(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング（１）内に積み重ねられているように配置された多数の混合部材（２）を有する少なくとも１つのケーシング（１）からなる静的混合機において、混合部材（２）が中央バー（５）を有する櫛状の平坦な部材であり、前記中央バー上に少なくとも２つの歯（６ａ，６ｂ）が両側のそれぞれに設けられており、その際隣接する混合部材（２ａ；２ｂ）は、主流方向の周りに角度αだけ互いに回転させて配置されており、それにより混合部材（２ａ）の１つの歯（６ａ）が、それぞれ隣接した混合部材（２ｂ）の２つの歯（６ａ’，６ｂ’）の間の中間スペース内に達していることを特徴とする静的混合機。
【請求項２】
主流方向の周りに互いに回転されて配置された混合部材（２ａ；２ｂ）の成す角度αが３５〜１６０゜である、請求項１記載の静的混合機。
【請求項３】
歯（６ａ，６ｂ）が中央バー（５）上にＨ又はＸ形で形成されている、請求項１又は２記載の静的混合機。
【請求項４】
歯（６ａ，６ｂ）の端部が、ケーシングの内壁に線又は面接触するように形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の静的混合機。
【請求項５】
２つの隣接した混合部材（２ａ），（２ｂ）が少なくとも３つの異なった位置で接触する、請求項１から４までのいずれか１項記載の静的混合機。
【請求項６】
混合機がＨ形の混合部材（２ａ），（２ｂ）を有し、その際それぞれの隣接したＨ形の混合部材が１００〜１１０゜の角度αによって互いに対して回転せしめられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の静的混合機。
【請求項７】
混合機がＨ形の混合部材（２ａ），（２ｂ）を有し、その際ケーシングの直径が歯（６ａ，６ｂ）の隣接した脚部間の距離の３．５〜５倍である、請求項１から６までのいずれか１項記載の静的混合機。
【請求項８】
隣接した混合部材（２ａ）及び（２ｂ）が、それらの接触点（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）に付加的に噛み合うノッチ（１２）を有する、請求項１から７までのいずれか１項記載の静的混合機。
【請求項９】
混合部材（２ａ），（２ｂ）が、少なくとも一方の側に幅広い区分（９）を有する中央バー（８）を有する、請求項１から８までのいずれか１項記載の静的混合機。
【請求項１０】
混合部材（２ａ），（２ｂ）が、中心位置からずれた中央バー（１０）を有する、請求項１から９までのいずれか１項記載の静的混合機。
【請求項１１】
それぞれ１つおいて次の位置に配置された混合部材（１５ａ）又は（１５ｃ）が、それらの最も外側の歯の外側が互いに接触するように設けられている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の静的混合機。
【請求項１２】
主流方向の周りに互いに回転されて配置された混合部材（１５ａ；１５ｂ）の成す角度が、１２５〜１３０゜である、請求項１１記載の静的混合機。
【請求項１３】
ケーシング（１）が支持体（３）を有するか、又は支持体（３）及び付加的に押付け装置（４）を有し、それによって混合部材（２）の配置がケーシング（１）内に固定されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の静的混合機。
【請求項１４】
混合部材（２ａ，２ｂ，２ｃ）が、積み重ねた状態で互いに取り外しできるように、配置されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の静的混合機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーシング内に積み重ねられているように配置された多数の混合部材を有する少なくとも１つの中空ケーシングからなる静的混合機に関する。該中空ケーシングは、混合部材が内部に配置された内部長手方向通路を規定する。混合部材は突出した長手方向構成部分を有する平坦な部材である。
【０００２】
液体を混合するためには、静的混合機がしばしば使用され、それによりポンプは液体を静的混合組込部材を備えた管内を押し流す。
【０００３】
公知の静的混合機の例として、以下の２種類の装置が挙げられる：
