DE2459355A1

DE2459355A1 - STATIONARY MIXING DEVICE

Info

Publication number: DE2459355A1
Application number: DE19742459355
Authority: DE
Inventors: Leonard Tony King
Original assignee: Komax Systems Inc
Current assignee: Komax Systems Inc
Priority date: 1973-12-27
Filing date: 1974-12-16
Publication date: 1975-07-10
Also published as: FR2255944B1; GB1482689A; JPS5097957A; JPS5421987B2; US3923288A; FR2255944A1; DE2459355C2; CA1019719A

Description

DR. CLAUS REINLÄNDER Di⁰L. -ING. K LAUS BERNHARDTDR. CLAUS REINLÄNDER Tue ⁰ L. -ING. K LAUS BERNHARDT

D-8 München 60 · Orthstraße 12 · Telefon 832024/5 . . -.._sD-8 Munich 60 Orthstrasse 12 Telephone 832024/5. . -.._ s

Telex 5212744 · Telegramme InterpatentTelex 5212744 Telegrams Interpatent

K12 Pl DK12 Pl D

Komax Systems Inc., Carson, CaI., USAKomax Systems Inc., Carson, CaI., USA

Stationäre MischvorrichtungStationary mixing device

Priorität: 27. Dezember 1973 - USA - Serial No. 428,865Priority: December 27, 1973 - USA - Serial No. 428.865

Es wird eine Mischvorrichtung beschrieben, die keine beweglichen Teile aufweist und bei der eine Vielzahl von Elementen in eine Leitung eingepaßt ist. Die Elemente, die nicht permanent befestigt sein müssen, schachteln sich von selbst ineinander und verblocken sich gegenseitig. Jeder Verblockungsbereich bildet eine Mischmatrix, die komplexe Geschwindigkeitsvektoren in die zu mischenden Materialien einführt. Ein an die Matrix sich anschließender Driftraura,verbessert den Mischvorgang. Die Leitung und die Elemente können zweckmäßigerweise mit einem Verteilerkopf, vorzugsweise einem koaxialen Verteilerkopf, kombiniert werden.A mixing device is described which has no moving parts and in which a plurality of elements are integrated into one Line is fitted. The items that are not permanently attached have to be, nestle within each other and interlock with each other. Each blocking area forms a mixed matrix, the complex velocity vectors in the materials to be mixed introduces. A drift drift following the matrix is improved the mixing process. The line and the elements can expediently with a distributor head, preferably a coaxial distributor head, be combined.

Background of the invention

Die Erfindung betrifft Mischvorrichtungen für Materialien, und insbesondere eine stationäre Mischvorrichtung sowie eine solche Vorrichtung in Kombination mit einem Material verteilerkopf, mitThe invention relates to mixing devices for materials, and more particularly to stationary mixing devices and such Device in combination with a material distributor head, with

509828/052Ä509828 / 052Ä

dem Material der stationären Mischvorrichtung zugeführt wird. Solche stationären Materialmischvorrichtungen unterschiedlicher Konstruktion sind bekannt und v/erden als statische Mischer oder Grenzschichtgeneratoren (interfacial surface generators) bezeichnet.is fed to the material of the stationary mixing device. Such stationary material mixing devices of different Constructions are known and are referred to as static mixers or interfacial surface generators.

Verschiedene Typen solcher Mischvorrichtungen sind bekannt, insbesondere aus den US-Patentschriften 3 051 452, 3 051 453, 3 182 965, 3 195 865, 3 206 170, 3 239 197, 3 286 992, 3 328 003, 3 358 749» 3 394 924, 3 404 869, 3 406 947, 3 583 678, 3 635 444, 3 643 927, 3 652 061, 3 664 638, 3 704 006, 3 733 057, 3 751 009 sowie der Französischen Patentschrift 735 033 (1932).Various types of such mixing devices are known, in particular from U.S. Patents 3,051,452, 3,051,453, 3,182,965, 3 195 865, 3 206 170, 3 239 197, 3 286 992, 3 328 003, 3 358 749 » 3 394 924, 3 404 869, 3 406 947, 3 583 678, 3 635 444, 3 643 927, 3 652 061, 3 664 638, 3 704 006, 3 733 057, 3 751 009 and the French patent 735 033 (1932).

