CS261092B1

CS261092B1 - Static mixer for homogenization of viscous liquids

Info

Publication number: CS261092B1
Application number: CS872098A
Authority: CS
Inventors: Rudolf Kupko
Original assignee: Rudolf Kupko
Priority date: 1987-03-26
Filing date: 1987-03-26
Publication date: 1989-01-12
Also published as: CS209887A1

Abstract

Statický zmiešavač na homogenizácřu vis- kóznych kvapalín najmá tavenin syntetických polymérov, ktorý pozostáva z telesa opatřeného najmenej jedným středovým prívodným kanálom a sústavou prívodných prie- tokových kanálikov z obvodu, ktoré vyús- ťujú do středu priečneho· kanála. Priečny kanál vyúsťuje do zbernej obvodovej drážky, z ktorej ďalej vyúsťujú ďalšie šikmé prietokové kanáliky, ako aj obvodové prietoko- vé kanáliky. Statický zmiešavač představuje nový typ niekofkostupňcvého zmiešavača s dobrým maltromiešacím účinkom, ktorý možno doporučit aj pre zmiešavanie ťažko mie- šatelných heterogénnych viaczložkových zmesi viskóznych kvapalín.Static mixer for viscous liquid homogenizer, in particular synthetic polymer melt, which consists of a body provided with at least one central inlet duct and a system of inlet ducts from the periphery which extend into the center of the transverse duct. The transverse channel opens into the collecting circumferential groove, from which further oblique flow channels, as well as circumferential flow channels, result. A static mixer is a new type of multi-component mixer with good mixing properties that can also be recommended for mixing difficult to mix heterogeneous multi-component viscous fluid mixtures.

Description

Statický zmiešavač na homogenizácřu viskóznych kvapalín najmá tavenin syntetických polymérov, ktorý pozostáva z telesa opatřeného najmenej jedným středovým prívodným kanálom a sústavou prívodných prietokových kanálikov z obvodu, ktoré vyúsťujú do středu priečneho· kanála. Priečny kanál vyúsťuje do zbernej obvodovej drážky, z ktorej ďalej vyúsťujú ďalšie šikmé prietokové kanáliky, ako aj obvodové prietokové kanáliky. Statický zmiešavač představuje nový typ niekofkostupňcvého zmiešavača s dobrým maltromiešacím účinkom, ktorý možno doporučit aj pre zmiešavanie ťažko miešatelných heterogénnych viaczložkových zmesi viskóznych kvapalín.A static mixer for a viscous fluid homogenizer, in particular a melt of synthetic polymers, consisting of a body provided with at least one central supply channel and a plurality of supply flow channels from the periphery that extend into the center of the transverse channel. The transverse channel opens into a collecting circumferential groove from which further oblique flow channels as well as peripheral flow channels exit. The static mixer is a new type of multi-stage mixer with good maltromixing effect, which can also be recommended for mixing hardly miscible heterogeneous multi-component mixtures of viscous liquids.

OBR 71ÁFIG 71A

Vynález sa týká statického zmiešavača na homogenizáciu viskóznych kvapalín, najma tavenín syntetických polymérov, pričom nová konštrukcia rieši zvýšenie účinnosti zmiešavania pretekajúceho kvapalného média s relativné nízkou straíou tlaku.The invention relates to a static mixer for homogenizing viscous liquids, in particular melts of synthetic polymers, wherein the new design solves the increase in the mixing efficiency of the flowing liquid medium with a relatively low pressure level.

