(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管（３）と、同管（３）内に配置された少なくとも１つのミキサーエレメント（２）とを有し、該管（３）が被混合流体の主要なフロー方向（４）を決定し、該ミキサーエレメント（２）が互いに交差する複数のバー（２０）を備えた一体構造として形成され、かつ該バー（２０）が、基本的に長い辺（ａ）と短い辺（ｂ）とを有する長方形状の断面を有するバーである粘性流体のための静的ミキサーにおいて、
複数の前記各バー（２０）の接触部が、複数の局所的な強化部（５，６，７，８）によってバー（２０）の厚みを増すように補強されて、前記各バー（２０）間に位置し、主要なフロー方向（４）に平行な共通境界面（２５）が前記短い辺（ｂ）を有する正方形（２５’）の面積の約２倍の面積を有することを特徴とする静的ミキサー。
【請求項２】
請求項１に記載の静的ミキサーにおいて、前記強化部（５，６，７，８）が、複数の前記バー（２０）の各接触部にて、バー（２０）の少なくとも１個の角部に更なる材料を用いて形成されていることを特徴とする静的ミキサー。
【請求項３】
請求項１または２に記載の静的ミキサーにおいて、管（３）の内周面近傍に配置された接触部以外の全ての接触部に強化部（５，６，７，８）がそれぞれ形成されていることを特徴とする静的ミキサー。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の静的ミキサーにおいて、前記強化部（５，６，７，８）がそれぞれ接触部を囲むように環状に形成されていることを特徴とする静的ミキサー。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の静的ミキサーにおいて、隣接する複数の接触部に関連し、主要なフロー方向に直交する直線上に位置する複数の強化部（５，６，７，８）が互いに連結されていることを特徴とする静的ミキサー。
【請求項６】
請求項５に記載の静的ミキサーにおいて、互いに連結された複数の強化部（５，６，７，８）がそれぞれ円柱状及び三角柱状のうちいずれかのロッド状であることを特徴とする静的ミキサー。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の静的ミキサーのためのミキサーエレメント。
【請求項８】
請求項７に記載のミキサーエレメントであって、精密鋳造されていることを特徴とするミキサーエレメント。
【請求項９】
請求項７に記載のミキサーエレメントであって、金属粉噴射成形法によって製造された一体構造のパーツであることを特徴とするミキサーエレメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は粘性流体、特に塑性融成物のための静的ミキサーに関する。また、本発明は、係るミキサーのミキサーエレメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このようなミキサーは、スイス特許第６４２５６４号及びドイツ特許第２８０８８５４号に開示されている。このミキサーにおけるミキサーエレメントは、互いに係合し交差する複数のバーを有する。これらのバーは、互いに平行に配置された２群の構成要素を成している。
【０００３】
塑性融成物を混合し均質化する場合、一般的に主要なフローの方向にて大きな圧力勾配が生ずる。このような圧力勾配に伴い生ずる力はバーに作用し、ミキサーエレメントを損傷する可能性がある。静的ミキサーにおいては圧力勾配による力に対するミキサーエレメントの抵抗力を強化する必要があるため、正方形の断面を有するバーを備えた重いミキサーエレメントが用いられている。バーの断面を正方形状にした場合、同じ処理量での圧力勾配は、長方形の断面を有するより軽いミキサーエレメントと比較して明らかに大きくなる。しかしながら、バーの断面積を大きくすることによって、圧力勾配による応力と比較して、圧力勾配に対する抵抗力がより急速に増加するため、ミキサーは応力に耐えることができる。このように、エネルギーインプットをより高くすると共に、ミキサーエレメントに用いる材料を増加することによって、抵抗力を向上させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特に、精密鋳造等によって製造された一体構造のミキサーエレメントにおいては、圧力勾配に対する抵抗力は不十分である。
【０００５】
本発明の目的は、被混合媒体における顕著な圧力勾配をもたらし得る強化手段を用いずに、抵抗力を増加させたことを特徴とする複数の一体構造型ミキサーエレメントを備えた静的ミキサーを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
