EP0749776A1 - In einem Rohr angeordneter Mischer - Google Patents

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EP0749776A1
EP0749776A1 EP95810418A EP95810418A EP0749776A1 EP 0749776 A1 EP0749776 A1 EP 0749776A1 EP 95810418 A EP95810418 A EP 95810418A EP 95810418 A EP95810418 A EP 95810418A EP 0749776 A1 EP0749776 A1 EP 0749776A1
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EP
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mixer according
mixer
mixing
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separating webs
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Felix Streiff
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Sulzer Chemtech AG
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Sulzer Chemtech AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B01F25/432—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
    • B01F25/4321—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 the subflows consisting of at least two flat layers which are recombined, e.g. using means having restriction or expansion zones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying

Definitions

  • the invention relates to a mixer which is arranged in a tube and which comprises at least one mixing element or a mixing body. It also relates to uses of such a mixer.
  • a mixer is known from US Pat. No. 3,051,453, which is composed of a linear arrangement of mixing elements, which are referred to below as "multiflux mixing bodies".
  • This multiflux mixing body the cross section of which is square, has two channels which continuously narrow in the direction of flow up to the center of the mixing body and continuously expand behind the narrowest point in a plane rotated by 90 °.
  • a medium flowing through the mixing body undergoes a deformation by which the number of partial layers doubles.
  • the Multiflux mixing body can be made up of four wedge-shaped partial bodies and two build up triangular plates.
  • the wedges have the shape of a halved cube, which is halved along the diagonal of one side surface. Two of the wedges - one rotated 90 ° relative to the other - each form a coherent part. The two plates form partitions between the two channels of the mixing body.
  • the partial bodies take up a volume that is 25 to 30% of the tube volume assigned to the mixing body.
  • ISG Interfacial Surface Generator
  • the known Multiflux and ISG mixing bodies require a relatively large amount of material for their production, the volume of which takes up at least 25 to 30% of the tube volume.
  • the lengths of the mixing bodies in the direction of flow are relatively long, namely approximately the same size as the pipe diameter.
  • This object is achieved with the features mentioned in claim 1.
  • the empty volume is greater than 80 to 90%; and thus the material requirement is significantly lower.
  • the mixing element of the mixer according to the invention can be considerably shorter, namely at least half as long comparable effect as with the known mixing bodies.
  • a mixer with a plurality of such mixing elements is defined in claim 2.
  • the dependent claims 3 to 18 relate to advantageous embodiments of the mixer according to the invention.
  • Claims 19 and 20 relate to uses of the mixers.
  • the mixer according to the invention has mixing elements with a particularly simple shape. Thanks to this shape, a monolithic mixing body, which comprises a series of several mixing elements connected in series, can be easily produced by injection molding from plastic or investment casting (steel), whereby two-part tools can be used in particular in the simplest embodiment (two-hole variant).
  • the mixing bodies according to the invention can also be produced in a simple manner, for example from sheet metal.
  • the mixer according to the invention is less expensive than the known static mixers: two flowable media of similar viscosity can be homogeneously mixed over a distance (L) of less than ten pipe diameters (D).
  • the mixer according to the invention has no channels with confuser and diffuser-like sections or bores. Trials have shown that simple disks with holes and dividers, which are arranged on the discs, deliver a surprisingly good mixing quality. Effects that were to be expected due to the lack of confuser-like and diffuser-like sections proved to be practically without any disturbing influence with regard to the mixing quality.
  • Pipes of any cross section can be provided for the mixer according to the invention; however, square or circular cross sections are preferred.
  • the Multiflux mixer is surpassed in the specific effects by the tested mixers.
  • the mixing elements 1 and 1 'of FIG. 1 arranged in a tube 10 each consist of two separating webs 2 and 2' and two deflection disks 3 and 3 ', respectively, in a plane 3a and 3a' indicated by dash-dotted lines. lie.
  • the plane 3a lies perpendicular to the pipe axis 5 and parallel to planes 2a and 2b, which touch the upper edge 20 or the lower edge 21 of the separating webs 2.
  • the three levels 2a, 3a and 2b delimit two sections 1a and 1b of the mixing element 1.
  • Each section is assigned a separating web 2 which divides the section.
  • the separating webs 2 of the two sections 1a and 1b intersect at a right angle.
  • the pipe cross section is divided by the separating webs 2 into four parts of the same size, two of these parts being covered by the deflection plates 3.
