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DE2525020C3 - Statischer Mischer für fluide Stoffe - Google Patents

Statischer Mischer für fluide Stoffe

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DE2525020C3
DE2525020C3 DE2525020A DE2525020A DE2525020C3 DE 2525020 C3 DE2525020 C3 DE 2525020C3 DE 2525020 A DE2525020 A DE 2525020A DE 2525020 A DE2525020 A DE 2525020A DE 2525020 C3 DE2525020 C3 DE 2525020C3
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Peter Dipl.-Ing. Dr. 6700 Ludwigshafen Zehner
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BASF SE
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BASF SE
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40Static mixers
    • B01F25/42Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/431Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B01F25/4316Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor the baffles being flat pieces of material, e.g. intermeshing, fixed to the wall or fixed on a central rod
    • B01F25/43161Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor the baffles being flat pieces of material, e.g. intermeshing, fixed to the wall or fixed on a central rod composed of consecutive sections of flat pieces of material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F25/431Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B01F25/4315Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor the baffles being deformed flat pieces of material
    • B01F25/43151Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor the baffles being deformed flat pieces of material composed of consecutive sections of deformed flat pieces of material

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  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen len an den sich kreuzenden Stegen, fluider Stoffe, bestehend aus einem Rohr beliebigen 65 Der Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Querschnitts und aus in dem Rohr in Richtung der Rohr- Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art so zu verachse aufeinanderfolgend angeordneten Mischelemen- bessern, daß durch konstruktive Maßnahmen Zonen, in ten die aus sich kreuzenden und mit Durchtrittsöffnun- denen sich der Produktstrom teilweise stauen b/.w*
durch die sich sehr unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten im Mischer einstellen können, vermieden sind und daß mit dem neuen Mischer eine gute Mischwirkung bei fiuiden Stoffen sowie ein der idealen Pfropfenströmung gut genähertes VerweUzeitverhalten erreicht werden können. Ferner soll die Vorrichtung in der jeweils erforderlichen Stabilität einfach und kostengünstig herzustellen sein.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß jedes einzelne Mischelement aus einer äußeren Leitfläche und einer inneren Leitfläche besteht, die äußere Leitfläche mit einer zentralen Durchtrittsöffnung versehen ist, in der die innere Leitfläche angeordnet ist, wobei die Form der inneren Leitfläche derjenigen der Durchtrittsöffnung der äußeren Leitfläche entspricht
Der auf der eigenartigen körperlichen Ausgestaltung der Mischelemente gemäß vorliegender Erfindung beruhsnde wesentliche technische Fortschritt gegenüber den herkömmlichen Mischern liegt in den fuiddynamischen Eigenschaften des neuen Mischers. Die zur Rohrachse geneigten Leitflächen der Mischelemente sind so ausgebildet, daß die auf sie auftreffenden Teilströme zur Durchtrittsöffnung der äußeren Leitfläche gelenkt werden. Wesentlich ist dabei, daß die die äußere Leitfläche bildenden Ellipsen in Richtung ihrer großen Hauptachsen nahezu die gleiche Ausdehnung aufweisen. Die äußere Leitfläche verjüngt sich daher nach den beiden Hauptscheiteln der Ellipsen hin zu schmalen Stegen, während die innere, eilipsenförmige Leitfläche die Rohrinnenwand an ihren beiden Hauptscheiteln punktförmig berührt Dadurch ist gewährleistet, daß die PiO-duktteilströme an allen Punkten der Leitflächen seitlich abfließen und quer zu Rohrachse versetzt in deren Richtung weiterfließen können; strömungsfreie Zonen können sich nicht bilden. Die Mischwirkung und das Verweilzeitverhalten des statischen Mischers ist für Fluide auch sehr unterschiedlicher Zähigkeit dadurch entscheidend verbessert.