Bei den bekannten Lösungen sind normalerweise aufwendige spangebende Bearbeitungen, Formungsarbeiten, Gießarbeiten oder andere Herstellungstechniken für die Komponentenmischerelemente erforderlich, sowie irgendeine Art einer permanenten Befestigung zwischen den Elementen und einer Leitung und/oder zwischen den Elementen in einer Leitung. Die sich daraus ergebenden Herstellungs-Kosten und -Schwierigkeiten bewirken, daß die fertige Vorrichtung relativ teuer ist. Darüberhinaus wird mit vielen der bekannten Mischer keine vollständige Vermischung erreicht, insbesondere hinsichtlich des Materials, das längs der Leitungswände strömt. Diese sog. "Wandverschmierung" steht mit dem parabolischen Geschwindigkeitsprofil einer laminaren Strömung in einem Rohr in Beziehung: an den Wandflächen ist die Strömungsmittelgeschwindigkeit klein oder Null.The known solutions are usually expensive cutting Machining, molding, casting or other manufacturing techniques required for the component mixer elements, as well some type of permanent attachment between the elements and a conduit and / or between the elements in a conduit. The resulting manufacturing costs and difficulties cause the finished device to be relatively expensive. Furthermore there is no complete mixing with many of the known mixers achieved, especially with regard to the material that runs along the Line walls flows. This so-called "wall smear" is associated with the parabolic velocity profile of a laminar flow a pipe in relation: on the wall surfaces is the fluid velocity small or zero.

Summary of the invention

Erfindungsgemäß wird eine stationäre Materialmi schvorrichtung verfügbar gemacht, die aus einer Vielzahl von sich selbst ineinander schachtelnden, gegenseitig verblockenden Elementen besteht, die in eine Leitung eingepaßt sind. Die Elemente können billig durch Stanzpressen aus flachen Blechen hergestellt werden, und ihre Kon-According to the invention, a stationary material mixing device is used made available, which consists of a multitude of self-nesting, interlocking elements that are included in a line are fitted. The items can get through cheaply Stamping presses are made from flat sheet metal, and their con-

.../3 S09828/0S29 ... / 3 S09828 / 0S29

figuration erlaubt eine einfache Montage der Vorrichtung, indem die Elemente einfach in eine Leitung gestopft werden. Die Elemente neigen dazu, sich selbst auszurichten und mit benachbarten Elementen zu verblocken, so daß sich eine enge Anpassung an die Leitungswände ergibt, wenn eine geringfügige Federung in den Elementen vorgesehen ist. Zwischen den Elementen oder zwischen den Elementen und der Leitungswand ist keine permanente Verbindung erforderlich. Die Leitung kann also ein flexibler Schlauch sein, wenn das für einen bestimmten Anwendungsfall erforderlich ist.figuration allows a simple assembly of the device by the Elements can simply be stuffed into a pipe. The elements tend to align themselves and to align with neighboring elements interlock, so that there is a close match to the pipe walls if a slight suspension is provided in the elements is. Between the elements or between the elements and the duct wall no permanent connection is required. The line can therefore be a flexible hose, if that's for a specific one Use case is required.

Bei Kombination mit einem Material verteilerkopf, insbesondere einem mit koaxialer Einspeisung, kann die Mischvorrichtung für einmaligen Gebrauch bestimmt sein, um jede Notwendigkeit zu eliminieren, die Vorrichtung nach Verwendung mit reagiblen Materialien zu säubern.When combined with a material distributor head, especially one with coaxial feed, the mixing device can be used for one-time use Use to eliminate any need to clean the device with reactive materials after use.

Jeder Verblockungsbereich zwischen Elementen sorgt für eine Mischmatrix, die komplizierte Geschwindigkeitsvektoren in die Materialien einführt. Ein flacher, axial ausgerichteter Teil jedes Elementes ergibt einen "Driftraum" im Anschluß an jede Mischmatrix, so daß sich die Materialien vor dem Eintreffen in die nächste Matrix rekombinieren können. Es wurde festgestellt, daß durch die Erfindung Wandverschmierungseffekte reduziert oder sogar eliminiert werden, selbst wenn die Elemente nicht eng an die Leitungswände angepaßt sind.Each interlocking area between elements creates a mixed matrix, the complicated velocity vectors in the materials introduces. A flat, axially aligned part of each element results in a "drift space" following each mixing matrix, so that recombine the materials into the next matrix before arriving can. The invention has been found to have wall smear effects can be reduced or even eliminated even if the elements are not closely fitted to the duct walls.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zum Mischen praktisch beliebiger Materialien,verwendet werden, einschließlich Flüssigkeiten, Festkörper, Gase, Schäume usw.The device according to the invention can be used for mixing practically any Materials, used, including liquids, solids, Gases, foams, etc.

Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden; es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the drawing; show it:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene perspektivische AnsichtFig. 1 is a partially sectioned perspective view

einer stationären Materialmischvorrichtung nach der Erfindung;a stationary material mixing device according to the invention;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines willkürlich mitFig. 2 is a perspective view of an arbitrary with

5Q9828/DS29 .../45Q9828 / DS29 ... / 4

"links" bezeichneten Elementes, das einen Teil der Vorrichtung bildet; -"left" designated element which forms part of the device; -

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines willkürlich mitFig. 3 is a perspective view of an arbitrary with

"rechts" bezeichneten Elementes, das einen Teil der Vorrichtung bildet;"right" designated element which forms part of the device;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung nach Fig.1;FIG. 4 shows a longitudinal section through the device according to FIG. 1;