各ミキサーエレメントに備えられた複数のバーの接触部が複数の強化部によって局部的に補強されている。これにより、各バーの間に位置する主要なフロー方向に平行な共通境界面が、バーの断面の長方形の短い辺を有する正方形の面積の約２倍の面積を有することを特徴とする静的ミキサーによって、本発明の目的を達成する。複数のバーが交差して接触する部分には、圧力勾配のためにねじれの力が作用する。このねじれの力は、標準的なミキサーにおいて、これらの接触部における破損の原因になり得る。ミキサーエレメントの抵抗力を強化するための本発明の手段により、このねじれの力に対する抵抗力が強化される。更に、同手段を用いることにより、必要な材料の量も減少する。また、本発明は正方形の断面を有する静的ミキサーに適用することも可能である（即ち、請求項１においてはｂ＝ａ）。
【０００７】
従属請求項２〜７は本発明のミキサーにおける異なる実施態様に関する。請求項８〜１０はミキサーのミキサーエレメントに関する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は粘性を有する媒体のための周知の静的ミキサー１を示す。ミキサー１は、管３と、管３内に配置された２つのミキサーエレメント２，２’を有する。被混合流体の主要なフロー方向は管３によって決定され、管３の軸線方向を示す矢印４によって示されている。一方のミキサーエレメント２は、他方のミキサーエレメント２’に対して、管３の軸線を中心に９０゜変位して配置されている。２つのミキサーエレメント２，２’は複数のバー２０が互いに交差して接触するように、一体構造の鋳造パーツとして形成されている。各バー２０は長方形の断面を有する。
【０００９】
ミキサーエレメントの空間的構造を図２及び図３に示す。図２に示す複数のストリップ２０’は各バー２０と、それらの間隙に対応している。これらのストリップ２０’の一部は、直線５０にて交わる長円状の２つの面２００，２１０を形成する。更に別の一部は、面２００に平行な長円状の２つの面２０１，２０２を形成し、残りのストリップ２０’は、面２１０に平行な長円状の２つの面２１１を形成する。複数のストリップ２０’の接触部を複数の節点５’によって示す。図１に示すバー２０は、図２に示すストリップ２０’に対して１つおきに対応している（図３参照）。
【００１０】
本発明におけるミキサーエレメント２の複数の強化部５は、図２に示す複数の節点５に対応している。図４及び図５は第１の実施態様における強化部５を示す。更に、図４は先端において互いに交差して接触する２つのバー２０を示す。接触部は図２に示す直線５１（５２）上の複数の節点５’に対応し、点Ｚは接触部の中心点である。各バー２０の断面は、長辺ａと短辺ｂとからなる長方形である。点Ｐ，Ｑ，Ｒ及びＳによって示される面は、強化部５を除いた場合における２つのバー２０の共通境界面２５’である。境界面２５’は点Ｚを中心として、２つのバー２０の接触部に位置する。前記強化部５はバー２０の少なくとも１個の角部に更なる材料を用いて形成されている。
【００１１】
図４には、強化部５において接触部の中心点Ｚを囲み、点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ及びＧによって示される環状部分のみを示す。バー２０を除く強化部５の全体を図５に示す。前述した点により示される環状部分とは別に、これと対称にして、かつ点Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’，Ｅ’，Ｆ’及びＧ’により示される環状部分も図５に示されている。複数のバー２０の間に位置する共通の境界面２５’には嵌合部分２５”が設けられている。強化部５を設けたことにより、複数のバー２０の接触部における共通境界面が拡大され、点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、及び点Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’によって示される２つの面２５が形成される。幾何学的な見地から、強化部分５は４つの部分１６を有する。部分１６は図６に示すように、点Ｄ，Ｄ’，Ｒ，Ｈ，Ｈ及びＱによって示される１つの三角柱と、点Ｃ，Ｈ，Ｄ及びＱと点Ｃ’，Ｈ’，Ｄ’及びＲとでそれぞれ示される２つの四面体とを有している。
【００１２】
図４に示す一点鎖線５５は強化部５の境界部分を示す。この強化部５によって、同強化部５より更に後方に位置し、かつ接触部の中心点Ｚの近傍における複数のバー２０の接触部が補強される。
