DE2525020B2

DE2525020B2 - Statischer mischer fuer fluide stoffe

Info

Publication number: DE2525020B2
Application number: DE19752525020
Authority: DE
Inventors: Hans Dr.; Zehner Peter DipL-Ing. Dr.; 6700 Ludwigshafen Schuster
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1975-06-05
Filing date: 1975-06-05
Publication date: 1978-02-09
Also published as: FR2313113B1; US4019719A; NL171864B; NL171864C; BE842504A; DE2525020A1; GB1545820A; NL7606025A; JPS5222162A; DE2525020C3; FR2313113A1; CA1046050A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mien fluider Stoffe, bestehend aus einem Rohr bergen Querschnitts und aus in dem Rohr in Richtung der Rohrachse aufeinanderfolgend angeordneten Mischelementen, die aus sich kreuzenden und mit Durchtrittsöffnungen versehenen Leitflächen zusammengesetzt sind, die mit ihrer äußeren Kante an der '' Rohrinnenwand weitgehend anliegen und zur Rohrachse geneigt sind und deren zur Rohrachse senkrecht gerichteten Hauptachsen zusammenfallen.

Vorrichtungen dieser Art sind in der Literatur als statische Mischer bekannt. Solche Mischer bestehen meistens aus in rohrartigen Gebilden installierten Strömungsleitflächen verschiedenster Bauart. Das allgemeine Wirkungsprinzip dieser Vorrichtungen ist derart, daß bei Strömung der zu vermischenden Stoffe durch ein Rohr, das im Inneren mit besonderen Strö-"> mungsleitflächen versehen ist, der Hauptstrom in eine Anzahl Teilströme aufgeteilt wird und diese Teilströme verformt und gegeneinander versetzt wieder vereinigt werden. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis der gewünschte Grad an Vermischung er-

-" reicht ist.

Bei einer bekannten Vorrichtung sind in einem Rohr kreuzweise und zur Strömungsrichtung geneigte, halbelliptische Leitflächen angeordnet (US-PS 3652061). Die Mischung in das Rohr einfließender

-"> Produktströme wird dadurch bewirkt, daß im einzelnen Mischelement durch Aufteilung und Umlenkung eine Rotationsbewegung des strömenden Mediums erzeugt wird. Dabei ergibt sich im einzelnen Mischelernent im Prinzip das Strömungsbild einer konzentri-

i» sehen Doppelwendel mit gleichem Drehsinn. Der bei dieser Vorrichtung von jeder einzelnen Leitfläche geschlossen abgedeckte, relativ große Teil des Rohrquerschnitts kann bei gewünschter pfropfenartiger Strömung eine nachteilige Bildung von stagnanten

) > Zonen auf der stromabwärts liegenden Seite der Leitflächen begünstigen.

Ein anderer Mischer der eingangs beschriebenen Art ist gekennzeichnet durch die Anordnung mindestens eines Mischeinsatzes in Form eines Stege und

w Schlitze aufweisenden Plattenpaares in einem Rohr, indem jeweils die Stege der einen Platte durch die Schlitze der anderen Platte kreuzend hindurchreichen, wobei die Piatten zueinander und zur Achse des Rohres geneigt angeordnet sind (DT-OS 2328795). Die-

<·■"> ser Mischer läßt im Bereich höherer Strömungsgeschwindigkeiten eine ausreichende Mischwirkung erwarten. Jede Platte stellt unterhalb der Schlitze und Stege jedoch eine Staufläche dar, die zusammen mit der Rohrwand einen Bereich bildet, in dem die Strö-

")() mung weitgehend stagnieren kann. Derartige Totzonen der Strömung können sich je nach der Neigungsrichtung der Platten in Strömungrichtung vor oder hinter der Platte bilden. Zumindest aber sind durch diese Bereiche die Verweilzeiten der einzelnen Pro-

·■>■■> duktteilströme, in die der Hauptstrom durch die als Strömungsleitflächen anzusehenden Platten aufgeteilt wird, sehr unterschiedlich. Eine homogene Durchmischung der in den Mischer einfließenden Produktströme wird dadurch erschwert. Dieser konstruktiv

