(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記第1の案内壁が前記第1の入口チャンバと前記第1の出口チャンバとを隔て、その結果、前記第1の入口チャンバが前記第1の出口チャンバに流体連通されない、請求項1に記載のミキサ要素。
第3の案内壁、第4の案内壁、および、前記第3の案内壁と前記第4の案内壁との間に延在する第2の分離壁、を有する第2のウェーブセグメントをさらに備える、請求項1に記載のミキサ要素。
前記第2の入口チャンバが前記第3の案内壁により少なくとも部分的に画定され、前記第2の出口チャンバが前記第3の案内壁により少なくとも部分的に画定される、請求項3に記載のミキサ要素。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【
図1】[0011]従来の静的ミキサを示す側面図である。
【
図2】[0012]本発明の態様による静的ミキサを示す側面図である。
【
図3】[0013]ミキサ組立体を示している、
図2の静的ミキサを示す分解図である。
【
図4】[0014]
図3のミキサ組立体のミキサ要素を示す斜視図である。
【
図5】[0015]
図4のミキサ要素を示す正面図である。
【
図6】[0016]
図4のミキサ要素を示す上面図である。
【
図7】[0017]
図4のミキサ要素を示す背面図である。
【
図8】[0018]
図4のミキサ要素を示す底面図である。
【
図9】[0019]
図4のミキサ要素を示す側面図である。
【
図10】[0020]
図3のミキサ要素を示す斜視図である。
【
図11】[0021]
図10のミキサ要素を示す上面図である。
【
図12】[0022]
図10のミキサ要素を示す側面図である。
【
図13】[0023]本発明の別の態様によるミキサ要素を示す斜視図である。
【
図14】[0024]
図13のミキサ要素を示す側面図である。
【
図15】[0025]本発明の別の態様によるミキサ要素を示す斜視図である。
【
図16】[0026]本発明の別の態様によるミキサ要素を示す斜視図である。
【
図17】[0027]本発明の別の態様によるミキサ要素を示す斜視図である。
【
図18】[0028]本発明の別の態様によるミキサ要素を示す斜視図である。
【
図19】[0029]本発明の別の態様によるミキサ要素を示す斜視図である。
【
図20】[0030]
図19のミキサ要素を示す正面図である。
【
図21】[0031]本発明の別の態様によるミキサ要素を示す斜視図である。
【
図22】[0032]
図21のミキサ要素を示す側面図である。
【
図23】[0033]本発明の別の態様によるミキサ要素を示す斜視図である。
【
図24】[0034]
図23のミキサ要素を示す側面図である。
【
図25】[0035]本発明の別の態様によるミキサ要素を示す斜視図である。
【
図26】[0036]
図25のミキサ要素を示す側面図である。
【
図27】[0037]本発明の別の態様によるミキサ要素を示す斜視図である。
【
図28】[0038]
図27のミキサ要素を示す側面図である。
【
図29】[0039]本発明の別の態様によるミキサ要素を示す斜視図である。
【
図30】[0040]
図29のミキサ要素を示す側面図である。
【
図31】[0041]本発明の別の態様によるミキサ要素を示す斜視図である。
【
図32】[0042]
図31のミキサ要素を示す側面図である。
【
図33】[0043]本発明の別の態様によるミキサ要素を示す斜視図である。
【
図34】[0044]
図33のミキサ要素を示す側面図である。
【
図35】[0045]本発明の別の態様によるミキサ要素を示す斜視図である。
【
図36】[0046]
図35のミキサ要素を示す側面図である。
【
図37】[0047]本発明の別の態様によるミキサ要素を示す斜視図である。
【
図38】[0048]
図37のミキサ要素を示す側面図である。
【
図39】[0049]本発明の別の態様によるミキサ要素を示す斜視図である。
【
図40】[0050]
図39のミキサ要素を示す側面図である。
【
図41】[0051]本発明の別の態様によるミキサ要素を示す斜視図である。
【
図42】[0052]
図41のミキサ要素を示す側面図である。
【
図43】[0053]本発明の別の態様によるミキサ要素を示す斜視図である。
【
図44】[0054]
図43のミキサ要素を示す側面図である。
【
図45】[0055]本発明の別の態様によるミキサ要素を示す斜視図である。
【
図46】[0056]
図45のミキサ要素を示す側面図である。
【
図47】[0057]本発明の別の態様によるミキサ要素を示す斜視図である。
【
図48】[0058]
図47のミキサ要素を示す側面図である。
【
図49】[0059]本発明の別の態様によるミキサ組立体を示す斜視図である。
【
図50】[0060]本発明の別の態様によるミキサ組立体を示す斜視図である。
【
図51】[0061]本発明の別の態様によるミキサ組立体を示す斜視図である。
【
図52】[0062]本発明の別の態様によるミキサ組立体を示す斜視図である。
【
図53】[0063]本発明の別の態様によるミキサ組立体を示す斜視図である。
【
図54】[0064]本発明の別の態様によるミキサ組立体を示す斜視図である。
【
図55】[0065]ミキサ要素に入る2つの異なる材料を示している、ミキサ要素を示す断面図である。
【
図56】[0066]ミキサ要素から出る2つの異なる材料を示すために下流に移動した、
図55のミキサ要素を示す断面図である。
【
図57】[0067]ミキサ要素に入る6つの異なる材料を示している、ミキサ要素を示す断面図である。
【
図58】[0068]ミキサ要素から出る6つの異なる材料を示すために下流に移動した、
図57のミキサ要素を示す断面図である。
【
図59】
図59Aは、本発明の態様によるミキサ組立体を示す上面図である。
