EP1330303A2 - Statische mischeinrichtung für die homogenisierung von polymerschmelzen - Google Patents

Statische mischeinrichtung für die homogenisierung von polymerschmelzen

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EP1330303A2
EP1330303A2 EP01987693A EP01987693A EP1330303A2 EP 1330303 A2 EP1330303 A2 EP 1330303A2 EP 01987693 A EP01987693 A EP 01987693A EP 01987693 A EP01987693 A EP 01987693A EP 1330303 A2 EP1330303 A2 EP 1330303A2
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EP
European Patent Office
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mixing
mixing device
funnel
static mixing
static
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01987693A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Franz Grajewski
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Krauss Maffei Kunststofftechnik GmbH
Original Assignee
Krauss Maffei Kunststofftechnik GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • B01F25/433—Mixing tubes wherein the shape of the tube influences the mixing, e.g. mixing tubes with varying cross-section or provided with inwardly extending profiles
    • 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
    • B01F25/4314—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor with helical baffles
    • B01F25/43141—Straight 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/362—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using static mixing devices
    • 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
    • B01F25/43197—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor characterised by the mounting of the baffles or obstructions
    • B01F25/431971—Mounted on the wall

Definitions

  • the invention relates to a static mixer for the homogenization of polymer melts in plastics processing machines, in particular for extrusion systems and for PVC polymer melts
  • the currently known static mixers generally have mixing segments connected in series, which lead to a constant rearrangement of the melt flow and thus produce a laminar mixing effect
  • the main advantage of the present invention is that there are only rounded surfaces within the static mixer so that there are no dead zones.
  • the design according to subclaims 4 contributes to the improvement of the homogenization, since the changing flow cross-sections additionally cause a stretching effect in the inlet and a compression in the outlet.
  • the mixing modules according to the invention are "connected in series" at 90 ° to each other and put together to form a static mixer.
  • the modular design has the advantage that the mixing length can be optimally adjusted to the respective requirements.
  • the mixing modules are easy to manufacture and, moreover, easy to clean.
  • Figure 1 shows the front (inlet side) of a mixing module according to the invention and Figure 2 shows the back (outlet side).
  • a first funnel-like inlet 1 and a second funnel-like inlet 2 are milled out of a cylindrical block and separated from one another by a web 3 which has been left standing.
  • Each inlet 1 and 2 tapers to a melt passage 4 and 5 in the depth of the block.
  • These melt passages 4 and 5 then widen again and merge into funnel-like outlets 6 and 7 on the rear, the outlet 6 being the inlet 1 and the outlet 7 belongs to the inlet 2.
  • the block is milled so that the inlet and outlet are offset by 90 ° to each other.
  • the incoming PVC melt is divided by the web 3 when it hits the mixing module and by 90 ° when it flows through turned.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Statische Mischeinrichtung für die Homogenisierung von Polymerschmelzen, insbesondere für die Homogenisierung von PVC-Schmelzen. Sie umfasst mehrere zusammengesetzte Mischmodule, wobei jedes Mischmodul ein rohrartiges Gehaüse und darin angerodnete Mischelemente aufweist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass dass die Mischelemente eine gedrillte Fläche aufweisen, insbesondere nach Art eines Flügels, dass der Rand dieser Fläche mit der Innenseite des Gehäuses fest verbunden ist und dass die Verbindungsnaht abgerundet ist, wobei die Mischelemente vorzugsweise and der Innenseite des Gehäuses festgeschweisst oder festgelötet sind und der Radius der Verbindungsstelle angeschliffen ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jedes Mischmodul einstückig ausgebildet und weist mindestens zwei Schmelzedurchgänge (4, 5) auf, wobei jeder Schmelzedurchgang einen trichterartigen Einlauf (1, 2) und einen trichterartigen Auslauf (6, 7) aufweist, die um einen betimmten Winkel von zum Beispiel 90 DEG zueinander verdreht sind.

