WO1993000990A1 - Statischer mischer - Google Patents

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WO1993000990A1
WO1993000990A1 PCT/DE1992/000549 DE9200549W WO9300990A1 WO 1993000990 A1 WO1993000990 A1 WO 1993000990A1 DE 9200549 W DE9200549 W DE 9200549W WO 9300990 A1 WO9300990 A1 WO 9300990A1
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WO
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deflection elements
static mixer
mixer according
rows
elements
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PCT/DE1992/000549
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Inventor
Gerhard Berner
Günther PRÖBSTLE
Wolfgang Herr
Lothar Balling
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Siemens Aktiengesellschaft
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Priority to JP50188693A priority patent/JP3174054B2/ja
Priority to EP92913854A priority patent/EP0594657B1/de
Priority to DE59207504T priority patent/DE59207504D1/de
Priority to CA002113176A priority patent/CA2113176C/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/431—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/431—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B01F25/43197—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor characterised by the mounting of the baffles or obstructions
    • B01F25/431973—Mounted on a support member extending transversally through the mixing tube

Definitions

  • the invention relates to a static mixer with a plurality of deflection elements arranged in a flow channel
  • Static mixers are generally installed in pipelines or in other flow channels and serve to distribute substances previously introduced into the pipeline or into the flow channel as homogeneously as possible in the flow medium. For example, it can be used to mix various previously introduced gases. It can also be used to evenly distribute liquid or dusty substances in a gas stream. Static mixers can also be used in liquids.
  • Known static mixers consist of one or two deflection elements - mostly triangular sheets - which are anchored more or less obliquely in the flow path (see Balke Dürr, special print C56, from VGB Krafttechnik H8 / 1983, pages 676 to 678).
  • a static mixer has also become known in which several small deflection elements are arranged next to one another in a plane perpendicular to the axis of symmetry of the gas channel.
  • static mixers good mixing of the gases or substances previously injected into the gas stream can already be achieved at a relatively short distance from the deflection elements.
  • it is a peculiarity of such static mixers with relatively small deflection elements that local concentration differences can be compensated for relatively well and also quickly.
  • large differences in concentration for example between two opposite sides of the flow channel, can only be compensated for inadequately.
  • the object of the invention is to develop a static mixer which, with a shortened mixing distance, is able both to equalize large-scale and local concentration differences equally.
  • a plurality of deflecting elements which are small in relation to the diameter of the flow channel are used, the deflecting elements are arranged in rows which are parallel to one another and oriented transversely to the axis of symmetry of the flow channel and the deflecting elements of each row in the same direction in the direction parallel to each row and inclined in the opposite direction to the deflection elements of the respectively immediately adjacent rows ensures that both large-scale concentration differences and local concentration differences are equally well balanced. Large-scale concentration differences are reduced by the gas streams running along the rows and crossing the entire flow channel. Local concentration differences, on the other hand, compensate for one another at the boundaries of the opposite flow directions via the edge vortices. Overall, this means that the distance of the gas until the individual components are completely mixed in the flow direction behind the deflection elements is minimized.
  • the deflection elements can be inclined by about 10 * to 45 * about axes perpendicular to the direction of the rows and perpendicular to the axis of symmetry of the flow channel. This measure contributes to faster mixing.
  • the rows can extend from one boundary wall to the opposite boundary wall of the flow channel. This promotes a large-scale concentration balance.
  • a particularly simple construction results if the deflection elements in the embodiment of the invention are fastened on a support grid extending transversely to the axis of symmetry of the gas channel. This construction is relatively simple, stable and space-saving to install.
  • a particularly intimate mixing is achieved if two in each case in a further development of the invention
  • Adjacent rows of deflection elements are arranged in close proximity to one another in pairs.
  • the turbulence in the region of these deflection elements is greatly intensified, which is equivalent to a further intensification of the local intimate mixing.