図59Bは、ミキサ組立体を通って移動する2つの材料を示している、
図59Aに示される線59B−59Bに沿った
図59Aのミキサ組立体を示す断面図である。
図59Cは、ミキサ組立体を通って移動する2つの材料を示している、
図59Aに示される線59C−59Cに沿った
図59Aのミキサ組立体を示す断面図である。
図59Dは、ミキサ組立体を通って移動する2つの材料を示している、
図59Aに示される線59D−59Dに沿った
図59Aのミキサ組立体を示す断面図である。
図59Eは、ミキサ組立体を通って移動する2つの材料を示している、
図59Aに示される線59E−59Eに沿った
図59Aのミキサ組立体を示す断面図である。
図59Fは、ミキサ組立体を通って移動する2つの材料を示している、
図59Aに示される線59F−59Fに沿った
図59Aのミキサ組立体を示す断面図である。
【
図60】[0075]種々の静的ミキサを通過した接着剤混合物に対して達成される最大引張り強度を示す実験結果のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
[0076]
図2および
図3を参照すると、本発明の一実施形態による静的ミキサ100が示されている。静的ミキサ100は、ハウジング104と、ハウジング104内で受けられるミキサ組立体108とを有する。具体的には、ハウジング104は、入口ソケット116を備えて形成される入口端部112と、ノズル124を備えて形成される出口端部120とを有する。入口端部112および出口端部120がそれらの間を延びる材料流れ経路を画定する。言い換えると、入口端部112は、材料流れ経路内において出口端部120の上流にある。示される実施形態では、入口ソケット116はベルタイプの入口として形成されるが、代替的実施形態では、入口ソケット116はバヨネットタイプの入口として形成されてもよい。当業者に既知の他の入口構成が使用されてもよい。
【0012】
[0077]継続して
図2を参照すると、静的ミキサ100は、従来の静的ミキサ10の全長30より小さい全長126を有する。後でより詳細に説明するように、静的ミキサ100は、従来のミキサ10と比較して短い全長で(つまり、廃棄物質を減らして)より均質の混合物(つまり、向上した結果)を作ることができる。
図3を参照すると、ミキサ組立体108が、ハウジング104によって画定されるチャンバ128(すなわち、チャンネル)内で受けられる。示される実施形態では、チャンバ128は正方形形状であり、4つのチャンバ壁132を有する。代替的実施形態では、チャンバ128は、円形形状のミキサ要素(例えば、
図19〜20に示されるミキサ要素836を参照されたい)に対応する円形形状であってもよい。ミキサ組立体108は4つのミキサ要素135A、136B、136C、136Dを有し、そのうちの1つが
図4〜9に示される。後でより詳細に説明するように、2つ以上の別個の流体(例えば、気体、液体および/または流動固体)が、ハウジング104の入口端部112に入り、ミキサ組立体108を通過し、均質の混合物として出口端部120を通って外に出る。
【0013】
[0078]
図4〜9を参照すると、ミキサ要素136は、6つの入口チャンネル141〜146(
図5)と、6つの出口チャンネル151〜156(
図7)とを有する。ここでの説明のために、入口チャンネル141〜146および出口チャンネル151〜156は、
図4で見て左から右へ1から6の番号を付される。入口チャンネル141〜146は、材料流れ経路において出口チャンネル151〜156の上流にある。
図6を参照すると、出口チャンネル151〜156の各々が、軸161〜166に沿って、対応する入口チャンネル141〜146に位置合わせされる。例えば、第1の出口チャンネル151が第1の軸161に沿って第1の入口チャンネル141に位置合わせされ、第2の出口チャンネル152が第2の軸162に沿って第2の入口チャンネル142に位置合わせされる。加えて、第3の出口チャンネル153が第3の軸163に沿って第3の入口チャンネル143に位置合わせされる、などである。第1の軸161は第2の軸162に概して平行である。
図4〜9の示される実施形態では、軸161〜166のすべてが互いに平行である。
【0014】
[0079]ミキサ要素136は、第1のセットの開口部170〜174と、第2のセットの開口部175〜179とをさらに有する。具体的には、第1のセットの開口部170〜174は、第1の開口部170と、第3の開口部171と、第5の開口部172と、第7の開口部173と、第9の開口部174とを有する(つまり、上側の開口部)。第2のセットの開口部175〜179は、第2の開口部175と、第4の開口部176と、第6の開口部177と、第8の開口部178と、第10の開口部179とを有する(つまり、下側の開口部)。具体的には、第5の開口部170〜174は、入口チャンネル141、143、145と出口チャンネル152、154、156との間に配置される。同様に、5つの開口部175〜179が、入口チャンネル142、144、146と出口チャンネル151、153、155との間に配置される。具体的には、第1の開口部170が第1の入口チャンネル141と第2の出口チャンネル152との間にあり、第2の開口部175が第2の入口チャンネル142と第1の出口チャンネル151との間にある。加えて、第3の開口部171が第3の入口チャンネル143と第2の出口チャンネル152との間にあり、第4の開口部176が第2の入口チャンネル142と第3の出口チャンネル153との間にある。言い換えると、開口部170〜179が、入口チャンネル141〜146を、出口チャンネル151〜156のうちの隣接する1つの出口チャンネルに流体連通させる(つまり、出口チャンネルは入口チャンネルの隣にあるが、位置合わせされてはいない)。
