DD140653A1 - STATIC MIX AND HOMOGENIZATION DEVICE - Google Patents
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- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
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- B01F25/431—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
Abstract
Die Erfindung betrifft eine statische Misch- und Homogenisiervorrichtung zum Mischen plastischer oder viskoser Massen, insbesondere in Rohrleitungssystemen. Das Ziel besteht in der einfachen konstruktiven Lösung und der Verbesserung der Qualität der strömenden Schmelze sowie des Gebrauchswertverhaltens der ersponnenen Fäden. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der starken Vergleichmäßigung des Verweilzeitspektrums der Schmelzepartikelchen zwischen Rohrwandung und Rohrmittelpunkt. Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß die kreisförmig bzw. dreieckförmig in die kaskadenförmig und versetzt angeordneten Mischscheiben eingearbeitete Aussparung im Bereich zwischen 5 und 49% des Strömungsquerschnittes des Rohres liegt. Die erfindungsgemäße Lösung wird zum Mischen und Homogenisieren, insbesondere in Extrusionsanlagen für die Plastverarbeitung, eingesetzt. -The invention relates to a static mixing and Homogenizer for mixing plastic or viscous Masses, especially in piping systems. The goal exists in the simple constructive solution and the improvement of Quality of the flowing melt and the use value behavior of the spun threads. The object of the invention is in the strong homogenization of the residence time spectrum of Melt particles between the pipe wall and the center of the pipe. The problem is solved by the fact that the circular or triangular in the cascade and offset arranged Mixing discs incorporated recess in the range between 5 and 49% of the flow cross-section of the tube is. The solution according to the invention is for mixing and homogenizing, especially in extrusion plants for plastics processing, used. -
Description
7 37 3
Titel der ErfindungTitle of the invention
Statische Misch- und HoraogenisiervorrichtungStatic mixing and Horaogenisiervorrichtung
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft eine statische Misch- und Homogenisiervorrichtung zum Mischen plastischer oder viskoser Massen, insbesondere in Rohrleitungssystemen·The invention relates to a static mixing and homogenizing device for mixing plastic or viscous masses, in particular in piping systems.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Vorrichtungen zum Mischen und Homogenisieren von plastischen oder viskosen Massen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt.Devices for mixing and homogenizing plastic or viscous masses are known in various embodiments.
Gemäß GB-PS 1 238 506 ist eine Vorrichtung bekannt, die durch ihre konstruktive Gestaltung den Schmelzestrom innerhalb eines Rohres in yx Teilschmelzeströme aufteilt (y = 4 und χ = Anzahl der Elemente), wobei Schmelzeteilchen von der Rohrwandung zur Mitte des Rohres und umgekehrt umgelagert werden.According to GB-PS 1 238 506 a device is known, which divides the melt stream within a tube into y x partial melt streams (y = 4 and χ = number of elements) by their structural design, with melt particles from the tube wall to the center of the tube and vice versa be relocated.
Nachteilig an dieser Lösung ist, daß der Fertigungsaufwand sehr hoch ist und keine 100 %ige Ablösung der an der* Rohrwandung fließenden Schmelzepartikelchen erfolgt. Zur Verbesserung der Homogenität der Schmelze ist eine weitere Lösung aus der GB-PS 1 220 688 bekannt, die die Schmelze durch axiale und radiale Aufteilungs- bzw, Umlagerungsvorgänge durchmischt. Der eckige Strömungskanal und die darin herrschenden Geschwindigkeitsgradienten und die schwierige, aufwendige Fertigung sind ungünstige Merkmale dieses Mischers. Des weiteren schränkt der. entstehende Druckabfall die Kombinationslänge der Mischer sowohl nach der GB-PS 1 238 506 als auch nach der GB-PS T 220 688 stark ein.A disadvantage of this solution is that the production cost is very high and no 100% replacement of flowing on the * pipe wall melted particles takes place. To improve the homogeneity of the melt, a further solution from GB-PS 1 220 688 is known, which mixes the melt by axial and radial division or, rearrangement operations. The angular flow channel and the speed gradients prevailing therein and the difficult, complex production are unfavorable features of this mixer. Furthermore, the limits. resulting pressure drop the combination length of the mixer both according to GB-PS 1 238 506 and after the GB-PS T 220 688 a strong.
