專利名稱：靜態(tài)混合裝置和制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種靜態(tài)混合裝置，該靜態(tài)混合裝置具有流動(dòng)通道并且具有在流動(dòng)通 道的橫截面上分布的混合元件，這些混合元件以在流動(dòng)方向上伸展的壁上布置的流動(dòng)體的 形式構(gòu)成，這些流動(dòng)體各自通過(guò)相對(duì)于壁傾斜地伸展的、從橫向于流動(dòng)方向伸展的基底出 來(lái)的、逐漸變細(xì)的偏轉(zhuǎn)面并且通過(guò)從壁上伸出的、在流動(dòng)體的與基底對(duì)置的側(cè)上匯聚在橫 向于通道軸伸展的棱邊中的兩個(gè)導(dǎo)向面來(lái)界定。
背景技術(shù)：
在擠出塑料時(shí)，尤其與雙螺桿擠出機(jī)有關(guān)，產(chǎn)生一種熔融液狀的塑料流，該塑料流 具有在橫截面上不均勻的溫度分布，這還導(dǎo)致塑料型廓的不同壁厚，借助于進(jìn)行造型的噴 嘴從該熔融液狀的流中使這些塑料型廓成型。基于該原因，優(yōu)選使用不同結(jié)構(gòu)型式的靜態(tài) 混合裝置，這些靜態(tài)混合裝置應(yīng)該對(duì)溫度平衡負(fù)責(zé)。出于該目的而使用的、常見(jiàn)的混合裝置 具有在塑料流的流動(dòng)路徑中突出的偏轉(zhuǎn)面，盡管有不同的構(gòu)造可能性但這些偏轉(zhuǎn)面仍然分 別試圖實(shí)現(xiàn)熔液橫向于流動(dòng)方向的偏轉(zhuǎn)，以便保證在熔融液狀的塑料流的橫截面上的期望 的溫度平衡。導(dǎo)向面形式的這些偏轉(zhuǎn)面附加地引起了促進(jìn)混合的渦流，該渦流當(dāng)然用于熱 敏塑料，例如基于聚氯乙烯的塑料，隨之帶來(lái)了基于較長(zhǎng)的停留時(shí)間而發(fā)生的塑料局部損 壞的危險(xiǎn)。此外，為了將兩種液體互相混合而公知(EP 0 619 134 Bi)，使用流動(dòng)體形式的混 合元件，這些混合元件在設(shè)置在流動(dòng)通道中的隔板的兩側(cè)上布置在待混合的液體之間并且 各自由一個(gè)偏轉(zhuǎn)面和兩個(gè)側(cè)向的導(dǎo)向面組成，導(dǎo)向面在通道軸的方向上由從隔板伸出的棱 邊以發(fā)散的方式直至用于偏轉(zhuǎn)面的橫向于流動(dòng)方向取向的基底彼此分離伸展，其中，從該 基底出來(lái)的偏轉(zhuǎn)面相對(duì)在兩個(gè)導(dǎo)向面之間的棱邊伸出。流動(dòng)體因此通過(guò)呈三角形的導(dǎo)向面 以及呈三角形的偏轉(zhuǎn)面來(lái)界定，在該偏轉(zhuǎn)面與導(dǎo)向面之間產(chǎn)生各一個(gè)流動(dòng)棱邊，該流動(dòng)棱 邊以不依賴于是從在兩個(gè)側(cè)向的導(dǎo)向面之間的棱的側(cè)上還是從偏轉(zhuǎn)面的基底的側(cè)上流過(guò) 這些流動(dòng)體方式對(duì)液體的反向的渦流形成負(fù)責(zé)，從而在流動(dòng)體的流出區(qū)域內(nèi)在以流動(dòng)體的 終止的隔板的延續(xù)部上產(chǎn)生兩種液體的充分的渦流。為了能夠具有優(yōu)點(diǎn)地利用這種效果， 優(yōu)選使用帶有隔板環(huán)的呈環(huán)形的流動(dòng)通道，流動(dòng)體分布式地布置在該流動(dòng)通道的周邊上， 盡管如此，流動(dòng)體在隔板環(huán)的一側(cè)上相對(duì)于對(duì)置的隔板側(cè)上的流動(dòng)體以多個(gè)空位來(lái)錯(cuò)開(kāi)地 布置，這不僅能夠在呈環(huán)形的隔板之后實(shí)現(xiàn)渦流疊加而且避免了較高的壓力損耗。