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1. (WO2017097860) MIXER INSERT, STATIC MIXER AND PRODUCTION METHOD
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Mischereinsatz, statischer Mischer sowie Herstellverfahren

Die Erfindung betrifft einen Mischereinsatz für einen statischen Mischer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , umfassend eine Mehrzahl ent-lang einer Längsachse, insbesondere der Längsmittelachse, hintereinander angeordneter, bevorzugt unmittelbar aneinander angrenzender, Mischelemente, jeweils umfassend eine Mehrzahl von sich kreuzenden Stegen, wobei mindestens zwei entlang der Längsachse aufeinanderfolgende der Mischelemente, insbesondere sämtliche Mischelemente alter-nierend, bezüglich der Längsachse um einen Verdrehwinkel, vorzugsweise von 90° zueinander gedreht angeordnet sind. Anders ausgedrückt weisen die Hauptverlaufsrichtungen der Stege von mindestens zwei benachbarten Mischelementen unter einem Verdrehwinkel, vorzugsweise von 90° zueinander. Eine Verdrehung von mindestens zwei benachbarten Misch-elementen um beispielsweise 90° bedeutet auch, dass die sich senkrecht zur Längsachse erstreckenden Kreuzungsachsen der Mischelemente, an denen sich die Stege kreuzen nicht parallel sondern senkrecht zueinander orientiert sind, Der Mischereinsatz ist aus mehreren, insbesondere ausschließlich zwei oder alternativ mehr als zwei, separaten, sich jeweils ent-lang der Längsachse erstreckenden Teilmischereinsätzen zusammengesetzt, die senkrecht zur Längsachse (entlang einer eine Längsmittelachse des Mischereinsatzes senkrecht schneidenden Achse und/oder entlang einer eine Längsmittelachse des Mischereinsatzes nicht schneidenden, senkrecht zur Längsachse des Mischereinsatzes verlaufenden Achse) be-nachbart angeordnet sind, wobei jeder Teilmischereinsatz eine Mehrzahl entlang der Längsachse hintereinander angeordneter und entlang der Längsachse einstückig miteinander verbundener (d.h. an einem Stück ausgebildete und unmittelbar axial aneinander angrenzende) Teilmischelemente aufweist, und dass die jeweils senkrecht zur Längsachse ne-beneinander angeordneten Teilmischelemente der Teilmischereinsätze eines der Mischelemente bilden und dass mindestens zwei der aneinan-

der angrenzenden, bevorzugt einen Bestandteil der verdrehten Mischelemente bildenden, Teilmischelemente, insbesondere jedes Teilmischereinsatzes, um den Verdrehwinkel zueinander verdreht angeordnet sind. Bei diesen verdreht relativ zueinander angeordneten Teilmischelementen ei-nes jeweiligen Teilmischereinsatzes handelt es sich, wie erwähnt, bevorzugt um diejenigen Teilmischelemente eines, insbesondere jedes, Teilmischereinsatzes, die Bestandteil sind der um den Verdrehwinkel zueinander verdrehten Mischelemente. Wie erläutert grenzen jeweils zwei entlang der Längsachse nebeneinander angeordnete der Teilmischelemente un-mittelbar aneinander an, insbesondere derart, dass sich Stege dieser axial aufeinanderfolgenden Teilmischelemente berühren bzw. ineinander übergehen.

Ferner betrifft die Erfindung einen statischen Mischer mit einem (mehrteili-gen) Mischereinsatz gemäß Anspruch 16 sowie ein Verfahren zum Herstellen bzw. Montieren eines Mischereinsatzes gemäß Anspruch 17, wobei mindestens zwei, vorzugsweise ausschließlich zwei oder mehr als zwei sich entlang einer Längsachse, insbesondere der Längsmittelachse des zu montierenden Mischereinsatzes, erstreckender, insbesondere spritzgegossener, Teilmischereinsätze, jeweils aufweisend eine Mehrzahl entlang der Längsachse hintereinander angeordnete und einstückig miteinander verbundene Teilmischelemente, wobei die Teilmischereinsätze in mindestens einer sich senkrecht zur Längsachse erstreckenden Montagerichtung (entlang einer die Längsmittelachse des Mischereinsatzes schneidenden oder alternativ nicht schneidenden Montageachse) derart zusammengefügt werden, dass die jeweils senkrecht zur Längsachse nebeneinander angeordneten Teilmischelemente der Teilmischereinsätze sich zu einem der Mischereinsätze ergänzen, von denen zumindest zwei entlang der Längsachse nebeneinander angeordnete Mischelemente um 90° relativ zueinander gedreht angeordnet sind.

In der CH 642 564 A5 ist ein statischer Mischer beschrieben, der einen gattungsgemäßen Mischereinsatz aufweist, welcher innerhalb eines rohr-förmigen Behälters angeordnet ist und mehrere entlang einer Längsachse des Mischereinsatzes hintereinander angeordnete Mischelemente auf-weist, die jeweils eine Mehrzahl von sich kreuzenden Stegen umfassen. Bei dem bekannten Mischereinsatz sind die Mischelemente alternierend um 90° bezüglich der Längsachse relativ zueinander gedreht angeordnet. Jedes Mischelement des Mischereinsatzes weist zwei Gruppen von Stegen auf, wobei die Stege innerhalb einer jeden Gruppe parallel ausgerich-tet sind und sich die Stege der einen Gruppe mit den Stegen der anderen Gruppe kreuzen, wobei die sich senkrecht zur Längserstreckung des Mischereinsatzes erstreckenden, die jeweiligen Kreuzungspunkte durchsetzenden Kreuzungsachsen benachbarter Mischelemente senkrecht zueinander verlaufen. Der bekannte Mischereinsatz ist nur aufwendig und damit kostenintensiv fertigbar. Zudem ist das Befüllen des rohrartigen Gehäuses mit einzelnen Mischelementen zur Bildung des Mischereinsatzes zeitaufwendig, und es ist schwer sicherzustellen, dass die jeweils benachbarten Mischelemente um jeweils 90° verdreht angeordnet sind. Probleme bereitet insbesondere auch der Zusammenbau des bekannten Mischereinsat-zes, wenn die Mischelemente einen kleinen Durchmesser aufweisen, da der Schwierigkeitsgrad und der Zeitaufwand zum Zusammenbau mit abnehmendem Mischelementdurchmesser zunimmt.

