DE2748128A1 - Verfahren zum herstellen einer statischen mischeinrichtung - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer statischen mischeinrichtung

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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/431—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B01F25/4316—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor the baffles being flat pieces of material, e.g. intermeshing, fixed to the wall or fixed on a central rod
    • B01F25/43161—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor the baffles being flat pieces of material, e.g. intermeshing, fixed to the wall or fixed on a central rod composed of consecutive sections of flat pieces of material
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    • B01F25/432—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction with means for dividing the material flow into separate sub-flows and for repositioning and recombining these sub-flows; Cross-mixing, e.g. conducting the outer layer of the material nearer to the axis of the tube or vice-versa
    • B01F25/4322—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction with means for dividing the material flow into separate sub-flows and for repositioning and recombining these sub-flows; Cross-mixing, e.g. conducting the outer layer of the material nearer to the axis of the tube or vice-versa essentially composed of stacks of sheets, e.g. corrugated sheets

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Description

P 5118/Sd/hj Gebrüder Sulzer, Aktiengesellschaft, Winterthur / Schweiz
Verfahren zum Herstellen einer statischen Mischeinrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer statischen Mischeinrichtung mit mindestens einem Paket aus Blechelementen für den Einbau in ein Mischrohr, wobei die Blechelemente in einer Mehrzahl von Lagen angeordnet sind und sich jeweils zwei benachbarte Lagen an ihren Auflagestellen berühren und zwischen benachbarten Lagen sich kreuzende Strömungskanäle vorhanden sind sowie eine mehrteilige Schweisselektrodenanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Statische Mischeinrichtungen, die aus mindestens einem in einem Mischrohr eingebauten Paket bestehen, werden bekanntlich von zu mischenden fliessfähigen Stoffen im Gleichstrom durchsetzt.
Fliessfähige Stoffe sind beispielsweise Flüssigkeiten, Gase bzw. Gasgemische, niedrig- oder hochviskose Medien oder auch Festkörperteilchen. Die Einrichtung kann z.B. von im Gleich-
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strom laufenden zwei oder mehr Flüssigkeiten, von Gasen bzw. Gasgemischen, von einer Flüssigkeit und einem Gas oder einer Flüssigkeit und Festkörperteilchen durchsetzt werden.
Es sind verschiedene Ausführungsformen von Paketen für statische Mischeinrichtungen bekannt.
Eine Ausführungsform eines derartigen Paketes besteht aus einer Mehrzahl von geriffelten Lagen, wobei sich die Lagen gegenseitig mit ihren Riffelungsrücken berühren und zwischen jeweils zwei benachbarten Lagen sich kreuzende Strömungskanäle vorhanden sind.
Bisher war es üblich, die einzelnen Lagen, die entsprechend dem lichten Querschnitt des Mischrohres zugeschnitten werden, an ihren Auflagestellen einzeln von Hand durch Punktschweissung miteinander zu verbinden und sodann in das Mischrohr einzuschieben.
Bei einer anderen Ausführungsform der für statische Mischeinrichtungen verwendeten Pakete bestehen die einzelnen Lagen aus Blechstreifen, wobei die Blechstreifen von zwei benachbarten Lagen sich kreuzen und mit ihren Kanten aufeinander stehen und die Strömungskanäle durch die sich zwischen den Streifen befindlichen Spalten gebildet werden.
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Auch bei dieser Ausführungsform war es bisher üblich, die Blechstreifen an ihren Auflagestellen in aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen durch Punktschweissung miteinander zu verbinden. Da derartige Pakete eine grosse Anzahl von Auflagestellen aufweisen, ist das bekannte Herstellungsverfahren äusserst aufwendig.
Bei einem anderen aus Blechstreifen gebildeten bekannten Paket, auf welches die Erfindung jedoch nicht Anwendung finden soll, weist dieses mehrere, schräg zur Längsachse des Mischkanals verlaufende lagenartig angeordnete Blechstreifen auf, wobei diese Blechstreifen mit einem senkrecht zur Längsachse des Mischrohres stehenden Blechsteg fest verbunden sind.
Eine Mehrzahl solcher Einsätze, die in der Art von "spanischen Reitern" ausgebildet sind, werden ineinander gesteckt und bilden auf diese Weise ein Paket.
