DD161209A1

DD161209A1 - Einrichtung zum statischen mischen fluider medien

Info

Publication number: DD161209A1
Application number: DD81233580A
Authority: DD
Inventors: Karl-Heinz Redlich; Kurt Winkler; Bernd Kulbe; Werner Kubick
Original assignee: Adw Ddr
Priority date: 1981-09-25
Filing date: 1981-09-25
Publication date: 1985-06-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum statischen Mischen fluider Medien. Das Ziel der Erfindung ist die Entwicklung einer statischen Mischeinrichtung, die leicht herzustellen ist und durch die vollstaendige Ausnutzung des Querschnitts einen intensiven Mischeffekt bei relativ geringem Druckverlust hervorruft. Dies wird dadurch erreicht, dass in einem Mischrohr mindestens zwei ebene Platten in einem Winkel von 40 bis 90 zur Rohrachse angeordnet sind, die Platten aus formperforiertem Material mit breiten, zur mittleren Materialebene schraeggestellten Stegen bestehen und dass von den Platten ein Abschnitt von 5 bis 40% freibleibt, der bei aufeinanderfolgenden Platten diametral angeordnet ist. Anwendungsgebiete sind alle Industriezweige, in denen eine intensive und kontinuierliche Mischtechnik erforderlich sind, wie z. B. die chemische-, pharmazeutische-, Plast-, Farb- und Lebensmittelindustrie. Fig. 1

Description

233580 2

Berlin', .den 9·.9· 1981 251/4191/111

Erfinder.

Dr. K.-H. Redlich

Dr. K. Winkler

Einrichtung suin statischen "Mischen fluider Medien

Anwendungsgebiet der Erfindung; ,

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum statischen Mischen fluider Medien, wie Gase oder "Flüssigkeiten. Die Einrichtung kann insbesondere für niedrigviskose, aber auch für hochviskose Medien eingesetzt werden. . •Anwendungsgebiete sind alle Industriezweige, in denen eine intensive und kontinuierliche Mischtechnik erforderlich ist, wie z. B. die chemische Industrie, aber auch die pharmazeutische -, Plast7, Färb- und Lebensmittelindustrie.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es. sind Mischereinbauten bekannt, die aus rechtwinklig zur Rohrachse angeordneten Scheiben bestehen. Die "Schaschlik"-Einbauten (Chemie-Ingenieur-Technik, 44 (1972) 18, S. 1054) besitzen Platten aus glattem Blech, deren Fläche der halben Fläche des Rohrquerschnittes entspricht und die abwechselnd von der einen und von der anderen Seite in das Rohr ragen. Den zu mischenden Medien v/ird im Rohr eine wellenförmige Bewegung: aufgezwungen, die relativ lange Mischstrecken erfordert und es gibt hinter den Scheiben tote Winkel, in denen sich das Mischgut festsetzen kann.

In der CH 564 966 werden in das Rohr Mischscheiben eingesetzt, deren Dicke mindestens ein Zehntel der Querabmessung der Leitung beträgt und in die konische öffnungen mit den unterschiedlichsten Pormen eingebracht sind, die zum Teil auch spiralförmige Hüten besitzen. Aufgrund der komplizierten Gestaltung der Öffnungen in den Scheiben können diese zwar eine recht gute Durchmischung erreichen, die Herstellung der Scheiben erfordert aber einen sehr hohen Per ti gungs'auf wand.

Die Zwischenscheiben gemäß US 3 582 048 besitzen schräge Bohrungen,^ durch die das Mischgut gezielt umgelenkt wird. Diese Scheiben rufen jedoch einen sehr großen Druckverlust hervor und erfordern einen hohen Materialaufwand, da die Scheiben zur Erreichung einer ausreichenden Umschichtung eine beachtliche Stärke haben müssen.

Es- sind auch Mischeinbauten bekannt, in denen die Platten zur Rohrachse geneigt angeordnet sind. Im DE2525 020 und DE 2 810 648 sind äußere (ringförmige) und innere elliptische Leitflächen geneigt zueinander in das Rohr schräg.eingebaut. Hierbei ist aber die Quervermischung sehr gering, so daß-lange .Mischstrecken erforderlich sind und somit auch ein hoher Druckverlust entsteht, und es bilden sich am Rand Bereiche,: in denen das Mischgut unerwünscht lange verweilen kann.

Nach der .DE 3 032 132 werden schräg angeordnete Platten mit der Rohrwand dicht verbunden und so Räume mit veränderlichem Querschnitt erhalten... Hierdurch wird hauptsächlich eine Geschwindigkeit sveränderung des strömenden Mediums erreicht, so daß am Ende jeder Platte durch die unterschiedliche Geschwindigkeit beider Teilströme eine Saugwirkung entsteht, die den Mischeffekt verbessert. Als Nachteil dieses Wirkprinzips sind der relativ hohe Energiebedarf und die erforderliche Fertigungsgenauigkeit (Randabdichtung der Platten) zu vermerken«

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Entwicklung einer statischen Mischeinrichtung, die leicht herzustellen ist und durch die vollständige Ausnutzung des Querschnitts einen intensiven

Mischeffekt bei relativ geringem Druckverlust hervorruft.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mischerelemente zu entwickeln, die an möglichst vielen Stellen des Mischerquerschnitts eine intensive Verwirbelung zur Erzeugung eines Hohen Mischeffekts hervorrufen und die eine großräumige Strömung über den ganzen Miseherquerschnitt erzeugen, wobei eine fertigungstechnische einfache und montagemäßig günstige Gestaltung angestrebt wird.

