PL106155B1 - Mieszalnik statyczny - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest mieszalnik staty¬ czny do mieszania mediów plynnych, a zwla¬ szcza cieczy o duzej lepkosci.

Powszechnie znane sa mieszalniki z ruchomym elementem konstrukcyjnym, zwanym mieszadlem, sluzace do mieszania rozmaitych materialów, pro¬ wadzenia reakcji chemicznych itp. Urzadze¬ nia takie, stosowane do operacji prowadzo¬ nych w systemie ciaglym, wykazuja jednak szereg niedogodnosci. Sa one mianowicie dosc zlo¬ zone pod wzgledem konstrukcyjnym, a zatem stosunkowo kosztowne, wymagaja zuzywania dosc duzych ilosci energii elektrycznej; w razie stoso¬ wania zwiekszanego cisnienia klopotliwa jest ich eksploatacja wskutek koniecznosci stosowania uszczelnien na ruchomych czesciach.

Wad tych nie wykazuja, a przynajmniej nie w tym samym stopniu, mieszalniki statyczne, za¬ wierajace w przestrzeni mieszajacej nieruchome elementy konstrukcyjne wymuszajace zmiany kie¬ runku przeplywu plynu i/lub podzial calego stru¬ mienia na mniejsze.

Znane sa rozmaite tego typu mieszalnilki. Nale¬ py do nich mieszalnik przedstawiony w. opisie patentowym NRD nr 100881 (Obst i Lager), za¬ wierajacy w rurze szereg koncentrycznie umiesz¬ czonych pierscieni, w opisach patentowych Sta¬ nów Zjednoczonych Ameryki nr 3286092 (Arme- niades i inni) oraz 3664638 i 3704006 (Kenics), za- -wierajacy szereg umieszczonych jedna za druga 19 ksztaltek dzielacych komore mieszania na dwa kanaly, w zgloszeniach patentowych firmy Komax, zawierajacy ksztaltki dzielace komoTe mieszania na wiele kanalów; wszystkie te mieszalniki, cha¬ rakteryzujac sie wprawdzie dosc niskimi oporami przeplywu, nie zapewniaja jednak uzyskania w pelni jednorodnej mieszaniny stanowiacej pro- dukt.

Znane sa równiez inne typy mieszalników sta¬ tycznych, takie jak przedstawiony w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 37856210 (Sulzer), zawierajacy faliste blachy two¬ rzace szereg krzyzujacych sie kanalów, oraz mr 3583678 i 340486® (Ross-Dow Chemical Co.) za¬ wierajacy szereg komór polaczonych kapilarami przewodaimi. Mieszalniki te, choc daja lepsze wy¬ mieszanie strumieni, odznaczaja sie wysokimi oporami przeplywu, co w skutkach przejawia sie równiez w wiekszym zuzyciu energii potrzebnej do przetloczenia plynów przez mieszalnik; po¬ dobna jest sytuacja w przypadku aparatów wy¬ pelnionych materialami ziarnistymi.

Mieszanie w mieszalindiku wedlug wynalazku osiaga sie przez umieszczenie w kanale, przez który przeplywaja mieszane materialy, zbiorów sztywnych tasm spiralnie skreconych wokól wla¬ snej osi, ulozonych równolegle do osi kanalu i do siebie. W srodku kazdego zbioru znajduje sie jedna tasma otoczona tasmami na przemian le¬ wo- i pTawoskretnymi; tasmy te sa otoczone 106 155106 155 3 4 scianami kanalu mieszalnika lub tez kolejna war¬ stwa tasm, na przemian lewo- i prawoskretnych.

^^*Sfcok...wszyistiyc{i tasm w zbiorze jest jednakowy (w „ kolejnych> ibiorach moga sie róznic), a ich ¦ dlugosc jest tai£ dobrana, aby czolowe krawedzie tasm z sasiadujacych zbiorów byly ustawione do i siebie pod pe^ayim katem, korzystnie 90°. Srod- 4— -46©we-4asm^wi sasiadujacych zbiorach sa, korzy¬ stnie na przemian lewo- i prawoskretne, a ich krawedzie czolowe sa ustawialne do siebie pod pewnym katem, korzystnie 90°. Korzystne jest sto¬ sowanie tasm, które po rozwinieciu stanowia pla¬ skowniki o przekroju prostokatnym.

Dzieki takiej konstrukcji strumien materialu przeplywajacego przez mieszalnik jest wielokrot¬ nie dzielony na mniejsze strumienie, mieszajace sie dodatkowo ze soba na drodze przeplywu.

Osiaga sie doskonale wymieszanie nawet przy niewielkiej predkosci przeplywu przy stosunkowo nieduzych oporach przeplywu. Ponadto, urzadze¬ nie wedlug wynalazku pozwala na intensyfikacje wymiany ciepla miedzy medium przeplywajacym przez mieszalnik a znajdujacym sie po zewne¬ trznej stronie kanalu noisniikiem ciepla. Mieszajac dobrze strumienie w kierunku poprzeczny/m do ogólnego kierunku .przeplywu*, powoduje nieznacz¬ ne tylko mieszanie w kierunku zgodnym, z ogól¬ nym kierunkiem przeplywu.

Dzieki tym cechom urzadzenie wedlug wyna¬ lazku mozna z powodzeniem stosowac nie tylko jako mieszalnik, ale takze jako wymiennik ciepla, zwlaszcza do- cieczy lepkich, lub tez jako reaktor, zwlaszcza do prowadzenia procesów polimeryzacji.

