Static mixer

Abstract

Static mixer (100) for mixing at least two components, comprising a mixer (104) configured to mix the at least two components and a mixer housing (102) configured to receive and hold the mixer (104), with the mixer housing (102) further comprising a bayonet closure element (106) configured to fix the static mixer (100) to a cartridge assembly. The mixer housing (102) comprises a channel (116) configured to receive the mixer (104), the channel (116) having an average inner diameter between an outlet and an inlet thereof in the range of 2 to 5 mm. A ratio of the sectional area of the channel (116) to a sectional area of inlets (112, 114) into the static mixer (100) is selected in the range of 0.05 to 0.2. The mixer (104) may comprise a plurality of mixing elements (110) arranged one after the other, wherein at least a first mixing element (110') at an inlet (108) is larger than the remaining mixing elements.

Description

Static mixer

[0001] The invention relates to a static mixer for mixing at least two components, the static mixer comprising a mixer configured to mix the at least two components of material with one another.

[0002] Static mixers respectively mixing tips, as they are also known as, are used to mix multi-component material dispensed from a multi-component cartridge. Such static mixers are used in a plethora of fields of application ranging from industrial applications, such as the use of adhesives to bond structural components one to another, or as protective coatings for buildings or vehicles, to medical and dental applications, for example, to make dental molds.

[0003] The multi-component material is, for example, a two-component adhesive comprising a filler material and a hardener. In order to obtain the best possible mixing result, e.g. an adhesive having the desired bond strength, the multi-component material has to be thoroughly mixed.

[0004] For this purpose, the static mixers comprise several mixing segments arranged one after the other that repeatedly divide and re-combine part flows of the multi-component material to thoroughly mix the multi-component material.

[0005] The mixing elements are designed in order to achieve mixing results suited to the respective application. It has however been found that for some types of material, these require further improved mixing.

[0006] Moreover, the handling of the mixing tips is not always simple particularly for filigree applications, where small amounts of adhesive have to be administered very precisely.

[0007] It is therefore an object of the invention to provide a static mixer with which the above mentioned drawbacks can be overcome.

[0008] This object is solved by the static mixer according to the invention.

[0009] Said static mixer according to the invention for mixing at least two components comprises a mixer configured to mix the at least two components of material with one another and a mixer housing configured to receive and hold the mixer. The mixer housing further comprises a bayonet closure element configured to fix the static mixer to a cartridge assembly and the mixer housing further comprises a channel configured to receive the mixer. Said channel has an average inner diameter between an outlet and an inlet in the range of 2 to 5 mm, with a ratio of the sectional area of the channel to the sectional area of inlets into the static mixer being selected in the range of 0.05 to 0.2.

[0010] That is, it has been found that by adjusting the channel inner diameter as well as the ratio between the sectional area of the channel to the sectional area of the inlets into the static mixer, the respective flows of material flowing into the mixer can be controlled more accurately. This is especially crucial for providing a precise mixing ratio of the two materials to be mixed.

[0011] Thus, according to the invention the average inner diameter of the channel between its outlet and its inlet lies in the range of 2 to 5 mm. Said average inner diameter can further be substantially constant along a length of the channel.

[0012] In this way the mixing results can be improved, as these ratios of inflow channels permit an improved mixing result to be achieved.

[0013] In the case of two inlets with different diameters, it can further be advantageous when both of said inlets, respectively their diameters, fulfill the above defined ratio with respect to the channel inner diameter.

[0014] According to an embodiment of the invention the mixing element comprises a plurality of mixing elements being arranged one after the other, and with at least a first mixing element of the plurality of mixing elements arranged at an inlet of the static mixer being larger in size than the remaining mixing elements of the plurality of mixing elements. That is, said first mixing element can be larger while the remaining mixing elements comprise, for example, the same size, with said size being smaller than the size of the first mixing element. By providing a larger first mixing element the flow of material flowing into the mixing element can be regulated more accurately as the two materials to be mixed together are guided by the first mixing element into the smaller subsequent mixing elements.

