DE2622530A1

DE2622530A1 - MIXING DEVICE

Info

Publication number: DE2622530A1
Application number: DE19762622530
Authority: DE
Inventors: Michel Tournier
Original assignee: Esso SA
Current assignee: Esso SA
Priority date: 1975-05-21
Filing date: 1976-05-20
Publication date: 1976-12-09
Also published as: FR2311577B1; GB1530386A; FR2311577A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mischvorrichtung, wobei unter dem Begriff "mischen" beispielsweise auch Durchmengen, Homogenisieren, Emulgieren, Zerstäuben und andere Schritte verstanden werden, die zu einer engen Berührung von zu vermischenden Substanzen führen. Die zu vermischenden Substanzen können gasförmig oder flüssig sein oder aus zweckmäßigerweise fein verteilten Feststoffen bestehen. Dabei können auch Substanzen unterschiedlichen Aggregatzustandes miteinander vermischt werden.The invention relates to a mixing device, the term "mixing" also including, for example, through quantities, Homogenizing, emulsifying, atomizing and other steps can be understood that result in close contact of substances to be mixed. The substances to be mixed can be gaseous or liquid or suitably consist of finely divided solids. Substances of different physical states can also be used are mixed together.

Eine Art von Mischvorrichtung, mit der verhältnismäßig gute Mischergebnisse erzielt werden, bilden die statischen Mischer, also solche Vorrichtungen, bei denen der Mischmechanismus stationär und so aufgebaut ist, daß er erhebliche Störungen im Strömungsweg der durch den Mischer be-One type of mixing device with which relatively good mixing results can be achieved are the static ones Mixers, that is to say those devices in which the mixing mechanism is stationary and constructed in such a way that it is substantial Disturbances in the flow path of the

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wegten Substanzen erzeugt. Derartige Mischer sind beispielsweise in der GB-PS 1 122 493 beschrieben.generated away substances. Such mixers are described in GB-PS 1 122 493, for example.

Diese vorbekannten Mischer zum Mischen einer Anzahl von Fluiden enthalten ein hohles, rohrförmiges Element sowie eine Anzahl gekrümmter bahnartiger Elemente, die sich hintereinander in Längsrichtung im rohrförmigen Element über dessen gesamte Länge erstrecken. Jedes der bahnförmigen Elemente verläuft über seine gesamte Länge zur Wandung des rohrförmigen Elementes und teilt dieses in zwei getrennte Kanäle auf. Die plattenförmigen Elemente sind hintereinander angeordnet und an ihren quer bezüglich dem rohrförmigen Element verlaufenden Kanten in Punktberührung, wobei sie eine Krümmung zur Änderung der Richtung des strömenden Fluides aufweisen. Jede Kante eines plattenförmigen Elementes, die in Punktberührung mit einem benachbarten Element ist, verläuft unter einem Winkel zur Berührungskante des benachbarten Elementes, und der gesamte Querschnittsbereich der beiden Kanäle ist über die Länge des rohrförmigen Elementes im wesentlichen konstant.These prior art mixers for mixing a number of fluids include a hollow tubular member as well a number of curved sheet-like elements, one behind the other in the longitudinal direction in the tubular element extend over its entire length. Each of the web-shaped elements runs over its entire length to the wall of the tubular element and divides it into two separate channels. The plate-shaped elements are arranged one behind the other and in point contact at their edges running transversely with respect to the tubular element, having a curvature for changing the direction of the flowing fluid. Every edge one plate-shaped element, which is in point contact with an adjacent element, runs under one Angle to the contact edge of the adjacent element, and the entire cross-sectional area of the two channels is substantially constant over the length of the tubular element.

