DE2352480A1

DE2352480A1 - Verfahren und vorrichtung zum mischen fliessfaehiger medien

Info

Publication number: DE2352480A1
Application number: DE19732352480
Authority: DE
Inventors: Heinrich Hoffmockel
Original assignee: BRAN and LUEBBE
Current assignee: BRAN and LUEBBE
Priority date: 1973-10-19
Filing date: 1973-10-19
Publication date: 1975-04-24

Description

.Vexuahren und Vorrichtung zum Mischen fließfähiger Medien

*D±e Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Mischen fließfähiger Medien unter Verwendung eines statischen Mischers, bei welchem der Mischeffekt durch zwangsläufige Stromteilung und geometrisch versetzte Wiedervereinigung der Teilströme erreicht wird.

Es sind bereits verschiedene Ausführungen von statischen Mischern bekannt. So beschreibt beispielsweise die amerikanische Patentschrift 3 286 992 einen sogenannten Wendelmischer, der schraubenförmig gekrümmte, blattartige, wechselweise links- und rechtsgängige Leitelemente besitzt, die mit sich kreuzenden Stirnkanten aneinandergereiht den Stoffs brom beim Eintritt in jedes Clement aufteilen. Der Strömungskanal in jedem Element bleibt in Form und Querschnitt konstant.

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Im Laufe des Durchströmens eines einzelnen Le it element es tritt jedoch hierbei kein Hischeffekt auf. Das Vermischen wird Iedi lieh durch die Aufteilung beim Eintritt in jedes Element erreicht.

Weiterhin ist nach der deutschen Patentschrift 1 178 404 ein Mischer bekannt, bei welchem in einem quadratischen Rohr Leitbleche angeordnet sind, die den Flüssigkeitsstrom am Eingang eines jeden Elementes in zwei gleich große, nebeneinanderliegende Rechteckquerschnitte aufteilen und durch zwei diagonal gegenüberliegende, quadratische Querschnitte halber Größe, zur Ausgangsseite mit um 90 versetzt liegenden, sonst eingangsgleichen Rechteckquerschnitten führen. Durch die sich verengenden Querschnitte der einzelnen Leitkanäle tritt hier jedoch ein erhöhter Druckverlust auf, was sich im besonderen bei höher viskosen Medien nachteilig auswirkt.

Ein ähnlicher, mit vier Kanälen arbeitender Mischer ist in der amerikanischen Patentschrift 3 195 865 beschrieben. Auch hierbei ändert sich der Querschnitt .der einzelnen Leitkanäle, so daß durch die unterschiedliche Geschwindigkeit der Stromteilchen in Strömungsrichtung im Laufe des Durchtritts durch die einzelnen Leitelemente ein beträchtlicher Energieverlust auftritt.

Schließlich ist auch noch ein Mischer bekannt, bei welchem innerhalb eines Rohres um 90 versetzte Tetraederräume vorgesehen sind, die durch mehrere verwundene Bohrungen miteinander in Verbindung stehen. Auch hierbei kommt es infolge des geringen Gesamtquerschnittes der Bohrungen zu einem beträchtlichen Druckabfall.

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Der Erfindung liegt·die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten Nachteile des Standes der Technik zu beheben und ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Mischen fließfähiger Medien zu schaffen, wobei ein verbesserter Mischeffekt bei möglichst geringem Druckabfall erreicht werden soll.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, nach welchem man den Teilchen eines jeden Teilstromes bei gleichbleibender Geschwindigkeit in der Hauptströmungs- ' richtung eine unterschiedliche Querbeschleunigung erteilt, indem man das Querschnittsprofil der Teilströme bei gleichbleibender Querschnittsfläche verändert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch ein innerhalb des Rohres angeordnetes Mischelement, das mehrere Kammern bildet, deren Querschnittsprofil sich in Richtung der Längsachse des Rohres bei gleichbleibender Querschnitt sf lache 'verändert. Dabei ist vorzugsweise das Eingangsprofil gleich dem Ausgangsprofil. Das Ausgangsprofil ist gegenüber dem Eingangsprofil bevorzugt versetzt angeordnet. Each einer bevorzugten Ausführungsform weist das Eingangsprofil die Form eines den Rohrquerschnitt in vier flächengleiche Sektoren aufteilenden N auf. Der Querschnitt in der Mitte des Mischelementes ist vorzugsweise ein Kreuzprofil.

Hierdurch wird auch während des Durchganges der Teilströme durch das Mischelement ein Mischeffekt zusätzlich zu der Aufteilung beim Übergang von einem Mischelement auf das nächste erreicht, ohne daß es dabei zu einem erhöhten Druckabfall kommt.