V chemicko-technologickej praxi sa často vyžaduje zmiešanie dvoch alebo niekol'kých pritekajúcich presne dávkovaných viskóznych kvapalín, ktoré po vzájomnom premiešaní vytvárajú homogénnu zmes. Pri zvlákňovaní sa do· taveniny polyméru pridávajú různé aditíva, stabilizátory, alebo farebné pigmenty, ktorých homogenita či stupeň disperzity v tavenine základného polyméru má rozhodujúci vplyv na rovnoměrnost vyfarbenia, ako aj celkovej kvality vyrábaných chemických vlákien.In chemical technology, mixing of two or more precisely dosed viscous liquids is often required to form a homogeneous mixture when mixed together. During spinning, various additives, stabilizers or color pigments are added to the melt of the polymer, the homogeneity or degree of dispersion of which in the melt of the base polymer has a decisive effect on the uniformity of dyeing as well as the overall quality of the chemical fibers produced.

Mimorisdne požiadavky na dosiahnutie určitého stupňa disperzity jednotlivých zložiek sú kladné pri zvlákňovaní viaczložkovej heterogénnej zmesi taveniny róznych polymérnych zložiek a ďalších přísad.The particular requirements for achieving a certain degree of dispersion of the individual components are positive when spinning a multi-component heterogeneous melt blend of different polymer components and other additives.

Sú známe statické zmiešavacie alebo homomnizačné telieska rózneho type nsporíadané z^- seVou v potrubí, cez ktoré preteká kvapalné médium.There are known a static mixer or a bead homomnizačné Any type of nsporíadané ^- Sevo of pipes through which flows a liquid medium.

Zariadenie’ na kontinuálně statické miešania tekutých látok podlá fr. spisu 2 311 578 pozostáva z rúrkovitého telesa, v ktorom miešacie elementy predstavujú dvojice navzáiom sa prelinajúcich plošných útvarov pospájaných centrálnou týčou a opatřených vh dnými otvormi.Continuous static mixing apparatus for liquids according to fr. No. 2,311,578 consists of a tubular body in which the mixing elements are pairs of intersecting planar structures joined by a central rod and provided with openings.

Zariadenie na miešanie fluid pódia fr. spisu 2 318 672 pozostáva z válcovitého plášťa, v ktorom sú umiestnené šikmé navzájom sa križujúce přepážky, medzi ktorými sú umiestnené zmiešavacie telieska, gufky.Stage fluid mixing equipment fr. No. 2,318,672 consists of a cylindrical shell in which obliquely intersecting baffles are disposed, between which mixing bodies, spheres are arranged.

Statický zmiešavač tekutin podfa JP (Aj spisu 13 284 obsahuje válcovité potrubie, v ktorom sú za sebou zaradená deflektorové platničky, podobné tvaru růžice.The static fluid mixer of JP (U.S. Pat. No. 13,284) includes a cylindrical conduit in which rosette-like deflector plates are arranged one after the other.

Kontaktně miešacie zariadenie podfa DD spisu 205 078 má použité speciálně vodiace plochy z lisovaného a ohýbaného plechu. Zariadenie na miešanie podfa NSR spisu 1178 404 obsahuje niekoiko vodiacich statických členov, na ktorých sa tok média dělí na niekoiko častí, ktoré sa potom opáť spájajň.The contact mixer of DD 205 078 has special guide surfaces made of pressed and bent sheet metal. The mixing apparatus of Germany 1178 404 comprises a plurality of guiding static members on which the medium flow is divided into a plurality of parts, which are then returned to the joint.

Statické homogenizačné zariadenie podfa USA pat. spisu 3 526 391 pozostáva z telesa a z rady platničiek s otvormi.A static homogenizer according to U.S. Pat. No. 3,526,391 consists of a body and a series of plates with holes.

Podfa US pat. spisu 3 704 006 sa v potrubí nachádza množstvo spirálovitých teliesok, ktoré otáčajú tok média a tento rozdělil jú na časti.According to U.S. Pat. No. 3,704,006, there are a plurality of spiral bodies in the conduit which rotate the medium flow and divide it into portions.

Statický zmiešavač podfa US pat. spisuStatic mixer according to US Pat. Specification

953 002 zahrnuje spirálovité vložky, pravotočivé a favotočivé polzávity uložené v dutině telesa.953 002 includes spiral inserts, right-handed and right-handed half-turns embedded in a cavity of the body.