  • the open partial areas are provided as constrictions and through holes 4 for the medium to be mixed.
  • the two successive mixing elements 1 and 1 ' are constructed essentially the same. But the mixing element 1 represents the mirror image of the mixing element 1 '.
  • the adjacent dividers 2 and 2' intersect; the open partial areas 4 and 4 'are arranged offset from one another.
  • the deflection disks 3 can also form an angle ⁇ with the cross-sectional plane 3a - see FIG. 2. This angle ⁇ is advantageously chosen not to be greater than 30 °.
  • Figures 3 and 4 show further embodiments with inclined surfaces. If the axis 5 is understood as a vertical, the arrow 6 in FIGS. 2 to 4 each represents the falling line of a deflection disk 3. In FIG. 2, this arrow 6 is parallel to the upper one Separator 2. In the exemplary embodiment in FIG. 3, the arrow 6 is tangential to a circular cylinder which is concentric with the axis 5. In the embodiment of Figure 4, the arrow 6 is directed radially outwards.
  • FIGS. 5a and 5b show mixing elements 1 and 1 ', in each of which two separating webs 2 are assigned to a section 1a and 1b (not shown in these figures).
  • Exactly one open partial area 4 is arranged on both sides of each separating web 2.
  • the mixing element 1 'with the open partial areas 4' represents an immediately adjacent element of the mixing element 1.
  • the open partial areas 4 and 4 ' are arranged offset from one another.
  • the shapes of the two mixing elements 1 and 1 ' are identical and are not mirror images as in the two-hole variant (FIG. 1).
  • the elements can be divided into two halves.
  • the boundaries between the half-elements are indicated in FIGS. 5a and 5b as dash-dotted lines 7 and 7 ', respectively.
  • Monolithic partial bodies, each comprising a series of such half-elements, can be produced in a simple manner with two-part tools.
  • the entire mixing body is obtained by joining two monolithic partial bodies.
  • the flow path of the medium to be mixed is additionally indicated by arrows 8, 8 'and 8' '.
  • the arrow 8 ' is perpendicular to the image surface and is directed forward; the arrow 8 '' - also vertical - is directed towards the rear.
  • the reference numeral 9 indicates a point where the generation of two partial flows is indicated by the arrows.
  • the deflection plates 3 are advantageously in a common plane. If there are at least two dividers 2 per section (three-hole variant), several deflection disks 3 can form a common disc or a single disc 30 (four-hole variant): see FIGS. 5a and 5b and the corresponding FIGS. 7a and 7b for the four-hole Variant.
  • FIGS. 7a and 7b only the single and common deflection plate 30 and 30 'is shown.
  • the dash-dotted lines 23 represent the lower edges of the upper dividers.
  • the shapes of adjacent mixing elements are mirror images of one another in the four-hole variant.
  • the mixer according to the invention can also have a cross section with a different shape, for example a square.
  • Sections 1a and 1b can be of different lengths. The length of the sections 1a and 1b is advantageously in the range between D / 8 and D; it is preferably D / 4.
  • FIG. 8 illustrates what deviations from the simple shapes described above are conceivable, for example: connecting elements 35 are arranged between the spaced-apart mixing elements 1, 1 '.
  • the Separators 2 have additional elements 25 for reinforcement or flow control. Separators 2 'and 2''of adjacent mixing elements 1' and 1 '' are inserted into one another at position 29. Individual dividers 2 and deflection plates 3 are not flat.
  • the mixing elements 1 and 1 ' have different numbers of dividers 2 and 2' per section 1a and 1b, namely two and one, respectively.
  • a separating web 2 has a recess 29. 8 is only to be understood as an illustration of individual features; the special combination of all the features listed in the same mixer need not be particularly advantageous.
  • the tube 10 can also be conical (not shown), so that it tapers in the direction of flow; in this case, the mixing bodies 1, 1 'must be of different sizes depending on the changing cross section.
  • Fig. 9 shows how the coefficient of variation s / x ⁇
  • the reference symbols 1 * to 5 * refer to the mixer types listed in the table above.
  • the mixer according to the invention which can be produced monolithically from a small amount of material, is advantageously manufactured from an inexpensive, combustible plastic by injection molding. This mixer is particularly well suited to be used as a disposable item.
  • the mixer according to the invention can also be used for mixing turbulent flowing media.

