WO2017097860A1 - Mischereinsatz, statischer mischer sowie herstellverfahren - Google Patents

Mischereinsatz, statischer mischer sowie herstellverfahren Download PDF

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WO2017097860A1
WO2017097860A1 PCT/EP2016/080149 EP2016080149W WO2017097860A1 WO 2017097860 A1 WO2017097860 A1 WO 2017097860A1 EP 2016080149 W EP2016080149 W EP 2016080149W WO 2017097860 A1 WO2017097860 A1 WO 2017097860A1
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sub
longitudinal axis
mixer
mixing elements
webs
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Application number
PCT/EP2016/080149
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English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd HUG
Matthias Eppler
Original Assignee
Stamixco Ag
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Publication date
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Priority to PL16822912T priority patent/PL3386617T3/pl
Priority to US15/781,491 priority patent/US10882014B2/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/431—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B01F25/4316—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor the baffles being flat pieces of material, e.g. intermeshing, fixed to the wall or fixed on a central rod
    • B01F25/43161—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor the baffles being flat pieces of material, e.g. intermeshing, fixed to the wall or fixed on a central rod composed of consecutive sections of flat pieces of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/56—General build-up of the mixers
    • B01F35/561—General build-up of the mixers the mixer being built-up from a plurality of modules or stacked plates comprising complete or partial elements of the mixer

Definitions

  • the invention relates to a mixer insert for a static mixer according to the preamble of claim 1, comprising a plurality along a longitudinal axis, in particular the longitudinal center axis, arranged one behind the other, preferably immediately adjacent to each other, mixing elements, each comprising a plurality of intersecting webs, wherein at least two alternating along the longitudinal axis of the mixing elements, in particular all mixing elements are alternately arranged with respect to the longitudinal axis by a twist angle, preferably rotated by 90 ° to each other.
  • the main development directions of the webs of at least two adjacent mixing elements at a twist angle, preferably of 90 ° to each other.
  • a rotation of at least two adjacent mixing elements by, for example, 90 ° also means that the crossing axes of the mixing elements, which extend perpendicularly to the longitudinal axis, on which the webs intersect are not oriented parallel but perpendicular to one another.
  • the mixer insert is made up of a plurality, in particular only two or alternatively more than two, separate, each along the longitudinal axis extending sub-mixer inserts composed perpendicular to the longitudinal axis (along a longitudinal central axis of the mixer insert perpendicular intersecting axis and / or along a longitudinal central axis of the mixer insert non-intersecting, perpendicular to the longitudinal axis of the mixer insert extending axis) are arranged adjacently, each sub-mixer insert a plurality along the longitudinal axis arranged one behind the other and along the longitudinal axis integrally connected to each other (ie formed in one piece and immed ar axially adjacent to each other), and that the sub-mixing elements of the sub-mixer inserts which are arranged next to each other perpendicular to the longitudinal axis form one of the mixing elements and that at least two of the adjacent the adjacent, preferably a part of the twisted mixing elements forming, sub-mixing elements, in particular each sub-mixer
  • these sub-mixing elements of a respective sub-mixer insert which are arranged in relative rotation relative to one another, are preferably those sub-mixing elements of one, in particular each, sub-mixer insert, which are part of the mixing elements twisted relative to one another by the angle of rotation.
  • two of the sub-mixing elements arranged next to each other along the longitudinal axis adjoin one another directly, in particular in such a way that webs of these axially successive sub-mixing elements touch each other or merge into one another.
  • the invention relates to a static mixer with a (multi-part) mixer insert according to claim 16 and a method for producing or assembling a mixer insert according to claim 17, wherein at least two, preferably only two or more than two along a longitudinal axis, in particular the The sub-mixer inserts in at least one mounting direction extending perpendicular to the longitudinal axis (along a longitudinal center axis of the mixer insert cutting or alternatively non-cutting assembly axis) are joined together such that each perpendicular to the longitudinal axis adjacent to each other arranged sub-mixing elements of the sub-mixer inserts to one of the Misc complement in-sets, of which at least two along the longitudinal axis juxtaposed mixing elements are arranged rotated by 90 ° relative to each other.
  • a static mixer which has a generic mixer insert which is arranged within a tubular container and a plurality of along a longitudinal axis of the mixer insert successively arranged mixing elements has up, each comprising a plurality of intersecting webs ,
  • the mixing elements are arranged alternately rotated by 90 ° with respect to the longitudinal axis relative to each other.
  • Each mixing element of the mixer insert has two groups of webs, wherein the webs within each group are aligned in parallel and the webs of one group intersect with the webs of the other group, the respective perpendicular to the longitudinal extent of the mixer insert Crossing points passing crossing axes of adjacent mixing elements perpendicular to each other.
  • the well-known mixer insert is expensive and therefore cost-intensive manufacturable.
  • the filling of the tubular housing with individual mixing elements to form the mixer insert is time-consuming, and it is difficult to ensure that the respectively adjacent mixing elements are arranged rotated by 90 °.
  • the assembly of the known mixer insert also presents problems if the mixing elements have a small diameter, since the degree of difficulty and the time required for assembly increases with decreasing mixing element diameter.
  • the individual mixing element disks have a circumferential reinforcement ring which is no longer available as a mixing chamber, which has the further disadvantage that fluids to be mixed in the radial direction penetrate between two such reinforcement rings and then at a distance from the webs axial direction can flow, namely axially through a gap space radially between the outer periphery of the reinforcing rings and the inner circumference of the mixer insert receiving pipe. This is disadvantageous for the mixing result.
  • a mixer insert which is composed of sub-mixer inserts, the sub-mixer inserts each having a plurality of rectified, axially spaced sub-mixing elements.
  • a static mixer which is composed of two respectively one-piece sub-mixer inserts.
  • the sub-mixer inserts consist of sub-mixing elements arranged along a longitudinal axis, wherein in each case two adjacent sub-mixing elements are arranged rotated by 90 °.
  • the partial mixing elements are diamond-shaped hollow bodies with flat outer walls in which flow-through openings are provided. Each two adjacent sub-mixing elements touch each other or go into each other along along perpendicular to the longitudinal axis extending transverse edges or transverse beams of the sub-mixing elements.
  • the flow resistance for components to be mixed is relatively high - and the mise effect or efficiency seems to need improvement.
  • the invention is therefore based on the object, a simple, especially in plastic Injection molding process to specify manufacturable mixer insert for a static mixer, which is characterized by a simple manufacturability and a simple and quick mountability or manufacturability.
  • the mixer insert according to the invention should be able to dispense with the reinforcing rings previously required for pressure stability of reinforcing rings which can be produced in the plastic injection molding process.
  • the mixing insert should preferably be characterized by a low flow resistance and a high mixing efficiency.
  • the object is to provide a static mixer including a mixer insert according to the invention and a method for producing or assembling a mixer insert according to the invention.
  • the invention is based on the idea to form the mixer insert for enabling demoulding, in particular by injection molding, and to ensure a simple, fast and precise assembly in several parts, ie in the form of several sub-mixer inserts, each in one piece, especially in the plastic injection molding process
  • Each sub-mixer insert is characterized by a plurality along the longitudinal axis of successively arranged (and preferably immediately adjacent) sub-mixing elements, each two along the longitudinal axis juxtaposed sub-mixing elements are integrally connected or integrally formed, wherein by juxtaposing the Operami- shear inserts vertically are also adjacent to the longitudinal axis and sub-mixing elements of the adjacent sub-mixer inserts perpendicular to the longitudinal axis and are each and the perpendicular to the longitudinal axis adjacent sub-mixing emente the sub-mixer inserts to one of the mixing elements.
  • a plurality of sub-mixer inserts are assembled into a mixer insert, perpendicular to the longitudinal axis of the mixer insert, such that sub-mixing elements of the sub-mixer inserts are adjacent to the longitudinal axis of the mixer insert and the sub-mixing elements adjacent to the longitudinal axis become one of the mixing elements of the mixer Complement mixer insert, wherein at least two of the resulting mixing elements of the mixer insert thus assembled with respect to the longitudinal axis by a twist angle, in particular of 90 ° to each other are arranged rotated.
  • the angle of rotation is 90 °
  • the crossing axes of the webs of these adjacent or mutually rotated mixing elements not only run perpendicular to the longitudinal axis but are also oriented at right angles or perpendicular to each other.
  • the main course directions of the webs of the adjacent mixing elements also include an angle of 90 °, with the webs of one of the mixing elements preferably running along a main course direction (including an angle to this main course direction) with the longitudinal axis of the mixer insert coincides and the webs of the further (rotated) mixing element extending along a main course direction (including an angle to this), which is oriented perpendicular to the longitudinal axis.
  • a twist angle of 90 ° and deviating twist angle in particular between 1 ° and 359 °, preferably between 1 ° and 89 °, can be realized.
  • the sub-mixing elements at least one of the sub-mixer inserts, in particular all sub-mixing elements, preferably all sub-mixer inserts already from the outset intersecting webs, wherein the intersecting webs of perpendicular to the longitudinal axis adjacent sub-mixing elements to the total web structure of a respective mixing element of the mixer insert complete. It is particularly expedient if the web portions and / or the webs of at least one of the sub-mixer inserts adjacent to one another axially along the longitudinal axis adjoin one another directly and are integrally formed or connected to one another at the contact point.
  • the mixer insert according to the invention can be produced inexpensively and simply, preferably by manufacturing the partial mixer inserts in the plastic injection molding process.
  • the assembly is very simple, since the sub-mixer inserts must be positioned next to each other only perpendicular to the longitudinal axis of the mixer insert to be formed, so that the next to each other marineeinan- arranged sub-mixing elements to complement a mixing element of the mixer insert.
  • the mixer insert according to the invention is particularly suitable as a disposable mixer insert for a static disposable mixer, which can be disposed of after a short time use, especially since inside a curing chemical reaction takes place, for example, as is known from two-component adhesives.
  • the mixer insert according to the invention or a static mixer comprising such a material is suitable for all mixing applications, in particular for the abovementioned reactive two-component systems, such as adhesives or sealants.
  • the mixer insert according to the invention is suitable for mixing substances of different states of matter or the same physical states, such as liquid / liquid, gaseous / liquid, solid / liquid and solid / gas.
  • the fluids or solids to be mixed can also have different temperatures, pressures or other physical properties. have physical or chemical properties.
  • the mixed geometry of the mixing elements is in particular suitable for the Xgrid mixing element geometry known per se, as described for example in CH 642 564 A5 and shown in FIG. 1 therein.
  • the basic structure of such preferred mixing element geometries is also described in DE 23 28 795 or DE 25 22 106.
  • the mixer insert according to the invention is particularly preferably suitable for the production in the plastic injection molding process, in particular based on thermoplastic materials.
  • the manufacturability of the mixer insert according to the invention is expressly not limited thereto.
  • plastic training is preferred, but production from other materials, in particular metal, is also possible.
  • As an alternative manufacturing process for example, the 3D printing in question, or a precision casting (wax melting), whereby a production in the die-casting process is possible.
