DE3539426A1 - Static mixing appliance for low- and high-viscosity substances - Google Patents

Static mixing appliance for low- and high-viscosity substances

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DE3539426A1 DE19853539426 DE3539426A DE3539426A1 DE 3539426 A1 DE3539426 A1 DE 3539426A1 DE 19853539426 DE19853539426 DE 19853539426 DE 3539426 A DE3539426 A DE 3539426A DE 3539426 A1 DE3539426 A1 DE 3539426A1
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01F25/42Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
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    • B01F25/431Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B01F25/4314Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor with helical baffles
    • B01F25/43141Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor with helical baffles composed of consecutive sections of helical formed elements

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Abstract

A static mixing appliance for flowable and/or stagnant materials has a mixing blade insert (2) in a support tube (1). The mixing blade insert (2) consists of a plurality of mixing blades (3) which are axially linked to one another and are coiled in alternately opposite directions. The mixing blades (3) have openings (8a) by means of which an improved mixing effect is achieved, especially when materials of different viscosity are mixed. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine statische Mischvorrichtung für mindestens zwei fließfähige und/oder stehende Mate­ rialien, bestehend aus einem Stützrohr, in dem ein Misch­ flügeleinsatz angeordnet ist, der mehrere axial mitein­ ander verbundene, jeweils abwechselnd entgegengesetzt gewendelte Mischflügel aufweist.The invention relates to a static mixing device for at least two flowable and / or standing mate rialien, consisting of a support tube in which a mixing Wing insert is arranged, the axially several other connected, alternately opposite each other has coiled mixing blades.

Derartige Mischvorrichtungen dienen zum Mischen von Zwei­ und Mehrkomponentenmaterialien. Das hierbei durchgeführte statische Mischverfahren beruht darauf, daß zwei Ströme der zu mischenden Materialien zwangsweise gekreuzt und abwechselnd umgelenkt werden, wobei der aus den beiden Materialien bestehende Materialstrang jeweils von der Vorderkante jedes Mischflügels erneut geteilt wird.Such mixing devices are used to mix two and multi-component materials. The done here static mixing is based on two streams of the materials to be mixed are forcibly crossed and alternately redirected, the one from the two Materials existing material strand each from the Leading edge of each mixing blade is divided again.

Die Mischflügel jedes Mischflügeleinsatzes sind als ab­ wechselnd rechts und links gewendelte Flächenstücke aus­ geführt, d.h. sie weisen abwechselnd Rechts- und Links­ drall auf. Die benachbarten Mischflügel sind im Bereich der Mittelachse des Mischflügeleinsatzes miteinander verbunden, beispielsweise durch Hartlöten oder Wider­ standsschweißen bei metallischer Ausführung oder durch den Spritzvorgang bei der Herstellung aus Kunststoff.The mixing blades of each mixing blade insert are as of alternate right and left coiled patches managed, i.e. they alternate between right and left swirl up. The neighboring mixing blades are in the area  the center axis of the mixing blade insert with each other connected, for example by brazing or res stationary welding in the case of metallic execution or through the injection molding process in the manufacture of plastic.