461579 sa skládá z válcovitého telesa, v ktorom sú umiestnené platničky a přepážky zaisťujúce premiešanie.461579 consists of a cylindrical body, in which plates and baffles are provided for mixing.

Miešacie zariadenie podfa GB pat. spisuMixer according to GB Pat. Specification

086 249 pozostáva z trubice a statických miešacích elementov. Miešacie elementy sú od seba oddělené aspoň jednou perforovanou doskou.086 249 consists of a tube and static mixing elements. The mixing elements are separated from each other by at least one perforated plate.

Statický zmiešavač podfa čs. AO 179 232 pozostáva z niekofkých zmiešavacích a rozvádzacích platničiek striedavo uložených za sebou v produkčnom kanáli. Nevýhodou týchto zmiešavačov je, že pre dosiahnutie dostatočného zmiešavaciehio účinku je nutné do prietokového kanála zaradiť značný počet segmentov, ktoré sú z hfadiska výroby a montáže velmi zložité a nákladné.Static mixer according to MS. AO 179 232 consists of a plurality of mixing and distributing plates arranged in series in a production channel. A disadvantage of these mixers is that in order to achieve a sufficient mixing effect it is necessary to incorporate a considerable number of segments into the flow channel, which are very complex and expensive in terms of production and assembly.

Vačší počet segmentov je náročný z hfadiska čistenia, značné sú straty tlaku pri prietoku viskóznych kvapalín a nedostačujúci je výsledný zmiešavací účinok.Multiple segments are difficult to purify, there are considerable pressure losses at the flow of viscous liquids, and the resulting mixing effect is insufficient.

Statický zmiešavač pre taveniny plastov podfa US pat. spisu 4 027 857 pozostáva z trubkovitého telesa, v ktorom je vložka opatrená za sebou usporiadanými skupinami kanálov, ktoré spájajú střed vložky s jej povrchom a opačné. Kanáliky sa zo středu lúčovite rozbiehajú na obvod drážky. Statický zmiešavač pod:a uvedeného vynálezu neobsahuje žiadne pootočenie toku a pre zvýšené požiadavky na účinnost zmiešavania nevyhovuje.Static mixer for plastic melt according to US Pat. No. 4,027,857 consists of a tubular body in which the insert is provided with successive groups of channels that connect the center of the insert to its surface and vice versa. The channels run from the center to the circumference of the groove. The static mixer of the present invention does not contain any flow rotation and does not meet the increased mixing efficiency requirements.

Statický homogenizačný člen podfa CS AO 209 579, ako aj ďalší zdokonalený podfa CS AO 248 239 pozostáva z telesa na čelách opatřeného pilovitými drážkami, na plochách ktorých sú vytvořené rožne prietókové kanáliky je vysoko účinný, avšak tento je vytvořený v tvare hranolcvitého telesa a nemožno ho použiť do potrubia, alebo vrtaného produkčného kanála.The static homogenizer according to CS AO 209 579 as well as another improved CS AO 248 239 consists of a body on the faces provided with serrated grooves on the surfaces of which the various flow channels are highly efficient, but this is in the shape of a rectangular body and cannot be used in a pipe or drilled production channel.

Podstatou tohoto vynálezu je statický zmiešavač na homogenizáciu viskózových kvapalín, najma tavenín syntetických polymérov, ktorý pozostáva z plášťa, v ktorom je uložené aspoň jedno válcovité teleso· opatrené najmenej jedným středovým prívodným kanálom, na ktorý sú připojené přívodně prietókové kanáliky z obvodu vyúsťujúce do středu priečneho kanála, ktorého obidva konce vyúsťujú do prvej zbernej obvodovej drážky.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a static mixer for homogenizing viscous liquids, in particular melts of synthetic polymers, comprising a sheath enclosing at least one cylindrical body provided with at least one central inlet duct to which inlet flow channels are connected from the periphery to the transverse center a channel, both ends of which extend into a first collecting circumferential groove.