  • the sub-mixing elements of adjacent sub-mixer inserts comprise sub-webs or webs which, when assembled, together with the sub-webs and / or webs of the sub-mixing elements adjacent to the longitudinal axis, surround the angle, in particular offset from each other by 90 ° web structures of adjacent mixing elements, wherein, as mentioned above, by a rotation of for example 90 ° and the crossing axes passing through the points of contact or intersection of intersecting webs of a web structure or a mixing element by 90 ° are twisted to each other, as well as the main course directions of the webs of adjacent mixing elements.
  • the free ends of parallel webs and / or web sections of the sub-mixing elements which are pointing in a same direction along the longitudinal axis and adjoin a common part of the sub-mixing elements adjacent to the longitudinal axis are spaced perpendicular to the longitudinal central axis while maintaining a free distance (free space).
  • a portion of the webs of the sub-mixing elements of one of, in particular two, sub-mixer inserts and part of the webs of the sub-mixing elements of the other of the sub-mixer inserts in the direction of the longitudinal axis has free ends, wherein along the longitudinal axis adjacent to each other sub-mixing elements from perpendicular to the longitudinal axis (L) adjacent sub-mixer inserts in the assembled state, ie after the telescoping push perpendicular to the longitudinal axis, with their respective free web ends abut each other.
  • the sub-mixer inserts engage in a form-fitting manner perpendicular to the longitudinal axis such that the sub-mixer inserts are secured against a relative displacement (in the assembled state) along the longitudinal axis.
  • the sub-mixer inserts engage with their sub-mixing elements perpendicular to the longitudinal axis like a toothed mesh and thus block each other with respect to a relative movement along the longitudinal axis.
  • such an embodiment facilitates the assembly enormous, since the sub-mixer inserts are fixed with respect to their axial relative position and thus the insertion into a tubular, preferably cylindrical container for the production of the static mixer is facilitated or simplified.
  • the sub-mixing elements of the sub-mixer inserts are the same length extension, ie the same extent along the longitudinal central axis, so that the distance between each two oriented in the same direction and a twisted thereto arranged partial mixing element spaced sub-mixing elements of the axial extension (longitudinal extension) of a insertable in this distance sub-mixing element of the adjacent sub-mixing set corresponds, so that the distance between the same orietent faced Submixing elements during or for insertion need not be widened by bending the alsnemenden sub-mixing set, as is the case for example in the solution described in WO 2014/142869 A1.
  • the sub-mixing elements of one of the sub-mixer inserts preferably do not engage axially in adjacent sub-mixing elements of the other sub-mixer insert along the longitudinal axi
  • sub-mixing elements of the sub-mixer inserts, in particular all sub-mixing elements at least web portions (sub-webs), wherein the web portions of perpendicular to the longitudinal axis adjacent sub-mixing elements complemented or matched so that their web sections to the intersecting webs of the mixing elements complete.
  • the sub-mixer inserts necessary for forming a mixer insert are of identical design.
  • the multi-part mixer insert can be manufactured with only a single injection molding tool by producing a plurality of, in particular exclusively two or more than two identical, sub-mixer inserts.
  • the separation or contact planes of two adjacent mixing elements, on which the sub-mixing elements of these adjacent mixing elements abut one another perpendicular to the longitudinal axis of the mixer insert, are perpendicular to one another. It is useful here, especially in a continuously alternately rotated arrangement of the mixing elements, when all parting planes of the mixer insert, in which at least two sub-mixing elements for forming one of the mixing elements abut each other, are arranged alternately rotated by the angle of rotation, in particular of 90 ° to each other.
  • the parting planes at which two sub-mixing elements abut each other offset radially inwardly relative to the outer circumference or the lateral surface of the mixer insert, wherein the dividing planes preferably at their spaced apart along the longitudinal axis of each end on each of a partial mixing element or limited radial plane abut, wherein at these axially spaced over the plane of separation radial planes abuts a perpendicular to the longitudinal axis adjacent sub-mixing element of the adjacent sub-mixer insert.
  • a parting plane lies between two radial planes adjacent to one another along the longitudinal axis, each radial plane being formed or delimited by an end face oriented in the direction of the longitudinal axis of a sub-mixing element of the sub-mixing insert.
  • a partial mixing element of a partial mixer insert which is adjacent to the longitudinal axis can then rest or rest there, preferably in each case with a radial plane, these radial planes being formed or delimited by the mutually remote end sides of this adjacent partial mixing element.
  • the sub-mixer inserts preferably all sub-mixer inserts (respectively), has or have a sub-mixing element pair, preferably several sub-mixing element pairs, each comprising a first and a second sub-mixing element (the entirety of the sub-mixing elements), with respect to the longitudinal axis rotated by 90 ° relative to each other, and that the first sub-mixing element has a plurality of webs arranged one behind the other along a first transverse axis extending perpendicularly to the longitudinal axis, webs crossing each other along the first transverse axis (ie adjoining one another) and at least one open in the direction of the first transverse axis, ie with
  • the second sub-mixing element has a plurality of webs arranged behind one another along a second transverse axis extending perpendicularly to the longitudinal axis and perpendicular to the first transverse axis, wherein adjacent webs extend along the second transverse
  • the webs of the first sub-mixing element and the webs of the second sub-mixing element maximally abut two parallel connecting lines extending along the first transverse axis and / or two, preferably exactly two, parallel along the second transverse axis extending connecting lines adjacent to each other, so as to avoid difficult to produce undercuts.
  • the first sub-mixing element does not have adjacent pairs of intersecting webs along the second transverse axis, but such pairs are arranged side by side only in the direction of the first transverse axis, and / or that the second sub-element is not adjacent along the first transverse axis Having pairs of intersecting webs, but such are arranged adjacent only along the second transverse axis.
  • the mixing elements of the mixer insert have an Xgrid mixing element geometry, i. each comprise two groups of webs and the webs arranged within a group are aligned in parallel and the webs of one of the groups intersect with the webs of the other group. It is particularly useful if the mixing elements and in particular the entire mixing insert has a cross-sectional peripheral contour having a circular shape, an oval shape, a polygonal shape, a rectangular shape or a square shape, wherein preferably the inner contour of the one Mixer insert receiving, preferably tubular container is adapted to this peripheral contour, such that the mixer insert the inner circumference of the container substantially completely fills.
  • the mixer insert has a total of a cylindrical shape, with a circular, oval, polygonal, rectangular or square base and / or cross-sectional area.
  • the invention also leads to a static mixer, comprising a, in particular tubular container, in which a mixer insert according to the invention is arranged, in particular inserted, wherein in the context of the method according to the invention preferably the mixer insert by joining several sub-mixer inserts vertically mounted to the longitudinal axis or assembled and then placed in the container.
  • FIG. 1 a shows a side view of a preferred embodiment of a mixer insert according to the invention
  • FIG. 1 b a plan view of the mixer insert according to FIG. 1 a, FIG. 2 a view, rotated with respect to FIG. 1 a, about the longitudinal axis of the mixer insert according to FIGS. 1 a and 1 b, FIG.
  • FIGS. 1 a and 1 b shows different perspective views of a sub-mixer insert for the formation or assembly of the mixer insert according to FIGS. 1 a and 1 b,
  • FIGS. 1 a to 2 shows a perspective view of two sub-mixer inserts during assembly to a mixer insert according to FIGS. 1 a to 2,
  • FIGS. 3 and 4 or 5 shows a perspective view of an injection mold cutout for producing a partial mixer insert according to FIGS. 3 and 4 or 5.
  • like elements and elements having the same function are denoted by the same reference numerals.
  • the mixer insert 1 is made of plastic, in the plastic injection molding process.
  • the mixer insert 1 is designed in several parts and comprises, in the exemplary embodiment shown, two identical partial mixer inserts 2, as shown in perspective in FIGS. 3, 4 and 5.
  • the (assembled) mixer insert 1 only has to be inserted along its longitudinal extent into a preferably tubular container.
  • the mixer insert 1 has a cross-sectionally circular peripheral contour and is contoured in a circle-cylindrical manner overall.
  • the mixer insert 1 comprises a plurality of mixing elements 3a, 3b, 3c, 3d arranged behind one another along a longitudinal axis L (in this case the longitudinal central axis).
  • a twist angle here for example (and preferably) of 90 ° with respect to the longitudinal axis rotated relative to each other, which means that later still to be explained intersection axes 4a, 4b and 5a, 5b, 5c, 5d of adjacent mixing elements 3a, 3b or rotated relative to each other by 90 ° mixing elements 3a, 3b not only at right angles to the longitudinal axis L but also at right angles to each other. This also applies to openings of the mixing elements 3a, 3b that are rotated relative to one another later on.
  • Each mixing element 3a, 3b, 3c, 3d comprises two groups 6, 7 of webs, webs 8 of one group 6 (within the group 6) being oriented parallel to one another, as well as webs 9 of the other group 7 (within group 7) , wherein the webs 8, 9 of the two groups 6, 7 intersect, on the aforementioned, perpendicular to the longitudinal axis L extending crossing axes 4a, 4b, 5a, 5b, 5c, 5d.
  • the webs 8, 9 of a part of the mixing elements 3b, 3d, ... extend substantially (obliquely) in the direction of the longitudinal axis L and webs 10, 1 1 (see Fig.
  • the webs 8, 9 extend with respect to their longitudinal extent, ie from their respective first axial end to their second axial end along a main course Hi, to which they form an angle from here, for example 45 °.
  • the main course H- ⁇ runs parallel to the longitudinal axis L.
  • the webs 10, 1 1 of the adjacent mixing element extend with respect to their respective longitudinal extent along a second main course H 2 , including an angle to this, here by example 45 °, where the second main course H 2 runs perpendicular to the first main course Hi, as well as perpendicular to the longitudinal axis L and parallel to a later to be explained transverse axis Qi.
  • each mixing element 3a, 3b, 3c, 3d comprises a total of six webs which follow each other perpendicular to the longitudinal axis L, this number being able to vary - at least two adjacent webs, and also three, four, five, six or even more than six webs are feasible.
  • FIG. 1 a From Fig. 1 a can still be seen that the intersecting webs 8, 9 and 10, 1 1 openings 12, 13 limit, wherein the openings 12, 13 of 90 ° to each other rotated mixing elements with respect to their respective perpendicular to the longitudinal axis L oriented longitudinal extent at an angle to each other of 90 °.
  • the mixer insert 1 shown in FIGS. 1 a to 2 is composed of a total of two sub-mixer inserts 2, as shown in FIGS. 3 and 4.
  • Alternative embodiments with more than two sub-mixer inserts are also possible.
  • the sub-mixer inserts 2 or 2a, 2b (see Fig. 2 and Fig. 5) to form the mixer insert 1 are identical.
  • a sub-mixer insert 2 comprises a plurality of sub-mixing elements 14a, 14b, 14c, 14d arranged one behind the other along the longitudinal axis L.
