wesentlichen nicht mehr an dem weiteren Mischvorgang teilnehmen.
Es hat sich als besonders zweckmäßig herausgestellt, wenn wenigstens eine Staukammer an dem einlassseitigen Ende des Mischelements vorgesehen ist. Bei dieser Ausgestaltung wird die voreilende Komponente nicht erst durch ande- re Kammern geleitet. Bei der wie oben beispielhaft beschriebenen Aufteilung des Mischraums in vier Quadranten (gesehen in einem Querschnitt senkrecht zur Längsachse) können zwei z.B. zueinander versetzte Quadranten mit Staukammern versehen sein, während in den beiden anderen Quadranten Kammern der ersten Gruppe oder zweiten Gruppe vorgesehen sind. Die Mischhülse und das Mischelement bilden vorzugsweise im Querschnitt jeweils vier nebeneinander angeordnete Kammern, die zumindest teilweise in Richtung der Längsachse zueinander versetzt sind. Grundsätzlich können aber auch mehr als vier Kammern nebeneinander angeordnet werden.
Die Mischhülse kann einen ersten im Querschnitt rechteckigen Abschnitt aufweisen, in dem das Mischelement aufgenommen ist, und einen zweiten im Querschnitt kreisförmigen Abschnitt aufweisen, an dem der Auslass vorgesehen ist. Auch das z.B. mit einer Kartusche verbindbare Ende der Mischhülse kann einen im Querschnitt kreisförmigen Abschnitt aufweisen. Dieser kartuschenseiti- ge Abschnitt kann mit Verbindungsmitteln zur Befestigung des Mischers an der Kartusche versehen sein, beispielsweise mit Bajonettelementen oder einem Gewinde, insbesondere einem Außengewindeabschnitt. Bevorzugt weist die Mischhülse einen Einlassabschnitt auf, in dem ein Einsatz, der wenigstens zwei die Einlässe bildende Stutzen aufweist, abgedichtet in axialer Richtung festgelegt ist. Die Abdichtung des Einsatzes gegenüber der Mischhülse kann dabei derart erfolgen, dass der Einsatz fester in die Mischhülse gepresst wird, wenn der Ausbringdruck steigt. Es können auch umlaufende Lippen vorgesehen sein, die sich abhängig vom Innendruck im Mischer stärker abdichtend an eine Dichtfläche anlegen. Wenn der Einsatz gegenüber der Mischhülse frei drehbar ist, können die Stutzen des Einsatzes mit entsprechenden Stutzen oder Öffnungen der Kartusche in Eingriff treten, ohne dass eine ggf. zum Befestigen des Mischers an der Kartusche erforderliche relative Dre- hung der Mischhülse behindert wird.
Vorzugsweise sind die Stutzen des Einsatzes über wenigstens eine Kompensationskammer bildende und/oder zumindest abschnittsweise radial nach innen verlaufende Kanäle mit den Kammern strömungsverbunden. Die Anordnung und Gestaltung der Kanäle kann damit ebenfalls dazu beitragen, das oben beschrie- bene Problem bekannter Mischer mit einer zu Beginn voreilenden Komponente zu lösen oder zu minimieren.
Falls erforderlich, können auch mehrere erste Gruppen von Kammern und meh- rere zweite Gruppen von Kammern im Mischelement angeordnet sein. Es hat insbesondere als günstig herausgestellt, eine bis drei erste Gruppen und ein bis drei zweite Gruppen von Kammern im Mischelement vorzusehen.
Es ist ferner bevorzugt, die erste Gruppe von Kammern und die zweite Gruppe von Kammern im, in Ausbringrichtung der Komponenten betrachtet, oberen und/oder mittleren Bereich des Mischelements anzuordnen. Mit anderen Worten sind die erste und die zweite Gruppe von Kammern im Bereich von oberhalb von 50% oder oberhalb von 70% der axialen Länge, wiederum in Ausbringrichtung der Komponenten betrachtet, des Mischelements angeordnet. Besonders bevorzugt sind die erste und die zweite Gruppe von Kammern im Bereich von 50 bis 95% der Länge des Mischelements angeordnet, wiederum in Ausbringrichtung der Komponenten betrachtet.