Z prvej zbernej obvodovej zrážky výhodné polkruhového prierezu vyúsťujú ďalšie šikmé prietókové kanáliky do středu druhého priečneho kanála, ktorý na obidvoch koncoch vyúsťuje do druhej zbernej obvudověj drážky. Na obvodovej ploché pod prvou, ako aj pod druhou zbernou obvodovou drážkou sú vyhotovené prietókové kanáliky alebo drážky. Počet zberných obvodových drážok, vyhotovených na telese zmiešavača představuje počet jeho zmiešavacích stupňov, ktoré možno voliť podfa požadovaného výsledného zmiešavacieho efektu s ohfadom na únosné straty tlaku pretekajúceho zmiešavacieho kvapalného média.From the first collecting circumferential collision of the preferred semicircular cross-section, further oblique flow channels extend into the center of the second transverse channel, which at both ends results in a second collecting groove. Flow channels or grooves are provided on the circumferential flat under the first as well as the second collecting circumferential groove. The number of collecting circumferential grooves provided on the mixer body represents the number of its mixing stages, which can be selected according to the desired resulting mixing effect with respect to the tolerable pressure losses of the flowing mixing liquid medium.

Statický zmiešavač podfa vynálezu představuje nový typ niekofkostupňového zmiešavača s vynikajúcim makro-zmiešavacímThe static mixer of the present invention represents a new type of multi-stage mixer with an excellent macro-mixer

O 1Í5 9 2 účinkom, ktorý sa osvědčil aj pri zmiešavání heterogénnej viaczložkovej zmesi viskóznych kvapalín.It has also been shown to be effective in mixing a heterogeneous multi-component mixture of viscous liquids.

Vyššiehio zdokonaleného účinku statického zmiešavača možno dosiahnuť v kombinácii s prívodnou zmiešavacou komorou podta CS, AO 260 188.A more advanced effect of the static mixer can be achieved in combination with the CS inlet mixing chamber, AO 260 188.

Prívodnou zmiešavacou komorou sa dosahuje požadovaná rovnoměrnost rozptýlenia dvoch zmiešavaných zložiek viskóznych kvapalín už pri použití dvojstupňového statického zmiešavača.The inlet mixing chamber achieves the desired uniformity of dispersion of the two mixed components of the viscous liquids by using a two-stage static mixer.

Na priloženom výkrese je znázorněný příklad statického zmiešavača podta vynálezu, pričom na obr. la až ld sú detailué řezy a pohíady na teleso statického zmiešavača.In the accompanying drawing, an example of a static mixer according to the invention is shown. 1a to 1d are detailed cross-sectional views and views of the static mixer body.

Na obr. la až ld je znázorněné teleso statického zmiešavača pričom na obr. la je jeho nárys v řeze, na obr. lb je bokorys v řeze, na obr. 1c je v pohlade jeho· pódorys a na obr. Id je jeho spodný pohtad. Na obrazoch la až ld je v plášti 1 uložené teleso statického zmiešavača 10 opatřené najmenej jedným středovým privodným kenálom 11, na ktorý sú připojené přívodně prietokové kanáliky Í2 z obvodu vyúsťujúce do středu prvého priečneho kanála 13, ktorý na obidvoch koncoch vyúsťuje do prvej zbernej ohvodovej drážky 14.In FIG. 1a to 1d show a static mixer body wherein FIG. 1a is a cross-sectional front view thereof, FIG. 1b is a cross-sectional side view of FIG. 1c is a plan view thereof and FIG. Id is his bottom view. In Figures 1a-1d, the housing 1 of the static mixer body 10 is provided with at least one central supply channel 11 to which the inlet flow channels 12 are connected from the periphery leading to the center of the first transverse channel 13, which leads to the first collecting groove at both ends. 14th

