SE432059B

SE432059B - MIXING DEVICE FOR MIXING OF FLOWING MEDIA INCLUDING AT LEAST TWO SYSTEMS OF SEPARATED FLOW CHANNELS

Info

Publication number: SE432059B
Application number: SE8002770A
Authority: SE
Inventors: K Hellgren
Original assignee: Munters Ab Carl
Priority date: 1980-04-11
Filing date: 1980-04-11
Publication date: 1984-03-19
Also published as: JPS56158134A; GB2073604B; NO811261L; DE3114195A1; GB2073604A; JPH025448B2; FR2480135A1; DE3114195C2; FI811119L; SE8002770L

Description

lO l5 20 25 30 35 8092770-9 Detta syfte uppnås genom att anordningen enligt upp- finningen erhållit de i de följande patentkraven angivna kännetecknen. lO l5 20 25 30 35 8092770-9 This object is achieved by the device according to the invention has obtained the claims set out in the following claims the characteristics.

Utföringsformer av blandningsanordningen enligt upp- finningen kommer i det följande att beskrivas i samband med ritningarna. Fig. l visar därvid schematiskt i perspektiv en blandningsanordning eller ett blandningsdon enligt upp- finningen insatt i ett kanalsystem. Fig. 2 visar en planvy av donet i fig. l. Fig. 3 visar en planvy liknande fig. 2 av en ändrad utföringsform. Fig. 4 visar i perspektiv ett blandningsdon med strypanordningar för reglering av flödet genom donet. Fig. 5 visar en planvy av ett blandningsdon försett med ett tryckutjämningsdon. Fig. 6 visar en ändrad utföringsform av ett don liknande det i fig. 5.Embodiments of the mixing device according to The finding will be described in the following in connection with the drawings. Fig. 1 shows schematically in perspective a mixing device or a mixing device according to the finding inserted in a duct system. Fig. 2 shows a plan view of the device in Fig. 1. Fig. 3 shows a plan view similar to Fig. 2 of a modified embodiment. Fig. 4 shows in perspective one mixers with throttling devices for regulating the flow through the device. Fig. 5 shows a plan view of a mixer equipped with a pressure equalizer. Fig. 6 shows a modified embodiment of a device similar to that of Fig. 5.

Den i fig. l visade utföringsformen av blandningsdonet l0 enligt uppfinningen innefattar ett antal grundenheter in- nefattande ett vellat ark l2 som är anbringat mot ett plant ark l4 och därvid bildar s.k. enkelvell. Varannan sä fram- ställd grundenhet eller enkelvell l0, l2 placeras i vinkel, exempelvis såsom visas i fig. l i rät vinkel, i förhållande till intilliggande grundenhet eller enkelvell l0, l2. De av de vellade skiktens korrugeringar bildade, raka kanalerna kommer sålunda att omväxlande förlöpa i två mot varandra vinkelräta riktningar genom hela höjden av blandningsdonets l0 kropp såsom anges med pilarna l6, l8,i fig. l och 2. Ge- nom att donets l0 grundenheter ges en tresidig, företrädes- vis triangulär form, som bäst framgår av fig. 2, med triang- elns kortsidor vinkelräta mot de vellade skiktens korruge- ringar erhålles tvâ system av raka genomgående kanaler där kanalerna i respektive system från var sin separat inlopps- sida A resp. B passerar åtskilda från det andra systemets kanaler till en utloppssida C av blandningsdonet där kana- lerna mynnar gemensamt och med en jämn fördelning av de bå- da systemens kanalmynningar över utloppssidans C yta.The embodiment of the mixer shown in Fig. 1 according to the invention comprises a number of basic units comprising a corrugated sheet 12 applied to a plant sheet l4 and thereby form the so-called single well. Every other so forth set base unit or single shaft l0, l2 is placed at an angle, for example, as shown in Fig. 1 at right angles, in relation to adjacent base unit or single well l0, l2. They off the corrugations of the well-formed layers formed the straight channels will thus alternately run in pairs against each other perpendicular directions through the entire height of the mixer body as indicated by arrows 16, 18, in Figures 1 and 2. by giving the basic units of the device a tripartite, preferential triangular shape, as best seen in Fig. 2, with triangular short sides perpendicular to the corrugated layers of the selected layers. rings, two systems of straight continuous channels are obtained there the ducts in each system from each separate inlet page A resp. B passes separated from the other system ducts to an outlet side C of the mixer where the duct results jointly and with an even distribution of the then the duct openings of the systems over the surface of the outlet side C.