Ein im Hinblick auf den Zusammenbau deutlich vereinfachter Mischerein-satz ist in der EP 2 001 580 B1 beschrieben. Hier sind mehrere gelenkig miteinander verbundene Mischelementscheiben vorgesehen, die zum Zusammenbau des Mischereinsatzes so verschwenkt werden müssen, dass sie in axialer Richtung fluchten. Der bekannte Mischereinsatz ist im Spritzgussverfahren fertigbar, weist jedoch den Nachteil auf, dass eine exakte axiale Ausrichtung aufgrund der Vielzahl von Einzelkomponenten, die verschwenkbar miteinander verbunden sind schwierig ist, was dann wiederum Probleme bei der Montage mit sich bringt. Darüber hinaus weisen die einzelnen Mischelementscheiben einen nicht mehr als Mischraum zur Verfügung stehenden umfänglichen Verstärkungsring auf, der den weiteren Nachteil mit sich bringt, dass zu mischende Fluide in radialer Rich-tung zwischen zwei solcher Verstärkungsringe nach außen dringen und dann mit Abstand zu den Stegen in axialer Richtung strömen können, nämlich axial durch einen Spaltraum radial zwischen dem Außenumfang der Verstärkungsringe und dem Innenumfang des den Mischereinsatz aufnehmenden Rohres. Dies ist nachteilig für das Mischergebnis.

Aus der EP 2 01 1 562 A1 ist ein Mischereinsatz bekannt, der aus Teilmischereinsätzen zusammengesetzt ist, wobei die Teilmischereinsätze jeweils mehrere gleichgerichtete, axial beabstandete Teilmischerelemente aufweisen.

Aus der WO 2014/142869 A1 (bzw. DE 1 1 2013 006 808 T5) ist ein statischer Mischer bekannt, der aus zwei jeweils einteiligen Teilmischereinsätzen zusammengesetzt ist. Die Teilmischereinsätze bestehen aus entlang einer Längsachse angeordneten Teilmischelementen, wobei jeweils zwei benachbarte der Teilmischelementen um 90° verdreht angeordnet sind. Bei den Teilmischelementen handelt es sich um im Querschnitt rautenförmige Höhlkörper mit flächigen Außenwänden, in denen Durchströmöffnungen vorgesehen sind. Jeweils zwei benachbarte Teilmischelemente berühren sich bzw. gehen ineinander über entlang von sich senkrecht zur Längsachse erstreckenden Querkanten bzw. Querbalken der Teilmischelemente. Der Durchflusswiderstand für zu mischende Komponenten ist vergleichsweise hoch - auch scheint die Mise hwirkung bzw. -effizienz verbesserungsbedürftig.

Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen einfach, insbesondere im Kunststoff- spritzgussverfahren, fertigbaren Mischereinsatz für einen statischen Mischer anzugeben, der sich durch eine einfache Fertigbarkeit und eine einfache und schnelle Montierbarkeit bzw. Herstellbarkeit auszeichnet. Bevorzugt soll der erfindungsgemäße Mischereinsatz auf die bisher für eine Druckstabilität notwendigen Verstärkungsringe von im Kunststoffspritzgussverfahren herstellbaren Mischereinsätzen notwendigen Verstärkungsringe verzichtet werden können. Auch soll sich der Mischeinsatz bevorzugt durch einen geringen Durchströmungswiderstand und eine hohe Mischeffizienz auszeichnen.

Ferner besteht die Aufgabe darin, einen einen erfindungsgemäßen Mischereinsatz beinhaltenden statischen Mischer sowie ein Verfahren zum Herstellen bzw. Montieren eines erfindungsgemäßen Mischereinsatzes anzugeben.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Mischereinsatzes mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Hinsichtlich des statischen Mischers wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.

Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen vorrichtungsgemäß offenbarte Merkmale auch als verfahrensgemäß offenbart gelten und beanspruch- bar sein. Ebenso sollen verfahrensgemäß offenbarte Merkmale auch als vorrichtungsgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Mischereinsatz zum Er-möglichen einer Entformbarkeit, insbesondere im Spritzgussverfahren, und zur Gewährleistung einer einfachen, schnellen und präzisen Montage mehrteilig auszubilden, d.h. in Form von mehreren Teilmischereinsätzen, die jeweils einstückig, insbesondere im Kunststoffspritzgussverfahren, hergestellt sind, wobei jeder Teilmischereinsatz sich auszeichnet durch eine Mehrzahl entlang der Längsachse hintereinander angeordneter (und vorzugsweise unmittelbar aneinander angrenzender) Teilmischelemente, wobei jeweils zwei entlang der Längsachse nebeneinander angeordnete Teilmischelemente einstückig miteinander verbunden bzw. einstückig ausgebildet sind, wobei durch das Nebeneinanderanordnen der Teilmi-schereinsätze senkrecht zur Längsachse auch Teilmischelemente der benachbarten Teilmischereinsätze senkrecht zur Längsachse benachbart sind bzw. werden und sich jeweils die senkrecht zur Längsachse benachbarten Teilmischelemente der Teilmischereinsätze zu einem der Mischelemente ergänzen. Anders ausgedrückt werden mehrere Teilmischerein-sätze zu einem Mischereinsatz zusammengesetzt, und zwar senkrecht zur Längsachse des Mischereinsatzes, derart, dass Teilmischelemente der Teilmischereinsätze senkrecht zur Längsachse des Mischereinsatzes benachbart werden bzw. sind und sich jeweils die senkrecht zur Längsachse benachbarten Teilmischelemente zu einem der Mischelemente des Mi-schereinsatzes ergänzen, wobei mindestens zwei der resultierenden Mischelemente des so zusammengesetzten Mischereinsatzes bezüglich der Längsachse um einen Verdrehwinkel, insbesondere von 90° zueinander gedreht angeordnet sind. Für den bevorzugten Fall, dass der Verdrehwinkel 90° beträgt, bedeutet dies, dass die Kreuzungsachsen der Stege dieser benachbarten bzw. gedreht zueinander angeordneten Mischelemente nicht nur senkrecht zur Längsachse verlaufen sondern auch rechtwinklig bzw. senkrecht zueinander orientiert sind. Bei um 90° zueinander gedrehten Mischelementen schließen auch die Hauptverlaufsrichtungen der Stege der benachbarten Mischelemente einen Winkel von 90° ein, wobei bevorzugt die Stege eines der Mischelemente entlang einer Hauptverlaufsrichtung (unter Einschluss eines Winkels zu dieser Hauptverlaufsrichtung) verlaufen, die mit der Längsachse des Mischereinsatzes zusammenfällt und die Stege des weiteren (gedrehten) Mischelementes sich entlang einer Hauptverlaufsrichtung (unter Einschluss eines Winkels zu dieser) erstrecken, die senkrecht zur Längsachse orientiert ist. Neben der bevorzugten Ausführungsform mit einem Verdrehwinkel von 90° sind auch davon abweichende Verdrehwinkel, insbesondere zwischen 1 ° und 359°, bevorzugt zwischen 1 ° und 89°, realisierbar.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehem, dass die Teilmischelemente zu-mindest eines der Teilmischereinsätze, insbesondere sämtliche Teilmischelemente, bevorzugt sämtlicher Teilmischereinsätze bereits von vornherein sich kreuzende Stege aufweisen, wobei die sich kreuzenden Stege von senkrecht zur Längsachse benachbarten Teilmischelementen zur Gesamtstegstruktur eines jeweiligen Mischelementes des Mischerein-satzes ergänzen. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Stegabschnitte und/oder die Stege von axial entlang der Längsachse nebeneinander angeordneten Teilmischelementen zumindest eines der Teilmischereinsätze unmittelbar aneinander angrenzen und an der Kontaktstelle einteilig ausgebildet bzw. miteinander verbunden sind. Wie später noch erläutert wer-den wird ist es ganz besonders bevorzugt, wenn nicht sämtliche Stege oder Stegabschnitte eines jeweiligen Teilmischelementes an einen Stegabschnitt oder Steg des daneben entlang der Längsachse angeordneten Teilmischelementes angrenzen, sondern dass die Stegabschnitte oder Stege zum Teil, insbesondere zur radialen Hälfte und/oder bis zur radialen Mitte des Mischereinsatzes in Richtung der Längsachse freie Enden aufweisen, an die wiederum Stege und/oder Stegabschnitte eines anderen

Teilmischereinsatzes bzw. eines Teilmischelementes eines senkrecht zur Längsachse benachbarten Teilmischereinsatzes im montierten Zustand angrenzen. Hierdurch wird die Fertigbarkeit insbesondere im Kunststoffspritzgussverfahren erheblich erleichtert. Die sich kreuzenden Stege der Teilmischelemente und der Mischelemente erstrecken sich bezüglich ihrer Längserstreckung entlang der Längsmittelachse, sind jedoch winklig zu dieser angeordnet.

Der erfindungsgemäße Mischereinsatz lässt sich, bevorzugt durch Ferti-gen der Teilmischereinsätze im Kunststoffspritzgussverfahren, kostengünstig und einfach herstellen. Insbesondere ist auch die Montage sehr einfach, da die Teilmischereinsätze lediglich senkrecht zur Längsachse des zu bildenden Mischereinsatzes nebeneinander positioniert werden müssen, so dass sich die jeweils senkrecht zur Längsachse nebeneinan-der angeordneten Teilmischelemente zu einem Mischelement des Mischereinsatzes ergänzen. Der erfindungsgemäße Mischereinsatz eignet sich insbesondere als Einwegmischereinsatz für einen statischen Einwegmischer, welcher nach kurzzeitigem Gebrauch entsorgt werden kann, insbesondere da im Inneren eine aushärtende chemische Reaktion statt-findet, beispielsweise wie dies von Zwei-Komponentenklebstoffen bekannt ist. Der erfindungsgemäße Mischereinsatz bzw. ein einen solchen umfassender statischer Mischer eignet sich für sämtliche Mischanwendungen, insbesondere für die vorerwähnten reaktiven Zwei-Komponentensysteme, wie Klebstoffe oder Dichtmassen.

Auch können mit einem solchen Einwegmischer Sprengstoffe, etc. gemischt werden. Auch eignet sich der erfindungsgemäße Mischereinsatz zum Mischen von Substanzen unterschiedlicher Aggregatzustände oder gleicher Aggregatzustände, wie flüssig/flüssig, gasförmig/flüssig, Fest-stoff/flüssig sowie Feststoff/Gas. Auch können die zu mischenden Fluide bzw. Feststoffe unterschiedliche Temperaturen, Drücke oder andere phy- sikalische oder chemische Eigenschaften aufweisen.

Als Mischgeometrie der Mischelemente eignet sich insbesondere die an sich bekannte Xgrid-Mischelementgeometrie, wie diese beispielsweise in der CH 642 564 A5 beschrieben und in der dortigen Fig. 1 gezeigt ist. Der grundsätzliche Aufbau solcher bevorzugter Mischelementgeometrien ist auch in der DE 23 28 795 oder DE 25 22 106 beschrieben.