為了使 待混合的液體產(chǎn)生理想的渦流，這種靜態(tài)混合裝置當(dāng)然不適用于對(duì)熱敏塑料熔液(如基于 聚氯乙烯的塑料)進(jìn)行混合。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，實(shí)現(xiàn)一種混合裝置，該混合裝置負(fù)責(zé)在擠出的塑料流、 尤其是基于聚氯乙烯的塑料的流動(dòng)橫截面上實(shí)現(xiàn)良好的溫度平衡，而不必?fù)?dān)心塑料流的局 部性熱超負(fù)荷。
以開(kāi)頭描述的類型的靜態(tài)混合裝置為出發(fā)點(diǎn)，本發(fā)明通過(guò)如下方式解決所提出的 目的，即，在通道軸方向上的投影中，在通道壁上布置的流動(dòng)體填滿除了在流動(dòng)棱邊之間的 通路縫隙之外的流動(dòng)橫截面，這些流動(dòng)棱邊分別在導(dǎo)向面與偏轉(zhuǎn)面之間產(chǎn)生，并且至少在 流動(dòng)體的導(dǎo)向面與偏轉(zhuǎn)面之間的流動(dòng)棱邊被倒圓。通過(guò)優(yōu)選在流動(dòng)方向上向上升起的偏轉(zhuǎn)面，熔融液狀的塑料流朝通道軸偏轉(zhuǎn)，這 造成的后果是，對(duì)在通路縫隙的區(qū)域內(nèi)在流動(dòng)體之間伸展的分流來(lái)說(shuō)出現(xiàn)徑向向外的排 擠，從而產(chǎn)生在流動(dòng)橫截面上的相應(yīng)混合并且因此產(chǎn)生盡可能的溫度平衡。由于至少在流 動(dòng)體的導(dǎo)向面與偏轉(zhuǎn)面之間的流動(dòng)棱邊被倒圓，可以使熔融液狀的塑料流的層流得以維 持，主要因?yàn)檠刂房p隙鄰接到偏轉(zhuǎn)面上的、在單個(gè)流動(dòng)體的區(qū)域內(nèi)相交成基本上徑向 伸展的棱邊的導(dǎo)向面避免了流動(dòng)死區(qū)并且與各自相鄰的流動(dòng)體的對(duì)置的導(dǎo)向面一起來(lái)界 定在流動(dòng)方向上連續(xù)擴(kuò)展的流動(dòng)路徑，在該流動(dòng)路徑中，通過(guò)沿著偏轉(zhuǎn)面向內(nèi)引導(dǎo)的分流 使其他分流遭受徑向向外的排擠。因?yàn)榱鲃?dòng)體在通道軸方向上的投影中填滿除了通路縫隙 之外的流動(dòng)通道的流動(dòng)橫截面，所以混合元件基本上遍及熔融液狀的塑料流的整個(gè)流動(dòng)橫 截面，這是針對(duì)出于在塑料流的橫截面上基本上溫度平衡的目的而對(duì)分流進(jìn)行徑向轉(zhuǎn)移的 不可缺少的前提。雖然優(yōu)選從流動(dòng)體偏轉(zhuǎn)面的基底流過(guò)混合元件，但是也可能實(shí)現(xiàn)的是反 向的流過(guò)，這是因?yàn)樵诨旌涎b置被反向通流時(shí)基于層流條件產(chǎn)生可比較的混合效果。雖然混合裝置基本上依賴于流動(dòng)通道的流動(dòng)橫截面，但是當(dāng)流動(dòng)通道以圓柱體形 的方式構(gòu)成時(shí)產(chǎn)生特別具有優(yōu)點(diǎn)的混合條件，其中，流動(dòng)體的偏轉(zhuǎn)面處于具有與通道軸重 合的錐軸的錐面上，從而產(chǎn)生從呈圓形的流動(dòng)橫截面到混合裝置的流動(dòng)通道的過(guò)渡，該過(guò) 渡很少阻礙熔融液狀的塑料流的流動(dòng)，這具有優(yōu)點(diǎn)地對(duì)用于混合裝置的所需壓力產(chǎn)生影 響。