I den i fig. l och 2 på ritningarna visade utförings- formen är till blandningsdonets l0 inloppssidor A och B anslutna två separata tillförselkanaler 20, 22 för tillför- l0 15 20 25 30 35 8002770-9 sel av två strömmar av de medier som skall blandas till do- net l0 och en kanal 24 som leder strömmen av de blandade medierna vidare. Mediernas strömningsriktning är därvid schematiskt angiven med pilar i figurerna. Även om bland- ningsdonet 10 kan användas för blandning av alla strömmande medier exempelvis vätskor, gaser etc. kommer fortsättnings- vis beskrivningen för enkelhetens skull att hänföras till blandning av olika luftströmmar exempelvis för temperatur- utjämning i samband med ventilationsanläggningar.In the embodiment shown in Figs. 1 and 2 of the drawings, the shape is to the inlet sides A and B of the mixer 10 connected two separate supply channels 20, 22 for supply l0 15 20 25 30 35 8002770-9 two streams of the media to be mixed into the net 10 and a channel 24 which conducts the flow of the mixed the media further. The flow direction of the media is then schematically indicated by arrows in the figures. Although mixed The applicator 10 can be used to mix all the streams media such as liquids, gases, etc. will continue to show the description for the sake of simplicity to be attributed to mixing of different air streams, for example for temperature equalization in connection with ventilation systems.

De i blandningsdonets l0 två kanalsystem passerade luftströmmarna kommer, då kanalerna mynnar gemensamt vid den triangelformade kroppens långsida, att blandas vid ut- trädet ur donet 10, som anges med pilarna l6, 18. Eftersom kanalmynningarna som nämnts är jämntfördeladeöver hela donets 10 utloppssida såväl i längd- som höjdled är det klart att blandningen av medierna såsom luftströmmarna blir mycket fullständig och effektiv p g a det stora antalet små kanaler i det att vardera av de båda medierna såsom luft- strömmarna distribueras över hela utloppsytan.The two duct systems in the mixer 10 passed the air currents come, when the ducts open together at the long side of the triangular body, to be mixed at the the tree from the device 10, indicated by the arrows l6, 18. Since the channel openings mentioned are evenly distributed over the entire device 10 outlet side both in length and height, it is clear that the mixture of the media such as the air currents becomes large complete and efficient due to the large number of small channels in which each of the two media such as air the streams are distributed over the entire outlet surface.

