专利名称：静态混合装置和制造方法
技术领域：
本发明涉及一种静态混合装置，该静态混合装置具有流动通道并且具有在流动通 道的横截面上分布的混合元件，这些混合元件以在流动方向上伸展的壁上布置的流动体的 形式构成，这些流动体各自通过相对于壁倾斜地伸展的、从横向于流动方向伸展的基底出 来的、逐渐变细的偏转面并且通过从壁上伸出的、在流动体的与基底对置的侧上汇聚在横 向于通道轴伸展的棱边中的两个导向面来界定。
背景技术：
在挤出塑料时，尤其与双螺杆挤出机有关，产生一种熔融液状的塑料流，该塑料流 具有在横截面上不均勻的温度分布，这还导致塑料型廓的不同壁厚，借助于进行造型的喷 嘴从该熔融液状的流中使这些塑料型廓成型。基于该原因，优选使用不同结构型式的静态 混合装置，这些静态混合装置应该对温度平衡负责。出于该目的而使用的、常见的混合装置 具有在塑料流的流动路径中突出的偏转面，尽管有不同的构造可能性但这些偏转面仍然分 别试图实现熔液横向于流动方向的偏转，以便保证在熔融液状的塑料流的横截面上的期望 的温度平衡。导向面形式的这些偏转面附加地引起了促进混合的涡流，该涡流当然用于热 敏塑料，例如基于聚氯乙烯的塑料，随之带来了基于较长的停留时间而发生的塑料局部损 坏的危险。此外，为了将两种液体互相混合而公知(EP 0 619 134 Bi)，使用流动体形式的混 合元件，这些混合元件在设置在流动通道中的隔板的两侧上布置在待混合的液体之间并且 各自由一个偏转面和两个侧向的导向面组成，导向面在通道轴的方向上由从隔板伸出的棱 边以发散的方式直至用于偏转面的横向于流动方向取向的基底彼此分离伸展，其中，从该 基底出来的偏转面相对在两个导向面之间的棱边伸出。流动体因此通过呈三角形的导向面 以及呈三角形的偏转面来界定，在该偏转面与导向面之间产生各一个流动棱边，该流动棱 边以不依赖于是从在两个侧向的导向面之间的棱的侧上还是从偏转面的基底的侧上流过 这些流动体方式对液体的反向的涡流形成负责，从而在流动体的流出区域内在以流动体的 终止的隔板的延续部上产生两种液体的充分的涡流。为了能够具有优点地利用这种效果， 优选使用带有隔板环的呈环形的流动通道，流动体分布式地布置在该流动通道的周边上， 尽管如此，流动体在隔板环的一侧上相对于对置的隔板侧上的流动体以多个空位来错开地 布置，这不仅能够在呈环形的隔板之后实现涡流叠加而且避免了较高的压力损耗。为了使 待混合的液体产生理想的涡流，这种静态混合装置当然不适用于对热敏塑料熔液(如基于 聚氯乙烯的塑料)进行混合。
发明内容
因此，本发明的目的在于，实现一种混合装置，该混合装置负责在挤出的塑料流、 尤其是基于聚氯乙烯的塑料的流动横截面上实现良好的温度平衡，而不必担心塑料流的局 部性热超负荷。
以开头描述的类型的静态混合装置为出发点，本发明通过如下方式解决所提出的 目的，即，在通道轴方向上的投影中，在通道壁上布置的流动体填满除了在流动棱边之间的 通路缝隙之外的流动横截面，这些流动棱边分别在导向面与偏转面之间产生，并且至少在 流动体的导向面与偏转面之间的流动棱边被倒圆。通过优选在流动方向上向上升起的偏转面，熔融液状的塑料流朝通道轴偏转，这 造成的后果是，对在通路缝隙的区域内在流动体之间伸展的分流来说出现径向向外的排 挤，从而产生在流动横截面上的相应混合并且因此产生尽可能的温度平衡。