In der GB-PS 1 360 751 wird ein Spiralmischelement geschützt, mit dem die Schichtenbildung nach der Gesetzmäßigkeit yx erf.olgt, worin y = 2 ist und χ = die Anzahl der Einzelelemente darstellt. Diese Lösung hat den Vorteil, daß außer der Mischwirkung durch Schichtenbildung über die Links-Rechts-Anordnung der Spiralenelemente eine zusätzliche Turbulenz erzeugt wird, die den Misch-, effekt unterstützt. Voraussetzung für die volle Funktionstüchtigkeit dieses Mischers ist, daß die Elemente in das Schmelzerohr eingeschliffen werden müssen, um eine einwandfreie Anlage an der Rohrwandung zu erzielen. Das Einschleifen macht sich notwendig, damit zwischen Rohrwandung und den Mischelementen kein zu großes Spiel vorhanden ist. Ein zu großes Spiel würde verursachen, daß die wandungsnahen Schmelzeschichten, die es ganz besonders abzulösen gilt, im vorhandenen Spiel zwischen Mischerelement und Rohrwandung weiterströmen, ohne in den Mischprozeß einbezogen zu werden. Der Einschleifprozeß derartiger Spiralmischeiemente ist aber äußerst aufwendig und kostspielig zugleich.In GB-PS 1 360 751 a spiral mixing element is protected, with which the layer formation according to the law y x erf.folgt, where y = 2 and χ = represents the number of individual elements. This solution has the advantage that in addition to the mixing effect by layer formation on the left-right arrangement of the spiral elements, an additional turbulence is generated, which supports the mixing, effect. The prerequisite for the full functionality of this mixer is that the elements must be ground into the molten tube in order to achieve a perfect contact with the pipe wall. The grinding in is necessary so that there is not too much play between the pipe wall and the mixing elements. Too large a game would cause the near-wall melt layers, which is particularly strong to replace, continue to flow in the existing game between mixer element and pipe wall, without being involved in the mixing process. The grinding process of such Spiralmischeiemente is extremely complex and costly at the same time.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Es ist Ziel der Erfindung, eine statische Misch- und Homogenisiervorrichtung, insbesondere für Verteilerleitungen, so zu gestalten, daß durch eine einfache konstruktive Lösung die Qualität der strömenden Schmelze und das Gebrauchsv/ertverhalten der ersponnenen Fäden bzw« den daraus hergestellten1Endprodukten verbessert wird.The object of the invention to provide a static mixing and homogenizing, in particular for distribution lines, to be designed so that by a simple constructive solution, the quality of the flowing melt and the Gebrauchsv / ertverhalten of the spun yarns or "improve the 1 end products produced therefrom.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine statische Misch- und Homogenisiervorrichtung, insbesondere für Schmelzeleitungen, zu schaffen, mit der das Verweilzeitspektrum der Schmelzepartikelchen zwischen Rohrwandung und Rohrmittelpunkt stark vergleichmäßigt wird und somit speziell bei mit thermisch empfindlichen Farbstoffen versetzten Schmelzen eine in gewissen Grenzen gleichbleibende Verweilzeit zwischen Rohrmitte und Rohrwandung erzielt wird.The invention has for its object to provide a static mixing and homogenizing, especially for melt lines, with which the residence time spectrum of the melt particles between tube wall and center of the pipe is greatly homogenized and thus, especially in offset with thermally sensitive dyes melting within a certain limits uniform residence time between pipe center and pipe wall is achieved.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß im Inneren eines schrnelzefUhrenden Rohres kaskadenförmig Mischscheiben angeordnet sind, deren Aussparung im Bereich zwischen 5 und 49 % des Strömungsquerschnittes des Rohres liegt und die Aussparungen gegeneinander so versetzt sind, daß in Fließrichtung keine Vorzugsströmung entsteht, wobei 51 bis 95 % der Schmelzepartikelchen beim Passieren der einzelnen Mischscheiben von der Rohrws,ndung abgelöst und mit Schmelzepartikelchen des übrigen Strömungsquerschnittes vermischt werden.According to the invention the object is achieved in that cascading mixing discs are arranged in the interior of a shrimp-carrying tube, the recess is in the range between 5 and 49 % of the flow cross-section of the tube and the recesses are offset from each other so that in the flow direction no preferential flow is formed, wherein 51 bis 95 % of the melt particles are separated from the pipe wall when passing through the individual mixing disks and mixed with melt particles of the remaining flow cross section.