Blandarens l0 grundkropp eller enkelvell innefattar i omväxlande plana l4 och vellade l2 skikt som är anbringade mot varandra. De relativt tunna skikten är därvid lämpligen framställda av plast, mineralfibermaterial, exempelvis glas- fibermaterial, metalliska material såsom aluminium, rost- fritt stål etc. eller andra liknande material beroende på den omgivning i vilken blandningsdonet l0 används. Vell- höjden väljes därvid relativt stor för att erhålla ett litet friktionstryckfall. Donet l0 framställes lämpligen genom att rektangulära eller kvadratiska grundenheter av enkelvell staplas på varandra till önskad höjd och förbindes medelst lim- ning, svetsning eller liknande, varefter den önskade triangu- lära formen uttages genom diagonal delning av den kvadratiska eller rektangulära kroppen så att åtminstone två triangulära blandardon erhålles. Naturligtvis är det tänkbart att blandar- kroppen kan ha en från den rent tresidiga formen med raka sidor avvikande form och att kroppar med såväl tresidig form som 10 15 20 25 30 8ÜÛ277Û~9 annan form kan framställas genom separat tillskärning av varje enkelvellskikt av vilken kroppen är sammansatt.The mixer's 10 basic body or single well includes i alternating flat l4 and welded l2 layers applied against each other. The relatively thin layers are then suitable made of plastic, mineral fiber materials, such as glass fibrous materials, metallic materials such as aluminum, stainless free steel etc. or other similar materials depending on the environment in which the mixer 10 is used. Well- the height is then chosen relatively large to obtain a small one friction pressure drop. The device 10 is suitably manufactured by rectangular or square basic units of single well stacked on top of each other to the desired height and connected by means of welding, or the like, after which the desired triangle learn the shape is taken by diagonal division of the square or rectangular body so that at least two triangular mixers are obtained. Of course, it is conceivable that the body can have one from the purely three-sided shape with straight sides deviating shape and that bodies with both three-sided shape and 10 15 20 25 30 8ÜÛ277Û ~ 9 another form can be prepared by separate cutting of each single-well layer of which the body is composed.

Vid den i fig. 3 visade utföringsformen av blandnings- don l0a är detta anslutet till två tillförselkanaler 26, 28 med olika bredd, varvid donets l0a triangulära form ej läng- re är symmetrisk utan kortsidorna har olika längd för an- passning till de olika kanalbredderna.In the embodiment of mixing mixture shown in Fig. 3 don l0a this is connected to two supply channels 26, 28 of different widths, the triangular shape of the device 10 not is symmetrical but the short sides have different lengths for fit to the different channel widths.

Det framgår av figurerna 2 och 3 att de raka kana- lerna från inloppssidan A resp. B till utloppssidan C har varierande längd beroende pâ om kanalen börjar vid bland- ningsdonets TO, l0a rätvinkliga hörn eller ligger närmare ett av dess spetsiga hörn. Denna längddifferens kan ge en viss skillnad i tryckfall över blandningsdonets l0, l0a olika partier som i sin tur kan ge upphov till snedbalans i det utströmmande blandade luftflödet vid donets utlopps- sida C.Figures 2 and 3 show that the straight channels from the inlet side A resp. B to the outlet side C has varying length depending on whether the channel starts at mixed the TO, l0a rectangular corners or is closer one of its pointed corners. This length difference can give one some difference in pressure drop across the mixer l0, l0a different parties which in turn can give rise to an imbalance in the outflowing mixed air flow at the outlet of the device page C.

Detta problem kan lösas på flera sätt enligt uppfin- ningen. Som framgår av figur 4 vänstra delen är vid den spetsiga änden av blandningsdonet 10 anordnade lister 30, 32, 34 som täcker en del av mynningarna till kanalerna pâ in- loppssidan B. På detta sätt kommer en strypning att ske av den luftmängd som inströmmar vid donets spetsiga ändar, dvs. där kanalerna är kortast, så att en balans åstadkommes i den genom blandarkroppen passerande luftmängden. På detta sätt kommer ungefär samma mängd luft att utströmma jämnt förde- lat över donets utloppsyta C. Som framgår av fig. 4 är lis- ten 34 som är belägen närmast donets l0 spets bredare än de längre bort från spetsen belägna listerna 32 och 30.This problem can be solved in several ways according to the invention. ningen. As shown in Figure 4, the left part is at it pointed ends of the mixer 10 arranged strips 30, 32, 34 covering part of the mouths of the channels on the inlet flea side B. In this way a throttling will take place the amount of air flowing in at the pointed ends of the device, i.e. where the channels are shortest, so that a balance is achieved in it the amount of air passing through the mixer body. In this way approximately the same amount of air will flow out evenly over the outlet surface C of the device. As can be seen from Fig. 4, the 34 which is located closest to the tip of the device 10 wider than the strips 32 and 30 further away from the tip.