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  • Filling, Topping-Up Batteries (AREA)

Abstract

Der in einem Rohr (10) angeordnete Mischer umfasst mindestens einen oder eine Mehrzahl von Mischelementen (1, 1'), die jeweils zwei axiale Abschnitte (1a, 1b) aufweisen. Jedem Abschnitt ist mindestens ein den Abschnitt unterteilender Trennsteg (2, 2') zugeordnet. Die Trennstege der beiden Abschnitte kreuzen sich. Der Rohrquerschnitt ist durch die Trennstege in Teilflächen unterteilt. Bei der Grenze (3a, 3a') zwischen den Abschnitten sind offene sowie durch Umlenkscheiben (3, 3') abgedeckte Teilfächen vorgesehen. Auf beiden Seiten jedes Trennstegs ist genau eine offene Teilfläche (4, 4') angeordnet. Bezüglich aufeinander folgender Mischelemente kreuzen sich benachbarte Trennstege ebenfalls, und die offenen Teilflächen sind gegeneinander versetzt angeordnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Mischer, der in einem Rohr angeordnet ist und der mindestens ein Mischelement oder einen Mischkörper umfasst. Sie bezieht sich auch auf Verwendungen eines derartigen Mischers.
  • Aus der US-PS 3 051 453 ist ein Mischer bekannt, der sich aus einer linearen Anordnung von Mischelementen zusammensetzt, die nachfolgend als "Multiflux-Mischkörper" bezeichnet werden. Dieser Multiflux-Mischkörper, dessen Querschnitt quadratisch ist, weist zwei Kanäle auf, die sich in Strömungsrichtung bis zur Mitte des Mischkörpers kontinuierlich verengen und hinter der engsten Stelle in einer um 90° gedrehten Ebene wieder kontinuierlich erweitern. Ein durch den Mischkörper fliessendes Medium erfährt eine Umformung, durch die sich die Anzahl der Teilschichten verdoppelt.
  • Der Multiflux-Mischkörper lässt sich - geometrisch gesehen - aus vier keilförmigen Teilkörpern und zwei dreieckigen Platten aufbauen. In einer besonderen Ausführungsform haben die Keile die Form eines halbierten Würfels, der längs der Diagonale einer Seitenfläche halbiert ist. Je zwei der Keile - der eine gegenüber dem andern um 90° gedreht - bilden jeweils einen zusammenhängenden Teilkörper. Die beiden Platten bilden Trennwände zwischen den beiden Kanälen des Mischkörpers. Die Teilkörper nehmen ein Volumen ein, das 25 bis 30 % des dem Mischkörper zugeordneten Rohrvolumens beträgt.
  • Es sind analoge Mischkörper mit vier Kanälen - sogenannte ISG-Mischkörper (ISG = Interfacial Surface Generator) - bekannt (siehe H.Brünemann, G.John "Mischgüte und Druckverlust statischer Mischer mit verschiedenen Bauformen", Chemie-Ing.-Techn. 43. Jahrg. 1971, S.348). Die ISG-Mischkörper weisen kreisförmige Querschnitte auf. In einem Mischer mit ISG-Mischkörpern werden in einem zu mischenden und aus zwei Komponenten bestehenden Medium acht Teilschichten erzeugt.
  • Die bekannten Multiflux- und ISG-Mischkörper benötigen zu ihrer Herstellung relativ viel Material, dessen Volumen nämlich mindestens 25 bis 30 % des Rohrvolumens einnimmt. Die Längen der Mischkörper in Strömungsrichtung sind relativ lang, nämlich ungefähr gleich gross wie der Rohrdurchmesser.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Mischer vom Multiflux- oder ISG-Typ zu schaffen, dessen Mischkörper oder Mischelemente aus weniger Material herstellbar sind. Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Der Leervolumenanteil ist grösser als 80 bis 90 %; und somit ist der Materialbedarf wesentlich geringer. Dank seiner besonderen Form kann das Mischelement des erfindungsgemässen Mischers wesentlich kürzer, nämlich mindestens halb so lang - bei vergleichbarer Wirkung wie bei den bekannten Mischkörpern - gemacht werden. Ein Mischer mit einer Mehrzahl derartiger Mischelemente ist in Anspruch 2 definiert.
  • Die abhängigen Ansprüche 3 bis 18 beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Mischers. Die Ansprüche 19 und 20 betreffen Verwendungen der Mischer.