Es ist ferner bevorzugt, wenn das Mischelement eine der Staukammer benach- barte Durchflusskammer aufweist, wobei die Durchflusskammer eine parallel zum Steg verlaufende Durchtrittsöffnung aufweist. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn der senkrecht zur Materialaustragsrichtung liegende Querschnitt der Durchflusskammer 80% bis 120% des Querschnitts der Durchtrittsöffnung der Durchflusskammer beträgt. Dies verbessert das Fließverhalten der Komponen- ten im Bereich der Staukammer und der Durchflusskammer, da es nicht zu einem erhöhten Druckaufbau im Bereich der Durchtrittsöffnung kommt. Dazu kann beispielsweise die Länge des Mischers insgesamt oder abschnittsweise in Materialaustragsrichtung angepasst werden, was den Querschnitt der Durch- trittsöffnung beeinflusst. Insbesondere kann die Gesamtlänge des Mischers erhöht werden, was den Querschnitt der Durchtrittsöffnung ebenfalls erhöht. Alternativ oder in Ergänzung dazu kann auch die Sperrkammer in Materialaus- tragsrichtung verkürzt werden, was ebenfalls den Querschnitt der Durchtrittsöffnung erhöht. In Weiterführung dieses Gedankens kann vorgesehen sein, dass die Durch- flusskammer in Materialaustragsrichtung von einer Querwand begrenzt wird und dass die Querwand eine Querwandöffnung umfasst, sodass die Komponenten zumindest teilweise durch die Querwandöffnung strömen können. Dies reduziert den Austragsdruck beim Austragen der Komponenten durch den Mischer, was zu einer höheren Benutzerfreundlichkeit beim Austragen führt.
Es ist ferner bevorzugt, wenn der senkrecht zur Längsachse liegende Querschnitt des Mischelements im Abschnitt der Staukammer und/oder Durchflusskammer 105% bis 150%, vorzugsweise 105% bis 120%, besonders bevorzugt 1 10% ± 5%, des senkrecht zur Längsachse liegenden Querschnitts des Mischelements in Materialaustragsrichtung betrachtet nachfolgendem Abschnitt des Mischelements beträgt. Mit anderen Worten ist das Mischelement in einem Bereich der Staukammer und/oder Durchflusskammer vergrößert. Dies führt dazu, dass in diesem Bereich ein höherer Durchflussquerschnitt bei gleichblei- bender Stabilität des Mischelements erreicht werden kann, was zur Reduktion der Austragsdrücke, insbesondere bei hochviskosen Komponenten vorteilhaft ist. Ferner wird die Aufnahmekapazität der Staukammer verbessert, sodass ein großvolumiger Vorlauf aufgenommen werden kann. Die Staukammer und/oder Durchflusskammer sind vorzugsweise in dem Abschnitt vorgesehen, der sich mit dem Einlassabschnitt der Mischhülse überdeckt, was den Vorteil hat, dass in diesem Abschnitt eine Verbreiterung des Mischelements durch eine entsprechende Anpassung der Innenkontur des Einlassabschnitts der Mischhülse aufgenommen werden kann. Andernfalls kann natürlich die Mischhülse selbst entsprechend an die verbreiterte Kontur des Mischelements angepasst werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehungen. Es zeigen schematisch:
Figur 1 a die Einzelteile eines erfindungsgemäßen Mischers nach einer ersten
Ausführungsform in Seitenansicht, Figur 1 b die Einzelteile des Mischers nach Figur 1 a in einer weiteren Seitenansicht,
Figur 1 c die Einzelteile des Mischers nach Figur 1 a in Perspektivansicht, Figur 2a den Mischer nach Figur 1 a in Schnittansicht,
Figur 2b den Mischer nach Figur 1 a in einer weiteren Schnittansicht, Figur 2c den Mischer nach Figur 1 a in Draufsicht,
Figur 3 in Perspektivansicht Komponenten des Mischers nach Figur 1 a mit vergrößerten Details,
Figur 4a das Mischelement eines Mischers nach einer zweiten Ausführungs- form der Erfindung in Perspektivansicht, Figur 4b das Mischelement nach Figur 4a in Schnittansicht,
Figur 5 eine Perspektivansicht eines Mischers mit einem dritten Mischelement, einem Einsatz und einer Mischhülse,