Bei einer bekannten Mischvorrichtung der eingangs ge­ nannten Gattung (sog. Kenics-Mischer) sind die einzel­ nen Mischflügel des Mischflügeleinsatzes glatt und ge­ schlossen ausgeführt. Schwierigkeiten ergeben sich, wenn Materialien unterschiedlicher Viskosität gemischt werden sollen, deren laminares Strömungsverhalten unterschied­ lich ist. In vielen Fällen wird das niedrigerviskose Material von dem höherviskosen Material an die Wandungen der zwi­ schen dem Mischflügel und dem Stützrohr gebildeten Kanäle abgedrängt, so daß auch nach dem Durchlaufen mehrerer Mischflügel die Durchmischung der Materialien noch un­ zureichend ist. Um eine ausreichend homogene Mischung zu erreichen, ist daher eine verhältnismäßig lange Misch­ strecke erforderlich, bestehend aus mindestens 20-26 Mischflügeln.In a known mixing device of the beginning called genus (so-called Kenics mixer) are the individual Mixing blades of the mixing blade insert smooth and smooth closed. Difficulties arise when Materials of different viscosities can be mixed should distinguish their laminar flow behavior is. In many cases, the low-viscosity material from the more viscous material to the walls of the two between the mixing wing and the support tube formed channels pushed so that even after going through several Mixing blades still mix the materials is sufficient. To ensure a sufficiently homogeneous mixture to achieve is therefore a relatively long mix distance required, consisting of at least 20-26 Mixing blades.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine statische Misch­ vorrichtung der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß auch bei Materialien unterschiedlicher Viskosität be­ reits nach dem Durchlaufen einiger Mischflügel eine weit­ gehende Durchmischung erreicht wird.The object of the invention is therefore a static mixing to design the device of the type mentioned at the beginning, that be even with materials of different viscosity after going through some mixing blades one far thorough mixing is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens einige der Mischflügel Durchbrechungen auf­ weisen. Durch diese Durchbrechungen, die Löcher, Bohrungen, rechteckige Fenster oder von der Außenkante jedes Misch­ flügels ausgehende Einschnitte sein können, wird erreicht, daß die durch die Mischvorrichtung hindurchgepreßten Materialien von der einen Seite des Mischflügels auf die andere Seite gelangen können. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, daß im noch unzurei­ chend vermischten Zustand, wie er am Anfang der Misch­ strecke herrscht, bei Materialien unterschiedlicher Vis­ kosität unterschiedliche statische Staudrücke auftreten, die dazu führen, daß das Material durch den perforier­ ten Mischflügel hindurchtritt, sofern auf der anderen Seite des Mischflügels das jeweils andere Material mit geringerem statischem Staudruck ansteht.This object is achieved in that at least some of the mixing wing openings point. Through these breakthroughs, the holes, holes, rectangular windows or from the outside edge of each mixing wing incisions can be achieved, that the pressed through the mixing device Materials from one side of the mixing wing  can get to the other side. The Taking advantage of the fact that im still inadequate mixed state as he was at the beginning of the mixing route prevails, with materials of different vis different static dynamic pressures occur, which cause the material through the perforier passes through the mixing blade, if on the other Side of the mixing wing with the other material lower static dynamic pressure.

Die durch die perforierte Ausführung der Mischflügel er­ reichte zusätzliche Mischwirkung ist daher umso größer, je unterschiedlicher die Viskositäten und damit das Strö­ mungsverhalten der beiden zu mischenden Materialien sind. Gerade diese Materialien mit sehr unterschiedlichen Vis­ kositäten bereiten aber die größten Schwierigkeiten beim Mischen.The perforated design of the mixing blades enough additional mixing effect is therefore all the greater, the different the viscosities and thus the flow behavior of the two materials to be mixed. These materials with very different vis However, costs are the greatest difficulty with Mix.

Gegenüber herkömmlichen glatten Mischflügeleinsätzen kann bei der erfindungsgemäßen Ausführung eine wesentliche Ver­ ringerung der notwendigen Anzahl von Mischflügeln erreicht werden, um das gleiche oder sogar ein besseres Mischungs­ ergebnis zu erzielen. Die perforierten Mischflügel erge­ ben einen geringeren Strömungswiderstand und damit einen geringeren statischen Staudruck der Mischvorrichtung, so daß auch Materialien mit höherer Viskosität als bisher homogen gemischt werden können.Compared to conventional smooth mixing wing inserts in the embodiment of the invention a significant Ver reduction in the number of mixing blades required are going to mix the same or even a better one to achieve result. The perforated mixing blades erge ben a lower flow resistance and thus one lower static dynamic pressure of the mixing device, so that even materials with higher viscosity than before can be mixed homogeneously.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsge­ dankens sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.Further advantageous refinements of the invention thanks are the subject of further subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. The invention is described below using exemplary embodiments explained in more detail, which are shown in the drawing.  