  • Der erfindungsgemässe Mischer weist Mischelemente mit einer besonders einfachen Form auf. Dank dieser Form lässt sich ein monolithischer Mischkörper, der eine Serie von mehreren hintereinander geschalteten Mischelementen umfasst, gut durch Spritzgiessen aus Kunststoff oder Feinguss (Stahl) herstellen, wobei insbesondere bei der einfachsten Ausführungsform (Zweilöcher-Variante) zweiteilige Werkzeuge verwendbar sind. Die erfindungsgemässen Mischkörper lassen sich auch beispielsweise aus Blech auf einfache Weise herstellen.
  • Der erfindungsgemässe Mischer eignet sich besonders für zähe Medien wie beispielsweise Kunststoffe, Harze oder Klebstoffe (wobei die Reynolds-Zahl Re = v·D·ρ/η
    Figure imgb0001
     kleiner als 1 ist; v: Geschwindigkeit des fliessenden Mediums, D: Rohrdurchmesser, ρ: Dichte des Mediums, η: Viskosität). Bezüglich Mischgüte und Druckverlust (= NeReD, Ne: Newton-Zahl) ist der erfindungsgemässe Mischer günstiger als die bekannten statischen Mischer: Zwei fliessfähige Medien ähnlicher Viskosität können über eine Strecke (L) von weniger als zehn Rohrdurchmessern (D) homogen vermischt werden.
  • Im Gegensatz zu den bekannten Multiflux- oder ISG-Mischern weist der erfindungsgemässe Mischer keine Kanäle mit konfusor- und diffusorartigen Abschnitten oder Bohrungen auf. Versuche ergaben, dass einfache Scheiben mit Löchern und Trennstegen, die auf den Scheiben angeordnet sind, eine überraschend gute Mischgüte liefern. Effekte, die aufgrund fehlender konfusor- und diffusorartigen Abschnitten zu erwarten waren, erwiesen sich in Bezug auf die Mischgüte als praktisch ohne störenden Einfluss.
  • Für den erfindungsgemässen Mischer können Rohre mit beliebigm Querschnitt vorgesehen werden; bevorzugt sind jedoch quadratische oder kreisförmige Querschnitte.
  • Es wurden Versuche mit erfindungsgemässen Mischern durchgeführt, deren Mischelemente jeweils 2, 3 oder 4 Löcher aufwiesen. Die Länge der Elemente war in allen Fällen gleich dem halben Rohrdurchmesser. Die Versuche ergaben eine Homogenisierung (Variationskoeffizient s/ x ¯ ≦ 0,01
    Figure imgb0002
    ) über Strecken von 8, 7 bzw. 8 Rohrdurchmessern. Der Druckverlust war wesentlich geringer als bei den bekannten Multiplex- und ISG-Mischern.
  • In der folgenden Tabelle sind Messresultate zusammengefasst. Die Definitionen der Grössen WLV, WLD 1/3 und WLL 1/3 sind beispielsweise aus folgender Publikation bekannt: "Mischen beim Herstellen und Verarbeiten von Kunststoffen", Reihe "Kunststofftechnik", VDI-Verlag, Düsseldorf, 1991 (Auch die Definition des Variationskoeffizienten s / x ¯
    Figure imgb0003
    , siehe oben, findet man dort). Diese Grössen, die als spezifische Wirkungen bezeichnet werden, machen relative Angaben über das Volumen des Mischers, seinen Durchmesser bzw. die Mischerlänge; sie beziehen sich auf den bekannten SMX-Mischer, der beispielsweise aus der DE-PS 28 08 854 (= P.5473) bekannt ist. Die Homogenisierungslänge (L/D)h ist bei s/ x ¯ = 0.01
    Figure imgb0004
     abgelesen worden (vgl. Fig.9).
    Mischertyp NeRe D (L/D) h W LV W LD 1/3 W LL 1/3
    1* SMX 1200 10 1 1 1
    2* 2-Loch 500 8 0.27 0.69 0.55
    3* 3-Loch 1000 7 0.41 0.84 0.58
    4* 4-Loch 2070 8 1.10 1.11 0.89
    5* Multiflux 920 15 1.73 1.05 1.57
  • Der Multiflux-Mischer wird bezüglich den spezifischen Wirkungen durch die getesteten Mischer übertroffen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Explosionszeichnung eines statischen Mischers gemäss der Erfindung mit zwei Mischelementen (Zweilöcher-Variante),
    Fig.2-4
    Varianten zum Mischelement der Fig.1,
    Fig.5a,b
    Mischelemente mit zwei Trennstegen pro Abschnitt (Dreilöcher-Variante),
    Fig. 6
    einen Längsschnitt durch einen Mischer mit Elementen gemäss Fig.5,
    Fig.7a,b
    Umlenkscheiben zu Mischelementen mit drei Trennstegen (Vierlöcher-Variante),
    Fig. 8
    Mischelemente zu einem quadratischen Rohr und
    Fig. 9
    ein Diagramm mit Messresultaten für die Variationskoeffizienten s / x ¯
    Figure imgb0005
     (mit x = 0.5).