  • FIG. 1 shows a plan view of a static mixer installed in a rectangular flow channel
  • FIG. 2 shows a section along line II-II of FIG. 1
  • FIG. 3 shows a section along line III-III of FIG. 1
  • FIG. 4 shows a plan view of one in one 5 a section along the line VV of FIG. 4,
  • FIG. 6 a section along the line VI-VI of FIG. 4,
  • FIG. 7 a plan view of a static mixer with increased local turbulence used in a rectangular flow channel
  • FIG 8 shows a section along the line VIII-VIII of the figure
  • FIG. 9 shows a section along the line IX-IX of FIG. 7
  • FIG. 10 shows a view of a mixer with diagonal to the
  • FIG 11 is a section along the line XI-XI of Figure 10.
  • FIG. 1 shows a plan view of a static mixer 2 according to the invention installed in a rectangular flow channel, here a gas channel 1.
  • a support grid 8 is inserted in the gas channel 1, perpendicular to its axis of symmetry 6, which consists of struts 10 which are perpendicular to one another 11, in the exemplary embodiment made of flat steel.
  • Triangular deflection elements 12 made of sheet metal are welded on at the crossing points of the struts 10, 11 of the support grid 8. As shown in the illustrations in FIGS.
  • these deflection elements 12 are welded onto the outflow side of the support grid 8. It can be seen from FIGS. 1 and 2 that the deflection elements 8 are inclined by approximately 30 * with respect to the axis of symmetry 6 of the gas channel 1. 1 shows that the deflection elements 12 are arranged in rows on the support grid 8 and the deflection elements of each row 14, 15, 16, 17, 18 are inclined in the same direction in the direction of the row with respect to the main flow direction 4. The deflection elements of the respectively adjacent rows are inclined in the opposite direction, but by the same angle of inclination. It is also noticeable that the deflection elements are much smaller in their dimensions or with their edge length than the dimensions of the gas channel 1. In the exemplary embodiment, the edge lengths of the deflection elements 12 are less than one tenth of the width or length of the gas channel 1.
  • the deflecting elements 12 of each row 14, 15 induce , 16, 17, 18 a transverse flow 22 in the gas channel 1, which extends from one boundary thereof to the opposite boundary.
  • the immediately adjacent rows of Deflection elements 12 produce such a transverse flow 22 from one boundary of the gas channel 1 to the opposite one, but with the flow direction reversed. This achieves a large-scale mass transfer across the entire gas channel 1 at the shortest possible distance.
  • the opposite directions of flow of the gas cause ring vortices 20 at their boundaries, which ensure intimate local mixing.
  • the gas flows responsible for the large-area mixing through the gas channel are shown in FIG. 1 with straight arrows 22, the vortices responsible for the local intimate mixing are indicated in FIG. 1 by circular arrows 20.
  • FIG. 4 shows a top view of another static mixer 32 according to the invention installed in a tubular gas channel 30.
  • the static mixer comprises a support grid 34, which is installed perpendicular to the axis of symmetry 33 of the gas channel 30 and comprises struts 36, 37 which are perpendicular to one another These struts attach deflectors 38.
  • the transverse struts 36 are welded below the longitudinal struts 37 and the deflecting elements 38 are not welded to the longitudinal struts 37 at the crossing points of the struts of the supporting grid, but in between.
  • the deflection elements 38 are arranged in rows and the deflection elements of each row are identical to one another and inclined in the opposite direction to the deflection elements of the respectively adjacent row.
  • this static mixer 32 When this static mixer 32 is in operation, when the deflection elements 38 are flown against by the gas stream 39, it is similar to the exemplary embodiment in FIGS 3 through each row of equally inclined deflection elements 38, a transverse flow directed across the gas channel and crossing the entire gas channel 30 is generated, which is exactly opposite to the respectively adjacent transverse flow. Compare the straight arrows 40 in FIG. 4.
  • FIG. 7 shows a plan view of another static mixer 54 according to the invention installed in a rectangular gas channel 50 perpendicular to its axis of symmetry 52.
  • the deflection elements 56, 57 are fastened on a support grid 58 made of struts 60 oriented perpendicular to one another.
  • the deflection elements 56, 57 are arranged in rows, wherein the deflection elements of one and the same row are all inclined transversely to the gas flow 62 and the deflection elements 56, 57 of the respectively adjacent row are all inclined in the opposite direction to the gas flow.
