EP2421634A1 - Modulare mischer - Google Patents

Modulare mischer

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Publication number
EP2421634A1
EP2421634A1 EP10714581A EP10714581A EP2421634A1 EP 2421634 A1 EP2421634 A1 EP 2421634A1 EP 10714581 A EP10714581 A EP 10714581A EP 10714581 A EP10714581 A EP 10714581A EP 2421634 A1 EP2421634 A1 EP 2421634A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mixing
mixing module
inlet
outlet
channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10714581A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Hepperle
Karl-Robert Boos
Frank Herbstritt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayer Intellectual Property GmbH
Ehrfeld Mikrotechnik BTS GmbH
Original Assignee
Bayer Technology Services GmbH
Ehrfeld Mikrotechnik BTS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayer Technology Services GmbH, Ehrfeld Mikrotechnik BTS GmbH filed Critical Bayer Technology Services GmbH
Publication of EP2421634A1 publication Critical patent/EP2421634A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0093—Microreactors, e.g. miniaturised or microfabricated reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/11—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/116—Stirrers shaped as cylinders, balls or rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/27—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices
    • B01F27/272—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices with means for moving the materials to be mixed axially between the surfaces of the rotor and the stator, e.g. the stator rotor system formed by conical or cylindrical surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/60—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis
    • B01F27/74—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis with rotary cylinders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01J2219/00002—Chemical plants
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    • B01J2219/00011—Laboratory-scale plants
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    • B01J2219/00002—Chemical plants
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    • B01J2219/0002—Plants assembled from modules joined together
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00788—Three-dimensional assemblies, i.e. the reactor comprising a form other than a stack of plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00801—Means to assemble
    • B01J2219/0081—Plurality of modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00889—Mixing

Definitions

  • the invention relates to modular mixers for applications in modular micro process engineering.
  • Micro process engineering or micro reaction technology has become increasingly important in recent years in chemical research and development. The cause is the demand of the market to develop new products and improved processes in ever shorter times.
  • the modular micro process technology offers the possibility to assemble different micro process modules according to a modular principle into a complete production plant in the smallest format.
  • the micro process engineering has immediate advantages for the chemical process management: Microstructured apparatus have a very large surface area to volume ratio , For this reason, for example, heat and mass transfer processes can be significantly intensified.
  • Modular microreaction systems are commercially available, e.g. by Ehrfeld Mikrotechnik BTS GmbH.
  • the commercially available modules include mixers, reactors, heat exchangers, sensors and actuators and much more.
  • Static mixers have established themselves as mixers in micro process engineering. While in dynamic mixers, the homogenization of a mixture by moving organs such as e.g. Stirrer is achieved in static mixers, the flow energy of the fluid is exploited: A conveyor unit (eg a pump) pushes the liquid through a provided with static mixer internals pipe, wherein the main flow axis following liquid is divided into partial streams, depending on the nature of the internals with each other be vortexed and mixed.
  • a conveyor unit eg a pump
  • An example of a static micromixer is the diamond mixer described in DE20219871U1.
  • micromixers If chemical reactions are carried out in the micromixers with low reaction rates compared to the available residence time, it may be necessary to connect a plurality of micromixers one behind the other in order to have a residence time which is sufficient for the completion of the reaction.
  • a serial connection of several micromixers has several disadvantages. On the one hand, the serial connection of several micro mixers leads to a high pressure loss.
  • the individual micromixers and in particular the connection points have to be sealed off from the outside world, which means an increasing expenditure with an increasing number of micromixers. Furthermore, a high number of micromixers also cause correspondingly high investment costs.
  • micromixers usually have no variable mixing effect.
  • the subject of the present invention is therefore a mixing module comprising at least one main body with an inlet and an outlet at opposite end faces of the main body and a channel between inlet and outlet, characterized in that the channel has a volume in the range of 0.2 ml to 3 ml provides reversible uptake of a variable mixing body.
  • the mixing module comprises a main body with an inlet and an outlet at opposite end faces of the main body.
  • the main body is preferably designed as a polyhedron-shaped body, particularly preferably as a cuboid with optionally rounded corners.
  • a polyhedron is a body bounded by flat polygons.
  • Drawing plane connects by stretching so that a closed figure arises.
  • Triangles, squares and hexagons are everyday examples of polygons.
  • End surfaces are here all surfaces referred to limit the body of the mixing module to the outside.
  • the opposite end faces of the base body which have an inlet or an outlet, are preferably arranged parallel to one another.
  • the inlet and the outlet are preferably made round. They preferably have the same diameter.
  • Inlet and outlet connects together.
  • the channel is used for the reversible recording of a replaceable, geometrically variable shaped mixing body.
  • the channel has a volume in the range of 0.2 ml to 3 ml, preferably in Range of 0.25 ml to 2.5 ml, more preferably in the range of 0.3 ml to 1.5 ml available.
  • Interchangeable recording means that a mixing body can be introduced into the channel and removed again after use of the mixing module according to the invention.
  • a geometrically variable shaped mixing body is understood to mean that the mixing module according to the invention is not limited to a special mixing body, but that different (variable) mixing bodies can be introduced into the channel.
  • the mixed body according to the invention thus makes static mixers, as used in conventional process engineering, also available for micro process technology or microreaction technology.
  • the channel is preferably cylindrical.
  • a cylinder is a body bounded by two identical parallel, flat surfaces (ground and top surface) and a lateral surface formed by parallel straight lines. It is created by shifting a flat surface or curve along a straight line that is not in this plane.
  • a specific embodiment of a cylinder is a circular cylinder.
  • a cylindrical channel according to the present invention is accordingly a space whose outer boundary corresponds to the lateral surface of a cylinder. Since a channel according to the invention is designed to be continuous between the inlet and the outlet, there is no base and top surface corresponding to a cylindrical body in the case of a cylindrical channel.
  • the cylindrical channel preferably has an elliptical, round or n-shaped cross section, where n is an integer greater than or equal to 3. Particularly preferred is a round or rectangular cross-section of the channel.
  • the channel projections may be present, which serve to fix the mixing body.
  • the channel has a smaller or the same diameter as the inlet and the
  • the channel is preferably perpendicular to the two end surfaces containing the inlet and the outlet.
