DE2258291A1

DE2258291A1 - Mischvorrichtung

Info

Publication number: DE2258291A1
Application number: DE19722258291
Authority: DE
Inventors: Robert Vernon Van Dewoestine; William Paul Lentz
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1971-12-15
Filing date: 1972-11-29
Publication date: 1973-06-20
Also published as: IT971448B; AU4601572A; NL7216997A; DE2258348A1; BE792819A; BR7208467D0; JPS4866611A; CA961482A; CH569509A5; FR2163459A1; CA954506A; AR200249A1; DE2258292A1; GB1412599A; FR2163459B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen und
Homogenisieren von Mischmassen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäss dem Hauptpatent.

Das Hauptpatent (Patentanmeldung P 22 58 348,8) betrifft
ein Verfahren zur Homogenisierung von Mischgut, wobei der
zu einer Auslassöffnung fliessende Materialstrom in einem
begrenzten Raum in mehrere Teilströme aufgeteilt und diese versetzt werden, diese wiederum mehrmals unterteilt und jedesmal versetzt werden, so dass zahlreiche Schichten immer geringerer Dicke entstehen, bis durch Diffusion in den verdünnten Schichten an der Auslassöffnung die gewünschte Homogenität erzielt ist.

3Ö982S/0764

Aufgabe der Erfindung ist eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Mischvorrichtung mit möglichst geringem Druckabfall im Mischer.

Ein bekannter, statischer Mischer, USA Patent 3)286,992, verwendet bereits mehrere verdrillte oder gedrehte Strömungsleitelemente in einem Zylinderrohr, ohne jedoch den beim Durchsatz des Mischguts entstehenden starken und sehr nachteiligen Druckabfall zu beachten; auch die erzielbare Mischwirkung ist beschränkt.

Die zur Durchführung des Verfahrens nach dem Hauptpatent geeignete, eine verbesserte Mischwirkung und Homogenisierung bei minimalem Druckabfall und optimalem Wirkungsgrad der Strömung erzielende Mischvorrichtung der Erfindung sieht vor, dass in einer an beiden Enden offenen Rohrleitung mehrere verdrillte Strömungsleitelemente angeordnet sind, die über ihrer gesamten Längsausdehnung mit der Innenwand der Rohrleitung in Berührung stehen, und im wesentlichen die gleiche Dicke haben und das Verhältnis dar lichten Weite der Rohrleitung zur Dicke der Leitelemente 15:1 oder grosser ist.

Die Figur 1 zeigt die Vorrichtung der Erfindung teilweise im Längsschnitt und die Figur 2 dieselbe von unten gesehen. Die Figur 3 ist ein Schaubild der Druckabfallkurve in einem Ausführung sbei spiel der erfindungsgemässen Vorrichtung.

30982S/076A " ³ "

Die Mischvorrichtung 10 enthält in einer Rohrleitung 14 mit
dem Einlass 16 und dem Auslass 18 mehrere verdrillte oder gedrehte Strömungsleitelemente 12. Länge der Rohrleitung und
Zahl der Elemente 12 richten sich nach den Verwendungsbedingungen: bereits 2 - 4 Elemente bewirken einen Wärmeaustausch, während zur Durchmischung von Flüssigkeiten verschiedener Viskosität z. B. 25 Elemente erforderlich werden können.

Jedes Strömungsleitelement 12 hat eine voreilende, nach dem
Einlassende 16 hin gerichtete !Flanke 20 und eine nacheilende, nach dem Auslassende hin gerichtete Flanke, sowie eine stromabwärts liegende Rückseite 24- und eine stromaufwärts liegende Vorderseite 25. Anstelle der gezeigten Verdrehung um 180° können die Leitelemente auch von 90 - 2?0° verdrillt sein. Auch können die vor- und nacheilenden Flanken aufeinanderfolgender Elemente Winkel von*30 - 150 anstelle des gezeigten Winkel
von 90 miteinander bilden.

Alle Elemente 12 stehen in ihrer gesamten Längsausdehnung 26 in Berührung mit der Innenwand 28 der Rohrleitung 14. Dadurch wird ein Kurzschluss der Strömung ausgeschlossen. Die lichte Weite des Rohrs 14 ist mit d, die gleichmässige Dicke der
Leitelemente mit t bezeichnet.

4 -

30982B/0764

Die Fipur zeigt eifte experimentell und durch. Interpolation aufgestellte Druckäbfallskurve für einen etatischen Miiöher* densen Lgitelemente 1? eine Steigung von 1,5 haben, die aber ähnlich für Elemente mit anderer Steigung Verläuft· Die Kurve ergibt sich aus dem Verhältnis des Durchmessers d_ffi (mit einem Strömungswiderstand, der dem eines leeren Rohre mit dem Durch*

,'d messer d äquivalent ist) zu dem AspektVerhaltniß, d* h.