Die Mischscheiben sind dabei so ausgebildet, daß ihre Stirnflächen zum Scheibenmittelpunkt hin gleichmäßig geneigt bzw·" gekrümmt sind und die Aussparung kreisförmig oder dreieckfb'rmig ausgearbeitet ist. Das laminare Strömungsprofil einer wandhaftenden Polymerschmelze wird durch die erfindungsgemäße Lösung derart zerstört, daß die durch die Wandhaftung bedingt langsam strömenden Schmelzerandschichten gezwungen abgelöst, zur Mitte der Mischscheibe geführt und im Bereich der Aussparung durch die vorhandenen Geschwindigkeitsdifferentiale der einzelnen- Strömungsanteile beschleunigt werden, wobei ein besonders guter Mischeffekt langsam und schnell fließender Schmelzeschichten erzielt wird. Dieses Wechselspiel der Vermischung zwischen den besonders langsam fließenden Randschmelzeschichten und den schnell fließenden Bereichen wiederholt sich innerhalb der erfindungsgemäßen kaskadenförmigen Anordnung entsprechend der Anzahl der Mischscheiben. Entsprechend der verfügbaren Rohrlänge und eines vertretbaren Druckabfalls können die Mischscheiben im Bereich von 5 bis 49 % des Strömungsquerschnittes des Rohres ausgearbeitet werden. Durch Variation der Neigung bzw. Krümmung der Stirnflächen der Mischscheiben kann der Ablösungsvorgang der langsam strömenden Schmelzeschichten an der Rohrwandung intensiv aber auch sehr schonend erfolgen. Dies ist abhängig davon, welcher Druckabfall bzw« welche Temperierung bzw. Temperaturerhöhung in der erfindungsgemäßen Misch- und Homogenisiervorrichtung zulässig sind. Die Gestaltung der Mischscheiben ist natürlich sehr stark von der Schmelzviskosität abhängig. Pur hochviskose Schmelzen sind die Aussparungen vorzugsweise zwischen 25 und 49 % und für niedrigviskose Schmelzen zwischen 5 und 25 % des Strömungsquerschnittes des Rohres zu wählen. Um den Druckabfall in praktisch vertretbaren Grenzen zu halten, müssen die Krümmungen bzw. -Neigungen der Stirnflächen der Mischscheiben auf die Schmelzeviskosität abgestimmt Werden. Dabei gilt, daß mit wachsen-The mixing disks are designed so that their end faces are evenly inclined towards the center of the disk, and the recess is circular or triangular Conditionally slowly flowing Schmelzzerandschichten forced peeled away, led to the center of the mixing disk and accelerated in the recess by the existing speed differentials of the individual-flow components, with a particularly good mixing effect of slow and fast flowing melt layers is achieved.This interplay of mixing between the particularly slowly flowing Edge melt layers and the rapidly flowing regions are repeated within the cascaded arrangement according to the invention in accordance with the number of mixing disks ren tube length and a reasonable pressure drop, the mixing discs can be worked in the range of 5 to 49 % of the flow cross-section of the tube. By varying the inclination or curvature of the end faces of the mixing disks, the detachment process of the slowly flowing melt layers on the pipe wall can take place intensively but also very gently. This depends on which pressure drop or which temperature control or temperature increase are permissible in the mixing and homogenizing device according to the invention. Of course, the design of the mixing disks is very much dependent on the melt viscosity. Pure high-viscosity melts, the recesses are preferably between 25 and 49 % and to choose for low-viscosity melts between 5 and 25 % of the flow cross-section of the tube. In order to keep the pressure drop within practically acceptable limits, the curvatures or inclinations of the end faces of the mixing disks must be matched to the melt viscosity. It is true that with growing
der Schmelzeviskosität die ITeigung bzw* Krümmung der Stirnflächen der Mischscheiben größer zu wählen ist, d. h., daß der Ablösungsvorgang schonender und gleichmäßiger zu erfolgen hat«the melt viscosity the inclination or curvature of the end faces of the mixing disks is to be selected larger, d. that the detachment process should be gentler and more uniform «
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel naherThe invention is intended to be closer to an embodiment
erläutert werden.be explained.
In den zugehörigen Zeichnungen zeigen;In the accompanying drawings show;
Fig. 1: Schnitt durch einen KaskadenmischerFig. 1: section through a cascade mixer
Fig. 2: Schnitt A-A nach Pig. IFig. 2: section A-A after Pig. I
Pig. 3; Schnitt B-B nach Fig. 1Pig. 3; Section B-B of FIG. 1
Fig. 4: Schnitt C-O nach Fig. 14 shows section C-O of FIG. 1
Fig. 5: Schnitt D-D nach Fig. 15 shows section D-D according to FIG. 1
Fig. 6: Schnitt E-E nach Fig. 16 shows section E-E of FIG. 1
Fig. 7: ϊ Schnitt F-F nach Fig. 1FIG. 7: ϊ section FF according to FIG. 1
Fig. 8: Schnitt G-G nach Fig. 18: section G-G of FIG. 1
Figo 9: Draufsicht auf eine Mischscheibe mit kreisförmigem Ausschnitt und gekrüminten StirnflächenFig. 9: Top view of a mixing disk with a circular cut-out and curved end faces
Fig. 10: den Schnitt H-H nach Fig.10 shows the section H-H of FIG.
Fig« 11: Draufsicht auf eine Mischscheibe mit dreieck-11 shows a plan view of a mixing disk with triangular
förmigem Ausschnitt und gekrümmten Stirnflächenshaped cutout and curved end faces
Pig. 12: den Schnitt I-I nach Fig. 11Pig. 12: the section I-I in FIG. 11
Pig. 13: Draufsicht auf eine Mischscheibe mit kreisförmigem Ausschnitt und stetig geneigten . Stirnflächen .Pig. 13: Top view of a mixing disk with a circular cut-out and continuously inclined. End faces.
Pig. 14: den Schnitt K-K nach Pig. 13Pig. 14: the cut K-K after Pig. 13
Fig. 15t Draufsicht auf eine Mischscheibe mit dreieckförmigem Ausschnitt und stetig geneigten Stirnflächen15t top view of a mixing disk with a triangular cutout and continuously inclined end faces
Pig. 16: den Schnitt L-L nach Pig. 15Pig. 16: the cut L-L to Pig. 15
Pig. 1 zeigt die erfindungagemäße Lösung im Schnitt mit Mischscheiben 1. Die Mischscheiben 1 können im Schmelzerohr 5 durch eine nicht dargestellte Welle zentriert und arretiert werden. Die vom Aufschmelzorgan gelieferte Schmelze wird durch die Mischscheibe 1 an deren gekrümmten Stirnflächen 2 zwangsläufig zur Mitte geführt und im Bereich der Aussparung 3 wieder beschleunigt, wobei im Bereich der die Aussparung teilweise begrenzende Schnittlinie 4 Schmelzeschichten des randnahen Bereiches mit Schmelzeschichten aus dem mittleren Bereich des ansonsten laminaren Schmelzeflusses zusammengeführt und vermischt werden.Pig. 1 shows the solution according to the invention in section with mixing disks 1. The mixing disks 1 can be centered and locked in the molten pipe 5 by a shaft (not shown). The melt supplied by the melting is forced by the mixing disk 1 at the curved end faces 2 necessarily centered and accelerated again in the region of the recess 3, wherein in the region of the recess partially limiting cutting line 4 melt layers of the near-edge region with melt layers from the middle region of the otherwise laminar melt flow are brought together and mixed.
In Pig. 2 bis 8 (Schnitt A-A bis Schnitt G-G) wird die vorteilhafte Anordnung der Mischscheiben 1 und zwar so gezeigt, daß keine Vorzugsströmung in der Misch- und Homogenisiervorrichtung vorhanden ist. Durch die Wahl der Größe und der Geometrie der Aussparung 3 kann die erfindungsgemäße Lösung den verschiedenartigsten Schmelzemodifikationen angepaßt werden.In Pig. 2 to 8 (section A-A to section G-G), the advantageous arrangement of the mixing discs 1 and indeed shown so that no preferential flow is present in the mixing and homogenizing. By choosing the size and the geometry of the recess 3, the solution according to the invention can be adapted to the most diverse melt modifications.
Durch die mutige Zentrierung der Mischscheiben 1 über die nicht dargestellte V/elle und der Verspannung der Mischs-cheiben 1 gegeneinander ist ein problemloses Überschleifen des Außendurchmessers der Mischscheiben 1 der Vorrichtung möglich. Die Einarbeitung der Aussparungen 3 kann nach dem Überschleifen erfolgen. Die Fig. 9 bis 16 zeigen Varianten der Mischscheiben 1 mit den dazugehörigen Schnitten H-H bis L-L. Pig. 9 zeigt eine Mischscheibe mit kreisförmiger Aussparung 3» wobei diese durch die Schnittlinie 4und die Wandung des Rohres 5 ,begrenzt wird..Due to the courageous centering of the mixing disks 1 via the V / elle not shown and the tension of the mixing-cheeses 1 against each other, a smooth grinding of the outer diameter of the mixing disks 1 of the device is possible. The incorporation of the recesses 3 can be done after the grinding. FIGS. 9 to 16 show variants of the mixing disks 1 with the associated sections H-H to L-L. Pig. 9 shows a mixing disk with a circular recess 3, which is delimited by the section line 4 and the wall of the pipe 5.
Aus Pig. 10 sind die gekrümmten Stirnflächen 2 ersichtlich* Die kaskadenförmige Anordnung dieser Mischscheiben geht aus der Schnittdarstellung gemäß Pig. 1 und den dazugehörigen Pig. 2 bis 8 hervor.From Pig. 10, the curved end faces 2 can be seen * The cascaded arrangement of these mixing discs is from the sectional view of Pig. 1 and the associated pig. 2 to 8 show.
Eine Mischscheibe 1 mit dreieckförmiger Aussparung 3» wobei diese durch die Stirnfläche 6 und die V/andung des Rohres begrenzt ist, wird in Pig. 11 gezeigt.A mixing disk 1 with triangular recess 3 ", which is bounded by the end face 6 and the V / orung of the tube is in Pig. 11 shown.
Die Pig* 12 zeigt den dazugehörigen Schnitt mit den gekrümmten Stirnflächen 2.The Pig * 12 shows the corresponding section with the curved end faces 2.
Pig· 13 his 16 zeigen ähnliche Mischscheiben 1, nur daß die Stirnflächen 6 zum Mittelpunkt hin anstatt gekrümmt stetig geneigt sind.Pig · 13 his 16 show similar mixing discs 1, except that the end faces 6 are inclined towards the center instead of curved steadily.
Claims (2)
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DD78209736A DD140653A1 (en) | 1978-12-14 | 1978-12-14 | STATIC MIX AND HOMOGENIZATION DEVICE |
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DD (1) | DD140653A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4907725A (en) * | 1987-01-12 | 1990-03-13 | Lancer Corporation | Liquid dispenser mixing nozzle |
WO1994009892A1 (en) * | 1991-05-20 | 1994-05-11 | Liu Erh | Mechanical oil/water emulsifier |
-
1978
- 1978-12-14 DD DD78209736A patent/DD140653A1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US4907725A (en) * | 1987-01-12 | 1990-03-13 | Lancer Corporation | Liquid dispenser mixing nozzle |
WO1994009892A1 (en) * | 1991-05-20 | 1994-05-11 | Liu Erh | Mechanical oil/water emulsifier |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PV | Patent disclaimer (addendum to changes before extension act) |