DD241203A1

DD241203A1 - Grundelement und daraus hergestellter statischer mischer

Info

Publication number: DD241203A1
Application number: DD85280996A
Authority: DD
Inventors: Karl-Heinz Redlich; Kurt Winkler
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1985-09-25
Filing date: 1985-09-25
Publication date: 1986-12-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum statischen Mischen fliessfaehiger Medien bzw. zur Kontaktierung und Homogenisierung von Komponentenstroemen. Anzuwenden ist sie in der chemischen, pharmazeutischen und Lebensmittel-Industrie, bei der Farb- und Plastherstellung, sowie in Bereichen der Klimatechnik und des Umweltschutzes. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum statischen Mischen in kanalartigen Gehaeusen zu schaffen, die das zu mischende Medium mehrfach aufteilt und gezielt umschichtet, wobei durch moeglichst grosse schraeggestellte Flaechen eine gute Mischwirkung hervorgerufen wird und durch einfache Variation eine Anpassung an verschiedene Mischprobleme moeglich ist. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass in einem kanalartigen Gehaeuse Mischelemente angeordnet sind, wobei die Mischelemente aus mindestens zwei Grundelementen aus glattem bzw. perforiertem Material zusammengesetzt sind. Diese Grundelemente bestehen aus gleichschenkligen Dreiecken, an deren Schenkel halbe Ellipsen bzw. Rechtecke angesetzt und letztere um 90 zur Dreiecksflaeche in jeweils unterschiedliche Richtungen umgebogen sind. Fig. 3

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum statischen Mischen fließfähiger Medien bzw. zur Kontaktierung und Homogenisierung von Komponentenströmen. Anzuwenden ist sie in der chemischen, pharmazeutischen und Lebensmittelindustrie, bei der Färb- und Plastherstellung sowie in Bereichen der Klimatechnik und des Umweltschutzes.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind Vorrichtungen zum statischen Mischen unterschiedlichster Bauart bekannt, die im Herstellungsaufwand und in ihrer Wirkungsweise beträchtlich voneinander abweichen können. Bei einer wichtigen Gruppe der Mischer beruht die Wirkung auf der gezielten Aufteilung und Umschichtung des zu mischenden Mediums durch schräggestellte Flächen.

In der DE-OS 2459355 wird ein Mischeinsatz offenbart, der aus einem Rechteck mit daran befindlichen Ellipsen-Vierteln besteht, wobei benachbarte Ellipsen-Viertel in unterschiedliche Richtungen abgebogen sind. Nachteilig ist hierbei, daß die umlenkende Fläche von jeweils einer Viertelellipse relativ klein ist.

In der EP 071454 wird ein Element dargestellt, bei dem sich an einem auf die Spitze gestellten Quadrat vier Flächen befinden, deren Größe jeweils etwa ein Drittel einer Ellipse ausmacht. Durch diese Gestaltung kann der Nachteil der geringen umlenkenden Flächen vermindert, aber nicht beseitigt werden.

In der IP 5 226339 werden zwei halbe Ellipsen gegeneinander geneigt zusammengefügt. Elemente dieser Art besitzen zwar genügend große Umlenkflächen, bilden aber keine definierten Strömungskanäle, so daß die umlenkende Wirkung der Ellipsenflächen nicht voll genutzt wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Entwicklung einer statischen Mischvorrichtung, die eine gute Mischwirkung bei geringem Druckverlust hervorruft, einfach herzustellen und an unterschiedliche Mischprobleme anpaßbar ist.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum statischen Mischen in kanalartigen Gehäusen zu schaffen, die das zu mischende Medium mehrfach aufteilt und gezielt umschichtet, wobei durch möglichst große schräggestellte Flächen eine gute Mischwirkung hervorgerufen wird und durch einfache Varianten eine Anpassung an verschiedene Mischprobleme möglich ist.

Merkmale der Erfindung

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß in einem kanalartigen Gehäuse Mischelemente angeordnet sind, wobei die Mischelemente aus mindestens zwei Grundelementen aus glattem bzw. strukturiertem bzw. perforiertem Material zusammengesetzt sind. Bei einem runden Querschnitt des Mischgehäuses besteht ein Grundelement aus einem gleichschenkligen Dreieck, an desen Schenkeln halbe Ellipsen und an dessen dritter Seite eine schmale Lasche angesetzt sind.