當(dāng)流動(dòng)體圍繞通道軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地布置時(shí)，在這種相互關(guān)聯(lián)中產(chǎn)生特別簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)關(guān)系， 這引起了對(duì)稱的混合條件。如果預(yù)期塑料流的橫截面上的非對(duì)稱的溫度分布，那么可以設(shè) 置流動(dòng)體的承受著將該非對(duì)稱的溫度分布考慮在內(nèi)的非對(duì)稱分布或設(shè)置在單個(gè)流動(dòng)體之 間的不同構(gòu)成形式的通路縫隙。針對(duì)如下的靜態(tài)混合裝置產(chǎn)生特別簡(jiǎn)單的制造條件，即，該靜態(tài)混合裝置具有流 動(dòng)通道并且具有在流動(dòng)通道的橫截面上分布的混合元件，這些混合元件以在流動(dòng)方向上伸 展的壁上布置的流動(dòng)體的形式構(gòu)成，這些流動(dòng)體各自通過(guò)相對(duì)于壁傾斜地伸展的、從橫向 于流動(dòng)方向伸展的基底出來(lái)的、逐漸變細(xì)的偏轉(zhuǎn)面并且通過(guò)從壁伸出的、在流動(dòng)體的與基 底對(duì)置的側(cè)上匯聚在橫向于通道軸伸展的棱邊中的兩個(gè)導(dǎo)向面來(lái)界定，方法是，以任意的 順序逐步地對(duì)具有流動(dòng)體通道外形的、完整的基體進(jìn)行加工，其中，這些步驟包括；設(shè)置互 相在基體的軸中相交的、延伸至流動(dòng)通道的內(nèi)表面的、并且在周向方向上將流動(dòng)體互相分 開(kāi)的軸向縫隙，以及一方面借助于腐蝕線產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)面，該腐蝕線以一端固定在基體的軸中 并且沿著流動(dòng)通道的內(nèi)表面的端側(cè)界定部被引導(dǎo)，并且另一方面分別同樣借助于腐蝕線產(chǎn) 生導(dǎo)向面，該腐蝕線以其一端在相應(yīng)軸向縫隙中在流動(dòng)通道的內(nèi)表面上在偏轉(zhuǎn)面區(qū)域內(nèi)固 定并且沿著相應(yīng)導(dǎo)向面的橫向于通道軸伸展的棱邊被引導(dǎo)。如果以一端固定在基體的軸中 的腐蝕線為了使偏轉(zhuǎn)面成型以沿著流動(dòng)通道的內(nèi)表面的端側(cè)界定部的方式而被引導(dǎo)，從而 呈扇形的錐區(qū)段從通過(guò)軸向縫隙呈星形地劃分的基體分隔，其中，余下的空錐面形成流動(dòng) 體的偏轉(zhuǎn)面。能夠以類似簡(jiǎn)單的方式借助于腐蝕線來(lái)對(duì)在沿流動(dòng)方向與偏轉(zhuǎn)面對(duì)置的側(cè)上 的界定該流動(dòng)體的導(dǎo)向面進(jìn)行加工，方法是，在流動(dòng)通道的內(nèi)壁上在相應(yīng)軸向縫隙中在偏轉(zhuǎn)面的區(qū)域內(nèi)固定的腐蝕線沿著偏轉(zhuǎn)面之間的棱邊被引導(dǎo)并且然后沿著流動(dòng)通道的在端 側(cè)上的內(nèi)周邊被引導(dǎo)。在單個(gè)流動(dòng)體的導(dǎo)向面之間的棱邊在此優(yōu)選處于相對(duì)于基體的軸的 法向平面內(nèi)，但這不是強(qiáng)制性的。