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 eine statische Mischvorrichtung für nieder- und hochviskose Materialien im Längsschnitt, Fig. 1 is a static mixing device for low and high viscosity materials, in longitudinal section,

Fig. 2 in abgewickelter, flachliegender Darstellung einen der Mischflügel des Mischflügeleinsatzes der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung,In a developed, lay-flat view of one of the mixing blades of the mixing blade insert of the apparatus shown in Fig. 1 Fig. 2,

Fig. 3-7 abgewandelte Ausführungsformen der Mischflügel jeweils in einer Darstellung wie Fig. 2 und Fig. 3-7 modified embodiments of the mixing blades each in a representation like Fig. 2 and

Fig. 8 in einer Darstellung entsprechend Fig. 1 eine ab­ gewandelte Ausführungsform der Mischvorrichtung. Fig. 8 in a representation corresponding to Fig. 1 from a modified embodiment of the mixing device.

Die in Fig. 1 gezeigte statische Mischvorrichtung weist ein zylindrisches Stützrohr 1 auf, in dem ein Mischflügel­ einsatz 2 angeordnet ist, der aus mehreren, axial hinter­ einander angeordneten und miteinander verbundenen Misch­ flügeln 3 besteht. Der Mischflügeleinsatz 2 ist lose oder gesichert, jedoch dicht passend in das Stützrohr 1 ein­ gesetzt.The static mixing device shown in Fig. 1 has a cylindrical support tube 1 , in which a mixing paddle insert 2 is arranged, which consists of several axially arranged and interconnected mixing blades 3 . The mixing blade insert 2 is loose or secured, but tightly fitted into the support tube 1 .

An einem Ende des Stützrohres 1 ist ein Schraubanschluß 4 angeformt, der dazu dient, die Mischvorrichtung mit einer Materialzufuhrleitung (nicht gezeigt) zu verbinden, beispielsweise mit einem Gewindeanschlußstutzen einer Zwei­ komponenten-Mischpistole oder eines Mischkopfes, mit der zwei oder mehrere gleichmäßig dosierte Ströme von unter­ schiedlichen Materialien zugeführt werden, beispielsweise die beiden Komponenten eines nach der Mischung aushärtenden Zweikomponenten-Kunststoffs.At one end of the support tube 1 , a screw connection 4 is formed, which serves to connect the mixing device to a material supply line (not shown), for example with a threaded connection piece of a two-component mixing gun or a mixing head, with which two or more uniformly metered flows of are supplied under different materials, for example the two components of a two-component plastic that hardens after mixing.

Am anderen Ende des Stützrohres 1 ist eine Austrittsdüse 5 angeformt, die zugleich eine axiale Abstützung für den Misch­ flügeleinsatz 2 bildet, oder ein Klemm- und Schraubanschluß. At the other end of the support tube 1 , an outlet nozzle 5 is formed, which also forms an axial support for the mixing wing insert 2 , or a clamp and screw connection.

Jeder einzelne Mischflügel 3 besteht aus einem um die Mittelachse der Mischvorrichtung gewendelten Flächen­ stück, wobei jeweils benachbarte Mischflügel 3 entgegen­ gesetzt gewendelt sind. Die Anfangskante 6 und die End­ kante 7 jedes Mischflügels 3 sind parallel zueinander angeordnet, d.h. der Drall jedes Mischflügels 3 beträgt 180°. Die Endkante 7 jedes Mischflügels 3 und die damit verbundene benachbarte Anfangskante 6 des nächsten Misch­ flügels 3 sind um 90° gegeneinander versetzt. Dadurch wird der auf jeder Seite eines Mischflügels 3 austretende Materialstrang von der nachfolgenden Anfangskante 6 ge­ teilt.Each individual mixing paddle 3 consists of a surface piece wound around the central axis of the mixing device, with adjacent mixing blades 3 being wound in opposite directions. The start edge 6 and the end edge 7 of each mixing blade 3 are arranged parallel to each other, ie the swirl of each mixing blade 3 is 180 °. The end edge 7 of each mixing wing 3 and the associated starting edge 6 of the next mixing wing 3 are offset from one another by 90 °. Characterized the emerging on each side of a mixing blade 3 strand of material from the subsequent leading edge 6 ge divides.