Genom lämpligt arrangemang av listernas bredd och lägen kan en relativt god utjämning av luftbalansen över donet l0 er- hållas.By appropriate arrangement of the widths and positions of the strips can a relatively good balancing of the air balance over the device 10 held.

Strypningen av luftströmmen vid blandardonets l0 spet- siga ändar kan även, såsom visas i fig. 4 högra delen, åstad- kommas med perforerade plåtar med olika hâlprocent. Som fram- går av figuren har plåten 36 ett färre antal häl än plåten 38, som ligger längre in mot donets l0 mitt, dvs. täcker kana- ler med större längd, medan de kanaler som ligger ännu längre in mot donets l0 mitt helt saknar strypanordningar. Med till- lO l5 20 25 30 35 5 hjälp av de perforerade plâtarna 36, 38 kan en mycket nog- grann reglering och utjämning av luftströmmen genom bland- ningsdonet l0 erhållas.The restriction of the air flow at the tip of the mixer 10 even the right part, as shown in Fig. 4, can provide come with perforated plates with different half percent. As presented goes from the figure, the plate 36 has a smaller number of heels than the plate 38, which lies further towards the center of the device 10, i.e. covers kana- smiles with greater length, while the channels that lie even longer towards the donet l0 my completely lacking throttling devices. With the addition lO l5 20 25 30 35 5 with the aid of the perforated plates 36, 38 a very accurate regular regulation and equalization of the air flow by mixing the device 10 is obtained.

Ett annat sätt att utjämna flödena över blandnings- donet är att förse detsamma med tryckutjämningsdon, såsom visas i fig. 5 och.6. Det i fig. 5 visade tryckutjämnings- donet 40 är utfört i samma material som blandningsdonets l0 kropp och med lager av enkelvell staplade på varandra, före- trädesvis med samtliga vell-lager parallella. Tryckutjäm- ningsdonet 40 har därvid raka kanaler som förlöper från en kortsida D av donet 40 parallellt med den andra kortsidan E fram till en sned sida F som ansluter till en av blandnings- donets l0 inloppssidor, så att kanalerna i tryckutjämnings- donet 40 kommunicerar med kanalerna i blandningsdonet l0.Another way to equalize the flows over the mixing the device is to provide the same with pressure equalizers, such as shown in Figures 5 and 6. The pressure equalization shown in Fig. 5 the device 40 is made of the same material as the mixing device 10 body and with single-layer layers stacked on top of each other, treads with all well-layers parallel. Pressure equalization the actuator 40 then has straight channels extending from one short side D of the device 40 parallel to the other short side E up to an oblique side F which connects to one of the mixing the inlet sides of the device 10, so that the channels in the pressure equalization the device 40 communicates with the channels in the mixing device 10.

Tryckutjämningsdonets 40 vellhöjd och kantlängdatfavpassas därvid på ett sådant sätt, att tryckfallet vid mediets passage genom de längsta kanalerna i tryckutjämningsdon, resp blandningsdon blir tillnärmelsevis lika stora. De i fig. 5 visade tryckutjämningsdonen kan liksom blandningsdonen fram- ställas från en kvadratisk eller rektangulär kropp, som de- las diagonalt. I fig. 6 visas ett fall, där tryckutjämnings- donens anpassning till tryckfallen i blandningsdonet lett till en oregelbunden form. 4 De i fig. 5 och 6 visade tryckutjämningsdonen 40, 40a åstadkommer ett likformigt fördelat flöde till varje kanal hos blandningsdonen 10, l0a och kan därför användas vid höga krav då en exakt blandning önskas medan utförandet med stryp- ningslister 30, 32, 34 eller -plåtar 36, 38 enligt fig. 4 lämpligen används, då kraven på blandningens jämnhet är måttliga.The well height and pressure length of the pressure equalizer 40 are adjusted thereby in such a way that the pressure drop at the medium passage through the longest channels in pressure equalizers, resp mixers become approximately equal in size. The ones in Fig. 5 The pressure equalizers shown can, like the mixers, from a square or rectangular body, which is the diagonal. Fig. 6 shows a case where the pressure equalization the adaptation of the device to the pressure drops in the mixer led to an irregular shape. 4 The pressure equalizers 40, 40a shown in Figs. 5 and 6 provides a uniformly distributed flow to each channel of the mixers 10, 10a and can therefore be used at high requirements when an exact mixture is desired while the design with throttling strips 30, 32, 34 or plates 36, 38 according to Fig. 4 suitably used, as the requirements for the uniformity of the mixture are moderate.

