專利名稱：一種裝配在管內(nèi)的混和器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裝配在管內(nèi)的混合器，該混合器包含至少一種混合元件或一種混合體。本發(fā)明還涉及這種混合器的用途。
US-PS3051453公開(kāi)了一種混合器，由線性排列的混合元件所組成，隨后稱作“多流混合體”(multi-flux mixing body)。這種多流混合體的斷面是方形，有二個(gè)流道，上述流道沿著向上直至混合體中部的流動(dòng)方向上連續(xù)的縮小，然后，在到達(dá)最窄的位置后，在旋轉(zhuǎn)90°的平面內(nèi)又連續(xù)地?cái)U(kuò)大。流過(guò)混合體的介質(zhì)經(jīng)過(guò)重新排列，其分層數(shù)增加一倍。
從幾何學(xué)的觀點(diǎn)，多流混合體是由四個(gè)楔形分體和兩個(gè)三角平板構(gòu)成，在一特定的實(shí)施例中，該楔形體具有沿一表面的對(duì)角線被對(duì)分開(kāi)的對(duì)分立方體形狀。在所有情況下，該二個(gè)楔形，一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)旋轉(zhuǎn)90°，形成一相聯(lián)接的分體。該二平板形成位于混合體二流道間的間壁。所述的分體占有的容積為與混合體相關(guān)的管容積的25-30％。
類似的帶四流道混合體—叫做ISG混合體(ISG＝InterfacialSurface Generator)是公知的(Cf.H.Brünemann，G.John“mischgute and Druckverlust Statischer MischermitVerschiedenen Bauformen”，Chemie—Ing—Techn.43(1971)p.348)。ISG混合體有環(huán)狀斷面。在帶ISG混合體的混合器中，在由二種待混合的組分組成的介質(zhì)中可產(chǎn)生8個(gè)局部層。
已知的多流和ISG混和體要求用于它們結(jié)構(gòu)的材料比較多，上述容積占據(jù)管容積高達(dá)25-30％。在流動(dòng)方向上混合體的長(zhǎng)度也比較長(zhǎng)，即近似于管的直徑。
本發(fā)明的目的在于創(chuàng)設(shè)一個(gè)多流或IGS型混合器，該混合體或混合元件成形材料較少，這個(gè)目的通過(guò)權(quán)利要求1提出的特征可以得到滿足。剩下中空的容積量大于80-90％，而所要求的材料量大大減少。得益于其特殊形狀，本發(fā)明混合器的混合元件可大大縮短，與已知的混合體比較在效果與其相當(dāng)?shù)那闆r下，本發(fā)明混合元件長(zhǎng)度僅為已知混合元件長(zhǎng)度的至少一半。一種帶多個(gè)這種元件的混合器由權(quán)利要求2來(lái)限定。
從屬權(quán)利要求3-18是關(guān)于本發(fā)明混合器的優(yōu)選實(shí)施方案。權(quán)利要求19和20是關(guān)于混合器的用途。
按照本發(fā)明的混合器有一特別簡(jiǎn)單形狀的混合元件。得益于這一形狀，包括一系列多個(gè)混合元件一個(gè)接著一個(gè)配置而成的整體式混合體，可以很容易用塑料注塑成形，或通過(guò)精密鑄造(鑄鋼)成形，并且特別是在最簡(jiǎn)單地方案(兩孔型)中可采用二部分器具。本發(fā)明的混合體還可以簡(jiǎn)單方式例如由金屬板成形。
本發(fā)明的混合器特別適用于粘性介質(zhì)，例如，塑料，樹(shù)脂，或膠凝物(其中，雷諾數(shù)Re＝V.D.ρ/η小于1；式中V流動(dòng)介質(zhì)的速度，D直徑，ρ介質(zhì)密度，η粘度)。有關(guān)混合質(zhì)量和壓力損失(＝NeReD，Ne牛頓數(shù)值)本發(fā)明的混合器優(yōu)于已知的靜態(tài)混合器二相近似粘度的流動(dòng)介質(zhì)可在小于十倍管徑(D)的長(zhǎng)度范圍(L)內(nèi)被均勻混合。