Wie erwähnt eignet sich der erfindungsgemäße Mischereinsatz besonders bevorzugt für die Herstellung im Kunststoffspritzgussverfahren, insbesondere auf Basis von thermoplastischen Kunststoffen. Hierauf ist die Herstellbarkeit des erfindungsgemäßen Mischereinsatzes jedoch ausdrücklich nicht beschränkt. Grundsätzlich ist zwar eine Ausbildung aus Kunststoff bevorzugt, jedoch ist auch eine Herstellung aus anderen Materialien, ins-besondere Metall möglich. Als alternative Herstellverfahren kommen beispielsweise das 3D-Drucken in Frage, oder ein Präzisionsgussverfahren (Wachsaufschmelzverfahren), wobei auch eine Herstellung im Druckgussverfahren möglich ist.

Wie eingangs bereits erwähnt ist es bevorzugt, wenn nicht nur zwei oder einige von unmittelbar aufeinanderfolgenden Mischelementen bzw. Teilmischelementen bezüglich der Längsachse um den Verdrehwinkel, bevorzugt von 90° zueinander gedreht angeordnet sind (was grundsätzlich e-benfalls realisierbar ist), sondern bei der die Mischelemente und/oder die Teilmischelemente jedes Teilmischereinsatzes bezüglich ihrer Orientierung zur Längsachse alternierend um den Verdrehwinkel gedreht zueinander angeordnet sind, um somit ein optimales Mischergebnis zu erreichen. Im letztgenannten, bevorzugten Fall umfassen die Teilmischelemente benachbarter Teilmischereinsätze Teilstege oder Stege, die im montier-ten Zustand zusammen mit den Teilstegen und/oder Stegen der senkrecht zur Längsachse benachbarten Teilmischelemente die um den Verdreh-

winkel, insbesondere von 90° zueinander versetzten Stegstrukturen benachbarter Mischelemente bilden, wobei, wie eingangs erwähnt, durch eine Verdrehung von beispielsweise 90° auch die Kreuzungsachsen, die durch die Berührungspunkte bzw. Kreuzungspunkte von sich kreuzenden Stegen einer Stegstruktur bzw. eines Mischelementes verlaufen um 90° zueinander verdreht sind, ebenso wie die Hauptverlaufsrichtungen der Stege benachbarter Mischelemente.

Durch die einstückige (monolithische) Ausbildung und der unmittelbar ent-lang der Längsachse aneinander angrenzenden Ausbildung bzw. Anordnung der Teilmischelemente jedes Teilmischereinsatzes kann auf die in der EP 2 01 1 562 A1 gezeigten Längsstäbe verzichtet werden, was bevorzugt ist.

In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass entlang der Längsachse aneinander angrenzende der Teilmischelemente zumindest eines der Teilmischereinsätze, bevorzugt sämtlicher Teilmischereinsätze, an freien Enden der jeweiligen sich kreuzenden Stegen einstückig ineinander übergehen. Dies bedeutet, dass sich die einstück miteinander ausgebildeten Teilmischelemente zumindest eines der Teilmischereinsätze sich nicht wie bei der in der WO 2014/142869 A1 beschriebenen Ausführungsform an sich senkrecht zur Längserstreckung erstreckendne Querbalken berühren bzw. ineinander übergehen, sondern dass direkt freie Enden der sich kreuzenden Stege entlang der Längsachse miteinander einteilig verbunden sind. Dies führt zu einer erhöhten Mischeffizienz und zu einen geringeren Durchströmungswiderstand.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die in eine gleiche Richtung enltang der Längsachse weisenden und an einen gemeinsamen, entlang der Längs-achse benachbarten der Teilmischelemente angrenzenden freien Enden von parllelen Stegen und/oder Stegabschnitten der Teilmischelemente

unter Einhaltung eines freien Abstandes (Freiraum) senkrecht zur Längsmittelachse beabstandet sind.

In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass ein Teil der Stege der Teilmischelemente eines der, insbesondere beiden, Teilmischereinsätze und ein Teil der Stege der Teilmischelemente des anderen der Teilmischereinsätze in Richtung der Längsachse freie Enden aufweist, wobei die entlang der Längsachse aneinander grenzenden Teilmischelemente von senkrecht zur Längsachse (L) benachbarten Teilmischer-einsätzen im montierten Zustand, d.h. nach dem Ineinander Schieben senkrecht zur Längsachse, mit ihren jeweiligen freien Stegenden aneinander anliegen.

Besonders zweckmäßig ist eine Ausführungsform, bei der die Teilmi-schereinsätze derart senkrecht zur Längsachse formschlüssig ineinandergreifen, dass die Teilmischereinsätze gegen eine Relativverstellung (im montieren Zustand) entlang der Längsachse gesichert sind. Anders ausgedrückt greifen die Teilmischereinsätze mit ihren Teilmischelementen senkrecht zur Längsachse verzahnungsartig ineinander und blockieren sich somit gegenseitig hinsichtlich einer Relativbewegung entlang der Längsachse. Insbesondere eine derartige Ausführungsform erleichtert die Montage immens, da die Teilmischereinsätze bezüglich ihrer Achsrelativposition fixiert sind und somit auch das Einschieben in einen, rohrförmi-gen, bevorzugt zylindrischen Behälter zur Herstellung des statischen Mi-scher erleichtert bzw. vereinfacht wird. Insbesondere ist sichergestellt, dass eine präzise Relativpositionierung der Teilmischereinsätze zur Herstellung des Mischereinsatzes auf einfache Weise ohne komplexe Hilfsmittel möglich ist.

Dabei ist es besonders bevorzugt wenn die Teilmischelemente der Teilmischereinsätze die gleiche Längenerstreckung, d.h. die gleiche Erstreckung entlang der Längsmittelachse aufweisen, so dass der Abstand zwischen jeweils zwei in die gleiche Richtung orienteierten und über einen verdreht hierzu angeordnetes Teilmischelement beabstandeten Teilmischelementen der Axialerstreckung (Längenerstreckung) eines in diesen Abstand einschiebbaren Teilmischelement des benachbarten Teilmischersatzes entspricht, so dass der Abstand zwischen den gleich orietentierten Teilmischelementen beim bzw. für das Einschieben nicht durch Biegen des aufnemenden Teilmischersatzes aufgeweitet werden muss, wie dies beispielsweise bei der in der WO 2014/142869 A1 beschriebenen Lösung der Fall ist. Anders ausgedrückt greifen die Teilmischelemente eines der Teilmischereinsätze bevorzugt nicht axial in entlang der Längsachse benachbarte Teilmischelemente des anders Teilmischereinsatzes ein.