Fig. 5 eine Seitenansicht des "linken" Elementes nach Fig. 2;Figure 5 is a side view of the "left" element of Figure 2;

Fig. 6 eine Aufsicht auf ein "linkes" Element nach Fig. 2;FIG. 6 shows a plan view of a "left" element according to FIG. 2;

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie 7-7 in Fig. 5;Figure 7 is a section along line 7-7 in Figure 5;

Fig. 8 eine Seitenansicht des "rechten" Elementes nach8 is a side view of the "right" element according to FIG

Fig. 3;Fig. 3;

Fig. 9 eine Stirnansicht des "rechten" Elementes nach Fig. 3;Fig. 9 is an end view of the "right" element of Fig. 3;

Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie 10-10 in Fig. 8;Fig. 10 is a section along line 10-10 in Fig. 8;

Fig. 11 einen Schnitt längs der Linie 11-11 in Fig. 4;Figure 11 is a section along line 11-11 in Figure 4;

Fig. 12 einen Schnitt längs der Linie 12-12 in Fig. 11;Figure 12 is a section along line 12-12 in Figure 11;

Fig. 13 einen schematischen Schnitt durch einen T-Verteiler-13 shows a schematic section through a T-distributor

kopf, mit dem Material der stationären Materialmischvorrichtung nach der Erfindung zugeführt;head, with the material fed to the stationary material mixing device according to the invention;

Fig. 14 eine perspektivische Ansicht eines Teils des14 is a perspective view of a portion of the

Verteilerkopfs nach Fig. 13 mit der Lage des Materials, ehe dieses die Mischvorrichtung erreicht;13 with the position of the material before it reaches the mixing device;

.../5 509828/0529... / 5 509828/0529

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Fig. 15 einen schematischen Schnitt durch einen koaxialen15 shows a schematic section through a coaxial

Verteilerkopf, mit dem Material der stationären Materialmischvorrichtung nach der Erfindung zugeführt wird; undDistribution head with which material is fed to the stationary material mixing device according to the invention; and

Fig. 16 eine perspektivische Ansicht eines Teils des Verteilerkopfs nach Fig. 15 mit der Anordnung des Materials vor Erreichen der Mischvorrichtung.Fig. 16 is a perspective view of a portion of the manifold head of Fig. 15 with the arrangement of the material in front Reaching the mixer.

Die stationäre Materialmischvorrichtung nach der Erfindung sowie deren Bauteile sind in Fig. 1 bis 12 dargestellt, Die Vorrichtung besteht aus einer Leitung 2 mit einer Innenkammer 4, in die eine Vielzahl Elemente 6 und 8 eingepaßt sind. Die Kammer 4 ist an den beiden Enden der Leitung 2 offen. Durch die Länge der Kammer 4 verläuft eine Längsachse.The stationary material mixing device according to the invention as well its components are shown in Fig. 1 to 12. The device consists of a line 2 with an inner chamber 4 in which a plurality Elements 6 and 8 are fitted. The chamber 4 is open at both ends of the line 2. Runs through the length of the chamber 4 a longitudinal axis.

Im Hinblick auf die allgemeine Zylinderform der Kammer 4 soll das zylindrische Koordinatensystem in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden. Bekanntlich wird im zylindrischen Koordinatensystem ein Punkt durch 1, r und θ definiert, wobei 1 die Längskoordinate ist, r die Radialkoordinate mit Bezug auf die Längsachse, und θ die Winkelkoordinate in einer Ebene normal zur Längsachse.In view of the general cylindrical shape of the chamber 4, this should cylindrical coordinate system in the description and claims be used. As is known, in the cylindrical coordinate system a point defined by 1, r and θ, where 1 is the longitudinal coordinate, r is the radial coordinate with respect to the longitudinal axis, and θ is the angular coordinate in a plane normal to the longitudinal axis.

Die Erfindung wird zwar mit Bezug auf eine rechte, kreisförmige Zylinderkammer 4 dargestellt und beschrieben, es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Erfindung auch auf andere Formen anwendbar ist, einschließlich Kammern mit rechteckigem Querschnitt. Darüberhinaus braucht die Längsachse der Kammer keine gerade Linie zu sein, sondern kann auch aufgrund der Art der Elemente 6 und 8 gekrümmt sein, wie sich noch aus der folgenden Beschreibung ergibt.The invention is described with reference to a right, circular Cylinder chamber 4 shown and described, but it is thereon to indicate that the invention can also be applied to other forms, including chambers with a rectangular cross-section. Furthermore the longitudinal axis of the chamber need not be a straight line, but can also be curved due to the nature of the elements 6 and 8, such as can still be found in the following description.

