EP0980703A1 - Statischer Mischer - Google Patents

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EP0980703A1
EP0980703A1 EP99115110A EP99115110A EP0980703A1 EP 0980703 A1 EP0980703 A1 EP 0980703A1 EP 99115110 A EP99115110 A EP 99115110A EP 99115110 A EP99115110 A EP 99115110A EP 0980703 A1 EP0980703 A1 EP 0980703A1
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EP
European Patent Office
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webs
heat transfer
static mixer
channels
mixer insert
Prior art date
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EP99115110A
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English (en)
French (fr)
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EP0980703B1 (de
Inventor
Heinrich Schuchardt
Klemens Dr. Kohlgrüber
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Bayer AG
Original Assignee
Bayer AG
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Publication date
Application filed by Bayer AG filed Critical Bayer AG
Publication of EP0980703A1 publication Critical patent/EP0980703A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0980703B1 publication Critical patent/EP0980703B1/de
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0058—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for only one medium being tubes having different orientations to each other or crossing the conduit for the other heat exchange medium
    • 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
    • B01F25/431—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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/90—Heating or cooling systems
    • B01F35/93—Heating or cooling systems arranged inside the receptacle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F7/00—Elements not covered by group F28F1/00, F28F3/00 or F28F5/00
    • F28F7/02—Blocks traversed by passages for heat-exchange media

Definitions

  • Static mixers are often used to mix liquids: One Pump presses the liquid through a static mixer built-in Pipe, the liquid being sheared at the mixer and divided into partial flows that are to be mixed together.
  • Kenics mixers see Mixing in the manufacture and processing of plastics ", publisher VDI Ges. Kunststofftechnik, VDI-Verlag 1986, pp. 238-241
  • the liquid flow of the mixed material is divided into partial flows by a partition plate installed in the tube. This partition plate is twisted around the tube axis.
  • Each of the partial flows of the liquid creates a vortex-shaped flow, which leads to the redistribution of the liquid in the cross-section of the tube.
  • several such mixing elements are arranged one after the other in order to divide the liquid again and again and to achieve an adequate mixing result compared to highly viscous fluids is comparatively low.
  • SMX mixers consist of two or more mutually perpendicular grids of parallel sheet metal strips that are welded together at their crossing points and at an angle are set against the main flow direction of the mix to the liquid to be able to divide and mix.
  • the manufacturing cost for these mixers is because of the many welded joints to be made relatively high.
  • Heat exchangers typically take place at a very low Reynolds number. If, for example, smooth pipes are used for heat exchange, one is against Zero Reynolds number the heat exchange rate extremely low and on the part of the For a given throughput, the heat exchanger essentially only depends on the pipe length used. A significant improvement in heat exchange is then possible by combining the tubular heat exchanger with a static one Mixing device.
  • the object of the invention is to provide a static mixer that can be cooled or is heatable and can be produced in a comparatively simple manner.
  • the invention relates to a static mixer insert, consisting at least from two or more layers arranged next to one another, in particular to one another parallel webs, the webs being adjacent layers of webs cross and the webs are connected to each other at the crossing points characterized in that the web positions at their crossing points of heat transfer channels are crossed.
  • the heat transfer channels preferably run at an angle alpha 60 60 ° to Level of the jetty.
  • the heat transfer ducts can be separated into individual supply and discharge lines Heat transfer medium open.
  • a preferred variant of the static mixer insert is designed so that the Webs are at least partially designed as hollow webs, the additional channels for have a heat transfer medium.
  • the webs are in a preferred embodiment of the mixer to the main flow direction of the mix at an angle, in particular from 30 to 50 ° or from -30 up to -50 °, which ensures a good division of the mix flow into partial flows is effected.
  • the heat transfer channels are or the channels that run through the hollow webs meandering at their entrances and exits connected with each other. This creates a composite of heat transfer lines created that only a few supply and discharge lines for the heat transfer medium having.