Przyklad mieszalnika wedlug wynalazku przed¬ stawiono na rysunku, na którym Fig. 1 przedsta¬ wia przekrój podluzny mieszalnika z dwoma zbio¬ rami tasm, Fig. 2 przedstawia przekrój poprzecz¬ ny A^—A mieszalnika przy wylocie, zas Fig. 3 — przekrój B—B przy wlocie do mieszalnika. Mie¬ szalnik stanowi rure, w srodku której znajduja sie tasmy 2 spiralnie skrecone o 90°; L ozna¬ cza tasme lewoskretna, zas P — prawoskretna.

Sposób ulozenia tasm w rurze pokazano na prze¬ krojach A—A i B—B; w kazdym zbiorze znajduje sie 7 tasm wykonanych z plaskowników o sze¬ rokosci równej 1/3 srednicy rury i dlugosci rów¬ nej srednicy rury. Od strony wlotu do mieszal¬ nika (przekrój B—B) krawedzie czolowe tasm otaczajacych tasme srodkowa sa ulozone w ro¬ zetke, natomiast z drugiej strony stykaja sie ze soba i sa ulozone w szesciokat foremny.

Skutecznosc dzialania mieszalnika wedlug wy¬ nalazku zilustrowano ponizszymi przykladami w niczym nie ograniczajacymi zakresu wynalazku okreslonego w

Claims (4)

zastrzezeniach. Przyklad I. Mieszalnik wedlug opisanej wy¬ zej konstrukcji, o srednicy 90 mm i dlugosci 900 mim, zawierajacy 10 elementów (zbiorow> skladajacych sie z 7 tasm uzyskanych przez spi¬ ralne zwiniecie plaskowników o rozmiarach 30X9fr mm, takie aby krawedzie czolowe poszczególnych 5 plaskowników byly skrecone w stosunku do siebie o 90°, zastosowano do mieszania reagentów w pro¬ cesie ciaglego zmydlania (ciekle mydlo, kwasy tlu¬ szczowe i roztwór lugu sodowego). Stosunek lep¬ kosci reagentów, najbardziej i najmniej lepkiego,, 10 wynosil okolo 1000:1. Przy natezeniu przeplywu reagentów przez mieszalnik wynoszacym 15000 kg/godz uzyskano produkt jednorodny o dobrej ja¬ kosci pozostajacej w zgodnosci z wymaganiami norm. Spadek cisnienia w mieszalniku przy tym 15 natezeniu przeplywu wynosil 0,05 ata. Przyklad II. Mieszalnik wedlug opisanej wy¬ zej konstrukcji O' srednicy 15 mm i dlugosci 45© mm, zawierajacy 30 elementów (zbiorów) sklada¬ jacych sie z 7 tasm uzyskanych przez spiralne zwi- 20 niecie plaskowników o rozmiarach 5X1(5 mm, ta¬ kie aby krawedzie czolowe poszczególnych plasko¬ wników byly skrecone w stosunku do siebie o 90°, zastosowano do- mieszania poliestru ze styrenem.. Stosunek lepkosci obu skladników zywicy wynosil 25 okolo 6000:1. Przy natezeniu przeplywu skladników przez mieszalnik wynoszacym 300 kg/godz uzyska¬ no produkt jednorodny o dobrej jakosci pozostaja¬ cej w zgodnosci z wymaganiami norm. Spadek cis¬ nienia w mieszalniku przy tym natezeniu przeply- 30 wu wynosil ok. 0,05 ata. Zastrzezenia patentowe

1. Mieszalnik statyczny, zawierajacy przestrze- 35 nie lub przestrzen wypelniona nieruchomymi ele¬ mentami, znamienny tym, ze zawiera zbiory szty¬ wnych tasm spiralnie skreconych wokól wlasnej, osi, ulozonych równolegle do osi rury i do siebie w taki sposób, ze w srodku kazdego zbioru znajdu- 40 je sie jedna tasma otoczona tasmami na przemian lewo- i prawoskretnymi, na zewnatrz których umieszczone sa, ewentualnie, nastepne tasmy lewo- i prawoskretne, lub sciana ograniczajaca prze¬ strzen, a krawedzie czolowe tasm otaczajacych l 45 sasiadujacych zbiorów, sa ustawione od siebie pod katem równym 10—90°.

2. Mieszalnik wedlug zastrz. 1, znamienny tym,. ze zbiór sklada sie z 7 tasm tak ulozonych, aby kazda z tasm otaczajacych tasme srodkowa styka- 50 la sie z tasma srodkowa* sciana kanalu i sasiadu¬ jacymi tasmami otaczajacymi tasme srodkowa.

3. Mieszalnik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera tasmy, które po rozwinieciu stanowia, plaskowniki o przekroju prostokatnym. 55

4. Mieszalnik wedlug zastrz. 1, znamienny tym,. ze krawedzie czolowe kazdej z tasm ustawione sa, wzgledem siebie pod katem 60—-90°.106 155 A1 \///^//////^///M////////////////'/////j//////l///y///^y^//y//j//////^ %A wA//»/s///s/s/;/ws//SMj///lwj/////s//////;//j///////nim IA dl =H Fig.2 Fig.1 Fig.3