與已知的多流或ISG混合器相反，本發(fā)明的混合器沒(méi)有帶類似混合和類似擴(kuò)散段或孔的流道。實(shí)驗(yàn)表明，簡(jiǎn)易帶孔板和配置在板上的單獨(dú)的凸邊可產(chǎn)生意外優(yōu)良的混合性能。沒(méi)有類似混合和類似擴(kuò)散所預(yù)計(jì)的效應(yīng)已被實(shí)踐證明對(duì)于混合性能沒(méi)有負(fù)面影響。
對(duì)于本發(fā)明的混合器，可提供任選斷面的管，但是，優(yōu)選方形或環(huán)形斷面。
用本發(fā)明的混合器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，該混合元件每個(gè)有2，3和4個(gè)孔。在所有情況下，元件的長(zhǎng)度為管徑的二分之一。實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生均化作用(變化系數(shù)S/X-＜0.01)，分別在8，7和8管徑距離范圍內(nèi)。壓力損失大大小于已知的多流和ISG混合器。
測(cè)量結(jié)果總結(jié)在下表中。參數(shù)WLV，WLD1/3和WLL1/3的定義例如可從下述公開(kāi)文獻(xiàn)中知道，所述的文獻(xiàn)是“Mischen beimHerstellen und Verarbeiten Von Kunststoffen”in theSeries“Kunststofftechnik”，VDI-Verlag，Düsseldorf，1991(變化系數(shù)S/X-的定義，見(jiàn)上述，也可從本文中查到)。指明為具體效果的這些數(shù)值，給出的是依據(jù)混合器容積、它的直徑和混合器長(zhǎng)度的相對(duì)數(shù)據(jù)；它們指的是已知的SMX混合器，例如公開(kāi)在DE-PS2808854(＝p.5473)中。均勻化長(zhǎng)度(L/D)h代之以S/X-＝0.01(參見(jiàn)圖9)。
針對(duì)具體效果而言，測(cè)試的混合器的工作性能比多流混合器好。
下面結(jié)合附圖，詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。


圖1是一帶二個(gè)混合元件(2孔型)的本發(fā)明靜態(tài)混合器的部件分解圖。
圖2-4是圖1混合元件的變體。
圖5a.b是每段(三孔型)帶二個(gè)分隔凸邊的混合元件。
圖6是通過(guò)帶圖5元件的混合器的縱向斷面圖示。
圖7a，b是用于帶3個(gè)分隔凸邊的混合元件的折板圖示。
圖8為用于方形管的混合元件和，圖9為變化系數(shù)S/X-(X＝0.5)的測(cè)定結(jié)果圖示。
在管10內(nèi)裝配的圖1的混合元件1和1′，每個(gè)由二個(gè)分隔凸邊2和2′和二個(gè)折板3和3′組成，折板3和31分別位于由點(diǎn)劃線表示的平面3a，3a′內(nèi)。平面3a垂直于管的軸線5，平行于平面2a和2b，所述的平面2a和2b分別與分隔凸邊2的上邊20和下邊21接觸。三平面2a，3a和2b界定了混合元件1的二段1a和1b。每一段配有一個(gè)分隔凸邊2對(duì)該段進(jìn)行再劃分。二段1a和1b的分隔凸邊從直角相互交叉。管斷面由分隔凸邊2再分成4個(gè)相等的分區(qū)，這些分區(qū)中的兩個(gè)被折板3覆蓋。所提供的敞開(kāi)的分區(qū)作為要混合介質(zhì)的壓縮和通道孔4。
二個(gè)連續(xù)的混合元件1和1″基本以一樣的方式形成，而混合元件1為混合元件1′的鏡面影象。相鄰的分隔凸邊2和2′相互交叉；敞開(kāi)的分區(qū)4和4′設(shè)置為相互不重合。
參見(jiàn)圖2，折板3也可與截?cái)嗝?a形成一個(gè)角度α，這α角最好不大于30°，圖3和4示出帶斜面的另外的實(shí)施例。如果將軸5看成是垂直的，則圖2-4中的箭頭6表示折板3的瀑布線。在圖2中，這箭頭6平行于上分隔凸邊。在圖3的示范實(shí)施例中，箭頭6相切于和軸5同心的環(huán)形圓柱體。在圖4的示范實(shí)施例中，箭頭6徑向向外。
圖5a和5b示出混合元件1和1′，在每個(gè)混合元件中，二個(gè)分隔凸邊2分別連接1a和1b段(在這些圖中沒(méi)有示出)。在每個(gè)分隔凸邊2的二邊上正好配置一開(kāi)放的分區(qū)4。帶開(kāi)放分區(qū)4′的混合元件1′表示一緊鄰混合元件1的元件。開(kāi)放的分區(qū)4和4′的設(shè)置相互不重合。在三孔型中(圖5)，二混合元件1和1″的形狀是一樣的，并且不像在二孔型(圖1)中那樣成鏡面影象。