In einer Ausgestaltung des vorbekannten Mischers sind die bahnförmigen Elemente, die als Schaufeln bezeichnet werden können, so gekrümmt, daß eine Schaufel in einer Richtung und die nächste in der entgegengesetzten Richtung gekrümmt ist, und die in Berührung stehenden KantenIn one embodiment of the known mixer, the web-shaped elements are referred to as blades can be curved so that one blade in one direction and the next in the opposite direction is curved, and the edges in contact

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zweier^benachbarter Schaufeln verlaufen rechtwinklig zueinander. Ein vorbekannter Mischer dieser Art, mit dem stark viskose Stoffe bei verhältnismäßig geringem Druckverlust gemischt werden können, enthält 6 bis 12 Schaufeln, und zur Herstellung von Emulsionen kann ein Mischer mit 12 bis 30 Schaufeln eingesetzt werden. Die Herstellung der Schaufeln ist jedoch sehr aufwendig. So werden diese an ihren Berührungspunkten durch Hart- oder Weichlötung miteinander verbunden, um eine Reihe von 6 bis 30 Schaufeln zu erhalten, die dann in den rohrförmigen Körper eingeschoben werden. Dieser Schaufelaufbau kann sehr leicht beschädigt werden. In einigen Anwendungsfällen des vorbekannten Mischers müssen die seitlichen Kanten aller Schaufeln an der Innenwand des rohrförmigen Körpers durch Lötung befestigt werden. Durch die beim Hart- oder Weichlöten entstehenden Stellen oder Streifen ergeben sich unvermeidlich Vorsprünge, die bei Mischern geringerer Abmessung die Strömung in nicht vernachlässigbarer Weise beeinträchtigen. In der Praxis hat es sich als sehr schwierig erwiesen, Mischer dieser bekannten Bauart mit einem Durchmesser von weniger als 3 bis 4 mm herzustellen.two ^ adjacent blades run at right angles to each other. A previously known mixer of this type, with the highly viscous substances with a relatively low pressure loss Can be mixed, contains 6 to 12 blades, and a mixer can be used to make emulsions 12 to 30 blades can be used. However, the manufacture of the blades is very complex. So are these joined together at their points of contact by brazing or soldering to form a row of 6 to 30 blades to get, which are then inserted into the tubular body. This shovel construction can be very easy to be damaged. In some applications of the known mixer, the side edges of all Blades are attached to the inner wall of the tubular body by soldering. Through the use of hard or soft soldering The resulting spots or stripes inevitably result in protrusions, those in mixers less Dimension affect the flow in a non-negligible manner. In practice it has proven to be great proved difficult to manufacture mixers of this known type with a diameter of less than 3 to 4 mm.

Die Erfindung betrifft demgegenüber eine Mischvorrichtung zum Vermischen mindestens zweier Bestandteile unter gleichzeitiger Weiterbewegung, die gekennzeichnet ist durch mindestens einen länglichen, hohlen, einen Einlaß und einen Auslaß aufweisenden Körper, dessen Innenwände einen gleich-In contrast, the invention relates to a mixing device for mixing at least two components at the same time Further movement, which is characterized by at least one elongated, hollow, one inlet and one Outlet having body, the inner walls of which have an identical

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mäßigen polygonalen Querschnitt mit 2n Seiten bilden, wobei η eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist, und durch eine Reihe im Körper vorgesehener, wendel- bzw. spiralförmig gekrümmter Schaufeln, deren beiden einander gegenüberliegenden Längskanten jeweils über ihre im wesentlichen gesamte Länge in Berührung mit der Wand des Körpers stehen, während die anderen einander gegenüberliegenden Kanten im wesentlichen gerade sind und sich zur Unterteilung des Innenraums des Körpers in zwei im wesentlichen gleiche Durchlässe jeweils quer zwischen einander gegenüberliegenden Stellen der Wand des Körpers erstrecken, wobei sich die Schaufeln an ihren geraden Kanten berühren, die in Berührung befindlichen Kanten zweier benachbarter Schaufeln einen Winkel ungleich Null bilden und zwei benachbarte Schaufeln in entgegengesetzter Richtung gekrümmt sind.form a moderate polygonal cross-section with 2n sides, where η is an integer equal to or greater than 2, and by a number of helically or spirally curved blades provided in the body, the two of which are mutually exclusive opposite longitudinal edges in each case over their substantially entire length in contact with the wall of the Body stand, while the other opposite edges are essentially straight and towards Subdivision of the interior of the body into two substantially equal passages, each transversely between one another extending opposite points of the wall of the body with the blades touching at their straight edges, the edges of two adjacent blades in contact form a non-zero angle and two adjacent ones Blades are curved in the opposite direction.