  • the channel is used for reversible recording of a mixing body.
  • Suitable mixing bodies are static mixers known in the art, e.g. Kenics mixer or SMXL mixer, or novel mixing elements, which are intended for introduction into flow channels.
  • a selection of usable static mixing bodies can be found e.g. in M.H.
  • Pahl (ed.): "Mixing of plastic and rubber products", VDI-Verlag, 1993, pp. 351-391.
  • an SMX mixer is used as the mixing body.
  • the main body consists of a chemically inert material, for example made of plastic, glass or a metal or an alloy. It is preferably made of an A4 stainless steel (eg DIN 1.4571 or 1.4401) or Hastelloy C 276 (DIN 2.4819).
  • the mixing module according to the invention has lids which can be reversibly (ie releasably) connected to the two end faces, which include the inlet and the outlet, respectively.
  • Each cover has a through-hole which forms a continuous channel with the inlet or the outlet.
  • the covers serve to reduce or expand the inlet or outlet cross section and / or to fix the mixing body within the mixing module according to the invention. Accordingly, the covers have a diameter of the through-hole which is smaller than the diameter of the inlet or the outlet.
  • the covers are preferably connected via a reversible plug, screw or clamp connection with the base body.
  • the cover in a preferred embodiment
  • Base body has corresponding holes for receiving the plug-in elements or
  • the cover on their connecting surfaces to the base body means for receiving a seal, preferably as an annular recess (sealing groove) to the
  • the lids on the inlet or the outlet side facing each have an annular projection which can be inserted into the inlet or the outlet and serves to center the respective lid relative to the base body. Is the diameter of the channel for receiving the mixing body smaller than the inlet or. Outlet diameter, so the annular projection of the lid preferably closes flush with the projection, which is formed by the different diameter of the inlet or outlet and channel for receiving the mixing body from.
  • the covers may be made of the same material as the main body or of another material. They are preferably made of the same material as the main body.
  • the mixing module is designed to be reversibly connected to other modules of a modular microreaction system. By inserting different mixing bodies, the mixing effect of the mixing module according to the invention and the pressure required for fluid delivery can be made variable with the same dimensions of the apparatus. Furthermore, the mixing module according to the invention has at least one base plate for positioning the mixing module on a base plate.
  • the at least one base plate and the base body can be made of one piece or it can be different components of the mixing module.
  • the at least one base plate is designed as a separate component, which can be connected via at least one releasable connection with the base body.
  • the at least one base plate has means which enable a positioning of the inventive mixing module on a base plate.
  • the mixing module can be connected to other modules of a modular, modular microreaction system to a complex system.
  • the bottom plate on guide elements which engage in grooves of the base plate and cause alignment of the mixing module on the base plate.
  • Floor slabs can be made of the same material as the main body.
  • floor plates are made of a material that allows the thermal decoupling of mixing module and base plate.
  • a polyaryletherketone such as the polymer VICTREX® PEEK Victrex PIc.
  • the floor panels according to the invention are preferably made of a material which allows a thermal coupling of the mixing module with the base plate.
  • a material which allows a thermal coupling of the mixing module with the base plate for example, aluminum is suitable.
  • connection of the mixing module according to the invention with other micromodules of a modular microreaction system preferably takes place via a frictional connection.
  • the individual modules are arranged on one common base plate by means of one or more base plates.
  • perfluorinated elastomers such as perfluoro rubber (FFKM) or Teflon (PTFE) can be used as sealing materials. which can be moved by means of a screw in the direction of the adjacent module, which makes it possible to brace the modules against each other within a row and to seal the connection points from the outside world.
  • the present invention furthermore relates to a device comprising at least one mixing module according to the invention and at least one mixing body.
  • the at least one mixing body is introduced into the channel of the mixing module.
  • Suitable mixing bodies are the static mixers known from the prior art, as they are not exemplary, however completely in MH Pahl (ed.): "mixing of plastic and rubber products", VDI publishing house, 1993, P. 351-391, are descriptive.
  • the present invention furthermore relates to a device comprising at least one mixing module according to the invention and an input module.
  • Mixing module and input module are preferably releasably connected together by a sealing means.
  • the input module is used to bring together different fluid streams and / or the supply of fluid streams to the mixing module according to the invention.
  • the input module comprises a base body, which is preferably polyhedron-shaped. At end faces of the main body inlets are mounted. These are preferably attached to different end faces.
  • the main body of an input module has at least two inlets, preferred embodiments have 2 or 3 inlets.
  • the inlets preferably have a round cross-section.
  • the inlets go into channels that run towards a common face of the body. Some or all of the channels may converge within the body into a single channel which opens at said end face in a single outlet. It is also conceivable that the channels do not converge in the base body, but open at the common end face into separate outlets. In the preferred embodiment, all channels are cylindrical.
  • the inlet channels have an equal diameter and the outlet channels also have an equal diameter, wherein the diameter of the inlet channels is preferably greater than the diameter of the outlet channels.
  • the main body of the input module is made of a chemically inert material, e.g. made of plastic, glass or a metal or an alloy. It is preferably made of A4 stainless steel (for example DIN 1.4571 or 1.4401) or Hastelloy C 276 (DIN 2.4819).
  • the input module further comprises at least one bottom plate for positioning the input module on a base plate.
  • the bottom plate and the main body of the input module can be made of one piece or it can be two different components.
  • the bottom plate is designed as a separate component, which can be connected via at least one detachable connection to the base body.
  • the bottom plate and the bottom plate are designed as a separate component, which can be connected via at least one detachable connection to the base body.
  • Base body connected via plug-in elements, screws or equivalent fasteners together.
  • the base has holes for
  • the bottom plate has means that allow positioning on a base plate.
  • the input module can be connected to other modules of a modular microreaction system, in particular to the mixing module according to the invention, to form a system.
  • the bottom plate on guide elements which engage in grooves of the base plate and cause alignment of the mixing module on the base plate.
  • the bottom plate can be made of the same material as the main body.
  • the bottom plate is made of a material which allows thermal decoupling of the input module and base plate, such as e.g. VICTREX® PEEK from Victrex PIc.
  • the floor panels according to the invention are preferably made of a material which allows a thermal coupling of the mixing module with the base plate.
  • the material for the bottom plate aluminum is suitable.