  • Embodiments have been shortened a little further.
  • FIG. 10 shows a top view
  • FIG. 11 shows a modification of the static mixer 54 of FIG. 7 in side view
  • a flat support grid 70 made of struts 72 oriented perpendicular to one another is arranged in a rectangular gas channel 74 perpendicular to its axis of symmetry 76 .
  • the same deflection elements 78, 79 as in FIG. 7 are arranged in rows and two deflection elements 78, 79 of immediately adjacent rows are pressed close together and inclined in the opposite direction to the primary gas flow 75.
  • the pairs of deflection elements 78, 79 fastened along the same struts 72 are each arranged in mirror image, so that non-mirror image pairs of deflection elements can only be found in rows diagonally to the support grid 70.
  • this static mixer 80 is therefore particularly suitable for intensive mixing of substances which are already mixed to a certain extent evenly in the inflowing gas stream.
  • the static mixers disclosed can be used not only in process engineering for uniform mixing of different material flows, that is to say gases, liquids and / or solids transported therein. With such static mixers, even more uniform mixing of different reactants in the chemical industry can be carried out over relatively short distances.
  • the denitrification of flue gases in power plants and in waste incineration can be favorably influenced by mixing the reducing agent - usually the NH, - with the flue gas very evenly.

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Abstract

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, in einen Strömungskanal eingebrachte Stoffe möglichst homogen im Strömungsmedium zu verteilen. Dabei soll eine vollständige Durchmischung auf einer möglichst kurzen Wegstrecke erreicht werden. Hierzu sieht die Erfindung vor, daß eine Vielzahl von in bezug zum Durchmesser des Strömungskanals (1, 30, 50, 74) kleinen Auslenkelementen (12, 38, 56, 57, 78, 79) verwendet sind, diese Auslenkelemente in untereinander parallelen, quer zur Symmetrieachse (6, 33, 52, 76) des Strömungskanals ausgerichteten Reihen angeordnet und die Auslenkelemente einer jeden Reihe gleichsinnig in Richtung parallel zur Reihe und gegensinnig zu den Auslenkelementen der jeweils unmittelbar benachbarten Reihen geneigt sind. Der Anmeldungsgegenstand ist bei allen statischen Mischern für gasförmige und flüssige Medien anwendbar.

Description

Statischer Mischer
Die Erfindung bezieht sich auf einen statischen Mischer mit mehreren in einem Strömungskanal angeordneten Auslenkelementen
Statische Mischer werden im allgemeinen in Rohrleitungen oder in anderen Strömungskanälen eingebaut und dienen dazu, zuvor in die Rohrleitung bzw. in den Strömungskanal eingebrachte Stoffe möglichst homogen im Strömungsmedium zu verteilen. So können damit zum Beispiel verschiedene zuvor eingebrachte Gase miteinander vermischt werden. Auch können damit flüssige oder staubförmige Stoffe in einem Gasstrom gleichmäßig verteilt werden. Darüber hinaus ist der Einsatz statischer Mischer auch in Flüssigkeiten möglich.
Bekannte statische Mischer bestehen aus einem oder zwei Auslenkelementen - meist dreieckige Bleche - die mehr oder weniger schräg im Strömungsweg verankert sind (vergleiche Balke Dürr, Sonderdruck C56, aus VGB Kraftwerkstechnik H8/1983, Seiten 676 bis 678. Diese Auslenkelemente erzeugen heftige Wirbel, die stromab zu einer intensiven Durchmischung des Gasstroms und aller zugegebenen Komponenten führt. Es ist jedoch eine Eigenart solcher statischer Mischer, daß die vollständige Durchmischung der Komponenten erst in einem hinreichend großen Abstand hinter dem statischen Mischer bzw. hinter den Auslenkelementen erreicht wird. Dieser Abstand beträgt in gasförmigen Medien etwa das 10- bis 20fache des Rohrquer¬ schnitts. Dies führt dazu, daß hinter den Auslenkelementen hinreichend viel Platz vorhanden sein muß, bevor die nachfolgenden Bauelemente, denen die Mischung zugeführt werden soll, angeschlossen werden können. Bei vielen industriellen Anlagen ist dieser Platz jedoch nur sehr knapp bemessen und in nicht ausreichendem Maße verfügbar.