Figur 6a bis 6c eine Perspektivansicht (Figur 6a), eine Seitenansicht (Figur 6b) und einen Längsschnitt (Figur 6c) entlang der Schnittebene A-A eines vierten Mischelements,
Figur 7a bis 7c eine Perspektivansicht (Figur 7a) und eine Seitenansicht
(Figur 7b) und einen Längsschnitt (Figur 7c) entlang der Schnittebene B-B eines fünften Mischelements,
Figur 8a bis 8c eine Perspektivansicht (Figur 8a) und eine Seitenansicht
(Figur 8b) und einen Längsschnitt (Figur 8c) entlang der Schnittebene C-C eines sechsten Mischelements,
Figur 9a bis 9c eine Perspektivansicht (Figur 9a) und eine Seitenansicht
(Figur 9b) und einen Längsschnitt (Figur 9c) entlang der Schnittebene D-D eines siebten Mischelements,
Figur 10a bis 10c eine Perspektivansicht (Figur 10a) und eine Seitenansicht
(Figur 10b) und einen Längsschnitt (Figur 10c) entlang der Schnittebene E-E eines achten Mischelements, und
Figur 1 1 a bis 1 1 c eine Perspektivansicht (Figur 1 1 a) und eine Seitenansicht
(Figur 1 1 b) und einen Längsschnitt (Figur 1 1 c) entlang der Schnittebene F-F eines neunten Mischelements. Der in der ersten Ausführungsform nach den Figuren 1 a bis 3 dargestellte statische Mischer ist im Wesentlichen aus drei Bauteilen aufgebaut, nämlich einer Mischhülse 1 , einem Mischelement 2 und einem Einsatz 3. Die Mischhülse 1 ist ein längliches Bauteil, das sich entlang einer Längsachse L erstreckt. Die Mischhülse 1 weist einen in den Figuren 1 a bis 1 c unteren Einlassbereich 4 mit im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, einen mittleren Bereich mit rechteckigem Querschnitt, der einen Mischraum 5 definiert, und einen Ausbringende 6 auf, das wiederum einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt hat. Der Einlassbereich 4 kann wie in der dargestellten Ausführungsform angedeutet mit einem Gewindeabschnitt oder dergleichen Befestigungsmittel zur Verbindung des Mischers mit einer Kartusche sowie mit einer äußeren Profilierung versehen sein. Der Einsatz 3 ist in dem Einlassbereich 4 frei drehbar aber axial fest aufgenommen und beispielsweise verrastet. Der Einsatz 3 ist mit zwei Stutzen 7 versehen, die Einlässe des Mischers bilden. Das dem Einsatz 3 gegenüberliegende Ausbringende 6 ist mit einem Auslass 8 versehen. In der dargestellten Ausführungsform ist zwischen den Stutzen 7 einer Trennwand 9 ausgebildet, die mit einem über die Mischhülse 1 überstehenden Kodierelement 10 versehen ist, dass in nicht näher dargestellter Weise zur Führung des Mischer während der Herstellung der Verbindung mit einer Kartusche in eine entsprechende Öffnung der Kartusche eingreifen kann. Die Stutzen 7 sind über teilweise radial bzw. bogenförmig nach innen führende Kanäle 1 1 mit dem Mischraum 5 strömungs- verbunden.
Das Mischelement 2 ist im rechteckigen Abschnitt der Mischhülse 1 aufgenommen und weist an seinem in den Figuren 1 a bis 1 c unteren Ende einen Teller 12 mit einer zentralen Eintrittsöffnung 12a auf, durch die die zu mischenden Kom- ponenten aus den Kanälen 1 1 in den Mischraum 5 gelangen. Insbesondere ist das Mischelement 2 in die Mischhülse 1 einsteckbar und wird durch den Teller 12 in axialer Richtung so gehalten, dass ein Verschieben des Mischelements 2 in Richtung des Ausbringendes 6 der Mischhülse 1 , bspw. durch den Ausbringdruck der Komponenten, verhindert wird. Parallel zu der Längsachse L erstre- cken sich zwei Streifen 13 des Mischelements 2, die über einen Steg 14 so miteinander verbunden sind, dass in einem Querschnitt senkrecht zur Längsachse L das Mischelement 2 H-förmig gestaltet ist. Die Streifen 13 erstrecken sich in der dargestellten Ausführungsform über die gesamte Breite des Mischraums 5 im Bereich der Mischhülse mit rechteckigem Querschnitt.