図4を参照すると、第3の開口部171が上側の開口部軸167に沿って第1の開口部170に位置合わせされる。さらに、第4の開口部176が下側の開口部軸168に沿って第2の開口部175に位置合わせされる。示される実施形態では、上側開口部170〜174がすべて、上側の開口部軸167に沿って位置合わせされ、下側開口部175〜179がすべて、下側の開口部軸168に沿って位置合わせされる。
【0015】
[0080]
図4〜9を継続して参照すると、ミキサ要素136は、別法として、ファイブウェーブの壁セグメント181〜185(つまり、ウェーブセグメント、壁セグメント)を有するものとして説明できる。第1のウェーブセグメント181は、第1の案内壁190と、第2の案内壁192と、第1の案内壁190と第2の案内壁192との間に延在する第1の分離壁191とを有する。ミキサ要素136のウェーブセグメント181〜185の上流の輪郭(すなわち、入口の輪郭)が、
図5に破線で示される。同様に、ミキサ要素136のウェーブセグメント181〜185の下流の輪郭(すなわち、出口の輪郭)が、
図7に破線で示される。
【0016】
[0081]入口チャンネル141〜146および出口チャンネル151〜156は、別法として、入口チャンバ141〜146および出口チャンバ151〜156として説明でき、対応するように同じ参照符号で参照される。例えば、第1の入口チャンバ141は、部分的に、第1の案内壁190および第1の分離壁191によって画定される。また、第1の出口チャンバ151は、第1の案内壁190および第1の分離壁191により部分的に画定される。言い換えると、第1の出口チャンバ151は、第1の案内壁190の、第1の入口チャンバ141に対して反対側に配置される(つまり、第1の案内壁190が第1の入口チャンバ141と第1の出口チャンバ151とを隔てる)。示される実施形態では、ミキサ要素136がハウジング104内に配置されたとき、第1の案内壁190が第1の入口チャンバ141と第1の出口チャンバ151とを完全に隔て、その結果、第1の入口チャンバ141が第1の出口チャンバ151に流体連通されなくなる。第2の入口チャンバ142は、第2の案内壁192および第1の分離壁191により部分的に画定される。第2の出口チャンバ152は、第2の案内壁192および第1の分離壁191により部分的に画定される。上記と同様に、第2の出口チャンバ152は、第2の案内壁192の、第2の入口チャンバ142に対して反対側に配置される(つまり、第2の案内壁192が第2の入口チャンバ142と第2の出口チャンバ152とを隔てる)。
【0017】
[0082]
図4〜9を継続して参照すると、第1の開口部170は、第1の分離壁191により少なくとも部分的に画定される。第1の開口部170が、第1の入口チャンバ141を第2の出口チャンバ152に流体連通させる。第2の開口部175は、少なくとも部分的に第1の分離壁191によって画定される。第2の開口部175が、第2の入口チャンバ142を第1の出口チャンバ151に流体連通させる。示される実施形態では、第1の分離壁191の外側周縁部が第1の開口部170を少なくとも部分的に画定し、第2の開口部175を少なくとも部分的に画定する。
【0018】
[0083]第1のウェーブセグメント181と同様に、第2のウェーブセグメント182は、第3の案内壁193と、第4の案内壁195と、第1の案内壁193と第4の案内壁195との間に延在する第2の分離壁194と、を有する。同様に、第3のウェーブセグメント183は、第5の案内壁196と、第6の案内壁198と、第5の案内壁196と第6の案内壁198との間に延在する第3の分離壁197と、を有する。第4のウェーブセグメント184は、第7の案内壁199と、第8の案内壁201と、第7の案内壁199と第8の案内壁201との間に延在する第4の分離壁200と、を有する。第5のウェーブセグメント185は、第9の案内壁202と、第10の案内壁204と、第9の案内壁202と第10の案内壁204との間に延在する第5の分離壁203と、を有する。
図5および
図7に示されるように、ウェーブセグメント181〜185は、ミキサ要素136(
図5)の上流の端部およびミキサ要素136(
図7)の下流の端部のところに、案内壁190、192、193、195、196、198、199、201、202、204および分離壁191、194、197、200、203によって形成される、途切れない外形を形成する。
【0019】
[0084]したがって、第2の入口チャンバ142は第3の案内壁193によって部分的に画定される。同様に、第2の出口チャンバ152は第3の案内壁193によって部分的に画定される。言い換えると、示される実施形態では、第3の案内壁193は第2の案内壁192に隣接する。同様に、第5の案内壁196は第4の案内壁195に隣接する。第3の入口チャンバ143は第4の案内壁195および第2の分離壁194により部分的に画定される。第3の出口チャンバ153は第4の案内壁195および第2の分離壁194により部分的に画定される。第4の入口チャンバ144および第5の入口チャンバ145、ならびに第4の出口チャンバ154および第5の出口チャンバ155は、第1の入口チャンバ141、第2の入口チャンバ142、第3の入口チャンバ143、第1の出口チャンバ151、第2の出口チャンバ152および第3の出口チャンバ153と同様に構成されるが、簡潔さのために本明細書では説明されない。
【0020】
[0085]
図4〜9を継続して参照すると、第3の開口部171は、第2の分離壁194により少なくとも部分的に画定される。第3の開口部171が第3の入口チャンバ143を第2の出口チャンバ152に流体連通させる。また、第4の開口部176は、第2の分離壁194により少なくとも部分的に画定される。第4の開口部176が第2の入口チャンバ142を第3の出口チャンバ153に流体連通させる。
【0021】
[0086]
図4、
図5および
図7を参照すると、第1の分離壁191と第2の分離壁194とは互い平行である。示される実施形態では、分離壁191、194、197、200、203の各々が互いに平行である。