Bei diesem Paket bestehen die "spanischen Reiter" aus Stanzteilen, welche gegenüber dem Querschnitt des Mischkanals mit Uebermass hergestellt werden.
Da in den meisten Fällen zur Herbeiführung einer homogenen Mischung eine möglichst exakte Anpassung des Paketes an die Innenwandurg des Mischrohres erforderlich ist, wird das zuletzt beschriebene Paket, nachdem die Auflagestellen der einzelnen Blechstreifen miteinander in einzelnen Arbeitsgängen von Hand mitein-
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ander verschwelest worden sind, mit einem niedrig schmelzenden Metall oder Kunststoff ausgegossen, um ihm die notwendige Stabilität zu geben. Anschliessend werden die Pakete bei einem kreiszylindrischen Mischrohr bis auf den Durchmesser des Mischkanals abgedreht.
Dieses Verfahren, das auch bei den vorstehend beschriebenen ersten zwei Ausführungsformen von Paketen angewendet werden kann, wenn die Pakete mit Uebermass hergestellt werden, ist mit einem erheblichen Arbeitsaufwand verbunden.
Die Erfindung hat sich ein Verfahren zur Herstellung von Paketen für statische Mischeinrichtungen zum Ziele gesetzt, das herstellungsmässig gegenüber den bisher üblichen Verfahren wesentlich wirtschaftlicher ist.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass die Berührungsstellen der Lagen gesamthaft in einem Arbeitsgang durch elektrische Widerstandsschweissung miteinander verbunden werden.
Bisher wurde die Anwendung eines solchen Verfahrens aus folgen-
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den Gründen für undurchführbar gehalten. Man ging hierbei von der Voraussetzung aus, dass beim Stapeln der Lagen an den einzelnen Berührungspunkten unterschiedliche elektrische Widerstände gebildet werden. Dadurch würde nach dem Kirchhoff'sehen Gesetz der elektrische Strom ungleich verteilt und es würden Schweissstellen unterschiedlicher Festigkeit entstehen.
Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, dass diese Ungleichverteilung des elektrischen Stromes von untergeordneter Bedeutung ist, wie auch durch Versuche bestätigt wurde, Bei schlechtem Kontakt zwischen zwei miteinander in Berührung zu bringenden Stellen von benachbarten Lagen wird nämlich zunächst durch einen überspringenden Lichtbogen das Metall geschmolzen, bis die Lagen an den Berührungsstellen in Kontakt kommen.
Mit Hilfe der Erfindung wird erreicht, dass in einem Arbeitsgang alle Auflagestellen von mehreren Lagen eines Paketes zusammengeschweisst werden. Es sei hierbei noch darauf hingewiesen, dass die Blechelemente nur in Längsrichtung auf das Endmass ent-
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sprechend ihrer Anordnung im Mischrohr zugeschnitten zu sein brauchen, während die Breite der einzelnen Blechelemente bzw. ihre Riffelhöhen derart dimensioniert sind, dass das resultierende Paket in Bezug auf die lichte Weite des Mischrohres ein Uebermass besitzt. Dieses üebermass entspricht der Verminderung der Stapelhöhe des Paketes beim Schweissvorgang, da bei der erfindungsgemäss angewendeten Widerstandsschweissung infolge des auf die Blechelemente des Paketes seitlich ausgeübten Druckes an den Schweissstellen eine gewisse Stauchung bzw. eine Ausbuchtung entsteht.
Die Erfindung besteht weiterhin in einem nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Paket.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Herstellungsverfahrens besteht eine mehrteilige Schweisselektrodenanordnung nach der Erfindung darin, dass jede Elektrode Passflächen besitzt, wobei die Passflächen der einen Elektrode mit den elektrisch isolierten Passflächen der anderen Elektrode nach Abschluss des Schweissvorganges zur Auflage gebracht sind.
Hierbei kann eine vorteilhafte Ausführungsform darin bestehen, dass mindestens eine Elektrode lehrenartig mit zapfenförmigen Isolationskörpern zum Erleichtern des Einfüllens der Blechstreifen versehen ist.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich anhand von in der Zeichnung dargestellten und im folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen der Erfindung:
In Fig. 1 ist in einem Längsschnitt eine statische Mischeinrichtung, in welche mehrere Pakete eingefügt sind, dargestellt, während
Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung ein Paket,
wie es in der Mischeinrichtung gemäss Fig. 1 verwendet wird, zeigt.