Die Zahl η ist vorzugsweise nicht größer als 6 und beträgt insbesondere 2, 3 oder 4.The number η is preferably not greater than 6 and is in particular 2, 3 or 4.

Der hohle Körper kann als gerades Prisma angesehen werden. Die Herstellung prismaförmiger Rohre, insbesondere mit quadratischem Querschnitt, stellt kein Problem dar. Wenn sie aus Metall bestehen, lassen sie sich durch Falten einer Metallbahn und Löten entlang einer Kante oder durch einfaches Laminieren eines dünnen, im Querschnitt kreisförmigen Rohres oder durch Ziehen herstellen. Kunststoff-The hollow body can be viewed as a straight prism. The manufacture of prismatic tubes, especially with square cross-section, is not a problem. If they are made of metal, they can be folded through a metal track and soldering along one edge or by simply laminating a thin one that is circular in cross-section Manufacture tube or by pulling. Plastic-

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oder Keramik- oder Glasrohre können in üblichen Verfahren durch einfaches Extrudieren erzeugt werden.or ceramic or glass tubes can be made in conventional processes can be generated by simple extrusion.

Zur Herstellung der Schaufeln sind verschiedene Verfahren geeignet, beispielsweise eines der nachfolgend erläuterten Verfahren.Various methods are suitable for producing the blades, for example one of those explained below Procedure.

So ist es möglich, von zwei Metallblättern auszugehen, deren Breite mindestens gleich der Diagonalen der Basis des Prismas ist, und die Blätter werden in entgegengesetzten Richtungen wendel- bzw. spiralförmig verdrillt. Dann werden die Kanten dieser Spirale abgegratet, etwa mit einem Schleifstein, um sie an die Umhüllende in Form eines Prismas anzupassen, dessen Basis quadratisch, hexagonal oder oktogonal ist. Diese Umhüllende fällt mit der Innenwand des verwendeten hohlen Körpers zusammen. Die Spiralen werden schließlich zerschnitten, um Schaufeln der gewünschten Länge zu erhalten.So it is possible to start with two metal sheets, the width of which is at least equal to the diagonal of the base of the Is prism, and the leaves are helically twisted in opposite directions. Then will the edges of this spiral are trimmed, for example with a grindstone, in order to attach them to the envelope in the form of a Adapt prism whose base is square, hexagonal or octagonal. This envelope coincides with the inner wall of the hollow body used. The spirals are finally cut to give blades the desired Length.

Es ist ferner möglich, die Schaufeln entsprechend dem verwendeten Material durch Formen, Stanzen oder Sintern herzustellen. It is also possible to produce the blades according to the material used by molding, stamping or sintering.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Schaufeln aus einer Bahn oder einer Platte in einer Form entsprechend derjenigen der Mischkammer herauszuschneiden und danach durch entsprechendes Verdrehen in eine gekrümmte Form zu bringen.Another possibility is to make the blades from a sheet or plate in a shape accordingly cut out that of the mixing chamber and then turn it into a curved shape bring.

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Jede Schaufel ist so gekrümmt, daß sie dem durch die Mischvorrichtung strömenden Fluidstrom eine Drehbewegung erteilt. Der Drehwinkel kann abhängig von einer quadratischen, hexagonalen oder oktogonalen Form des Innenquerschnittes des rohrförmigen Körpers 90°, 60° oder 45° oder ein Vielfaches davon betragen. Vorzugsweise beträgt der Winkel, unabhängig von der Form des verwendeten rohrförmigen Körpers 180°, und die Länge jeder Schaufel ist vorzugsweise mindestens gleich dem Doppelten der Diagonalen der Basis des Prismas. Ist beispielsweise die Querschnittserstreckung des Mischers gleich a, so ist die Länge jeder Schaufel mindestens gleich 2y2a.Each paddle is curved to accommodate the mixing device given a rotary motion to the flowing fluid stream. The angle of rotation can depend on a square, hexagonal or octagonal shape of the inner cross-section of the tubular body 90 °, 60 ° or 45 ° or a multiple of which amount. Preferably, regardless of the shape of the tubular body used, the angle is 180 °, and the length of each blade is preferably at least twice the diagonal of the base of the prism. Is for example the cross-sectional extension of the mixer is equal to a, the length of each blade is at least equal to 2y2a.

