用于高粘性介质的静态混合器 【技术领域】
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分的用于高粘性介质的静态混合器，并涉及用于这种混合器的混合部件。
背景技术
由欧洲专利文件EP-A 0646408已经知道一种静态混合器，用该混合器可以使高粘性的高聚物熔融物均质化。这种混合器可以用作在注塑机器的喷嘴中地一个混合头，或者作为后面接着挤压装置的螺旋装置的一个熔融物混合器。该混合器具有圆柱形状，并且包括多个混合部件和套筒，这些套筒插入到一个壳体的圆柱形的中空空间中。混合部件是铸造体。它们包括一定的结构，例如格栅结构，在熔融物流过中实现混合过程。由网板(或幅板)形成的许多层构成在欧洲专利文件EP-A 0646408给出的这种混合器结构。这些层在与壳体的纵向轴线平行的方向上对准。相邻层的网板相互交叉。在一个优选实施例中，套筒与混合器结构的凸缘状的环一起形成一个管状的外套，接着将混合器结构设置在所述外套中。在相邻的混合器结构中，层的取向是每个相对于彼此偏置一个预先确定的角度，最好偏置90度。
在注塑机器中，将高聚物熔融物在高压下并且以脉冲方式注入模具中。已经进一步发展了注塑机器，这些机器的方式使得可以提高产量和注塑压力。由于交替的高压力出现了负载峰，该高压力将较高的机械应力施加在安装好的混合部件上。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种静态混合器，它可以适应在更现代的注塑机器中的要求。在权利要求1中所限定的混合器可以满足这一目的。
用于高粘性流动流体的静态混合器包括设计成一个整体的混合部件和形式为管状件的套筒件，借助于这些套筒件对混合部件进行定位，该静态混合器还包括一个壳体，套筒件与混合部件一起插入到该壳体中。每个混合件包括一个格栅结构。该格栅结构的网板在交叉位置相交，这些交叉位置横截着流体的主流动方向布置在杆状区域中，主流动方向由壳体的纵向轴线设定。套筒部件在它们的端部通过压靠表面实现接触。在这些端部存在有切掉部分，以形状匹配的方式即以与切掉部分形状互补的方式将混合部件的两个肋插入这些切掉部分中。把这些肋做成环形段的形式。每个肋的两个端表面中的每个表面可以布置成使得每个端表面的中心可以被一些线连接起来，这些线至少近似地像交叉位置的杆状区域那样地对准。这些杆状区域的横截表面不比肋的径向上的横截表面大。
从属权利要求2到4涉及按照本发明的混合器的优选实施例。权利要求5和6涉及这种混合器的混合部件。
【附图说明】
下面将参考着图来解释本发明，在图中：
图1示出一个已知的混合部件；
图2部分地示出带有混合头的喷嘴；
图3示出穿过图1的混合部件和套筒部件的纵向剖面图；
图4示出按照本发明的第一种混合部件；
图5示出按照本发明的第二种混合部件；
图6示出另一种改进的实施例；以及
图7示出用于图6的混合部件的套筒部件。
【具体实施方式】
设置用于高粘性流体流均质化的静态混合器包括一个壳体，将混合部件与形式为管状件的套筒部件一起插入该壳体中。混合部件与套筒部件一起定位。在图1和3中，示出了一种已知的混合部件1，可以将它做成一个整体(或单件体)，并且可以例如借助于精密铸造生产出该部件。在这种方法中，用一个腊本体形成铸造模具，把一个陶瓷外壳施加到腊本体上，随后除去腊并烧陶瓷外壳。使要均质化的流体即一种高聚物熔融物20在主流动方向30上流过在一个壳体3中的静态混合器，见图2，壳体3的纵向轴线确定该主流动方向。
一种对于混合有效的结构即格栅状混合器结构10和一个环4形成形式为整个本体的混合部件1。混合器结构10由以层布置的网板(或幅板)11构成。每块网板11有长方形或者正方形截面。在主流动方向30上这些层彼此平行地定向。相邻层的网板11相互交叉，并且关于主流动方向30包括一个均匀的45度角。这个角度的大小可以为10到70度。混合器结构10的网板1在交叉位置12处交叉，这些交叉位置横截着主流动方向30布置在杆状的区域13处。