Merkmale der Erfindung

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß in ein rohrartiges Gehäuse mit beliebigem Querschnitt Platten eingebaut werden, die rechtwinklig oder geneigt zur Achse des rohrartigen Gehäuses angeordnet sind und die aus einem formperforier- _t em ^Material „bes.teheja, ,dessen .besondere Kennzeichen breite, zur mittleren.Materialebene der Platten schräggestellte und in. eine Richtung geneigte Flächen oder Stege sind, die' .Öffnungen im Material umschließen.

Desweiteren ist für die erfindungsgemäßen-Mischereinsätze wesentlich, daß die Platten den Mischrohrquerschnitt nicht vollständig überdecken, sondern daß ein Abschnitt der Platten freibleibt. Bei geneigt eingebauten Platten wird der Abschnitt vorzugsweise' durch einen Schnitt rechtwinklig zur großen Achse entfernt·

Pur bestimmte Mischproblecie ist es vorteilhaft, wenn aufeinander folgende Platten um die Achse des rohrartigen Gehäuses gedreht werden.oder wenn: die Platten ans Teilen, so zusammengesetzt werden, daß die Stege in verschiedene Richtungen geneigt sind.

Eei den geneigt angeordneten Platten ist es zweckmäßig, wenn sich der freibleibende Abschnitt an der Stelle der Platte befindet, die von den strömenden Medien zuerst getroffen wird.

Eine weitere günstige Möglichkeit ergibt sich, dadurch, daß mehrere geneigt-angeordnete Platten parallel zueinander eingesetzt werden und daß. die folgende Gruppe paralleler Platten eine andere Neigung (bezogen auf die Rohrachse) erhält.

Wenn das .strömende Medium auf die Mischereinbauten trifft., wird es durch die Öffnungen der Platte in eine Vielzahl einzelner Strahlen.zerlegt, die durch die Stege umgelenkt werden. Hierdurch wird eine intensive kleinräumige Vermischung hervorgerufen. Darüber hinaus wird durch die Umlenkung eine großräumi'ge Querströmung erzeugt, die durch die Wirkung des freibleibenden Abschnitts und in bestimmten Fällen durch die geneigte Einbauweise der Platten verstärkt und gelenkt wird.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zum statischen Mischen zeichnet sich durch eine große Anzahl von Variationen aus, die ein. optimales Anpassen der Einrichtung an die unterschiedlichsten Mischprobleme ermöglicht.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel .näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Pig. 1: Perspektivische Schnittdarstellung eines runden Mischrohres mit vier rechtwinklig zur Rohrachse angeordne- ;; ten ebenen Platten;

Fig. 2: Ansicht einer ebenen Platte;

Fig. 3: Seitenansicht nach Fig. 2;

Fig. 4: Ansicht einer aus Teilen zusammengesetzten Platte;

Fig. 5J Ansicht eines aufgeschnittenen runden Mischrohres mit drei zur Rohrachse geneigt angeordneten ebenen Platten;

Fig. 6: Aufsicht nach Fig. 5» '

Fig. 7: Aufsicht auf ein aufgeschnittenes Mischrohr mit jeweils -drei zu einer Gruppe zusammengefaßten ebenen, geneigt angeordneten ebenen Platten«

Die Einrichtung zum statischen Mischen gemäß Pig. 1 besteht aus einem Rohr 1, in das mehrere ebene Platten 3 aus einem formperforiertein Material rechtwinklig zur Rohrachse 2 angebracht sind. Von den Platten 3 ist ein Abschnitt 6 entfernt worden, so daß an dieser Stelle der Rohrquerschnitt freibleibt. Die freibleibenden Abschnitte 6 werden bei den aufeinanderfolgenden Platten 3 alternierend auf gegenüberliegenden Seiten angebracht. Die HauptStrömungsrichtung der fluiden Medien ist durch den Pfeil 10 dargestellt. In Pig. 2 ist eine ebene Platte 3 dargestellt. Als herstellungsmäßig einfache Variante des formperforierten Materials wird hier Streckmetall mit einer großen Stegbreite 4 verwendet. Durch einen Schnitt längs der Kante 7 wird ein Abschnitt der runden ebenen Platte 3 entfernt. Die Seitenansicht der. Platte 3 auf der Pig. 3 zeigt deutlich die Lage der zur mittleren Materialebene 9 schräggestellten Stege 4, durch deren ..,Wirkung .,das ..strömende Medium, das in der Richtung 10 auf die Platte 3 trifft, mit einem bestimmten Winkel in die Richtjung umgelenkt wird.