  • Die in einem Rohr 10 angeordneten Mischelemente 1 und 1' der Fig.1 bestehen jeweils aus zwei Trennstegen 2 bzw. 2' und zwei Umlenkscheiben 3 bzw. 3', die in einer mit strichpunktierten Linien angedeuteten Ebene 3a bzw. 3a'. liegen. Die Ebene 3a liegt senkrecht zur Rohrachse 5 und parallel zu Ebenen 2a und 2b, die die obere Kante 20 bzw. die untere Kante 21 der Trennstege 2 berühren. Die drei Ebenen 2a, 3a und 2b begrenzen zwei Abschnitte 1a und 1b des Mischelements 1. Jedem Abschnitt ist ein den Abschnitt unterteilender Trennsteg 2 zugeordnet. Die Trennstege 2 der beiden Abschnitte 1a und 1b kreuzen sich unter einem rechten Winkel. Der Rohrquerschnitt ist durch die Trennstege 2 in vier gleich grosse Teilflächen unterteilt, wobei zwei dieser Teilflächen durch die Umlenkscheiben 3 abgedeckt sind. Die offenen Teilflächen sind als Einschnürungen und Durchtrittslöcher 4 für das zu mischende Medium vorgesehen.
  • Die beiden aufeinander folgenden Mischelemente 1 und 1' sind im wesentlichen gleich aufgebaut. Aber das Mischelement 1 stellt die zum Mischelement 1' spiegelbildliche Form dar. Die benachbarten Trennstege 2 und 2' kreuzen sich; die offenen Teilflächen 4 und 4' sind gegeneinander versetzt angeordnet.
  • Die Umlenkscheiben 3 können auch einen Winkel α mit der Querschnittsebene 3a - siehe Fig.2 - einschliessen. Dieser Winkel α wird mit Vorteil nicht grösser als 30° gewählt. Die Figuren 3 und 4 zeigen weitere Ausführungsformen mit geneigten Flächen. Wird die Achse 5 als Vertikale verstanden, so stellt der Pfeil 6 in den Figuren 2 bis 4 jeweils die Falllinie einer Umlenkscheibe 3 dar. In Fig.2 ist dieser Pfeil 6 parallel zum oberen Trennsteg 2. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.3 ist der Pfeil 6 tangential zu einem zur Achse 5 konzentrischen Kreiszylinder. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.4 ist der Pfeil 6 radial nach aussen gerichtet.
  • Die Figuren 5a und 5b zeigen Mischelemente 1 und 1', bei denen jeweils zwei Trennstege 2 einem Abschnitt 1a bzw. 1b (in diesen Figuren nicht dargestellt) zugeordnet sind. Auf beiden Seiten jedes Trennstegs 2 ist genau eine offene Teilfläche 4 angeordnet. Das Mischelement 1' mit den offenen Teilflächen 4' stellt ein unmittelbar benachbartes Element des Mischelements 1 dar. Die offenen Teilflächen 4 und 4' sind gegeneinander versetzt angeordnet. Bei der Dreilöcher-Variante (Fig.5) sind die Formen der beiden Mischelemente 1 und 1' identisch und nicht spiegelbildlich wie bei der Zweilöcher-Variante (Fig.1).
  • Für eine Herstellung des Dreilöcher-Mischkörpers mittels Spritzgusses kann man die Elemente in zwei Hälften teilen. Die Grenzen zwischen den Halbelementen sind in den Figuren 5a und 5b als strichpunktierte Linien 7 bzw. 7' angegeben. Monolithische Teilkörper, die jeweils eine Serie solcher Halbelemente umfassen, können auf einfache Weise mit zweitteiligen Werkzeugen hergestellt werden. Den gesamten Mischkörper erhält man durch Zusammenfügen zweier monolithischer Teilkörper.