Description

Statische Mischeinrichtung für die Homogenisierung von Polymerschmelzen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen statischen Mischer für die Homogenisierung von Polymerschmelzen in Kunststoff verarbeitenden Maschinen, insbesondere für Extrusionsanlagen und für PVC-Polymerschmelzen
Die derzeit bekannten statischen Mischer weisen in der Regel hintereinander geschaltete Mischsegmente auf, welche zu einer standigen Umlagerung der Schmelzestromung fuhren und damit eine laminare Mischwirkung erzeugen
Bei einer ersten bekannten Ausfuhrungsform (System Thermoprofiler® von LCI International Ltd ) werden mehrere verdrillte Bleche jeweils um 90° zueinander versetzt aneinander geschweißt Die derart gebildete Einheit kann ohne großen Aufwand in ein passendes zylindrisches Gehäuse eingeschoben und wieder herausgezogen werden Dieses System bietet eine gute Mischung und ist vergleichsweise einfach zu reinigen Nachteilig ist jedoch, daß zwischen den Randern der Bleche und der Gehauseinnenwand keine feste Verbindung besteht An diesen Stellen kommt es daher bei der Verarbeitung von PVC leicht zu Ablagerungen, welche zu Verbrennungen fuhren, d h dieses System bietet keine ausreichend hohe Standzeit für die PVC -Verarbeitung
Bei einer zweiten bekannten Ausfuhrungsform (EP 0 154 013 B1 ) sind mehrere Stege von in der Regel zylindrischem Querschnitt quer und relativ zueinander versetzt in ein zylindrisches Gehäuse fest eingebaut Eine beliebige Anzahl derart aufgebauter Mischmodule wird miteinander verbunden und bildet zusammen einen statischen Mischer Die Anordnung der Stege bietet zwar einen hohen Durchmischungsgrad, aber es werden auch viele Ecken und Kanten gebildet, insbesondere an den Beruhrungsstellen der Stege, die keine PVC-gerechte Strömung zulassen und an denen es immer wieder zu Ablagerungen kommt, welche zu Verbrennungen fuhren Daher bietet ein derartiges System ebenfalls keine genügend hohe Standzeit bei der PVC- Verarbeitung Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde einen statischen Mischer speziell für die Homogenisierung von PVC-Schmelzen anzugeben, der einerseits eine ausreichende Durchmischung der Schmelze und damit einen ausreichenden Grad an Homogenisierung bietet, und der andererseits eine PVC-gerechte Strömung zulässt und die oben erwähnten Nachteile vermeidet.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch einen statischen Mischer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 . Vorteilhafte Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen 2 bis 7.
Der Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß innerhalb des statischen Mischers nur gerundete Flächen vorliegen, so daß keine Totzonen entstehen. Zur Verbesserung der Homogenisierung trägt die Ausbildung gemäß den Unteransprüchen 4 folgende bei, da durch die sich ändernden Strömungsquerschnitte zusätzlich ein Dehneffekt im Einlauf und eine Stauchung im Auslauf entstehen. Vorteilhaft werden die erfindungsgemäßen Mischmodule gemäß Unteranspruch 6 um jeweils 90° zueinander versetzt "hintereinandergeschaltet" und zu einem statischen Mischer zusammengesetzt. Die Modulbauweise hat den Vorteil, daß die Mischlänge den jeweiligen Anforderungen entsprechend optimal eingestellt werden kann. Ausserdem sind die Mischmodule einfach in der Herstellung und darüberhinaus einfach zu reinigen.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 näher erläutert werden.
Figur 1 zeigt die Vorderseite (Einlaufseite) eines erfindungsgemäßen Mischmoduls und Figur 2 die Rückseite (Auslaufseite). Aus einem zylindrischen Block sind ein erster trichterartiger Einlauf 1 und ein zweiter trichterartiger Einlauf 2 herausgefräst und durch eine stehengelassenen Steg 3 voneinander getrennt. Jeder Einlauf 1 und 2 verjüngt sich in der Tiefe des Blocks zu jeweils einem Schmelzedurchgang 4 und 5. Daran anschließend weiten sich diese Schmelzedurchgänge 4 und 5 wieder und gehen auf der Rückseite in trichterartige Ausläufe 6 und 7 über, wobei der Auslauf 6 zu dem Einlauf 1 und der Auslauf 7 zu dem Einlauf 2 gehört. Der Block ist so ausgefräst, daß Ein- und Auslauf um 90° zueinander versetzt sind. Die ankommende PVC-Schmelze wird beim Auftreffen auf das Mischmodul von dem Steg 3 geteilt und beim Durchströmen um 90° gedreht. Alle Flächen sind abgerundet, so daß keine Totzonen entstehen. Die Strömungsquerschnitt beider Schmelzeströme sind nicht konstant, so daß zusätzlich in den trichterartigen Einlaufen 1 und 2 ein Dehneffekt und in den trichterartigen Ausläufen 6 und 7 eine Stauchung entsteht. Mehrere solcher Mischmodule werden hintereinander geschaltet und dabei um jeweils einen bestimmten Winkel zueinander versetzt. Bei einem Winkelversatz von 90° stehen die sich berührenden Stege zweier Mischmodule gerade senkrecht zueinander. Die Anzahl der zu einem statischen Mischer zusammenzusetzenden Mischmodule richtet sich nach den jeweiligen Gegegebenheiten, so daß dank der Modulbauweise eine optimale Mischerlänge eingestellt werden kann. Ausserdem lassen sich die erfindungsgemäßen Mischmodule leicht reinigen.
Bezugszeichenliste
Erster trichterartiger Einlauf Zweiter trichterartiger Einlauf Steg Erster Schmelzedurchgang Zweiter Schmelzedurchgang Erster trichterartiger Auslauf Zweiter trichterartiger Auslauf