  • Each sub-mixing element 14a, 14b, 14c, 14d is mounted perpendicularly to the mixer insert 1, as becomes clear in particular from FIG Longitudinal axis L adjacent here to a respective parting plane mirror-symmetrical sub-mixing element 15a, 15b, 15c, 15d assigned to another sub-mixer insert 2, wherein the perpendicular to the longitudinal axis L opposite sub-mixing elements 14a, 15a; 14b, 15b; 14c, 15c; 14d, 15d; ... to each a mixing element 3a, 3b, 3c, 3d supplement or join together.
  • two sub-mixer inserts 2 a, 2 b which are identical in this case, are moved perpendicular to the longitudinal axis L of the finished mixer insert 1 in a relative direction of movement M (mounting direction), so that in this case due to the special arrangement of the sub-mixing elements 14 a to 14 d and 15 a until 15d mesh with one another in the manner of a toothed arrangement and thus form a positive connection between the submerged mixer inserts 2a, 2b in the installed state of the mixer insert 1, which form a relative movement of the sub-mixer inserts 2a, 2b along the longitudinal axis L safely prevented.
  • FIG. 4 shows in detail a possible construction of a preferred embodiment of a partial mixer insert 2.
  • this comprises a plurality of pairs 16 of sub-mixing elements 14a, 14b adjoining one another in the direction of the longitudinal axis L and integrally formed, which are arranged rotated relative to one another with respect to the longitudinal axis L by 90 °.
  • a first partial mixing element 14a of the pair 16 comprises a plurality of webs 10, 11 arranged one behind the other along a first transverse axis Qi extending perpendicular to the longitudinal axis L.
  • the webs 10, 11 are also arranged here in two groups, as already explained with reference to the mixer insert 1 , wherein the webs 10 of one of the groups (within the group) are aligned in parallel, as well as the webs 1 1 of the other group and the webs 10, 1 1 of the different groups intersect, along crossing axes 4a, 4b, which are parallel extend to the first transverse axis Qi.
  • openings 13 which are limited by the webs 10, 11 and which can be seen in the direction of the first transverse axis Qi also run.
  • the structure of the further sub-mixing element 14b of the pair 16 is rotated exactly 90 ° thereto.
  • a plurality of webs 8, 9 are arranged behind one another along a perpendicular to the longitudinal axis L and perpendicular to the first transverse axis Qi extending second transverse axis Q 2 , the webs 8, 9 are divided into two groups of webs 8, 9, wherein the webs passing one of the groups parallel to one another and the webs 9 of the other groups 7 parallel to each other, wherein the bars 8, 9 of the groups 6, 7 intersect, namely along crossing axes 5a, 5b, which extend parallel to the second transverse axis Q 2 as well as the longitudinal extent of openings 12, which are bounded by the webs 8, 9.
  • first sub-mixing element 15a of the pair 16 in the direction of the second transverse axis Q 2 has no adjacent pairs of intersecting webs, just as the second sub-mixing element 14b in the direction of the first transverse axis Qi.
  • Fig. 4 also shows that in each case two rotated by 90 ° arranged sub-mixing elements 14a, 14b; 14b, 14c; 14c, 14d ... two different, rotated by 90 ° to each other and in the concrete embodiment, both the longitudinal axis L (here the longitudinal center axis) receiving separating planes Ti, T 2 limit, where the respective sub-mixing elements of a sub-mixer insert 2 come to rest on the perpendicular to the longitudinal axis L adjacent or opposite sub-mixing elements of another sub-mixer insert second
  • a separation plane Ti is drawn, which receives the longitudinal axis L of the mixer insert 1 in the mounted state.
  • This parting plane Ti meet in the drawing plane bottom right outermost or end-side sub-mixing elements of the adjacent sub-mixer inserts 2a, 2b.
  • the subsequent part along the longitudinal axis L mixing elements meet at a here to the separating plane arranged at right angles Ti parting plane T 2, which is also penetrated by the longitudinal axis L.
  • the first transverse axis Qi is perpendicular to the surface extension of the first parting plane Ti.
  • the second transverse axis Q 2 is perpendicular to the surface extension of the second parting plane T 2 .
  • the first parting planes Ti are framed between two mutually parallel and perpendicular to the first parting plane Ti extending radial planes R- ⁇ , which are bounded by two opposite end faces of two sub-mixing elements.
  • the second parting planes T 2 are arranged axially between two radial planes R-1 defined by two partial mixing elements.
  • the radial planes R-1 extend with respect to their surface extent both perpendicular to the first and to the second parting planes Ti and T 2 and are orthogonally interspersed by the longitudinal axis L.
  • FIG. 6 Evident is a section of a sub-mixer insert 2 comprising two rotated by 90 ° to each other arranged sub-mixing elements 14a, 14b, which are formed and arranged as described above.
  • an injection molding tool 18 having several moldings for producing the partial mixer insert 2 in the plastic injection molding process.

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Abstract

Mischereinsatz (1) für einen statischen Mischer, umfassend eine Mehrzahl entlang einer Längsachse (L) hintereinander angeordneter, bevorzugt unmittelbar aneinander angrenzender, Mischelemente (3, 3a, 3b, 3c, 3d....), jeweils umfassend eine Mehrzahl von sich kreuzenden Stegen (8, 9; 10, 11), wobei mindestens zwei entlang der Längsachse (L) Aufeinanderfolgende der Mischelemente (3, 3a, 3b; 3b, 3c; 3c, 3d;...) bezüglich der Längsachse (L) um einen Verdrehwinkel, vorzugsweise von 90°, zueinander gedreht angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Mischereinsatz (1) aus mehreren separaten, sich jeweils entlang der Längsachse erstreckenden Teilmischereinsätzen (2, 2a, 2b) zusammengesetzt ist, die senkrecht zur Längsachse (L) benachbart angeordnet sind, wobei jeder Teilmischereinsatz (2, 2a, 2b) eine Mehrzahl entlang der Längsachse (L) hintereinander angeordneter und entlang der Längsachse (L) einstückig miteinander verbundene, unmittelbar aneinander angrenzende Teilmischelemente (14, 14a, 14b, 14c, 14d....; 15, 15a, 15b, 15c, 15d...) aufweist, und dass die jeweils senkrecht zur Längsachse nebeneinander angeordneten Teilmischelemente (14, 15; 14a, 15a; 14b, 15b; 14c, 15c; 14d, 15d;....) der Teilmischereinsätze (2, 2a, 2b) eines der Mischelemente (3, 3a, 3b, 3c, 3d,...) bilden, und dass mindestens zwei der unmittelbar entlang der Langsachse (L) aneinander angrenzenden Teilmischelemente (14, 14a, 14b, 14c, 14d....; 15, 15a, 15b, 15c, 15d...) der Teilmischereinsätze (2, 2a, 2b) bezüglich der Längsachse (L) um den Verdrehwinkel zueinander gedreht angeordnet sind.

Description

Mischereinsatz, statischer Mischer sowie Herstellverfahren
Die Erfindung betrifft einen Mischereinsatz für einen statischen Mischer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , umfassend eine Mehrzahl ent- lang einer Längsachse, insbesondere der Längsmittelachse, hintereinander angeordneter, bevorzugt unmittelbar aneinander angrenzender, Mischelemente, jeweils umfassend eine Mehrzahl von sich kreuzenden Stegen, wobei mindestens zwei entlang der Längsachse aufeinanderfolgende der Mischelemente, insbesondere sämtliche Mischelemente alter- nierend, bezüglich der Längsachse um einen Verdrehwinkel, vorzugsweise von 90° zueinander gedreht angeordnet sind. Anders ausgedrückt weisen die Hauptverlaufsrichtungen der Stege von mindestens zwei benachbarten Mischelementen unter einem Verdrehwinkel, vorzugsweise von 90° zueinander. Eine Verdrehung von mindestens zwei benachbarten Misch- elementen um beispielsweise 90° bedeutet auch, dass die sich senkrecht zur Längsachse erstreckenden Kreuzungsachsen der Mischelemente, an denen sich die Stege kreuzen nicht parallel sondern senkrecht zueinander orientiert sind, Der Mischereinsatz ist aus mehreren, insbesondere ausschließlich zwei oder alternativ mehr als zwei, separaten, sich jeweils ent- lang der Längsachse erstreckenden Teilmischereinsätzen zusammengesetzt, die senkrecht zur Längsachse (entlang einer eine Längsmittelachse des Mischereinsatzes senkrecht schneidenden Achse und/oder entlang einer eine Längsmittelachse des Mischereinsatzes nicht schneidenden, senkrecht zur Längsachse des Mischereinsatzes verlaufenden Achse) be- nachbart angeordnet sind, wobei jeder Teilmischereinsatz eine Mehrzahl entlang der Längsachse hintereinander angeordneter und entlang der Längsachse einstückig miteinander verbundener (d.h. an einem Stück ausgebildete und unmittelbar axial aneinander angrenzende) Teilmischelemente aufweist, und dass die jeweils senkrecht zur Längsachse ne- beneinander angeordneten Teilmischelemente der Teilmischereinsätze eines der Mischelemente bilden und dass mindestens zwei der aneinan- der angrenzenden, bevorzugt einen Bestandteil der verdrehten Mischelemente bildenden, Teilmischelemente, insbesondere jedes Teilmischereinsatzes, um den Verdrehwinkel zueinander verdreht angeordnet sind. Bei diesen verdreht relativ zueinander angeordneten Teilmischelementen ei- nes jeweiligen Teilmischereinsatzes handelt es sich, wie erwähnt, bevorzugt um diejenigen Teilmischelemente eines, insbesondere jedes, Teilmischereinsatzes, die Bestandteil sind der um den Verdrehwinkel zueinander verdrehten Mischelemente. Wie erläutert grenzen jeweils zwei entlang der Längsachse nebeneinander angeordnete der Teilmischelemente un- mittelbar aneinander an, insbesondere derart, dass sich Stege dieser axial aufeinanderfolgenden Teilmischelemente berühren bzw. ineinander übergehen.
