DE2810648A1

DE2810648A1 - Statischer mischer fuer fluide stoffe

Info

Publication number: DE2810648A1
Application number: DE19782810648
Authority: DE
Inventors: Hans H Dipl Chem Dr Schuster; Peter Dipl Ing Dr Zehner
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1978-03-11
Filing date: 1978-03-11
Publication date: 1979-09-13
Also published as: DE2810648C2

Description

Statischer Mischer für fluide Stoffe
Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 25 25 020.8) Die Erfindung bezieht sich auf einen statischen Mischer für fluide Stoffe, der aus einem Rohr beliebigen Querschnitts und aus in dem Rohr in Richtung der Rohrachse aufeinanderfolgend angeordneten Mischelementen besteht, die aus sich kreuzenden und mit Durchtrittsöffnungen versehenen Leitflächen zusammengeaetzt sind, die mir ihrer äußeren Kante an der Rohrinnenwand weitgehend anliegen und zur Rohrachse geneigt sind und deren zur Rohrachse senkrecht gerichteten Hauptachsen zusammenfallen.
Gegenstand des Hauptpatents (Patentanmeldung P 25 25 020.8) ist ein derartiger Mischer, bei dem jedes einzelne Mischelement aus einer äußeren Leitfläche und einer irreren Leitfläche 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.
Die Mischwirkung beruht darauf, daß die Hauptströme der zu vermischenden Stoffe beim Auftreffen auf die Leitflächen in eine Anzahl Teilströme aufgeteilt werden und diese Teilströme in verschiedene Richtungen abgelenkt und gegeneinander versetzt wieder vereinigt werden. Dieser Vorgang wird entsprechend der Anzahl der Mischelemente solange wiederholt, bis ein gewisser Grad an Vermischung erreicht ist. Dabei werden die Teilströme durch diesen Aufteilungsmechanismus immer feiner, wobei je nach Größe und Anordnung der im Rohr aufeinanderfolgenden Mischelemente von einer bestimmten Anzahl an eine weitere Verfeinerung nicht mehr eintritt.
Ferner kann bei einer langen Mischstrecke, d.h. bei einer großen Anzahl von Mischelementen der Druckverlust erheblich sein.
Es bestand daher die Aufgabe, den statischen Mischer des Hauptpatents (Patentanmeldung) dahingehend zu verbessern, daß die Verfeinerung der Teilströme gesteigert und der durch die Mischelemente verursachte Druckverlust vermindert werden kann.
Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich insbesondere aus dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1.
Mit den Durchbrechungen in den Leitflächen werden zusätzliche Möglichkeiten für die Aufteilung der Produkt ströme geschaffen und damit eine Verbesserung der Mischung der Produktkomponenten erreicht. Gleichzeitig verringert sich der Druckverlust entlang der Mischstrecke. Umgekehrt können für eine geforderte Mischqualität die Einbaulängen des Mischers kleiner gewählt werden.
Die erfindungsgemäße Verbesserung ist nachfolgend anhand der einfachsten Mischelementform, stellvertretend für die übrigen, im Hauptpatent (Hauptpatentanmeldung) beschriebenen Ausführungsformen näher erläutert. Ihre Anwendung auf diese Ausführungsformen ist dann ohne weiteres erkennbar.
Die Kontur der äußeren Leitfläche 1 entspricht der Schnittlinie einer Ebene mit einem Kreiszylinder mit dem Innendurchmesser des Rohres 3, in das die Mischelemente eingebaut sind, d.h. einer Ellipse, deren kleine Haupt achse gleich dem Rohrinnendurchmesser ist, während die Länge der großen Hauptachse durch den gewählten Anstellwinkel zur Hauptströmungsrichtung bestimmt wird, der 100 bis 800, vorzugsweise 300 bis 60° beträgt.