Die Mischflügel weisen Durchbrechungen auf, die bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel runde Löcher, d.h. Bohrungen 8 a sind. Der deutlicheren Darstellung halber ist in den Fig. 2-7 jeweils ein einzelner Mischflügel 3 in flachliegendem, d.h. abge­ wickelten Zustand dargestellt.The mixing blades have openings which in the embodiment shown in FIGS . 1 and 2 are round holes, ie bores 8 a . For the sake of clarity, a single mixing blade 3 is shown in FIGS . 2-7 in a lying, ie unwound, state.

Beim Beispiel nach Fig. 3 sind die Durchbrechungen recht­ eckige Fenster 8 b. Den Ausführungen nach den Fig. 2 und 3 ist gemeinsam, daß die Durchbrechungen 8 a bzw. 8 b radial zwischen der Außenkante 9 und der Mittelachse 10 des Mischflügeleinsatzes und im Abstand zu beiden ange­ ordnet sind.In the example of FIG. 3, the openings are rectangular windows 8 b . The embodiments according to FIGS. 2 and 3 have in common that the openings 8 a and 8 b are arranged radially between the outer edge 9 and the central axis 10 of the mixing blade insert and at a distance from both.

Im Gegensatz dazu ist in Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Durchbrechungen durch rechteckige Fenster 8 c gebildet werden, die im Bereich der Mittel­ achse 10 des Mischflügeleinsatzes 2 angeordnet sind. In contrast, an embodiment is shown in Fig. 4, in which the openings are formed by rectangular windows 8 c , which are arranged in the region of the central axis 10 of the mixing blade insert 2 .

Den in den Fig. 5-7 dargestellten Ausführungsbei­ spielen ist gemeinsam, daß die Durchbrechungen des Misch­ flügels 3 von der Außenkante 9 ausgehende Einschnitte sind. Beim Beispiel nach Fig. 5 sind dies keilförmig nach innen verlaufende Einschnitte 8 d, während die Ein­ schnitte 8 e beim Beispiel nach Fig. 6 flache Rechteck­ form haben. Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungs­ beispiel sind die von der Außenkante 9 ausgehenden Ein­ schnitte 8 f mit parallelen Kanten ausqeführt und sind an ihrem inneren Ende abgerundet.The Ausführungsbei shown in FIGS . 5-7 play in common is that the openings of the mixing wing 3 from the outer edge 9 are incisions. In the example according to FIG. 5 these are wedge-shaped incisions 8 d , while the cuts 8 e in the example according to FIG. 6 have a flat rectangular shape. In the embodiment shown in Fig. 7, the outgoing from the outer edge 9 A cuts 8 f with parallel edges are executed and are rounded at their inner end.

Vorzugsweise sind die Durchbrechungen 8 a-8 f am Misch­ flügeleinsatz 2 so angeordnet, daß sie in Längsrichtung gegeneinander versetzt sind. Dadurch wird vermieden, daß sich geradlinig durchlaufende Kanäle ergeben, durch die das Material ohne wesentliche Durchmischung hindurchströmen könnte.Preferably, the openings 8 a - 8 f on the mixing wing insert 2 are arranged so that they are mutually offset in the longitudinal direction. This avoids the result of channels running straight through which the material could flow without substantial mixing.

Während bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 gezeigt ist, daß alle Mischflügel 3 des Mischflügeleinsatzes 2 mit den Durchbrechungen 8 a versehen sein können, ist am Beispiel nach Fig. 8 gezeigt, daß es zur Erzielung der gewünschten Mischwirkung ausreichen kann, nur einige der Mischflügel 3 mit den Durchbrechungen 8 a zu ver­ sehen, insbesondere die in einem Abschnitt am Anfang des Mischflügeleinsatzes 2 angeordneten Mischflügel 3. Beispielsweise ist in Fig. 8 dargestellt, daß nur die ersten drei Mischflügel 3 die Durchbrechungen 8 a aufweisen. While it is shown in the embodiment according to FIG. 1 that all mixing blades 3 of the mixing blade insert 2 can be provided with the openings 8 a , the example according to FIG. 8 shows that it can be sufficient to achieve the desired mixing effect, only some of the mixing blades 3 with the openings 8 a to see ver, in particular the mixing blades 3 arranged in a section at the beginning of the mixing blade insert 2 . For example, it is shown in Fig. 8 that only the first three mixing blades 3 have the openings 8 a .