図4および
図9を参照すると、第1の案内壁190が非平坦(すなわち、湾曲表面)であり、第2の案内壁192が非平坦(すなわち、湾曲表面)である。言い換えると、第1の案内壁190は直線に沿って延在しない(つまり、第1の案内壁191は湾曲形状である)。同様に、第2の案内壁192は直線に沿って延在しない(つまり、第2の案内壁192は曲線形状である)。他の案内壁193、195、196、190、199、201、202、204は、第1の案内壁191および第2の案内壁192と同様の形状を有する。
【0022】
[0087]動作中、入口チャンネル141〜146(すなわち、入口チャンバ)に入る材料は、案内壁190、192、193、195、196、198、199、201、202および204により、開口部170〜179に向かうように誘導される。このとき、材料が、入口チャンネル141〜146から、開口部170〜179を通り、出口チャンバ151〜156まで通過する。具体的には、材料は、入口チャンネルから、開口部を通って、隣接する出口チャンネルの中まで流れる。例えば、入口チャンネル141に入る材料は、第1の案内壁190により第1の開口部170に向かうように誘導され、ここでは、材料は第2の出口チャンネル152(つまり、入口チャンネルに隣接する出口チャンネル)に入る。したがって、第1の入口チャンネル141は第1の出口チャンネル151に流体連通されず、第2の入口チャンネル142は第2の出口チャンネル152に流体連通されない。同様に、第2の入口チャンネル142に入る材料は、第2の案内壁192および第3の案内壁193により第2の開口部175および第4の開口部176に向かうように誘導され、ここでは、材料は第1の出口チャンネル151および第3の出口チャンネル153に入る。示される実施形態では、第1の入口チャンバ141は部分的にハウジング104により画定される。具体的には、2つのチャンバ壁132が第1の入口チャンバ141(すなわち、第1の入口チャンネル)の境界を画定する。第2の入口チャンバ142のみが単一のチャンバ壁132の境界を画定する。代替的実施形態では、案内壁のうちの少なくとも1つの案内壁(例えば、第1の案内壁190)がハウジング104の一部分として形成され得、より具体的にはチャンバ壁132の一部分として形成され得る。
【0023】
[0088]
図10〜12を参照すると、ミキサ組立体108が4つのミキサ要素135A、136B、136C、136Dを有して示されている。具体的には、ミキサ組立体108が、第1のミキサ要素135Aと、第2のミキサ要素136Bと、第3のミキサ要素136Cと、第4のミキサ要素136Dと、を有する。第2のミキサ要素136Bは、材料流れ経路内において第1のミキサ要素135Aの下流に配置される。第3のミキサ要素136Cは、材料流れ経路内において第2のミキサ要素136Bの下流に配置される。第4のミキサ要素136Dは、材料流れ経路内において第3のミキサ要素136Cの下流に配置される。示される実施形態では、第4のミキサ要素135A、136B、136C、136Dは単一の一体ユニットとして形成される(すなわち、射出形成プロセスを用いて形成される)。
【0024】
[0089]
図10〜12に示される実施形態では、第2のミキサ要素136B、第3のミキサ要素136C、および第4のミキサ要素136Dは、
図4〜9のミキサ要素136で示されるものと同じ構造である。しかし、第3のミキサ要素136Cは第2のミキサ要素136Bとは異なる向きで配置され、第4のミキサ要素136Dは第3のミキサ要素136Cとは異なる向きで配置される。言い換えると、ミキサ組立体108が長手方向軸110を画定し、ミキサ要素135A、136B、136C、136Dが長手方向軸110を中心として回転方向において異なる向きで配置される。例えば、第2のミキサ要素136Bが長手方向軸110に沿って第1のミキサ要素135Aに対して90度回転して方向付けられ、第3のミキサ要素136Cが長手方向軸110に沿って第2のミキサ要素136Bに対して90度回転して方向付けられる。
【0025】
[0090]
図4〜9の単一のミキサ要素136に関連する上記の説明と同様に、第1のミキサ要素135Aは、複数の1次入口チャンネル141A〜144Aと、複数の1次出口チャンネル151A〜154Aとを有する。同様に、第2のミキサ要素136Bは、複数の2次入口チャンネル141B〜146Bと、複数の2次出口チャンネル151B〜156Bとを有する。第1のミキサ要素135Aは第2のミキサ要素136Bに類似するが、第2のミキサ要素136Bの6つの入口チャンネル141B〜146Bおよび6つの出口チャンネル151B〜156Bと比較すると、第1のミキサ要素135Aは、4つの入口チャンネル141A〜144Aと、4つの出口チャンネル151A〜154Aとを有する。言い換えると、1次入口チャンネル141A〜144Aの数は2次入口チャンネル141B〜146Bの数に等しくない。同様に、1次出口チャンネル151A〜154Aの数は2次入口チャンネル141B〜146Bの数に等しくない。示される実施例では、1次入口チャンネルの数が4であり、1次出口チャンネルの数が4であり、2次入口チャンネルの数が6である。後でより詳細に説明するように、ミキサ組立体が、本明細書で説明される任意の数のおよび/または任意の種類のミキサ要素を有することができる(例えば、1つのミキサ要素、2つのミキサ要素、4つのミキサ要素、5つのミキサ要素、10個のミキサ要素、15個のミキサ要素、20個のミキサ要素、など)。
【0026】
[0091]第1のミキサ要素135A内の複数の1次ステージ開口部170Aは、