由于至少在流 动体的导向面与偏转面之间的流动棱边被倒圆，可以使熔融液状的塑料流的层流得以维 持，主要因为沿着通路缝隙邻接到偏转面上的、在单个流动体的区域内相交成基本上径向 伸展的棱边的导向面避免了流动死区并且与各自相邻的流动体的对置的导向面一起来界 定在流动方向上连续扩展的流动路径，在该流动路径中，通过沿着偏转面向内引导的分流 使其他分流遭受径向向外的排挤。因为流动体在通道轴方向上的投影中填满除了通路缝隙 之外的流动通道的流动横截面，所以混合元件基本上遍及熔融液状的塑料流的整个流动横 截面，这是针对出于在塑料流的横截面上基本上温度平衡的目的而对分流进行径向转移的 不可缺少的前提。虽然优选从流动体偏转面的基底流过混合元件，但是也可能实现的是反 向的流过，这是因为在混合装置被反向通流时基于层流条件产生可比较的混合效果。虽然混合装置基本上依赖于流动通道的流动横截面，但是当流动通道以圆柱体形 的方式构成时产生特别具有优点的混合条件，其中，流动体的偏转面处于具有与通道轴重 合的锥轴的锥面上，从而产生从呈圆形的流动横截面到混合装置的流动通道的过渡，该过 渡很少阻碍熔融液状的塑料流的流动，这具有优点地对用于混合装置的所需压力产生影 响。当流动体围绕通道轴旋转对称地布置时，在这种相互关联中产生特别简单的结构关系， 这引起了对称的混合条件。如果预期塑料流的横截面上的非对称的温度分布，那么可以设 置流动体的承受着将该非对称的温度分布考虑在内的非对称分布或设置在单个流动体之 间的不同构成形式的通路缝隙。针对如下的静态混合装置产生特别简单的制造条件，即，该静态混合装置具有流 动通道并且具有在流动通道的横截面上分布的混合元件，这些混合元件以在流动方向上伸 展的壁上布置的流动体的形式构成，这些流动体各自通过相对于壁倾斜地伸展的、从横向 于流动方向伸展的基底出来的、逐渐变细的偏转面并且通过从壁伸出的、在流动体的与基 底对置的侧上汇聚在横向于通道轴伸展的棱边中的两个导向面来界定，方法是，以任意的 顺序逐步地对具有流动体通道外形的、完整的基体进行加工，其中，这些步骤包括；设置互 相在基体的轴中相交的、延伸至流动通道的内表面的、并且在周向方向上将流动体互相分 开的轴向缝隙，以及一方面借助于腐蚀线产生偏转面，该腐蚀线以一端固定在基体的轴中 并且沿着流动通道的内表面的端侧界定部被引导，并且另一方面分别同样借助于腐蚀线产 生导向面，该腐蚀线以其一端在相应轴向缝隙中在流动通道的内表面上在偏转面区域内固 定并且沿着相应导向面的横向于通道轴伸展的棱边被引导。如果以一端固定在基体的轴中 的腐蚀线为了使偏转面成型以沿着流动通道的内表面的端侧界定部的方式而被引导，从而 呈扇形的锥区段从通过轴向缝隙呈星形地划分的基体分隔，其中，余下的空锥面形成流动 体的偏转面。能够以类似简单的方式借助于腐蚀线来对在沿流动方向与偏转面对置的侧上 的界定该流动体的导向面进行加工，方法是，在流动通道的内壁上在相应轴向缝隙中在偏转面的区域内固定的腐蚀线沿着偏转面之间的棱边被引导并且然后沿着流动通道的在端 侧上的内周边被引导。在单个流动体的导向面之间的棱边在此优选处于相对于基体的轴的 法向平面内，但这不是强制性的。
在附图中以示例的方式描述本发明内容。其中图1示出依据本发明的静态混合装置在流动方向上的俯视图，图2示出该混合装置在与流动方向相反的方向上的视图，图3示出按图1的线III-III的剖面，图4示出按图1的线IV-IV的剖面，图5示出流动体的图解图示，以及图6示出按图1的线VI-VI的流动体的剖面。