Der Steg 14 ist mit mehreren Durchtrittsöffnungen versehen, die in der dargestellten Ausführungsform rechteckig sind. Erste Durchtrittsöffnungen 15 erstrecken sich dabei über die gesamte Breite des Stegs 14 und grenzen damit an die beiden Streifen 13 an. Zweite Durchtrittsöffnungen 16 erstrecken sich dagegen nicht über die gesamte Breite des Stegs 14 und sind damit in einem Abstand zu den Streifen 13 positioniert. Dies ist auch aus Figur 2a und dem vergrößerten Detail A der Figur 3 ersichtlich.
An dem Steg 14 sind mehrere zueinander in Richtung der Längsachse L ver- setzte Querwände 17 ausgebildet, die in der dargestellten Ausführungsform von einem der Streifen 13 bis etwa zur Mitte des Stegs 14 reichen. In einer zur Längsachse L senkrechten Querschnittsebene ist dabei auf einer Seite des Stegs 14 eine erste Querwand 17 vorhanden, während auf der anderen Seite des Stegs 14 eine zu der ersten Querwand versetzte Querwand 17 vorgesehen ist. Mit anderen Worten ist beispielsweise in der vergrößerten Detailansicht in Figur 3 die vordere Querwand 17 mit dem rechten Streifen 13 verbunden, während die auf der Rückseite des Stegs 14 vorgesehene Querwand 17 mit dem linken Streifen 13 verbunden ist. Von den Querwänden 17 erstrecken sich Seitenwände 18 parallel zu der Längsachse L und senkrecht zu dem Steg 14 in den Figuren nach unten, d.h. in Richtung zu dem Einlassbereich 4 des Mischers. In axialer Richtung erstrecken sich diese Seitenwände 18 nicht bis zu der folgenden Querwand 17, sondern sind durch weitere Durchtrittsöffnungen 19 unterbrochen, wobei die Durchtrittsöffnungen 15, 16 und die Durchtrittsöffnungen 19 derart in Richtung der Längsachse L versetzt zueinander angeordnet sind, dass die Durchtrittsöffnungen 19 in den Bereichen vorgesehen sind, in denen der Steg 14 geschlossen ist, d.h. keine Durchtrittsöffnungen 15, 16 aufweist. Umgekehrt sind die Durchtrittsöff- nungen 15, 16 in den Bereichen angeordnet, in denen keine Durchtrittsöffnungen 19 in den Seitenwänden 18 vorhanden sind.
Die Mischhülse 1 , die Streifen 13, der Steg 14, die Querwände 17 und die Seitenwände 18 definieren damit Kammern 20, 21 , die von den zu mischenden Komponenten auf dem Strömungsweg von den Einlässen zu dem Auslass durchströmt werden. Die Länge der Kammern 20, 21 in Richtung der Längsachse L wird durch den Abstand zweier parallel zu der Längsachse L hintereinan- derliegender Querwände 17 definiert. Die Kammern unterscheiden sich dabei im Wesentlichen durch die Unterschiede der Durchtrittsöffnungen 15, 16 in erste Kammern 20 und zweite Kammern 21 sowie durch ihre Anordnung innerhalb des Mischers. So sind benachbarte Kammern in Richtung der Längsachse L zueinander um eine halbe Kammerlänge versetzt angeordnet.
Bei dieser Anordnung ist jede der Kammern mit zwei Durchtrittsöffnungen 15 bzw. 16 und mit zwei Durchtrittsöffnungen 19 versehen. Dabei steht jede der Kammern über die Durchtrittsöffnungen 15 bzw. 16 mit einer entlang der Längsachse L um eine halbe Kammerlänge zurückversetzten Kammer und einer um eine halbe Kammerlänge vorversetzten Kammer auf der anderen Seite des Stegs 14 in Strömungsverbindung. Zudem steht jede Kammer über die Durch- trittsöffnungen 19 mit einer entlang der Längsachse L um eine halbe Kammer- länge zurückversetzten Kammer und einer um eine halbe Kammerlänge vorversetzten Kammer auf der gleichen Seite des Stegs 14 in Strömungsverbindung. Damit ist jede Kammer über die vier Durchtrittsöffnungen 15, 16, 19 mit vier verschiedenen anderen Kammern verbunden. Die Umlenkung, Aufspaltung in Teilströme und Zusammenführung der Teilströme der Komponenten während des Durchströmens der verschiedenen Kammern bewirkt dabei eine intensive Vermischung der Komponenten.