Det framgår av ovanstående att ett blandningsdon åstad- kommits, i vilket tryckfallet över blandningsdonet är väsent- ligt lägre än vid hittills använda blandare. Det kräver även väsentligt mindre volym än de hittills förekommande anord- ningarna. Även när det gäller materialet för donets uppbygg- nad krävs en mindre mängd, varvid dessutom ett tunt material kan användas då de olika lagren effektivt stöder varandra. 3ÛÛ277Û~9 l0 15 20 25 30 35 För att öka blandningsdonets hanterbarhet kan ett skyddande hölje (ej visat) anordnas runt donet och likaså kan detta insättas i kanalsystemet med tillhjälp av hörnprofiler 42, som visas i figurerna.It can be seen from the above that a mixer provides in which the pressure drop across the mixer is significant lower than with mixers used so far. It also requires significantly smaller volume than the existing devices the ings. Also with regard to the material for the construction of the device, a smaller amount is required, in addition to a thin material can be used when the different layers effectively support each other. 3ÛÛ277Û ~ 9 l0 15 20 25 30 35 To increase the handling of the mixer can a protective housing (not shown) is arranged around the device and so can this inserted into the duct system by means of corner profiles 42, shown in the figures.

För temperaturutjämning ger donet en mycket god bland- ningseffekt vid blandning av två medier med olika temperatur.For temperature equalization, the device provides a very good mixture effect when mixing two media with different temperatures.

Blandningsdonet enligt uppfinningen är även mycket användbart vid kemiska kontinuerliga processer där det förekommer bland- nings- och/eller reaktionssteg. Vid blandningssteg ger donet blandning på mycket kort tid. En god blandning innebär korta- re diffusionsväg för de ämnen som skall reagera och följakt- ligen sker hela reaktionen snabbare, vilket ger större pro- duktion per tidsenhet. Vid momentan reaktion i reaktionssteg är blandningshastigheten helt avgörande för produktflödet.The mixer according to the invention is also very useful in the case of chemical continuous processes where there are mixed and / or reaction steps. In mixing steps, the device gives mixture in a very short time. A good mix means short- diffusion pathway for the substances to be reacted and consequent the whole reaction takes place faster, which gives greater production per unit of time. In case of instantaneous reaction in reaction step the mixing speed is absolutely decisive for the product flow.

Den snabba och intima blandningen som erhålles i blandnings~ donet enligt uppfinningen möjliggör en stor kontinuerlig pro- duktion vid liten reaktionsvolym. Vid snabba reaktioner sker blandning och reaktion samtidigt med åtföljande temperatur- ökning eller -minskning som följd. Den goda blandningen ger en jämn temperatur utan stråk med över- eller undertempera- tur.The fast and intimate mixture obtained in the mixture the device according to the invention enables a large continuous production at small reaction volume. In case of rapid reactions occur mixing and reaction simultaneously with the accompanying temperature increase or decrease as a result. The good mix gives an even temperature without streaks with over- or under-temperature lucky.