  • the mixing module and the input module are connected to one another via a sealing means, i. between the mixing module and input module, a sealing means is attached, which seals the connection point between the mixing module and input module relative to the outside world.
  • a sealant e.g. a ring of a perfluorinated elastomer such as perfluororubber (FFKM) or Teflon (PTFE) may be used.
  • FFKM perfluorinated elastomer
  • PTFE Teflon
  • Input module and mixing module are mounted on a common base plate and are preferably non-positively connected to each other, e.g. to the manner described above for the modular microreaction system from Ehrfeld Mikrotechnik BTS GmbH by means of clamping via clamping modules.
  • the subject of the present invention is furthermore a device comprising at least a mixing module, an input module and a mixing body.
  • the mixing body is introduced into the channel of the mixing module.
  • the mixing module and the input module are detachable, preferably non-positively connected to each other.
  • the present invention also provides the use of a mixing module, a device comprising a mixing module and a mixing body and a device comprising a mixing module, a mixing body and an input module in a preferably modular microreaction system.
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of a erf ⁇ ndungsdorfes mixing module in an exploded view.
  • the mixing module comprises a main body (2), two covers (3) and two bottom plates (1). Between the covers (3) and the base body (2) sealing means in the form of sealing rings (4) are introduced.
  • the covers are connected via screw (5) releasably connected to the base body (2).
  • the bottom plates (1) are releasably connected by means of screws (6) or other plug-in means to the base body (2).
  • FIG. 2 shows the main body (2) of the mixing module (a) according to the invention in a perspective view, (b) from the front and (c) in cross section along the dashed line shown in FIG. 2 (a).
  • Two opposing faces (2-20, 2-21) have bores forming an inlet (2-10) and an outlet (2-11). Between the inlet (2-10) and the outlet (2-1 1), there is a channel connecting the inlet and the outlet.
  • This channel (2-12) serves to receive a mixing body, in the present case the inclusion of a Sulzer SMX mixer with a diameter of 6 mm or another cylindrical mixer (for example Kenics). The diameter of the channel is accordingly 6.1 mm.
  • the volume that the channel provides is about 0.9 ml.
  • Figure 3 shows a further preferred embodiment of the mixing module according to the invention in a perspective view.
  • the base body (2), the outlet (2-1 1) on one of the end faces of the base body and the bottom plates (1) are shown.
  • the bottom plates point Guide elements (1-10), with which the erf ⁇ ndungswashe mixing modules can be connected to a base plate and aligned on the base plate.
  • FIG. 4 shows a cross section through the main body (2) of the mixing module according to the invention along the dashed line shown in FIG.
  • Inlet (2-10) and outlet (2-11) are connected by a channel (2-12).
  • the channel is formed by two holes extending from the inlet and outlet. Where the holes meet, there are projections that can be used to fix a mixing body, which is inserted into the channel.
  • the main body also has bores (2-40) in the bottom in order to attach base plates as shown in Figure 3 on the base body can.
  • the channel serves to accommodate a mixer with a diameter of 3 mm.
  • Example 3 Input module for two streams
  • FIG. 5 shows a preferred embodiment of an input module according to the invention for bringing together two fluid streams (a) in a perspective view, (b) in cross section along the dashed line shown in FIG. 5 (a).
  • the input module has a main body (8) and a bottom plate (1).
  • In different end faces of the body are two inlets (8-1) and (8-2). From these go out channels (8-6) and (8-7), which extend obliquely in the direction of a common end face (8-4).
  • the end face (8-4) has an outlet (8-5), from which two channels (8-8) and (8-9) go out, which in the main body with the channels (8- 6) and (8-6). 7) converge.
  • Example 4 Input module for three currents
  • FIG. 6 shows the main body (9) of a further preferred embodiment of an input module according to the invention for merging three fluid streams (a) in a perspective view, (b) in cross section along the dashed line shown in FIG. 6 (a).
  • On three different faces are inlets (9-1), (9-2) and (9-3). From these inlets pass channels (inlet channels) in the direction of a common end face in which an outlet (9-5) is located. From the outlet (9-5), three channels (exhaust ports) exit in the direction of the intake ports. Depending on an outlet channel meets in the base body (9) of the input module to an inlet channel.

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Abstract

Die Erfindung betrifft modulare Mischer für Anwendungen in der modularen Mikroverfahrenstechnik.

Description

Modulare Mischer
Die Erfindung betrifft modulare Mischer für Anwendungen in der modularen Mikroverfahrenstechnik.
Die Mikroverfahrenstechnik bzw. Mikroreaktionstechnik ist in den letzten Jahren zunehmend zu einem wichtigen Hilfsmittel in der chemischen Forschung und Entwicklung geworden. Ursache ist die Forderung des Marktes, in immer kürzeren Zeiten neue Produkte und verbesserte Prozesse zu entwickeln.
Die modulare Mikroverfahrenstechnik bietet die Möglichkeit, verschiedene Mikroprozessmodule nach einem Baukastenprinzip zu einer kompletten Produktionsanlage im Kleinstformat zusammenzufügen . Neben der daraus resultierenden hohen Flexibilität und der Reduzierung von Abfällen aufgrund der verminderten Mengen an Chemikalien, die für Experimente in Mikroreaktionsanlagen benötigt werden, weist die Mikroverfahrenstechnik unmittelbare Vorteile für die chemische Prozessführung auf: Mikrostrukturierte Apparate verfügen über ein sehr großes Oberflächen- zu Volumen- Verhältnis. Aus diesem Grund lassen sich beispielsweise Wärme- und Stofftransportvorgänge deutlich intensivieren.
Modulare Mikroreaktionssysteme werden kommerziell angeboten, z.B. von Ehrfeld Mikrotechnik BTS GmbH. Die kommerziell verfügbaren Module umfassen Mischer, Reaktoren, Wärmetauscher, Sensoren und Aktoren und vieles mehr.
Als Mischer haben sich in der Mikroverfahrenstechnik statische Mischer etabliert. Während bei dynamischen Mischern die Homogenisierung einer Mischung durch bewegte Organe wie z.B. Rührer erreicht wird, wird bei statischen Mischern die Strömungsenergie des Fluids ausgenutzt: Eine Fördereinheit (z.B. eine Pumpe) drückt die Flüssigkeit durch ein mit statischen Mischereinbauten versehenes Rohr, wobei die der Hauptströmungsachse folgende Flüssigkeit in Teilströme aufgeteilt wird, die je nach Art der Einbauten miteinander verwirbelt und vermischt werden.