図4〜9の単一のミキサ要素136の開口部170〜179の場合で説明したものと同様に配置される。具体的には、複数の1次開口部170Aの各々が、複数の1次入口チャンネル141A〜144Aのうちの少なくとも1つを、複数の1次入口チャンネル141A〜144Aのうちのその少なくとも1つの1次入口チャンネルに隣接する、複数の1次出口チャンネル151A〜154Aのうちの少なくとも1つに接続する。言い換えると、各1次開口部170Aは、1次入口チャンネル(例えば、141A)と少なくとも1つの隣接する1次出口チャンネル(例えば、152A)との間に配置される。同様に、複数の2次開口部170Bの各々は、複数の2次入口チャンネル141B〜146Bのうちの少なくとも1つを、複数の2次入口チャンネル141B〜146Bのうちのその少なくとも1つの2次入口チャンネルに隣接する、複数の2次出口チャンネル151B〜156Bのうちの少なくとも1つに接続する。言い換えると、各2次開口部170Bは、2次入口チャンネル(例えば、142B)と少なくとも1つの隣接する2次出口チャンネル(例えば、151Bおよび153B)との間に配置される。
【0027】
[0092]同様に、
図10〜12を継続して参照すると、第3のミキサ要素136Cは、材料流れ経路において第2のミキサ要素136Bの下流に配置される。第3のミキサ要素136は、複数の3次入口チャンネル141C〜146Cと、複数の3次出口チャンネル151C〜156Cとを有する。第3のミキサ要素136C内の複数の3次開口部170Cが、
図4〜9の単一のミキサ要素136の開口部170〜179の場合で説明したものと同様に配置される。具体的には、複数の3次開口部170Cの各々が、複数の3次入口チャンネル141C〜146Cのうちの少なくとも1つを、複数の入口チャンネル141C〜146Cのうちのその少なくとも1つの入口チャンネルに隣接する、複数の3次出口チャンネル151C〜156Cのうちの少なくとも1つに接続する。言い換えると、各3次開口部170Cは、3次入口チャンネル(例えば、143C)と、少なくとも1つの隣接する3次出口チャンネル(例えば、152Cおよび154C)との間に配置される。
【0028】
[0093]
図10〜12を継続して参照すると、第2のミキサ要素136Bは、複数の2次入口チャンネル141B〜146Bを複数の1次出口チャンネル151A〜154Aに対して概して垂直に延在させるように(例えば、約80度から約100度の間)、方向付けられる。同様に、第3のミキサ要素136Cが、複数の3次入口チャンネル141C〜146Cを複数の2次出口チャンネル151B〜156Bに対して概して垂直に延在させるように、方向付けられる。代替的実施形態では、下流のミキサ要素の入口チャンネルが、上流の出口チャンネルに対して概して横向きに延在してよい(しかし、正確に垂直ではない)。
【0029】
[0094]動作中、
図2および
図3に示されるようにミキサ組立体108がハウジング104内に配置されている状態では、ミキサ組立体108が1次入口チャンネル141A〜146Aのところで材料を受け取る。次いで、材料が、
図4〜9のミキサ要素136の動作に関連して上述したような各々の連続するミキサ要素を通過する。言い換えると、材料が、入口チャンネルから、開口部を通り、各々のミキサ要素内の隣接する出口チャンネルまで通過する。次いで、上流のミキサ要素(例えば、ミキサ要素135A)の出口チャンネルから出る部分的に混合された混合物が下流のミキサ要素(例えば、ミキサ要素136B)の入口チャンネルによって受け取られることなどが起こる。材料がミキサ要素135A、136B、136C、136Dの各々を通過すると、材料が均質の混合物としてハウジング104のノズル124の外に出る。
【0030】
[0095]ミキサ組立体108は、3ウェーブのミキサ要素(すなわち、ミキサ要素135A)を有するように示されており、その下流に3つの5ウェーブのミキサ要素(すなわち、ミキサ要素136B、136C、136D)が続いている。ミキサ要素135A、136B、136C、136Dの各々が湾曲する案内壁を有する。しかし、本明細書では、代替のミキサ要素およびその組み合わせを含めて、代替のミキサ組立体も考えられる。このような代替のミキサ要素の実施例を後で考察する。
【0031】
[0096]
図13〜14を参照すると、左側のシングルウェーブのミキサ要素336が示されている。ミキサ要素336は、単独でまたは任意の他のミキサ要素と組み合わせて静的ミキサ内で利用され得る代替のミキサ要素の実施例である。ミキサ要素336は、第1の案内壁390と、第2の案内壁392と、第1の案内壁390と第2の案内壁392との間に延在する分離壁391と、を有する第1のウェーブの壁セグメント381を有する。第1の入口チャンバ341が、第1の案内壁390および分離壁391により部分的に画定される。第1の出口チャンバ351が、第1の案内壁390および分離壁391により部分的に画定される。第2の入口チャンバ342が、第2の案内壁392および分離壁391により部分的に画定される。第2の出口チャンバ352が、第2の案内壁392および分離壁391により部分的に画定される。第1の開口部370が少なくとも部分的に分離壁391により画定され、第1の入口チャンバ341を第2の出口チャンバ352に流体連通させる。第2の開口部371が少なくとも部分的に分離壁391により画定され、第2の入口チャンバ342を第1の出口チャンバ351に流体連通させる。
【0032】
[0097]
図13〜14のミキサ要素336はミキサ要素136に類似するが、以下の違いを有する。ミキサ要素336はシングルウェーブの壁セグメント381(ファイブウェーブの壁セグメント181〜185とは異なる)を有する。第1の案内壁390および第2の案内壁392は平坦である(つまり、線形表面)。加えて、第1の開口部370および第2の開口部371は三角形形状であり、分離壁391から開口部370、371の中まで延在するフランジ部分を有さない。
【0033】
[0098]
図15を参照すると、代替のミキサ要素が右側のシングルウェーブのミキサ要素436として示されている。ミキサ要素436は、単独でまたは任意の他のミキサ要素と組み合わせて静的ミキサ内で利用され得る代替のミキサ要素の実施例である。ミキサ要素436は、第1の案内壁490と、第2の案内壁492と、第1の案内壁490と第2の案内壁492との間に延在する分離壁491と、を有する第1のウェーブの壁セグメント481を有する。
【0034】
[0099]
図15のミキサ要素436はミキサ要素336に類似するが、以下の違いを有する。ミキサ要素436は、
図15で見たときに第1の案内壁490を頂部から底部まで延在させるように、構成される(底部から頂部まで延在する第1の案内壁390とは対照的である)。言い換えると、
図15のミキサ要素436は、
図15のミキサ要素436が向きを変えられている(つまり、180度)ことを除いて、
図13〜14のミキサ要素336に一致する。本明細書で開示されるミキサ要素のすべてにおいて、同様に180度向きを変えることが考えられる(
図13〜15)。
【0035】
[00100]
図16を参照すると、代替のミキサ要素がツーウェーブのミキサ要素536として示されている。ミキサ要素536は、単独でまたは任意の他のミキサ要素と組み合わせて静的ミキサ内で利用され得る代替のミキサ要素の実施例である。ミキサ要素536はミキサ要素336に類似するが、ツーウェーブの壁セグメント581〜582を有する(シングルウェーブの壁セグメント381とは対照的である)。言い換えると、ミキサ要素536は、ミキサ要素336(すなわち、左側のシングルウェーブのミキサ)とミキサ要素436(すなわち、右側のシングルウェーブのミキサ)との組み合わせである。しかし、例えば、スリーウェーブのミキサ要素636(
図17)またはファイブウェーブのミキサ要素736(
図18)を作るのにも、シングルウェーブの壁セグメントの同様の組み合わせが利用され得る。具体的には、ミキサ要素636はスリーウェーブの壁セグメント681〜683を有し、ミキサ要素736はファイブウェーブの壁セグメント781〜785を有する。任意の数のウェーブの壁セグメント(
図13、
図16、
図17、および
図18)を利用するこの方法は、本明細書で説明される任意の代替的ミキサ要素のジオメトリにも適用される。
図13〜18によって明示されるように、ミキサ要素は任意の数のウェーブの壁セグメントを任意の向きで有することができる。言い換えると、本明細書で説明される代替のウェーブの壁セグメントのジオメトリのいずれにおいても、そのジオメトリは、複数のウェーブのミキサ要素を作るように再現され得る。
【0036】
[00101]
図19〜20を参照すると、代替のミキサ要素が円形ミキサ要素836として示されている。具体的には、円形ミキサ要素836は、7つの入口チャンネル841〜847と、7つの出口チャンネル851〜857とを有する(つまり、シックスウェーブの壁セグメントのデザイン)。
図20に示されるように、ミキサ要素836の外側周縁部837は円形である。ミキサ要素836の円形形状は、正方形形状または長方形形状のミキサ要素(例えば、ミキサ要素136)の代替形態である。言い換えると、円形のミキサ要素836が対応する円形ハウジング(
図1のハウジング26に類似する)と共に利用される。
【0037】
[00102]
図21〜28を参照すると、種々の代替の案内壁の形状が示されている。具体的には、
図21〜22を参照すると、ミキサ要素936が、分離壁991の両側に形成された指数関数的形状の案内壁990、992を有して示されている。言い換えると、案内壁990、992は、分離壁991に対して横向きで見たときに指数関数的形状である(
図22)。
【0038】
[00103]同様に、
図23〜24を参照すると、ミキサ要素1036が、分離壁1091の両側に形成された対数的形状の案内壁1090、1092を有して示されている。言い換えると、案内壁1090、1092は、分離壁1091に対して横向きで見たときに対数的形状である(
図24)。
【0039】
[00104]同様に、
図25〜26を参照すると、ミキサ要素1136が、分離壁1191の両側に形成されたシグモイド形状の案内壁1190、1192を有して示されている。言い換えると、案内壁1190、1192は、分離壁1191に対して横向きで見たときにS形である(
図26)。
【0040】
[00105]
図27〜28を参照すると、ミキサ要素1236が、分離壁1291の両側に形成されたシグモイド形状の案内壁1290、1292を有して示されている。言い換えると、案内壁1290、1292は、分離壁1291に対して横向きで見たときにS形である(
図28)。ミキサ要素1236は、共にS形の案内壁を有するという点でミキサ要素1136に類似するが、分離壁に対して横向きで見たときにS形の案内壁の向きが異なる(
図26および
図28)。代替の案内壁のジオメトリおよび形状を
図21〜28を参照して説明したが、別の代替の案内壁も考えられる。
【0041】
[00106]
図29〜48を参照すると、種々の代替の分離壁の形状が示されている。具体的には、代替のフランジ形状を有する種々の代替の分離壁が
図29〜48に示される。具体的には、
図29〜30を参照すると、ミキサ要素1336が、大きい凹形形状の開口部1370を有する分離壁1391を有して示されている。具体的には、大きい凹形形状の開口部1370は半径1371を有することができる。
【0042】
[00107]
図29〜30を継続して参照すると、分離壁1391は、上側フランジ部分1392および下側フランジ部分1393を有するものとして説明できる。フランジ部分1392および1393は、他の場合では入口チャンネルと隣接する出口チャンネルとの間にはない分離壁1391の部分である。言い換えると、フランジ部分1392、1393は、入口チャンネルから隣接する出口チャンネルへの開口部1370を通る材料の流れを妨害する分離壁1391の部分である。ミキサ要素1336の中心1395からミキサ要素1336の上側縁部1397までの距離H2が