Zusätzlich zu diesen im Wesentlichen baugleich gestalteten Kammern 20, 21 sind im Bereich des Einlassendes und des Auslassendes des Mischers entsprechend unvollständige Kammern mit nur einer oder mit nur zwei Durchtrittsöffnungen vorhanden.
In der zweiten Ausführungsform der Figuren 4a und 4b ist das Mischelement 2 gegenüber der ersten Ausführungsform dahingehend modifiziert, dass in der Nähe des Tellers 12 Staukammern 22 ausgebildet sind, die lediglich einen Einlass aber keine Auslässe aufweisen. In diesen Staukammern 22 kann die Anfangsmenge einer zum Vorlaufen neigenden Komponente noch vor Eintritt in die Kammern 20, 21 aufgefangen und aufbewahrt werden, ohne dass diese Anfangsmenge am weiteren Mischvorgang teilnimmt.
In der Figur 5 ist eine dritte Ausführungsform des Mischelements 2 gezeigt. Im Vergleich zu den oben beschriebenen Ausführungsformen umfasst das hier dargestellte Mischelement 2 sowohl einen rechteckigen Bereich 2a sowie einen helikalen Bereich 2b, der sich in Richtung der Ausbringrichtung der Komponenten an den rechteckigen Bereich 2a anschließt. Dies hat den Vorteil, dass so die Länge des Mischelements 2 an die jeweiligen Anwendungserfordernisse ange- passt werden kann. Da der rechteckige Bereich 2a eine gute Vermischung, jedoch einen hohen Ausbringdruck aufweist, während der helikale Bereich 2b einen niedrigeren Ausbringdruck bereitstellt, kann durch Anpassung der Längen des rechteckigen Bereich 2a und des helikalen Bereich 2b die Mischwirkung, die Länge und der Ausbrindruck auf die jeweiligen Anwendungserfordernisse ange- passt werden. Die Figuren 6a bis 1 1 c zeigen weitere Ausführungsformen eines Mischelements 2 mit einer Staukammer 22. Die zu mischenden Komponenten können durch die zentral im Kragen 15 vorgesehene Einlassöffnung 12a aus dem Einsatz 3 (nicht dargestellt) einströmen. Figuren 6a bis 6c zeigen ein Mischelement 2 nach einer vierten Ausführungsform. Aus der Längsansicht der Figur 6b ist die Anordnung der Staukammer 22 im, in Materialaustragsrichtung betrachtet, ersten Teil des Mischelements 2 zu erkennen. Außerdem ist die Schnittebene A-A dargestellt, während der entsprechende Längsschnitt in der Figur 6c gezeigt ist.
Beim Einströmen der Komponenten durch die Einlassöffnung 12a werden diese an einer Seitenwand 18 aufgeteilt und strömen teilweise in eine Staukammer 22 und teilweise in eine Durchflusskammer 23. Von der Durchflusskammer 23 strömen die Komponenten durch eine Durchtrittöffnung 19 zu den Kammern 20, 21 des Mischelements 2.
In der hier gezeigten vierten Ausführungsform ist der Querschnitt der Durchtrittöffnung 19 kleiner als der Querschnitt der Durchflusskammer 23. Maßgeblich für den Druckabfall beim Austragen der Komponenten ist dabei der kleinere Querschnitt, hier also der Querschnitt der Durchtrittöffnung 19.
Hierbei kann es zu relativ hohen Austragsdrucken kommen, wobei der Austragsdruck auch von der konkreten Ausgestaltung des Mischelements 2 und der konkreten Viskosität der Komponenten beeinflusst wird. In den Figuren 7a bis 7c ist ein fünftes Mischelement 2 in einer Perspektivansicht, einer Seitenansicht und als ein Längsschnitt entlang der Schnittebene B-B dargestellt. Im Vergleich zu dem in den Figuren 6a bis 6c dargestelltem Beispiel wurde das Mischelement 2 an seinem in Materialaustragsrichtung liegenden Ende verkürzt. Dies reduziert den Austragsdruck, sodass diese Ausführungsform für Komponenten mir höherer Viskosität geeignet ist.