Das Element, das näher in Fig. 2 und 5 bis 7 dargestellt ist, wird willkürlich als "linkes" Element bezeichnet und ist ein Spiegelbild des Elementes 8, das näher in Fig. 3 und 8 bis 10 dargestellt istThe element, which is shown in more detail in Figures 2 and 5-7, is arbitrarily referred to as the "left" element and is a mirror image of the element 8, which is shown in more detail in FIGS. 3 and 8-10

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und willkürlich mit "rechtes" Element bezeichnet wird.and is arbitrarily referred to as the "right" element.

Das Element 6 weist einen zentralen flachen Teil 10 auf, dessen Ebene allgemein mit der Längsachse der Kammer 4 ausgefluchtet sein soll. Zwei Lappen 12 und 14, die abgerundet oder in anderer Weise an ihren äußeren Peripherien so geformt sind, daß sie allgemein an die Wand der Kammer 4 passen, sind vom flachen Teil 10 nach oben und unten gebogen. Zwei weitere Lappen 16 und 18 am anderen Ende des flachen Teils 10 sind nach unten bzw. oben gebogen. Die äußeren peripheren Kanten der Lappen 16 und 18 sind ebenfalls abgerundet oder in anderer Weise so geformt, daß sie allgemein an die Wand der Kammer 4 passen.The element 6 has a central flat part 10, the The plane should generally be aligned with the longitudinal axis of the chamber 4. Two lobes 12 and 14 that are rounded or otherwise are shaped at their outer peripheries so that they are generally at to fit the wall of the chamber 4 are bent up and down from the flat part 10. Two more lobes 16 and 18 on the other end of the flat part 10 are bent downwards and upwards, respectively. The outer peripheral edges of tabs 16 and 18 are also rounded or otherwise shaped so that they are generally against the wall the chamber 4 fit.

Die Elemente 6 und 8 können aus einem einzelnen flachen Blech geformt werden, beispielsweise mit einer Stanzpresse. Die Erfindung ist jedoch nicht auf irgendeine spezielle Herstellungsart beschränkt, auch ist sie nicht darauf beschränkt, daß die Elemente 6 und 8 einheitliche Stücke sind. Beispielsweise können die Elemente 6 und jeweils aus einer Vielzahl-von Teilen bestehen, die zusammengelötet, hartgelötet, geschweißt oder in anderer Weise aneinander befestigt sind. Ersichtlich ermöglicht jedoch die Form der Elemente 6 und 8, daß sie aus Einzelblechen auf außerordentlich billige Weise hergestellt werden können.The elements 6 and 8 can be made from a single flat sheet be shaped, for example with a punch press. However, the invention is not limited to any particular type of manufacture, nor is it limited to elements 6 and 8 being unitary pieces. For example, the elements 6 and each consist of a multitude of parts that are soldered together, brazed, welded or otherwise attached to one another. As can be seen, however, the shape of elements 6 and 8 that they can be made from individual sheets in an extremely cheap way.

Das Element 8 ist ein Spiegelbild des Elementes 6 und weist in ähnlicher Weise einen mittleren flachen Teil 20, zwei Lappen 22 und 24 und zwei weitere Lappen 26 und 28 auf.The element 8 is a mirror image of the element 6 and has similar Way a middle flat part 20, two lobes 22 and 24 and two further lobes 26 and 28 on.

Der Winkel λ zwischen den Lappen 12 - 14, 16 - 18, 22 - 24 und 26 - 28, der am besten in Fig. 5 und 8 erkennbar ist, liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 30° bis 120°, wobei als ein Beispiel ein Winkel von 90° dargestellt ist. Ersichtlich bilden die Extreme 0° und 180° die äußersten Grenzen.The angle λ between the lobes 12-14, 16-18, 22-24 and 26-28, which is best seen in Figs. 5 and 8, is preferably in Range from about 30 ° to 120 °, with an angle of as an example 90 ° is shown. Obviously the extremes 0 ° and 180 ° form the extreme limits.

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■- 7 -■ - 7 -

Die Elemente 6 und 8 wechseln in der Kammer 4 ab, wobei die Gesamtzahl der verwendeten Elemente von den Materialien abhängt, die gemischt werden sollen, und dem gewünschten Vermischungsgrad. Jedes folgende Element 6, 8 ist mit seinem flachen Mittelteil 10, im allgemeinen rechtwinkelig zum nächsten Element angeordnet.The elements 6 and 8 alternate in the chamber 4, the Total number of elements used depends on the materials to be mixed and the degree of mixing desired. Each following element 6, 8 is arranged with its flat central part 10, generally at right angles to the next element.

