[发明专利]用于静态混合器的具有缩短的结构深度的混合元件

说明书

本发明涉及用于静态混合器的具有缩短的结构深度的混合元件，涉及包括至少两个具有缩短的结构深度的混合元件的静态混合器，并且还涉及使用具有缩短的结构深度的混合元件或使用包括至少两个具有缩短的结构深度的混合元件的静态混合器混合流体的方法。在混合元件中，横向支柱在其最厚点处的厚度最大是幅材的厚度的0.9至1.1倍乘以开口角O的一半的余弦再除以整个开口角O的正弦。

本发明涉及用于静态混合器的具有缩短的结构深度的混合元件，涉及包括至少两个具有缩短的结构深度的混合元件的静态混合器，并且还涉及借助具有缩短的结构深度的混合元件或借助包括至少两个具有缩短的结构深度的混合元件的静态混合器混合流体的方法。

在聚合物的生产过程中，必须频繁地将高粘度流体——聚合物熔体，例如——互相混合。因此，例如，可能必须要将一种聚合物熔体与另一种添加的聚合物熔体混合。为此目的，长期以来的实践是使用包括已知为静态混合器的设备。这些混合器此时例如被装入管形壳体中，使得要被混合的聚合物熔体在它们沿着主流动方向流过静态混合器时就被混合，该主流动方向对应于所述管的最长的轴线。这种类型的高粘度流体的粘度通常在0.1到10000Pas的范围内，这是使用本领域技术人员已知的商业粘度计测量的，例如毛细管、板/圆锥或板/板粘度计。如果流体的粘度与任何剪切都无关，那么它就被称为牛顿流体。如果流体的粘度与剪切相关，那么它就被称为非牛顿流体。如果流体的粘度在剪切增加时降低，那么它就被称为剪切稀化流体。如果流体的粘度随着剪切的增加而升高，那么它就被称为剪切增稠流体。对聚合物熔体的流变学性质的简要概述可例如参见“Kohlgrüber: Dergleichläufige Doppelschneckenextruder, Hanser-Verlag, 2007”，第3章，第37-57页。

这些静态混合器例如是由多个混合元件构造的。这些混合元件通常被形成为一个构件并且可具有外部圆筒，在外部圆筒中安装有一个或多个横向支柱。这些横向支柱的形状基本上是细长体的形状，例如像细长的立方体、圆柱体或三角形、椭圆形或其他底面积的体，细长体在外部圆筒中被安装成长侧，即横向支柱长度，与主流动方向成直角，并且细长体中的两个较短侧中的一个，即横向支柱宽度，既与所述长侧成直角又与主流动方向成直角。与横向支柱宽度成直角地延伸并平行于所述主流动方向的是横向支柱厚度，即横向支柱的厚度。在有多于一个的横向支柱的情况下，这些支柱在沿着主流动方向观察时被彼此平行地布置在两个平面内。从所述一个或多个横向支柱出发，在相应的横向支柱的每一侧上，一直到外部圆筒的内面和/或一直到最近的横向支柱，是至少一个幅材，幅材的设置方式使得通过幅材在静态混合器的自由横截面中形成的开口的宽度等于幅材的宽度。从同一个横向支柱沿着不同方向延伸的幅材包围小于180度的角度，开口角O。

幅材的形状也基本上是细长体的形状，例如细长立方体、圆柱体或具有三角形、椭圆形或其他底面积的体。幅材离开横向支柱，它们的长侧，即幅材长度，基本上成直角。幅材的面对流体流的一侧的范围是幅材宽度；所述幅材的取向为既与幅材长度成直角又与幅材宽度成直角的范围是幅材厚度。

外部圆筒的第一目的是允许混合元件被安装在管内，例如，不发生倾斜，以及第二目的是增加混合元件的机械强度。然而，圆筒也能被省略，如果横向支柱和幅材承受预期的机械载荷并且被合适地连接到彼此或者放置在彼此之上使得它们不滑动的话。这种的传统混合元件是如下公开内容的一部分，Lars Frye “Charakterisierung von statischenMischern für hochviskose einphasige Medien”，专题论文，Karlsruhe (TH)大学，机械加工工程与力学研究所，应用力学学系，1999年2月；尤其见第6和7页以及附图2.7和2.8。