Bei einer Mischvorrichtung, bei der der Querschnitt des Innenraums des Körpers quadratisch oder oktogonal ist, verlaufen die in Berührung miteinander befindlichen Kanten benachbarter Schaufeln vorzugsweise senkrecht zueinander.In the case of a mixing device in which the cross-section of the interior of the body is square or octagonal, the edges in contact with one another are of adjacent ones Blades preferably perpendicular to each other.

Die Schaufeln brauchen nicht mit großer Genauigkeit hergestellt zu werden. Wenn sie aus Metall bestehen, lassen sie sich durch einen einfachen Stanzvorgang herstellen, durch den sie ausgeschnitten und gekrümmt werden. Hierzu sind zwei Werkzeuge erforderlich, da in beiden Richtungen gekrümmte Spiralen benötigt werden. Glas- und Keramikschaufeln können sehr einfach durch Pressen und Formen hergestellt werden, wobei dies bei Verwendung von Keramik vor dem Brennen stattfindet.The blades do not need to be manufactured with great accuracy. If they are made of metal, leave them can be made by a simple punching process that cuts and curves them. These are requires two tools as curved spirals are required in both directions. Glass and ceramic scoops can be made very easily by pressing and molding, using ceramics before firing takes place.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Ausführungsbeispiele zeigenden Figuren näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the figures showing exemplary embodiments.

Figur 1 zeigt teilweise aufgebrochen eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung mit einem im Querschnitt quadratischen rohrförmigen Körper 1 und aufeinanderfolgenden Schaufeln 2, die um einen Winkel von 180 um die Achse der Mischvorrichtung verdrillt sind.FIG. 1 shows, partially broken away, a perspective view of a mixing device according to the invention with a tubular body 1 of square cross-section and successive blades 2 twisted at an angle of 180 about the axis of the mixer.

Figur 2 zeigt eine Endansicht einer Mischvorrichtung mit einem einen im Querschnitt oktogonalen Innenraum aufweisenden rohrförmigen Körper 1 und einer Reihe von Schaufeln 2, die um einen Winkel von 90 um die Achse der Mischvorrichtung verdrillt sind und von denen lediglich eine in der Figur dargestellt ist.FIG. 2 shows an end view of a mixing device with an interior space which is octagonal in cross section comprising tubular body 1 and a series of blades 2 which are at an angle of 90 µm the axis of the mixing device are twisted and only one of which is shown in the figure is.

Die Anzahl der Schaufeln wird entsprechend dem speziellen Anwendungszweck der Mischvorrichtung gewählt, und die erfindungsgemäße Mischvorrichtung ist für viele Anwendungszwecke geeignet. So kann sie zum Mischen von zwei oder mehr mischbaren oder nicht mischbaren, flüssigen oder gasförmigen Fluiden benutzt werden. So ist sie beispielsweise zum Mischen viskoser Flüssigkeiten, zur Herstellung einer Dispersion oder einer Emulsion aus zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten, zum Dispergieren eines Gases und einer Flüssigkeit, die nicht mischbar sind, zum feinen Versprühen einer Flüssigkeit durch Expansion eines komprimierten Gases, zur DurchführungThe number of blades is selected according to the particular application of the mixing device, and that of the invention Mixing device is suitable for many purposes. So they can be used to mix two or more mixable or immiscible, liquid or gaseous fluids are used. For example, it is used for mixing viscous liquids, for the preparation of a dispersion or an emulsion from two immiscible liquids, for dispersing a gas and a liquid which are immiscible, for finely spraying a liquid by expansion of a compressed gas, for implementation