  • Im Längsschnitt der Fig.6 ist gezeigt, dass die einzelnen Mischelemente 1 und 1' dicht aufeinander folgen. Es können allerdings auch Abstände zwischen einzelnen benachbarten Elementen oder auch zwischen allen Elementen vorgesehen sein. Beabstandet eingebaute Mischelemente können durch Verbindungsstücke zu einem monolithischen Mischer verbunden werden.
  • In Fig.6 ist zusätzlich mit Pfeilen 8, 8' und 8'' der Strömungsverlauf des zu mischenden Mediums angedeutet. Der Pfeil 8' steht senkrecht zur Bildfläche und ist nach vorn gerichtet; der Pfeil 8'' - ebenfalls senkrecht - ist nach hinten gerichtet. Das Bezugszeichen 9 weist auf eine Stelle hin, wo durch die Pfeile eine Erzeugung zweier Teilströme angedeutet ist.
  • Die Umlenkscheiben 3 liegen mit Vorteil in einer gemeinsamen Ebene. Bei Vorliegen von mindestens zwei Trennstegen 2 pro Abschnitt (Dreilöcher-Variante) können mehrere Umlenkscheiben 3 eine gemeinsame Scheibe oder eine einzige Scheibe 30 (Vierlöcher-Variante) bilden: siehe die Figuren 5a und 5b und die entsprechenden Figuren 7a und 7b für die Vierlöcher-Variante.
  • In den Figuren 7a und 7b ist jeweils nur die einzige und gemeinsame Umlenkscheibe 30 bzw. 30' gezeigt. Die strichpunktierten Linien 23 stellen die unteren Kanten der oberen Trennstege dar. Wie schon bei der Zweilöcher-Variante sind bei der Vierlöcher-Variante die Formen benachbarter Mischelemente zueinander spiegelbildlich.
  • Der erfindungsgemässe Mischer kann statt eines kreisförmigen Querschnitts auch einen Querschnitt mit einer anderen Form, beispielsweise einem Quadrat, haben. Die Winkel zwischen den sich kreuzenden Trennstegen 2, 2' können auch von 90° abweichen. Die Abschnitte 1a und 1b können verschieden lang sein. Die Länge der Abschnitte 1a und 1b liegt mit Vorteil im Bereich zwischen D/8 und D; sie beträgt vorzugsweise D/4.
  • In Fig.8 ist illustriert, was für Abweichungen von den einfachen, oben beschriebenen Formen beispielsweise denkbar sind: Zwischen den beabstandeten Mischelementen 1, 1' sind Verbindungselemente 35 angeordnet. Die Trennstege 2 weisen zusätzliche Elemente 25 zur Verstärkung oder Strömungslenkung auf. Trennstege 2' und 2'' benachbarter Mischelemente 1' und 1'' sind an der Stelle 29 ineinander gesteckt. Einzelne Trennstege 2 und Umlenkscheiben 3 sind nicht eben. Die Mischelemente 1 und 1' weisen verschieden viele Trennstege 2 und 2' pro Abschnitt 1a bzw. 1b auf, nämlich zwei bzw. einen. Ein Trennsteg 2 weist eine Aussparung 29 auf. Die Fig.8 ist lediglich als Veranschaulichung einzelner Merkmale zu verstehen; die besondere Kombination aller aufgeführter Merkmale im gleichen Mischer braucht nicht besonders vorteilhaft zu sein.
  • Das Rohr 10 kann auch konisch ausgebildet sein (nicht dargestellt), so dass es sich in Fliessrichtung verjüngt; die Mischkörper 1, 1' müssen in diesem Fall dem ändernden Querschnitt entsprechend verschieden gross ausgebildet sein.
  • Das Diagramm in Fig.9 zeigt wie der Variationskoeffizient s/ x ¯
    Figure imgb0006
     für x ¯
    Figure imgb0007
     = 0.5 gemäss den oben erwähnten Versuchen von L/D abhängt. x ¯
    Figure imgb0008
     = 0.5 bedeutet, dass die Anteile der beiden zu mischenden Komponenten gleich gross sind. Die Bezugszeichen 1* bis 5* beziehen sich auf die Mischertypen, die in der oben stehenden Tabelle aufgeführt sind.