[0015] According to a further aspect of the invention a static mixer for mixing at least two components is provided. The static mixer comprises a mixer configured to mix the at least two components of material with one another and a mixer housing configured to receive and hold the mixer. The mixer housing further comprises a bayonet closure element configured to fix the static mixer to a cartridge assembly. The invention is further characterized in that the mixing element comprises a plurality of mixing elements being arranged one after the other with at least a first mixing element of the plurality of mixing elements arranged at an inlet of the static mixer being larger in size than the remaining mixing elements of the plurality of mixing elements. That is, said first mixing element can be larger while the remaining mixing elements comprise, for example, the same size, with said size being is smaller than the size of the first mixing element. By providing a larger first  mixing element the flow of material flowing into the mixing element can be regulated more accurately as the two materials to be mixed together are guided by the first mixing element into the smaller subsequent mixing elements.

[0016] According to an embodiment of the invention the mixer housing comprises a channel configured to receive the mixer and the channel has an average inner diameter between an outlet and an inlet in the range of 2.5 to 4.2 mm, with a ratio of the sectional area of the channel to the sectional area of the inlets into the static mixer is selected in the range of 0.08 to 0.18.

[0017] According to a further embodiment of the invention the mixer housing comprises a channel configured to receive the mixer and the channel has an average inner diameter between an outlet and an inlet in the range of 2.8 to 3.2 mm, with a ratio of the sectional area of the channel to the sectional area of the inlets into the static mixer is selected in the range of 0.08 to 0.12. These diameters, respectively ratios, have proven to provide especially good results in the mixing quality of the materials.

[0018] According another embodiment of the invention the mixer housing comprises a channel configured to receive the mixer and the channel has an average inner diameter between an outlet and an inlet in the range of 3.8 to 4.2 mm, with a ratio of the sectional area of the channel to the sectional area of the inlets into the static mixer is selected in the range of 0.12 to 0.2, especially of 0.145 to 0.17. These diameters, respectively ratios, have also proven to provide especially good results in the mixing quality of the materials.

[0019] Hence, as one can see from the above, depending on the inner diameter of the channel of the mixer housing, the diameters of the inlets of the mixer can be chosen accordingly for them to lie in the above defined ranges.

[0020] It may further be possible that the size of the at least first mixing element lies in the range of 1.5 to 3 times the size of the remaining mixing elements. That is, the one or more larger mixing elements can be clearly larger than the remaining mixing elements.

[0021] According to another embodiment two or more mixing elements comprise a size larger than the remaining mixing elements. Thus, not only the above mentioned first mixing element may comprise a size that is larger than the size of the remaining mixing elements but rather two or more may be bigger. Said larger mixing elements may be arranged directly adjacent to one another. Alternatively said larger mixing elements may be distributed along the length of the mixer such that they are not arranged directly adjacent to one another. Furthermore, said two or more larger mixing elements may be of the same size.

[0022] According to a further embodiment the remaining mixing elements are all of the same size. Thus, only the said one or more larger mixing element of the mixer comprises a size that differs from the one of the remaining mixing elements.

[0023] In this connection it may be noted that the remaining mixing elements may for example comprise a diameter in the range of 2.5 to 5 mm as such diameters have shown to provide an optimal mixing quality of the materials to be mixed.

[0024] Additionally or alternatively the mixer may comprise a length in the range of 30 to 100 mm. The precise length of the mixer may be chosen in accordance with the materials to be mixed and / or the field of application of the mixer.

[0025] Furthermore, it may also be possible that the at least first mixing element is the same type of mixing element as the remaining mixing elements. That is, both of the one or more larger mixing elements can be of the same type of the mixing element as the remaining smaller mixing elements.

[0026] According to another embodiment the mixing elements are helical mixing elements. Helical mixing elements are widely used in a large fields of application as they have proven to be provide good mixing qualities while simultaneously keeping the production expenses relatively low.

[0027] According to a further embodiment the bayonet closure element comprises a ring with two parallel edges. By providing such parallel edges the overall diameter of the static mixer can be reduced which may have an advantageous effect in filigree applications, for instance.

[0028] It may further be possible that said ring is arranged at the inlet of the static mixer. This way the bayonet closure can fix the mixer respectively the mixer housing at a cartridge assembly.