Die eine Halbeffipse wird rechtwinklig nach unten umgebogen. Mindestens zwei Grundelemente werden an der dritten Dreiecksseite zu einem Mischelement zusammengefügt, wobei die schmale Lasche günstige Verbindungsmöglichkeiten schafft.

Bei einem rechteckigen Querschnitt des Mischgehäuses befinden sich am gleichschenkligen Dreieck anstelle der Halbellipsen rechteckige Flächen, die dann ebenso nach oben und unten umgebogen werden.

Für die Wirkungsweise einer Einheit aus mehreren Mischelementen hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn bei aufeinanderfolgenden Mischelementen die Halbellipsen bzw. Rechtecke in die entgegengesetzte Richtung abgebogen sind.

Für spezielle Aufgaben ist es zweckmäßig, Mischelemente in halber Längenausdehnung einzusetzen, die aus längs der Höhe des gleichschenkligen Dreiecks halbierten Grundelementen zusammengesetzt sind. Hierdurch ist es möglich, den Drehsinn der Mischelemente nach einem Halbellipsen- bzw. Rechteckpaar zu ändern.

Bei Fertigungsverfahren wie Gießen, Formspritzen u.a. ist es möglich, die erfindungsgemäßen Mischelemente in einem Stück herzustellen.

Im kanalartigen Mischgehäuse wird mindestens ein Mischelement fest angebracht. Das ins Gehäuse strömende Medium, das vermischt werden soll, wird durch die schräggestellten Halbellipsen bzw. Rechtecke geteilt, gezielt umgelenkt und anschließend wieder zusammengeführt. Das Dreieck und die Halbellipsen (bzw. Rechtecke) bilden mit der Gehäusewand einen Strömungskanal, der unterschiedliche Querschnitte hat und somit eine Beschleunigung und Verzögerung der Strömung hervorruft.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: Grundelement für runden Mischrohrquerschnitt in ungefaltetem Zustand,

Fig. 2: Grundelement für rechteckigen Mischrohrquerschnitt in ungefaltetem Zustand,

Fig. 3: Perspektivische Ansicht eines Mischelements aus zwei Grundelementen,

Fig. 4: Perspektivische Ansicht eines Mischelements aus drei Grundelementen.

In der Fig. 1 ist ein Grundelement 1 für einen runden Rohrquerschnitt dargestellt, das im Zentrum ein rechtwinkliges gleichschenkliges Dreieck 2 besitzt. An jedem der beiden Schenkel 3 ist eine längs der großen Achse halbierte Ellipse 4 derartig angesetzt, daß der Scheitelpunkt der großen Ellipsenachse am rechten Winkel 12 des Dreiecks 2 und die Mittelpunkte der Halbellipsen 4 an den beiden anderen Winkeln liegen. An der dritten Seite 5 des Dreiecks 2 befindet sich eine Lasche 6, die beim Zusammenfügen von Grundelementen 1 zu Mischelementen 7 bzw. 8 vorteilhaft ist.

Das Verhältnis von großer zu kleiner Achse der Ellipse 4 hängt vom Winkel zwischen den Schenkeln 3 des Dreiecks 2 ab, während die große Halbachse stets halb so lang ist, wie ein Schenkel 3 des Dreiecks 2.

In der Fig. 2 ist ein Grundelement 1 für einen quadratischen Querschnitt des Mischkanals dargestellt, bei dem an die Schenkel 3 des Dreiecks 2 Rechtecke 9 angesetzt sind. Hierbei ist die lange Seite des Rechtecks 9 doppelt so lang wie der Schenkel 3 und die schmale Seite 10 des Rechtecks 9 hat die gleiche Länge wie die Höhe 11 des Dreiecks 2.

In der Fig. 3 ist ein Mischelement 7 in perspektivischer Ansicht dargestellt, das aus zwei Grundelementen 1 zusammengesetzt ist.

Hierzu wird zunächst die eine Halbellipse 4 über den an ihr anliegenden Schenkel 3 um 90° nach oben und die andere Halbellipse 4 um den anderen Schenkel 3 um 90° nach unten umgebogen. Zwei derartig vorbereitete Grundelemente 1 werden längs ihrer Seiten 5 zusammengefügt, wobei die Laschen 6 überlappen und somit günstige Verbindungsmöglichkeiten, wie z. B.

das Punktschweißen, erlauben.