Fig. 3 zeigt zwei sich kreuzende aus Blechstreifen bestehende Lagen, die einen elliptischen Querschnitt aufweisen.
In Fig. 4 ist in einer perspektivischen Ansicht eine zweiteilige Schweisselektrodenanordnung dargestellt, wobei die eine Elektrode lehrenartig mit zapfenförnigen Isolationskörpern versehen ist.
Die in Fig. 1 gezeigte Mischeinrichtung weist ein kreiszylindri-
«eine. sches Rohr Ί auf. Jedoch kann der Querschnitt gegebenenfalls auch' andere Formgebung haben, z.B. quadratisch. Die Einrichtung kann sowohl senkrecht als auch waagrecht im Raum angeordnet sein.
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Das Mischrohr 1 weist einen Flansch 2 für die Verbindung nit der Zuführungsleitung des einen fliessfähigen Stoffes a und einen Flansch 3 für die Verbindung alt der Ableitung des Gemisches c auf, vobei c aus der Komponente a und einen durch ein in die Mischeinrichtung eingeführten Rohr 4 zugeführten fliessfähigen Stoff b gebildet 1st.
In der Einrichtung sind fünf Pakete 5a - 5e hintereinander angeordnet, die gegeneinander um einen Winkel von 90° in Bezug auf die Längsachse des Mischrohres versetzt sind. In einer ringförmigen Aussparung von Flansch 3 1st ein schlangenförmig gebogenes flachprofilartiges Element 3a für die Halterung der Füllkörperpakete eingefügt.
Ia Ausführungsbeispiel bestehen die einzelnen Pakete 5 (vergl. Flg. 2) aus einer Mehrzahl von geriffelten Lagen 6, vobei benachbarte Lagen sich gegenseitig mit ihren Riffelungsrücken 6a an Auflagestellen berühren, an welchen sie vor ihrem Einfügen in das Mischrohr gesamthaft in einem Arbeitsgang durch elektrische Widerstandsschweissung miteinander verbunden worden sind. Die
Lehre der Schweissvorrichtung kann aus zwei Rohrhalbschalen bestehen, welche die Elektroden bilden. Hierbei werden die einzelnen Lagen übereinander in den Hohlraum eingefüllt.
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Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus einem Paket für den Einsatz in ein kreiszylindrisches Mischrohr. Die beiden Lagen 8a und 8b sind hierbei aus Strömungskanäle 9 freilassenden Blechstreifen 10 zusammengefügt, wobei sich die beiden benachbarten Lagen an den Auflagestellen 10b der Kanten 10a berühren und dort miteinander in der erfindungsgemässen Weise verschweisst sind.
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Bei der in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsform weisen die Lagen wegen des kreiszylindrischen Querschnittes des Mischrohres eine elliptische Formgebung auf, da sie zur Achse des Mischrohres schräg angeordnet sind.
Bei gewissen Mischprozessen, z.B. wenn die zu mischenden Komponenten ähnliche Viskositäten aufweisen, wie beispielsweise OeIe, ist unter Umständen keine präzise Anpassung des Füllkörperpaketes in ein kreiszylindrisches Mischrohr erforderlich. In diesem Fall kann es ausreichend sein, die Endkanten der Blechstreifen gerade auszuführen, derart, dass sie im Gegensatz zu Fig. 3 an ihren Enden gegeneinander treppenfömig abgesetzt sind.
Fig. 4 zeigt in perspektivischer Darstellungsweise eine zweiteilige Schweisselektrodenanordnung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. Die Anordnung, die in diesem Fall für die Herstellung eines kreiszylindrischen Paketes - wie in Fig. 4 - bestimmt ist, weist zwei Elektroden 11 und 12 mit Passflächen 11a und 12a auf. Die Elektrode 12 ist mit einer Schicht 13 aus einem elektrisch isolierenden Material versehen, so dass die Passfläche 12a von der Isolationsschicht gebildet wird. Der Innenraum der beiden Elektroden bildet, sobald die beiden Passflächen miteinander in Kontakt gebracht werden, einen kreiszylindrischen Hohlraum entsprechend der Form des zu verschweissenden Paketes.
