DD161209A1 - DEVICE FOR STATIC MIXING FLUIDER MEDIA - Google Patents
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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. 1The invention relates to a device for static mixing of fluid media. The object of the invention is the development of a static mixing device, which is easy to manufacture and by the full utilization of the cross section causes an intense mixing effect with relatively low pressure loss. This is achieved in that in a mixing tube at least two flat plates are arranged at an angle of 40 to 90 to the tube axis, the plates made of molded material with wide, the middle material plane geschraeggestellten webs and that of the plates, a section of 5 to 40 % is left, which is arranged diametrically in successive plates. Areas of application are all branches of industry in which an intensive and continuous mixing technique is required, such as: As the chemical, pharmaceutical, plastics, paint and food industries. Fig. 1
Description
233580 2233580 2
Berlin', .den 9·.9· 1981 251/4191/111Berlin, 9th · 9 · 1981 251/4191/111
Erfinder. Inventor .
Dr. K.-H. RedlichDr. K.-H. honest
Dr. K. WinklerDr. K. Winkler
Einrichtung suin statischen "Mischen fluider MedienDevice suin static "mixing fluid media
Anwendungsgebiet der Erfindung; , Field of application of the invention; .
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.The invention relates to a device for static mixing of fluid media, such as gases or "liquids." The device can be used in particular for low-viscosity, but also for highly viscous media .. Applications are all branches of industry in which an intensive and continuous mixing technique is required, such as eg the chemical industry, but also the pharmaceutical, plastics, dyeing and food industries.
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. Characteristic of the known technical solutions Es. mixer installations are known, which consist of at right angles to the tube axis arranged discs. The "shashlik" installations (Chemie-Ingenieur-Technik, 44 (1972) 18, p 1054) have plates made of smooth sheet whose area corresponds to half the area of the pipe cross-section and which alternately from one side and the other in the Pipe protrude. The media to be mixed in the tube a wave-shaped movement: forced, which requires relatively long mixing distances and there are behind the slices dead angles, in which the mix can settle.
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.In CH 564 966 mixing discs are used in the tube whose thickness is at least one-tenth of the transverse dimension of the line and in the conical openings are introduced with a variety of Pormen, some of which also have helical hats. Due to the complicated design of the openings in the discs, these may indeed achieve a very good mixing, but the production of the discs requires a very high per tion tion on 'wall.
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.The washers according to US Pat. No. 3,582,048 have oblique bores, by means of which the mix is selectively deflected. However, these discs cause a very large pressure loss and require a high cost of materials, since the discs must have a considerable strength to achieve a sufficient shift.
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.There are also Mischeinbauten known in which the plates are arranged inclined to the tube axis. In DE2525 020 and DE 2 810 648, outer (annular) and inner elliptical guide surfaces are inclinedly installed at an angle to each other in the pipe. Here, however, the cross-mixing is very low, so that-long .Mixing lines are required and thus a high pressure drop is formed, and it forms at the edge areas: in which the mix can remain undesirably long.
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«According to. DE 3 032 132 obliquely arranged plates are connected to the pipe wall tightly and so rooms with variable cross section obtained ... This mainly a speed change of the flowing medium is achieved, so that at the end of each plate by the different speed of the two streams one Suction effect is created, which improves the mixing effect. The disadvantage of this principle is the relatively high energy requirement and the required manufacturing accuracy (edge sealing of the plates). "
Ziel der Erfindung ist die Entwicklung einer statischen Mischeinrichtung, die leicht herzustellen ist und durch die vollständige Ausnutzung des Querschnitts einen intensivenThe aim of the invention is the development of a static mixing device, which is easy to manufacture and by the full utilization of the cross-section of an intense
Mischeffekt bei relativ geringem Druckverlust hervorruft.Mixing effect at relatively low pressure loss causes.
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.The invention has for its object to develop mixer elements which cause an intensive turbulence at many points of the mixer cross-section to produce a high mixing effect and generate a large-scale flow over the entire Miseher cross-section, with a production engineering simple and montageemäßig favorable design is sought.
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.According to the invention this is achieved in that in a tubular housing of arbitrary cross-section plates are installed, which are arranged at right angles or inclined to the axis of the tubular housing and made of a formperforier- _ ^ em ^ Material "bes.teheja, whose .special characteristics wide , to the average material level of the plates are inclined and in one direction inclined surfaces or webs, the '.Öffnungen in the material enclose.
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·Furthermore, it is essential for the mixer inserts according to the invention that the plates do not completely cover the mixing tube cross-section, but that a portion of the plates remains free. In the case of inclined plates, the section is preferably removed by a section perpendicular to the major axis.
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.For certain Mischproblecie it is advantageous if successive plates are rotated about the axis of the tubular housing or if: the plates are divided to the parts, so that the webs are inclined in different directions.
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.It is expedient for the inclined plates to be arranged when the remaining section is at the location of the plate which is hit first by the flowing media.