Die Figuren 8a bis 8c zeigen ein Mischelement 2 in einer sechsten Ausführungsform. Im Vergleich zu der vierten Ausführungsform nach den Figuren 6a bis 6c wurden hier die Entformungsschrägen an offenen Seiten des Mischelements vergrößert. Die Entformungsschrägen weisen insbesondere einen Winkelbereich von 0,1 ° bis 2°, vorzugsweise 0,1 ° bis 1 °und besonders bevorzugt 0,5° ± 0,1 ° auf. In den Figuren 9a bis 9c ist ein siebtes Mischelement gezeigt, dass im Bereich der Staukammer 22 und der Durchflusskammer 23 verbreitert wurde. Dadurch wird der Druck beim Austragen der Komponenten reduziert, da der Durchflussquerschnitt insgesamt in diesem Bereich erhöht wird. Daher ist diese Ausführungsform insbesondere für hochviskose Komponenten vorteilhaft. Außerdem erhöht sich das Volumen der Staukammer 22, sodass auch größere Vorläufe kompensiert werden können.
Ein achtes Mischelement 2 ist in den Figuren 10a bis 10c dargestellt. Hier ist im Vergleich zu den vorherigen Ausführungsformen die Staukammer 22 derart verkleinert, dass die Durchtrittöffnung 19 vergrößert wurde. Hier ist der Durchflussquerschnitt der Durchflusskammer 23 und der Durchtrittöffnung 19 gleich groß. Dies führt wiederum dazu, dass der Austragsdruck im Vergleich zu andren Ausführungsformen reduziert wird. Die Figuren 1 1 a bis 1 1 c zeigen ein neuntes Mischelement. Hier wurde in einer die Durchflusskammer 23 in Materialaustragsrichtung abschließenden Querwand 17 eine Querwandöffnung 24 hinzugefügt. Dies erlaubt einem Teil der Komponenten durch die Querwandöffnung 24 direkt in den angrenzenden Mischraum zu fließen, ohne dass die Durchtrittöffnung 19 passiert werden muss. Dadurch wird der Austragsdruck der Komponenten reduziert, da ein Teil dieser seine Strömungsrichtung nicht ändern muss, um durch die Durchtrittöffnung 19 zu fließen.
Bezugszeichenliste
1 Mischhülse
2 Mischelement
2a rechteckiger Bereich
2b helikaler Bereich
3 Einsatz
4 Einlassbereich
5 Mischraum
6 Ausbringende
7 Stutzen (Einlass)
8 Auslass
9 Trennwand
10 Kodierelement
1 1 Kanal
12 Teller
12a zentrale Eintrittsöffnung
13 Streifen
14 Steg
15 Durchtrittsöffnung
16 Durchtrittsöffnung
17 Querwand
18 Seitenwand
19 Durchtrittsöffnung
20 Kammer
21 Kammer
22 Staukammer
23 Durchflusskammer
24 Querwandöffnung
L Längsachse

Claims

Ansprüche:
1 . Mischer zum Vermischen pastöser Komponenten mit einer Mischhülse (1 ), die sich entlang einer Längsachse (L) erstreckt und wenigstens einen Ein- lass, vorzugsweise zwei Einlasse (7), und einen Auslass (8) aufweist, und mit wenigstens einem in der Mischhülse (1 ) aufgenommenen Mischelement (2), das zusammen mit der Mischhülse (1 ) mehrere Kammern (20, 21 ) definiert, die entlang eines Strömungswegs von den Einlassen (7) zu dem Auslass (8) hinterund/oder nebeneinander angeordnet sind, wobei die Kammern (20, 21 ) durch sich jeweils quer zu der Längsachse (L) erstreckende Querwände (17), sowie vier Seitenwände (13, 14, 18), die sich jeweils parallel zu der Längsachse (L) erstrecken, begrenzt sind, und wobei benachbarte Kammern (20, 21 ) miteinander über in den Seitenwänden (14, 18) vorgesehene Durchtrittsöffnungen (15, 16, 19) in Strömungsverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischelement (2) zwei Seitenwände bildende Streifen (13) aufweist, die durch einen weitere Seitenwände bildenden und zu den Streifen (13) senkrecht angeordneten Steg (14) verbunden sind, und dass eine erste Gruppe von Kammern (20) in dem Steg (14) angeordnete erste Durchtrittsöffnungen (15) aufweist, die sich bis zu einem Streifen (13) erstrecken, und eine zweite Gruppe von Kammern (21 ) zweite Durchtrittsöffnungen (16) aufweist, die mit Abstand zu wenigstens einem Streifen (13) in dem Steg (14) positioniert sind.