[0029] In this connection it may be noted that said ring may comprise a plurality of ribs at an outer surface of the ring configured to enhance the gripping quality of the ring. That is, by providing ribs at the outer surface a user can grip the bayonet closure more easily open and / or respectively close the bayonet closure.

[0030] According to a further embodiment of the invention the bayonet closure element comprises an inner diameter at the inlet of the static mixer that matches an outer diameter of an outlet of the cartridge assembly. By providing matching diameters the bayonet closure can be arranged directly at the outlet of the cartridge assembly to fix the mixer respectively the mixer housing at said cartridge assembly.

[0031] In the following the static mixer according to the invention may be described by way of example using the following Figures, which show:

[0032] Fig. 1: a side view of a bayonet closure ring;

[0033] Fig. 2: another side view of the bayonet closure ring of Fig. 1;

[0034] Fig. 3: a perspective view of the bayonet closure of Fig. 1;

[0035] Fig. 4: another perspective view of the bayonet closure of Fig. 1;

[0036] Fig. 5: a side view of the mixer housing;

[0037] Fig. 6: a perspective view of the mixer housing of Fig. 5;

[0038] Fig. 7: another perspective view of the mixer housing of Fig. 5;

[0039] Fig. 8: a side view of a mixer inlet element;

[0040] Fig. 9: another side view of the mixer inlet element of Fig. 8;

[0041] Fig. 10: a perspective view of the mixer inlet element of Fig. 8;

[0042] Fig. 11: another perspective view of the mixer inlet element of Fig. 8;

[0043] Fig. 12A: a side view of a mixer;

[0044] Fig. 12B: a perspective view of the mixer of Fig. 12;

[0045] Fig. 13: a side view of a static mixer;

[0046] Fig. 14: another side of the static mixer of Fig. 13;

[0047] Fig. 15: a perspective view of the mixer of Fig. 12;

[0048] Figs. 16A: a static mixer according to the state of the art;

[0049] Fig. 16B: another static mixer according to the state of the art; and

[0050] Fig. 16C: a bayonet closure ring according to Fig. 16B.

[0051] Fig. 16A shows a state of the art mixer 1 comprising a mixer housing 2, a mixer element group 3, a mixer outlet 4 and a mixer inlet section 5 with two separated inlet parts 6 and 7 which are integral with a properly aligned separating element 3S of the mixer element group 3. This mixer is attached to the cartridge by matching the mixer different width bayonet lugs 10, 11 to different width bayonet sockets while pressing the mixer onto a cartridge and by rotating the mixer housing 2, whereas the separated inlet parts 6 and 7, the mixer element group 3 with the separating element 3S do not rotate. Separating element 3S serving in this state of the art static mixer as a separating means for guiding each chemical component separately to the first dividing element 3D of the mixer element group 3.

[0052] The mixer housing is provided with longitudinal ribs 8 which end at the larger diameter 9 of the mixer housing 2, the two lateral ends of which are formed as bayonet lugs 10 and 11 cooperating with the bayonet retaining means of the cartridge. The two lugs do not have the same width, such that lug 10 may be larger than lug 11 as different width of the lugs can enable a coded alignment and attachment of the mixer to the cartridge.

[0053] The mixer element group 3 is connected to the separated inlet parts 6 and 7 and is disposed in such a way within the housing that the housing itself is rotatable around the mixer element group 3 with attached inlet parts 6 and 7 which are  arranged at the inlet side of the first mixer element 3S serving in the state of the art mixer according to Fig. 16A as a separating means for guiding each component separately to the first dividing element 3D of the mixer element group 3.

[0054] The corresponding cartridge (not shown) can comprise two cylindrical containers of equal cross-sectional areas for a 1: 1 metering ratio ending in two individual, separate cylindrical and distanced outlets. The outside shapes of the distanced outlets of the cartridge correspond to the respective inside shapes of the separate inlets 6 and 7 of the mixer, see Fig. 16A, whereby the inlets of the mixer fit over the outlets of the cartridge for tightly sealed connections. A reverse arrangement, where the inlet parts 6 and 7 fit into the outlet openings is also possible.