Z prvej zbernej ohvodovej drážky 14, ktorá je výhodné polkruhového prierezu, vyúsťujú šikmé prietokové kanáliky 15 přibližné do středu druhého priečneho kanála 16, ktorý na obidvoch koncoch vyúsťuje do druhej zbernej ohvodovej drážky 18. Na ohvodovej ploché 19, 20 telesa statického zmiešavača 10 sú vytvořené polkruhové drážky 21, ktoré móžu byť na obvodových plochách 19, 20 nad sebou vystriedané. Z druhej zbernej ohvodovej drážky 18 vyúsťujú ďalšie šikmé prietokové kanáliky 22. Středovým privodným kanálom 11 a prietokovými kanálikml z obvodu 12 preteká kvapalné médium do· středu priečneho kanála 13 odkial' vytéká médium obidvoma koncami do prvej zbernej ohvodovej drážky 14, kde dochádza k pootočeniu toku. Kvapalné médium ďalej preteká čiastočne cez obvodové drážky 21 a čiastočne cez šikmé prietokové kanáliky 35 do středu druhého priečneho kanála 16, odkial médium vytéká obidvomar koncami do- druhej zbernej obvodové] drážky 18, kde sa opat tok pootočí a znova sa rozděluje a vytéká čiastočne šikmými prietokovými kanálmi 15, a čiastočne obvodovými drážkami 21 von z telesa zmiešavača. Šikmé prietokové kanáliky 15, ktoré sú v polohe vzhladom na priečny kanál pootočené o 90°, móžu byť dimenzované s váčším prierezom, čím sa dosahuje intenzívně prúdenie kvapalného média na obidvoch koncoch priečneho kanála 13, 1S, vyúsťujúceho na obidve strany zberných obvodových drážok 14, 18.From the first collecting groove 14, which is advantageous of the semicircular cross-section, the oblique flow channels 15 extend approximately to the center of the second transverse channel 16, which at both ends opens into the second collecting groove 18. On the radial flat 19, 20 the static mixer bodies 10 are formed. semicircular grooves 21 which can be interchanged on the peripheral surfaces 19, 20. Further oblique flow channels 22 extend from the second collecting groove 18. Through the central inlet channel 11 and the flow channels from the circuit 12, the liquid medium flows into the center of the transverse channel 13 from where the medium flows at both ends into the first collecting groove 14. . The liquid medium further flows partly through the peripheral grooves 21 and partly through the oblique flow channels 35 to the center of the second transverse channel 16 from where the medium flows both ends of the second collecting peripheral groove 18 where the flow is rotated and redistributed and flows partially oblique. through the flow channels 15, and partly by circumferential grooves 21 outside of the mixer body. The oblique flow channels 15, which are rotated 90 ° relative to the transverse channel, can be sized with a larger cross-section, thereby achieving an intense flow of liquid medium at both ends of the transverse channel 13, 1S leading to both sides of the collecting grooves 14, 18th

Praktické skúšky preukázali velmi dobrú účinnost zmiešavača pódia vynálezu. Odskušaný bol dvojstupňový statický zmiešavač s priemerom 0 40 mm. v kombinácii s jednou zložkou média bola tavenina režného — nefarbeného polypropylénu s indexem toku 10 g/10 min a druhou zložkou média bola tavenina farebného polyetylénu s indexom toku 20 g/10 min. Pozitivně výsledky skúšok preukázali požadovaná distribúciu jednej zložky v druhej v celom priereze toku dvojzložkovej zmesi. Pracovná teplota bola 230 °C, prietočný výkon 60 kg/ /h zmesi, sirota tlaku na dvojstupňovém zmiešavači Lola 2 MPa.Practical tests have shown a very good mixer efficiency according to the invention. A two-stage static mixer with a diameter of 0 40 mm was tested. in combination with one component of the medium, the melt of non-dyed polypropylene with a flow index of 10 g / 10 min and the other component of the medium was a melt of colored polyethylene with a flow index of 20 g / 10 min. Positive test results showed the desired distribution of one component in another over the entire cross-sectional flow of the binary mixture. The working temperature was 230 ° C, the flow rate was 60 kg / / h of the mixture, the orphan pressure on the two-stage Lola 2 MPa mixer.