  • the invention also relates to a static mixer insert, consisting at least from two or more layers arranged next to one another, in particular webs parallel to each other, in particular with a rectangular cross-section, whereby cross the webs of adjacent layers of webs and the webs on the Junction points are interconnected, characterized in that the Bridges are designed as hollow webs, which have channels for a heat transfer medium.
  • the mixer insert is not on the Crossing points penetrated by additional heat transfer channels through the Jetty runs.
  • the heat transfer channels can also be used with this type of static mixer insert lead into individual supply lines and discharge lines for a heat transfer medium.
  • the webs of this design which are only equipped with hollow webs as channels is at an angle to the main flow direction of the mixture, in particular from 30 to 50 ° or from -30 to -50 °.
  • the heat transfer channels of this static mixer insert can also be meandering be connected at their entrances and exits.
  • Another object of the invention is a static mixer consisting of at least one of the mixer inserts according to the invention mentioned and an inner housing, that encloses the mixer insert and in the openings for the supply line and derivation of the heat transfer medium either to the crossing the web layers Heat transfer channels or to the channels running along the webs or to both are provided.
  • the heat transfer channels or the channels of the hollow webs are preferably directly connected to the Openings in the inner housing are connected.
  • a particularly preferred static mixer is constructed so that the inner housing is still enclosed by an additional outer housing, the at least one Has inlet connection and an outlet connection for the heat transfer medium and with the inner housing an inlet space and an outlet space for the heat transfer medium forms and has an inlet and an outlet for the mix.
  • static mixer several mixer inserts arranged one above the other in the inner housing and adjacent mixer inserts are mutually about their central axis twisted arranged.
  • the structure of the static mixer element according to the invention and of the invention static mixer allows this by injection molding one Manufacture workpiece, from the webs and from the heat transfer channels pierced inner case walls by adding sliders in the injection mold create the spaces between the webs and the heat transfer channels.
  • This workpiece can either be itself in an outer housing, e.g. a pipeline, be installed or serve as a lost model for the investment casting.
  • each web of a web position ends up to a maximum a web only at one end of the web on an inner housing wall, while the shows other end in the product stream.
  • This design enables injection molding to spray all inner housing walls together with the webs, as all Spaces between the webs are accessible to sliders. This will make the Joining effort to complete mixer reduced.
  • a manufacturing method is particularly preferred in which in a primary molding process, the part of the inner housing walls that the Heat transfer channels is pierced with is produced.
  • the heat transfer from the heat transfer medium to the mix improves because the Heat conduction paths from the heat transfer medium to the product can be shortened.
  • the described heatable or coolable static mixer not only applied there where static mixing is required, but can be done from a cost standpoint other heat exchangers, e.g. Shell and tube heat exchangers as Capacitors, replace.
  • FIGS. 1a to c show an inventive device from different views Mixer.
  • the outer housing is only shown schematically.
  • the mixer consists of an outer housing 1 with product inlet connection 2, product outlet connection 3 and inlet nozzle 4, 6 and outlet nozzle 5, 7 for the heating / cooling medium and the mixer inserts 8, 10 with inner housing 11.
  • the internals shown in FIG. 2 are located inside the mixer made of 90 ° rotated against each other, stacked mixing elements 8, 10, which are separated from one another by separating plates 9 on the temperature medium side to control the flow direction of the temperature control medium. With others Arrangement of the dividers can reduce the number of heating / cooling medium nozzles are accepting a higher pressure drop.
  • Figures 3a to c show a mixing element (8) from different views. It consists of the inner housing section 300 and alternating layers of parallel Ridges 301 to 306 or 311 to 317 (in part only recognizable in section in Figure 4). The Bars of two successive layers of bars intersect under one Angle of 90 ° and have an angle of 45 ° to the product flow direction.