[0055] The bayonet means at the cartridge comprises a ring-shaped bayonet socket with two internal recesses and a circular opening with two diametrically opposed different width bayonet cut outs for receiving the corresponding different width bayonet lugs 10 and 11, see Fig. 16A, of the mixer 1, allowing coded introduction of the mixer in one predetermined position only. Flange parts adjacent to the cut outs serve as bayonet retaining means for securing the lugs of the mixer.

[0056] The ring-shaped bayonet means provides, in particular, for increased strength of the bayonet retaining means and increased structural rigidity of the outlet end of the cartridge when, during dispensing, the hydraulic forces transmitted from the attached mixer are at a maximum. This arrangement is a substantial improvement in comparison with the prior art bayonet prongs.

[0057] Fig. 16B shows another state of the art static mixer 25 comprising a mixer housing 26, a mixer element group 3, a mixer outlet 4 and a mixer inlet section 27. This mixer is fixed to a cartridge with the aid of a separate coupling ring (Fig. 16C) . The coupling ring 31 is provided with two bayonet lugs 32 and 33 corresponding to  bayonet cutouts of bayonet attachment means at the cartridge and, for better manual gripping, ribs 34 on the outer cylindrical surface.

[0058] It follows that the mixer inlet section 27 comprises two cylindrical, individual inlet openings 28, 29 at the inlet side face of the first mixer element 3S serving in this embodiment as a separating means for guiding each component separately to the first dividing element 3D of the mixer element group 3. A slot 30 provides for a coded alignment of the mixer in regard to a cartridge.

[0059] The cartridge (not shown) can be the same described above in connection with Fig. 16A with the exception that the bottom of the bayonet attachment means comprises a nose piece corresponding to the slot 30 at the mixer, see Fig. 16B, for coded alignment of the mixer.

[0060] When connecting the mixer to the cartridge, the nose piece on the cartridge fits into slot 30 of the mixer inlet section 27. This coded connection method assures not only one alignment possibility but also axial mixer attachment without rotation of the mixer housing, thus preventing contamination of one component by the other at the cartridge / mixer interface.

[0061] There are other coding means possible at the dispensing apparatus or cartridge and at the accessory for the coded alignment of the accessory to the dispensing apparatus or cartridge, e.g. pins or protruding parts of all kind fitting into a recess or cavity or slot.

[0062] With regard to the present invention, a static mixer 100 is provided (see Figs. 13 to 15) that also comprises a mixer housing 102 as well as a mixer 104 which is arranged inside said mixer housing 102. In order to attach the static mixer 100 according to the invention to a cartridge, a bayonet closure ring 106 is provided at  an inlet side 108 of the static mixer 100 which is configured similar to the coupling ring 31 shown in Fig. 16B and 16C of the state of the art mixer 25.

[0063] The bayonet closure ring 106 according to the invention is shown in Figs. 1 to 4 and will described in detail later below.

[0064] The mixer 104 according to the invention further comprises a plurality of mixing elements 110 that are arranged one after another (see Figs. 12 and 12B) . One or more of said mixing elements 110 can be larger in size than the remaining mixing elements 110.

[0065] Looking at Figs. 12A and 12B it can be seen that the first mixing element 110’ arranged at the inlet side 108 of the static mixer is larger than the remaining mixing elements 110. In particular, said larger mixing element 110’ can comprise a size in the range of 1.5 to 3 times the size of the remaining mixing elements. The size of the remaining mixing elements 110 can for example lie in the range of 2.5 to 5mm. Consequently, said one or more larger mixing elements 110’ comprise a size in the range of 3, 75 to 21 mm.

[0066] The length of the mixer 104 according to the invention lies in the range of 30 to 100mm.

[0067] It can further be seen that even though the mixing elements 110, 110’ may comprise different sizes they are nevertheless all of the same type. In particular, all mixing elements can be helical mixing elements as described in connection with the state of the art mixers 1 respectively 25 above.

[0068] Just like the static mixer described in connection with the state of the art, the static mixer 100 according to the invention comprises two inlets 112 and 114 through which the two components of a material that are supposed to be mixed together  can flow into the mixer 104. The two inlets 112 and 114 can be seen, for example, in Figs. 8 through 11 that show a mixer inlet element 116 that is arranged at the inlet side 108 of the static mixer 100 between the mixer 104 and a cartridge to which the static mixer 100 is attached to.