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Die Erfindung soll im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefiigten Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigt im einzelnen:

Fig. 1 ein perspektivisch dargestelltes Einzelelement,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Elementes,

Fig. Ja das Eingangsprofil des Elementes,

Fig. 3b das Profil in Elementmitte,

Fig. 3c das Ausgangsprofil des Elementes und

Figi 4 den Schnitt zwischen zwei zusammengefügten Elementen.

Der überraschend gute Mischeffekt wird nach der ESLndung dadurch erreicht, daß man den Teilchen eines einzelnen Teilstromes bei gleichbleibender Geschwindigkeit in Hauptströmungsrichtung während des !/strömens des Mischelementes eine unterschiedliche Beschleunigung senkrecht zur Hauptströmungsrichtung erteilt. Hierdurch tritt bereits im Bereich des Mischelementes eine Umschichtung und Vermischung des einzelnen Teilstromes ein. Der durch diese Verformungsarbeit sich ergebende, zusätzliche Mischeffekt führt zu keiner wesentlichen Erhöhung des Druckabfalles.

Die nach der Erfindung verwendete, bevorzugte Ausführungsform des Mischelementes wird in der Figur 1 in perspektivischer Darstellung und in Fig. 2 als Seitenansicht gezeigt. Aus diesen Figuren wird deutlich, daß sich die Querschnittsformen für die einzelnen Teilströme stetig verändern, während die Querschnifctsflache gleich bleibt.

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Das in Pig. 3& gezeigte Eingangsprofil des Mischelementes besitzt die Form eines IT,, wodurch der Gesamtrohrquerschnitt in zwei spitzwinklige Dreiecke und zwei sich gegenüberliegende Kreissegmente von jeweils gleicher Flächengröße aufgeteilt wird. In der Mitte geht die Querschnittsform des Mischelementes in ein Kreuzprofil über, wie die Figur Jb zeigt. Die Strömungskanäle hab,en hier die Form eines 90°-Sektors. Das in Fig. 3 c dargestellte Ausgangsprofil des Mischelementes besitzt wiederum die Form eines N ebenso wie das Eingangsprofil, ist jedoch zu diesem versetzt angeordnet.

In den Figuren Ja bis 3c sind die Einzelkanäle mit den Buchstaben a, b, c und d bezeichnet, um den stetigen Wandel der Kanalform und -lage zu verdeutlichen. Aus der Schraffur ist insbesondere auch die zwangsläufige Schichtung des Stoffstromes innerhalb eines Elementes zu ersehen. Somit werden die einzelnen Teilströme beim Durchgang durch das Mischelement nicht nur einer Verformung durch die sich ständig ändernde Kanalquer schnittsform ausgesetzt, sondern sie werden, wie aus Fig.3c deutlich wird, zueinander versetzt.

Ein Schnitt zwischen zwei zusammengefügten Elementen wird in Fig. 4- dargestellt. Die strichpunktierten Linien lassen die Lage der Schenkel des vorhergehenden, die ausgezogenen Linien die Schenkellage des folgenden Elementes erkennen. Die wechselweise schraffierten und unschraffierten Flächen zeigen die' Form der Stoffströme am Ausgang eines Elementes und deren flächengleiche Aufteilung durch die Schenkel des folgenden Elementes.

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Es wurde somit ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Mischen fließfähiger Medien geschaffen, die einen hervorragenden und gleichmäßigen Mischeffekt gewährleisten, ohne daß dabei ein erhöhter Druckabfall auftritt..

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Mischen fließfähiger Medien unter Verwendung eines statischen Mischers, bei welchem der Mischeffekt durch zwangsläufige Stromteilung und geometrisch versetzte Wiedervereinigung der Teilströme erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, daß man den Teilchen eines jeden Teilstromes bei gleichbleibender Geschwindigkeit in der Hauptströmungsrichtung eine unterschiedliche Querbeschleunigung erteilt, indem man das Querschnittsprofil der Teilströme bei gleichbleibender Querschnittsflache verändert.

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein innerhalb eines Eohres angeordnetes Mischelement, das mehrere Kammern (a, b, c, d) bildet, deren Querschnittsprofil ι in Richtung der Längsachse des Eohres bei gleichbleibender- Querschnittsfläche eine unterschiedliche·Ausbildung besitzt.

Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangsprofil die gleiche Form wie das Jbisgangsprofil besitzt.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und $, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangsprofil zum Ausgangsprofil versetzt ist.

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5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangsprofil die Form eines den Eohrquerschnltb in vier flächengleiclie Sektoren aufteilenden N "besitzt.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt in der Mitte des Mischelementes ein Kreuzprofil ist.

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