  • the webs are hollow and have heating / cooling channels 362 to 367 and 371 to 377 (Fig. 4). In order to achieve a flow through the channels, these are through the Layers of the webs crossing connecting channels 380, 381, 390, 391, 392 with each other connected (see the section in Fig. 4). From each landing 301 to 306, 311 to 317 only one web 304 or 314 extends from one housing inner wall to the opposite Interior wall. All other webs have a free end.
  • Figure 5 shows an alternative structure of a mixing element, as in an inventive Mixer can be used.
  • On the heating / cooling channels along the Stege was dispensed with in favor of simple production, but they are sufficient Layers of the cross-over cooling channels 580 to 592 through the inner housing of the Mixing element.
  • Such a mixing element is particularly suitable for highly viscous products where the main heat resistance is on the product side and the additional one Thermal resistance due to heat conduction in the now solid webs does not ins Weight drops.
  • Figure 6 shows a section through the mixing element of FIG. 5 analogous to the section A-A from Figure 3b.

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Abstract

Es wird ein heizbarer oder kühlbarer statischer Mischereinsatz (8; 10) und ein statischer Mischer (11, 8; 10) mit wenigstens einem Mischereinsatz (8; 10) beschrieben, in dem der Mischereinsatz (8; 10) wenigstens aus zwei oder mehreren nebeneinander angeordneten Lagen (a); (b) von insbesondere zu einander parallelen Stegen (501, 502, 503, 504) und (511, 512, 513, 514) besteht, wobei sich die Stege jeweils benachbarter Lagen (a); (b) von Stegen (501, 502, 503, 504) bzw. (511, 512, 513, 514) kreuzen und die Stege (501, 502, 503, 504) und (511, 512, 513, 514) an den Kreuzungsstellen (320) miteinander verbunden sind und in dem die Steglagen (a); (b) an den Kreuzungsstellen (320) von Wärmeträgerkanälen (580, 581, 590, 591, 592) durchzogen sind. <IMAGE> <IMAGE> <IMAGE>

Description

Es wird ein heizbarer oder kühlbarer, statischer Mischereinsatz und ein heizbarer oder kühlbarer, statischer Mischer mit wenigstens einem Mischereinsatz beschrieben, in dem der Mischereinsatz wenigstens aus zwei oder mehreren nebeneinander angeordneten Lagen von insbesondere zu einander parallelen Stegen aufgebaut ist, wobei sich die Stege jeweils benachbarter Lagen von Stegen kreuzen und die Stege an den Kreuzungsstellen der Steglagen miteinander verbunden sind und in dem die Steglagen an den Kreuzungsstellen von Wärmeträgerkanälen durchzogen sind.
Zum Mischen von Flüssigkeiten werden vielfach statische Mischer eingesetzt: Eine Pumpe drückt die Flüssigkeit dabei durch ein mit statischen Mischereinbauten versehenes Rohr, wobei die Flüssigkeit an dem Mischer geschert und in Teilströme aufgeteilt wird, die mit einander vermischt werden sollen.
Beispielhaft für statische Mischer seien die zwei folgenden Vorrichtungen genannt.
Bei den sogenannten Kenics-Mischern (siehe
Figure 00010001
Mischen beim Herstellen und Verarbeiten von Kunststoffen" , Herausgeber VDI Ges. Kunststofftechnik, VDI-Verlag 1986, S. 238-241) wird die Flüssigkeitsströmung des Mischgutes durch ein im Rohr eingebautes Trennblech in Teilströme geteilt. Dieses Trennblech ist um die Rohrachse tordiert. In jedem der Teilströme der Flüssigkeit entsteht eine wirbelförmige Strömung, die zur Umverteilung der Flüssigkeit im Querschnitt des Rohres führt. Mehrere solcher Mischelemente werden in der Praxis hintereinander angeordnet, um die Flüssigkeit immer wieder neu zu teilen und ein hinreichendes Mischergebnis zu erzielen. Die Druckstabilität dieser Mischer gegenüber hochviskosen Fluiden ist jedoch vergleichsweise gering.