[0069] Said inlet element 116 can either be formed together with the mixer 104 as a combined element or it can be formed as a separate element that is coupled with the mixer 104 upon assembly of the static mixer 100.

[0070] According to the invention, a diameter of the two inlets 112, 114 is respectively chosen relative to an inner diameter of a channel 116 of the mixer housing 102 that houses the mixer 104.

[0071] In particular, according to the invention said channel 116 of the mixer housing 102 has an average inner diameter between an outlet side 118 and the inlet side 108 in the range of 2 to 5 mm.

[0072] The two inlets 112, 114 comprise a diameter that is chosen such that a ratio of the sectional area of the channel 116 to the sectional area of each inlet 112, 114 into the static mixer is selected in the range of 0.05 to 0.2.

[0073] Preferred dimensions of the channel 116, respectively its inner diameter, as well as the diameters of the two inlets 112, 114 are as follows. In some embodiments the average inner diameter of the channel 116 lies in the range of 2.5 to 4.2 mm with the ratio of the sectional area of the channel 116 to the ratio of the sectional area of the inlets 112, 114 into the static mixer 100 being selected in the range of 0.08 to 0.18.

[0074] In another embodiment the average inner diameter of the channel 116 between the outlet side 118 and the inlet side 108 lies in the range of 2.8 to 3.2 mm, with  the ratio of the sectional area of the channel 116 to the ratio of the sectional area of inlets 112, 114 into the static mixer 100 being selected in the range of 0.08 to 0.12.

[0075] In yet a further embodiment the average inner diameter of the channel 116 between the outlet side 118 and the inlet side is selected to lie in the range of 3.8 to 4.2 mm, with the ratio of the sectional area of the channel 116 to the ratio of the sectional area of the inlets 112, 114 into the static mixer 100 being selected in the range of 0.12 to 0.2, especially of 0.145 to 0.17.

[0076] Figs. 8 to 11 further show that the inlet element 116 further comprises two projections 117 that extend from a base plate 115 in the direction of the cartridge when the static mixer 100 is assembled with such. Said projections can for example serve as coding means such that only certain static mixers 100 can be assembled with a predefined type of cartridge. Furthermore, said projections can serve as additional fixation means to fixedly connect the static mixer and the cartridge with one another.

[0077] The bayonet closure ring 106 according to the invention is shown in Figs. 1 to 4 and comprises a ring 120 with two parallel edges 122. Said two parallel edges 122 serve to reduce the overall width of the static mixer 100. This is especially advantageous for applications at application sites with reduced dimensions such as in the dental sector.

[0078] At least the remaining rounded outer sides of the coupling ring 106 can comprise a plurality of ribs 124 to enhance the gripping qualities of the ring 106 such that a user can easily hold the ring 106 to attach the static mixer 100 to a cartridge.

[0079] Furthermore, the bayonet closure ring 106 comprises an inner diameter at its inlet 126 that matches an outer diameter of an outlet of the cartridge to which the static  mixer 100 is supposed to be attached to such that the static mixer 100 can be fixed to said cartridge by putting the coupling ring 106 onto said outlet of the cartridge.

[0080] To fixedly connect the static mixer the coupling ring 106 further comprises coupling elements in the form of bayonet closure lugs 128 (see Fig. 3) similar to the bayonet lugs 32, 33 described in connection with the state of the art mixers.

[0081] In particular, the coupling elements of the coupling ring 106 according to the invention are arranged at its inlet side 126 and are formed as two ribs 128 that are configured to interact with corresponding recesses at the outlet of the cartridge.

[0082] The outlet 130 of the coupling ring 106 can have a diameter that corresponds with the outer diameter of the mixer housing 102 such that the coupling ring 106 can fit tightly onto the mixer housing 102.

[0083] Thus, the static mixer 100 according to the invention comprises a mixer housing 102 with a channel 116 that hosts the mixer 104. Said mixer 104 comprises a plurality of mixing elements 110 from which at least one mixing element 110’ that is arranged at the inlet side 108 of the mixer 104 is larger in size than the remaining mixing elements 110 which are arranged one after the other.