Claims

The effect of this is to be proven to be effective in mixing heterogeneous multi-component viscous liquids. A higher improved effect of the static mixer can be achieved in combination with the CS, AO 260 188 feed mixing chamber. The feed mixing chamber achieves the desired uniformity of dispersion of the two mixed viscous liquids already using a two-stage static mixer. . The accompanying drawing shows an example of a static mixer according to the invention, wherein in Figures 1a-1d there are detailed cross-sections and details of a static mixer body. 1a to 1d show the body of a static mixer, wherein in FIG. 1a it is a cross-sectional view, FIG. 1b is a side elevational view, FIG. 1c is a plan view of FIG. bottom view. 1a to 1d, a static mixer 10 is provided in the housing 1, provided with at least one central feed channel 11, to which the inlet flow channels 12 are connected from the periphery leading to the front of the first transverse channel 13, which ends at both ends into the first collection circumferential groove 14. From the first collecting circumferential groove 14, which is preferably a semicircular cross-section, the oblique flow channels 14 converge towards the center of the second transverse channel 16, which at both ends results in a second collecting circumferential groove 18 The circular flat 19, 20 of the static mixer 10 are provided with semicircular grooves 21 which can be superposed one above the other on the peripheral surfaces 19, 20. Further oblique flow channels 22 emerge from the second collecting circumferential groove 18. The fluid medium flows into the center of the transverse channel 13 through the central inlet channel 11 and through the flow channels from the circuit 12. the fluid flows through both ends into the first collecting circumferential groove 14 where the flow is rotated. Furthermore, the liquid medium flows partly through the circumferential grooves 21 and partly through the inclined flow channels 35 to the center of the second transverse channel 1S, cf. the medium flows out of the chamber through the ends of the second collecting circumferential groove 18, where the flow is rotated and then distributed and flows partly through the slant flow channels 15, and the partially circumferential grooves 21 out of the mixer body. The oblique flow passages 15, which are in a position with respect to the transverse ducts rotated by 90 °, can be dimensioned by a weld cross section, thereby achieving an intensive flow of the liquid medium at both ends of the transverse duct 13, 11S reaching both. on the sides of the collecting grooves 14, 18. Practical tests have shown a very good performance of the blender of the invention. A two-stage static mixer with a diameter of 40 mm was tested. in combination with one medium component, the melt of the overcoated non-colored polypropylene with a flow rate of 10 g / 10 min and the second component was a melt of colored polyethylene with a melt index of 20 g / 10 min. Positive test results showed the desired distribution of one component in the other throughout the flow of the two-component mixture. The working temperature was 230 ° C, the flow rate of 60 kg // h of the mixture, the loss of pressure on the two-stage mixer! beta 2 MPa. OBJECT

A static mixer for the homogenization of viscous liquids, consisting of a jacket with a mixing body, characterized in that at least one mixing body (10) embedded in the housing (1j is provided with at least one central inlet channel (1i1 to which are connected thereto) a flow channel (12) from the periphery, resulting in the center of the transverse channel (13), the two ends of which extend into the collecting circumferential groove (14), further resulting in further oblique INVENTION flow channels (15) as well as circumferential flow channels (. 21).

2. A static mixer for the homogenization of viscous liquids according to claim 1, wherein at least one aperture circumferential groove (18) is formed beneath the circumferential groove (14) on the mixing body (10), wherein the transverse channels (13, 16) result in respective collecting circuitry. the grooves (14, 18) are rotated with each other. 1 sheet of drawings