Die sogenannten SMX-Mischer (vgl. Patentschrift US 4 062 524) bestehen aus zwei oder mehr zueinander senkrecht stehenden Gittern von parallelen Blechstreifen, die an ihren Kreuzungspunkten miteinander verschweißt sind und in einem Winkel gegen die Hauptströmungsrichtung des Mischgutes angestellt sind, um die Flüssigkeit teilen und mischen zu können. Der Herstellungsaufwand für diese Mischer ist wegen der vielen zu tätigenden Schweißverbindungen relativ hoch.
Der Wärmeaustausch hochviskoser Flüssigkeiten beim Durchgang durch bekannte Wärmetauscher findet typischerweise bei einer sehr geringen Reynoldszahl statt. Werden zum Wärmetausch beispielsweise glatte Rohre verwendet, ist für eine gegen Null gehende Reynoldszahl die Wärmeaustauschrate äußerst gering und seitens des Wärmetauschers bei gegebenem Durchsatz im wesentlichen nur noch abhängig von der eingesetzten Rohrlänge. Eine wesentliche Verbesserung des Wärmeaustausches ist dann möglich durch eine Kombination des Rohrwärmeaustauschers mit einer statischen Mischvorrichtung.
Diese Kombination ist in zwei Ausprägungen bekannt. Zum einen können in die Rohre eines Rohrbündelwärmetauschers statische Mischelemente eingesetzt werden. Hier werden insbesonders die Mischelemente von Kenics eingesetzt. Zum anderen können die Rohre als Elemente eines statischen Mischers eingesetzt werden. Dies ist beispielsweise in der Deutschen Offenlegungsschrift DE-A-2 839 564 beschrieben.
Die Verwendung eines produktdurchströmten Rohrbündelwärmetauschers scheidet aber bei vielen chemischen Prozessen aus. Wenn z.B. eine Polymerisationsreaktion gekühlt werden muß, wird in einem langsamer durchströmten Rohr auf Grund der höheren Verweilzeit der Reaktanden ein höherer Polymerisationsgrad erreicht. Die Flüssigkeit im Rohr wird dadurch gegebenenfalls viskoser als in den Nachbarrohren. Hierdurch wird die Strömungsgeschwindigkeit des Mischgutes weiter verlangsamt. Bei bestimmten Prozeßparametern können deshalb Rohre eines Rohrbündelwärmetauschers durch Polymerisat verstopfen.
Bei solchen Prozessen ist ein aus Wärmetauscherrohren gebildeter statischer Mischer, wie in DE-A 2 839 564 beschrieben, vorzuziehen. Der Herstellungsaufwand zur Produktion dieser Mischer ist jedoch so hoch, daß diese Lösung häufig als unwirtschaftlich verworfen wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen statischen Mischer bereitzustellen, der kühlbar oder heizbar ist und der auf vergleichsweise einfache Art herstellbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den nachfolgend beschriebenen statischen Mischereinsatz und insbesondere durch den weiter beschriebenen statischen Mischer.
Gegenstand der Erfindung ist ein statischer Mischereinsatz, bestehend wenigstens aus zwei oder mehreren nebeneinander angeordneten Lagen von insbesondere zueinander parallelen Stegen, wobei sich die Stege jeweils benachbarter Lagen von Stegen kreuzen und die Stege an den Kreuzungsstellen miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steglagen an ihren Kreuzungsstellen von Wärmeträgerkanälen durchzogen sind.
Vorzugsweise verlaufen die Wärmeträgerkanäle unter einem Winkel alpha ≥ 60° zur Ebene der Steglagen.
Die Wärmeträgerkanäle können in einzelne Zuleitungen und Ableitungen für ein Wärmeträgermedium münden.