In der Fig. 4 ist ein Mischelement 8 in perspektivischer Ansicht dargestellt, das aus drei Grundelementen 1 zusammengesetzt ist.

Neben dem Umbiegen der Halbellipsen 4 muß jetzt die Lasche um 60° umgebogen werden. Die drei Grundelemente 1 werden längs ihrer Seiten im Winkel von jeweils 120° zueinander zusammengefügt.

Es ist zweckmäßig, wenn aufeinanderfolgende Mischelemente 7; 8 einen entgegengesetzten Drehsinn hervorrufen. Dieses wird dadurch erreicht, daß die Halbellipsen 4 bzw. die Rechtecke 9 der Grundelemente 1 in die entgegengesetzte Richtung umgebogen

Wird an der Stelle des rechten Winkels 12 im Dreieck 2 ein anderer Winkel vorgesehen, kann die Neigung der Halbellipsen 4 bzw. der Rechtecke 9 im Mischgehäuse verändert und das Mischelement 7 bzw. 8 an spezielle Mischaufgaben angepaßt werden. In besonderen Fällen ist es auch möglich, die Grundelemente 1 längs der Höhe 11 des Dreiecks 2 zu halbieren und aus diesen Teilen Mischelemente zusammenzufügen.

Bei speziellen Verbindungsmethoden, die ein Zusammenfügen der Grundelemente 1 ohne sich überlappende Flächen ermöglichen, können die Laschen 6 entfallen.

Neben der großräumigen Umlenkung des Mischgutes kann eine zusätzliche kleinräumige Turbulenz von Vorteil sein. Sie wird dadurch erreicht, daß die Grundelemente 1 nicht aus glattem Material, sondern aus strukturiertem oder formperforiertem Material hergestellt werden.

Es ist auch möglich, die Mischelemente 7; 8 aus einem Stück herzustellen, indem sie beispielsweise durch Metallguß, Formspritzen von Kunststoffen oder Formen und Brennen keramischer Werkstoffe hergestellt werden.

Claims

Patentanspruch:

1. Grundelement und daraus hergestellter statischer Mischer, der aus einem kanalartigem Gehäuse beliebigen Querschnitts und mit mindestens einem darin angeordneten, aus den Grundelementen zusammengesetzten und aus Blech hergestelltem Mischelement besteht, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei rundem Querschnitt des Mischkanals das Grundelement (1) aus einem gleichschenkligen, vorzugsweise rechtwinkligem Dreieck (2) mit an den Schenkeln (3) angesetzten längs der großen Achse halbierten Ellipsen (4) und einer an der dritten Seite (5) angesetzten Lasche (6) zusammensetzt, wobei die halbe große Achse der Halbellipse (4) die gleiche Länge hat wie ein Schenkel (3) und beide Halbellipsen (4) um den jeweiligen Schenkel (3) zu entgegengesetzten Richtungen rechtwinklig zur Fläche des Dreiecks (2) abgebogen sind und die Grundelemente (1) längs der Seite (5) zu einem Mischelement (7 bzw. 8) zusammengefügt sind.
2. Grundelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei rechteckigem Querschnitt des Mischkanals an die Schenkel (3) des Dreiecks (2) Rechtecke (9) angeordnet sind, wobei die Schenkellänge des Dreiecks (2) der halben Seitenlänge des Rechtecks (9) entspricht und daß im Fall eines quadratischen Querschnitts die schmale Seite (10) des Rechtecks (9) die gleiche Länge hat wie die Höhe (11) des Dreiecks (2).
3. Grundelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Grundelemente (1) zu einem Mischelement (7) zusammengefügt sind.
4. Grundelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei Grundelemente (1) zu einem Mischelement (δ) zusammengefügt sind.
5. Grundelement nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei aufeinanderfolgenden Mischelementen (7; 8) die Halbellipsen (4) bzw. die Rechtecke (9) in die entgegengesetzte Richtung geneigt sind.
6. Grundelement nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischelemente (7; 8) aus halben Grundelementen zusammengesetzt sind, indem die Grundelemente (1) längs der Dreieckshöhe (11) geteilt sind.
7. Grundelement nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Grundelemente (Daus strukturiertem bzw. perforiertem Material bestehen.
8. Grundelement nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischelemente (7; 8) aus einem Stück gefertigt sind.