DE1557038C

DE1557038C - Device for the continuous mixing of flowable media

Info

Publication number: DE1557038C
Application number: DE19671557038
Authority: DE
Inventors: Raymond Harold; Withe William James; Richardson William Frank CoIe; Bristol Gloucestershire Richens (Großbritannien)
Original assignee: Rolls-Royce (Composite Materials) Ltd., Bristol, Gloucestershire (Großbritannien)
Priority date: 1966-07-20
Filing date: 1967-07-18
Publication date: 1973-03-22

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Mischen von fließfähigen Medien in einem aus mehreren Einzelkanälen zusammengesetzten, die Strömung mehrfach umlenkenden Durchflußkanal, ' der durch Aussparungen bzw. Durchbrechungen in einem System aus aufeinandergelegten Front-, Mittel- und Rückplatte ist.The invention relates to a device for the continuous mixing of flowable media in one composed of several individual channels that deflect the flow several times Flow channel, 'laid one on top of the other through recesses or perforations in a system Front, middle and back panel is.

Bekannte Mischvorrichtungen für fließfähige Medien verwenden üblicherweise eine Mischkammer, in die die zu mischenden Medien eingeführt werden, und in der ein Mischrotor umläuft, wobei die gemischten fließfähigen Medien durch einen Auslaß wieder abgeführt werden. Derartige Vorrichtungen weisen bewegliche Teile mit Stopfbüchsen und Lagern auf, die Abnutzungserscheinungen unterworfen sind und die Schwierigkeiten in bezug auf die Wartung und Reinigung mit sich bringen. Ferner mischen • derartige Vorrichtungen fließfähige Medien nicht immer so innig, wie dies erwünscht ist, besonders dann, wenn ein hoher Anteil an viskoser Flüssigkeit innig mit einem verhältnismäßig geringen Anteil einer weiteren viskosen Flüssigkeit gemischt werden soll. Unabhängig davon, wie kompliziert der Mischpfad ist, ist es schwierig, tote Stellen zu vermeiden, so daß bestimmte Teile des endgültigen Gemisches zu wenig gemischt sein können, während andere Teile zu stark gemischt sind.Known mixing devices for flowable media usually use a mixing chamber, into which the media to be mixed are introduced, and in which a mixing rotor rotates, with the mixed Flowable media are discharged again through an outlet. Such devices have moving parts with stuffing boxes and bearings that are subject to wear and tear and which involve difficulties in terms of maintenance and cleaning. Also mix • Such devices do not always flow media as intimately as is desired, especially when when a high proportion of viscous liquid is intimate with a relatively small proportion of another viscous liquid is to be mixed. Regardless of how complicated the mix path is, it is difficult to avoid dead spots so that certain parts of the final mix go too little may be mixed while other parts are mixed too much.

Es ist· ferner bereits ein Gegenstromstoffaustauscher für zwei Flüssigeiten oder ein Gas und eine Flüssigkeit bekannt (deutsches Patent 960 183), der aus mehreren horizontalen oder annähernd horizontal übereinander angeordneten, am äußeren Umfang aufeinanderliegenden und gegenseitig abgedichteten Platten mit für die strömenden Medien zickzackförmig verlaufendem Weg von der obersten zur untersten Platte besteht, wobei die Platten auf ihrer Oberoder Unterseite mit nebeneinanderlaufenden Rippen versehen sind, so daß Rillen entstehen, die mindestens an ihrem einen Ende in innerhalb der Platten angeordnete Kanäle münden, während die Rippen auf der Gegenplatte praktisch abdichtend aufliegen oder von ihr nur geringen Abstand haben. Die langen und schmalen, die Durchflußkanäle bildenden Rillen sind an ihren Enden durch einen verhältnismäßig großen Sammelkanal verbunden und in einem Abstand voneinander versetzt angeordnet, der vergleichsweise groß in bezug auf ihre Dicke ist; dieser Abstand bedingt die Breite des Sammelkanals. Bei einer derartigen bekannten Konstruktion durchströmt das fließfähige Medium den größten Teil der Zeit die geraden Durchflußkanäle, und es findet nur relativ selten eine Richtungsumkehr des fließfähigen Mediums statt.It is also already a countercurrent material exchanger for two liquid lines or one gas and one Liquid known (German Patent 960 183), which consists of several horizontal or approximately horizontal arranged one above the other, lying on top of one another on the outer circumference and mutually sealed Plates with a zigzag path from the top to the bottom for the flowing media Plate consists, the plates on their upper or lower side with side-by-side ribs are provided so that grooves arise which at least at one end in within the plates arranged channels open out, while the ribs rest on the counterplate in a practically sealing manner or have only a short distance from it. The long and narrow ones that form the flow channels Grooves are connected at their ends by a relatively large collecting channel and in one Staggered spacing from one another, which is comparatively large with respect to their thickness; this The distance determines the width of the collecting channel. In such a known construction flows through the flowable medium most of the time the straight flow channels, and it just finds a reversal of direction of the flowable medium takes place relatively rarely.