2. Mischer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mischhülse (1 ) und das Mischelement (2) eine dritte Gruppe von wenigstens einer Kammer (22) bilden, die als Staukammer (22) geschlossene Seitenwände (13, 14, 18) und nur eine Öffnung, die als Eingangsöffnung in einer Querwand (17) gebildet ist, aufweist.
3. Mischer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Staukannnner (22) an dem einlassseitigen Ende des Mischelements (2) vorgesehen ist.
4. Mischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (14) die Streifen (13) mittig verbindet.
5. Mischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querwände (17) mit dem Steg (14) und einem der Streifen (13) verbunden sind, und dass sich von den Querwänden (17) in Richtung zu den Einlässen (7) parallel zu den Streifen (13) Seitenwände (18) erstrecken.
6. Mischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kammern (20) der ersten Gruppe und die Kammern (21 ) der zweiten Gruppe jeweils genau vier Durchtrittsöffnungen (15, 16, 19) aufweisen, von denen zwei Durchtrittsöffnungen (15, 16) in dem Steg (14) ausgebildet sind und zwei weitere Durchtrittsöffnungen (19) parallel zum Steg (14) verlaufen.
7. Mischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischhülse (1 ) einen ersten im Querschnitt rechteckigen Abschnitt aufweist, in dem das Mischelement (2) aufgenommen ist, und einen zweiten im Querschnitt kreisförmigen Abschnitt (6) aufweist, an dem der Auslass (8) vorgesehen ist.
8. Mischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischhülse (1 ) und das Mischelement (2) im Querschnitt jeweils vier nebeneinander angeordnete Kammern (20, 21 , 22) bilden, die zumindest teilweise in Richtung der Längsachse (L) zueinander versetzt sind.
9. Mischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischhülse (1 ) einen Einlassabschnitt (4) aufweist, in dem ein Einsatz (3), der wenigstens zwei die Einlasse bildende Stutzen (7) aufweist, abgedichtet, und vorzugsweise gegenüber der Mischhülse (1 ) frei drehbar, festgelegt ist.
10. Mischer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stutzen (7) des Einsatzes (3) über wenigstens eine Kompensationskammer bildende und/oder zumindest abschnittsweise radial nach innen verlaufende Kanäle (1 1 ) mit den Kammern (20, 21 , 22) strömungsverbunden sind.
1 1 . Mischer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (20) der ersten Gruppe und die Kammern (21 ) der zweiten Gruppe im, in Ausbringrichtung der Komponenten betrachtet, mittleren und/oder oberen Bereich des Mischelements (2) angeordnet sind.
12. Mischer nach einem der Ansprüche 2 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Mischelement (2) wenigstens eine der Staukammer (22) benachbarte Durchflusskammer (23) aufweist, wobei die wenigstens eine Durchflusskammer (23) wenigstens eine parallel zum Steg (14) verlaufende Durchtrittsöffnung (19) aufweist.
13. Mischer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der senkrecht zur Materialaustragsrichtung liegende Querschnitt der Durchflusskammer (23) 80% bis 120% des Querschnitts der Durchtrittsöffnung (19) der Durchflusskammer (23) beträgt.
14. Mischer nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflusskammer (23) in Materialaustragsrichtung durch eine Querwand (17) begrenzt wird, und dass die Querwand (26) eine Querwandöffnung (27) aufweist.
15. Mischer nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der senkrecht zur Längsachse (L) liegende Querschnitt des Mischelements (2) im Abschnitt der Staukammer (22) und/oder Durchflusskammer (23) 105% bis 150% des senkrecht zur Längsachse (L) liegenden Querschnitts des Mischelements (2) in Materialaustragsrichtung betrachtet nachfolgendem Abschnitt des Mischelements (2) beträgt.
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