Bevorzugt ist es, wenn die Teilmischelemente der Teilmischereinsätze, insbesondere sämtliche Teilmischelemente zumindest Stegabschnitte (Teilstege) aufweisen, wobei die Stegabschnitte von senkrecht zur Längs-achse benachbarten Teilmischelementen so ergänzt bzw. aufeinander abgestimmt sind, dass sich deren Stegabschnitte zu den sich kreuzenden Stegen der Mischelemente ergänzen.

Hinsichtlich einer im Hinblick auf geringe Werkzeugkosten optimierten Variante eines Mischereinsatzes ist es besonders zweckmäßig, wenn die zur Bildung eines Mischereinsatzes notwendigen Teilmischereinsätze identisch ausgebildet sind. Hierdurch kann der mehrteilige Mischereinsatz mit nur einem einzigen Spritzgusswerkzeug durch Herstellen mehrerer, insbe-sondere ausschließlich zwei oder mehr als zwei identischer Teilmischereinsätze gefertigt werden.

Im Hinblick auf eine einfache Montage und Herstellbarkeit des Mischereinsatzes bzw. der Teilmischereinsätze ist es bevorzugt, wenn die jeweils senkrecht zur Längsachse benachbarten Teilmischelemente der (senkrecht zur Längsachse benachbarten) Teilmischereinsätze zur jeweiligen Bildung bzw. Ergänzung zu einem der Mischelemente an einer, vorzugsweise die Längsachse aufnehmenden, Trennebene bzw. Kontaktebene aneinander anliegen, und dass die Trenn- bzw. Kontaktebenen von (min-destens) zwei entlang der Längsachse nebeneinander angeordneten Mischelementen um den Verdrehwinkel, vorzugsweise von 90° bezogen auf die Längsachse zueinander gedreht sind. Anders ausgedrückt stehen die Trenn- bzw. Kontaktebenen von zwei benachbarten Mischelementen, an denen die Teilmischelemente dieser benachbarten Mischelemente senkrecht zur Längsachse des Mischereinsatzes aneinander anliegen senkrecht aufeinander. Zweckmäßig ist es dabei, insbesondere bei einer durchgehend alternierend gedrehten Anordnung der Mischelemente, wenn sämtliche Trennebenen des Mischereinsatzes, an denen mindestens zwei Teilmischelemente zur Bildung eines der Mischelemente aneinander anliegen, alternierend um den Verdrehwinkel, insbesondere von 90° gedreht zueinander angeordnet sind.

Bevorzugt liegen die Trennebenen, an denen zwei Teilmischelemente aneinander anliegen, bezogen auf den Außenumfang bzw. die Mantelfläche des Mischereinsatzes radial nach innen versetzt, wobei die Trennebenen an ihren entlang der Längsachse beabstandeten Enden bevorzugt jeweils auf eine von jeweils einem Teilmischelement gebildeten bzw. begrenzten Radialebene stoßen, wobei an diesen axial über die Trennebene beabstandeten Radialebenen ein senkrecht zur Längsachse benachbartes Teilmischelement des benachbarten Teilmischereinsatzes anliegt.

Anders ausgedrückt liegt eine Trennebene zwischen zwei entlang der Längsachse benachbarten Radialebenen, wobei jede Radialebene von einer in Richtung der Längsachse orientierten Stirnseite eines Teilmischelementes des Teilmischereinsatzes gebildet bzw. begrenzt ist. An diesen Radialebenen kann sich dann ein Teilmischelement eines senkrecht zur Längsachse benachbarten Teilmischereinsatzes abstützen bzw. dort anliegen, und zwar bevorzugt wiederum jeweils mit einer Radialebene, wobei diese Radialebenen von den voneinander abgewandten Stirnseiten dieses benachbarten Teilmischelementes gebildet bzw. begrenzt werden.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn mindestens einer der Teilmischereinsätze, vorzugsweise sämtliche Teilmischereinsätze (jeweils), ein Teilmischelementpaar aufweist bzw. aufweisen, bevorzugt mehrere Teilmischelementpaare, jeweils umfassend ein erstes und ein zweites Teil-mischelement (der Gesamtheit der Teilmischelemente), die bezüglich der Längsachse um 90° gedreht relativ zueinander angeordnet sind, und dass das erste Teilmischelement mehrere entlang einer sich senkrecht zur Längsachse erstreckenden ersten Querachse hintereinander angeordnete Stege aufweist, wobei sich jeweils entlang der ersten Querachse benachbarte (d.h. aneinander angrenzende bzw. nebeneinander angeordnete) Stege kreuzen und mindestens eine sich in Richtung der ersten Querachse offene, d.h. mit Blickrichtung in die erste Querachse durchsehbare bzw. durchblickbare, erste Öffnung begrenzen, und dass das zweite Teilmischelement mehrere entlang einer sich senkrecht zur Längsachse sowie senkrecht zur ersten Querachse erstreckenden zweiten Querachse hinter-einander angeordnete Stege aufweist, wobei sich jeweils entlang der zweiten Querachse benachbarte (d.h. nebeneinander angeordnete) Stege kreuzen und mindestens eine sich in Richtung der zweiten Querachse offene bzw. in Blickrichtung auf die zweite Querachse durchsehbar bzw. durchblickbare zweite Öffnung begrenzen.