Bei Vorrichtungen zum kontinuierlichen Mischen von fließfähigen Medien bzw. Stoffaustauschern, besteht das Problem darin, unterschiedliche fließfähige Medien wirksam zu mischen. Dieses Mischen kann entweder dadurch erzielt werden, daß die fließfä- „: higen Medien zusammen längs einer Bahn strömen, X wobei sie miteinander aufgerührt werden, z. B., indem sie um scharfe Kanten geführt werden, oder indem die zu mischenden Medien in schmalen Kanälen miteinander kombiniert werden, durch die sie in der Weise strömen, daß die Bestandteile miteinander diffundieren und gemischt werden können, oder aber durch eine Kombination dieser beiden Methoden.With devices for the continuous mixing of flowable media or mass exchangers, the problem is to mix different flowable media effectively. This mixing can either be achieved in that the flowable media flow together along a path, X whereby they are stirred together, e.g. By guiding them around sharp edges, or by combining the media to be mixed in narrow channels through which they flow in such a way that the constituents can diffuse and be mixed with one another, or by a combination of these two methods .

Während bei bekannten Anordnungen, z.B. bei einem Stoffaustauscher der oben angegebenen Art, für jede zusätzliche scharfe Kante eine zusätzliche Schicht erforderlich war, was einen erheblichen Aufwand bedeutet, hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Vielzahl von scharfen Kanten in einfacher Weise in einem Durchflußkanal zu schaffen, der eine verhältnismäßig geringe Länge im Vergleich zur Anzahl von scharfen Kanten aufweist. Insbesondere soll mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag erreicht werden, daß die fließfähigen Medien in zwei Ebenen gemischt werden, um den Mischungseffekt erheblich zu verbessern. ·While in known arrangements, e.g. in a mass exchanger of the type specified above, an additional layer was required for each additional sharp edge, which is a considerable effort means, the invention has set itself the task of a variety of sharp edges in a simple Way to create a flow channel that has a relatively short length in comparison to the number of sharp edges. In particular, the proposal according to the invention is intended to achieve that the flowable media are mixed in two levels to achieve the mixing effect to improve significantly. ·

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Frontplatte und die Rückplatte mit zur Mittelplatte hin offenen Sackbohrungen und die Mittelplatte mit Durchbrechungen versehen sind, daß die Sackbohrungen und die Durchbrechungen im Grundriß gesehen in fortlaufender Reihe, von Platte zu Platte in Strömungsrichtung gegeneinander versetzt und einander überlappend angeordnet sind und daß die in den Durchflußkanal vorspringenden Ränder der Sackbohrungen bzw. Durchbrechungen scharfkantig ausgebildet sind.This object is achieved according to the invention in that the front panel and the rear panel are provided with blind bores open towards the middle plate and the middle plate with perforations, that the blind holes and the breakthroughs seen in the plan in a continuous row, from Plate to plate are offset from one another in the flow direction and are arranged overlapping one another and that the protruding edges of the blind bores or openings in the flow channel are sharp-edged.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein System von Kanälen und Querkanälen für den Durchfluß eines Kühlmediums vorgesehen, wobei die Kanäle und die Querkanäle in der Front- und Rückplätte ausgebildet sind.In a further embodiment of the invention is a system of channels and transverse channels for the Flow of a cooling medium provided, the channels and the transverse channels in the front and Back plates are formed.

Mit einer derartigen, erfindungsgemäßen Vorrichtung wird erreicht, daß die Änderungen der Strömungsrichtung der fließfähigen Medien über eine Vielzahl scharfer Kanten erfolgen, was eine besonders zweckmäßige und wirksame Mischung ergibt, weil bei der Richtungsänderung der fließfähigen Medien ein hoher Wert für die Abscherenergic auftritt.With such a device according to the invention it is achieved that the changes in the direction of flow of the flowable media take place over a multitude of sharp edges, which is a special expedient and effective mixture results, because when changing direction of the flowable media a high value for the shear energy occurs.