図30に示される。距離H1も、中心1395から開口部1370の底部1399までの距離として示される。無次元の比(dimensionless ratio)H1/H2がフランジ1392のサイズを表す。例えば、
図30に示される比H1/H2は約0.6である。
【0043】
[00108]同様に、
図31〜32を参照すると、ミキサ要素1436が、小さい凹形の開口部1470を有する分離壁1491を有して示されている。具体的には、小さい凹形の開口部1470は半径1471を有することができる。分離壁1491は、上側フランジ部分1492および下側フランジ部分1493を有する。
図30のミキサ要素1336と同様に、ミキサ要素1436は、中心1495から上側縁部1497までの距離H2と、中心1495から開口部1470の底部1499までの距離H1とを有する。
図32の比H1/H2は約0.1である。
【0044】
[00109]
図33〜34を参照すると、ミキサ要素1536が、尖点形状の開口部1570を有する分離壁1591を有して示されている。分離壁1591は4つの湾曲するフランジ部分1592〜1595を有する。
【0045】
[00110]
図35〜36を参照すると、ミキサ要素1636が、線形の水平方向フランジ1692、1693により部分的に画定される開口部1670を有する分離壁1691を有して示されている。
【0046】
[00111]
図37〜38を参照すると、ミキサ要素1736が、湾曲するフランジ1792、1793により部分的に画定される開口部1770を有する分離壁1791を有して示されている。
【0047】
[00112]
図39〜40を参照すると、ミキサ要素1836が、三角形形状のフランジ1892、1893により部分的に画定される開口部1870を有する分離壁1891を有して示されている。
【0048】
[00113]
図41〜42を参照すると、ミキサ要素1936が、内側フランジ1992〜1995を有する分離壁1991を有して示されている。フランジ1992〜1995は、ミキサ要素1936の中心1996と下流側の縁部1997との間に寸法W2を有する。寸法W1が下流側の縁部1997とポイント1998との間に画定され、ポイント1998では、フランジが水平方向に延在し、その後ミキサ要素1936の中心に向かうような角度をつけられる。
図41〜42の示される実施形態では、比W1/W2は約0.4である。
【0049】
[00114]
図43〜44を参照すると、ミキサ要素2036が、平行にオフセットされるフランジ2092、2093を有する分離壁2091を有して示されている。具体的には、フランジ2092、2093は、案内壁2094、2095からオフセットされ、それらに平行に延在する。
【0050】
[00115]
図45〜46を参照すると、ミキサ要素2136が、代替の外側フランジ2192、2193を有する分離壁2191を有して示されている。
[00116]
図47〜48を参照すると、ミキサ要素2236が、非対称のフランジ2292、2293を有する分離壁2291を有して示されている。
【0051】
[00117]
図29〜48の分離壁の代替形態はシングルウェーブのセグメントおよび線形の案内壁の形状のみを有するものとして示されているが、本明細書では、ウェーブセグメントの数、案内壁の形状、および分離壁の形状の任意の組み合わせも考えられる。
【0052】
[00118]
図49〜54を参照すると、種々の代替のミキサ組立体が示されている。具体的には、ミキサ組立体内でのミキサ要素の種々の組み合わせが
図49〜54に示されている。
【0053】
[00119]
図49を参照すると、3つのミキサ要素2336A〜2336Cを有するミキサ組立体2308が示されている。3つのミキサ要素2336A〜2336Cの各々は、シングルウェーブの壁セグメントのミキサ要素である。
【0054】
[00120]
図50を参照すると、3つのミキサ要素2436A〜2436Cを有するミキサ組立体2408が示されている。3つのミキサ要素2436A〜2436Cの各々は、スリーウェーブの壁セグメントのミキサ要素である。
【0055】
[00121]
図51を参照すると、3つのミキサ要素2536A〜2536Cを有するミキサ組立体2508が示されている。3つのミキサ要素2536A〜2536Cの各々は、ファイブウェーブの壁セグメントのミキサ要素である。
【0056】
[00122]
図52を参照すると、4つのミキサ要素2636A〜2636Dを有するミキサ組立体2608が示されている。4つのミキサ要素2636A〜2636Dの各々は、スリーウェーブの壁セグメントのミキサ要素である。
【0057】
[00123]
図53を参照すると、3つのミキサ要素2736A〜2736Cを有するミキサ組立体2708が示されている。第1のミキサ要素2736Aはシングルウェーブの壁セグメントのミキサ要素である。第2のミキサ要素2736Bはスリーウェーブの壁セグメントのミキサ要素である。第3のミキサ要素2736Cはファイブウェーブの壁セグメントのミキサ要素である。このように、ウェーブの壁セグメントの数が下流のミキサ要素で増加する。
【0058】
[00124]
図54を参照すると、3つのミキサ要素2836A〜2836Cを有するミキサ組立体2808が示されている。第1のミキサ要素2836Aはファイブウェーブの壁セグメントのミキサ要素である。第2のミキサ要素2836Bはスリーウェーブの壁セグメントのミキサ要素である。第3のミキサ要素2836Cはシングルウェーブの壁セグメントのミキサ要素である。このように、ウェーブの壁セグメントの数が下流のミキサ要素で減少する。
【0059】
[00125]
図55および
図56を参照すると、スリーウェーブのミキサ要素(
図17のミキサ要素636に類似する)を通って移動する2つの材料AおよびBが示されている。具体的には、
図55は、スリーウェーブのミキサ要素636に入る2つの分けられた材料AおよびBを示す。それに対応して、