在图2中，示出的壳体3带有静态混合器2，即，一个带有一个混合头的喷嘴31，比如在注塑机器中使用的。在静态混合器2中，可以识别出套筒即套筒部件5和混合部件1的环4。静态混合器2的外径使得以此外径可把混合器以形状匹配的方式配装到壳体3的圆柱形的内部空间中。
图3示出了穿过图1的混合部件并且穿过套筒部件5的一部分的纵向剖面图。以点划线的方式部分地示出了相邻的混合部件1，的轮廓。这个纵向剖面的截面区位于沿着两个相邻的层的边界。在这一部段，可以将交叉位置12的杆状的区域13视为剖面。下面，把这些区域简称为“交叉杆13”。
关于在注塑机器中静态混合器2的使用，混合部件1暴露给一个负载，该负载形成一个各向异性的拉伸行为：由于高压，高聚物熔融物必须在这种高压下输送，壳体的内部空间的体积将增大。混合部件1在横截着交叉杆13的方向(在图1中箭头24a、24b)上受制于体积变化。垂直于这一方向即在交叉杆13的方向上变形要明显地小。压力的脉冲变化造成混合部件10的形状的周期性变化，这种变化与在环4中高的局部应力相关联。
图4示出了按照本发明的第一种混合部件1，在该部件中产生的负载峰值将明显地小。尽管已知的混合部件有一个周向环4，而现在，在新的混合部件中出现有两个环形的段或肋41和42。这种新的几何形状使得与在图1中示出的已知的混合部件1相比拉伸行为更为均匀，使得出现的最大应力较小。因此，以脉冲形式输送的高聚物熔融物20以升高并降低的压力施加一个不太高的材料负载。
套筒部件5在它们的端部通过贴靠位置实现接触。在这些端部存在有切掉部分，以形状匹配的方式即以与切掉部分形状互补的方式(例如见图6和7)将混合部件1的两个肋41、42插入到这些切掉部分中。肋41、42基本上与交叉杆13平行：肋41、42的两个端表面41a、41b或42a，42b中的每个表面分别布置成使得它们的端表面的中心可以通过一些线连接起来，这些线至少近似地与交叉杆13同样的线对齐。为了强度的原因，将肋41、42的径向上的横截表面做成比交叉杆13有更大的横截表面。
图6示出了图5的混合部件1，在该实施例中，一方面在网板11的交叉位置12，而另一方面在网板11连接到肋41，42上的连接位置形成角部，作为连续弯曲的过渡部分：在这些过渡部分的周围区域，圆滑的表面部段110将彼此横向上保持的表面件111和112连接起来。这些表面部段110的曲率半径大约比对角线上的网板的直径大10％。工作时，在图5中所示的实施例的凹口状的角部中形成应力的峰值。通过使角部变得圆滑明显地降低了这些应力峰值。
图7示出了用于图6的混合部件1的套筒件5。将用于肋41、42的楔形的切掉部分54限制到不能伸展到壳体3的内壁的那些区域。在套筒件5的外表面上的一个小凸脊53遮挡住楔形肋41、42的顶点45，使得它不能与壳体3接触。这对于将混合器2推进壳体3和由壳体3拉出是有利的，因为不再会出现卡住的现象，并因此，使得混合器的安装明显地变得更简单。在每种情况下楔形的肋41、42仅只一半进入套筒件5的切掉部分54中。相邻的套筒件(未示出)容纳另一半。相邻的套筒件5在它们的端部通过平面贴靠表面50实现接触。
除了上述的改进混合部件1的机械稳定性的措施(即，肋和倒圆的角部)以外，选择一种理想的材料也是实现同一目的的又一个手段。最好使用铬镍铁合金(inconel)特别是IN718作为混合部件1的铸造材料。由一种可热处理的钢可以将套筒件5生产成精确的尺寸。
通过在它们的表面进行研磨可以重新加工出铸造的混合部件1的肋41、42。这种重新加工的目的是为获得装配进套筒件5的切掉部分中的精确形状。