對(duì)于用注塑方法制造三孔混合體，該元件可被分成兩個(gè)對(duì)分型的。在對(duì)分元件間的界線是在圖5a和5b中分別用虛線7和7′表示。每個(gè)含有一組這種對(duì)分元件的整體式分體可用二部份器具簡(jiǎn)單地建造。通過(guò)將二個(gè)整體式分體連接在一起得到完整的混合體。
圖6的縱向剖面表示互相緊鄰的單個(gè)混合元件1和1″。在每個(gè)相鄰的元件之間或在所有的元件之間的間隔仍可提供。通過(guò)連接零部件可連接其間帶間隔的內(nèi)裝混合元件而組合成一完整地混合器。
在圖6中，待混合的介質(zhì)的流動(dòng)路程也由箭頭8，8′和8″指出。箭頭8′垂直于圖示的平面，其導(dǎo)向向前，箭頭8″也垂直于平面，其導(dǎo)向向后。代號(hào)9指向的位置是箭頭指示的二支分流形成處。
對(duì)于折板3有利的是其位于同一平面內(nèi)。參見(jiàn)圖5a和5b和相應(yīng)于四孔型的圖7a和7b，在每段(3孔型)有至少二個(gè)分隔凸邊2，幾個(gè)折板3可形成同一板或一個(gè)單板30(4孔型)。
在圖7a和7b的每個(gè)圖中，僅示出單一和同一折板30或30′。虛線23表示上分隔凸邊的下邊。如同前述的兩孔型，相鄰混合元件的形狀是相互呈鏡面影象。
本發(fā)明的混合器可以是任何其它形狀的斷面，例如是方形的來(lái)取代環(huán)形斷面。在分隔凸邊2，2′之間相交的角度也可偏離90°。1a和1b段的長(zhǎng)度可不一樣。最好1a和1b段的在D/8-D的范圍內(nèi)，優(yōu)選D/4。
圖8示出與上述簡(jiǎn)單形式不同可以實(shí)現(xiàn)的型式連接元件35配置在間隔的混合元件1，1′之間。分隔凸邊2有附加元件25作為加強(qiáng)件或折流器。相鄰混合元件1′和1″的分隔凸邊2′和2″在位置29處裝配在一起。一些分隔凸邊2和折板3是非平面的。混合元件1和1′分別在每段1a和1b有不同數(shù)量的分隔凸邊2和2′，即分別為2個(gè)和1個(gè)。一個(gè)分隔凸邊2有一凹槽29。圖8僅應(yīng)理解為來(lái)說(shuō)明單個(gè)的特征，這種列入單個(gè)混合器的所有特征的特定組合并不一定有利。
管10也可成形為圓錐形的(沒(méi)有示出)，以便它沿流動(dòng)方向逐漸變細(xì)；混合體1，1′必須按照相應(yīng)于斷面的變化的情況下以不同的尺寸成形。
圖9示出對(duì)于X-＝0.5根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)得到的變化系數(shù)S/X-對(duì)L/D的相關(guān)性。X-＝0.5指的是要混合組分比例，是均等的。代號(hào)1*—5*指的是列于上表中的混合器類型。
本發(fā)明的混合器可以少量材料整體成形，有利的是可以用價(jià)廉、易燃塑料注塑成形。這種混合器特別適用于作為單通路制品。
本發(fā)明混合器可用于混合湍流介質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種裝配在管(10)內(nèi)的混合器，帶有至少一個(gè)混合元件(1，1′)，該混合元件包括二個(gè)軸向段(1a，1b)，其中至少一個(gè)分隔凸邊(2，2′)和每個(gè)所述段相聯(lián)結(jié)，并分割該段，其中二段的分隔凸邊相互相交，其中，由分隔凸邊將管斷面分成分區(qū)，此外，其中敞開(kāi)的分區(qū)以及由折板(3，3′)覆蓋的區(qū)域設(shè)置在所述段之間的分界處并且正好一敞開(kāi)分區(qū)(4，4′)裝配在每個(gè)分隔凸邊的二側(cè)。
2.按照權(quán)利要求1的混合器，其特征在于存在有一組混合元件(1，1′)；并且對(duì)于連續(xù)的混合元件，一方面，鄰接分隔凸邊(2，2′)相互相交，另一方面，敞開(kāi)放的分區(qū)(4，4′)裝配成彼此之間相對(duì)不重合。
3.按照權(quán)利要求1或2的混合器，其特征在于由分隔凸邊(2，2′)分割管斷面成為至少接近一樣大小的分區(qū)。