Bei einer wie zuvor beschrieben realisierten Anordnung der Stege von entlang der Längserstreckung benachbarten Teilmischelementen mindestens eines Teilmischereinsatzes ist es bevorzugt, wenn die Stege des ersten Teilmischelementes und die Stege des zweiten Teilmischelementes maximal an zwei parallelen sich entlang der ersten Querachse erstreckenden Verbindungslinien und/oder maximal an zwei, bevorzugt genau zwei, parallelen sich entlang der zweiten Querachse erstreckenden Verbindungslinien aneinander angrenzen, um somit schwierig herzustellende Hinterschnitte zu vermeiden. Dies führt dann bevorzugt dazu, dass ein Teil der Stege des ersten Teilmischelementes und/oder ein Teil der Stege des zweiten Teilmischelementes in Richtung der Längsachse freie Enden aufweist, an die dann bevorzugt im montierten Zustand wiederum freie Enden von Stegen eines Teilmischelementes des senkrecht zur Längserstreckung benachbarten Teilmischeinsatzes anliegen.

In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn das erste Teilmischelement keine entlang der zweiten Querachse benachbarten Paare von sich kreuzenden Stegen aufweist, sondern solche Paare nur in Richtung der ersten Querachse nebeneinander angeordnet sind, und/oder dass das zweite Teilelement keine entlang der ersten Querachse benachbarten Paare von sich kreuzenden Stegen aufweist, sondern solche nur entlang der zweiten Querachse benachbart angeordnet sind.

Wie eingangs bereits angedeutet ist es besonders zweckmäßig, wenn die Mischelemente des Mischereinsatzes eine Xgrid-Mischelementgeometrie aufweisen, d.h. jeweils zwei Gruppen von Stegen umfassen und die innerhalb einer Gruppe angeordneten Stege parallel ausgerichtet sind und sich die Stege einer der Gruppen mit den Stegen der anderen Gruppe kreuzen. Dabei ist es ganz besonders zweckmäßig, wenn die Mischelemente und insbesondere der gesamte Mischeinsatz eine querschnittliche Umfangs-kontur aufweist, die eine Kreisform, eine ovale Form, eine mehreckige Form, eine rechteckige Form oder eine quadratische Form aufweist, wobei bevorzugt die Innenkontur des einen solchen Mischereinsatz aufnehmenden, bevorzugt rohrförmigen Behälters an diese Umfangskontur ange-passt ist, derart, dass der Mischereinsatz den Innenumfang des Behälters im Wesentlichen vollständig ausfüllt. Bevorzugt weist der Mischereinsatz insgesamt eine Zylinderform auf, mit einer kreisförmigen, ovalen, mehreckigen, rechteckigen oder quadratischen Grund- und/oder Querschnittsfläche.

Die Erfindung führt auch auf einen statischen Mischer, umfassend einen, insbesondere rohrförmigen Behälter, in dem ein erfindungsgemäßer Mischereinsatz angeordnet, insbesondere eingeschoben ist, wobei im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt der Mischereinsatz zunächst durch Zusammenfügen mehrerer Teilmischereinsätze senkrecht zur Längsachse montiert bzw. zusammengefügt und dann in dem Behälter angeordnet wird.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.

Diese zeigen in:

Fig. 1 a: eine Seitenansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mischereinsatzes,

Fig. 1 b: eine Draufsicht auf den Mischereinsatz gemäß Fig. 1 a,

Fig. 2 eine in Bezug auf Fig. 1 a um die Längsachse gedrehte Ansicht des Mischereinsatzes gemäß den Fig. 1a und 1 b,

Fig. 3

und

Fig. 4 unterschiedliche perspektivische Ansichten eines Teilmischereinsatzes zur Bildung bzw. Montage des Mischereinsatzes gemäß den Fig. 1 a und 1 b,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht von zwei Teilmischereinsätzen bei der Montage zu einem Mischereinsatz gemäß den Fig. 1 a bis 2,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Spritzgusswerkzeugausschnittes zur Herstellung eines Teilmischereinsatzes gemäß den Fig. 3 und 4 bzw. 5.

In den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

In den Fig. 1 a, 1 b und 2 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mischereinsatzes 1 zur Herstellung eines statischen Mischers gezeigt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Mischereinsatz 1 aus Kunststoff hergestellt, und zwar im Kunststoffspritzgussverfahren. Der Mischereinsatz 1 ist mehrteilig ausgebildet und umfasst, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei identische Teilmischereinsätze 2, wie diese perspektivisch in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt sind.

Zum Herstellen eines statischen Mischers muss der (montierte) Mischereinsatz 1 lediglich entlang seiner Längserstreckung in einen, bevorzugt rohrförmigen Behälter eingeschoben werden.

Zu erkennen ist in Fig. 1 , dass der Mischereinsatz 1 eine querschnittlich kreisförmige Umfangskontur aufweist, und insgesamt kreiszylindrisch kon-turiert ist. Der Mischereinsatz 1 umfasst eine Mehrzahl von entlang einer Längsachse L (hier der Längsmittelachse) hintereinander angeordneter Mischelemente 3a, 3b, 3c, 3d... In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind jeweils entlang der Längsachse aneinander angrenzende bzw. aufeinanderfolgende Mischelemente 3a, 3b; 3b, 3c; 3c, 3d; ... alternierend um einen Verdrehwinkel, hier beispielsweise (und bevorzugt) von 90° bezüglich der Längsachse zueinander gedreht angeordnet, was bedeutet, dass später noch zu erläuternde Kreuzungsachsen 4a, 4b bzw. 5a, 5b, 5c, 5d von benachbarten Mischelementen 3a, 3b bzw. von relativ zueinander um 90° gedrehten Mischelementen 3a, 3b nicht nur im rechten Winkel zur Längsachse L sondern auch zueinander rechtwinklig verlaufen. Dies gilt auch für später noch zu erläuternde Öffnungen der relativ zueinander ge-drehten Mischelementen 3a, 3b.