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In der einen Elektrode sind· lehrenartig angeordnete zapfenförmige Isolationskörper 14 eingefügt, die zum Einfüllen der Lagen, die im Ausführungsbeispiel aus Blechstreifen 8a, 8b etc. (vergl. Fig. 3) bestehen, in der gewünschten Anordnungsweise dienen.
Die Herstellung des Paketes erfolgt in der nachstehenden Weise.
Zunächst werden die einzelnen Blechstreifen entsprechend ihrer Anordnung im Mischrohr auf das entsprechende Endmass und die Breite der einzelnen Blechstreifen bezüglich der lichten Weite des Mischrohres auf ein Uebermass zugeschnitten bzw. ausgestanzt.
das
Hierbei entspricht Uebermass aller Blechstreifen der Verminderung der Stapelhöhe des Paketes beim SchweissVorgang, der unter Druck erfolgt.
Anschliessend werden die beiden Elektroden unter Druck aufeinander gepresst und Spannung an die Elektroden gelegt. Beim resultierenden Stromstoss erweichen die Bleche an ihren Auflagestellen, so dass die Bleche von benachbarten Lagen dort etwas ineinander geschoben und in einem einmaligen Arbeitsgang miteinander verschweisst werden.
Die Formgebung der Schweisselektroden sowie der Lehre werden jeweils der Form und Art des zu verschweissenden Paketes angepasst.
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Obwohl die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform in Bezug darauf, dass die Lehre in einer Elektrode selbst angebracht 1st, besonders vorteilhaft 1st, wäre es dankbar, das Paket, nachdem die einzelnen Lagen entsprechend zugeschnitten worden sind, zunächst in einer aus zapfenförmigen Isolationselementen bestehenden Lehre zusammenzufügen, anschliessend mit der Lehre in den Innenraum der Elektrode einzufügen und sodann unter Druck das Paket in der erfindungsgemässen Weise miteinander zu verschwelssen.
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Claims (8)

  1. P 5118/Sd/hj
    Patentansprüche
    l\ Verfahren zum Herstellen einer statischen Mischeinrichtung mit mindestens einem Paket aus Blechelementen für den Einbau in ein Mischrohr, wobei die Blechelemente in einer Mehrzahl von Lagen angeordnet sind und sich jeweils zwei benachbarte Lagen an ihren Auflagestellen berühren und zwischen benachbarten Lagen sich kreuzende Strömungskanäle vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührungsstellen der Lagen gesamthaft in einem Arbeitsgang durch elektrische Widerstandsschweissung miteinander verbunden werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Blechelemente in Längsrichtung auf das Endmass entsprechend ihrer Anordnung im Mischrohr zugeschnitten sind.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite von aus Blechstreifen bestehenden Blechelementen bzw. die Riffelhöhen von aus geriffelten Lagen bestehenden Blechelementen derart dimensioniert sind, dass das resultierende Paket in Bezug auf die lichte Weite des Mischrohres ein Uebermass besitzt, das
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    der Verminderung der Stapelhöhe des Paketes beim Schweissvorgang entspricht.
  4. 4. Paket für eine statische Mischeinrichtung hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 1.
  5. 5. Paket nach Anspruch 4, wobei die Lagen aus Blechstreifen bestehen und die Blechstreifen von zwei benachbarten Lagen sich kreuzen und mit ihren Kanten aufeinander stehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen bei einem kreisförmigen Querschnitt des Mischrohres eine elliptische Formgebung besitzen, und dass die Lagen zueinander und zur Achse des Mischrohres geneigt angeordnet sind.
  6. 6. Paket nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechstreifen jeder Lage an ihren gegenüberliegenden Enden zueinander treppenförmig abgesetzt sind.
  7. 7. Schweisselektrodenanordnung zur Durchführung des Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Elektrode Passflächen besitzt, wobei die Passflächen der einen Elektrode mit den elektrisch isolierten Passflächen der anderen Elektrode nach Abschluss des Schweissvorganges zur Auflage gebracht sind.
  8. 8. Schweisselektrodenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn-
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    zeichnet, dass mindestens eine Elektrode lehrenartig mit zapfenförmigen Isolationskörpern zum Erleichtern des Einfüllens der Blechstreifen versehen ist.
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