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chemischer Reaktionen in einem heterogenen Medium, zur Wärmeübertragung zwischen einem durch den rohrförmigen Körper strömenden Fluid und einem außerhalb des Körpers umlaufenden Fluid u.a. geeignet. Die optimale Anzahl der Schaufeln liegt in den meisten Fällen zwischen 5 und 30. Eine Mischvorrichtung mit 10 bis 20 Schaufeln läßt sich besonders wirksam für die meisten der vorstehenden Betriebsfälle einsetzen. So kann die erfindungsgemäße Mischvorrichtung auch für diejenigen Verfahren verwendet werden, die in der britischen Patentanmeldung 49 273/74 und der parallelenchemical reactions in a heterogeneous medium, for heat transfer between a fluid flowing through the tubular body and a fluid circulating outside the body, among others. The optimal number of blades is in most cases between 5 and 30. A mixing device with 10 to 20 blades is particularly suitable can be used effectively for most of the above operating cases. The mixing device according to the invention can can also be used for those methods described in British patent application 49 273/74 and the parallel

deutschen Patentanmeldung P 26 .(entsprechend derGerman patent application P 26. (corresponding to

französischen Patentanmeldung 75.15 854 beschrieben sind.French patent application 75.15 854 are described.

Gegenüber vielen vorbekannten Mischvorrichtungen hat die erfindungsgemäße Mischvorrichtung insbesondere den Vorteil, daß zur Befestigung der Schaufeln keine Lötmengen erforderlich sind. Es reicht aus, wenn die erste und die letzte Schaufel auf geeignete Weise verkeilt werden. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Mischvorrichtung nicht teurer als bekannte kreisförmige Vorrichtungen. Sie vermeidet die problematische, leicht zerstörbare und nicht sehr zuverlässige Verbindung durch Löten. Ferner ermöglicht sie eine einfache Verwendung von feuerfestem oder korrosionsfestem Material sowie eine leichte Anpassung an die Lage, die Anzahl und den Steigungswinkel der Schaufeln, wodurch ein optimaler Betrieb der Mischvorrichtung für jeden speziellen Anwendungsfall erreicht werden kann.Compared to many previously known mixing devices, the mixing device according to the invention has the particular advantage that no amounts of solder required to attach the blades are. It is sufficient if the first and last blades are wedged in a suitable manner. Furthermore the mixing device according to the invention is no more expensive than known circular devices. She avoids that problematic, easily destructible and not very reliable connection by soldering. It also enables a simple use of refractory or corrosion-resistant material, as well as easy adaptation to the location, the Number and pitch angle of the paddles, ensuring optimal operation of the mixing device for each particular Use case can be achieved.

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Claims

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1. Mixing device for mixing at least two components with simultaneous further movement, characterized by at least one elongated, hollow, a body having an inlet and an outlet, the inner walls of which are uniformly polygonal Form cross-section with 2n sides, where η is an integer equal to or greater than 2, and by a Row of helically or spirally curved blades provided in the body, the two of which are opposite one another Longitudinal edges in each case over their substantially entire length in contact with the wall of the Body stand, while the other opposite edges are essentially straight and moving for dividing the interior of the body into two substantially equal passages each transversely between opposing locations of the wall of the body extend with the blades at their straight edges touch, the touching edges of two adjacent blades one Form non-zero angles and two adjacent blades are curved in opposite directions.

2. Mixing device according to claim 1, characterized in that that η is 2, 3 or 4.

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3. Mixing device according to claim 1 or 2, characterized in that that the blades consist of two metal plates, the width of which is at least equal to that Diagonals of the polygonal cross-section of the body and which are helical in opposite directions or are curved spirally, and that the blades to adapt to the shape of the inner wall of the Bodies are trimmed and cut to length.

4. Mixing device according to claim 1 or 2, characterized in that that the blades are made by molding, stamping or sintering.

5. Mixing device according to claim 1 or 2, characterized in that that the blades are cut out of a sheet or plate in the appropriate shape and then are twisted.

6. Mixing device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the blades for generating a rotation of a fluid stream flowing through the mixing device by an angle of 180 ° and that the length of each blade is at least twice the diagonal of the polygonal Cross-section of the body.

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7. Mixing device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the inner wall of the body has the shape of a straight prism with a square or octagonal base and that the adjacent edges that are in contact with one another of the blades are at 90 ° to each other.

8. Use of a mixing device according to one of claims 1 to 7 for spraying and / or burning a hydrocarbon fuel.

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