いわゆる動的混合機（“Mischen bei Hersellen und Verarbeiten von Kunststoffen”［プラスチックの製造及び処理の際の混合］、発行元：VDI Ges. Kunststofftechnik, VDI-Verlag 1986, page 238-241）の場合には、混合されるべき生成物の液体流は、管に嵌合された分離プレートに数個の個々の流れに分割される。この分離プレートは、管軸を中心に捻られている。個々の流れのそれぞれに、渦流が発生せしめられ、該渦流は液体を管の横断面内に分配せしめる。実施においては、このような複数の混合部材は、液体を常に再分割しかつ十分な混合結果を達成するために、相前後して配置されている。満足な混合は、典型的には液体を１０〜１２個のこのような混合部材を通過させた後に達成されるに過ぎない。
【０００４】
いわゆるＳＭＸ混合機（米国特許第４,０６２,５２４号明細書参照）は、２つ以上の互いに垂直な、平行シート金属ストリップのグリッドからなり、該ストリップは、液体を数個の個々の流れに分割しかつ該液体を混合するために、互いにそれらの交点で溶接されかつ混合すべき生成物の流れの主方向に対して一定の角度でセットされている。これらの混合機の製造費用は、多くの溶接接合が要求されるので極めて高価である。単一の混合部材だけでは混合機としては不適当である。それというのも、完全な混合は流れの主方向に対して直角な優先方向に沿ってのみ行われるからである。従って、互いに９０゜回転せしめられた複数の混合部材を、相前後して配置しなければならない。十分な混合は、典型的には少なくとも５又は６個の部材を必要とする。
【０００５】
これは以下に次のように説明することができる：ＳＭＸ混合機はそれぞれ他方に対して１８０゜回転された平行なバーの２つだけのグリッドを有する。これらのグリッドは、等間隔のバーの層からなる。隣接した層は別のものと一直線上に配置されている。それぞれの層は、混合中に交差しない対称面を表す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、ＳＭＸ混合機の良好な混合効果を達成しかつこの効果を最低の生産要求と組み合わせる静的混合機を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、本発明により、長手方向軸線を有する内部長手方向通路を規定する中空ケーシングを有し、前記通路内に、複数の平坦な混合部材が次々とそれらが混合部材のアセンブリを形成するようケーシング内に積み重ねられているように配置されており、前記平坦な混合部材は中央バーを持ち、その上に少なくとも２つの歯がバーの両側のそれぞれに設けられており、かつ、静的混合機内部の隣接した混合部材は、それぞれ隣接した混合部材の２つの歯の間の中間スペース内に混合部材の一方がいずれの場合も貫入するように互いに対して角度αによってケーシングの長手方向通路の長手方向軸線を中心に回転せしめられることにより解決される。
【０００８】
有利には、回転角度αは、３５゜〜１６０゜であり、４５゜〜１３５゜の回転角度が特に有利である。
【０００９】
互いに対してこのように回転させると、混合部材の長手方向構成部分の１つは隣接した混合部材の長手方向構成部分の間に突入することができる。
【００１０】
櫛形部材は、有利には以下のように説明することができる：
ａ）それそれ２つの横方向のエッジを及び長手方向のエッジを有する第１及び第２の長手方向構成部分；その際、前記の２つの長手方向構成部分はそれぞれから間隔があけられておりかつ互いにそれぞれに、２つの横方向エッジ及び２つの長手方向エッジを有する第３の長手方向構成部分のよって結合されており、その際前記第３の長手方向構成部分の１つの横方向エッジは前記第１及び第２の長手方向構成部分の１つの長手方向構成部分に結合されており、かつ、場合により前記第１及び第２の長手方向構成部分の間に及びそれらから間隔をおいて１つ以上の別の長手方向構成部分を有し、かつ互いにかつ前記第１及び第２の長手方向構成部分に前記第３の長手方向構成部分によって結合されている、又は
星形の部材は、有利には以下の通り記載することができる：
ｂ）図：
【００１１】
【外１】
0004124317.tif 000002
【００１２】
を形成するために互いに交差する第１及び第２の長手方向構成部分を有し、上記図においてγは１０゜〜１７０゜、有利には４５゜〜９０゜の角度αを表す。
【００１３】
有利には、平坦な混合部材の形状はＨ又はＸを形成する。
【００１４】
別の実施例において、第３の長手方向構成部分によって結合された２つの間隔をおいた長手方向構成部分からなる混合機は、さらに、２つの間隔をおいた長手方向構成部分の間及びそれらから間隔をおいて少なくとも１つの別の長手方向構成部分を有し、かつまた第３の長手方向の構成部分によって２つの長手方向構成部分に結合されている。
【００１５】
Ｘ形の混合部材は、もちろんまた、Ｘを形成する２つの長手方向構成部分の少なくとも１つと交差する１つ以上の別の長手方向構成部分を有する。
【００１６】
有利には、それぞれの混合部材は少なくとも１つの隣接した混合部材と接触する。