4.按照權(quán)利要求1-3的任一項(xiàng)的混合器，其特征在于相鄰段(1a，1b)的分隔凸邊彼此相交角度為90°。
5.按照權(quán)利要求1-4的任一項(xiàng)的混合器，其特征在于混合元件(1)的二段(1a，1b)至少是近似一樣的尺寸。
6.按照權(quán)利要求1-5的任一項(xiàng)的混合器，其特征在于混合元件(1)之一的長(zhǎng)度小于最大管直徑，優(yōu)選小于最大管直徑的二分之一。
7.按照權(quán)利要求1-6之一的混合器，其特征在于，折板(3)位于同一平面內(nèi)；以及在每個(gè)段(1a，1b)存在至少二個(gè)分隔凸邊(2)的條件下，幾個(gè)折板形成同一板或所有折板形成一單個(gè)板(30)。
8.按照權(quán)利要求1-7的之一的混合器，其特征在于折板(3)相對(duì)于截平面(3a)是傾斜的；而且在折板和截平面間的角度(α)小于30°。
9.按照權(quán)利要求1-8之一的混合器，其特征在于幾個(gè)連續(xù)的混合元件形成一整體結(jié)構(gòu)，特別是由注塑成形的整體結(jié)構(gòu)。
10.按照權(quán)利要求1-9的任一項(xiàng)的混合器，其特征在于在至少二個(gè)相鄰的混合元件(1，1′)之間設(shè)置一間隔。
11.按照權(quán)利要求10的混合器，其特征在于連接元件(35)裝配在單獨(dú)的混合元件(1，1′)之間。
12.按照權(quán)利要求1-10的任一項(xiàng)的混合器，其特征在于管(10)有一方形或環(huán)形斷面。
13.按照權(quán)利要求1-12的任一項(xiàng)的混合器，其特征在于至少個(gè)別的分隔凸邊(2，2′)和/或折板(3，3′)有用于增強(qiáng)或?qū)蛭锪髯饔玫母郊釉?25)。
14.按照權(quán)利要求1-13的任一項(xiàng)的混合器，其特征在于相鄰的混合元件(1，1′)的分隔凸邊(2，2′)相互插入(29)。
15.按照權(quán)利要求1-14之一的混合器，其特征在于至少個(gè)別的分隔凸邊(2，2′)和/或折板(3，3′)不在一個(gè)平面內(nèi)。
16.按照權(quán)利要求1-15的任一項(xiàng)的混合器，其特征在于至少個(gè)別的分隔凸邊(2，2′)和/或折板(3，3′)有附加溝槽(26)。
17.按照權(quán)利要求1-16的任一項(xiàng)的混合器，其特征在于管(10)成形為錐形并沿物流方向逐漸變細(xì)以及混合體(1，1′)相應(yīng)于斷面改變以不同的尺寸成形。
18.按照權(quán)利1-16的任一項(xiàng)的混合器，其特征在于至少二個(gè)混合元件(1，1′)在每個(gè)段(1a，1b)有不同數(shù)量的分隔凸邊(2，2′)。
19.按照權(quán)利要求1-18的任一項(xiàng)的混合器的用途，用于混合粘性物料，特別是塑料，樹(shù)脂或膠粘物，其中對(duì)于流過(guò)混合器的每種物料雷諾數(shù)小于1。
20.按照權(quán)利要求1-18的任一項(xiàng)的混合器的用作單通路制品的用途，其中混合器以價(jià)廉、易燃塑料注塑成形。
全文摘要
一種裝配在管(10)內(nèi)的混合器，包含至少一個(gè)或一組混合元件(1，1＇)，每個(gè)混合元件有2個(gè)軸向段(1a，1b)，每個(gè)段配置至少一個(gè)分割該段的分隔凸邊(2，2＇)。二段的分隔凸邊彼此相交，由分隔凸邊將管斷面分成分區(qū)。在所述段之間的邊界處提供敞開(kāi)的分區(qū)和由折板(3，3＇)覆蓋的分區(qū)。在每個(gè)分隔凸邊的二側(cè)正好配置一敞開(kāi)的分區(qū)(4，4＇)，對(duì)于連續(xù)的混合元件，相鄰的分隔凸邊彼此相交，敞開(kāi)分區(qū)的配置使得彼此之間相對(duì)不重合。
文檔編號(hào)B01F3/10GK1148518SQ9611100
公開(kāi)日1997年4月30日 申請(qǐng)日期1996年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月21日
發(fā)明者F·施特賴夫 申請(qǐng)人:蘇舍化學(xué)技術(shù)有限公司