Es ist auch schon ein statischer Mischer bekannt geworden, bei dem in einer Ebene senkrecht zur Symmetrieachse des Gaskanals mehrere kleine Auslenkelemente nebeneinander angeordnet sind. Mit solchen statischen Mischern läßt sich in relativ geringem Abstand von den Auslenkelementen bereits eine gute Vermischung der zuvor in den Gasstrom eingedüsten Gase bzw. eingebrachten Stoffe erreichen. Es ist jedoch eine Eigenart solcher statischer Mischer mit verhältnismäßig kleinen Auslenkelementen, daß lokale Konzentrationsunterschiede verhältnismäßig gut und auch schnell ausgeglichen werden können. Leider können dabei aber großr umige Konzentrationsunterschiede, etwa zwischen zwei gegenüberliegenden Seiten des Strömungskanals, nur sehr unzureichend ausgeglichen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen statischen Mischer zu entwickeln, der bei verkürzter Durchmischungs¬ strecke sowohl in der Lage ist, großraumige als auch lokale Konzentrationsunterschiede gleichermaßen auszu¬ gleichen.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Ansprüchen 2 bis 12 zu entnehmen.
Dadurch, daß erfindungsgemäß eine Vielzahl von im Bezug zum Durchmesser des Strömungskanals kleinen Auslenkelemen¬ ten verwendet sind, die Auslenkelemente in untereinander parallelen, quer zur Symmetrieachse des Strömungskanals ausgerichteten Reihen angeordnet und die Auslenkelemente einer jeden Reihe gleichsinnig in Richtung parallel zur jeweiligen Reihe und gegensinnig zu den Auslenkelementen der jeweils unmittelbar benachbarten Reihen geneigt sind wird erreicht, daß sowohl großraumige Konzentrationsunter¬ schiede als auch lokale Konzentrationsunterschiede gleichermaßen gut ausgeglichen werden. Dabei werden großraumige Konzentrationsunterschiede durch die längs der Reihen verlaufenden, den gesamten Strδmungskanal durch¬ querenden Gasströme abgebaut. Lokale Konzentrationsunter¬ schiede gleichen sich hingegen an den Grenzen der gegenläufig verlaufenden Strömungsrichtungen über die Randwirbel aus. Das führt insgesamt dazu, daß die Wegstrecke des Gases bis zur vollständigen Vermischung der einzelnen Komponenten in Strömungsrichtung hinter den Auslenkelementen minimiert wird.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können die Auslenkelemente um Achsen senkrecht zur Richtung der Reihen und senkrecht zur Symmetrieachse des Strömungskanals um ca. 10* bis 45* geneigt sein. Diese Maßnahme trägt zu einer schnelleren Durchmischung bei.
In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung können die Reihen von der einen Begrenzungswand zur gegenüberliegen¬ den Begrenzungswand des Strömungskanals reichen. Hierdurch wird ein großräumiger Konzentrationsausgleich gefördert.
Eine besonders einfache Konstruktion ergibt sich, wenn die Auslenkelemente in Ausgestaltung der Erfindung auf einem sich quer zur Symmetrieachse des Gaskanals erstreckenden Traggitter befestigt sind. Diese Konstruktion ist relativ einfach, stabil und platzsparend einzubauen.