Eine bevorzugte Variante des statischen Mischereinsatzes ist so ausgeführt, daß die Stege wenigstens teilweise als Hohlstege ausgeführt sind, die zusätzliche Kanäle für ein Wärmeträgermedium aufweisen.
Die Stege sind in einer bevorzugten Ausführung des Mischers zur Hauptströmungsrichtung des Mischgutes um einen Winkel, insbesondere von 30 bis 50° bzw. von -30 bis -50°, angestellt, wodurch eine gute Aufteilung des Mischgutstromes in Teilströme bewirkt wird.
In einer Variante des statischen Mischereinsatzes sind die Wärmeträgerkanäle oder die Kanäle, die durch die Hohlstege verlaufen, mäandrierend an ihren Ein- und Ausgängen miteinander verbunden. Hierdurch wird ein Verbund von Wärmeträgerleitungen geschaffen, der nur wenige Zuleitungen und Ableitungen für das Wärmeträgermedium aufweist.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein statischer Mischereinsatz, bestehend wenigstens aus zwei oder mehreren nebeneinander angeordneten Lagen von insbesondere zu einander parallelen Stegen, insbesondere mit rechteckigen Querschnitt, wobei sich die Stege jeweils benachbarter Lagen von Stegen kreuzen und die Stege an den Kreuzungsstellen miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege als Hohlstege ausgeführt sind, die Kanäle für ein Wärmeträgermedium aufweisen. In dieser unabhängigen Ausführung ist der Mischereinsatz nicht an den Kreuzungsstellen von zusätzlichen Wärmeträgerkanälen durchsetzt, die durch die Steglagen verlaufen.
Auch bei dieser Form des statischen Mischereinsatzes können die Wärmeträgerkanäle in einzelne Zuleitungen und Ableitungen für ein Wärmeträgermedium münden.
Bevorzugt sind in beiden unabhängigen Formen der statischen Mischereinsätze die Stege als gerade Stege ausgeführt.
Gleichfalls können die Stege dieser Bauform, die nur mit Hohlstegen als Kanäle ausgestattet ist, zur Hauptströmungsrichtung des Mischgutes um einen Winkel, insbesondere von 30 bis 50° bzw. von -30 bis -50°, angestellt sein.
Auch die Wärmeträgerkanäle dieses statischen Mischereinsatzes können mäandrierend an ihren Eingängen und Ausgängen miteinander verbunden sein.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein statischer Mischer, bestehend aus wenigstens einem der genannten erfindungsgemäßen Mischereinsätze und einem Innengehäuse, das den Mischereinsatz umschließt und in dem Öffnungen für die Zuleitung und Ableitung des Wärmeträgermediums entweder zu den die Steglagen kreuzenden Wärmeträgerkanälen oder zu den längs der Stege laufenden Kanälen oder zu beiden vorgesehen sind.
Bevorzugt sind die Wärmeträgerkanäle oder die Kanäle der Hohlstege direkt mit den Öffnungen in dem Innengehäuse verbunden sind.
Ein besonders bevorzugter statischer Mischer ist so aufgebaut, daß das Innengehäuse noch von einem zusätzlichen Außengehäuse umschlossen ist, das wenigstens einen Einlaßstutzen und einen Auslaßstutzen für den Wärmeträgermedium aufweist und mit dem Innengehäuse einen Einlaßraum und einen Auslaßraum für das Wärmeträgermedium bildet und einen Einlaß und einen Auslaß für das Mischgut aufweist.
Zur Verbesserung der Mischwirkung sind in einer besonders bevorzugten Form des statischen Mischers mehrere Mischereinsätze in dem Innengehäuse übereinander angeordnet und jeweils benachbarte Mischereinsätze sind zueinander um ihre Mittelachse verdreht angeordnet.