Jedes Mischelement 3a, 3b, 3c, 3d umfasst zwei Gruppen 6, 7 von Stegen, wobei Stege 8 der einen Gruppe 6 (innerhalb der Gruppe 6) parallel zueinander orientiert sind, ebenso wie Stege 9 der anderen Gruppe 7 (innerhalb der Gruppe 7), wobei sich die Stege 8, 9 der beiden Gruppe 6, 7 kreuzen, und zwar auf den zuvor erwähnten, sich senkrecht zur Längsachse L erstreckenden Kreuzungsachsen 4a, 4b, 5a, 5b, 5c, 5d. Insgesamt ist dabei zu erkennen, dass die Stege 8, 9 von einem Teil der Mischelemente 3b, 3d, ... sich im Wesentlichen (schräg) in Richtung der Längsachse L erstrecken und Stege 10, 1 1 (vgl. Fig. 2) von um 90° hierzu ge-drehten Mischelementen schräg senkrecht zur Längsachse L. Anders ausgedrückt erstrecken sich die Stege 8, 9 hinsichtlich ihrer Längserstreckung, d.h. von ihrem jeweiligen ersten axialen Ende bis zu ihrem zweiten axialen Ende entlang einer Hauptverlaufsrichtung Hi , zu welcher sie einen Winkel von hier beispielsweise 45° einschließen. Die Hauptverlaufsrich-tung H-ι verläuft dabei parallel zur Längsachse L. Die Stege 10, 1 1 des benachbarten Mischelementes erstrecken sich bezüglich ihrer jeweiligen Längserstreckung entlang einer zweiten Hauptverlaufsrichtung H2, unter Einschluss eines Winkels zu dieser, hier von beispielhaft 45°, wobei die zweite Hauptverlaufsrichtung H2 senkrecht zur ersten Hauptverlaufsrich-tung Hi verläuft, sowie senkrecht zur Längsachse L und parallel zu einer später noch zu erläuternden Querachse Qi .

In dem konkreten Ausführungsbeispiel umfasst jedes Mischelement 3a, 3b, 3c, 3d insgesamt sechs senkrecht zur Längsachse L aufeinanderfol-gende Stege, wobei diese Zahl variieren kann - im Minimum sind es zwei benachbarte Stege, wobei auch drei, vier, fünf, sechs oder auch mehr als sechs Stege realisierbar sind.

Aus Fig. 1 a ist noch zu erkennen, dass die sich kreuzenden Stege 8, 9 bzw. 10, 1 1 Öffnungen 12, 13 begrenzen, wobei die Öffnungen 12, 13 von um 90° zueinander gedrehten Mischelementen bezüglich ihrer jeweiligen senkrecht zur Längsachse L orientierten Längserstreckung einen Winkel zueinander von 90° aufweist.

Wie erwähnt, ist der in den Fig. 1 a bis 2 dargestellte Mischereinsatz 1 zu-sammengesetzt aus insgesamt zwei Teilmischereinsätzen 2, wie diese in den Fig. 3 und 4 dargestellt sind. Es sind auch alternative Ausführungsformen mit mehr als zwei Teilmischereinsätzen realisierbar. Vorliegend sind die Teilmischereinsätze 2 bzw. 2a, 2b (vgl. Fig. 2 und Fig. 5) zur Bildung des Mischereinsatzes 1 identisch.

Besonders gut anhand von Fig. 4 wird der Aufbau eines solchen einteiligen, hier bevorzugt kunststoffspritzgegossenen Teilmischereinsatzes 2 deutlich. Ein Teilmischereinsatz 2 umfasst mehrere entlang der Längsachse L hintereinander angeordnete Teilmischelemente 14a, 14b, 14c, 14d... Jedem Teilmischelement 14a, 14b, 14c, 14d ist beim montierten Mischereinsatz 1 , wie insbesondere anhand von Fig. 5 deutlich wird, ein senkrecht zur Längsachse L benachbartes hier zu einer jeweiligen Trennebene spiegelsymmetrisches Teilmischelement 15a, 15b, 15c, 15d eines anderen Teilmischereinsatzes 2 zugeordnet, wobei sich die senkrecht zur Längs-achse L gegenüberliegenden Teilmischelemente 14a, 15a; 14b, 15b; 14c, 15c; 14d, 15d; ... zu jeweils einem Mischelement 3a, 3b, 3c, 3d ergänzen bzw. zusammenfügen.

Konkret werden in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei, hier beispiel-haft identische Teilmischereinsätze 2a, 2b senkrecht zur Längsachse L des fertigen Mischereinsatzes 1 in einer Relativbewegungsrichtung M (Montagerichtung) aufeinander zu bewegt, so dass vorliegend aufgrund der speziellen Anordnung der Teilmischelemente 14a bis 14d und 15a bis 15d zueinander diese verzahnungsartig ineinandergreifen und somit im montierten Zustand des Mischereinsatzes 1 eine formschlüssige Verbindung zwischen den Teilmischereinsätzen 2a, 2b bilden, die eine Relativ- bewegung der Teilmischereinsätze 2a, 2b entlang der Längsachse L sicher verhindert.

In Fig. 4 ist im Detail ein möglicher Aufbau einer bevorzugten Ausfüh-rungsvariante eines Teilmischereinsatzes 2 gezeigt. Dieser umfasst in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mehrere Paare 16 von in Richtung der Längsachse L aneinander angrenzender und einstückig ausgebildeter Teilmischelemente 14a, 14b, die bezüglich der Längsachse L um 90° relativ zueinander gedreht angeordnet sind. Ein erstes Teilmischelement 14a des Paares 16 umfasst mehrere entlang einer sich senkrecht zur Längsachse L erstreckenden ersten Querachse Qi hintereinander angeordnete Stege 10, 1 1 , wobei die Stege 10, 1 1 , wie bereits anhand des Mischereinsatzes 1 erläutert auch hier in zwei Gruppen angeordnet sind, wobei die Stege 10 einer der Gruppen (innerhalb der Gruppe) parallel ausgerichtet sind, ebenso wie die Stege 1 1 der anderen Gruppe und sich die Stege 10, 1 1 der unterschiedlichen Gruppen kreuzen, und zwar entlang von Kreuzungsachsen 4a, 4b, die parallel verlaufen zur ersten Querachse Qi . In Richtung der ersten Querachse Qi bzw. parallel zu dieser verlaufen auch von den Stegen 10, 11 begrenzte Öffnungen 13, die in Richtung der ers-ten Querachse Qi durchsehbar sind. Der Aufbau des weiteren Teilmischelements 14b des Paares 16 ist genau um 90° hierzu gedreht. Dabei sind entlang einer sich senkrecht zur Längsachse L sowie senkrecht zur ersten Querachse Qi erstreckenden zweiten Querachse Q2 mehrere Stege 8, 9 hintereinander angeordnet sind, wobei die Stege 8, 9 in zwei Gruppen von Stegen 8, 9 unterteilt sind, wobei die Stege 8 einer der Gruppen parallel zueinander verlaufen und die Stege 9 der anderen Gruppen 7 parallel zueinander, wobei sich die Stege 8, 9 der Gruppen 6, 7 kreuzen, und zwar entlang von Kreuzungsachsen 5a, 5b, die parallel zur zweiten Querachse Q2 verlaufen ebenso wie die Längserstreckungen von Öffnungen 12, die von den Stegen 8, 9 begrenzt werden.