Eine besonders innige Vermischung wird erreicht, wenn in Weiterbildung der Erfindung jeweils zwei unmittelbar benachbarte Reihen von Auslenkelementen paarweise dicht nebeneinander angeordnet sind. Hierdurch wird die Verwirbelung im Bereich dieser Auslenkelemente stark intensiviert, was einer weiteren Verstärkung der lokalen innigen Vermischung gleichkommt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von vier in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
FIG 1 eine Aufsicht auf einen in einem rechteckigen Strömungskanal eingebauten statischen Mischer, FIG 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Figur 1, FIG 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der Figur 1, FIG 4 eine Aufsicht auf einen in einem Rohr eingebauten statischen Mischer, FIG 5 einen Schnitt längs der Linie V-V der Figur 4, FIG 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI der Figur 4, FIG 7 eine Aufsicht auf einen in einem rechteckigen Strömungskanal eingesetzten statischen Mischer mit verstärkter lokaler Verwirbelung, FIG 8 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII der Figur
7, FIG 9 einen Schnitt längs der Linie IX-IX der Figur 7, FIG 10 eine Aufsicht auf einen Mischer mit diagonal zum
Traggitter angeordneten Reihen von Auslenkelementen und FIG 11 einen Schnitt längs der Linie XI-XI der Figur 10.
Die Figur 1 zeigt eine Aufsicht auf einen in einem rechteckigen Strömungskanal, hier einem Gaskanal 1, eingebauten erfindungsgemäßen statischen Mischer 2. In der Darstellung der Figur 1 ist die Blickrichtung entgegen der Strömungsrichtung des Gasstroms 4 gewählt. Diese Strömungsrichtung erkennt man in den Seitenansichten, das heißt den Figuren 2 und 3. In der Aufsicht der Figur 1 erkennt man auch, daß im Gaskanal 1, senkrecht zu dessen Symmetrieachse 6, ein Traggitter 8 eingesetzt ist, das aus rechtwinklig zueinander stehenden Streben 10, 11, im Ausführungsbeispiel aus Flachstahl, besteht. An den Kreuzungspunkten der Streben 10, 11 des Traggitters 8 sind dreieckige Auslenkelemente 12 aus Blech aufgeschweißt. Wie die.„Darstellungen der Figuren 2 und 3 zeigen, sind diese Auslenkelemente 12 auf der Abströmseite des Traggitters 8 angeschweißt. Den Figuren 1 und 2 ist zu entnehmen, daß die Auslenkelemente 8 gegenüber der Symmetrieachse 6 des Gaskanals 1 um ca. 30* geneigt sind. Dabei zeigt die Figur 1, daß die Auslenkelemente 12 reihenweise auf dem Traggitter 8 angeordnet sind und die Auslenkelemente einer jeden Reihe 14, 15, 16, 17, 18 gleichsinnig in Richtung der Reihe gegenüber der Hauptströmungsrichtung 4 geneigt sind. Die Auslenkelemente der jeweils benachbarten Reihen sind in entgegengesetzter Richtung, jedoch um den gleichen Neigungswinkel geneigt. Des weiteren fällt auf, daß die Auslenkelemente in ihren Abmessungen bzw. mit ihrer Kantenlänge sehr viel kleiner sind als die Abmessungen des Gaskanals 1. Im Ausführungsbeispiel sind die Kantenlängen der Auslenkelemente 12 kleiner als ein Zehntel der Breite oder Länge des Gaskanals 1.
Beim Betrieb des statischen Mischers 2, das heißt, wenn das Gas mit den zu mischenden Komponenten den statischen Mischer, wie anhand der Pfeile 4 in den Figuren 2 und 3 angedeutet ist, durchströmt, induzieren die Auslenkele¬ mente 12 einer jeder Reihe 14, 15, 16, 17, 18 eine Quer¬ strömung 22 im Gaskanal 1, die von der einen Begrenzung derselben bis zur gegenüberliegenden Begrenzung reicht. Die hierzu jeweils unmittelbar benachbarten Reihen von Auslenkelementen 12 erzeugen eine ebensolche Querstrδmung 22 von der einen Begrenzung des Gaskanals 1 zur gegenüber¬ liegenden, jedoch mit umgekehrter Strömungsrichtung. Hier¬ durch wird ein großräumiger Stoffaustausch quer durch den gesamten Gaskanal 1 auf kürzestmöglicher Distanz erreicht. Zugleich bewirken die gegenläufigen Strömungsrichtungen des Gases an ihren Begrenzungen Ringwirbel 20, die für eine innige lokale Durchmischung sorgen. Die für die großraumige Durchmischung verantwortlichen Gasströme quer durch den Gaskanal sind in der Figur 1 mit geraden Pfeilen 22, die für die lokale innige Vermischung verantwortlichen Wirbel sind in der Figur 1 durch kreisförmige Pfeile 20 angedeutet.