Der Aufbau des erfindungsgemäßen statischen Mischerelementes und des erfindungsgemäßen statischen Mischers ermöglicht es, diese durch Spritzgießen eines Werkstücks herzustellen, das aus den Stegen und den von den Wärmeträgerkanälen durchstoßenen Innengehäusewänden besteht, indem Schieber in der Spritzgußform die Zwischenräume zwischen den Stegen und die Wärmeträgerkanäle erzeugen. Dieses Werkstück kann entweder selbst in ein Außengehäuse, z.B. eine Rohrleitung, eingebaut werden oder als verlorenes Modell für den Feinguß dienen.
Entsprechend wird eine Ausführungsform einfach dadurch erhalten, daß durch ein Urformverfahren ein Block, bestehend aus den Stegen mit den Wärmeträgerkanälen, hergestellt wird.
In einer besonders bevorzugten Form endet jeder Steg einer Steglage bis auf maximal einen Steg nur an einem Ende des Stegs an einer Innengehäusewand, während das andere Ende in den Produktstrom zeigt. Diese Bauform ermöglicht es, beim Spritzgießen alle Innengehäusewände mit den Stegen zusammen abzuspritzen, da alle Zwischenräume zwischen den Stegen für Schieber zugänglich sind. Dadurch wird der Fügeaufwand zum kompletten Mischer verringert.
Entsprechend wird besonders ein Herstellungsverfahren vorgezogen, bei dem in einem Urformverfahren gleichzeitig der Teil der Innengehäusewände, der von den Wärmeträgerkanälen durchstoßen wird, mit hergestellt wird.
Mit der Bereitstellung des erfindungsgemäßen Mischereinsatzes oder Mischers wird der Wärmeübergang vom Wärmeträgermedium auf das Mischgut verbessert, da die Wärmeleitungswege von dem Wärmeträgermedium zum Produkt verkürzt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden mehrere statische Mischer, gegebenenfalls auch in beliebiger Kombination mit bekannten statischen Mischern, zu einem in Reihe geschalteten Mischermodul zusammengefaßt.
Insbesondere, wenn die aufeinanderfolgenden statischen Mischereinsätze gegeneinander um 90° verdreht zusammengesetzt werden, wird eine besonders gute Mischwirkung erreicht.
Auf Grund des geringen Fertigungsaufwand für das Urformverfahren können die beschriebenen heizbaren oder kühlbaren statischen Mischer nicht nur dort angewandt werden, wo ein statisches Mischen erforderlich ist, sondern können unter Kostengesichtspunkten auch andere Wärmetauscher, wie z.B. Rohrbündelwärmetauscher als Kondensatoren, ersetzen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren beispielhaft näher erläutert, ohne daß dadurch die Erfindung im einzelnen eingeschränkt wird.
Es zeigen:
Fig. 1a
die Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Mischers
Fig. 1b
die Draufsicht auf den Mischer aus Fig. 1a
Fig. 1c
die perspektivische Ansicht des Mischers aus Fig. 1a
Fig. 2
die perspektivische Ansicht der Einbauten des Mischers aus Fig. 1a
Fig. 3a
die Vorderansicht eines Mischelementes des Mischers aus Fig. 1a
Fig. 3b
die Draufsicht auf das Mischelement aus Fig. 3a
Fig. 3c
die perspektivische Ansicht des Mischelementes aus Fig. 3a
Fig. 4
einen Schnitt durch das Mischelement aus Fig. 3a ensprechend der in Fig. 3b eingezeichneten Schnittlinie A-A
Fig. 5
die perspektivische Ansicht eines Mischelementes ohne Heiz-/Kühlkanäle in Richtung der Stege
Fig. 6
einen Schnitt durch das Mischelement aus Fig. 5 analog zur Schnittlinie A-A aus Fig. 3b
Beispiele Beispiel 1
Figuren 1a bis c zeigen aus verschiedenen Ansichten einen erfindungsgemäßen Mischer. Dabei ist das Außengehäuse nur schematisch dargestellt. Der Mischer besteht aus einem Außengehäuse 1 mit Produkteinlaßstutzen 2, Produktauslaßstutzen 3 sowie Einlaßstutzen 4, 6 und Austrittsstutzen 5, 7 für das Heiz/Kühlmedium und den Mischereinsätzen 8, 10 mit Innengehäuse 11.