具体实施例方式所示的静态混合装置具有圆柱体形的外壳1，该外壳1的内表面2形成用于熔融液 体式的塑料流(尤其是基于聚氯乙烯)的流动通道3，该熔融的塑料流通过圆柱形的管道 4、5导入和导出，就如在图3中划虚线表示的那样。混合元件从外壳1的内表面2突出到流 动通道3中。这些混合元件具有流动体6的形式，这些流动体6之一将在图5和6中进行 详述。从该图示中可以得知的是，流动体6具有依据实施例中所选的流动方向7(但该流动 方向7不是强制性的)从横向于流动方向7伸展的基底向流动通道3的轴8倾斜的偏转面 9和两个侧向的导向面10，这两个导向面10汇聚在从内表面2径向伸出的棱边11上。导 向面10与偏转面9之间产生的流动棱边12被倒圆，就如尤其可以从图6得知的那样。从图1和2中清晰可见的是，在通道轴8方向上的投影中，流动体6基本上填充流 动横截面并且仅在这些流动体6之间空出通路缝隙13。由于流动体6的关于流动通道3的 轴8的旋转对称的布置，在相邻的混合元件的倒圆的流动棱边12之间产生流动体6之间的 最窄的通路。流动途径从该最窄的通路横截面连续地在沿流动方向7发散的导向面10之 间扩展，直到在出口侧上再次实现流动通道3的完整圆形横截面。由于流动体6的所描述的构成形式，通过管道4输送的、横截面呈圆形的熔融液式 的塑料流在碰上偏转面9的区域中沿着该偏转面9相对流动通道3的轴8偏转，以便关于 触碰面以径向向内移位的方式流过流动体6之间的通路缝隙13。朝向通道轴8挤进去的流 区域引起，其他流区域在通路缝隙13的最窄部位之后产生的、发散的流动区段内部被径向 向外地排挤，这造成的后果是，塑料流在其横截面上混合并且因此基本上温度平衡。由于倒 圆的流动棱边12和在这些流动棱边之后连续扩展的流动区段可以确保在混合装置内部出 现层流。该层流是基本的前提，以便能够以没有局部性热过载的方式也能将热敏的塑料流 混合，如同基于聚氯乙烯的塑料流。此外，输送压力可以保持限定在对该塑料来说容许的范 围上。所述混合装置的制造相对来说很简单，这是因为界定流动体6的面9、10可以由直 线生产而成，从而可以由形成流动通道的外周边的、完整的基体通过电腐蚀借助于腐蚀线 制成混合装置。出于此目的，圆柱形的基体可以首先设有轴向缝隙，这些轴向缝隙与通路缝
5隙13的最窄通路相对应并且因此在流动通道3的轴8中相交。腐蚀线14依据图3在基体 一个端侧的区域内固定在流动通道3的轴8上并且通过轴向缝隙延伸至对置的端侧上的端 侧的内周边2上，当腐蚀线14沿着内表面2的在端侧的周边被引导时，借助于该腐蚀线14 因此可以从开缝的基体中分离出一锥体。因此在轴向缝隙之间产生处于共同的锥面上的偏 转面9。为了构成在流动方向7上邻接到偏转面9上的导向面10，相应的腐蚀线15依据图 4在轴向缝隙的区域内分别在与棱边11对置的侧上在偏转面9的区域内固定在内表面2 上，以便在从该固定点16沿着流动棱边12到轴8的伸展的情况下，首先沿着棱边11在流 动体6的导向面10之间被引导，然后沿着流动通道3的内表面2被引导。虽然通过将轴向 缝隙添入到完整的基体中(这同样通过电腐蚀来实施)，可以省下稍后用于导入腐蚀线14 或15的孔，但是加工步骤的所描述的顺序决不是一定的。流动体6的单个的面能够以任意 的顺序被加工。
权利要求