Die Figur 4 zeigt eine Aufsicht auf einen anderen, in einem rohrför igen Gaskanal 30 eingebauten erfindungs¬ gemäßen statischen Mischer 32. Auch hier umfaßt der statische Mischer ein senkrecht zur Symmetrieachse 33 des Gaskanals 30 eingebautes Traggitter 34 aus senkrecht zueinanderstehenden Streben 36, 37 und auf diesen Streben befestige Auslenkele eπte 38. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 sind hier die Querstreben 36 unter die Längsstreben 37 geschweißt und sind die Auslenkelemente 38 nicht an den Kreuzungsstellen der Streben der Traggitters, sondern dazwischen an den Längsstreben 37 angeschweißt. Auch hier sind die Auslenkelemente 38 reihenweise angeordnet und sind die Auslenkelemente einer jeden Reihe untereinander gleich und zu den Auslenkelementen der jeweils benachbarten Reihe in der entgegengesetzten Richtung geneigt.
Beim Betrieb dieses statischen Mischers 32 wird, wenn die Auslenkelemente 38 vom Gasstrom 39 angeströmt werden, - ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 durch jede Reihe gleich geneigter Auslenkelemente 38 ein quer zum Gaskanal gerichteter, den ganzen Gaskanal 30 überquerender Querstrom erzeugt, der genau entgegengesetzt zum jeweils benachbarten Querstrom verläuft. Man vergleiche hierzu die geraden Pfeile 40 in der Figur 4.
Zwischen jeweils zwei einander benachbarten Querströmen 40 entstehen, wie die kreisförmigen Pfeile 42 zeigen, lokale kleine Wirbel, die für eine innige lokale Durchmischung sorgen. Die Anordnung der Auslenkelemente zwischen den Kreuzungsstellen der Streben 36, 37 ist fertigungstech¬ nisch etwas einfacher als jene nach dem Ausführungsbei¬ spiel gemäß den Figuren 1 bis 3. Hinsichtlich der Mischfunktion besteht zwischen beiden Variationen kein nennenswerter Unterschied. Auch lassen sich beide statische Mischer 2, 32 anstatt in einem rohrförmigen Gaskanals 30 auch in einem rechteckigen Gaskanal 1 und umgekehrt einbauen.
Figur 7 zeigt eine Aufsicht auf einen anderen in einem rechteckigen Gaskanal 50 senkrecht zu dessen Symmetrie¬ achse 52 eingebauten erfindungsgemäßen statischen Mischer 54. Auch hier sind die Auslenkelemente 56, 57 auf einem Traggitter 58 aus senkrecht zueinander ausgerichteten Streben 60 befestigt. Auch hier sind die Auslenkelemente 56, 57 in Reihen angeordnet, wobei die Auslenkelemente ein und derselben Reihe alle in gleicher Richtung quer zum Gasstrom 62 geneigt sind und die Auslenkelement 56, 57 der jeweils benachbarten Reihe alle in der jeweils entgegengesetzten Richtung zur Gasströmung geneigt sind.
Abweichend vom Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 6 sind jedoch die Auslenkelemente 56, 57 jeweils zweier benachbarter Reihen dicht aneinandergerückt und dabei zugleich in Auslenkrichtung des Gasstromes 62 etwas gegeneinander verschoben. Die Neigung jeweils zweier dicht aneinandergerückter Auslenkelemente 56, 57 benachbarter Reihen sind voneinander weggerichtet. Die Anordnung läßt sich am besten unter Zuhilfenahme der Figuren 7, 8 und 9 ersehen.