Im Inneren des Mischers befinden sich die in Figur 2 dargestellten Einbauten, bestehend aus jeweils um 90° gegeneinander verdreht, übereinander gesetzten Mischelementen 8, 10, die temperiermediumseitig durch Trennbleche 9 voneinander getrennt sind, um die Flußrichtung des Temperiermediums zu kontrollieren. Bei anderer Anordnung der Trennbleche kann die Zahl der Heiz-/Kühlmediumstutzen vermindert werden unter Inkaufnahme eines höheren Druckverlustes.
Figuren 3a bis c zeigen aus verschiedenen Ansichten ein Mischelement (8). Es besteht aus dem Innengehäuseabschnitt 300 und alternierenden Lagen von parallelen Stegen 301 bis 306 bzw. 311 bis 317 (z.T. nur im Schnitt in Figur 4 erkennbar). Die Stege zweier aufeinanderfolgender Lagen von Stegen kreuzen sich unter einem Winkel von 90° und weisen zur Produktstömungsrichtung einen Winkel von 45° auf. Die Stege sind hohl und mit Heiz-/Kühlkanälen 362 bis 367 bzw. 371 bis 377 durchzogen (Fig. 4). Um eine Durchströmung der Kanäle zu erreichen, sind diese durch die Lagen der Stege kreuzende Verbindungskanäle 380, 381, 390, 391, 392 miteinander verbunden (siehe den Schnitt in Fig. 4). Von jeder Steglage 301 bis 306, 311 bis 317 reicht nur jeweils ein Steg 304 bzw. 314 von einer Gehäuseinnenwand zur gegenüberliegenden Innenwand. Alle anderen Stege weisen ein freies Ende auf.
Beispiel 2
Figur 5 zeigt einen alternativen Aufbau eines Mischelementes, wie es in einem erfindungsgemäßen Mischer eingesetzt werden kann. Auf die Heiz-/Kühlkanäle längs der Stege wurde zugunsten einer einfachen Fertigung verzichtet, dafür reichen die die Lagen der Stege kreuzenden Kühlkanäle 580 bis 592 durch das Innengehäuse des Mischelementes.
Ein derartiges Mischelement ist insbesondere für hochviskose Produkte geeignet, bei denen der Hauptwärmewiderstand auf der Produktseite liegt und der zusätzliche Wärmewiderstand durch Wärmeleitung in den nun massiven Stegen nicht ins Gewicht fällt.
Figur 6 zeigt einen Schnitt durch das Mischelement nach Fig. 5 analog dem Schnitt A-A aus Figur 3b.

Claims (16)

  1. Statischer Mischereinsatz (8; 10), bestehend wenigstens aus zwei oder mehreren nebeneinander angeordneten Lagen (a); (b) von insbesondere zu einander parallelen Stegen (501, 502, 503, 504) und (511, 512, 513, 514), wobei sich die Stege jeweils benachbarter Lagen (a); (b) von Stegen (501, 502, 503, 504) bzw. (511, 512, 513, 514) kreuzen und die Stege (501, 502, 503, 504) und (511, 512, 513, 514) an den Kreuzungsstellen miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steglagen (a); (b) an den Kreuzungsstellen (320) von Wärmeträgerkanälen (580, 581, 590, 591, 592) durchzogen sind.
  2. Statischer Mischereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeträgerkanäle (580, 581, 590, 591, 592) in einzelne Zuleitungen und Ableitungen für ein Wärmeträgermedium münden.
  3. Statischer Mischereinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (501, 502, 503, 504) und (511, 512, 513, 514) wenigstens teilweise als Hohlstege (301, 302, 303, 304, 305, 306, 311, 312, 313, 314, 315, 316, 317) ausgeführt sind, die zusätzliche Kanäle (362, 363, 366, 371, 372, 373, 374, 375, 376, 377) für ein Wärmeträgermedium aufweisen.