Die zentrale Durchtrittsöffnung la der äußeren Leitfläche 1 wird vorzuesweise ebenfalls als Ellipse ausgebildet, wobei die Lunge der kleinen Haupt achse der ellipsenförmigen öffnung la das 0s05- biß 0,7-rzche, vorzugsweise das 0,4- bis 0,6-fache des Rohrinnendurchegsers betragen soll. Die Länge der großen Hauptachse der elliptischen ffnungen ist praktisch gleich der der großen Usuptzchse der äußeren Leitfläche 1.
Durch die kreuzweise Anordnung der beiden Leitflächen 1, 2 werden in jedem Mischelement die rohrwandnahen Schichten des stwömenden Mediums zur Rohrmltte und die in der Nähe der Rohrmitte strömenden Schichten umgekehrt in Richtung der Rohrwand gelenkt.
Durch Überlagerung mit der Haupt strömung in Richtung der Rohrachse entstehen zwangsweise mehrere Teilströme mit wendelförmigen Bahnen, deren Rotationsrichtungen gegensinnig sind.
Durch die nachfolgende Vereinigung dieser Teilströme tritt eine Vermischung der in den Mischer eingetragenen Komponenten ein.
Man erkennt, daß der Grad der Vermischung im wesentlichen von der Anzahl der im Rohr 3 hintereinander angeordneten Mischelemente und der Feinheit der Teilströme abhängt.
Eine weitere Verfeinerung der Teilströme kann ohne Erhöhung der Anzahl der Mlschelemente dadurch erreicht werden, daß man die Leitflächen 1, 2 mit Durchbrechungen 4, beispielsweise in Form kreisrunder Löcher versieht. Im einfachsten Fall werden derartig gestaltete Leitflächen 1, 2 durch die Verwendung von vorgelochtem Blechmaterial mit der gewünschten Lochform, -größe und -dichte erhalten. Herstellungstechnisch kann es abe auch von Vorteil sein, das Einbringen der Löcher mit dem Ausstanzen der Leitflächen 1, 2 zu verbinden.
Aus strömungsdynamischen Gründen kann es vorteilhaft s-ein, die Löcher 4 in den Leitflächen 1, 2 ungleichmäßig zu verteilen bzw.
auf bestimmte Leitflächenteile zu beschränken. Zum Beispiel ist bei einer Ausgestaltungsform der Mischelemente die Lochdichte im Bereich der Rohrwand höher als in der Rohrmitte. Dadurch wird berücksichtigt, daß die Strömungsgeschwindigkeit zur Rohrmitte hin größer wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Leitflächen 1, 2 sind die Durchbrechungen 4 so erzeugt, daß Flächenteile 5 dabei aus der Ebene der Leitflächen 1, 2 herausgedreht und über Kanten 6 mit den Leitflächen 1, 2 verbunden sind. Der auf diese Weise zwischen den Flächenteilen 5 und den Leitflächen 1, 2 gebildete Winkel liegt zwischen 300 und 1500, vorzugsweise zwischen 600 und 1200 Durch diese Maßnahme wird eine zusätzliche mischungsverbessernde Strömung der Teilströme bewirkt.
Es ist zu ersehen, daß eine Vielzahl von Durchbrechungsforen möglich ist, z.B. kreisrunde, ellipsenförmige, rechteckige Löcher, Schlitze usw. Die jeweils günstigste wird sich nach dem gerade vorliegenden Anwendungsfall richten. Das gleiche gilt für deren Bemessung. Im allgemeinen werden Durchbrechungen mit einer gegenüber der Leitfläche 0,1-fachen bis 0,5-fachen, vorzugsweise 0,2-fachen bis 0,4-fachen Fläche brauchbare Ergebnisse bringen.
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Claims

Patentansprüche Qi Vorrichtung zum Mischen fluider Stoffe, bestehend aus einem Rohr beliebigen Querschnitts und aus in dem Rohr in Richtung der Rohrachse aufeinanderfolgend angeordneten Mischelementen, die aus sich kreuzenden und mit Durchtrittsöffnur.gen 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, nach Patent (Patentanmeldung P 25 25 020.8), dadurch gekennzeicnnet, daß zumindest ein Teil der Leitflächen (1, 2) Duichbrechungen (4) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen (4) ringförmig ausgebildet sind, und die von den Durchbrechungen umgebenen Flächenteile (5) durch Stege (o) mit der Leitfläche (1, 2) verbunden und zu deren Ebene geneigt sind.