Det är klart att uppfinningen ej är begränsad till de visade utföringsformerna utan att dessa kan ändras och varieras inom ramen för de följande patentkraven. Sålunda är det klart att blandningsdonet 10, l0a ej behöver ha den i de olika figurerna visade orienteringen utan att det lika- väl kan anordnas med skikten av enkelvell stående eller i and- ra lägen relativt horisontalplanet. Likaså behöver naturligt- vis vinkeln mellan kanalerna i de intilliggande skikten av enkelvell ej vara rät, utan kommer att variera beroende på formen hos blandningsdonet. Det är naturligtvis även tänk- bart att blandningsdonet är avsett för blandning av fler medier än två. Därvid är det tänkbart att anordna fler in- loppssidor från vilka raka kanaler förlöper pä ett sådant sätt, att de jämnt fördelade mynnar i en gemensam utlopps- Sídä- Vidare kan det bl.a. med hänsyn till tillgängliga tryckfall och förekommande olikheter i flöden, vara för- äÛÛ277lIi-9 deiaktigt att ha en annan Ve11höjd på de kanaier, som iöper i den ena riktningen än på kanaierna iöpande 1 den andra riktningen.It is clear that the invention is not limited to those shown embodiments without being able to change and varied within the scope of the following claims. Thus it is clear that the mixing device 10, 10a does not have to have it in the various figures showed the orientation without can be arranged with the layers of single-well standing or in positions relative to the horizontal plane. Likewise, natural- show the angle between the channels in the adjacent layers of single well not be right, but will vary depending on the shape of the mixer. It is, of course, also conceivable that the mixer is intended for mixing more media than two. In doing so, it is conceivable to arrange more race sides from which straight channels run on such way, that the evenly distributed mouths in a common outlet Sídä- Furthermore, it can i.a. with regard to available pressure drops and any differences in flows, be äÛÛ277lIi-9 deiaktigt to have a different Ve11höjd on the canaries, which opens in one direction than on the canaries opening 1 the other direction.

Claims

aooevio-9 i »y a 'PATENTKRAV ~ a

Mixing device for mixing flowing media such as gases, liquids, etc., comprising at least two systems of separate flow channels, each leading from its inlet side (A, B) to and opening at a common outlet side (C) of the mixing device, characterized in that several flat layers provided with flow channels are located next to each other and with the channels in the different layers extending at an angle relative to each other in such a way that the channels in each layer lead from one of the inlet sides (A, B) to the outlet side ( C).

Device according to claim 1, characterized in that the mixing device (10, 10a) comprises at least two layers of single well, i.e. flat (14) and curved (12) sheets arranged in contact with each other.

Device according to claim 2, characterized in that the layers of single sheet are arranged with the corrugated rings of the rolled sheets (12) arranged at an angle relative to each other in adjacent single sheet layers.

Device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the mixing device (10, 10a) is in plan view. has the shape of a three-sided body, preferably a triangle, the short sides of the triangle being inlet sides (A, B) while its long side constitutes the outlet side (C) of the mixing body.

Device according to Claim 4, characterized in that the channels of the three-sided mixer (10a) have different high waves from the inlet side (A and B) for adaptation to different large inlet flows.

Device according to claim 4, characterized in that the short sides of the three-sided mixer (l0a) are of different lengths for adaptation to different large inlet flows.

Device according to claim 4, 5 or 6, characterized in that throttling means (30-38) are arranged at the corners of the three-sided or triangular mixer (10, 10a), which connect to the common outlet side to equalize or balance the air flow over the body of the mixer. 8002770-'9

Device according to claim 7, characterized in that the throttling means are in the form of strips (30-34) which cover a certain number of channel openings on the inlet sides (A, B) of the mixer and that the strips (30-34) are covered. surface increases in the direction of said corner of the mixer.

Device according to claim 7, characterized in that the throttling means are in the form of perforated plates (36, 38) arranged over the inlet sides (A, B) of the mixer (10) and that the perforation of the plates is more sparse in the direction towards said corner of the mixer.

l0. Device according to claim 4, 5 or 6, characterized in that equalizing devices (40, 40a) provided with straight, mutually parallel channels are connected to the inlet sides (A, B) of the mixing device (10, 10a), which have such a shape that its channels together with the channels of the mixer form flow passages with substantially the same pressure drop regardless of the position of the passages relative to the mixer.