  4. Statischer Mischereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (501, 502, 503, 504) und (511, 512, 513, 514) als gerade Stege ausgeführt sind.
  5. Statischer Mischereinsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (501, 502, 503, 504) bzw. (511, 512, 513, 514) zur Hauptströmungsrichtung des Mischgutes um einen Winkel insbesondere von 30 bis 50° bzw. von -30 bis -50° angestellt sind.
  6. Statischer Mischereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeträgerkanäle (580, 581, 590, 591, 592) oder die Kanäle (362, 364, 365, 366) mäandrierend an ihren Ein- und Ausgängen miteinander verbunden sind.
  7. Statischer Mischereinsatz (8; 10), bestehend wenigstens aus zwei oder mehreren nebeneinander angeordneten Lagen (a); (b) von insbesondere zu einander parallelen Stegen (501, 502, 503, 504) und (511, 512, 513, 514), insbesondere mit rechteckigen Querschnitt, wobei sich die Stege jeweils benachbarter Lagen (a); (b) von Stegen (501, 502, 503, 504) bzw. (511, 512, 513, 514) kreuzen und die Stege (501, 502, 503, 504) und (511, 512, 513, 514) an den Kreuzungsstellen miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (501, 502, 503, 504) und (511, 512, 513, 514) als Hohlstege ausgeführt sind, die Kanäle (362, 364, 365, 366) für ein Wärmeträgermedium aufweisen.
  8. Statischer Mischereinsatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeträgerkanäle (362, 364, 365, 366) in einzelne Zuleitungen und Ableitungen für ein Wärmeträgermedium münden.
  9. Statischer Mischereinsatz nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (501, 502, 503, 504) und (511, 512, 513, 514) als gerade Stege ausgeführt sind.
  10. Statischer Mischereinsatz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (501, 502, 503, 504) bzw. (511, 512, 513, 514) zur Hauptströmungsrichtung des Mischgutes um einen Winkel insbesondere von 30 bis 50° bzw. von -30 bis -50° angestellt sind.
  11. Statischer Mischereinsatz nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeträgerkanäle (362, 364, 365, 366) mäandrierend an ihren Ein- und Ausgängen miteinander verbunden sind.
  12. Statischer Mischer, bestehend aus wenigstens einem Mischereinsatz (8; 10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und einem Innengehäuse (11), das den Mischereinsatz (8; 10) umschließt und in dem Öffnungen für die Zuleitung und Ableitung des Wärmeträgermediums zu den Wärmeträgerkanälen (580, 581, 590, 591, 592) oder den Kanälen (362, 364, 365, 366) vorgesehen sind.
  13. Statischer Mischer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeträgerkanäle (580, 581, 590, 591, 592) oder die Kanäle (362, 364, 365, 366) direkt mit den Öffnungen des Innengehäuses verbunden sind.
  14. Statischer Mischer nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengehäuse (11) von einem zusätzlichen Außengehäuse (1) umschlossen ist, das wenigstens einen Einlaßstutzen (4, 6) und einen Auslaßstutzen (5, 7) für das Wärmeträgermedium aufweist und mit dem Innengehäuse (11) einen Einlaßraum (12) und einen Auslaßraum (13) für das Wärmeträgermedium bildet und einen Einlaß (2) und einen Auslaß (3) für das Mischgut aufweist.
  15. Statischer Mischer nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Mischereinsätze (8, 10) in dem Innengehäuse übereinander angeordnet sind und benachbarte Mischereinsätze (8, 10) zueinander um ihre Mittelachse verdreht angeordnet sind.
  16. Statischer Mischer nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Steg einer Steglage bis auf maximal einen Steg nur an einem Ende des Steges an einer Innengehäusewand endet.
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