ω) bedingte Nachteil des Mischers wirkt sich noch stärker bei dessen Verwendungzur Durchführung chemischer Reaktionen aus, insbesondere bei der Herstellung von Polymerisationsprodukten, deren Polymerisationsgrad wegen der unterschiedlichen Verweilzeiten sehr

h3 variieren kann. Von Nachteil sind ferner die geringe Stabilität der Mischelemente infolge der für das Zusammenfügen der Platten erforderlichen Elastizität der Stege sowie die zahlreichen, schwer zugänglichen

Verbindungsstellen an den sich kreuzenden Stegen.

Der Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß durch konstruktive Maßnahmen Zonen, in denen sich der Produktstrom teilweise stauen bzw. durch die sich sehr unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten im Mischer einstellen können, vermieden sind und daß mit dem neuen Mischer eine gute Mischwirkung bei fluiden Stoffen sowie ein der idealen Pfropfenströmung gut genähertes Verweilzeitverhalten erreicht werden können. Ferner soll die Vorrichtung in der jeweils erforderlichen Stabilität einfach und kostengünstig herzustellen sein.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß jedes einzelne Mischelement aus einer äußeren Leitfläche und einer inneren Leitfläche besteht, die äußere Leitfläche mit einer zentralen Durchtrittsöffnung versehen ist, in der die innere Leitfläche angeordnet ist, wobei die Form der inneren Leitfläche derjenigen der Durchtrittsöffnung der äußeren Leitfläche entspricht.

Der auf der eigenartigen körperlichen Ausgestaltung der Mischelemente gemäß vorliegender Erfindung beruhende wesentliche technische Fortschritt gegenüber den herkömmlichen Mischern liegt in den fluiddynamischen Eigenschaften des neuen Mischers. Die zur Rohrachse geneigten Leitflächen der Mis-chelemente sind so ausgebildet, daß die auf sie auftreffenden Teilströme zur Durchtrittsöffnung der äußeren Leitfläche gelenkt werden. Wesentlich ist dabei, daß die die äußere Leitfläche bildenden Ellipsen in Rieb tung ihrer großen Hauptachsen nahezu die gleiche Ausdehnung aufweisen. Die äußere Leitfläche verjüngt sich daher nach den beiden Hauptscheiteln der Ellipsen hin zu schmalen Stegen, während die innere, ellipsenförmige Leitfläche die Rohrinnenwand an ihren beiden Hauptscheiteln punktförmig berührt. Dadurch ist gewährleistet, daß die Produktteilströme an allen Punkten der Leitflächen seitlich abfließen und quer zur Rohrachse versetzt in deren Richtung weiterfließen können; strömungsfreie Zonen können sich nicht bilden. Die Mischwirkung und das Verweilzeitverhalten des statischen Mischers ist für Fluide auch sehr unterschiedlicher Zähigkeit dadurch entscheidend verbessert.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die MLchelemente des vorliegenden statischen Mischers einfach in ihrem Aufbau sind. Die beiden Leitflächen brauchen zum Zusammensetzen zu einem Mischelement nicht elastisch zu sein und können je nach Anwendungsfall jede beliebige Materialstärke besitzen. Die innere und äußere Leitfläche weisen nur zwei Kreuzungspunkte auf, die leicht zugänglich sind. Dabei kann die Verbindung zwischen den beiden Leitflächen über Schlitze an der Innenseite der äußeren Leitfläche besonders einfach hergestellt werden, wobei zur Erhöhung der Steifigkeit und mechanischen Festigkeit des gesamten Mischers die Mischelemente untereinander an den sich ergebenden Berührungspunkten durch Löten, Schweißen oder Kleben fest miteinander verbunden werden können. Auch diese Verbindungsstellen sind leicht zugänglich.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die gemeinsame, zur Rohrachse senkrechte Hauptachse der inneren und äußeren Leitfläche eine Begrenzungslinie des Mischelementes darstellt und die beiden Leitflächen einen Winkel einschließen, innerhalb dessen die Rohrachse verläuft.