【００１７】
特に有利な実施例においては、混合部材の長手方向構成部分（歯）は、内部通路を形成する中空ケーシングの内部表面と線又は面接触するために成形された少なくとも１つの端部を有する。これは、例えばケーシング内の混合部材の弛緩した積み重ねの安定性を増大する。有利には、長手方向構成部分の少なくとも１つの構成部分は、幅及び長さを有する横方向エッジを有し、かつその横法方向エッジの長さにわたって取り囲まれている。
【００１８】
混合部材のアセンブリの特別の安定性は、有利な設計においては、２つの隣接した混合部材が互いに少なくとも３つの点で互いに接触している場合に達成される。結果として、混合部材は互いに対して相対的な偏位に対して安定化される。
【００１９】
安定性は、さらに１つがそれぞれ他のものから取り外される、即ちそれらの間に第３の第３の混合部材を有する混合部材が、それらの間の混合部材の接触の他に、それぞれ互いに接触する混合機の実施例において増大される。
【００２０】
これは特に高い機械的支持力及び安定性を有する。それにより、該混合部材は互いにそれぞれの位置に保持する。
【００２１】
静的混合機の特に有利な変更形は、Ｈ形の混合部材からなり、この場合に隣接したＨ形の混合部材の平面は互いに対して１００゜〜１１０゜の角度αで互いに対して回転せしめられている。
【００２２】
これは、９０゜に近い角度が良好な混合効果をもたらすであろうにもかかわらず、１００゜〜１１０゜の角度αの標準角度範囲は、別のものから一つおいた次にある長手方向構成部分の端部が衝突せずに１つを通過して延びることを可能にする。表現“長手方向構成部分の端部”の意味を明らかにするために、このようなＨ、Ｘ形の混合部材の“端部”は、このような混合部材の以下の表示においてａ，ｂ，ｃとして示されている：
【００２３】
【外２】
0004124317.tif 000003
【００２４】
同様に有利であるのは、混合機がＨ形混合部材を有し、かつケーシングの直径が長手方向構成部分の隣接した混合部材の間の（歯）幅の３．５〜５倍であるような静的混合機である。前記に示されているような、Ｈ構成に関する、この距離の例は、ａからｂ及びｃからｄの距離である。
【００２５】
この実施態様においては、混合効果は特に良好である。それというのも、しばしばＨの“脚”と称されるような、液体流は間隔をおいた長手方向構成部分の間のスペース、及び個々の混合部材自体の間並びにまた個々の混合部材とケーシングの壁の間のスペース内に類似した寸法を有する流れに分割されるからである。
【００２６】
該静的混合機は、特に中ないし高粘度の媒体、例えばポリマー溶融物及び溶液と例えば添加物及び染料のような別の物質との混合のために好適である。
【００２７】
さらに、混合部材を一緒に保持することは、別の有利な実施態様において、隣接した混合部材が互いとの接触点で噛み合うノッチを有していれば、さらに改善される。
【００２８】
混合部材の長手方向構成部分が均等な幅、換言すればそれらの２つの長手方向構成エッジの間の均等な距離を有することが多くの目的のためには有利であるが、本発明のもう１つの有利な実施態様においては、混合部材の少なくとも１つの長手方向構成部分の少なくとも一部分が、このような長手方向構成部分の残りよりも大きいが又は小さい幅を有する。選択的に又は付加的に、混合部材の少なくとも１つの長手方向構成部分は、少なくとも１つの長手方向又は横方向エッジに１つ以上の突起を有していてもよく、該１つ以上の突起は混合部材の別の長手方向構成部分に向かって延びるか又はそれから遠ざかっていてもよい。
【００２９】
例えば、混合部材の中央バーは、幅広い区分を有することもできる。別の有利な実施態様においては、混合部材は、中央位置からずれた中央バー又は交点を有し、その際歯はバー又は交点の一方側が長くてもよい。
【００３０】
また特に有利な静的混合機においては、混合部材はそれらの互いの接触点に、隣接した混合部材が互いに表面領域接触で接触する支持面を有する。これは、混合部材のアセンブリが高粘度の製品の混合中に力の伝達に関して一層安定になるので、特別の利点を有する。それにより、これらの接触点の塑性変形は回避される。
【００３１】
また、混合部材のアセンブリの機械的安定性における増大は、それぞれ一つおいた次の混合部材が、それらの長手方向構成部分の最外部の端部の外側が互いに接触するように配置されていることにより達成される。このアセンブリの有利な実施態様においては、隣接した混合部材の間の回転角度αは１２５゜〜１３０゜である。本発明の静的混合機のもう１つの実施態様によれば、少なくとも１つの混合部材は一つおいて次の混合部材であり、かつ１つの混合部材の少なくとも１つの長手方向構成部分が別の混合部材の少なくとも１つの長手方向構成部分の少なくとも１つの１つのエッジと接触している。