図56は、スリーウェーブのミキサ要素636から出る混合された2つの材料AおよびBを示す。ミキサ要素は2つの材料を混合することのみに限定されず、3つ以上の材料を混合するようにも動作可能である。例えば、
図57および
図58が、スリーウェーブのミキサ要素636を通って移動する6つの材料A〜Fを示す。上記と同様に、
図57が、スリーウェーブのミキサ要素636に入る6つの分けられた材料A〜Fを示し、
図58がスリーウェーブのミキサ要素636から出る混合された6つの材料A〜Fを示す。
【0060】
[00126]
図59A〜59Fを参照すると、2つの材料AおよびBがミキサ組立体2908を通ってどのように流れるかをより良好に理解するために数値シミュレーションが利用されている。具体的には、
図59Aは、各々がファイブウェーブの壁セグメントのミキサ要素である3つのミキサ要素2936A〜2936Cを有するミキサ組立体2908を示す。
図59B〜59Fの断面図は、2つの材料AおよびBがミキサ組立体2908の種々のステージの間をどのように流れるかを示す。材料Aが白色で示され、材料Bが黒色で示され、ミキサ組立体2908の構造が灰色で示されている。断面図の
図59Fは、ミキサ組立体2908から出る材料Aおよび材料Bの均質の混合物を明瞭に示す。
【0061】
[00127]
図60を参照すると、ASTM−D1002の試験手順(つまり、「Standard Test Method for Apparent Shear Strength of Single−Lap−Joint Adhesively Bonded Metal Specimens by Tension Loading(Metal−to−Metal)」)に従う実験試験の結果が示されている。具体的には、二成分液状樹脂(two part liquid resin)を用いて一体に付着された2つの構成要素の最大引張り強度が示されており、ここでの相違は、樹脂が、異なる静的ミキサを用いて混合された点である。具体的には、この試験では、1.27cm(0.5”)の重なり長さを有する、0.16cm(0.063”)の厚さの2024の高力アルミニウムの切り取り試片を使用した。2つの従来の静的ミキサ50および51を試験して、本明細書で説明される本発明による静的ミキサ52〜59と比較した。具体的には、静的ミキサ50は型番MCH08−24Tであり、静的ミキサ51は型番MCQ 08−24Tである(これらは共にSulzer Mixpacの静的ミキサである)。従来の静的ミキサ50は、22.4cm(8.8インチ)の長さおよび8.5mlのボリュームを有し、従来の静的ミキサ51は、14.7cm(5.8インチ)の長さおよび7.5mlのボリュームを有する。静的ミキサ52は6つのミキサ要素を有し、各ミキサ要素がスリーウェーブの壁セグメントのデザインであり、5.08cm(2.0インチ)の長さおよび2.8mlのボリュームを有する。静的ミキサ53は、その後ろに2つのファイブウェーブの壁セグメントのミキサ要素が続いている2つのスリーウェーブの壁セグメントのミキサ要素を有し、3.3cm(1.3インチ)の長さおよび1.9mlのボリュームを有する。静的ミキサ54は、小さいフランジサイズを有する3つのファイブウェーブの壁セグメントのミキサ要素を有し、2.54cm(1.0インチ)の長さおよび1.4mlのボリュームを有する。静的ミキサ55は、5つのスリーウェーブの壁セグメントのミキサ要素を有し、4.32cm(1.7インチ)の長さおよび2.4mlのボリュームを有する。静的ミキサ56は、その後ろに3つのファイブウェーブの壁セグメントのミキサ要素が続いている2つのスリーウェーブの壁セグメントのミキサ要素を有し、4.32cm(1.7インチ)の長さおよび2.4mlのボリュームを有する。静的ミキサ57は、その後ろに1つのファイブウェーブの壁セグメントのミキサ要素が続いている3つのスリーウェーブの壁セグメントのミキサ要素を有し、3.3cm(1.3インチ)の長さおよび1.9mlのボリュームを有する。静的ミキサ58は、4つのスリーウェーブの壁セグメントのミキサ要素を有し、3.3cm(1.3インチ)の長さおよび1.9mlのボリュームを有する。静的ミキサ59は、その後ろに3つのファイブウェーブの壁セグメントのミキサ要素が続いている1つのスリーウェーブの壁セグメントのミキサ要素を有し、3.3cm(1.3インチ)の長さおよび1.9mlのボリュームを有する。
【0062】
[00128]
図60の実験結果から明らかなように、静的ミキサ52〜59はより短い長さのミキサを用いて従来のミキサ50〜51より良好に機能し、その結果、無駄な保持ボリュームが低減される。具体的には、本発明の静的ミキサ52〜59を用いて混合された樹脂を用いて2つの構成要素を一体に付着させることにより達成される最大引張り強度が、従来の静的ミキサ50〜51を用いて混合された樹脂を用いて2つの構成要素を一体に付着させることにより達成される最大引張り強度より高い(ここではすべて、より短い長さのミキサを使用し、保持ボリュームが低減されている)。加えて、静的ミキサ52〜29は、従来のミキサ50〜51と同様の圧力損失でこれらの結果を達成した。
【0063】
[00129]本明細書で説明される静的ミキサ100および代替の静的ミキサは、種々の、物質移動の、熱伝達の、または、均質化の用途で利用され得る。例えば、静的ミキサ100は、石油化学産業(例えば、重油製品をブレンドする);化学産業(例えば、プロセス流体:苛性ソーダおよび硫酸、を混合する);人造繊維産業(例えば、スピナレット);プラスチック産業(例えば、プラスチック押出);二液型の樹脂接着剤の産業;紙パルプ産業(例えば、パルプ漂白);ガス産業(例えば、都市ガスのカロリー制御);食品産業(例えば、チョコレートまたはヨーグルトの製造);水処理(例えば、排水処理);熱水供給システム;原子炉;熱交換機、など、で利用され得る。
【0064】
[00130]本発明の種々の特徴および利点が以下の特許請求の範囲に記載される。