In weiterer Ausgestaltung sind die Mischelerr.enti: dieser Ausführungsform je paarweise mit den Leitflachen einander zugewandt und um die Rohrachse um ■ 180° zueinander versetzt angeordnet, so daß eine äußere Leitfläche einer inneren gegenübersteht.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Mischelemente so ineinander geschoben, daß die innere Leitfläche durch die Durchtrittsöffnung der in äußeren ragt.

Es kann vorteilhaft sein, daß sich an die BegrenzungsliniedesMischeiementes ein zur Rohrachse paralleles Leitflächenstück anschließt, dessen eine Seite gleich dem Rohrinnendurchmesser ist und dessen ι '■ Ausdehnung in axialer Richtung des Rohres vorzugsweise das 0,1- bis 0,5fache des Rohrinnendurchmessers beträgt.

In weiterer Ausgestaltung dieser Vorrichtung sind sich gegenüberstehende Leitflächenstücke durch ei- -" nen Einschnitt in mindestens einem der Leitflächenstücke am Kreuzungspunkt ineinander einschiebbar.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich weiterhin dadurch ^us, daß das Mischelement an der zur Rohrachse senkrechten Begrenzungslinie schnei- -"> denförmig ausgebildet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.

In den Fig. 1 und 2 ist die einfachste Form der er-Ji' findungsgemäßen Vorrichtung wiedergegeben. Bei der vorzugsweisen Verwendung ebener Strömungsleitflächen entspricht in einem Rohr 3 mit kreisförmigem Querschnitt die Kontur der äußeren Leitfläche 1 der Schnittlinie einer Ebene mit einem Kreiszylinder i") mit dem Innendurchmesser des Rohres 3, d. h. einer Ellipse, deren kleine Hauptachse gleich dem Rohrinnendurchmesser ist, während die Länge der großen Hauptachse durch den gewählten Anstellwinkel zur Hauptströmungsrichtung bestimmt wrrd, der 10° bis w 80°, vorzugsweise 30° bis 60° beträgt.

Die zentrale Durchtrittsöffnung la der äußeren Leitfläche 1 wird vorzugsweise ebenfalls als Ellipse ausgebildet, wobei die Länge der kleinen Hauptachse der ellipsenförmigen Öffnung la das 0,05- bis ■·.) 0,7fache, vorzugsweise das 0,4- bis 0,6fache des Rohrinnendurchmessers betragen soll. Die Länge der großen Hauptachse df r elliptischen Öffnung ist praktisch gleich der der großen Hauptachse der äußeren Leitfläche 1.

jo Die in der Durchtrittsöffnung Iu der äußeren Leitfläche 1 angeordnete innere Leitfläche 2 ist vorzugsweise gleichfalls in elliptischer Form ausgeführt, wobei die kleinen Hauptachsen der beiden Leitflächen 1 und 2 zusammenfallen. Die Länge der kleinen Hauptachse V5 der inneren Leitfläche 2 liegt zwischen dem 0,3- bis 0,95fachen, vorzugsweise dem 0,4- bis 0,6fachen des Rohrinnendurchmessers. Ist sie größer als die der Durchtrittsöffnung la, so ist die Innenseite der äußeren Leitfläche 1 zur Aufnahme der inneren Leitfläho ehe 2 mit Schlitzen versehen. Die Länge der großen Hauptachse der inneren Leitfläche 2 ist vorzugsweise gleich der der großen Hauptachse der äußeren Leitfläche 1.

Durch die kreuzweise Anordnung der beiden Leit-

o5 flächen I₁ 2 werden in jedem Mischelement die rohrwandnahen Schichten des strömenden Mediums zur Rohrmitte und die in der Nähe der Rohrmitte strö menden Schichten umeekehrt in Richtung der Rohr-