Einen Überblick über verschiedene Typen von statischen Mischern, wie sie in der konventionellen Verfahrenstechnik eingesetzt werden, gibt zum Beispiel der Artikel „Statische Mischer und ihre Anwendungen", M. H. Pahl und E. Muschelknautz, Chem.-Ing.-Techn. 52 (1980) Nr. 4, S. 285- 291. Als Beispiel für statische Mischer seien hier SMX-Mischer genannt (vgl. Patentschrift US 40 62 524). Sie bestehen aus zwei oder mehr zueinander senkrecht stehenden Gittern von parallelen Streifen, die an ihren Kreuzungspunkten miteinander verbunden sind und in einem Winkel gegen die Hauptströmungsrichtung des Mischgutes angestellt sind, um die Flüssigkeit in Teilströme zu teilen und zu mischen. Ein einzelnes Mischelement ist als Mischer ungeeignet, da eine Durchmischung nur entlang einer Vorzugsrichtung quer zur Hauptströmungsrichtung erfolgt. Deshalb müssen mehrere Mischelemente, die zueinander um 90° verdreht sind, hintereinander angeordnet werden.
Als Beispiel eines statischen Mikromischers sei der in DE20219871U1 beschriebene Rautenmischer genannt.
Durch die Verkleinerung der charakteristischen Dimensionen verlaufen neben Wärmetransportvorgängen auch Mischvorgänge in Mikromischern deutlich schneller als in konventionellen Mischern. So liegen die Verfahrensgeschwindigkeiten in Mikromischern zum Teil um Zehnerpotenzen höher als in konventionellen Apparaten, und die Mischstrecken reduzieren sich auf wenige Millimeter.
Allerdings neigen die kleinen Kanäle in Mikromischern zur Verstopfung und sind daher nicht für alle chemischen Prozesse geeignet. So weist beispielsweise der in US 5,904,424 beschriebene Mischer enge Kanäle mit engen Fluidumlenkungen auf, in welchen sich Ablagerungen bilden können, die zu einer Verstopfung führen können. Weiterhin sind die Durchsätze und / oder die Verweilzeiten kommerziell verfügbarer Mikromischer aufgrund des geringen bereitgestellten effektiven Volumens begrenzt.
Werden in den Mikromischern chemische Reaktionen mit gegenüber der verfügbaren Verweilzeit geringen Reaktionsgeschwindigkeiten durchgeführt, so müssen ggf. mehrere Mikromischer hintereinander geschaltet werden, um eine für die Vervollständigung der Reaktion ausreichende Verweilzeit zur Verfügung zu haben. Eine serielle Verbindung mehrerer Mikromischer hat jedoch mehrere Nachteile. Zum einen führt die serielle Verbindung von mehreren Mikromischern zu einem hohen Druckverlust. Daneben müssen die einzelnen Mikromischer und insbesondere die Verbindungsstellen gegenüber der Außenwelt abgedichtet werden, was bei einer zunehmenden Zahl an Mikromischern einen zunehmenden Aufwand bedeutet. Ferner verursachen eine hohe Anzahl an Mikromischern auch entsprechend hohe Investitionskosten.
Weiterhin verfügen die bekannten Mikromischer in der Regel über keine variable Mischwirkung.
Es wäre wünschenswert, ein Mischmodul zur Verfügung zu haben, das auf das jeweilige chemische Verfahren angepasst werden kann. Insbesondere wäre es wünschenswert, Mischmodule zur Verfügung zu haben, die höhere Durchsätze und / oder längere Verweilzeiten als die kommerziell verfügbaren Mikromischer erlauben. Schließlich wäre es wünschenswert, die aus konventionellen Produktionsanlagen etablierten Mischer auch im Mikromaßstab zur Verfugung zu haben, um ein Scale-up eines Prozesses im Mikromaßstab auf eine Großanlage zu vereinfachen.
Es stellt sich daher ausgehend vom bekannten Stand der Technik die Aufgabe, ein Mischmodul bereitzustellen, das kompatibel zu einem kommerziell verfugbaren modularen Mikroreaktionssystem ist, das mit weiteren Modulen eines modularen kommerziell verfugbaren Mikroreaktionssystems zu einer Mikroreaktionsanlage kombiniert werden kann, das auf verschiedene chemische Verfahren angepasst werden kann, das einen höheren Durchsatz und / oder eine höhere Verweilzeit als die kommerziell erhältlichen Systeme ermöglicht, das weniger zur Verstopfung neigt, das kostengünstig hergestellt werden kann und das intuitiv einsetzbar ist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Mischmodul mindestens umfassend einen Grundkörper mit einem Einlass und einem Auslass an gegenüberliegenden Stirnflächen des Grundkörpers und einen Kanal zwischen Einlass und Auslass, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal ein Volumen im Bereich von 0,2 ml bis 3 ml zur reversiblen Aufnahme eines variablen Mischkörpers bereitstellt.
Erfindungsgemäß umfasst das Mischmodul einen Grundkörper mit einem Einlass und einem Auslass an gegenüberliegenden Stirnflächen des Grundkörpers. Der Grundkörper ist bevorzugt als polyederförmiger Körper, besonders bevorzugt als Quader mit optional abgerundeten Ecken ausgeführt. Ein Polyeder ist ein Körper, der durch ebene Polygone begrenzt wird. Ein Polygon
(Vieleck) erhält man, indem man mindestens drei voneinander verschiedene Punkte in einer
Zeichenebene durch Strecken so miteinander verbindet, dass eine geschlossene Figur entsteht. Dreiecke, Vierecke und Sechsecke sind aus dem Alltag bekannte Beispiele für Polygone. Als
Stirnflächen werden hier alle Flächen bezeichnet, die den Grundkörper des Mischmoduls nach außen begrenzen.
Die gegenüberliegenden Stirnflächen des Grundkörpers, die einen Einlass bzw. einen Auslass aufweisen, sind bevorzugt parallel zueinander angeordnet. Der Einlass und der Auslass sind bevorzugt rund ausgeführt. Sie verfügen vorzugsweise über denselben Durchmesser.
Zwischen dem Einlass und dem Auslass verläuft ein Kanal durch den Grundkörper, der den
Einlass und den Auslass miteinander verbindet.
Der Kanal dient der reversiblen Aufnahme eines austauschbaren, geometrisch variabel gestaltbaren Mischkörpers. Dazu stellt der Kanal ein Volumen im Bereich von 0,2 ml bis 3 ml, bevorzugt im Bereich von 0,25 ml bis 2,5 ml, besonders bevorzugt im Bereich von 0,3 ml bis 1,5 ml zur Verfügung.
Unter austauschbarer Aufnahme wird verstanden, dass ein Mischkörper in den Kanal eingebracht und nach Verwendung des erfϊndungsgemäßen Mischmoduls wieder entfernt werden kann. Unter einem geometrisch variabel gestaltbaren Mischkörper wird verstanden, dass das erfϊndungsgemäße Mischmodul nicht auf einen speziellen Mischkörper beschränkt ist, sondern dass verschiedene (variable) Mischkörper in den Kanal eingebracht werden können. Der erfindungsgemäße Mischkörper macht damit statische Mischer, wie sie in der konventionellen Verfahrenstechnik eingesetzt werden, auch für die MikroVerfahrenstechnik bzw. Mikroreaktionstechnik verfügbar.
Der Kanal ist bevorzugt zylinderförmig ausgeführt. Ein Zylinder ist ein Körper, der von zwei identischen parallelen, ebenen Flächen (Grund- und Deckfläche) und einer Mantelfläche, die von parallelen Geraden gebildet wird, begrenzt wird. Er entsteht durch Verschiebung einer ebenen Fläche oder Kurve entlang einer Geraden, die nicht in dieser Ebene liegt. Eine spezielle Ausführungsform eines Zylinders ist ein Kreiszylinder. Ein zylinderförmiger Kanal im Sinne der vorliegenden Erfindung ist dementsprechend ein Raum, dessen äußere Begrenzung der Mantelfläche eines Zylinders entspricht. Da ein erfindungsgemäßer Kanal zwischen dem Einlass und dem Auslass durchgängig ausgeführt ist, ist bei einem zylinderförmigen Kanal keine einem zylinderförmigem Körper entsprechende Grund- und Deckfläche vorhanden. Der zylinderförmige Kanal verfügt bevorzugt über einen elliptischen, runden oder n-eckigen Querschnitt, wobei n eine ganze Zahl größer oder gleich 3 ist. Besonders bevorzugt ist ein runder oder rechteckiger Querschnitt des Kanals.
In dem Kanal können Vorsprünge vorliegen, welche zur Fixierung des Mischkörpers dienen. Der Kanal weist einen kleineren oder den gleichen Durchmesser auf wie der Einlass und der
Auslass. Der Kanal verläuft bevorzugt senkrecht zu den beiden Stirnflächen, die den Einlass bzw. den Auslass enthalten.
Der Kanal dient der reversiblen Aufnahme eines Mischkörpers. Als Mischkörper kommen nach dem Stand der Technik bekannte statische Mischer in Frage, wie z.B. Kenics-Mischer oder SMXL- Mischer, oder aber neuartige Mischelemente, welche zur Einbringung in Strömungskanäle vorgesehen sind. Eine Auswahl an verwendbaren statischen Mischkörpern findet sich z.B. in M.H.
Pahl (Hrsg.): „Mischen von Kunststoff- und Kautschukprodukten", VDI-Verlag, 1993, S. 351-391.
Bevorzugt wird als Mischkörper ein SMX-Mischer verwendet. Der Grundkörper besteht aus einem chemisch inerten Material, z.B. aus Kunststoff, Glas oder einem Metall bzw. einer Legierung. Bevorzugt ist er aus einem A4-Edelstahl (z.B. DIN 1.4571 oder 1.4401) oder Hastelloy C 276 (DIN 2.4819) ausgeführt.
Optional verfügt das erfindungsgemäße Mischmodul über Deckel, die reversibel (das heißt lösbar) mit den beiden Stirnseiten, welche den Einlass bzw. den Auslass beinhalten, verbunden werden können. Jeder Deckel weist eine Durchgangsbohrung auf, die mit dem Einlass bzw. dem Auslass einen durchgängigen Kanal bildet.
Die Deckel dienen zur Reduzierung oder Erweitung des Einlass- bzw. Auslassquerschnitts und / oder zur Fixierung des Mischkörpers innerhalb des erfindungsgemäßen Mischmoduls. Dementsprechend verfügen die Deckel über einen Durchmesser der Durchgangsbohrung, der kleiner ist als der Durchmesser des Einlasses bzw. des Auslasses.
Die Deckel werden bevorzugt über eine reversible Steck-, Schraub- oder Klemmverbindung mit dem Grundkörper verbunden. Dazu weisen die Deckel in einer bevorzugten Ausführungsform
Durchgangsbohrungen zur Durchführung von Steckelementen oder Schrauben auf. Der
Grundkörper weist korrespondierende Bohrungen zur Aufnahme der Steckelemente oder
Schrauben auf, mit denen Grundkörper und Deckel verbunden werden.
Ferner weisen die Deckel auf ihren Verbindungsflächen zum Grundkörper Mittel zur Aufnahme einer Dichtung auf, die vorzugsweise als ringförmige Aussparung (Dichtnut) um die
Durchgangsbohrung ausgeführt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Deckel auf der dem Einlass bzw. dem Auslass zugewandten Seite jeweils einen ringförmigen Vorsprung auf, der in den Einlass bzw. den Auslass eingeführt werden kann und der Zentrierung des jeweiligen Deckels gegenüber dem Grundkörper dient. Ist der Durchmesser des Kanals zur Aufnahme des Mischkörpers kleiner als der Einlassbzw. Auslassdurchmesser, so schließt der ringförmige Vorsprung des Deckels bevorzugt bündig mit dem Vorsprung, der sich durch die unterschiedlichen Durchmesser von Einlass bzw. Auslass und Kanal zur Aufnahme des Mischkörpers bildet, ab. Die Deckel können aus demselben Material wie der Grundkörper oder aus einem anderen Material ausgeführt sein. Sie sind bevorzugt aus demselben Material ausgeführt wie der Grundkörper.
Das Mischmodul ist so ausgeführt, dass es mit anderen Modulen eines modularen Mikroreaktionssystems reversibel verbunden werden kann. Durch die Einlage unterschiedlicher Mischkörper kann die Mischwirkung des erfindungsgemäßen Mischmoduls und der zur Fluidförderung benötigte Druck bei gleichen Apparatedimensionen variabel gestaltet werden. Weiterhin verfugt das erfindungsgemäße Mischmodul über mindestens eine Bodenplatte zur Positionierung des Mischmoduls auf einer Grundplatte. Die mindestens eine Bodenplatte und der Grundkörper können aus einem Stück gefertigt sein oder es können verschiedene Bauteile des Mischmoduls sein. Bevorzugt ist die mindestens eine Bodenplatte als separates Bauteil ausgeführt, das über mindestens eine lösbare Verbindung mit dem Grundkörper verbunden werden kann. Die mindestens eine Bodenplatte weist Mittel auf, die eine Positionierung des erfϊndungsgemäßen Mischmoduls auf einer Grundplatte ermöglichen. Dadurch kann das Mischmodul mit weiteren Modulen eines baukastenartigen, modularen Mikroreaktionssystems zu einer komplexeren Anlage verbunden werden. Bevorzugt weist die Bodenplatte Führungselemente auf, die in Nuten der Grundplatte greifen und eine Ausrichtung des Mischmoduls auf der Grundplatte bewirken.
Bodenplatten können aus demselben Material ausgeführt sein wie der Grundkörper. Im Falle einer bevorzugten thermischen Entkopplung von Grundkörper und Grundplatte sind Bodenplatten aus einem Material ausgeführt, das die thermische Entkopplung von Mischmodul und Grundplatte ermöglicht. Zum Beispiel eignet sich als Material für die Bodenplatte ein Polyaryletherketon wie das Polymer VICTREX® PEEK der Firma Victrex PIc.
Im Falle einer beheizten Grundplatte sind die erfindungsgemäßen Bodenplatten bevorzugt aus einem Material ausgeführt, das eine thermische Kopplung des Mischmoduls mit der Grundplatte ermöglicht. Zum Beispiel eignet sich als Material für die Bodenplatte Aluminium.
Die Verbindung des erfindungsgemäßen Mischmoduls mit weiteren Mikromodulen eines modularen Mikroreaktionssystems erfolgt bevorzugt über eine kraftschlüssige Verbindung. Wie zum Beispiel in dem Prospekt „Modulare Mikroreaktionstechnik" der Ehrfeld Mikrotechnik BTS GmbH vom 5.8.2008 auf der Seite 1-5 ausgeführt, werden die einzelnen Module mittels einer oder mehrerer Bodenplatten auf einer gemeinsamen Grundplatte angeordnet. Zwischen den einzelnen Modulen werden Dichtscheiben angeordnet, welche die Verbindungsstellen zweier benachbarter Module gegenüber der Außenwelt abdichten. Als Dichtmaterialien können z.B. perfluorierte Elastomere wie Perfluorkautschuk (FFKM) oder Teflon (PTFE) verwendet werden. An den beiden Enden einer Reihe aus nebeneinander angeordneten Modulen werden Spannmodule eingesetzt, die über einen Stempel verfügen, der mittels einer Schraube in Richtung des benachbarten Moduls bewegt werden kann. Dadurch ist es möglich, die Module innerhalb einer Reihe gegeneinander zu verspannen und die Verbindungsstellen gegenüber der Außenwelt abzudichten.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung mindestens umfassend ein erfindungsgemäßes Mischmodul und mindestens einen Mischkörper. Der mindestens eine Mischkörper ist in den Kanal des Mischmoduls eingebracht. Als Mischkörper kommen die nach dem Stand der Technik bekannten statischen Mischer in Frage, wie sie beispielhaft aber nicht vollständig in M.H. Pahl (Hrsg.): „Mischen von Kunststoff- und Kautschukprodukten", VDI- Verlag, 1993, S. 351-391, beschrieben sind.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung umfassend mindestens ein erfindungsgemäßes Mischmodul und ein Eingangsmodul. Mischmodul und Eingangsmodul sind bevorzugt über ein Dichtmittel miteinander lösbar verbunden.
Das Eingangsmodul dient zur Zusammenführung verschiedener Fluidströme und / oder der Zuführung von Fluidströmen zum erfindungsgemäßen Mischmodul.
Das Eingangsmodul umfasst einen Grundkörper, der bevorzugt polyederförmig ist. An Stirnflächen des Grundkörpers sind Einlasse angebracht. Diese sind bevorzugt an verschiedenen Stirnflächen angebracht. Der Grundkörper eines Eingangsmoduls verfügt über mindestens zwei Einlasse, bevorzugte Ausführungsformen weisen 2 oder 3 Einlasse auf. Die Einlasse weisen bevorzugt einen runden Querschnitt auf. Die Einlasse gehen in Kanäle über, die auf eine gemeinsame Stirnfläche des Grundkörpers zulaufen. Einige oder alle der Kanäle können innerhalb des Grundkörpers zu einem einzigen Kanal zusammenlaufen, der an der genannten Stirnfläche in einem einzigen Auslass mündet. Ebenso ist es denkbar, dass die Kanäle in dem Grundkörper nicht zusammenlaufen, sondern an der gemeinsamen Stirnfläche in separate Auslässe münden. In dem Vorzugsweise sind alle Kanäle zylinderförmig ausgeführt. Vorzugsweise verfügen die Einlasskanäle über einen gleichgroßen Durchmesser und die Auslasskanäle ebenso über einen gleichgroßen Durchmesser, wobei der Durchmesser der Einlasskanäle bevorzugt größer ist als der Durchmesser der Auslasskanäle.
Der Grundkörper des Eingangsmoduls ist aus einem chemisch inerten Material ausgeführt, z.B. aus Kunststoff, Glas oder einem Metall bzw. einer Legierung. Bevorzugt ist er aus einem A4-Edelstahl (z.B. DIN 1.4571 oder 1.4401) oder Hastelloy C 276 (DIN 2.4819) ausgeführt.
Das Eingangsmodul umfasst weiterhin mindestens eine Bodenplatte zur Positionierung des Eingangsmoduls auf einer Grundplatte. Die Bodenplatte und der Grundkörper des Eingangsmoduls können aus einem Stück gefertigt sein oder es können zwei verschiedene Bauteile sein. Bevorzugt ist die Bodenplatte als separates Bauteil ausgeführt, das über mindestens eine lösbare Verbindung mit dem Grundkörper verbunden werden kann. Bevorzugt werden die Bodenplatte und der
Grundkörper über Steckelemente, Schrauben oder äquivalente Befestigungsmittel miteinander verbunden. In einer bevorzugten Ausfuhrungsform weist der Grundkörper Bohrungen zur
Aufnahme von Steckelementen oder Schrauben und die Bodenplatte Durchgangsbohrungen auf, so dass Steckelemente oder Schrauben durch die Durchgangsbohrungen der Bodenplatte geführt und in die Bohrungen des Grundkörpers gesteckt oder geschraubt werden können. Die Bodenplatte weist Mittel auf, die eine Positionierung auf einer Grundplatte ermöglichen. Dadurch kann das Eingangsmodul mit weiteren Modulen eines modularen Mikroreaktionssystems, insbesondere mit dem erfϊndungsgemäßen Mischmodul zu einer Anlage verbunden werden. Bevorzugt weist die Bodenplatte Führungselemente auf, die in Nuten der Grundplatte greifen und eine Ausrichtung des Mischmoduls auf der Grundplatte bewirken.
Die Bodenplatte kann aus demselben Material ausgeführt sein wie der Grundkörper. Bevorzugt ist die Bodenplatte aus einem Material ausgeführt, das die thermische Entkopplung von Eingangsmodul und Grundplatte ermöglicht, wie z.B. VICTREX® PEEK der Firma Victrex PIc. Im Falle einer beheizten Grundplatte sind die erfindungsgemäßen Bodenplatten bevorzugt aus einem Material ausgeführt, das eine thermische Kopplung des Mischmoduls mit der Grundplatte ermöglicht. Zum Beispiel eignet sich als Material für die Bodenplatte Aluminium.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Mischmodul und Eingangsmodul über ein Dichtmittel miteinander verbunden, d.h. zwischen Mischmodul und Eingangsmodul ist ein Dichtmittel angebracht, das die Verbindungsstelle zwischen Mischmodul und Eingangsmodul gegenüber der Außenwelt abdichtet. Als Dichtmittel kann z.B. ein Ring aus einem perfluorierten Elastomer wie Perfluorkautschuk (FFKM) oder Teflon (PTFE) verwendet werden. Ebenso ist es denkbar, die beim modularen Mikroreaktionssystem der Fa. Ehrfeld Mikrotechnik BTS GmbH verwendeten Dichtscheiben zu verwenden. Eingangsmodul und Mischmodul sind auf einer gemeinsamen Grundplatte aufgebracht und werden bevorzugt kraftschlüssig miteinander verbunden, z.B. auf die oben für das modulare Mikroreaktionssystem der Fa. Ehrfeld Mikrotechnik BTS GmbH beschriebenen Weise mittels Verspannung über Spannmodule.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung mindestens umfassend ein Mischmodul, ein Eingangsmodul und einen Mischkörper. Der Mischkörper ist in den Kanal des Mischmoduls eingebracht. Das Mischmodul und das Eingangsmodul sind lösbar, bevorzugt kraftschlüssig miteinander verbunden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch die Verwendung eines Mischmoduls, einer Vorrichtung umfassend ein Mischmodul und einen Mischkörper und einer Vorrichtung umfassend ein Mischmodul, einen Mischkörper und ein Eingangsmodul in einem bevorzugt modularen Mikroreaktionssystem. Beispiele
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert, ohne sie jedoch hierauf zu beschränken.
Beispiel 1 - Mischmodul (6mm)
Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfϊndungsgemäßes Mischmoduls in einer Explosionsdarstellung. Das Mischmodul umfasst einen Grundkörper (2), zwei Deckel (3) und zwei Bodenplatten (1). Zwischen den Deckeln (3) und dem Grundkörper (2) sind Dichtmittel in Form von Dichtungsringen (4) eingebracht. Die Deckel werden über Schraubverbindungen (5) lösbar mit dem Grundkörper (2) verbunden. Die Bodenplatten (1) werden lösbar mittels Schrauben (6) oder andere Steckmittel mit dem Grundkörper (2) verbunden.
Figur 2 zeigt den Grundkörper (2) des erfindungsgemäßen Mischmoduls (a) in einer perspektivischen Darstellung, (b) von vorne und (c) im Querschnitt entlang der in Fig. 2(a) dargestellten gestrichelten Linie.
Zwei gegenüberliegende Stirnflächen (2-20, 2-21) weisen Bohrungen auf, die einen Einlass (2-10) und einen Auslass (2-11) bilden. Zwischen Einlass (2-10) und Auslass (2-1 1) ist ein Kanal angebracht, der Einlass und Auslass miteinander verbindet. Dieser Kanal (2-12) dient zur Aufnahme eines Mischkörpers, im vorliegenden Fall der Aufnahme eines SMX-Mischers der Firma Sulzer mit einem Durchmesser von 6 mm oder eines anderen zylinderförmigen Mischers (z.B. Kenics). Der Durchmesser des Kanals beträgt entsprechend 6,1 mm. Das Volumen, das der Kanal bereitstellt, beträgt etwa 0,9 ml.
An den Stirnseiten sind Gewindebohrungen angebracht, mittels derer die Anbringung von Deckeln an den Stirnseiten möglich ist. An der Unterseite des Grundkörpers (2) befinden sich weitere Bohrungen, mittels derer die Anbringung von Bodenplatten möglich ist. Als Bodenplatten können hier zum Beispiel den Figuren 1 und 3 dargestellten Bodenplatten (1) angebracht werden.
Beispiel 2 - Mischmodul (3mm)
Figur 3 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mischmoduls in perspektivischer Darstellung. In Figur 3 sind der Grundkörper (2), der Auslass (2-1 1) an einer der Stirnflächen des Grundkörpers und die Bodenplatten (1) gezeigt. Die Bodenplatten weisen Führungselemente (1-10) auf, mit denen das erfϊndungsgemäße Mischmodule mit einer Grundplatte verbunden und auf der Grundplatte ausgerichtet werden kann.
Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch den Grundkörper (2) des erfindungsgemäßen Mischmoduls entlang der in Fig. 3 gezeigten gestrichelten Linie. Einlass (2-10) und Auslass (2-11) sind über einen Kanal (2-12) miteinander verbunden. Der Kanal wird durch zwei Bohrungen gebildet, die vom Einlass und Auslass ausgehen. Dort, wo die Bohrungen aufeinandertreffen, liegen Vorsprünge vor, die zur Fixierung eines Mischkörpers, der in den Kanal eingeführt wird, dienen können. Der Grundkörper weist ferner Bohrungen (2-40) im Boden auf, um Bodenplatten wie in Figur 3 gezeigt am Grundkörper befestigen zu können.
Der Kanal dient der Aufnahme eines Mischers mit einem Durchmesser von 3 mm.
Beispiel 3 - Eingangsmodul für zwei Ströme
Figur 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Eingangsmoduls zur Zusammenführung von zwei Fluidströmen (a) in perspektivischer Darstellung, (b) im Querschnitt entlang der in Fig. 5(a) gezeigten gestrichelten Linie. Das Eingangsmodul weist einen Grundkörper (8) und eine Bodenplatte (1) auf. In verschiedenen Stirnflächen des Grundkörpers befinden sich zwei Einlasse (8-1) und (8-2). Von diesen gehen Kanäle (8-6) und (8-7) aus, die schräg in Richtung einer gemeinsamen Stirnfläche (8-4) verlaufen. Die Stirnfläche (8-4) weist einen Auslass (8-5) auf, von dem zwei Kanäle (8-8) und (8-9) ausgehen, die im Grundkörper mit den Kanälen (8- 6) bzw. (8-7) zusammenlaufen.
Beispiel 4 - Eingangsmodul für drei Ströme
Figur 6 zeigt den Grundkörper (9) einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Eingangsmoduls zur Zusammenführung von drei Fluidströmen (a) in perspektivischer Darstellung, (b) im Querschnitt entlang der in Fig. 6(a) gezeigten gestrichelten Linie. An drei verschiedenen Stirnflächen befinden sich Einlasse (9-1), (9-2) und (9-3). Von diesen Einlassen gehen Kanäle (Einlasskanäle) in Richtung einer gemeinsamen Stirnfläche aus, in der sich ein Auslass (9-5) befindet. Vom Auslass (9-5) gehen drei Kanäle (Auslasskanäle) in Richtung der Einlasskanäle aus. Je ein Auslasskanal trifft im Grundkörper (9) des Eingangmoduls auf einen Einlasskanal. Bezuεszeichen
1 Bodenplatte
1-10 Führungselemente
2 Grundkörper eines Mischmoduls
2-10 Einlass beim Mischmodul
2-11 Auslass beim Mischmodul
2-12 Kanal zur Aufnahme eines Mischkörpers
2-20 Stirnfläche eines Mischmoduls
2-21 Stirnfläche eines Mischmoduls
2-30 Gewindebohrung
2-40 Bohrung
2-50 Vorsprung
3 Deckel
4 Dichtmittel
5 Schrauben
6 Steckelemente
8 Grundkörper eines Eingangmoduls für zwei Ströme
8-1 Einlass beim Eingangsmodul
8-2 Einlass beim Eingangsmodul
8-4 Stirnfläche beim Eingangsmodul
8-5 Auslass beim Eingangsmodul
8-6 Einlasskanal
8-7 Einlasskanal
8-8 Auslasskanal
8-9 Auslasskanal
9 Grundkörper eines Eingangmoduls für drei Ströme
9-1 Einlass beim Eingangsmodul
9-2 Einlass beim Eingangsmodul
9-3 Einlass beim Eingangsmodul
9-5 Auslass beim Eingangsmodul

Claims

Patentansprüche
1. Modulares Mischmodul mindestens umfassend einen Grundkörper mit einem Einlass und einem Auslass an gegenüberliegenden Stirnflächen des Grundkörpers und einen Kanal zwischen Einlass und Auslass, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal ein Volumen im Bereich von 0,2 ml bis 3 ml zur reversiblen Aufnahme eines variablen, zylinderförmigen
Mischkörpers bereitstellt.
2. Mischmodul nach Anspruch 1, weiterhin umfassend jeweils einen Deckel für die Stirnfläche mit dem Einlass und für die Stirnfläche mit dem Auslass, wobei die Deckel durch jeweils mindestens eine lösbare Verbindung reversibel mit den Stirnflächen verbunden werden können, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Deckel jeweils eine
Bohrung aufweist, welche mit dem Einlass bzw. dem Auslass einen durchgängigen Kanal bildet.
3. Mischmodul nach Anspruch 2, weiterhin umfassend Dichtmittel zwischen den Deckeln und den Stirnflächen des Gehäuses.
4. Mischmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin umfassend mindestens eine
Bodenplatte zur Positionierung des Mischmoduls auf einer Grundplatte.
5. Mischmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Bodenplatte über mindestens eine lösbare Verbindung reversibel mit dem Grundkörper verbunden werden kann und Führungselemente aufweist, die in Nuten der Grundplatte greifen und eine Ausrichtung des Mischmoduls auf der Grundplatte bewirken.
6. Vorrichtung mindestens umfassend ein Mischmodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 und mindestens einen Mischkörper, der in den Kanal des Mischmoduls reversibel eingebracht ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6 weiterhin umfassend mindestens ein Eingangsmodul und ein Dichtmittel zwischen dem mindestens einen Mischmodul und dem Eingangsmodul, wobei das Eingangsmodul einen Grundkörper umfasst, der über mindestens zwei Einlasse verfügt, die an verschiedenen Stirnflächen des Eingangsmoduls angeordnet sind und von denen Kanäle ausgehen, die durch den Grundkörper in Richtung auf eine gemeinsame Stirnfläche des Eingangsmoduls zulaufen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Mischmodul und Eingangsmodul auf einer gemeinsamen Grundplatte kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
9. Verwendung eines Mischmoduls gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 oder einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8 in einem modularen Mikroreaktionssystem.
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