In Fig. 1, 4, 11 und 12 ist die Art und Weise dargestellt, in der die Elemente 6 und 8 sich leicht gegenseitig verblocken und ineinanderschachteln, sowohl mit Bezug auf einander als auch mit Bezug auf die Wand der Kammer 4. Die Lappen 22 und 24 des Elementes 8 "kämmen" mit den Lappen 16' und 18 des Elementes 6, so daß sich die Lappenspitzen in der Nachbarschaft der Wand der Kammer 4 und dem mittleren flachen Teil des nächsten Elementes befinden. In gleicher Weise "kämmen" die Lappen 12 und 14 des Elementes 6 mit den Lappen 26 und 28 des Elementes 8. Die Lappen 12, 14, 16, 18, 22, 24, 26, 28, sind vorzugsweise so dimensioniert, daß sie gegen die Wand der Kammer 4 "federn", so daß eine gute Anpassung an die Wand der Kammer 4 erreicht wird, ohne daß jedes Element 6 und 8 an die Wand der Kammer 4 angelötet, angeleimt oder in anderer Weise permanent befestigt werden muß. Aus der Form der Elemente 6 und 8 ist ersichtlich, daß die Elemente in die Kammer 4 "gestopft" werden können, und daß sie dazu neigen, sich selbst in der gewünschten Orientierung auszurichten, wobei jedes Element sich mit dem nächsten Element selbst verschachtelt oder stapelt und gegen axiale Drehung verblockt.In Figs. 1, 4, 11 and 12, the manner is shown in the the elements 6 and 8 easily interlock and nest one inside the other, both with respect to each other and with Reference to the wall of the chamber 4. The tabs 22 and 24 of the element 8 "comb" with the tabs 16 'and 18 of the element 6, so that the tips of the lobes are in the vicinity of the wall of the chamber 4 and the central flat part of the next element. In in the same way "comb" the tabs 12 and 14 of the element 6 with the tabs 26 and 28 of the element 8. The tabs 12, 14, 16, 18, 22, 24, 26, 28, are preferably dimensioned so that they "spring" against the wall of the chamber 4, so that a good adaptation to the wall the chamber 4 is achieved without each element 6 and 8 being soldered, glued or otherwise permanently to the wall of the chamber 4 must be attached. From the shape of the elements 6 and 8 it can be seen that the elements can be "stuffed" into the chamber 4, and that they tend to align themselves in the desired orientation, with each element nesting itself with the next element or stacks and blocked against axial rotation.

Weiter ist ersichtlich, daß das selbständige Ineinanderschachteln oder Stapeln der Elemente eine Herabsetzung des Verhältnisses Länge/ Durchmesser (L/D) der Elemente ergibt. Als Beispiel seien die folgenden Abmessungsbeispiele und L/D-Verhältnisse betrachtet: .It can also be seen that the independent nesting or stacking the elements a reduction in the length / Diameter (L / D) of the elements results. As an example, consider the following dimensional examples and L / D ratios:.

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Winkel (λ) Gesamtlänge des Nettolänge des Nenndurch- L/D Elementes Elementes messerAngle (λ) Total length of the net length of the nominal diameter L / D Element element knife

90° 0,60 0,38 0,44 0,86 60° 0,90 0,71 0,44 1,6090 ° 0.60 0.38 0.44 0.86 60 ° 0.90 0.71 0.44 1.60

Für gewisse Lappenwinkel λ ist also ein effektives Verhältnis L/D kleiner als 1 möglich.For certain lobe angles λ there is therefore an effective ratio L / D less than 1 possible.

Wie in Fig. 2 veranschaulicht ist, wird auf Materialien, die sich längs in Richtung der Längsachse 1 bewegen, durch die Lappen 16 und 18 des Elementes 6 ein Geschwindigkeitsvektor gegen den Uhrzeigersinn aufgedrückt. Im Anschluß an den flachen TeillO bewirken die Lappen 12 und 14 einen weiteren Geschwindigkeitsvektor gegen den Uhrzeigersinn. Ersichtlich sorgen die Lappen und 18 auch für einen erheblichen einwärts gerichteten radialen Geschwindigkeitsvektor auf sich in Längsrichtung bewegende Materialien, während die Lappen 12 und 14 einen im wesentlichen auswärts gerichteten radialen Geschwindigkeitsvektor mit sich bringen. In ähnlicher Weise erzwingen gemäß Fig. 3 die Lappen 26-28 und 22-24 Rotationsgeschwindigkeitsvektoren im Uhrzeigersinn und allgemein einwärts bzw. auswärts gerichtete radiale Vektoren.As illustrated in FIG. 2, materials which move longitudinally in the direction of the longitudinal axis 1 are acted on by the tabs 16 and 18 of the element 6, a counterclockwise velocity vector is applied. Following the flat part the tabs 12 and 14 cause a further velocity vector counter clockwise. It can be seen that the lobes 16 and 18 also provide a substantial inwardly directed radial Velocity vector on materials moving in the longitudinal direction, while the flaps 12 and 14 are essentially one outward radial velocity vector with it bring. Similarly, as shown in FIG. 3, the tabs 26-28 force and 22-24 clockwise and clockwise rotation speed vectors generally inward and outward radial vectors, respectively.