wand gelenkt. Durch Überlagerung mit der Hauptströmung in Richtung der Rohrachse entstehen zwangsweise mehrere Teilströme 10 mit wendeiförmigen Bahnen, deren Rotationsrichtungen gegensinnig sind (s. Fig. 4). Alle Fluidelemente des strömenden Mediums bewegen sich somit auf ähnlichen Bahnen, d. h. der mittlere Weg und, respektive, die mittlere Verweilzeit der einzelnen Fluidelemente sind bei Durchströmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit großer Annäherung gleich.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzielen eines engen Verweilzeitspektrums ist es zudem zweckmäßig, die beschriebenen Mischelemente im Rohr so anzuordnen, daß die zur Rohrachse senkrechten Vektorkomponenten sich entsprechender Leitflächen aufeinanderfolgender Mischelemente konstant bleiben, d. h. die Mischelemente sind nacheinander ohne gegenseitige Verdrehung um die Rohrachse im Rohr eingebaut. Dadurch werden die gegensinnigen Rotationsbewegungen der Teilströme gleichförmig entlang der gesamten Rohrlänge aufrechterhalten.

Eine weitere Verbesserung der beschriebenen radialen Mischwirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird bewirkt durch ein teilweises axiales Ineinanderschieben benachbarter Mischelemente, wie es die Fig. 3 zeigt.

Weiterhin ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft geeignet zum Mischen und Homogenisieren fluider Stoffe, insbesondere auch viskoser, pastenartiger Materialien. Hierfür werden zweckmäßig Mischelemente eingesetzt, die man erhält, wenn man die vorher beschriebenen und in Fig. 1 und 2 dargestellten Mischelemente entlang der gemeinsamen, zur Rohrachse senkrechten kleinen Hauptachse der Leitflächen 1, 2 in zwei gleiche Teile trennt (Fig. 5), so daß diese Hauptachse eine Begrenzungslinie 6 des Mischelementes darstellt. Die so aus halbelliptischen Leitflächen 4, 5 bestehenden Mischelemente werden, wie in Fig. 5 dargestelltem Rohr 3 derart angeordnet, daß sie mit der Begrenzungslinie 6 des Mischelementes stromaufwärts gerichtet sind, und daß die aufeinanderfolgenden Mischelemente um die Rohrachse abwechselnd in einen Winkel von vorzugsweise etwa 90" zueinander gedreht angeordnet sind.

Eine Steigerung der Mischwirkung mit den aus halbelliptischen Leitflächen 4, 5 bestehenden Mischelementen wird mit einer Anordnung entsprechend Fig. 6 erreicht, bei der je zwei dieser Mischelemente axial so ineinander geschoben sind, daß die Begrenzungslinien 6 der beiden Mischelemente einander abgewandt und zueinander parallel sind.

Die Mischelemente können getrennte Teile sein, jedoch ist es günstiger, wenn diese an den sich ergebenden Berührungspunkten der verschiedenen Leitflächen beispielsweise durch Lötung, Schweißung oder Klebung fest miteinander verbunden sind, da dann die Steifigkeit und mechanische Festigkeit des Gebildes erhöht ist. Die einzelnen Leitflächen können auf einfache Weise hergestellt werden, z. B. durch Stanzen aus Blechen oder durch Schneiden aus aufeinandergeschichtcten Blechen. Je nach Beanspruchung können neben metallischen Werkstoffen auch andere geeignete Materialien, wie Polyolefine, Polyamide, Polyvinylchlorid oder Polyacetale Verwendung finden.

Aus stiömungsdynainischen und fertigungstechnischen Gründen kann es vorteilhaft sein, daß sich wie Fig. 7 zeigt, an die Begrenzungslinie 6 eines jeden Mischelements der in Fig. 5 dargestellten Anordnung ein rechteckiges, zur Rohrachse paralleles Leitflächenstück 7 anschließt, dessen Länge in Richtung der Rohrachse das 0,1- bis 0,5fache des Rohrinnendurchmessers befragt und dessen Breite gleich dem Rohrinnendurchmesser ist.