在附圖中以示例的方式描述本發(fā)明內(nèi)容。其中圖1示出依據(jù)本發(fā)明的靜態(tài)混合裝置在流動(dòng)方向上的俯視圖，圖2示出該混合裝置在與流動(dòng)方向相反的方向上的視圖，圖3示出按圖1的線III-III的剖面，圖4示出按圖1的線IV-IV的剖面，圖5示出流動(dòng)體的圖解圖示，以及圖6示出按圖1的線VI-VI的流動(dòng)體的剖面。
具體實(shí)施例方式所示的靜態(tài)混合裝置具有圓柱體形的外殼1，該外殼1的內(nèi)表面2形成用于熔融液 體式的塑料流(尤其是基于聚氯乙烯)的流動(dòng)通道3，該熔融的塑料流通過(guò)圓柱形的管道 4、5導(dǎo)入和導(dǎo)出，就如在圖3中劃虛線表示的那樣?；旌显耐鈿?的內(nèi)表面2突出到流 動(dòng)通道3中。這些混合元件具有流動(dòng)體6的形式，這些流動(dòng)體6之一將在圖5和6中進(jìn)行 詳述。從該圖示中可以得知的是，流動(dòng)體6具有依據(jù)實(shí)施例中所選的流動(dòng)方向7(但該流動(dòng) 方向7不是強(qiáng)制性的)從橫向于流動(dòng)方向7伸展的基底向流動(dòng)通道3的軸8傾斜的偏轉(zhuǎn)面 9和兩個(gè)側(cè)向的導(dǎo)向面10，這兩個(gè)導(dǎo)向面10匯聚在從內(nèi)表面2徑向伸出的棱邊11上。導(dǎo) 向面10與偏轉(zhuǎn)面9之間產(chǎn)生的流動(dòng)棱邊12被倒圓，就如尤其可以從圖6得知的那樣。從圖1和2中清晰可見(jiàn)的是，在通道軸8方向上的投影中，流動(dòng)體6基本上填充流 動(dòng)橫截面并且僅在這些流動(dòng)體6之間空出通路縫隙13。由于流動(dòng)體6的關(guān)于流動(dòng)通道3的 軸8的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的布置，在相鄰的混合元件的倒圓的流動(dòng)棱邊12之間產(chǎn)生流動(dòng)體6之間的 最窄的通路。流動(dòng)途徑從該最窄的通路橫截面連續(xù)地在沿流動(dòng)方向7發(fā)散的導(dǎo)向面10之 間擴(kuò)展，直到在出口側(cè)上再次實(shí)現(xiàn)流動(dòng)通道3的完整圓形橫截面。由于流動(dòng)體6的所描述的構(gòu)成形式，通過(guò)管道4輸送的、橫截面呈圓形的熔融液式 的塑料流在碰上偏轉(zhuǎn)面9的區(qū)域中沿著該偏轉(zhuǎn)面9相對(duì)流動(dòng)通道3的軸8偏轉(zhuǎn)，以便關(guān)于 觸碰面以徑向向內(nèi)移位的方式流過(guò)流動(dòng)體6之間的通路縫隙13。朝向通道軸8擠進(jìn)去的流 區(qū)域引起，其他流區(qū)域在通路縫隙13的最窄部位之后產(chǎn)生的、發(fā)散的流動(dòng)區(qū)段內(nèi)部被徑向 向外地排擠，這造成的后果是，塑料流在其橫截面上混合并且因此基本上溫度平衡。由于倒 圓的流動(dòng)棱邊12和在這些流動(dòng)棱邊之后連續(xù)擴(kuò)展的流動(dòng)區(qū)段可以確保在混合裝置內(nèi)部出 現(xiàn)層流。該層流是基本的前提，以便能夠以沒(méi)有局部性熱過(guò)載的方式也能將熱敏的塑料流 混合，如同基于聚氯乙烯的塑料流。此外，輸送壓力可以保持限定在對(duì)該塑料來(lái)說(shuō)容許的范 圍上。所述混合裝置的制造相對(duì)來(lái)說(shuō)很簡(jiǎn)單，這是因?yàn)榻缍鲃?dòng)體6的面9、10可以由直 線生產(chǎn)而成，從而可以由形成流動(dòng)通道的外周邊的、完整的基體通過(guò)電腐蝕借助于腐蝕線 制成混合裝置。出于此目的，圓柱形的基體可以首先設(shè)有軸向縫隙，這些軸向縫隙與通路縫