【００３２】
静的混合機のさらに有利な実施態様においては、ケーシングは支持体を有し、かつ場合により付加的に押付け手段を有し、該手段により混合部材のアセンブリをケーシング内に固定されている。
【００３３】
さらに、混合機の特に有利な実施態様においては、混合部材は、それらが互いに解除されるように積み重ねられているようにケーシング内に配置されている。
【００３４】
【実施例】
本発明を、図面を参照して実施例により詳細に説明する。
【００３５】
例１
図１ａには、Ｈ形混合部材２ａ，２ｂ，２ｃを有する本発明に基づく混合機が側面図でしめされてる。この図面において、ケーシング１は縦断面図で示されている。最下位の混合部材は支持体３の上に載っており、該支持体はこの場合には環状の内部輪郭により形成されている。最上位の混合部材２ａは、環状の押付け装置４によって上方向が固定されている。
【００３６】
図１ｂは、生成物流の方向での平面図を示す。生成物流はいずれの場合も図面において上方矢印で示されている。
【００３７】
図２は、混合部材２ｄに沿った見取り図を示す。混合部材２ｄは、隣接した及び１つおいて隣接した混合部材によってその位置が固定されていることが分かる。このことは最も明白には６ａ，６ｂ，６ａ’に関して最良に理解されるように、長手方向構成部分（歯）の係合により達成される。
【００３８】
この構成においては、連続する混合部材２ａは、図１ｂに示されているように、角度α＝１０８゜１１′だけ互いに対して回転せしめられている。
【００３９】
混合機の内径は、混合部材の間隔をおいた長手方向構成部分（歯）の間の３．９２倍である。
【００４０】
混合部材の長手方向構成部分の端部のエッジは、それらがケーシングの内壁に均等に係止するように丸味が付けられている。
【００４１】
例２
図３ａには、Ｘ形混合部材７ａ，７ｂ，７ｃを有する本発明に基づく混合機が側面図で示されており、この図面においては、ケーシングは断面図で示されている。この場合もまた、支持体３と押付け装置４がそれらの間に配置された混合部材７ａ，７ｂ，７ｃのアセンブリを固定する。
【００４２】
図３ｂは、この生成物流の方向での混合機の平面図を示す。これから、連続した混合部材は互いに対して１４４゜回転せしめられていることを認識することができる。
【００４３】
例３
図４は、５０ｍｍの内径を有する管のための２ｍｍの厚さの金属シートから形成された混合部材からなる、静的混合機内に組み込むことができるような混合部材のアセンブリを示す。
【００４４】
図１（実施例１）における混合部材のアセンブリと比較することによって、製造を簡単にするために、切断エッジは管軸線に対して平行であるが、金属シートに対しては垂直には選択しなかった。部材を製造するための製造方法としてレーザ切断を使用したが、このような混合部材の大量生産は打ち抜きにより実施することができる。
【００４５】
２つの間隔をおいた長手方向構成部分を連結する長手方向構成部分（中バー５）の幅１０ｍｍは、使用中の混合部材のより大きな強度を達成しかつ混合される生成物による管の軸方向中心内の優先的な貫流を阻止するために、図１の実施例に比較して、著しく増大した。
【００４６】
間隔をおいた長手方向構成部分の間の距離は１２．９ｍｍであり、管直径のこの距離に対する比は３．９である。連続する混合部材は、互いに対して１０８゜５５′の角度αで回転せしめられている。それぞれ１つおいて配置された次の混合部材が互いに接触している。
【００４７】
隣接した混合部材２ｅと２ｆの間の３つの接触点１１ａ，１１ｂ，１１ｃが、特別にマークされている。
【００４８】
例４
図５〜９は、Ｈ形混合部材の種々の形状を示す。
【００４９】
図５は、間隔をおいた長手方向構成部分６ａ及び６ｂ並びにまた連結する長手方向構成部分５（中央バー）を有する図４からのＨ形混合部材２ｅを示す。
【００５０】
図６は類似した混合部材を示すが、しかしこの際には連結する長手方向構成部分８（中央バー）に幅広い区分９が存在するので、２つの隣接した混合部材の間に付加的な接触点が存在し、これは個々の混合部材のアセンブリの混合機のケーシング１内への取付を簡便にする。
【００５１】
図７は、間隔をおいた長手方向構成部分２０及び２０ａの長手方向中心点からずれた連結する長手方向構成部分１０を有する混合部材を示す。ケーシング１内の混合部材のアセンブリの混合機を用いて、これは隣接した混合部材との付加的な接触点を生じる。
【００５２】
図８は、隣接した混合部材に対して接触点にノッチ１２を有する混合部材の構成を示し、このノッチは組立を簡便にしかつ著しい安定性を促進する。
【００５３】
例５
ここまで示された混合部材の場合には、隣接した混合部材の全ての接触は点接触である。このことは混合部材の使用中の起こり得る圧力脱落を制限する。