Bei sinngemäßer Anwendung dieser Anordnung der Leitflächenstücke 7 auf die Mischelemente in Fig. 6 entsteht die Vorrichtung gemäß Fig. 8, bei der eine Fixierung der Mischelemente dadurch bewirkt wird, daß jeweils eines der beiden sich gegenüberstehenden, zur Rohrachse parallelen Leitflächenstücke 7 im Kreuzungspunkt ihrer Kanten mit einem Einschnitt 9 versehen ist. Die Breite des Einschnitts ist dabei zweckmäßig so bemessen, daß das benachbarte Leitflächenstück 7 gerade eben einschiebbar ist. Die Einschnittiefe beträgt vorzugsweise das 0,2- bis 0,5fache der Länge des Leitflächenstücks 7 in Richtung der Rohrachse. Die ineinandergesteckten Mischelemente sind damit gegen unerwünschte gegenseitige Verdrehung um die Rohrachse weitgehend gesichert. Zusätzlich kann die mechanische Festigkeit des Mischers auch hier beispielsweise durch Schweißung, Lötung oder Klebung an den Berührungspunkten zwischen den einzelnen Mischelementen erhöht werden. Für den Einsatz der bisher beschriebenen Vorrichtungen in Mischern für Agglomerate enthaltende fluide Stoffe oder für solche, die Feststoffteile enthalten, wie beispielsweise in Kläranlagen, ist es vorteilhaft, die Begrenzungslinien 6 der Mischelemente und gegebenenfalls die Kanten der Leitflächenstücke 7 schneidenförmig auszuführen.

Das Wirkungsprinzip der in den Fig. 5 bis 8 dargcstellten Vorrichtungen ist in Fig. 9 schematisch dargestellt. Dabei wird angenommen, daß zwei verschiedene viskose Fluids in den Bereichen A und B, die am Eingang des Mischers durch eine längs der Rohrachse und parallel zur Begrenzungslinie 6 des ersten Mischelements bzw. zur Kante des Leitflächenstücks 7 verlaufende Wand getrennt sind, auf das Mischelement I zuströmen. Die Fig. 91 bis IV zeigen aufeinanderfolgende Querschnitte der Mischer und Fluidströme unmittelbar vor Eintritt der Fluids in die einzelnen aufeinanderfolgenden Mischelemente I bis IV. Bei Auftreffen der Fluids A und B auf die Leitflächen 4, 5 des Mischelements I werden der axialen Hauptströmung überlagerte, in Nähe der Rohrachse nach links gerichtete Rotationsströmungen 10 erzeugt und eine Aufteilung und Verschiebung der in den Bereichen A und B strömenden Fluidelemente bewirkt. Durch das nachfolgende, gegenüber Mischelement I um 90° versetzte Mischelement II werden in der Nähe der Rohrachse nach unten gerichtete Rotationsströmungen erzeugt und es kommt zu einer erneuten Aufteilung und Verschiebung der in das Mischelement eintretenden Fluidströme. Dieser Vorgang wiederholl sich in den nachfolgenden Mäschelementen III und IV entsprechend.

Aus der schematischen Darstellung der Fluidströme in Fig. 9 läßt sich die Regelmäßigkeit dei Schichtenbildung innerhalb der erfindungsgemaßen Vorrichtung erkennen. Da sich theoretisch mit jedem Passieren eines weiteren Mischelements die Zahl dei Grenzflächen zwischen den Schichten der Fluids A und B verdoppelt, haben sich nach η Mischelementer

N = 2*
Interphasengrcnzflächen gebildet. Die Zahl M theo-

retisch gebildeter Schichten .1, H ergibt sich entsprechend zu

M = 2" I- 1

Beispiel 1

Verweilzeit verhalte η

Das Verweilzeitverhalten der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurde im Vergleich zu dem des leeren Rohres und einer Vorrichtung mit wendeiförmiger Mischelementausführung untersucht. Die für die Vergleichsmessung verwendete Mischstrecke bestund aus einem fürThermostatisierung mit Doppelmantel versehenen Präzisionsglasrohr von D= 17,2 mm Innendurchmesser und /- = 500 mm Länge, das im Test mit der jeweiligen Art von Mischelementen folgender Abmessungen ausgerüstet wurde:
a) erfindungsgemäße Mischelemente gemäß Fig. 1 Anzahl der Mischelemente 23