5隙13的最窄通路相對(duì)應(yīng)并且因此在流動(dòng)通道3的軸8中相交。腐蝕線14依據(jù)圖3在基體 一個(gè)端側(cè)的區(qū)域內(nèi)固定在流動(dòng)通道3的軸8上并且通過(guò)軸向縫隙延伸至對(duì)置的端側(cè)上的端 側(cè)的內(nèi)周邊2上，當(dāng)腐蝕線14沿著內(nèi)表面2的在端側(cè)的周邊被引導(dǎo)時(shí)，借助于該腐蝕線14 因此可以從開(kāi)縫的基體中分離出一錐體。因此在軸向縫隙之間產(chǎn)生處于共同的錐面上的偏 轉(zhuǎn)面9。為了構(gòu)成在流動(dòng)方向7上鄰接到偏轉(zhuǎn)面9上的導(dǎo)向面10，相應(yīng)的腐蝕線15依據(jù)圖 4在軸向縫隙的區(qū)域內(nèi)分別在與棱邊11對(duì)置的側(cè)上在偏轉(zhuǎn)面9的區(qū)域內(nèi)固定在內(nèi)表面2 上，以便在從該固定點(diǎn)16沿著流動(dòng)棱邊12到軸8的伸展的情況下，首先沿著棱邊11在流 動(dòng)體6的導(dǎo)向面10之間被引導(dǎo)，然后沿著流動(dòng)通道3的內(nèi)表面2被引導(dǎo)。雖然通過(guò)將軸向 縫隙添入到完整的基體中(這同樣通過(guò)電腐蝕來(lái)實(shí)施)，可以省下稍后用于導(dǎo)入腐蝕線14 或15的孔，但是加工步驟的所描述的順序決不是一定的。流動(dòng)體6的單個(gè)的面能夠以任意 的順序被加工。
權(quán)利要求
靜態(tài)混合裝置，所述靜態(tài)混合裝置具有流動(dòng)通道并且具有在所述流動(dòng)通道的橫截面上分布的混合元件，所述混合元件以在流動(dòng)方向上伸展的壁上布置的流動(dòng)體的形式構(gòu)成，所述流動(dòng)體各自通過(guò)相對(duì)于所述壁傾斜地伸展的、從橫向于所述流動(dòng)方向伸展的基底出來(lái)的、逐漸變細(xì)的偏轉(zhuǎn)面并且通過(guò)從所述壁伸出的、在所述流動(dòng)體的與所述基底對(duì)置的側(cè)上匯聚在橫向于通道軸伸展的棱邊中的兩個(gè)導(dǎo)向面來(lái)界定，其特征在于，在所述通道軸(8)方向上的投影中，在通道壁上布置的所述流動(dòng)體(6)填滿除了在流動(dòng)棱邊(13)之間的通路縫隙(13)之外的流動(dòng)橫截面，所述流動(dòng)棱邊分別在所述導(dǎo)向面(10)與所述偏轉(zhuǎn)面(9)之間產(chǎn)生，并且至少在所述流動(dòng)體(6)的所述導(dǎo)向面(10)與所述偏轉(zhuǎn)面(9)之間的所述流動(dòng)棱邊(13)被倒圓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜態(tài)混合裝置，其特征在于，所述流動(dòng)通道(3)以圓柱體形的 方式構(gòu)成，并且所述流動(dòng)體(6)的所述偏轉(zhuǎn)面(9)處于具有與所述通道軸(8)重合的錐軸 的錐面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的靜態(tài)混合裝置，其特征在于，所述流動(dòng)體(6)圍繞所述通 道軸(8)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地布置。