Wenn zwei Elemente 6 und 8 ineinander geschachtelt sind, wie in Fig. 1, 4, 11 und 12, definieren die ineinander greifenden Teile der Elemente, wo die Lappen ineinandergreifen, einen Bereich der als "Mischmatrix"-Zone bezeichnet werden kann, wo in dem sich in Längsrichtung bewegenden Material entgegengesetzt rotierende Geschwindigkeitsvektoren induziert werden, gleichzeitig mit einwärts und auswärts gerichteten radialen Vektoren. Diese kompbcen, einander entgegengesetzten Winkel- und Radi al-Vektoren ergeben gegenseitige Schereffekte, die dafür sorgen, daß sich die Materialien mischenWhen two elements 6 and 8 are nested, as in Figures 1, 4, 11 and 12, define the interlocking parts of the elements where the lobes interlock, an area of the can be referred to as a "mixed matrix" zone, where in the material moving in the longitudinal direction counter-rotating Velocity vectors are induced, simultaneously with inward and outward radial vectors. These compbcen, each other opposite angular and radial vectors result in mutual Shear effects that cause the materials to mix

5G9828/0529 _/Q 5G9828 / 0529 _{/ Q}

und im Anschluß an die Mischmatrix, wenn die Materialien kurz am flachen Zentralbereich 10, 20 des Elementes 6 oder 8 vorbeiströmen, in anderer Konfiguration rekombinieren. Es wurde festgestellt, daß dieser flache Zentral bereich 10, 20 beträchtlich zum wirkungsvollen Betrieb der Erfindung beiträgt. Die longitudinale Länge der flachen Bereiche 10, 20 ist vorzugsweise lang genug, um eine relativ vollständige Mischung der Materialien im Anschluß an die Mischmatrix zu erlauben, jedoch nicht so lang , daß der Druckabfall der Vorrichtung merklich beeinflußt wird. Für jede spezielle Anwendung muß die Länge des flachen Bereiches im Hinblick auf den Druckabfall betrachtet werden. In jedem Falle ist die Länge des flachen Bereiches ein erheblicher Teil der Bruttolänge jedes Elementes, wobei die gewünschte Länge v/eiter durch den Lappenwinkel λ beeinflußt wird. Die Länge des flachen Bereiches 10, 20 soll typischerweise wenigstens in der gleichen Größenordnung liegen wie die Länge der Mischmatrixzone.and following the mixing matrix when the materials are short flow past the flat central area 10, 20 of the element 6 or 8, recombine in a different configuration. It was determined, that this flat central area 10, 20 contributes significantly to the effective operation of the invention. The longitudinal The length of the flat areas 10, 20 is preferably long enough to allow a relatively complete mixture of the materials in the Allow connection to the mixing matrix, but not so long as to appreciably affect the pressure drop of the device. For any particular application, the length of the flat area must be considered in terms of pressure drop. In any case the length of the flat area is a significant part of the gross length of each element, the desired length being greater than or equal to is influenced by the lobe angle λ. The length of the flat Area 10, 20 should typically be at least of the same order of magnitude as the length of the mixed matrix zone.

Obwohl gemäß einem Aspekt die Erfindung nicht auf die Verwendung mit einem speziellen Antrieb für die zu mischenden Materialien beschränkt ist, so bildet doch eine Kombination eines Verteilerkopfes mit einer stationären Materialmi schvorrichtung nach Fig. bis 12 einen weiteren Aspekt der Erfindung. Eine Betrachtung des Verteilerkopfes erlaubt auch eine weitere Erläuterung der Vorrichtung nach Fig. 1 bis 12. Die Ausgänge des Verteilerkopfes sind selbstverständlich mit dem Eingang der Mischvorrichtung gekuppelt.Although according to one aspect the invention is not limited to the use with a special drive for the materials to be mixed, a combination of a distributor head with a stationary material mixing device according to FIGS. 12 to 12 forms a further aspect of the invention. A consideration of the distributor head also allows a further explanation of the device according to FIGS. 1 to 12. The outputs of the distributor head are of course coupled to the input of the mixing device.

Fig. 13 zeigt ein T-Stück oder eine Verteilung, mit der zwei Materialquellen durch eine einzige Leitung getrieben werden können. Eine Antriebsquelle, die als Hand 40 dargestellt ist, treibt gleichzeitig zwei Kolben 42 und 44 über eine U-förmige Stange Das Material A in Kammer 48 und das Material B in Kammer 50 werden auf diese Weise durch die Kolben durch ein T-Stück 52 in eine Leitung 54 getrieben. Selbstverständlich kann die AntriebsquelleFigure 13 shows a tee or spreader that allows two sources of material to be driven through a single conduit. A drive source shown as hand 40 drives simultaneously two pistons 42 and 44 via a U-shaped rod Material A in chamber 48 and material B in chamber 50 become driven in this way by the pistons through a tee 52 into a conduit 54. Of course, the drive source can

.../10... / 10

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auch mechanisch sein, statt manuell, wie dargestellt.also be mechanical instead of manual as shown.