  • Der erfindungsgemässe Mischer, der sich aus wenig Material monolithisch herstellen lässt, wird mit Vorteil aus einem kostengünstigen, verbrennbaren Kunststoff durch Spritzgiessen gefertigt. Dieser Mischer eignet sich besonders gut dazu, als Einwegartikel verwendet zu werden.
  • Der erfindungsgemässe Mischer kann auch zum Mischen turbulent strömender Medien verwendet werden.

Claims (20)

  1. In einem Rohr (10) angeordneter Mischer mit mindestens einem Mischelement (1, 1'), das zwei axiale Abschnitte (1a, 1b) umfasst, wobei jedem Abschnitt mindestens ein den Abschnitt unterteilender Trennsteg (2, 2') zugeordnet ist, die Trennstege der beiden Abschnitte sich kreuzen und der Rohrquerschnitt durch die Trennstege in Teilflächen unterteilt ist, wobei ferner bei der Grenze (3a, 3a') zwischen den Abschnitten offene sowie durch Umlenkscheiben (3, 3') abgedeckte Teilfächen vorgesehen sind und auf beiden Seiten jedes Trennstegs genau eine offene Teilfläche (4, 4') angeordnet ist.
  2. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Mischelementen (1, 1') vorliegt und dass bezüglich aufeinander folgender Mischelemente einerseits benachbarte Trennstege (2, 2') sich kreuzen und andererseits die offenen Teilflächen (4, 4') gegeneinander versetzt angeordnet sind.
  3. Mischer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrquerschnitt durch die Trennstege (2, 2') in zumindest angenähert gleich grosse Teilflächen unterteilt ist.
  4. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennstege (2) benachbarter Abschnitte (1a, 1b) sich unter einem Winkel von 90° kreuzen.
  5. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beide Abschnitte (1a, 1b) eines Mischelements (1) zumindest angenähert gleich gross sind.
  6. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge eines Mischelements (1) kleiner als der grösste Rohrdurchmesser, vorzugsweise kleiner als die Hälfte des grössten Rohrdurchmessers ist.
  7. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkscheiben (3) in einer gemeinsamen Ebene liegen und dass bei Vorliegen von mindestens zwei Trennstegen (2) pro Abschnitt (1a, 1b) mehrere Umlenkscheiben eine gemeinsame Scheibe oder alle Umlenkscheiben eine einzige Scheibe (30) bilden.
  8. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkscheiben (3) zur Querschnittsebene (3a) geneigt sind und dass der Winkel (α) zwischen Umlenkscheibe und Querschnittsebene kleiner als 30° ist.
  9. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere aufeinander folgende Mischelemente (1, 1') in Form einer monolithischen, insbesondere durch Spritzguss hergestellten Struktur vorliegen.
  10. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mindestens zwei benachbarten Mischelementen (1, 1') ein Abstand vorgesehen ist.
  11. Mischer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen beabstandeten Mischelementen (1, 1') Verbindungselemente (35) angeordnet sind.
  12. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (10) einen quadratischen oder einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
  13. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einzelne Trennstege (2, 2') und/oder Umlenkscheiben (3, 3') zusätzliche Elemente (25) zur Verstärkung oder Strömungslenkung aufweisen.
  14. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Trennstege (2, 2') benachbarter Mischelemente (1, 1') ineinander gesteckt (29) sind.
  15. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einzelne Trennstege (2, 2') und/oder Umlenkscheiben (3, 3') nicht eben sind.
  16. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einzelne Trennstege (2, 2') und/oder Umlenkscheiben (3, 3') zusätzliche Aussparungen (26) aufweisen.
  17. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (10) konisch, in Fliessrichtung sich verjüngend ausgebildet ist und die Mischkörper (1, 1') dem ändernden Querschnitt entsprechend verschieden gross ausgebildet sind.
  18. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Mischelemente (1, 1') verschieden viele Trennstege (2, 2') pro Abschnitt (1a, 1b) aufweisen.
  19. Verwendung eines Mischers gemäss einem der Ansprüche 1 bis 18 zum Mischen von zähen Stoffen, insbesondere von Kunststoffen, Harzen oder Klebstoffen, wobei die Reynolds-zahl für jeden der durch den Mischer fliessenden Stoffe kleiner als 1 ist.
  20. Verwendung eines Mischers gemäss einem der Ansprüche 1 bis 18 als Einwegartikel, wobei der Mischer aus einem kostengünstigen, verbrennbaren Kunststoff durch Spritzgiessen hergestellt ist.
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