Zu erkennen ist, dass das erste Teilmischelement 15a des Paares 16 in Richtung der zweiten Querachse Q2 keine benachbarten Paare von sich kreuzenden Stegen aufweist, ebensowenig wie das zweite Teilmischelement 14b in Richtung der ersten Querachse Qi . Dies führt dazu, dass zwei nebeneinander angeordnete der Teilmischelemente sich lediglich entlang von zwei parallel zur zweiten Querachse Q2 verlaufenden Verbindungslinien V-i und V2 berühren, ebenso wie an aus Übersichtlichkeitsgründen nicht eingezeichneten, senkrecht hierzu bzw. parallel zur ersten Querachse Qi verlaufenden parallelen Verbindungslinien Vi , V2. Es existieren demnach Stege mit freien Enden 17, an die in Richtung der Längsachse L keine Stege eines unmittelbar angrenzenden Teilmischelementes desselben Teilmischereinsatzes 2 angrenzen.

Aus Fig. 4 ergibt sich auch, dass jeweils zwei um 90° gedreht angeordnete Teilmischelemente 14a, 14b; 14b, 14c; 14c, 14d ... zwei unterschiedliche, um 90° zueinander gedrehte und in dem konkreten Ausführungsbeispiel beide die Längsachse L (hier die Längsmittelachse) aufnehmende Trennebenen T-i , T2 begrenzen, an denen die jeweiligen Teilmischelemente eines Teilmischereinsatzes 2 zur Anlage gelangen an den senkrecht zur Längsachse L benachbarten bzw. gegenüberliegenden Teilmischelementen eines anderen Teilmischereinsatzes 2.

Dies ergibt sich insbesondere auch anhand der Fig. 5. Dort ist eine Trennebene Ti eingezeichnet, die im montierten Zustand die Längsachse L des Mischereinsatzes 1 aufnimmt. An dieser Trennebene T-i treffen sich die in der Zeichnungsebene unten rechts äußersten bzw. endseitigen Teilmischelemente der benachbarten Teilmischereinsätze 2a, 2b. Die entlang der Längsachse L darauffolgenden Teilmischelemente treffen sich an einer hier zu der Trennebene T-i rechtwinklig angeordneten Trennebene T2, die ebenfalls von der Längsachse L durchsetzt ist.

Im Hinblick auf die Lage der Trennebenen Ti und T2 wird nochmals auf Fig. 4 verwiesen. Zu erkennen ist, dass die erste Querachse Qi senkrecht auf der Flächenerstreckung der ersten Trennebene Ti steht. Analog steht die zweite Querachse Q2 senkrecht auf der Flächenerstreckung der zwei-ten Trennebene T2. Aus Fig. 4 ergibt sich weiterhin, dass die ersten Trennebenen T-i eingerahmt sind zwischen zwei zueinander parallel verlaufenden und sich senkrecht zur ersten Trennebene Ti erstreckenden Radialebenen R-ι , die begrenzt werden von zwei einander gegenüberliegenden Stirnseiten zweier Teilmischelemente. Ebenso sind die zweiten Trennebenen T2 axial zwischen zwei von zwei Teilmischelementen begrenzten Radialebenen R-ι angeordnet. Die Radialebenen R-ι verlaufen hinsichtlich ihrer Flächenerstreckung sowohl senkrecht zu den ersten als auch zu den zweiten Trennebenen Ti und T2 und werden orthogonal durchsetzt von der Längsachse L.

Schlussendlich wird noch auf Fig. 6 verwiesen. Zu erkennen ist ein Ausschnitt eines Teilmischereinsatzes 2 umfassend zwei um 90° verdreht zueinander angeordnete Teilmischelemente 14a, 14b, die wie zuvor beschrieben ausgebildet und angeordnet sind. Zu erkennen ist ebenfalls ein mehrere Formteile aufweisendes Spritzgusswerkzeug 18 zum Herstellen des Teilmischereinsatzes 2 im Kunststoffspritzgussverfahren.

Bezugszeichenliste

I Mischereinsatz

2, 2a, 2b Teilmischereinsätze

3, 3a, 3b, 3c, 3d,... Mischelemente

4, 4a, 4b,... Kreuzungsachsen

5, 5a, 5b, 5c, 5d,... Kreuzungsachsen

6 Gruppe

7 Gruppe

8 Stege

9 Stege

10 Stege

I I Stege

12 Öffnungen

13 Öffnungen

14, 14a, 14b, 14c, 14d,... Teilmischelemente

15, 15a, 15b, 15c, 15d,.. Teilmischelemente

16 Paar von Teilmischelementen

17 freie Enden

18 Werkzeug

L Längsachse

Q1 erste Querachse

Q2 zweite Querachse

M Relativmontagerichtung/Relativbewegungs- richtung

Hi Hauptverlaufsrichtung

H2 Hauptverlaufsrichtung

Ti Trennebene

T2 Trennebene

Ri Radialebene