große Hauptachse der Leitflächen 1 und 2

27,5 mm

kleine Hauptachse der Leitfläche 1 17,0 mm kleine Hauptachse der Durchtrittsöffnung
und der Leitfläche 2 8,0 mm

b) Wendelmischer

Anzahl η der Elemente 19

Durchmesser 17,0 mm

Mit einer Dosiereinrichtung wurde den senkrecht montierten Mischstiecken von unten vollentsalztes Wasser mit einer Durchflußrate von 1000 cm¹ h ' zugeführt. Zu einem Zeitpunkt /= /„ wurde bei gleichbleibender Durchflußrate für eine Dauer von 60 Sekunden der Wasserzulauf plötzlich durch eine l%ige Kaliumchloridlösung ersetzt und danach erneut auf den Wasserzulauf umgeschaltet.

Die das Verweilzeitverhalten charakterisierende Antwort auf das hinsichtlich der Elektrolytkonzentration rechteckförmige Eingangssignal wurde durch Messung der elektrischen Leitfähigkeit des Flüssigkeilsablaufs am oberen Ende der Mischstrecken als Funktion der seit t = i„ verstrichenen Zeit erhalten.

Diese Verweilzeitverteilungsfunktionen sind in Fig. K) in dimensionsloser Form wiedergegeben. Dabei erfolgte die Normierung der Zeitachse durch die mittlere Verweilzeit r der Mischstrecke, die als Quotient des Flüssigkeitsinhalts [I] der Mischstrecke und der Volumendurchflußrate [l/h] definiert ist. Für die Normierung der gemessenen KCi-Konzentration wurde eine fiktive Konzentration c_u gewählt, die sich einstellen würde, wenn die gesamte als Indikator eingesetzte KCI-Menge gleichmäßig auf das Flüssigkeitsvolumen der Mischstrecke verteilt wäre.

Die in Fig. 10 gegenübergestellten Kurven lassen erkennen, daß sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung (Kurve A) eine deutlich verbesserte Annäherung der idealen Pfropfenströmung erreichen läßt. Von besonderem Vorteil für bestimmte prozeßtecbnische Anwendungen ist der gegenüber der wendelförmigen Mischelcmentart (Kurve H) und gegenüber dem leeren Rohr (Kurve C) bedeutend verringerte Produktnachlauf, erkennbar an einer wesentlich steiler abfallenden rechten Flanke der Verteilungskurvc.

Beispiel 2

Mischwirkung

a) Zum Nachweis der Wirksamkeit der erfindungs gemäßen Vorrichtung als Mischaggregat wurdi Wasser (Viskosität = 1 cP) mit einem wasserlös liehen Harz (Viskosität = 2750 cP) vermischt Die Mischstreeke bestand aus einem senkrech montierten, 1000 mm langen Plexiglasrohr mi einem Innendurchmesser von 42 mm, in dem 1⁽ Mischelemente gemäß Fig. 6 angeordnet waren Jedes Mischelement setzte sich aus den beidei Leitflächen 4 und 5 folgender Abmessungen zu sammen:

halbe, große Hauptachse beider Leitflächen

36,6 mn

kleine Hauptachse der Leitfläche 4 42,0 mn kleine Hauptachse der Durchtrittsöffnung 4« und der Leitfläche 5 21,0 mn

Bis zum ersten Mischelement war das Rohr J durch eine Trennwand in zwei halbkreisformigi Kanäle geteilt, durch die die zu vermischende! Komponenten mit unterschiedlichem Mengen verhältnis aber konstantem Gesamtvolumen strom von ca. 500 l/h in die Mischstrecke eintra ten. Trotz der nur geringen mittleren Strömungs geschwindigkeit von ca. 0,1 m/sec. und den relativ großen Yiskositätsverhältnis von etw; 1:2750 der zu vermischenden Komponentei wurde bei sämtlichen Mischungsverhältnissei von 0,1 bis 10 ein schlierenfreies, homogene: Produkt erhalten. Entsprechend der einschlägt gen Literatur ist in herkömmlichen Mischern eir den Wert 100 überschreitendes Zähigkeitsver hältnis der zu mischenden Komponenten möglichst zu vermeiden. Mit den erfindungsgemäßer Vorrichtungen ergaben Zähigkeitsunterschiedi von 1 :2750 über einen weiten Bereich des Ver hältnisses der Mengenströme zu mischendei Fluide eine einwandfreie, homogene Mischung