静态混合装置，所述静态混合装置具有流动通道并且具有在所述流动通道的横截面上分布的混合元件，所述混合元件以在流动方向上伸展的壁上布置的流动体的形式构成，所述流动体各自通过相对于所述壁倾斜地伸展的、从横向于所述流动方向伸展的基底出来的、逐渐变细的偏转面并且通过从所述壁伸出的、在所述流动体的与所述基底对置的侧上汇聚在横向于通道轴伸展的棱边中的两个导向面来界定，其特征在于，在所述通道轴(8)方向上的投影中，在通道壁上布置的所述流动体(6)填满除了在流动棱边(13)之间的通路缝隙(13)之外的流动横截面，所述流动棱边分别在所述导向面(10)与所述偏转面(9)之间产生，并且至少在所述流动体(6)的所述导向面(10)与所述偏转面(9)之间的所述流动棱边(13)被倒圆。
2.根据权利要求1所述的静态混合装置，其特征在于，所述流动通道(3)以圆柱体形的 方式构成，并且所述流动体(6)的所述偏转面(9)处于具有与所述通道轴(8)重合的锥轴 的锥面上。
3.根据权利要求1或2所述的静态混合装置，其特征在于，所述流动体(6)围绕所述通 道轴(8)旋转对称地布置。
4.用于制造静态混合装置的方法，所述静态混合装置具有流动通道并且具有在所述流 动通道的横截面上分布的混合元件，所述混合元件以在流动方向上伸展的壁上布置的流动 体的形式构成，所述流动体各自通过相对于所述壁倾斜地伸展的、从横向于所述流动方向 伸展的基底出来的、逐渐变细的偏转面并且通过从所述壁上伸出的、在所述流动体的与所 述基底对置的侧上汇聚在横向于通道轴伸展的棱边中的两个导向面来界定，其特征在于， 以任意的顺序逐步地对具有所述流动通道(3)外形的、完整的基体进行加工，其中，所述步 骤包括设置互相在所述基体的轴(8)中相交的、延伸至所述流动通道(6)的内表面(2) 的、并且在周向方向上将所述流动体(6)互相分开的轴向缝隙，以及一方面借助于腐蚀线 (14)产生所述偏转面(9)，所述腐蚀线(14)以一端固定在所述基体的所述轴(8)中并且沿 着所述流动通道(3)的所述内表面(2)的端侧界定部被引导，并且另一方面各自同样借助 于腐蚀线(15)产生所述导向面(10)，所述腐蚀线(15)以所述腐蚀线(15)的一端在相应的 所述轴向缝隙中在所述流动通道(3)的所述内表面(2)上在所述偏转面(9)区域内固定并 且沿着相应的所述导向面(10)的横向于所述通道轴⑶伸展的所述棱边(11)被引导。
全文摘要
本发明描述的是一种静态混合装置，该静态混合装置具有流动通道(3)并且具有在流动通道的横截面上分布的混合元件，这些混合元件以在流动方向上伸展的壁上布置的流动体(6)的形式构成，这些流动体(6)各自通过相对于壁倾斜地伸展的、从横向于流动方向伸展的基底出来的、逐渐变细的偏转面(9)并且通过从壁伸出的、在流动体的与基底对置的侧上汇聚在横向于通道轴伸展的棱边中的两个导向面(10)来界定。为了实现针对热敏塑料的具有优点的混合条件而提出，在通道轴(8)方向上的投影中，在通道壁上布置的流动体(6)填满除了在流动棱边(13)之间的通路缝隙(13)之外的流动横截面，这些流动棱边(13)分别在导向面(10)与偏转面(9)之间产生，并且至少在流动体(6)的导向面(10)与偏转面(9)之间的流动棱边(13)被倒圆。
文档编号B01F5/06GK101932377SQ200980103415
公开日2010年12月29日 申请日期2009年6月22日 优先权日2008年6月26日
发明者埃尔温·克鲁姆伯克 申请人:格鲁伯集团公司