Beim Betrieb dieses statischen Mischers 54 durchströmen die zu mischenden Gase das Traggitter 58 mit den Auslenkelementen 56, 57 in der Darstellung der Figur 7 von unterhalb der Zeichenebene nach oben und werden diese
Gasströmung 62 im Bereich der Auslenkelemente 56, 57, d.h. im Bereich der Gitterkreuzungsstellen, beidseitig derselben in entgegengesetzter Richtung quer zum Gasstrom 62 ausgelenkt. Man vergleiche hierzu die geraden Pfeile 68. Dadurch, daß die Auslenkelemente zu beiden Seiten der Kreuzungsstellen des Traggitters 58 voneinander weggeneigt sind, gelangt ein Teil des Querstroms in den Sogbereich des jeweils unmittelbar benachbarten Auslenkelements. Das bewirkt zwischen diesen beiden Auslenkelementen eine intensive Verwirbelung, die oberhalb der Auslenkelemente in einem Spiralwirbel 64 zum Ausdruck kommt. Dieser Spiralwirbel ist gut in den Figuren 8 und 9 zu erkennen. Im übrigen entstehen auch hier analog zu den Ausführungs¬ beispielen der Figuren 1 und 4 weitere Drehwirbel 66 zwischen den entgegengesetzten Querströmungen 68 an der Begrenzung derselben.
Während bezüglich der großräumigen Durchmischung des Gasstroms keine nennenswerten Unterschiede zu den beiden Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 und 4 bestehen, ist hinsichtlich der lokalen Vermischung eine starke Intensivierung beim Ausführungsbeispiel der Figur 7 festzustellen. Diese Intensivierung der lokalen Ver¬ mischung durch Erzeugung vieler kleiner, sehr intensiver Spiralwirbel 64 äußert sich in einer ganz geringfügigen Zunahme des Strömungswiderstands dieses statischen Mischers 54. Dafür aber ist hier die Nachlaufstrecke, hinter der man von einer vollständigen Durchmischung des Gasstroms sprechen kann, gegenüber den beiden ersten
Ausführungsbeispielen noch etwas weiter verkürzt worden.
Die Figur 10 zeigt in Aufsicht, die Figur 11 in Seitenan¬ sicht eine Abwandlung des statischen Mischers 54 der Figur 7. Auch hier ist ein ebenes Traggitter 70 aus senkrecht zueinander ausgerichteten Streben 72 in einem rechteckigen Gaskanal 74 senkrecht zu dessen Symmetrieachse 76 ange¬ ordnet. Auch hier sind die gleichen Auslenkelemente 78, 79 wie in Figur 7 in Reihen angeordnet und sind jeweils zwei Auslenkelemente 78, 79 unmittelbar benachbarter Reihen dicht aneinandergedrückt und entgegengesetzt zur primären Gasströmung 75 geneigt. Jedoch sind die längs der gleichen Streben 72 befestigten Paare von Auslenkelementen 78, 79 jeweils spiegelbildlich angeordnet, so daß nicht spiegelbildliche Paare von Auslenkelementen nur in Reihen diagonal zum Traggitter 70 zu finden sind.
Beim Betrieb dieses statischen Mischers 80 durchströmen die zu mischenden Gase das Traggitter 70 mit den Paaren von Auslenkelementen 78, 79 in der Darstellung der Figur 10 von unterhalb der Zeichenebene nach oben. Durch die gegensätzliche Auslenkung des Gasstroms 75 an den Auslenkelementen 78, 79 eines jeden Paares, entsteht über diesen Paaren ein Spiralwirbel 82. Diese Spiralwirbel sind in der Figur 10 durch die kreisförmigen Pfeile 84 angedeutet. Weil die diese Spiralwirbel an benachbarten Traggitterplätzen spiegelbildlichen Drehsinn haben, induzieren sie zwischen sich diagonal zum Traggitter verlaufende Querströme 86, die durch gerade Pfeile 88 angedeutet sind. Gegenüber den anderen drei Ausführungs¬ beispielen ist bei diesem statischen Mischer 80 die Intensität der lokalen Durchmischung zu Lasten der großräumigen Durchmischung noch weiter verstärkt worden. Dieser statische Mischer 80 eignet sich daher besonders zur intensiven Durchmischung von Stoffen, die bereits einigermaßen gleichmäßig im anströmenden Gasstrom vermischt sind.