【００１３】
また、図５に示す環状強化部５によって、図２に示すミキサーエレメント内部における複数の節点５’、例えば面２００と面２１０とが交わる直線５０上に位置する複数の節点５’を補強することができる。管３の内周面近傍に位置する直線５３上の複数の節点５’は補強される必要がなく、このため強化部５も必要ではない。
【００１４】
直線５３の直近部には、複数の部分より成るボディ２３’が配置されている。図３に、一体構造型ミキサーエレメント２において、ボディ２３’に対応するボディ２３を示す。ボディ２３がミキサー１において配置されているゾーンは、周知のミキサーではミキサー内部と比較して、被混合流体の移動時間がかなり長くなるゾーンである。このようなボディ２３は、被混合流体の移動時間におけるスペクトル幅を小さくしたい場合に好適である。
【００１５】
図７〜９に示す更に別の３つの実施形態において、３つのバー２０は、２つの接触部にて互いに交差している。図７に示す接触部における強化部６は、２つの別個の部分６ａを有している。これら部分６ａにおける１つの幅狭な面は曲線状を成している。前方に示されているバー２０の側面に、強化部を形成することによって拡大された隣接する２つのバー２０の共通境界面図２５を示す。
【００１６】
図８及び図９に示す実施形態では、隣接する接触部における各強化部８は互いに連結されている。図８に示す実施形態では、円柱状のロッド７の周縁部全体が強化部として機能している。このロッド７の断面２５は隣接するバー２０における拡大された共通境界面に対応している。また、断面２５が多角形状になるように、ロッド７は三角柱状に形成され得る。
【００１７】
図９に示す第４の実施形態では、バー２０の片側に形成されている強化部８のみが示されている。当然ながら、バー２０のもう一方の側面には、これに対応する第２の強化部が同様に形成されている。また、点８０のある面が、例えば鞍状を成すように、強化部８は曲線状に形成され得る。図９において、隣接するバー２０の共通境界面２５の面積は、強化部８を除いた場合の隣接するバー２０の共通境界面の面積（＝ｂ2 ）の約２倍である。
【００１８】
当然ながら、本発明の思想は、図１〜３に示したような構造を有さない場合も、互いに交差する複数のバーを備えたミキサーであれば適用することができる。例えば、平行に位置する３つの面２００、２０１及び２０２がより大きい面積を有するミキサー、及び／または、１面当たりのバー２０の数がより多いミキサーに本発明を適用することができる。
【００１９】
原則的に、一体構造のミキサーエレメントは、精密鋳造によるパーツより成る。しかしながら、これらのミキサーエレメントはまた、金属粉射出成形プロセスによって製造することも可能である。同プロセスでは射出成形によって、金属粉と有機化合物との混合物から未焼結のパーツを製造し、次に有機化合物を熱分解により除去する。この時、未焼結のパーツでは金属成分が互いに結合し続けているが、これを高密度に焼結して最終製品が製造される。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、被混合流体における顕著な圧力勾配をもたらし得る強化手段を用いずに、抵抗力を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】周知の静的ミキサーを示す縦断面図。
【図２】ミキサーエレメントの構造を幾何学的に説明するための図。
【図３】ミキサーエレメントの構造を幾何学的に説明するための図。
【図４】接触部に本発明の強化部を有し、先端にて互いに交差して接触する２つのバーの拡大斜視図。
【図５】バーを取り除いた図４に示す強化部の斜視図。
【図６】図４に示す強化部における１つの部分の斜視図。
【図７】部分から成る強化部を備えた互いに交差する３つのバーを示す斜視図。
【図８】第３の実施態様における強化部を備えた互いに交差して接触する３つのバーを示す斜視図。
【図９】第４の実施態様における強化部を備えた互いに交差して接触する３つのバーを示す斜視図。
【符号の説明】
２…ミキサーエレメント、３…管、４…フロー方向、５，６，７，８…強化部、２０…バー、２５…共通境界面、２５’…正方形
【図１】
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【図２】
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【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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