Claims

Patentansprüche
1. Statische Mischinrichtung für die Homogenisierung von Polymerschmelzen, insbesondere für die Homogenisierung von PVC-Schmelzen, umfassend mehrere zusammengesetzte Mischmodule, wobei jedes Mischmodul ein rohrartiges Gehäuse und darin angeordnete Mischelemente, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischelemente eine gedrillte Fläche aufweisen, insbesondere nach Art eines Flügels, daß der Rand dieser Fläche mit der Innenseite des Gehäuses fest verbunden ist und daß die Verbindungsnaht abgerundet ist.
2. Statische Mischeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Mischelemente an der Innenseite des Gehäuses festgeschweißt oder festgelötet sind und der Radius der Verbindungsstelle angeschliffen ist.
3. Statische Mischeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstelle eine Radius von 2 mm bis 15 mm aufweist.
4. Statische Mischinrichtung für die Homogenisierung von Polymerschmelzen, insbesondere für die Homogenisierung von PVC-Schmelzen, umfassend mehrere zusammengesetzte Mischmodule, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Mischmodul einstückig ausgebildet ist, daß mindestens zwei Schmelzedurchgänge (4,5) vorgesehen sind, wobei jeder Schmelzedurchgang einen trichterartigen Einlauf (1 ,2) und einen trichterartigen Auslauf (6,7) aufweist.
5. Statische Mischeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlauf und der Auslauf zueinander verdreht sind, insbesondere um 90° zueinander.
6. Statische Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischmodule in Umfangsrichtung zueinander versetzt zusammengesetzt sind, insbesondere um 90° von Mischmodul zu Mischmodul.
7. Statische Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mischmodul ein Verhältnis von Länge L zu Durchmesser D von etwa 1 bis 2 aufweist.
EP01987693A 2000-10-19 2001-10-10 Statische mischeinrichtung für die homogenisierung von polymerschmelzen Withdrawn EP1330303A2 (de)

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