b) In einer dem Beispiel 2 a entsprechenden, jedoch mit 30 Mischelementen versehenen Versuchsanordnung wurden zwei durch Zusatz von schwarzem bzw. weißem Pigment markierte Ströme eines mit Härtungsmittel versetzten Epoxidharze* vermischt (z. B. Epichlorhydrinbisphenol A mil einem Aminaddukt als vernetzendem Härter) Zu einem beliebigen Zeitpunkt wurde die Zufuhi der zu vermischenden Komponenten plötzlich unterbrochen und nach kurzer Aushärtezeit die produktgefüllte Mischstrecke zur Herstellung von Schnittflächen zwischen den einzelnen Mischelementen senkrecht zur Rohrachse durchtrennt. Der Grad der Vermischung dei schwarzen und weißen Komponente ist dann an der sichtbaren Marmorierung bzw. der Gleichmäßigkeit des Griutons der Schnittflächen erkennbar. Nach dem neunzehnten Mischelemcnl war über die gesamte Querschnittfläche kein Unterschied mehr im Grauton mit bloßem Auge feststellbar, d. h. nach nur ca. 13,5 Rohrinnendurchmessern war die Homogenisierung der zu vermischenden Komponenten abgeschlossen.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Mischen fluider Stoffe, bestehend aus einem Rohr beliebigen Querschnitts und aus in dem Rohr in Richtung der Rohrachse aufeinanderfolgend angeord ieten Mischelementen, die aus sich kreuzenden und mit Durchtrittsöffnungen versehenen Leitflächen zusammengesetzt sind, die mit ihrer äußeren Kante an der Rohrinnenwand weitgehend anliegen und zur Rohrachse geneigt sind und deren zur Rohrachse senkrecht gerichteten Hauptachsen zusammenfallen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes einzelne Mischelement aus einer äußeren Leitfläche (1, 4) und einer inneren Leitfläche (2, 5) besteht, die äußere Leitfläche mit einer zentralen Durchtrittsöffnung (la, 4a) versehen ist, in der die innere Leitfläche angeordnet ist, wobei die Form der inneren Leitfläche derjenigen der Durchtrittsöffnung der äußeren Leitfläche entspricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame, zur Rohrachse senkrechte Hauptachse der inneren Leitfläche (5) und der äußeren Leitfläche (4) eine Begrenzungslinie (6) des Mischelementes darstellt und die beiden Leitflächen einen Winkel einschließen, innerhalb dessen die Rohrachse verläuft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mischelemente je paarweise mit den Leitflächen einander zugewandt und um die Rohrachse um 180° zueinander versetzt angeordnet sind, so daß eine äußere Leitfläche (4) einer inneren Leitfläche (5) gegenübersteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischelemente so ineinander geschoben sind, daß die innere Leitfläche (2, 5) durch die Durchtrittsöffnung (la, 4a) der äußeren Leitfläche (1, 4) ragt und die so gebildeten Schnittlinien der Leitflächen parallel zu den gemeinsamen, zur Rohrachse senkrechten Hauptachse der inneren und äußeren Leitflächen verlaufen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Begrenzungslinie (6) des Mischelernentes ein zur Rohrachse paralleles Leitflächenstück (7) anschließt, dessen eine Seite gleich dem Rohrinnendurchmesser ist und dessen Ausdehnung in axialer Richtung lies Rohres (3) vorzugsweise das 0,1- bis 0,5fache des Rohrinnendurchmessers beträgt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich gegenüberstehende Leitflächenstücke (7) durch einen Einschnitt (9) in mindestens einem der Leitflächenstücke (7) am Kreuzungspunkt ineinander einschiebbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischelement an der zur Rohrachse senkrechten Begrenzungslinie (6, 8) schneidenförmig ausgebildet ist.