Diese hier gezeigten statischen Mischer lassen sich auch in flüssigen Medien einsetzen. In diesem Fall wird man jedoch die Neigung der Auslenkelemente gegenüber der Grundströmung etwas verringern. Sowohl bei flüssigen als auch bei gasförmigen Medien ist es vorteilhaft, die Neigung der Auslenkelemente von ihrer Basisfläche, an der sie am Traggerüst befestigt ist, bis zu ihrem Kopfende allmählich zu steigen, das heißt die Auslenkelemente in sich zu krümmen. Dadurch können die Querströmungen verstärkt werden.
Die offenbarten statischen Mischer lassen sich nicht nur in der Verfahrenstechnik zur gleichmäßigen Durchmischung von verschiedenen Stoffströmen, das heißt Gasen, Flüssig¬ keiten und/oder darin transportierten Feststoffen, ein- setzen. Mit solchen statischen Mischern sind auch in der chemischen Industrie gleichmäßigere Durchmischungen ver¬ schiedener Reaktionspartner auf relativ kurzen Wegstrecken durchführbar. So kann die Entstickung von Rauchgasen in Kraftwerksanlagen und bei der Müllverbrennung durch sehr gleichmäßiges Vermischen des Reduktionsmittels - meist des NH, - mit dem Rauchgas günstig beeinflußt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Statischer Mischer (2, 32, 54, 80) mit mehreren in einem Strömungskanal angeordneten Auslenkelementen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Vielzahl von in Bezug zum Durchmesser des Strömungskanals (1, 30, 50, 74) kleinen Auslenkelementen (12, 38, 56, 57, 78, 79) verwendet sind, die Auslenkelemente in unterein¬ ander parallelen, quer zur Symmetrieachse (6, 33, 52, 76) des Strömungskanals ausgerichtete Reihen angeordnet und die Auslenkelemente einer jeden Reihe gleichsinnig in Richtung parallel zur Reihe und gegensinnig zu den Auslenkelementen der jeweils unmittelbar benachbarten Reihen geneigt sind.
2. Statischer Mischer nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Auslenkelemente (12, 38, 56, 57, 78, 79) um Achsen senkrecht zur Richtung der Reihen und senkrecht zur Symmetrieachse (6, 33, 52, 76) des Strömungskanals (1, 30, 50, 76) um ca. 10* bis 45* geneigt sind.
3. Statischer Mischer nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Reihen von der einen Begrenzungswand zur gegenüberliegen¬ den Begrenzungswand des Strömungskanals (1, 30, 50, 74) reichen.
4. Statischer Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die
Auslenkelemente (12, 38, 56, 57, 78, 79) auf einem sich quer zur Symmetrieachse (6, 33, 52, 76) des Gaskanals erstreckenden Trägergitter (8, 34, 58, 70) befestigt sind.
5. Statischer Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jeweils zwei unmittelbar benachbarte Reihen von Auslenk¬ elementen (56, 57, 78, 79) paarweise dicht nebeneinander angeordnet sind.
6. Statischer Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die unmittelbar benachbarten Auslenkelemente (56, 57, 78, 79) der paarweise dicht nebeneinander angeordneten Reihen in Auslenkrichtung gegeneinander verschoben sind.
7. Statischer Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Auslenkelemente in sich eindimensional gebogen sind.
8. Statischer Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Auslenkelemente (12) auf den Kreuzungsstellen des Traggitters (8) befestigt sind.
9. Statischer Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Auslenkelemente (38, 56, 57, 78, 79) auf den Streben (37) zwischen den Kreuzungsstellen des Traggitters (34, 58, 70) befestigt sind.
10. Statischer Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kantenlänge der Auslenkelemente (12, 38, 56, 57, 78, 79) kleiner als ein Fünftel des mittleren Durchmessers des Strömungskanals (1, 30, 50, 74) sind.
11. Statischer Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kantenlänge der Auslenkelemente (12, 38, 56, 57, 78, 79) kleiner als ein Zehntel des mittleren Durchmessers des Strömungskanals (1, 30, 50) sind.
12. Statischer Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Reihen gleichsinnig geneigter Auslenkelemente (78, 79) diagonal zu dem Trägergitter ausgerichtet sind.
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