4.用于制造靜態(tài)混合裝置的方法，所述靜態(tài)混合裝置具有流動(dòng)通道并且具有在所述流 動(dòng)通道的橫截面上分布的混合元件，所述混合元件以在流動(dòng)方向上伸展的壁上布置的流動(dòng) 體的形式構(gòu)成，所述流動(dòng)體各自通過(guò)相對(duì)于所述壁傾斜地伸展的、從橫向于所述流動(dòng)方向 伸展的基底出來(lái)的、逐漸變細(xì)的偏轉(zhuǎn)面并且通過(guò)從所述壁上伸出的、在所述流動(dòng)體的與所 述基底對(duì)置的側(cè)上匯聚在橫向于通道軸伸展的棱邊中的兩個(gè)導(dǎo)向面來(lái)界定，其特征在于， 以任意的順序逐步地對(duì)具有所述流動(dòng)通道(3)外形的、完整的基體進(jìn)行加工，其中，所述步 驟包括設(shè)置互相在所述基體的軸(8)中相交的、延伸至所述流動(dòng)通道(6)的內(nèi)表面(2) 的、并且在周向方向上將所述流動(dòng)體(6)互相分開(kāi)的軸向縫隙，以及一方面借助于腐蝕線 (14)產(chǎn)生所述偏轉(zhuǎn)面(9)，所述腐蝕線(14)以一端固定在所述基體的所述軸(8)中并且沿 著所述流動(dòng)通道(3)的所述內(nèi)表面(2)的端側(cè)界定部被引導(dǎo)，并且另一方面各自同樣借助 于腐蝕線(15)產(chǎn)生所述導(dǎo)向面(10)，所述腐蝕線(15)以所述腐蝕線(15)的一端在相應(yīng)的 所述軸向縫隙中在所述流動(dòng)通道(3)的所述內(nèi)表面(2)上在所述偏轉(zhuǎn)面(9)區(qū)域內(nèi)固定并 且沿著相應(yīng)的所述導(dǎo)向面(10)的橫向于所述通道軸⑶伸展的所述棱邊(11)被引導(dǎo)。
全文摘要
本發(fā)明描述的是一種靜態(tài)混合裝置，該靜態(tài)混合裝置具有流動(dòng)通道(3)并且具有在流動(dòng)通道的橫截面上分布的混合元件，這些混合元件以在流動(dòng)方向上伸展的壁上布置的流動(dòng)體(6)的形式構(gòu)成，這些流動(dòng)體(6)各自通過(guò)相對(duì)于壁傾斜地伸展的、從橫向于流動(dòng)方向伸展的基底出來(lái)的、逐漸變細(xì)的偏轉(zhuǎn)面(9)并且通過(guò)從壁伸出的、在流動(dòng)體的與基底對(duì)置的側(cè)上匯聚在橫向于通道軸伸展的棱邊中的兩個(gè)導(dǎo)向面(10)來(lái)界定。為了實(shí)現(xiàn)針對(duì)熱敏塑料的具有優(yōu)點(diǎn)的混合條件而提出，在通道軸(8)方向上的投影中，在通道壁上布置的流動(dòng)體(6)填滿除了在流動(dòng)棱邊(13)之間的通路縫隙(13)之外的流動(dòng)橫截面，這些流動(dòng)棱邊(13)分別在導(dǎo)向面(10)與偏轉(zhuǎn)面(9)之間產(chǎn)生，并且至少在流動(dòng)體(6)的導(dǎo)向面(10)與偏轉(zhuǎn)面(9)之間的流動(dòng)棱邊(13)被倒圓。
文檔編號(hào)B01F5/06GK101932377SQ200980103415
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2009年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者埃爾溫·克魯姆伯克 申請(qǐng)人:格魯伯集團(tuán)公司