Insbesondere hat sich die erfindungsgemäße Vorrichtung als besonders geeignet zum Mischen von Flüssigkeiten mit weitgehend unterschiedlichen Viskositäten herausgestellt, deren tatsächliche Verhältnisse in einem ziemlich weiten Bereich geändert werden können.In particular, the device according to the invention has proven to be particularly suitable for mixing Liquids with largely different viscosities are shown, their actual ratios can be changed over a fairly wide range.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigtThe invention is described below in conjunction with the drawing using an exemplary embodiment explained. It shows

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Erfindung mit Front-, Mittel- und Rückplatte,F i g. 1 shows a side view of an embodiment of the invention with front, middle and rear panels,

F i g. 2 einen senkrechten Schnitt durch die Ausführungsform nach F i g. 1,F i g. 2 shows a vertical section through the embodiment according to FIG. 1,

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie VI-VI nach Fig. 2, F i g. 4 eine Aufsicht auf die Frontplatte,F i g. 3 shows a section along the line VI-VI according to FIG. 2, FIG. 4 a plan view of the front panel,

F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII nach F i g. 4,F i g. 5 shows a section along the line VIII-VIII according to FIG. 4,

F i g. 6 eine Draufsicht auf die Mittelplatte,F i g. 6 is a plan view of the middle plate;

F i g. 7 und 8 Ansichten der äußeren und inneren Flächen der Rückplatte,F i g. 7 and 8 are views of the outer and inner surfaces of the backplate,

F i g. 9 einen Teilschnitt längs der Linie XII-XII in F i g. 8 undF i g. 9 shows a partial section along the line XII-XII in FIG. 8 and

Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie XIII-XIII inFig. 8.10 shows a section along the line XIII-XIII in FIG. 8th.

F i g. 1 zeigt eine Frontplatte 19, eine Mittelplatte 20 und eine Rückplatte 21; alle Platten bestehen aus Flußeisen und sind miteinander so verschraubt, daß sie eine kompakte Anordnung ausbilden. Diese Platten sind mit einer später zu beschreibenden Anordnung aus miteinander in Verbindung stehenden Bohrungen und Durchbrechungen in den Platten so ausgebildet, daß sie einen begrenzten Durchfluß für die. zu mischenden fließfähigen Medien ergeben.F i g. Fig. 1 shows a front panel 19, a center panel 20 and a rear panel 21; all panels are made of Fluids iron and are bolted together so that they form a compact arrangement. These plates come with an arrangement of interconnected bores to be described later and perforations in the plates formed so that they have a limited flow for the. to be mixed flowable media result.

Die Frontplatte 19 ist im einzelnen in den F i g. 4 und 5 dargestellt. Zu Zwecken des Zusammenbaues sind Durchbrechungen 22 gebohrt, und das wesentliche Merkmal der Platte besteht in einer Anzahl von Sackbohrungen, z. B. 23. Die mittlere Platte 20 (F i g. 6) weist entsprechende Durchbrechung 24 für den Zusammenbau auf, und in dieser Platte ist das wesentliche Merkmal darin zu sehen, daß eine Anzahl von Durchbrechungen, z. B. 25, direkt durch die Platte verlaufen, wobei die Wandungen 25,4 zwischen benachbarten Durchbrechungen als Leitwände dienen.The front panel 19 is shown in detail in FIGS. 4 and 5 shown. For assembly purposes, perforations 22 are drilled and the essential feature of the plate is a number of blind bores, e.g. B. 23. The middle plate 20 (Fig. 6) has corresponding opening 24 for assembly, and in this plate the essential feature is to be seen in the fact that a number of openings, e.g. B. 25, run directly through the plate, the walls 25.4 serving as guide walls between adjacent openings.

Die hintere Platte 21 (F i g. 7, 8 und 10) weist entsprechende Durchbrechungen 26 für den Zusammenbau auf, und die äußere Fläche (F i g. 7) besitzt zwei große Sackbohrungen 27 und 28, in diesem Falle .zur Einführung eines Harzes und eines Härters. Die innere Platte besitzt eine Anzahl von Sackbohrungen 29 (Fig. 8, 9 und 10) deren Form ähnlich den Sackbohrungen 23 in der Vorderplatte 19 ist. Die Einlaßbohrung 27 steht mit einer der Bohrungen 29, nämlich 29,4, durch innere Leitungen 30, 31, 32, 33 und 34 in Verbindung, während die Einlaßbohrung 28 mit zwei der Bohrungen 29, die mit 29 A und 29 B angegeben sind, über zwei Leitungen 35 und 36 in Verbindung. Somit bildet die Bohrung 29 A eine erste Mischkammer.The rear plate 21 (FIGS. 7, 8 and 10) has corresponding openings 26 for assembly, and the outer surface (FIG. 7) has two large blind bores 27 and 28, in this case for the introduction of one Resin and a hardener. The inner plate has a number of blind bores 29 (FIGS. 8, 9 and 10) whose shape is similar to the blind bores 23 in the front plate 19. The inlet bore 27 communicates with one of the bores 29, namely 29, 4, through inner lines 30, 31, 32, 33 and 34, while the inlet bore 28 with two of the bores 29, which are indicated with 29 A and 29 B, via two lines 35 and 36 in connection. The bore 29 A thus forms a first mixing chamber.

In den F i g. 2 und 3 ist gezeigt, wie der begrenzte Durchflußkanal ausgebildet ist, wenn die drei Platten 19, 20 und 21 miteinander verschraubt sind, wobei die gemischten fließfähigen Medien von einer Bohrung, z. B. in der Frontplatte, durch eine Aussparung in der Mittelplatte zu einer Bohrung in der Rückplatte strömen, usw. Die Vorrichtung ist so ausgebildet, daß die fließfähigen Medien in den unteren Teil eintreten, durch den gekrümmten Durchflußkanal (F i g. 2) nach oben strömen und schließlich durch ein Auslaßrohr 37 abgeführt werden. In F i g. 2 sind der besseren Übersichtlichkeit der Zeichnung wegen die Bohrungen und Aussparungen nicht mit Bezugszeichen versehen. Am unteren Ende der Vorrichtung ist ein Abfluß 38 vorgesehen.In the F i g. 2 and 3 it is shown how the restricted flow channel is formed when the three plates 19, 20 and 21 are screwed together, the mixed flowable media from a bore, z. B. in the front panel, through a recess in the center plate to a hole in the back plate flow, etc. The device is designed so that the flowable media in the lower Enter part, flow up through the curved flow channel (Fig. 2) and finally be discharged through an outlet pipe 37. In Fig. 2 are for better clarity of the drawing because of the bores and recesses not provided with reference numerals. At the bottom of the device a drain 38 is provided.

Der Betrag, um den die Sackbohrungen in den Außenplatten die Aussparungen in der Mittelplatte überdecken, bestimmt den Grad der Verengung und Erweiterung im Kanal, und ihre scharfen Kanten erzeugen die Abscherwirkung auf das Strömungsmittelgemisch, wenn es durch den Kanal geführt wird.The amount by which the blind holes in the outer panels match the recesses in the center panel cover, determines the degree of narrowing and widening in the canal, and creating their sharp edges the shearing action on the fluid mixture as it is passed through the channel.

Die Vorrichtung ist in diesem speziellen Falle zur Verwendung in Verbindung mit fließfähigen Medien ähnlicher Viskosität und in den Anteilen von 27:100 geeignet.In this special case, the device is for use in connection with flowable media similar viscosity and in proportions of 27: 100 are suitable.

Diese Ausführungsform ist zweckmäßig in solchen Fällen, wo ein begrenzter Raum zur Verfugung steht, oder spezielle geometrische Beschränkungen vorliegen, oder aber es zur Kontaktbefestigung der Vorrichtung notwendig ist, sie auf einem anderen Gerät (z. B. einer Pumpe) vorzunehmen, das auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten wird (wie z. B. in Verbindung mit bestimmten Epoxydharzen). Die Vorrichtung kann auch auf einfache Weise zu Reinigungszwecken abgenommen werden und weist keine sich bewegenden Teile auf.This embodiment is useful in cases where limited space is available, or special geometric restrictions are present, or it is used to fasten the device in contact it is necessary to do it on another device (e.g. a pump) that is based on a predetermined Temperature is maintained (such as in connection with certain epoxy resins). the The device can also be easily removed for cleaning purposes and does not have any moving parts.

Falls eine Kühlung erforderlich ist, kann die Vorrichtung durch Einführen eines Kühlmittels in ein System von Kanälen und Querkanälen gekühlt werden, die in entsprechender Weise in der Vorder- und Rückplatte ausgebildet sind.If cooling is required, the device can by introducing a coolant into a System of channels and transverse channels are cooled in a corresponding manner in the front and back Backplate are formed.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen For this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for the continuous mixing of flowable media in one of several Single channels composed, the flow multiple deflecting flow channel, the through recesses or openings in a system of stacked front, Middle and back plate is formed thereby characterized in that the front plate (19) and the rear plate (21) with the middle plate (20) Blind bores (23 or 29 c) open towards the end and the central plate with openings (25) are that the blind holes and the breakthroughs seen in the plan in continuous Row, offset from one another from plate to plate in the direction of flow and from one another are arranged overlapping and that the edges projecting into the flow channel the blind bores or perforations are sharp-edged.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that a system of channels and Transverse channels is provided for the flow of a coolant, the channels and the transverse channels are formed in the front and rear panels (19, 21).