Ferner betrifft die Erfindung einen statischen Mischer mit einem (mehrteili- gen) Mischereinsatz gemäß Anspruch 16 sowie ein Verfahren zum Herstellen bzw. Montieren eines Mischereinsatzes gemäß Anspruch 17, wobei mindestens zwei, vorzugsweise ausschließlich zwei oder mehr als zwei sich entlang einer Längsachse, insbesondere der Längsmittelachse des zu montierenden Mischereinsatzes, erstreckender, insbesondere spritzgegossener, Teilmischereinsätze, jeweils aufweisend eine Mehrzahl entlang der Längsachse hintereinander angeordnete und einstückig miteinander verbundene Teilmischelemente, wobei die Teilmischereinsätze in mindestens einer sich senkrecht zur Längsachse erstreckenden Montagerichtung (entlang einer die Längsmittelachse des Mischereinsatzes schneidenden oder alternativ nicht schneidenden Montageachse) derart zusammengefügt werden, dass die jeweils senkrecht zur Längsachse nebeneinander angeordneten Teilmischelemente der Teilmischereinsätze sich zu einem der Mischereinsätze ergänzen, von denen zumindest zwei entlang der Längsachse nebeneinander angeordnete Mischelemente um 90° relativ zueinander gedreht angeordnet sind. In der CH 642 564 A5 ist ein statischer Mischer beschrieben, der einen gattungsgemäßen Mischereinsatz aufweist, welcher innerhalb eines rohr- förmigen Behälters angeordnet ist und mehrere entlang einer Längsachse des Mischereinsatzes hintereinander angeordnete Mischelemente auf- weist, die jeweils eine Mehrzahl von sich kreuzenden Stegen umfassen. Bei dem bekannten Mischereinsatz sind die Mischelemente alternierend um 90° bezüglich der Längsachse relativ zueinander gedreht angeordnet. Jedes Mischelement des Mischereinsatzes weist zwei Gruppen von Stegen auf, wobei die Stege innerhalb einer jeden Gruppe parallel ausgerich- tet sind und sich die Stege der einen Gruppe mit den Stegen der anderen Gruppe kreuzen, wobei die sich senkrecht zur Längserstreckung des Mischereinsatzes erstreckenden, die jeweiligen Kreuzungspunkte durchsetzenden Kreuzungsachsen benachbarter Mischelemente senkrecht zueinander verlaufen. Der bekannte Mischereinsatz ist nur aufwendig und damit kostenintensiv fertigbar. Zudem ist das Befüllen des rohrartigen Gehäuses mit einzelnen Mischelementen zur Bildung des Mischereinsatzes zeitaufwendig, und es ist schwer sicherzustellen, dass die jeweils benachbarten Mischelemente um jeweils 90° verdreht angeordnet sind. Probleme bereitet insbesondere auch der Zusammenbau des bekannten Mischereinsat- zes, wenn die Mischelemente einen kleinen Durchmesser aufweisen, da der Schwierigkeitsgrad und der Zeitaufwand zum Zusammenbau mit abnehmendem Mischelementdurchmesser zunimmt.
Ein im Hinblick auf den Zusammenbau deutlich vereinfachter Mischerein- satz ist in der EP 2 001 580 B1 beschrieben. Hier sind mehrere gelenkig miteinander verbundene Mischelementscheiben vorgesehen, die zum Zusammenbau des Mischereinsatzes so verschwenkt werden müssen, dass sie in axialer Richtung fluchten. Der bekannte Mischereinsatz ist im Spritzgussverfahren fertigbar, weist jedoch den Nachteil auf, dass eine exakte axiale Ausrichtung aufgrund der Vielzahl von Einzelkomponenten, die verschwenkbar miteinander verbunden sind schwierig ist, was dann wiederum Probleme bei der Montage mit sich bringt. Darüber hinaus weisen die einzelnen Mischelementscheiben einen nicht mehr als Mischraum zur Verfügung stehenden umfänglichen Verstärkungsring auf, der den weiteren Nachteil mit sich bringt, dass zu mischende Fluide in radialer Rich- tung zwischen zwei solcher Verstärkungsringe nach außen dringen und dann mit Abstand zu den Stegen in axialer Richtung strömen können, nämlich axial durch einen Spaltraum radial zwischen dem Außenumfang der Verstärkungsringe und dem Innenumfang des den Mischereinsatz aufnehmenden Rohres. Dies ist nachteilig für das Mischergebnis.
Aus der EP 2 01 1 562 A1 ist ein Mischereinsatz bekannt, der aus Teilmischereinsätzen zusammengesetzt ist, wobei die Teilmischereinsätze jeweils mehrere gleichgerichtete, axial beabstandete Teilmischerelemente aufweisen.
Aus der WO 2014/142869 A1 (bzw. DE 1 1 2013 006 808 T5) ist ein statischer Mischer bekannt, der aus zwei jeweils einteiligen Teilmischereinsätzen zusammengesetzt ist. Die Teilmischereinsätze bestehen aus entlang einer Längsachse angeordneten Teilmischelementen, wobei jeweils zwei benachbarte der Teilmischelementen um 90° verdreht angeordnet sind. Bei den Teilmischelementen handelt es sich um im Querschnitt rautenförmige Höhlkörper mit flächigen Außenwänden, in denen Durchströmöffnungen vorgesehen sind. Jeweils zwei benachbarte Teilmischelemente berühren sich bzw. gehen ineinander über entlang von sich senkrecht zur Längsachse erstreckenden Querkanten bzw. Querbalken der Teilmischelemente. Der Durchflusswiderstand für zu mischende Komponenten ist vergleichsweise hoch - auch scheint die Mise hwirkung bzw. -effizienz verbesserungsbedürftig. Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen einfach, insbesondere im Kunststoff- spritzgussverfahren, fertigbaren Mischereinsatz für einen statischen Mischer anzugeben, der sich durch eine einfache Fertigbarkeit und eine einfache und schnelle Montierbarkeit bzw. Herstellbarkeit auszeichnet. Bevorzugt soll der erfindungsgemäße Mischereinsatz auf die bisher für eine Druckstabilität notwendigen Verstärkungsringe von im Kunststoffspritzgussverfahren herstellbaren Mischereinsätzen notwendigen Verstärkungsringe verzichtet werden können. Auch soll sich der Mischeinsatz bevorzugt durch einen geringen Durchströmungswiderstand und eine hohe Mischeffizienz auszeichnen.
Ferner besteht die Aufgabe darin, einen einen erfindungsgemäßen Mischereinsatz beinhaltenden statischen Mischer sowie ein Verfahren zum Herstellen bzw. Montieren eines erfindungsgemäßen Mischereinsatzes anzugeben.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Mischereinsatzes mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Hinsichtlich des statischen Mischers wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen vorrichtungsgemäß offenbarte Merkmale auch als verfahrensgemäß offenbart gelten und beanspruch- bar sein. Ebenso sollen verfahrensgemäß offenbarte Merkmale auch als vorrichtungsgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Mischereinsatz zum Er- möglichen einer Entformbarkeit, insbesondere im Spritzgussverfahren, und zur Gewährleistung einer einfachen, schnellen und präzisen Montage mehrteilig auszubilden, d.h. in Form von mehreren Teilmischereinsätzen, die jeweils einstückig, insbesondere im Kunststoffspritzgussverfahren, hergestellt sind, wobei jeder Teilmischereinsatz sich auszeichnet durch eine Mehrzahl entlang der Längsachse hintereinander angeordneter (und vorzugsweise unmittelbar aneinander angrenzender) Teilmischelemente, wobei jeweils zwei entlang der Längsachse nebeneinander angeordnete Teilmischelemente einstückig miteinander verbunden bzw. einstückig ausgebildet sind, wobei durch das Nebeneinanderanordnen der Teilmi- schereinsätze senkrecht zur Längsachse auch Teilmischelemente der benachbarten Teilmischereinsätze senkrecht zur Längsachse benachbart sind bzw. werden und sich jeweils die senkrecht zur Längsachse benachbarten Teilmischelemente der Teilmischereinsätze zu einem der Mischelemente ergänzen. Anders ausgedrückt werden mehrere Teilmischerein- sätze zu einem Mischereinsatz zusammengesetzt, und zwar senkrecht zur Längsachse des Mischereinsatzes, derart, dass Teilmischelemente der Teilmischereinsätze senkrecht zur Längsachse des Mischereinsatzes benachbart werden bzw. sind und sich jeweils die senkrecht zur Längsachse benachbarten Teilmischelemente zu einem der Mischelemente des Mi- schereinsatzes ergänzen, wobei mindestens zwei der resultierenden Mischelemente des so zusammengesetzten Mischereinsatzes bezüglich der Längsachse um einen Verdrehwinkel, insbesondere von 90° zueinander gedreht angeordnet sind. Für den bevorzugten Fall, dass der Verdrehwinkel 90° beträgt, bedeutet dies, dass die Kreuzungsachsen der Stege dieser benachbarten bzw. gedreht zueinander angeordneten Mischelemente nicht nur senkrecht zur Längsachse verlaufen sondern auch rechtwinklig bzw. senkrecht zueinander orientiert sind. Bei um 90° zueinander gedrehten Mischelementen schließen auch die Hauptverlaufsrichtungen der Stege der benachbarten Mischelemente einen Winkel von 90° ein, wobei bevorzugt die Stege eines der Mischelemente entlang einer Hauptverlaufsrichtung (unter Einschluss eines Winkels zu dieser Hauptverlaufsrichtung) verlaufen, die mit der Längsachse des Mischereinsatzes zusammenfällt und die Stege des weiteren (gedrehten) Mischelementes sich entlang einer Hauptverlaufsrichtung (unter Einschluss eines Winkels zu dieser) erstrecken, die senkrecht zur Längsachse orientiert ist. Neben der bevorzugten Ausführungsform mit einem Verdrehwinkel von 90° sind auch davon abweichende Verdrehwinkel, insbesondere zwischen 1 ° und 359°, bevorzugt zwischen 1 ° und 89°, realisierbar.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehem, dass die Teilmischelemente zu- mindest eines der Teilmischereinsätze, insbesondere sämtliche Teilmischelemente, bevorzugt sämtlicher Teilmischereinsätze bereits von vornherein sich kreuzende Stege aufweisen, wobei die sich kreuzenden Stege von senkrecht zur Längsachse benachbarten Teilmischelementen zur Gesamtstegstruktur eines jeweiligen Mischelementes des Mischerein- satzes ergänzen. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Stegabschnitte und/oder die Stege von axial entlang der Längsachse nebeneinander angeordneten Teilmischelementen zumindest eines der Teilmischereinsätze unmittelbar aneinander angrenzen und an der Kontaktstelle einteilig ausgebildet bzw. miteinander verbunden sind. Wie später noch erläutert wer- den wird ist es ganz besonders bevorzugt, wenn nicht sämtliche Stege oder Stegabschnitte eines jeweiligen Teilmischelementes an einen Stegabschnitt oder Steg des daneben entlang der Längsachse angeordneten Teilmischelementes angrenzen, sondern dass die Stegabschnitte oder Stege zum Teil, insbesondere zur radialen Hälfte und/oder bis zur radialen Mitte des Mischereinsatzes in Richtung der Längsachse freie Enden aufweisen, an die wiederum Stege und/oder Stegabschnitte eines anderen Teilmischereinsatzes bzw. eines Teilmischelementes eines senkrecht zur Längsachse benachbarten Teilmischereinsatzes im montierten Zustand angrenzen. Hierdurch wird die Fertigbarkeit insbesondere im Kunststoffspritzgussverfahren erheblich erleichtert. Die sich kreuzenden Stege der Teilmischelemente und der Mischelemente erstrecken sich bezüglich ihrer Längserstreckung entlang der Längsmittelachse, sind jedoch winklig zu dieser angeordnet.