Eine perspektivische Ansicht der Leitung 54 in Fig. 14 zeigt die Art und Weise, in der die Materialien A und B sich anfänglich in der Leitung lokalisieren. In Bezug auf die "1"-Richtung oder Longitudinalachse der Leitung 54 ist das Material "perfekt" gemischt. In der Ebene normal zur 1-Achse befinden sich gleiche Mengen der Materialien A und B (wenn identische Kolben 42, 44 und Kammern 48, vorausgesetzt werden). D.h., wenn eine Volumeneinheit eines Materials perfekt mit einer Volumeneinheit eines anderen Materials gemischt wird, dann ist die Wahrscheinlichkeit dafür, ein Molekül des einen oder anderen Materials im gemischten Volumen zu finden, proportional dem anfänglichen Volumenverhältnis. Anders betrachtet, alle "Information" ist aus dem System entfernt, d.h. man kann aus geometrischen Betrachtungen al lein/bestimmen, ob an irgendeinem willkürlichen Punkt das eine oder andere Material anzutreffen ist. Die Materialien A und B, wie sie in der Leitung ,54 dargestellt sind, sind jedoch in r- und Θ-Richtung nicht "perfekt gemischt".A perspective view of the line 54 in FIG. 14 shows the The way in which materials A and B initially locate in the conduit. With respect to the "1" direction or The material is mixed "perfectly" along the longitudinal axis of the conduit 54. In the plane normal to the 1-axis there are equal amounts of Materials A and B (assuming identical pistons 42, 44 and chambers 48). That is, if a unit of volume of a material perfectly mixed with a unit volume of another material then the probability of finding a molecule of one or the other material in the mixed volume is proportional the initial volume ratio. Viewed differently, all "information" is removed from the system, i.e. one can only determine from geometric considerations whether at any arbitrary one Point one or the other material can be found. However, materials A and B as shown in line 15, 54 are not "perfectly mixed" in the r and Θ directions.

Fig. 15 zeigt einen koaxialen Verteilerkopf. Die Antriebsquellen für die Materialien A und B sind nicht dargestellt, können jedoch irgendeine geeignete Form haben. Das Material B tritt in eine Leitung 60 ein, die durch eine Kammer 62 verläuft, die sich zu einer koaxialleitung 64 um die Leitung 60 verengt. Die Kammer nimmt Material A durch eine Eingangsleitung 66 auf. Fig. 16 zeigt die Verteilung der Materialen A und B in den koaxialen Leitungen und 64. Ersichtlich sind die Materialien jetzt "perfekt gemischt", d.h. sie enthalten in 1- und Θ-Richtung keine Information, so daß nur die r-Richtung verbleibt.Fig. 15 shows a coaxial distribution head. The drive sources for materials A and B are not shown but can be of any suitable shape. The material B enters a A conduit 60 which extends through a chamber 62 which narrows to a coaxial conduit 64 around the conduit 60. The chamber receives material A through input line 66. Fig. 16 shows the distribution of materials A and B in the coaxial lines and 64. It can be seen that the materials are now "perfectly mixed", i.e. they contain no information in the 1 and Θ directions, so that only the r-direction remains.

Zusätzlich dazu, daß er die Information der angelieferten Materialien reduziert, hat ein koaxialer Verteilerkopf einen weiteren Vorteil, wenn er mit der stationären Materialmischvorrichtung nach Fig. 1 bis 12 zusammen verwendet wird. Wenn die Koaxialleitung koplanar endet, oder das Mittel rohr mit Bezug auf das andere Rohr vorsteht,In addition to that he has the information of the delivered materials reduced, a coaxial distributor head has another advantage, when used with the stationary material mixing apparatus of FIGS. 1-12. When the coaxial line is coplanar ends, or the central tube protrudes with respect to the other tube,

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erfordert der Verteilerkopf wenig oder gar keine Säuberung, da die Materialien nur in der stationären Materialmischvorrichtung in Kontakt kommen. Das ist besonders wichtig, wenn es sich bei den Materialien A und B um reagible Materialien handelt, wie beispielsweise Epoxyharze. Wenn eine billige Mischvorrichtung hergestellt wird, kann die Mischvorrichtung selbst als Wegwerfeinheit ausgebildet werden, während der Verteilerkopf unbegrenzt verwendet werden kann. Nach dem Mischen der Materialien kann beispielsweise die Vorrichtung nach Fig. 1 bis 12 vom Verteilerkopf abgekuppelt werden und der Verteilerkopf einfach mit einer Kappe verschlossen werden, beispielsweise einem billigen Bauteil aus Gummi oder Kunststoff.the distributor head requires little or no cleaning as the materials are only in the stationary material mixer get in touch. This is particularly important when materials A and B are reactible materials, such as for example epoxy resins. If an inexpensive mixing device is made, the mixing device itself can be made as a disposable unit, while the dispensing head is unlimited can be used. After the materials have been mixed, for example, the device according to FIGS. 1 to 12 can be uncoupled from the distributor head and the distributor head can simply be connected to a Cap are closed, for example a cheap component made of rubber or plastic.