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.Another favorable possibility arises, in that a plurality of inclined-arranged plates are used parallel to each other and that. the following group of parallel plates receives a different slope (relative to the tube axis).
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.When the flowing medium hits the mixer internals, it is separated by the openings of the plate into a plurality of individual jets, which are deflected by the webs. As a result, an intensive small-scale mixing is caused. In addition, the deflection creates a large-scale transverse flow, which is amplified and steered by the action of the remaining part and, in certain cases, by the inclined installation of the plates.
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.The inventive device for static mixing is characterized by a large number of variations, the one. optimally adapting the device to a wide variety of mixing problems.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel .näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained below with reference to an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show:
Pig. 1: Perspektivische Schnittdarstellung eines runden Mischrohres mit vier rechtwinklig zur Rohrachse angeordne- ;; ten ebenen Platten;Pig. 1: Perspective sectional view of a round mixing tube with four at right angles to the tube axis angeordne- ;; flat plates;
Fig. 2: Ansicht einer ebenen Platte;Fig. 2: view of a flat plate;
Fig. 3: Seitenansicht nach Fig. 2;Fig. 3: side view of Fig. 2;
Fig. 4: Ansicht einer aus Teilen zusammengesetzten Platte;Fig. 4: View of a composite of parts plate;
Fig. 5J Ansicht eines aufgeschnittenen runden Mischrohres mit drei zur Rohrachse geneigt angeordneten ebenen Platten;Fig. 5J View of a cut round mixing tube with three inclined to the tube axis arranged flat plates;
Fig. 6: Aufsicht nach Fig. 5» '6: top view according to FIG. 5 »'
Fig. 7: Aufsicht auf ein aufgeschnittenes Mischrohr mit jeweils -drei zu einer Gruppe zusammengefaßten ebenen, geneigt angeordneten ebenen Platten«7 shows a plan view of a cut-open mixing tube with three plane plates arranged in an inclined manner, each grouped in a group.
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.The device for static mixing according to Pig. 1 consists of a tube 1, in which a plurality of flat plates 3 made of a formperforiertein material perpendicular to the tube axis 2 are mounted. Of the plates 3, a section 6 has been removed, so that at this point the tube cross-section remains free. The remaining sections 6 are mounted alternately on opposite sides of the successive plates 3. The main direction of flow of the fluid media is shown by the arrow 10. In Pig. 2, a flat plate 3 is shown. As a moderately simple variant of the form-perforated material expanded metal is used here with a large web width 4. By a section along the edge 7, a portion of the round flat plate 3 is removed. The side view of. Plate 3 on the Pig. FIG. 3 clearly shows the position of the webs 4, which are inclined to the middle material plane 9, through which their effect, the fluid flowing in the direction 10 on the plate 3, is deflected at a certain angle into the direction of curvature.
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. The media to be mixed flow in the direction of 10 through the tube 1 and hit the first plate 3 · They are divided by the openings 5 in a plurality of individual beams, which are deflected by the inclined ridges 4 downwards. Here, a small vortex forms behind each web 4, which causes an intensive small-scale mixing. The deflection of the individual beams adds up to a large-scale cross-flow, which is amplified by the remaining freely passing section 6 unhindered medium and receives a twist around the tube axis 2. Due to the alternating attachment of the remaining free sections β of the large-scale cross-transport is enhanced. In Pig. 4, a plate 3 is shown, which is composed of two parts. The direction of the deflecting effect 11 is determined by the different position of the expanded metal on the one part 8 down and on the other part 8 upwards. By this arrangement, the large-scale cross-flow and the rotation of the media is reinforced around the tube axis.
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. .Fig. 5 shows the view and the pig. FIG. 6 shows the top view of a round mixing tube 1, in which the plates 3 made of molded material are attached at an angle 12 to the tube axis 2 of 45 °. The plates 3 have an elliptical shape and at their front end, with respect to the main flow direction 10 of the fluid media, a portion 6 remains free. The operation of the inclined plates arranged 3 is analogous to that of the arranged at right angles, the large-scale transverse flow but is strengthened by the inclined manner of installation of the plates 3. ,
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.For certain mixing tasks, it is better if the inclined built-in plates 3 follow each other at a smaller distance. In Fig. 7, a mixing tube 1 is shown, in which three flat plates 3 are combined to form a group 13, wherein the remaining free sections 6 are mounted alternately.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DD81233580A DD161209A1 (en) | 1981-09-25 | 1981-09-25 | DEVICE FOR STATIC MIXING FLUIDER MEDIA |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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DD161209A1 true DD161209A1 (en) | 1985-06-12 |
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ID=5533730
Family Applications (1)
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DD81233580A DD161209A1 (en) | 1981-09-25 | 1981-09-25 | DEVICE FOR STATIC MIXING FLUIDER MEDIA |
Country Status (1)
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- 1981-09-25 DD DD81233580A patent/DD161209A1/en not_active IP Right Cessation
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