Die zu mischenden Medien strömen in Richtung 10 durch das Rohr 1 und treffen auf die erste Platte 3· Sie werden durch die Öffnungen 5 in eine Vielzahl einzelner Strahlen zerlegt, die durch die schräggestellten Stege 4 nach unten umgelenkt werden. Hierbei bildet sich hinter jedem Steg 4 ein kleiner Wirbel aus, der eine intensive kleinräumige Vermischung, hervorruft. Die Umlenkung der einzelnen Strahlen summiert sich zu einer großräumigen Querströmung, die durch das am freibleibenden Abschnitt 6 ungehindert passierende Medium verstärkt wird und einen Drall um die Rohrachse 2 erhält. Durch die alternierende Anbringung der freibleibenden Abschnitte β wird der groSräumige Quertransport noch verstärkt. In Pig. 4 ist eine Platte 3 dargestellt, die aus zwei Teilen zusammengesetzt ist. Die Richtung des Umlenkeffekts 11 wird durch die unterschiedliche Lage des Streckmetalls auf dem einen Teil 8 nach unten und auf dem anderen Teil 8 nach oben vorgegeben. Durch diese Anordnung wird die großräumige Querströmung und die Rotation der Medien um die Rohrachse verstärkt.

Die Fig. 5 zeigt die Ansicht und die Pig. 6 die Aufsicht eines runden Mischrohres 1, in dem die.Platten 3 aus formperforiertem Material in einem Winkel 12 zur Rohrachse 2 von 45° angebracht sind. Die Platten 3 haben eine elliptische Form und an ihrem vorderen Ende, bezogen auf die Hauptströmungsrichtung 10 der fluiden Medien, bleibt ein Abschnitt.6 frei. Die Wirkungsweise der geneigt angeordneten Platten 3 ist analog der der rechtwinklig angeordneten, die großräumige Querströmung wird aber durch die geneigte Einbauweise der Platten 3 versträrkt. .

Für bestimmte Mischaufgaben ist es günstiger, wenn die geneigt eingebauten Platten 3 in einem geringerem Abstand aufeinander folgen. In Fig. 7 ist ein Mischrohr 1 dargestellt, in dem jeweils drei ebene Platten 3 zu einer Gruppe 13 zusammengefaßt sind, wobei die freibleibenden Abschnitte 6 alternierend angebracht sind.

Claims

Erfindungs an sprach

1· Einrichtung zum statischen Mischen fluider Medien, bestehend aus einem rohrartigen Gehäuse mit mindestens zwei darin angeordneten ebenen Mischereinsätzen aus formperforiertem Material, gekennzeichnet dadurch, daß die ebenen Platten (3) der Mischereinsätze in einem-Win-, kel (12) von 40 bis 90° zur Rohrachse (2) angeordnet sind und daß die ebenen Platten (3) aus einem formperforierten Material mit breiten Stegen (4) zwischen den Öffnungen (5) bestehen, wobei die Stege (4) zur mittleren Mateiialebene (9) schräggestellt sind, von der Platte (3) ein Abschnitt (β) von 5 bis 40 % der Plattenflächer.entferat ist, wobei die Schnittkante (7) des Abschnitts (6) etwa einen rechten Winkel mit der Drehachse der schräggestellten Stege (4) bildet und der freibleibende Ab- . schnitt (6) bei aufeinander folgenden Platten (3) diametral angeordnet ist und der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Platten (3) 0,2 bis 0,8 der geringsten lichten Weite des rohrartigen Gehäuses (1) beträgt·

2. Einrichtung zum statischen Mischen nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß" jede ebene Platte (3) im Verhältnis zur vorhergehenden ebenen Platte (3) so um die Rohrachse (2) gedreht wird, daß die Stege (4) in unterschiedliche Richtung, vorwiegend um 90 oder 180° gedreht, geneigt sind.

3« Einrichtung zum statischen Mischen nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß insbesondere bei.Anordnung der ebenen Platten (3) in einem Winkel (12) von 90° zur Rohrachse (2) die Platten aus Teilen (8) zusammengesetzt sind, bei denen die Stege (4) in unterschiedliche· Richtung, vorzugsweise entgegengesetzt, geneigt sind.

4· Einrichtung zum statischen Mischen nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die ebenen Platten (3) bei einer Meigung zur Rohrachse (2) von weniger als 90°, vorzugsweise bei einem Winkel von 45°» so angeordnet sind, daß sich die Winkel (12) aufeinanderfolgender Platten (3) alternie-

rend auf der einen and auf der anderen Seite der Rohrachse (2) befinden und sich der freibleibende Abschnitt (6) an der Stelle der Platte (3) befindet, die am nächsten am Aufgabeort der flulden Medien liegt·

5· Einrichtung zum statischen Mischen nach Punkt 1_} 2 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens zwei aufeinanderfolgende ebene Platten (3) die gleiche Neigung zur Rohrachse (2) besitzen und die darauffolgende Gruppe (1.3) ebener Platten (3) in einer anderen Richtung zur Rohrachse (2) angeordnet sind, wobei die ebenen Platten einer Gruppe (13) so angeordnet werden, daß sich die freibleibenden Flächen (6) benachbarter Platten (3) diagonal gegenüber befinden.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen