NL1016271C1 - Statische menginrichting en werkwijze voor het vervaardigen daarvan. - Google Patents

Description

Statische menginrichting en werkwijze voor het vervaardigen daarvan

De uitvinding heeft betrekking op een statische menginrichting voor viskeuze media. De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van 5 een dergelijke inrichting.

Bekend zijn statische mengers voor het mengen of homogeniseren van, met name viskeuze, processtromen. Deze statische mengers bestaan in het algemeen uit een huls waar de processtroom doorheen wordt geleid, waarbij de huls inwendig is voorzien van, meestal 10 vast met de huls verbonden, mengorganen die de processtroom een aantal malen opdelen en verleggen. Toepassingen vindt men onder andere in de voedingsindustrie en in de kunststofverwerkende industrie. Zo worden statische mengers onder meer toegepast in extruders en in spuitgietmachines.

Voorbeelden van statische mengers vindt men in US5425581 (Tetra), EP0360371 15 (Homer), GB2061746 (Sulzer), US5688047 (Sulzer) en US4692030 (Sulzer). Deze statische mengers onderscheiden zich door de geometrie en oriëntatie van de mengorganen, in deze gevallen raamvormige structuren. In US5800059 (Labatt) wordt gebruik gemaakt van aan de binnenwand aangebrachte schotjes om de processtroom een tangentiële gradiënt te geven. In weer andere statische mengers gaat de processtroom door gaten die onder 20 verschillende hoeken geboord zijn (Ross).

Bestaande statische mengers hebben één of meerdere van de volgende nadelen: - ze zijn complex van opbouw en daardoor niet alleen duur maar ook gevoelig voor verstoppingen; - ze zijn moeilijk te reinigen; 25 - ze hebben inwendige las- of soldeerverbindingen en zijn daardoor slecht bestand tegen hoge temperaturen, bijvoorbeeld bij het reinigen; - ze vertonen dode hoeken waar materiaal een ongewenst lange verblijftijd heeft zodat degradatie en contaminatie op kan treden; - ze vertonen uitsteeksels of scherpe overgangen waaraan verontreinigingen kunnen 30 blijven haken of hangen waardoor de mengcapaciteit vermindert en de drukval over de menger groter wordt; - men is gebonden aan bepaalde minimale binnenmaten van de menger om voldoende ruimte te hebben voor aanbrengen van de mengorganen, en tm «971-* 2 - het aantal mogelijke stroomkanalen is beperkt hetgeen kan resulteren in onvoldoende mengwerking.

Doel van de uitvinding is een statische menger die bovengenoemde nadelen niet of in mindere mate bezit, en die: 5 - een goede mengwerking heeft; - simpel van constructie is en daardoor relatief goedkoop, en - indien gewenst, eenvoudig gereinigd kan worden.

De uitvinding verschaft daartoe een statische menginrichting voor viskeuze media omvattende een behuizing, waarbij de behuizing ten minste gedeeltelijk is gevuld met 10 meerdere in hoofdzaak bolvormige mengorganen. De productiekosten van een dergelijke menger zijn relatief laag vanwege de eenvoudige constructie en de simpele montage.

Indien de mengorganen los gestapeld zijn, kan de menger eenvoudig worden gereinigd waarbij de mengorganen kunnen worden uitgenomen. De vorm, het aantal en de stapeling van de mengorganen is relatief vrij te kiezen en te variëren. Een bolvormig lichaam zal de 15 processtroom in radiale richting over 360° verdelen. De bolvormige mengorganen hebben geen scherpe kanten waaraan materiaal kan blijven hangen. Verder kunnen goedkope en gestandaardiseerde kogels, zoals toegepast in kogellagers, worden gebruikt.

Bij voorkeur heeft ten minste een deel van de mengorganen een zelfde, in hoofdzaak gelijke, afmeting. De mengorganen kunnen dan regelmatig gestapeld worden. 20 De verdeling van de mengorganen binnen de behuizing is zo beter in de hand te houden waarmee de mengwerking beter reproduceerbaar is. Met een regelmatige stapeling kan een dichte vulling worden bereikt met zo weinig mogelijk lokale kortsluitstromen tussen de lagen. Een dichtste bolstapeling is dan mogelijk met zoveel mogelijk mengorganen per laag en zoveel mogelijk lagen in de behuizing. Zo kan een optimale herhaalde opsplitsing 25 en verlegging worden bereikt met een minimale kans op lokale kortsluitstromen tussen de lagen.

Daarbij kan ten minste één ander deel van de mengorganen een andere, in hoofdzaak gelijke, afineting hebben. Zo kan bijvoorbeeld de diameter van de bolvormige mengelementen stroomafwaarts kleiner gekozen worden dan bij de instroomopening. Zo 30 zal de viskeuze dissipatie en opwarming van het stromende viskeuze medium in de buurt van de instroomopening kleiner zijn, terwijl in de buurt van de uitstroomopening de kleinere mengorganen toch voor een intensieve menging zorgen. Daarmee wordt 3 voorkomen dat het viskeuze medium te sterk opwarmt terwijl toch voldoende menging optreedt.

In een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding is in de behuizing ten minste één opvulelement geplaatst. Dergelijke opvulelementen dienen ter voorkoming van lokale 5 kortsluitstromen tussen de lagen. Bij een bolstapeling bijvoorbeeld kunnen de bollen niet overal tegen de wand aanliggen, zodat daar een kleine lokale kortsluitstroming over de betreffende laag kan ontstaan. Dit randeffect zal groter zijn naarmate het aantal bollen per laag kleiner is. Daarbij is het opvulelement bij voorkeur ringvormig. Hiermee kan, bijvoorbeeld ingeval van een cilindervormige behuizing, bij een laag met bollen die niet 10 een hele cirkelvormige doorsnede vullen, een kortsluitstroom langs de buitenrand van de laag worden geblokkeerd.

In een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding is de behuizing voorzien van ten minste één wand, welke wand is voorzien van ten minste één doorstroomopening. Dit kan bijvoorbeeld een tussenschot zijn dat een afscheiding vormt tussen twee gedeeltes in 15 de behuizing elk gevuld met mengorganen met een andere afmeting, of een eindafsluiting die de mengorganen binnen de behuizing houdt. Bij voorkeur is deze wand voorzien van ten minste één lager. Met lager wordt hier bedoeld een bijvoorbeeld komvormige uitsparing met als doel de positie te bepalen van één of meerdere van de aanliggende mengorganen ten opzichte van de behuizing. Een tussenschot kan bijvoorbeeld zijn 20 voorzien van lagers aan beide zijden, passend bij mengorganen met verschillende diameters. Lagers kunnen cirkelvormig zijn zodat de bij voorkeur gebruikte bolvormige mengorganen hierin passen, of bijvoorbeeld drie tegen elkaar liggende kogels. Ook andere vormen van lagers zijn mogelijk, bijvoorbeeld een hexagonale vorm waarin een laag met zeven kogels past.

25 Bij voorkeur is de behuizing voorzien van ten minste één deksel. De behuizing kan zo worden geopend voor het vullen met mengorganen of voor het verwijderen daarvan, bijvoorbeeld bij het reinigen van de menger of bij vervanging van de mengorganen, bijvoorbeeld ter aanpassing aan een andere processtroom. Daarbij is het deksel bij voorkeur voorzien van ten minste één doorstroomopening. Deze doorstroomopeningen 30 dienen om het stromende viskeuze medium door te laten in geval het deksel zich in de stroombaan bevindt. Ook dit deksel kan zijn voorzien van ten minste één lager, ook weer met het doel de positie van de aanliggende mengorganen te fixeren.

1016271- 4

In nog een andere uitvoeringsvorm heeft ten minste een deel van de mengorganen een oppervlakteruwheid gelegen in een vooraf bepaald bereik. Hiermee kan de mengwerking van de inrichting en de viskeuze dissipatie worden geregeld. Zo kan de menger geschikt worden gemaakt voor een specifieke toepassing.

5 De uitvinding verschaft verder een werkwijze voor het vervaardigen van een inrichting volgens de uitvinding, omvattende ten minste de stap: A. het aanbrengen in de behuizing van de in hoofdzaak bolvormige mengorganen.

Dit levert een statische menginrichting op waarmee een goede menging en homogenisering van viskeuze media kan worden verkregen. De montage is relatief eenvoudig. Het reinigen 10 van de statische menger is relatief sinpel indien de mengorganen uit de behuizing genomen kunnen worden. Aanpassen is eenvoudig door vervangen van de mengorganen door andere mengorganen met een andere afmeting, verdeling of stapeling. Het viskeuze medium kan bijvoorbeeld een polymere smelt zijn bestaande uit één of meerdere componenten. Statische mengers worden veel gebruikt voor een dergelijk materiaal.

15 Daarbij kan ten minste een deel van de mengorganen los in de behuizing worden aangebracht. De mengorganen zijn dan los gestapeld in de behuizing, eventueel samen met één of meerdere opvulelementen of tussenschotten.

Daarbij kan ten minste een deel van de mengorganen voorafgaand aan stap A onderling worden verbonden. De mengorganen kunnen bijvoorbeeld eerst in een mal op 20 een gewenste wijze worden gestapeld, eventueel samen met één of meerdere opvulelementen of tussenschotten, en vervolgens onderling verbonden, bijvoorbeeld door een elektrische stroom door het geheel te leiden waarbij op de contactpunten tussen de mengorganen, opvulelementen of tussenschotten een soort lasverbinding kan ontstaan.

Daarbij kan ten minste een deel van de mengorganen na stap A onderling worden 25 verbonden. Dit kan bijvoorbeeld ook met behulp van een elektrische stroom. Het geheel van verbonden mengorganen, eventueel samen met één of meerdere opvulelementen of tussenschotten, kan dan bijvoorbeeld als geheel uit de behuizing genomen worden, bijvoorbeeld ter inspectie of om te reinigen.

Daarbij kan de plaats van ten minste één mengorgaan worden bepaald met behulp 30 van ten minste één lager. Lagers kunnen zijn aangebracht in een wand, een tussenschot, een deksel, de behuizing of een opvulelement. Zo kunnen de posities van een aantal mengorganen worden gefixeerd, en kan de verdeling van de mengorganen in de behuizing worden gestuurd, en daarmee de eigenschappen van de statische menger.

101 6271*« 5

Daarbij kan een deel van de mengorganen een oppervlaktebehandeling ondergaan met als doel de oppervlakteruwheid te bepalen binnen een gewenst bereik. Op deze wijze kan de mengwerking van de inrichting en de viskeuze dissipatie worden geregeld. De oppervlaktebehandeling is bijvoorbeeld een behandeling met een etsende stof. Een 5 dergelijke behandeling is eenvoudig toepasbaar en de procesparameters, en daarmee de uiteindelijke oppervlakteruwheid, zijn goed controleerbaar. De oppervlaktebehandeling kan ook een bewerking met een polijstmiddel zijn. Dit is een relatief goedkope en eenvoudig uitvoerbare bewerking.

De uitvinding wordt in het volgende nader toegelicht aan de hand van, maar niet 10 beperkt tot, de in de figuur weergegeven uitvoeringsvorm.

Fig. 1. toont een perspectivisch aanzicht op een gedeeltelijk opengewerkte voorkeursuitvoering van een inrichting volgens de uitvinding.

De statische menger 1, zoals geschetst in Fig. 1, bestaat uit een behuizing 2 voorzien van een afsluitende wand 3 met ronde doorstroomopeningen 4. De behuizing 2 is 15 gevuld met ronde mengorganen 5 gestapeld in een dichtste bolstapeling. De doorstroomopeningen 4 zijn iets kleiner dan de mengorganen 5 om te voorkomen dat de mengorganen 5 uit de behuizing 2 vallen. Aan de binnenkant van de afsluitende wand 3 is een lager 6 aangebracht. Bij het vullen bepaalt deze lager 6 de positie van de eerste laag 7 mengorganen. De doorstroomopeningen 4 zijn zo aangebracht dat ze samenvallen met de 20 doorstroomruimtes 8 tussen de mengorganen in de eerste laag 7.

Gunstige resultaten zijn bereikt met een inrichting volgens de uitvinding zoals in het volgende beschreven.

Op een Stork 2500 spuitgietmachine met 440 Ton sluitkracht en een 84 mm schroef werden vlakke platen gespoten van Polystyreen, type PS 167 H met 10 wt% Styrolux en 25 een kleurstofmasterbatch. Hierbij werd in het ene geval gebruik gemaakt van een Sulzer static mixer SMX-17, en in het andere geval van een statische menginrichting volgens de uitvinding, gevuld met kogels met een diameter van 3 mm.

Het bleek dat voor een 2 wt% kleurstofmasterbatch dosering de drukval over beide statische mengers vergelijkbaar was. Verder was er op het oog geen verschil in dekking 30 tussen de ingekleurde platen in beide gevallen. Ook voor een 1,2 wt% kleurstofmasterbatch dosering bleek bij gebruik van de inrichting volgens de uitvinding, de dekking van de kleur uniform en homogeen.

1 0 ‘ o £ f l φ

Claims (13)

1. Statische menginrichting voor viskeuze media omvattende een behuizing, met het kenmerk, dat de behuizing ten minste gedeeltelijk is gevuld met meerdere in 5 hoofdzaak bolvormige mengorganen.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat ten minste een deel van de mengorganen een zelfde, in hoofdzaak gelijke, afineting heeft.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat ten minste één ander deel van de mengorganen een andere, in hoofdzaak gelijke, afineting heeft.

4. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat in de behuizing ten minste één, bij voorkeur ringvormig, opvulelement is geplaatst.

5. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de behuizing is voorzien van ten minste één van ten minste één doorstroomopening voorziene wand, welke wand bij voorkeur is voorzien van ten minste één lager.

6. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de behuizing is voorzien van ten minste één deksel, welk deksel bij voorkeur is voorzien van ten minste één doorstroomopening en van ten minste één lager.

7. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat ten minste een deel van de mengorganen een binnen een vooraf bepaald bereik gelegen 20 oppervlakteruwheid heeft.

8. Werkwijze voor het vervaardigen van een inrichting volgens één van de conclusies 1-7, omvattende de stap: A. het aanbrengen in de behuizing van de in hoofdzaak bolvormige mengorganen.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat in stap A ten minste een deel 25 van de mengorganen los in de behuizing wordt aangebracht.

10. Werkwijze volgens één van de conclusies 8 of 9, met het kenmerk, dat voorafgaand aan stap A ten minste een deel van de mengorganen onderling wordt verbonden.

11. Werkwijze volgens één van de conclusies 8-10, met het kenmerk, dat ten minste een deel van de mengorganen na stap A onderling wordt verbonden.

12. Werkwijze volgens één van de conclusies 8-11, met het kenmerk, dat de plaats van ten minste één mengorgaan wordt bepaald met behulp van ten minste één lager. r<f f) C ·"' 1 -

13. Werkwijze volgens één van de conclusies 8-12, met het kenmerk, dat ten minste een deel van de mengorganen een oppervlaktebehandeling ondergaat met als doel de oppervlakteruwheid te bepalen binnen een gewenst bereik. 1016271^