【００５４】
２つの隣接した混合部材の面が互いに垂直であれば、例えば打抜き中に形成されるように、混合部材の面に対して垂直である切断面において、面接触領域が得られる。このことは、混合部材の面と混合機の長手方向軸線の間の角度β（図９ａ参照）及び角度α（図９ｂ参照）、即ち隣接した混合部材の間の混合機の長手方向軸線を中心として混合部材の回転角度のために以下の関係：
【００５５】
【数１】
0004124317.tif 000004
【００５６】
が当てはまる場合である。
【００５７】
図９ｃは、特殊に形成された突起を有する混合部材を示し、これを用いると、図９ａ及び９ｂに示されいるように、混合部材を組合せると突起の表面１１ａ，１１ｂ及び１１ｃ上に隣接した混合部材の表面領域接触が得られる。
【００５８】
該実施例においては、角度αは１０８．３４゜及び角度βは２９．２９゜である。
【００５９】
例６
前記構成において、突起、ノッチ及び段部を混合部材１５ａ，１５ｂ，１５ｃの長手方向構成部分（歯）において、特に組立においてアセンブリの安定性を改善するために使用した。
【００６０】
図１０ａ及び１０ｂに示された構成において、この構成は選択的に、一つおいた次の２つの混合部材を長手方向構成部分の外側で接触させる（接触点１６参照）ことにより達成される。このことは、流動方向を中心として見て、１２５゜〜１３０゜の混合部材から混合部材への有利な回転角度α（図１ｂ参照）に相当する。図１０ｂにおいては、角度αは１２７゜である。
【００６１】
例７
図１１ｂは、それぞれ３つの長手方向構成部分１８ａ〜ｃが長手方向構成部分１９ａ，ｂによって連結された混合部材１７ａ，１７ｂを有する混合機の１例を示す。
【００６２】
該実施例においては、角度αは１０８．３４゜及び角度βは２９．２９゜である。
【００６３】
連結構成部分９は、部材１７ａがいずれの場合も混合部材のアセンブリにおいてそれぞれ一つおいて次の混合部材１７ｂの連結構成部分１９の部分１９ａ，１９ｂに線状接触で係止するように中心を外して配置されている。
【００６４】
図１１ｃは、混合機１の上からの見取り図を示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】ａはＨ形混合部材を有する本発明による混合機の側面図を示し、その際ケーシングは断面図で示されており、ｂは図１ａからの混合機の平面図である。
【図２】混合部材２ｄに沿った覗き方向での図１ａからの混合機の混合部材のアセンブリを示す図である。
【図３】ａはＸ形混合部材を有する本発明による混合機の側面図を示し、その際ケーシングは断面図で示されており、ｂは図３ａからの混合機の平面図である。
【図４】混合部材の平面に対して垂直なカットエッジを有する混合部材のアセンブリを示す図である。
【図５】図４からの混合部材の２ｅを示す図である。
【図６】長手方向構成部分８が幅広区分９を有する図５に類似した混合部材を示す図である。
【図７】連結された長手方向構成部分２０と２０ａの中心からずれた連結長手方向構成部分１０を有する混合部材を示す図である。
【図８】ノッチを有する混合部材を示す図である。
【図９】ａ〜ｃは、別の混合部材に対して相対的に表面領域接触を有する混合部材を示す図である。
【図１０】ａ，ｂは、混合部材が１つおいて次の混合部材にそれらの外面で接触するＨ形混合部材を有する混合機を示す。
【図１１】ａは、第４の長手方向構成部分１９により連結された、互いに間隔をおいた第１及び第２の長手方向構成部分１８ａ及び１８ｃと、それらの間の第３の長手方向構成部分１８ｂとからなり、その際連結構成部分１９が前記第１、第２及び第３のそれぞれの長手方向中心位置からずれており、かつ前記第１、第２及び第３の長手方向構成部分にそれぞれの長手方向構成部分から異なった距離で連結されている混合部材を示す。ｂは、図１１ａの混合部材を有する本発明による混合機を示し、その際部材は１つおいた次の別の部材に接触する。ｃは、図１１ａの混合機の平面図である。
【符号の説明】
１  ケーシング、  ２；２ａ，２ｂ，２ｃ，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ  混合部材、  ３  支持体、  ４  押付け装置、  ５，１０  中央バー、  ６ａ，６ｂ，６ａ′，６ｂ′  歯、  ９  幅広い区分、  １１ａ，１１ｂ，１１ｃ  接触点、１２  ノッチ、  １４ａ，１４ｂ，１４ｃ  接触支持面
【図１】
0004124317.tif 000005
【図２】
0004124317.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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