Der erfindungsgemäße Mischereinsatz lässt sich, bevorzugt durch Ferti- gen der Teilmischereinsätze im Kunststoffspritzgussverfahren, kostengünstig und einfach herstellen. Insbesondere ist auch die Montage sehr einfach, da die Teilmischereinsätze lediglich senkrecht zur Längsachse des zu bildenden Mischereinsatzes nebeneinander positioniert werden müssen, so dass sich die jeweils senkrecht zur Längsachse nebeneinan- der angeordneten Teilmischelemente zu einem Mischelement des Mischereinsatzes ergänzen. Der erfindungsgemäße Mischereinsatz eignet sich insbesondere als Einwegmischereinsatz für einen statischen Einwegmischer, welcher nach kurzzeitigem Gebrauch entsorgt werden kann, insbesondere da im Inneren eine aushärtende chemische Reaktion statt- findet, beispielsweise wie dies von Zwei-Komponentenklebstoffen bekannt ist. Der erfindungsgemäße Mischereinsatz bzw. ein einen solchen umfassender statischer Mischer eignet sich für sämtliche Mischanwendungen, insbesondere für die vorerwähnten reaktiven Zwei-Komponentensysteme, wie Klebstoffe oder Dichtmassen.
Auch können mit einem solchen Einwegmischer Sprengstoffe, etc. gemischt werden. Auch eignet sich der erfindungsgemäße Mischereinsatz zum Mischen von Substanzen unterschiedlicher Aggregatzustände oder gleicher Aggregatzustände, wie flüssig/flüssig, gasförmig/flüssig, Fest- stoff/flüssig sowie Feststoff/Gas. Auch können die zu mischenden Fluide bzw. Feststoffe unterschiedliche Temperaturen, Drücke oder andere phy- sikalische oder chemische Eigenschaften aufweisen.
Als Mischgeometrie der Mischelemente eignet sich insbesondere die an sich bekannte Xgrid-Mischelementgeometrie, wie diese beispielsweise in der CH 642 564 A5 beschrieben und in der dortigen Fig. 1 gezeigt ist. Der grundsätzliche Aufbau solcher bevorzugter Mischelementgeometrien ist auch in der DE 23 28 795 oder DE 25 22 106 beschrieben.
Wie erwähnt eignet sich der erfindungsgemäße Mischereinsatz besonders bevorzugt für die Herstellung im Kunststoffspritzgussverfahren, insbesondere auf Basis von thermoplastischen Kunststoffen. Hierauf ist die Herstellbarkeit des erfindungsgemäßen Mischereinsatzes jedoch ausdrücklich nicht beschränkt. Grundsätzlich ist zwar eine Ausbildung aus Kunststoff bevorzugt, jedoch ist auch eine Herstellung aus anderen Materialien, ins- besondere Metall möglich. Als alternative Herstellverfahren kommen beispielsweise das 3D-Drucken in Frage, oder ein Präzisionsgussverfahren (Wachsaufschmelzverfahren), wobei auch eine Herstellung im Druckgussverfahren möglich ist. Wie eingangs bereits erwähnt ist es bevorzugt, wenn nicht nur zwei oder einige von unmittelbar aufeinanderfolgenden Mischelementen bzw. Teilmischelementen bezüglich der Längsachse um den Verdrehwinkel, bevorzugt von 90° zueinander gedreht angeordnet sind (was grundsätzlich e- benfalls realisierbar ist), sondern bei der die Mischelemente und/oder die Teilmischelemente jedes Teilmischereinsatzes bezüglich ihrer Orientierung zur Längsachse alternierend um den Verdrehwinkel gedreht zueinander angeordnet sind, um somit ein optimales Mischergebnis zu erreichen. Im letztgenannten, bevorzugten Fall umfassen die Teilmischelemente benachbarter Teilmischereinsätze Teilstege oder Stege, die im montier- ten Zustand zusammen mit den Teilstegen und/oder Stegen der senkrecht zur Längsachse benachbarten Teilmischelemente die um den Verdreh- winkel, insbesondere von 90° zueinander versetzten Stegstrukturen benachbarter Mischelemente bilden, wobei, wie eingangs erwähnt, durch eine Verdrehung von beispielsweise 90° auch die Kreuzungsachsen, die durch die Berührungspunkte bzw. Kreuzungspunkte von sich kreuzenden Stegen einer Stegstruktur bzw. eines Mischelementes verlaufen um 90° zueinander verdreht sind, ebenso wie die Hauptverlaufsrichtungen der Stege benachbarter Mischelemente.
Durch die einstückige (monolithische) Ausbildung und der unmittelbar ent- lang der Längsachse aneinander angrenzenden Ausbildung bzw. Anordnung der Teilmischelemente jedes Teilmischereinsatzes kann auf die in der EP 2 01 1 562 A1 gezeigten Längsstäbe verzichtet werden, was bevorzugt ist.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass entlang der Längsachse aneinander angrenzende der Teilmischelemente zumindest eines der Teilmischereinsätze, bevorzugt sämtlicher Teilmischereinsätze, an freien Enden der jeweiligen sich kreuzenden Stegen einstückig ineinander übergehen. Dies bedeutet, dass sich die einstück miteinander ausgebildeten Teilmischelemente zumindest eines der Teilmischereinsätze sich nicht wie bei der in der WO 2014/142869 A1 beschriebenen Ausführungsform an sich senkrecht zur Längserstreckung erstreckendne Querbalken berühren bzw. ineinander übergehen, sondern dass direkt freie Enden der sich kreuzenden Stege entlang der Längsachse miteinander einteilig verbunden sind. Dies führt zu einer erhöhten Mischeffizienz und zu einen geringeren Durchströmungswiderstand.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die in eine gleiche Richtung enltang der Längsachse weisenden und an einen gemeinsamen, entlang der Längs- achse benachbarten der Teilmischelemente angrenzenden freien Enden von parllelen Stegen und/oder Stegabschnitten der Teilmischelemente unter Einhaltung eines freien Abstandes (Freiraum) senkrecht zur Längsmittelachse beabstandet sind.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass ein Teil der Stege der Teilmischelemente eines der, insbesondere beiden, Teilmischereinsätze und ein Teil der Stege der Teilmischelemente des anderen der Teilmischereinsätze in Richtung der Längsachse freie Enden aufweist, wobei die entlang der Längsachse aneinander grenzenden Teilmischelemente von senkrecht zur Längsachse (L) benachbarten Teilmischer- einsätzen im montierten Zustand, d.h. nach dem Ineinander Schieben senkrecht zur Längsachse, mit ihren jeweiligen freien Stegenden aneinander anliegen.
Besonders zweckmäßig ist eine Ausführungsform, bei der die Teilmi- schereinsätze derart senkrecht zur Längsachse formschlüssig ineinandergreifen, dass die Teilmischereinsätze gegen eine Relativverstellung (im montieren Zustand) entlang der Längsachse gesichert sind. Anders ausgedrückt greifen die Teilmischereinsätze mit ihren Teilmischelementen senkrecht zur Längsachse verzahnungsartig ineinander und blockieren sich somit gegenseitig hinsichtlich einer Relativbewegung entlang der Längsachse. Insbesondere eine derartige Ausführungsform erleichtert die Montage immens, da die Teilmischereinsätze bezüglich ihrer Achsrelativposition fixiert sind und somit auch das Einschieben in einen, rohrförmi- gen, bevorzugt zylindrischen Behälter zur Herstellung des statischen Mi- scher erleichtert bzw. vereinfacht wird. Insbesondere ist sichergestellt, dass eine präzise Relativpositionierung der Teilmischereinsätze zur Herstellung des Mischereinsatzes auf einfache Weise ohne komplexe Hilfsmittel möglich ist. Dabei ist es besonders bevorzugt wenn die Teilmischelemente der Teilmischereinsätze die gleiche Längenerstreckung, d.h. die gleiche Erstreckung entlang der Längsmittelachse aufweisen, so dass der Abstand zwischen jeweils zwei in die gleiche Richtung orienteierten und über einen verdreht hierzu angeordnetes Teilmischelement beabstandeten Teilmischelementen der Axialerstreckung (Längenerstreckung) eines in diesen Abstand einschiebbaren Teilmischelement des benachbarten Teilmischersatzes entspricht, so dass der Abstand zwischen den gleich orietentierten Teilmischelementen beim bzw. für das Einschieben nicht durch Biegen des aufnemenden Teilmischersatzes aufgeweitet werden muss, wie dies beispielsweise bei der in der WO 2014/142869 A1 beschriebenen Lösung der Fall ist. Anders ausgedrückt greifen die Teilmischelemente eines der Teilmischereinsätze bevorzugt nicht axial in entlang der Längsachse benachbarte Teilmischelemente des anders Teilmischereinsatzes ein.
Bevorzugt ist es, wenn die Teilmischelemente der Teilmischereinsätze, insbesondere sämtliche Teilmischelemente zumindest Stegabschnitte (Teilstege) aufweisen, wobei die Stegabschnitte von senkrecht zur Längs- achse benachbarten Teilmischelementen so ergänzt bzw. aufeinander abgestimmt sind, dass sich deren Stegabschnitte zu den sich kreuzenden Stegen der Mischelemente ergänzen.
Hinsichtlich einer im Hinblick auf geringe Werkzeugkosten optimierten Variante eines Mischereinsatzes ist es besonders zweckmäßig, wenn die zur Bildung eines Mischereinsatzes notwendigen Teilmischereinsätze identisch ausgebildet sind. Hierdurch kann der mehrteilige Mischereinsatz mit nur einem einzigen Spritzgusswerkzeug durch Herstellen mehrerer, insbe- sondere ausschließlich zwei oder mehr als zwei identischer Teilmischereinsätze gefertigt werden.
Im Hinblick auf eine einfache Montage und Herstellbarkeit des Mischereinsatzes bzw. der Teilmischereinsätze ist es bevorzugt, wenn die jeweils senkrecht zur Längsachse benachbarten Teilmischelemente der (senkrecht zur Längsachse benachbarten) Teilmischereinsätze zur jeweiligen Bildung bzw. Ergänzung zu einem der Mischelemente an einer, vorzugsweise die Längsachse aufnehmenden, Trennebene bzw. Kontaktebene aneinander anliegen, und dass die Trenn- bzw. Kontaktebenen von (min- destens) zwei entlang der Längsachse nebeneinander angeordneten Mischelementen um den Verdrehwinkel, vorzugsweise von 90° bezogen auf die Längsachse zueinander gedreht sind. Anders ausgedrückt stehen die Trenn- bzw. Kontaktebenen von zwei benachbarten Mischelementen, an denen die Teilmischelemente dieser benachbarten Mischelemente senkrecht zur Längsachse des Mischereinsatzes aneinander anliegen senkrecht aufeinander. Zweckmäßig ist es dabei, insbesondere bei einer durchgehend alternierend gedrehten Anordnung der Mischelemente, wenn sämtliche Trennebenen des Mischereinsatzes, an denen mindestens zwei Teilmischelemente zur Bildung eines der Mischelemente aneinander anliegen, alternierend um den Verdrehwinkel, insbesondere von 90° gedreht zueinander angeordnet sind.
Bevorzugt liegen die Trennebenen, an denen zwei Teilmischelemente aneinander anliegen, bezogen auf den Außenumfang bzw. die Mantelfläche des Mischereinsatzes radial nach innen versetzt, wobei die Trennebenen an ihren entlang der Längsachse beabstandeten Enden bevorzugt jeweils auf eine von jeweils einem Teilmischelement gebildeten bzw. begrenzten Radialebene stoßen, wobei an diesen axial über die Trennebene beabstandeten Radialebenen ein senkrecht zur Längsachse benachbartes Teilmischelement des benachbarten Teilmischereinsatzes anliegt.
Anders ausgedrückt liegt eine Trennebene zwischen zwei entlang der Längsachse benachbarten Radialebenen, wobei jede Radialebene von einer in Richtung der Längsachse orientierten Stirnseite eines Teilmischelementes des Teilmischereinsatzes gebildet bzw. begrenzt ist. An diesen Radialebenen kann sich dann ein Teilmischelement eines senkrecht zur Längsachse benachbarten Teilmischereinsatzes abstützen bzw. dort anliegen, und zwar bevorzugt wiederum jeweils mit einer Radialebene, wobei diese Radialebenen von den voneinander abgewandten Stirnseiten dieses benachbarten Teilmischelementes gebildet bzw. begrenzt werden.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn mindestens einer der Teilmischereinsätze, vorzugsweise sämtliche Teilmischereinsätze (jeweils), ein Teilmischelementpaar aufweist bzw. aufweisen, bevorzugt mehrere Teilmischelementpaare, jeweils umfassend ein erstes und ein zweites Teil- mischelement (der Gesamtheit der Teilmischelemente), die bezüglich der Längsachse um 90° gedreht relativ zueinander angeordnet sind, und dass das erste Teilmischelement mehrere entlang einer sich senkrecht zur Längsachse erstreckenden ersten Querachse hintereinander angeordnete Stege aufweist, wobei sich jeweils entlang der ersten Querachse benachbarte (d.h. aneinander angrenzende bzw. nebeneinander angeordnete) Stege kreuzen und mindestens eine sich in Richtung der ersten Querachse offene, d.h. mit Blickrichtung in die erste Querachse durchsehbare bzw. durchblickbare, erste Öffnung begrenzen, und dass das zweite Teilmischelement mehrere entlang einer sich senkrecht zur Längsachse sowie senkrecht zur ersten Querachse erstreckenden zweiten Querachse hinter- einander angeordnete Stege aufweist, wobei sich jeweils entlang der zweiten Querachse benachbarte (d.h. nebeneinander angeordnete) Stege kreuzen und mindestens eine sich in Richtung der zweiten Querachse offene bzw. in Blickrichtung auf die zweite Querachse durchsehbar bzw. durchblickbare zweite Öffnung begrenzen.
Bei einer wie zuvor beschrieben realisierten Anordnung der Stege von entlang der Längserstreckung benachbarten Teilmischelementen mindestens eines Teilmischereinsatzes ist es bevorzugt, wenn die Stege des ersten Teilmischelementes und die Stege des zweiten Teilmischelementes maximal an zwei parallelen sich entlang der ersten Querachse erstreckenden Verbindungslinien und/oder maximal an zwei, bevorzugt genau zwei, parallelen sich entlang der zweiten Querachse erstreckenden Verbindungslinien aneinander angrenzen, um somit schwierig herzustellende Hinterschnitte zu vermeiden. Dies führt dann bevorzugt dazu, dass ein Teil der Stege des ersten Teilmischelementes und/oder ein Teil der Stege des zweiten Teilmischelementes in Richtung der Längsachse freie Enden aufweist, an die dann bevorzugt im montierten Zustand wiederum freie Enden von Stegen eines Teilmischelementes des senkrecht zur Längserstreckung benachbarten Teilmischeinsatzes anliegen. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn das erste Teilmischelement keine entlang der zweiten Querachse benachbarten Paare von sich kreuzenden Stegen aufweist, sondern solche Paare nur in Richtung der ersten Querachse nebeneinander angeordnet sind, und/oder dass das zweite Teilelement keine entlang der ersten Querachse benachbarten Paare von sich kreuzenden Stegen aufweist, sondern solche nur entlang der zweiten Querachse benachbart angeordnet sind.
Wie eingangs bereits angedeutet ist es besonders zweckmäßig, wenn die Mischelemente des Mischereinsatzes eine Xgrid-Mischelementgeometrie aufweisen, d.h. jeweils zwei Gruppen von Stegen umfassen und die innerhalb einer Gruppe angeordneten Stege parallel ausgerichtet sind und sich die Stege einer der Gruppen mit den Stegen der anderen Gruppe kreuzen. Dabei ist es ganz besonders zweckmäßig, wenn die Mischelemente und insbesondere der gesamte Mischeinsatz eine querschnittliche Umfangs- kontur aufweist, die eine Kreisform, eine ovale Form, eine mehreckige Form, eine rechteckige Form oder eine quadratische Form aufweist, wobei bevorzugt die Innenkontur des einen solchen Mischereinsatz aufnehmenden, bevorzugt rohrförmigen Behälters an diese Umfangskontur ange- passt ist, derart, dass der Mischereinsatz den Innenumfang des Behälters im Wesentlichen vollständig ausfüllt. Bevorzugt weist der Mischereinsatz insgesamt eine Zylinderform auf, mit einer kreisförmigen, ovalen, mehreckigen, rechteckigen oder quadratischen Grund- und/oder Querschnittsfläche.
Die Erfindung führt auch auf einen statischen Mischer, umfassend einen, insbesondere rohrförmigen Behälter, in dem ein erfindungsgemäßer Mischereinsatz angeordnet, insbesondere eingeschoben ist, wobei im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt der Mischereinsatz zunächst durch Zusammenfügen mehrerer Teilmischereinsätze senkrecht zur Längsachse montiert bzw. zusammengefügt und dann in dem Behälter angeordnet wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.
Diese zeigen in: Fig. 1 a: eine Seitenansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mischereinsatzes,
Fig. 1 b: eine Draufsicht auf den Mischereinsatz gemäß Fig. 1 a, Fig. 2 eine in Bezug auf Fig. 1 a um die Längsachse gedrehte Ansicht des Mischereinsatzes gemäß den Fig. 1a und 1 b,
Fig. 3
und
Fig. 4 unterschiedliche perspektivische Ansichten eines Teilmischereinsatzes zur Bildung bzw. Montage des Mischereinsatzes gemäß den Fig. 1 a und 1 b,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht von zwei Teilmischereinsätzen bei der Montage zu einem Mischereinsatz gemäß den Fig. 1 a bis 2,
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Spritzgusswerkzeugausschnittes zur Herstellung eines Teilmischereinsatzes gemäß den Fig. 3 und 4 bzw. 5. In den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In den Fig. 1 a, 1 b und 2 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mischereinsatzes 1 zur Herstellung eines statischen Mischers gezeigt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Mischereinsatz 1 aus Kunststoff hergestellt, und zwar im Kunststoffspritzgussverfahren. Der Mischereinsatz 1 ist mehrteilig ausgebildet und umfasst, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei identische Teilmischereinsätze 2, wie diese perspektivisch in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt sind.
Zum Herstellen eines statischen Mischers muss der (montierte) Mischereinsatz 1 lediglich entlang seiner Längserstreckung in einen, bevorzugt rohrförmigen Behälter eingeschoben werden.
Zu erkennen ist in Fig. 1 , dass der Mischereinsatz 1 eine querschnittlich kreisförmige Umfangskontur aufweist, und insgesamt kreiszylindrisch kon- turiert ist. Der Mischereinsatz 1 umfasst eine Mehrzahl von entlang einer Längsachse L (hier der Längsmittelachse) hintereinander angeordneter Mischelemente 3a, 3b, 3c, 3d... In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind jeweils entlang der Längsachse aneinander angrenzende bzw. aufeinanderfolgende Mischelemente 3a, 3b; 3b, 3c; 3c, 3d; ... alternierend um einen Verdrehwinkel, hier beispielsweise (und bevorzugt) von 90° bezüglich der Längsachse zueinander gedreht angeordnet, was bedeutet, dass später noch zu erläuternde Kreuzungsachsen 4a, 4b bzw. 5a, 5b, 5c, 5d von benachbarten Mischelementen 3a, 3b bzw. von relativ zueinander um 90° gedrehten Mischelementen 3a, 3b nicht nur im rechten Winkel zur Längsachse L sondern auch zueinander rechtwinklig verlaufen. Dies gilt auch für später noch zu erläuternde Öffnungen der relativ zueinander ge- drehten Mischelementen 3a, 3b. Jedes Mischelement 3a, 3b, 3c, 3d umfasst zwei Gruppen 6, 7 von Stegen, wobei Stege 8 der einen Gruppe 6 (innerhalb der Gruppe 6) parallel zueinander orientiert sind, ebenso wie Stege 9 der anderen Gruppe 7 (innerhalb der Gruppe 7), wobei sich die Stege 8, 9 der beiden Gruppe 6, 7 kreuzen, und zwar auf den zuvor erwähnten, sich senkrecht zur Längsachse L erstreckenden Kreuzungsachsen 4a, 4b, 5a, 5b, 5c, 5d. Insgesamt ist dabei zu erkennen, dass die Stege 8, 9 von einem Teil der Mischelemente 3b, 3d, ... sich im Wesentlichen (schräg) in Richtung der Längsachse L erstrecken und Stege 10, 1 1 (vgl. Fig. 2) von um 90° hierzu ge- drehten Mischelementen schräg senkrecht zur Längsachse L. Anders ausgedrückt erstrecken sich die Stege 8, 9 hinsichtlich ihrer Längserstreckung, d.h. von ihrem jeweiligen ersten axialen Ende bis zu ihrem zweiten axialen Ende entlang einer Hauptverlaufsrichtung Hi , zu welcher sie einen Winkel von hier beispielsweise 45° einschließen. Die Hauptverlaufsrich- tung H-ι verläuft dabei parallel zur Längsachse L. Die Stege 10, 1 1 des benachbarten Mischelementes erstrecken sich bezüglich ihrer jeweiligen Längserstreckung entlang einer zweiten Hauptverlaufsrichtung H2, unter Einschluss eines Winkels zu dieser, hier von beispielhaft 45°, wobei die zweite Hauptverlaufsrichtung H2 senkrecht zur ersten Hauptverlaufsrich- tung Hi verläuft, sowie senkrecht zur Längsachse L und parallel zu einer später noch zu erläuternden Querachse Qi .
In dem konkreten Ausführungsbeispiel umfasst jedes Mischelement 3a, 3b, 3c, 3d insgesamt sechs senkrecht zur Längsachse L aufeinanderfol- gende Stege, wobei diese Zahl variieren kann - im Minimum sind es zwei benachbarte Stege, wobei auch drei, vier, fünf, sechs oder auch mehr als sechs Stege realisierbar sind.
Aus Fig. 1 a ist noch zu erkennen, dass die sich kreuzenden Stege 8, 9 bzw. 10, 1 1 Öffnungen 12, 13 begrenzen, wobei die Öffnungen 12, 13 von um 90° zueinander gedrehten Mischelementen bezüglich ihrer jeweiligen senkrecht zur Längsachse L orientierten Längserstreckung einen Winkel zueinander von 90° aufweist.
Wie erwähnt, ist der in den Fig. 1 a bis 2 dargestellte Mischereinsatz 1 zu- sammengesetzt aus insgesamt zwei Teilmischereinsätzen 2, wie diese in den Fig. 3 und 4 dargestellt sind. Es sind auch alternative Ausführungsformen mit mehr als zwei Teilmischereinsätzen realisierbar. Vorliegend sind die Teilmischereinsätze 2 bzw. 2a, 2b (vgl. Fig. 2 und Fig. 5) zur Bildung des Mischereinsatzes 1 identisch.
Besonders gut anhand von Fig. 4 wird der Aufbau eines solchen einteiligen, hier bevorzugt kunststoffspritzgegossenen Teilmischereinsatzes 2 deutlich. Ein Teilmischereinsatz 2 umfasst mehrere entlang der Längsachse L hintereinander angeordnete Teilmischelemente 14a, 14b, 14c, 14d... Jedem Teilmischelement 14a, 14b, 14c, 14d ist beim montierten Mischereinsatz 1 , wie insbesondere anhand von Fig. 5 deutlich wird, ein senkrecht zur Längsachse L benachbartes hier zu einer jeweiligen Trennebene spiegelsymmetrisches Teilmischelement 15a, 15b, 15c, 15d eines anderen Teilmischereinsatzes 2 zugeordnet, wobei sich die senkrecht zur Längs- achse L gegenüberliegenden Teilmischelemente 14a, 15a; 14b, 15b; 14c, 15c; 14d, 15d; ... zu jeweils einem Mischelement 3a, 3b, 3c, 3d ergänzen bzw. zusammenfügen.
Konkret werden in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei, hier beispiel- haft identische Teilmischereinsätze 2a, 2b senkrecht zur Längsachse L des fertigen Mischereinsatzes 1 in einer Relativbewegungsrichtung M (Montagerichtung) aufeinander zu bewegt, so dass vorliegend aufgrund der speziellen Anordnung der Teilmischelemente 14a bis 14d und 15a bis 15d zueinander diese verzahnungsartig ineinandergreifen und somit im montierten Zustand des Mischereinsatzes 1 eine formschlüssige Verbindung zwischen den Teilmischereinsätzen 2a, 2b bilden, die eine Relativ- bewegung der Teilmischereinsätze 2a, 2b entlang der Längsachse L sicher verhindert.
In Fig. 4 ist im Detail ein möglicher Aufbau einer bevorzugten Ausfüh- rungsvariante eines Teilmischereinsatzes 2 gezeigt. Dieser umfasst in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mehrere Paare 16 von in Richtung der Längsachse L aneinander angrenzender und einstückig ausgebildeter Teilmischelemente 14a, 14b, die bezüglich der Längsachse L um 90° relativ zueinander gedreht angeordnet sind. Ein erstes Teilmischelement 14a des Paares 16 umfasst mehrere entlang einer sich senkrecht zur Längsachse L erstreckenden ersten Querachse Qi hintereinander angeordnete Stege 10, 1 1 , wobei die Stege 10, 1 1 , wie bereits anhand des Mischereinsatzes 1 erläutert auch hier in zwei Gruppen angeordnet sind, wobei die Stege 10 einer der Gruppen (innerhalb der Gruppe) parallel ausgerichtet sind, ebenso wie die Stege 1 1 der anderen Gruppe und sich die Stege 10, 1 1 der unterschiedlichen Gruppen kreuzen, und zwar entlang von Kreuzungsachsen 4a, 4b, die parallel verlaufen zur ersten Querachse Qi . In Richtung der ersten Querachse Qi bzw. parallel zu dieser verlaufen auch von den Stegen 10, 11 begrenzte Öffnungen 13, die in Richtung der ers- ten Querachse Qi durchsehbar sind. Der Aufbau des weiteren Teilmischelements 14b des Paares 16 ist genau um 90° hierzu gedreht. Dabei sind entlang einer sich senkrecht zur Längsachse L sowie senkrecht zur ersten Querachse Qi erstreckenden zweiten Querachse Q2 mehrere Stege 8, 9 hintereinander angeordnet sind, wobei die Stege 8, 9 in zwei Gruppen von Stegen 8, 9 unterteilt sind, wobei die Stege 8 einer der Gruppen parallel zueinander verlaufen und die Stege 9 der anderen Gruppen 7 parallel zueinander, wobei sich die Stege 8, 9 der Gruppen 6, 7 kreuzen, und zwar entlang von Kreuzungsachsen 5a, 5b, die parallel zur zweiten Querachse Q2 verlaufen ebenso wie die Längserstreckungen von Öffnungen 12, die von den Stegen 8, 9 begrenzt werden. Zu erkennen ist, dass das erste Teilmischelement 15a des Paares 16 in Richtung der zweiten Querachse Q2 keine benachbarten Paare von sich kreuzenden Stegen aufweist, ebensowenig wie das zweite Teilmischelement 14b in Richtung der ersten Querachse Qi . Dies führt dazu, dass zwei nebeneinander angeordnete der Teilmischelemente sich lediglich entlang von zwei parallel zur zweiten Querachse Q2 verlaufenden Verbindungslinien V-i und V2 berühren, ebenso wie an aus Übersichtlichkeitsgründen nicht eingezeichneten, senkrecht hierzu bzw. parallel zur ersten Querachse Qi verlaufenden parallelen Verbindungslinien Vi , V2. Es existieren demnach Stege mit freien Enden 17, an die in Richtung der Längsachse L keine Stege eines unmittelbar angrenzenden Teilmischelementes desselben Teilmischereinsatzes 2 angrenzen.
Aus Fig. 4 ergibt sich auch, dass jeweils zwei um 90° gedreht angeordnete Teilmischelemente 14a, 14b; 14b, 14c; 14c, 14d ... zwei unterschiedliche, um 90° zueinander gedrehte und in dem konkreten Ausführungsbeispiel beide die Längsachse L (hier die Längsmittelachse) aufnehmende Trennebenen T-i , T2 begrenzen, an denen die jeweiligen Teilmischelemente eines Teilmischereinsatzes 2 zur Anlage gelangen an den senkrecht zur Längsachse L benachbarten bzw. gegenüberliegenden Teilmischelementen eines anderen Teilmischereinsatzes 2.
Dies ergibt sich insbesondere auch anhand der Fig. 5. Dort ist eine Trennebene Ti eingezeichnet, die im montierten Zustand die Längsachse L des Mischereinsatzes 1 aufnimmt. An dieser Trennebene T-i treffen sich die in der Zeichnungsebene unten rechts äußersten bzw. endseitigen Teilmischelemente der benachbarten Teilmischereinsätze 2a, 2b. Die entlang der Längsachse L darauffolgenden Teilmischelemente treffen sich an einer hier zu der Trennebene T-i rechtwinklig angeordneten Trennebene T2, die ebenfalls von der Längsachse L durchsetzt ist. Im Hinblick auf die Lage der Trennebenen Ti und T2 wird nochmals auf Fig. 4 verwiesen. Zu erkennen ist, dass die erste Querachse Qi senkrecht auf der Flächenerstreckung der ersten Trennebene Ti steht. Analog steht die zweite Querachse Q2 senkrecht auf der Flächenerstreckung der zwei- ten Trennebene T2. Aus Fig. 4 ergibt sich weiterhin, dass die ersten Trennebenen T-i eingerahmt sind zwischen zwei zueinander parallel verlaufenden und sich senkrecht zur ersten Trennebene Ti erstreckenden Radialebenen R-ι , die begrenzt werden von zwei einander gegenüberliegenden Stirnseiten zweier Teilmischelemente. Ebenso sind die zweiten Trennebenen T2 axial zwischen zwei von zwei Teilmischelementen begrenzten Radialebenen R-ι angeordnet. Die Radialebenen R-ι verlaufen hinsichtlich ihrer Flächenerstreckung sowohl senkrecht zu den ersten als auch zu den zweiten Trennebenen Ti und T2 und werden orthogonal durchsetzt von der Längsachse L.
Schlussendlich wird noch auf Fig. 6 verwiesen. Zu erkennen ist ein Ausschnitt eines Teilmischereinsatzes 2 umfassend zwei um 90° verdreht zueinander angeordnete Teilmischelemente 14a, 14b, die wie zuvor beschrieben ausgebildet und angeordnet sind. Zu erkennen ist ebenfalls ein mehrere Formteile aufweisendes Spritzgusswerkzeug 18 zum Herstellen des Teilmischereinsatzes 2 im Kunststoffspritzgussverfahren.
Bezugszeichenliste
I Mischereinsatz
2, 2a, 2b Teilmischereinsätze
3, 3a, 3b, 3c, 3d,... Mischelemente
4, 4a, 4b,... Kreuzungsachsen
5, 5a, 5b, 5c, 5d,... Kreuzungsachsen
6 Gruppe
7 Gruppe
8 Stege
9 Stege
10 Stege
I I Stege
12 Öffnungen
13 Öffnungen
14, 14a, 14b, 14c, 14d,... Teilmischelemente
15, 15a, 15b, 15c, 15d,.. Teilmischelemente
16 Paar von Teilmischelementen
17 freie Enden
18 Werkzeug
L Längsachse
Q1 erste Querachse
Q2 zweite Querachse
M Relativmontagerichtung/Relativbewegungs- richtung
Hi Hauptverlaufsrichtung
H2 Hauptverlaufsrichtung
Ti Trennebene
T2 Trennebene
Ri Radialebene

Claims

Patentansprüche
1 . Mischereinsatz (1 ) für einen statischen Mischer, umfassend eine Mehrzahl entlang einer Längsachse (L) hintereinander angeordneter, bevorzugt unmittelbar aneinander angrenzender, Mischelemente (3, 3a, 3b, 3c, 3d....), jeweils umfassend eine Mehrzahl von sich kreuzenden Stegen (8, 9; 10, 1 1 ), wobei mindestens zwei entlang der Längsachse (L) Aufeinanderfolgende der Mischelemente (3, 3a, 3b; 3b, 3c; 3c, 3d;...) bezüglich der Längsachse (L) um einen Verdrehwinkel, vorzugsweise von 90° zueinander gedreht angeordnet sind, wobei der Mischereinsatz (1 ) aus mehreren separaten, sich jeweils entlang der Längsachse erstreckenden Teilmischereinsätzen (2, 2a, 2b) zusammengesetzt ist, die senkrecht zur Längsachse (L) benachbart angeordnet sind, wobei jeder Teilmischereinsatz (2, 2a, 2b) eine Mehrzahl entlang der Längsachse (L) hintereinander angeordneter und entlang der Längsachse (L) einstückig miteinander verbundene, unmittelbar aneinander angrenzende Teilmischelemente (14, 14a, 14b, 14c, 14d....; 15, 15a, 15b, 15c, 15d...) aufweist, und dass die jeweils senkrecht zur Längsachse nebeneinander angeordneten Teilmischelemente (14, 15; 14a, 15a; 14b, 15b; 14c, 15c; 14d, 15d;....) der Teilmischereinsätze (2, 2a, 2b) eines der Mischelemente (3, 3a, 3b, 3c, 3d, ...) bilden, und dass mindestens zwei der unmittelbar entlang der Langsachse (L) aneinander angrenzenden Teilmischelemente (14, 14a, 14b, 14c, 14d....; 15, 15a, 15b, 15c, 15d...) der Teilmischereinsätze (2, 2a, 2b) bezüglich der Längsachse (L) um den Verdrehwinkel zueinander gedreht angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Teilmischelemente (14, 14a, 14b, 14c, 14d,...; 15, 15a, 15b, 15c, 15d, ....) zumindest eines der Teilmischereinsätze (2, 2a, 2b) jeweils sich kreuzende Stege (8, 9, 10, 1 1 ) aufweisen. Mischereinsatz nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mischelemente (3, 3a, 3b, 3c, 3d,...) und/oder die Teilmischelemente (14, 14a, 14b, 14c, 14d....; 15, 15a, 15b, 15c, 15d...) entlang der Längsachse (L) alternierend bezüglich der Längsachse (L) um den Verdrehwinkel, bevorzugt von 90° gedreht angeordnet sind.
Mischereinsatz nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Teilmischereinsätze (2, 2a, 2b) derart senkrecht zur Längsachse (L) formschlüssig ineinander greifen, dass die Teilmischereinsätze (2, 2a, 2b) gegen eine Relativverstellung entlang der Längsachse gesichert sind.
Mischereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Teilmischelemente 14, 14a, 14b, 14c, 14d,...; 15, 15a, 15b, 15c, 15d, ...) zumindest eines der Teilmischereinsätze (2, 2a, 2b) Stegabschnitte aufweisen und sich Stegabschnitte von senkrecht zur Längsachse (L) benachbarten Teilmischelementen (14, 15; 14a, 15a; 14b, 15b; 14c, 15c; 14d, 15d, ...) zu den sich kreuzenden Stegen (8, 9, 10, 1 1 ) der Mischelemente (3, 3a, 3b, 3c, 3d, ....) ergänzen.
Mischereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Stegabschnitte und/oder Stege (8, 9; 10, 1 1 ) von axial nebeneinander angeordneten Teilmischelementen (14, 15; 14a, 15a; 14b, 15b; 14c, 15c; 14d, 15d; ...), insbesondere nur zum Teil, unmittelbar aneinander angrenzen.
Mischereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass Stege (8, 9; 10, 1 1 ) der senkrecht zur Längsachse (L) benachbarten Teilmischelemente (14, 15; 14a, 15a; 14b, 15b; 14c, 15c; 14d, 15d; ...) parallel verlaufen.
Mischereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass entlang der Längsachse (L) aneinander angrenzende der Teilmischelemente (14, 14a, 14b, 14c, 14d,...; 15, 15a, 15b, 15c, 15d, ....) zumindest eines der Teilmischereinsätze (2, 2a, 2b) an freien Enden der jeweiligen sich kreuzenden Stegen (8, 9, 10, 1 1 ) einstückig ineinander übergehen und/oder dass ein Teil der Stege (8, 9, 10, 11 ) der Teilmischelemente eines der Teilmischereinsätze und ein Teil der Stege der Teilmischelemente des anderen der Teilmischereinsätze in Richtung der Längsachse freie Enden aufweist, wobei die entlang der Längsachse aneinander grenzenden Teilmischelemente von senkrecht zur Längsachse (L) benachbarten Teilmischereinsätzen im montierten Zustand mit ihren jeweiligen freie Stegenden aneinander anliegen.
Mischereinsatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in eine gleiche Richtung weisenden und an einen gemeinsamen, entlang der Längsachse (L) benachbarten der Teilmischelemente (14, 14a, 14b, 14c, 14d,...; 15, 15a, 15b, 15c, 15d, ....) angrenzenden freien Enden von parllelen Stegen und/oder Stegabschnitten der Teilmischelemente (14, 14a, 14b, 14c, 14d,...; 15, 15a, 15b, 15c, 15d, ....) unter Einhaltung eines freien Abstandes senkrecht zur Längsmittelachse (L) beabstandet sind.
Mischereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die, insbesondere genau zwei, senkerecht zur Längsachse (L) benachbarte Teilmischereinsätze (2, 2a, 2b) identisch sind.
Mischereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die jeweils senkrecht zu Längsachse (L) benachbarten Teilmischelemente (14, 15; 14a, 15a; 14b, 15b; 14c, 15c; 14d, 15d; ...) der Teilmischereinsätze (2, 2a, 2b) zur Bildung eines der Mischelemente (3, 3a, 3b, 3c, 3d, ...) an einer, vorzugsweise die Längsachse (L) aufnehmenden, Trennebene (T-i , T2) aneinander anliegen und dass die Trennebenen (T-i , T2) von zwei entlang der Längsachse (L) nebeneinander angeordneten Mischelementen (3; 3a, 3b; 3b, 3c; 3c, 3d;...) um 90° bezogen auf die Längsachse (L) zueinander gedreht sind, wobei bevorzugt sämtliche Trennebenen (T-i , T2) alternierend um 90° gedreht zueinander angeordnet sind.
Mischereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens einer der Teilmischereinsätze (2, 2a, 2b) ein Teilmischelementpaar (16) aufweist, bevorzugt mehrere Teilmischelementpaare (16), jeweils umfassend ein erstes und ein zweites Teilmischelement (14; 14a, 14b; 14b, 14c; 14c, 14d; 15; 15a, 15b; 15b, 15c; 15c, 15d; ...), die bezüglich der Längsachse um 90° gedreht relativ zueinander angeordnet sind, und dass das erste Teilmischelement (14a) mehrere entlang einer sich senkrecht zur Längsachse (L) erstreckenden ersten Querachse (Qi ) hintereinan- der angeordnete Stege (8, 9) aufweist, wobei sich jeweils entlang der ersten Querachse (Qi ) benachbarte Stege (10, 1 1 ) kreuzen und mindestens eine sich in Richtung der ersten Querachse (Qi ) offene erste Öffnung (12) begrenzen, und dass das zweite Teilmischelement (14b) mehrere entlang einer sich senkrecht zur Längsachse (L) sowie senkrecht zur ersten Querachse (Qi ) erstreckenden zweiten Querachse (Q2) hintereinander angeordnete Stege (10, 1 1 ) aufweist, wobei sich jeweils entlang der zweiten Querachse (Q2) benachbarte Stege (10, 1 1 ) kreuzen und mindestens eine sich in Richtung der zweiten Querachse (Q2) offene zweite Öffnung (13) begrenzen.
Mischereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Stege (8, 9) des ersten Teilmischelementes (14a) und die Stege (10, 1 1 ) des zweiten Teilmischelementes (14b) maximal an zwei, bevorzugt genau zwei, parallelen sich entlang der ersten und/oder der zweiten Querachse (Qi , Q2) erstreckenden Verbindungslinien (Vi , V2) aneinander angrenzen.
Mischereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Teilmischelement (14a) keine entlang der zweiten Querachse (Q2) benachbarten Paare von sich kreuzenden Stegen (8, 9; 10, 1 1 ) aufweist und/oder dass das zweite Teilmischelement (14b) keine entlang der ersten Querachse (Qi ) benachbarten Paare von sich kreuzenden Stegen (8, 9; 10, 1 1 ) aufweist.
Mischereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (8, 9; 10, 1 1 ) der Mischelemente (3, 3a, 3b, 3c, 3d, ...) jeweils in zwei Gruppen (6, 7) angeordnet sind, und dass die Stege (8, 9; 10, 1 1 ) innerhalb einer Gruppe (6, 7) parallel ausgerichtet sind und sich die Stege (8, 9; 10, 11 ) einer der Gruppen (6, 7) mit den Stegen (8, 9; 10, 1 1 ) der anderen Gruppen (6, 7) kreuzen, und dass vorzugsweise die Mischelemente (3, 3a, 3b, 3c, 3d, ...) eine kreisförmige, ovale, mehreckige, rechteckige, oder quadratische querschnittliche Umfangskontur aufweisen.
Michereinsatz nach einem der vorhergehnenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Teilmischelemente 14, 14a, 14b, 14c, 14d,...; 15, 15a, 15b, 15c, 15d, ...) der Teilmischereinsätze (2, 2a, 2b) die gleiche Erstre- ckung entlang der Längsachse (L) aufweisen, so dass sich zwei der Teilmischereinsätze (2, 2a, 2b) senkrecht zu Längsachse (L) ohne Biegen eines der Teilmischereinsätze (2, 2a, 2b) senkrecht zur Längsachse (L) ineinander schieben lassen.
Statischer Mischer umfassend einen, insbesondere rohrförmigen, Behälter und einen darin angeordneten, bevorzugt eingeschobenen, Mischereinsatz (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Herstellen eines Mischereinsatzes nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit den Schritten:
• Bereitstellen von mindestens zwei sich entlang einer Längsachse erstreckender, insbesondere spritzgegossener, Teilmischereinsätze (2, 2a, 2b), jeweils aufweisend eine Mehrzahl entlang der Längsachse (L) hintereinander angeordnete und einstückig miteinander verbundene sowie unmittelbar aneinander angrenzende Teilmischelemente (14, 14a, 14b, 14c, 14d; ... 15, 15a, 15b, 15c, 15d, ....), von denen zumindest zwei unmittelbar aneinander angrenzende Teilmischelemente (14, 14a, 14b, 14c, 14d; ... 15, 15a, 15b, 15c, 15d, ....) um einen Verdrehwinkel zueinander verdreht sind, Zusammenfügen der Teilmischereinsätze (2, 2a, 2b) in mindestens einer sich senkrecht zur Längsachse (L) erstreckenden Montagerichtung, derart, die jeweils senkrecht zur Längsachse nebeneinander angeordneten Teilmischelemente (14, 15; 14a, 15a; 14b, 15b; 14c, 15c; 14d, 15d;....) der Teilmischereinsätze (2, 2a, 2b) sich zu einen der Mischeinsätze (3, 3a, 3b, 3c, 3d, ....) ergänzen, von denen zumindest zwei entlang der Längsachse (L) nebeneinander angeordnete Mischelemente (3; 3a, 3b; 3b, 3c; 3c, 3d; ...) um den Verdrehwinkel 90° relativ zueinander gedreht angeordnet sind.
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