Im Vergleich zum leeren Rohr wird also nur diese eine, den

d Druckabfall beeinfluesende variable Grosse -g= eingeführt. Bei äquivalentem Strömungswiderstand gilt für das Verhältnis des Durchmessers d^ zum Durchmesser eines leeren Rohrs di ~cT ~ Ά ' ^Wor^-ⁿ -^_1n ⁼ Druckänderung im Kisöher* Δ Ρ * Druckänderung im leeren Rohr*

Bei stark viskoser Strömung sind die voll entwickelten Grenz* schichtlängen sehr viel geringer als die Länge eines Leitelements} die Strömung durch eine Reihe Solcher Leitelemente ist daher der Strömung durch eine fortlaufende Spirale vergleichbar; die letztere ist wiederum darstellbar als Strömung Über einen geraden Streifen, der durch den Gotan^ens diö Winkfels der Spirale verlängert wird. Die Strömung durch ein Rohr ittit einem unendlich dünnen Streifen kann daher mathematisch berechnet werden. Die gestrichelte Linie L der I¹IgUi¹ 3 bezeich* net den geringsten Druck in einem Mischer Mit gegebener Grosse und Steigung unendlich dünner Leitelemente mit unendlichem

** P"j 4HiK

309825/0764

Aspektverhältnis. Bei Aepektverhältnissen über 15 nähert sich die Druckabfallskurve G der Linie L asymptotisch.

Hieraus ergeben sich zwei Folgerungen für die Dicke^ und das Aspektverhältnis der Leibelemente. Aspekbverhälbnisse unter IS sollen nur gexrähLb werten, wenn ein weiterer 'Druckabfall ausnahmsweise erwünscht' isn. Die Leitelemente brauchen ferner nur so dünn zu sein, dass das Aspektverhältnis grosser als 15 wird, denn der asymptotische Verlauf der Druckabfallskurve zeigt, dass eine weitere Verdünnung keine wesentliche Abnahme des Druckabfalls zur Folge hat.

Eine möglichst geringe Steigung ist zur Verkürzung der Elemente und Baulänge günstig, jedoch können bei zu starker Verdrillung, d. h. zu engen './indungen, Lufbeinschlüsse oder böte Räume entstehen, die zu getrennten oder unregelmässigen Strömungen führen, besonders auf der stromabwärbs liegenden Seite 24 zum Anlassende 18 hin, während auf der Vorderseite der normale Spiralfluss erhalten bleibt. Die Mischwirkung leidet dann natürlich.

Je nach den Strömungsbedingungen wird der Strömungsfluss getrennt oder diskontinuierlich, wenn die Steigung der Strömungselemente unter etwa 1,2 fällt. Sine Steigung von etwa

98 25/076

1,5 ißt unter praktisch allen Strömungsbedingungen günstig. Die Steigung kann hier definiert werden als die Länge eines Strömungselements im Verhältnis zur erforderlichen Zahl der Rohrinnendurchmesser zur Herstellung eines Elements mit einer Verdrehung von 180°. Die obere Grenze der möglichen Steigung richtet sich nach den MateriaLkosten und dem im 1 lischer verfügbaren Raum.

Die erf indungfsfemäsne Vorrichtung erzielt bei sehr geringen. Druckabfallverlusten eine ausgezeichnete Durchmischung und Homogenisierung.

3Ü982 5/0764

Claims

is

1* Vorrichtung sram ^ründiiöhen Durohmisehen und Homogenisieren von Ilificlirut ^ "besonders 7/ur Durchführung des Verfahrens nremäss Patent . (Patentanmeldung'P ?? 5.6 ?48»8),

nnzeifihnet; des« in pin^^-" at'¹ beiden Enden offenen (IA) in ehr R-re λγρτ-οΙπ'Π i;e StrömunKsleitelemente "(1?) gjie.-norri.net sind, die üher ihrer pesatntßn L'Arp*eaiißdel'iming mit der Tnn^nwnnd der Hiohrleiturif- in Beriihrmi^ stehen Und ifti !•ree-'intlichon die fl/³ioh° T)-i ^Ve h^hen und ^las Verhältnis der lichten Weite der Rohrleitung sur Diclie der Le j t elemente 15 si oder erösser ist.
2. Vorrichtunp; gemäße Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ^ dass die Steifung der einzelnen Leitelkmente. rift« τ pt die Jiän^e im Verhältnis v.nv Za¹'! der fixv die Verdr.il].ιΐττ uir 180 erforderlicher DurchTren^er, v/eiligsten," 1_}5

30iß26/0764

BAD

Leerseite