Der Koaxialverteilerkopf kann selbstverständlich mehrfache Leitungen haben, wie triaxial ausgebildet sein usw.The coaxial distribution head can of course have multiple lines how to be triaxial, etc.

Wenn die stationäre Materialmischvorrichtung nach Fig. 1 bis 12 allgemein betrachtet wird, ist zu erkennen, daß die Erfindung zum Mischen aller Materialtypen geeignet ist, einschließlich Flüssigkeiten, Festkörper, Gase, Schäume usw. Die verwendete Anzahl von Elementen 6 und 8 kann variiert werden, je nach dem erforderlichen Mischgrad und dem Typ des zu mischenden Materials. Da die Elemente und 8 nicht permanent aneinander oder an der Wand der Kammer 4 befestigt sind, kann die Leitung 2 aus. flexiblem Material bestehen, so daß die Vorrichtung verschiedene Kurvenformen annehmen kann, wie das in speziellen Anwendungsfällen erforderlich sein kann.When the stationary material mixing device according to FIGS. 1 to 12 Generally viewed, it will be recognized that the invention is suitable for mixing all types of materials including liquids, solids, gases, foams, etc. The number of used Elements 6 and 8 can be varied as required Degree of mixing and the type of material to be mixed. As the elements and 8 are not permanently attached to each other or to the wall of the chamber 4, the line 2 can be made from. consist of flexible material, so that the device can assume various waveforms as may be required in special applications.

Die Arbeitsweise der Erfindung kann dem Betrieb eines Klystrons analog gesetzt werden. In einem Klystron (siehe beispielsweise McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology, McGraw-Hill, 1971, Band 7, Seiten 411- 413) wird einem gleichförmigen Elektronenstrahl (der keine "Information enthält, d.h. keine Variationen in l-,r- oder Θ-Richtung) in einem "Ballungsraum" Geschwindigkeitsmodulation aufgezwungenNachdem sie durch.einen "Driftraum" geströmtThe operation of the invention can resemble the operation of a klystron can be set analogously. In a klystron (see, for example, McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology, McGraw-Hill, 1971, Volume 7, Pages 411-413) is a uniform electron beam (containing no "information, i.e. no variations in l-, r- or Θ-direction) in an "agglomeration" speed modulation is imposed after it has flowed through a "drift area"

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sind, sammeln sich die Elektronen in Bündeln (die "Information" in der 1-Richtung haben, in r- und Θ-Richtung jedoch gleichförmig sind). Bei der Erfindung wird der umgekehrte Effekt erreicht. D.h., die Eingangsmaterialien sind geordnet (sie enthalten "Information"), und als Ausgang wird ein Strom mit gleichförmiger Verteilung gewünscht, d.h. ein ungeordneter Strom, der keine Information enthält. Im Falle der Erfindung ist die Mischmatrix ein "Entballer", die, wie das Klystron, einen anschließenden Driftraum erfordert, damit die Resultate wirksam werden können.are, the electrons collect in bundles (the "information" in in the 1 direction, but are uniform in the r and Θ directions). In the invention, the opposite effect is achieved. That is, the input materials are sorted (they contain "information"), and a stream with uniform distribution is desired as the output, i.e. a disordered stream containing no information. In the event of According to the invention, the mixing matrix is a "deballer" which, like the klystron, requires an adjoining drift space so that the Results can take effect.

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Claims

Ij stationary mixing device for materials, characterized by a line having a mirror image along a piece of the longitudinal axis thereof extending, open at both ends chamber and a plurality of mutually splinted, interleave ligands elements which are fitted in the chamber, wherein adjacent elements to one another are formed, each longitudinal piece in which the elements interlock defines a mixing matrix that introduce both oppositely rotating angular velocities relative to the longitudinal axis and simultaneously inward and outward radial velocities relative to the longitudinal axis in materials that migrate through the mixing matrix, the non-interlocking Length of the elements along the longitudinal axis defines a drift space in which the materials recombine following their movement through a mixing matrix.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the elements each consist of a flat, rectangular, central part and two sets of lobes which adjoin opposite sides of the central part, each set of lobes consists of two lobes which are relative to the plane of the The middle part is bent upwards or downwards.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the angle enclosed by a set of flaps is between about 30 ° and about 120 °.

4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that

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der vom anderen Lappensatz eingeschlossene Winkel im Bereich von etwa 30° bis etwa 120° liegt.the angle included by the other set of flaps is in the range from about 30 ° to about 120 °.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Peripherie der Lappen allgemein der Form der Kammer angepaßt ist.5. Apparatus according to claim 2, 3 or 4, characterized in that the outer periphery of the tabs is generally adapted to the shape of the chamber.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an ein Ende der Leitung ein Koaxialverteilerkopf angekuppelt ist.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a coaxial distributor head is coupled to one end of the line.

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