Versuche haben ergeben, daß bei unterschiedlichen Vis­ kositäten der zu mischenden Komponenten von ca. 300 ps und 1800 ps eine einwandfreie Mischung bei 16 Misch­ flügeln erzielt werden konnte.Tests have shown that at different Vis the components to be mixed are approx. 300 ps and 1800 ps a perfect mix at 16 mixes wings could be achieved.

Für eine gleich homogene Mischung waren mit herkömm­ lichen Mischvorrichtungen 24 Mischflügel erforderlich.For an equally homogeneous mixture with conventional 24 mixing blades required.

Mit der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung kann daher die Flügelzahl und somit auch die Baulänge um etwa ein Drittel verringert werden.With the mixing device according to the invention can therefore the number of wings and thus the overall length by about one Be reduced by a third.

Claims (10)

1. Statische Mischvorrichtung für mindestens zwei fließ­ fähige und/oder stehende Materialien, bestehend aus einem Stützrohr, in dem ein Mischflügeleinsatz ange­ ordnet ist, der mehrere axial miteinander verbundene, jeweils abwechselnd entgegengesetzt gewendelte Misch­ flügel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß min­ destens einige der Mischflügel (3) Durchbrechungen (8 a-8 f) aufweisen.1. Static mixing device for at least two flowable and / or standing materials, consisting of a support tube in which a mixing blade insert is arranged, which has a plurality of axially connected, each alternately reversed coiled mixing blades, characterized in that at least some of the Mixing blades ( 3 ) have openings ( 8 a - 8 f) . 2. Mischvorrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß alle Mischflügel (3) des Mischflügelein­ satzes (2) Durchbrechungen (8 a-8 f) aufweisen.2. Mixing devices according to claim 1, characterized in that all mixing blades ( 3 ) of the mixing blade insert ( 2 ) have openings ( 8 a - 8 f) . 3. Mischvorrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß nur die in einem Abschnitt am Anfang des Mischflügeleinsatzes (2) angeordneten Misch­ flügel (3) Durchbrechungen (8 a-8 f) aufweisen. 3 mixing devices according to claim 1, characterized in that only arranged in a section at the beginning of the mixing blade insert (2) mixing wing (3) openings (8 a - 8 F). 4. Mischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Durchbrechungen (8 a-8 f) in Längsrichtung des Mischflügeleinsatzes (2) gegeneinander versetzt sind.4. Mixing device according to claim 1, characterized in that the openings ( 8 a - 8 f) in the longitudinal direction of the mixing blade insert ( 2 ) are offset from one another. 5. Mischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen Löcher (8 a-8 c) sind.5. Mixing device according to claim 1, characterized in that the openings are holes ( 8 a - 8 c) . 6. Mischvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen Bohrungen (8 a) sind.6. Mixing device according to claim 5, characterized in that the openings are bores ( 8 a) . 7. Mischvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen rechteckige Fenster (8 b, c) sind.7. Mixing device according to claim 5, characterized in that the openings are rectangular windows ( 8 b , c). 8. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 5-7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen (8 a, b) radial zwischen der Außenkante (9) und der Mittelachse (10) des Mischflügeleinsatzes (2) und im Abstand zu bei­ den angeordnet sind.8. Mixing device according to one of claims 5-7, characterized in that the openings ( 8 a , b) are arranged radially between the outer edge ( 9 ) and the central axis ( 10 ) of the mixing vane insert ( 2 ) and at a distance from the . 9. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 5-7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen (8 c) im Bereich der Mittelachse (10) des Mischflügelein­ satzes (2) angeordnet sind.9. Mixing device according to one of claims 5-7, characterized in that the openings ( 8 c) in the region of the central axis ( 10 ) of the Mischflügelein set ( 2 ) are arranged. 10. Mischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen von der Außenkante (9) jedes Mischflügels (3) ausgehende Einschnitte (8 d-8 f) sind.10. Mixing device according to claim 1, characterized in that the openings from the outer edge ( 9 ) of each mixing wing ( 3 ) outgoing incisions ( 8 d - 8 f) .
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