[0084] The static mixer 100 according to the invention further comprises an inlet element 116 that may be an integral part of the mixer 104, with said inlet element 116 comprising two inlets 112 and 114 that can have differing diameters.

[0085] The diameters of the inlets 112, 114 are chosen in accordance with the inner diameter of the channel 116 of the mixer housing 102 that hosts the mixer such that a ratio of the sectional area of the channel to a sectional area of inlets into the static mixer being selected in the range of 0.05 to 0.2.

[0086] The above dimensions have proven to provide a particularly good mixing quality of the materials to be mixed together.

Claims

1.A static mixer for mixing at least two components, the static mixer comprising a mixer configured to mix the at least two components of material with one another and a mixer housing configured to receive and hold the mixer, with the mixer housing further comprising a bayonet closure element configured to fix the static mixer to a cartridge assembly, wherein the mixer housing comprises a channel configured to receive the mixer and the channel has an average inner diameter between an outlet and an inlet in the range of 2 to 5 mm, with a ratio of the sectional area of the channel to a sectional area of inlets into the static mixer being selected in the range of 0.05 to 0.2.2.The static mixer according to claim 1, wherein the mixing element comprises a plurality of mixing elements being arranged one after the other, and with at least a first mixing element of the plurality of mixing elements arranged at an inlet of the static mixer being larger in size than the remaining mixing elements of the plurality of mixing elements.3.A static mixer for mixing at least two components, the static mixer comprising a mixer configured to mix the at least two components of material with one another and a mixer housing configured to receive and hold the mixer, with the mixer housing further comprising a bayonet closure element configured to fix the static mixer to a cartridge assembly, characterized in that the mixing element comprises a plurality of mixing elements being arranged one after the other, and with at least a first mixing element of the plurality of mixing elements arranged at an inlet of the static  mixer being larger in size than the remaining mixing elements of the plurality of mixing elements.4.The static mixer according to claim 3,wherein the mixer housing comprises a channel configured to receive the mixer and the channel has an average inner diameter between an outlet and an inlet in the range of 2.5 to 4.2 mm, with a ratio of the sectional area of the channel to the sectional area of inlets into the static mixer is selected in the range of 0.08 to 0.18.5.The static mixer according to one of the preceding claims,wherein the mixer housing comprises a channel configured to receive the mixer and the channel has an average inner diameter between an outlet and an inlet in the range of 2.8 to 3.2 mm, with a ratio of the sectional area of the channel to the sectional area of inlets into the static mixer is selected in the range of 0.08 to 0.12.6.The static mixer according to one of the preceding claims, wherein the mixer housing comprises a channel configured to receive the mixer and the channel has an average inner diameter between an outlet and an inlet in the range of 3.8 to 4.2 mm, with a ratio of the sectional area of the channel to the sectional area of inlets into the static mixer is selected in the range of 0.12 to 0.2, especially of 0.145 to 0.17.7.The static mixer according to one of the preceding claims,wherein the size of the at least first mixing element lies in the range of 1.5 to 3 times the size of the remaining mixing elements.8.The static mixer according to one of the preceding claims,wherein two or more mixing elements comprise a size larger than the remaining mixing elements.9.The static mixer according to one of the preceding claims,wherein the remaining mixing elements are all of the same size.10.The static mixer according to one of the preceding claims,wherein the remaining mixing elements comprise a diameter in the range of 2.5 to 5 mm.11.The static mixer according to one of the preceding claims,wherein the mixer comprises a length in the range of 30 to 100 mm.12.The static mixer according to one of the preceding claims,wherein the at least first mixing element is the same type of mixing element as the remaining mixing elements.13.The static mixer according to one of the preceding claims,wherein the mixing elements are helical mixing elements.14.The static mixer according to one of the preceding claims,wherein the bayonet closure element comprises a ring with two parallel edges.15.The static mixer according to claim 14,wherein said ring is arranged at the inlet of the static mixer.16.The static mixer according to one of claims 14 or 15,wherein said ring comprises a plurality of ribs at an outer surface of the ring configured to enhance the gripping quality of the ring.17.The static mixer according to one of the preceding claims,wherein the bayonet closure element comprises an inner diameter at the inlet of the static mixer that matches an outer diameter of an outlet of the cartridge assembly.

Images