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Mischelemente des vorliegenden statischen Mischers einfach in ihrem Aufbau sind. Die beiden Leitflächen brauchen zum Zusammensetzen zu einem Mischelement nicht elastisch zu sein und können je nach Anwendungsfall jede beliebige Materialstärke besitzen. Die innere und äußere Leitfläche weisen nur zwei Kreuzungspunkte auf, die leicht zugänglich sind. Dabei kann die Verbindung zwischen den beiden Leitflächen über Schlitze an der Innenseite der äußeren Leitfläche besonders einfach hergestellt werden, wobei zur Erhöhung der Steifigkeit und mechanischen Festigkeit des gesamten Mischers die Mischelernente untereinander an den sich ergebenden Berührungspunkten durch Löten, Schweißen oder Kleben fest miteinander verbunden werden können. Auch diese Verbindungsstellen sind leicht zugänglich.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die gemeinsame, zur Rohrachse senkrechte Hauptachse der inneren und äußeren Leitfläche eine Begrenzungslinie des Mischelementes darstellt und die beiden Leitflächen einen Winkel einschließen, innerhalb dessen die Rohrachse verläuft.
In weiterer Ausgestaltung sind die Mischelemente dieser Ausführungsform je paarweise mit den Leitflächen einander zugewandt und um die Rohrachse um 180° zueinander versetzt angeordnet, so daß eine äußere Leitfläche einer inneren gegenübersteht.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Mischelemente so ineinander geschoben, daß die innere Leitfläche durch die Durchtrittsöffnung der äußeren ragt
Es kann vorteilhaft sein, daß sich an die Begrenzungslinie des Mischelementes ein zur Rohrachse paralleles Leitflächenstück anschließt dessen eine Seite gleich dem Rohrinnendurchmesser ist und dessen Ausdehnung in axialer Richtung des Rohres vorzugsweise das 0,1- bis 0,5fache des Rohrinnendurchmessers beträgt.
Ib weiterer Ausgestaltung dieser Vorrichtung sind
ίο sich gegenüberstehende Leitflächenstücke durch einen Einschnitt in mindestens einem der Leitflächenstücke am Kreuzungspunkt ineinander einschiebbar.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß das Mischelement an der zur Rohrachse senkrechten Begrenzungslinie schneidenförmig § usgebildet ist
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert
In den F i g. 1 und 2 ist die einfachste Form der erfindungsgemäßen Vorrichtung wiedergegeben. Bei der vorzugsweisen Verwendung ebener Strömungsleitflächen entspricht in einem Rohr 3 mit kreisförmigem Querschnitt die Kontur der äußeren Leitfläche 1 der Schnittlinie einer Ebene mit einem ICreiszylinder mit dem Innendurchmesser des Rohres 3, d. h. einer Ellipse, deren kleine Hauptachse gleich dem Rohrinnendurchmesser ist während die Länge der großen Hauptachse durch den gewählten Anstellwinkel zur Hauptströmungsrichtung bestimmt wird, der 10° bis 80°, vorzugsweise 30° bis 60c beträgt.
Die zentrale Durchtrittsöffnung la der äußeren Leitfläche 1 wird vorzugsweise ebenfalls als Ellipse ausgebildet wobei die Länge der kleinen Hauptachse der ellipsenförmigen Öffnung la das 0,05- bis 0,7fache, vorzugsweise das 0,4- bis 0,6fache des Rohrinnendurchmessers betragen soll. Die Länge der großen Hauptachse der elliptischen Öffnung ist praktisch gleich der der großen Hauptachse der äußeren Leitfläche 1.
Die in der Durchtrittsöffnung la der äußeren Leitfläche 1 angeordnete innere Leitfläche 2 ist vorzugsweise gleichfalls in elliptischer Form ausgeführt wobei die kleinen Hauptachsen der beiden Leitflächen 1 und 2 zusammenfallen. Die Länge der kleinen Hauptachse der inneren Leitfläche 2 liegt zwischen dem 0,3- bis 0,95fachen, vorzugsweise dem 0,4- bis 0,6fachen des Rohrinnendurchmessers. Ist sie größer als die der Durchtrittsöffnung la, so ist die Innenseite der äußeren Leitfläche 1 zur Aufnahme der inneren Leitfläche 2 mit Schlitzen versehen. Die Länge der großen Hauptachse der inneren Leitfläche 2 ist vorzugsweise gleich der der großen Hauptachse der äußeren Leitfläche 1.
Durch die kreuzweise Anordnung der beiden Leitflächen 1,2 werden in jedem Mischelement die rohrwandnahen Schichten des strömenden Mediums zur Rohrmitte und die in der Nähe der Rohrmitte strömenden Schichten umgekehrt in Richtung der Rohrwand gelenkt Durch Überlagerung mit der Hauptströmung in Richtung der Rohrachse entstehen zwangsweise mehrere Teilströme 10 mit wendelförmigen Bahnen, deren Rotationsrichtungen gegensinnig sind (s. Fig.4). Alle Fluidelemente des strömenden Mediums bewegen sich somit auf ähnlichen Bahnen, d. h. der mittlere Weg und, respektive, die mittlere Verweilzeit der einzelnen Fluidelemente sind bei Durchströmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit großer Annäherung gleich.
Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzielen eines engen Verweilzeitspektrums ist
es zudem zweckmäßig, die beschriebenen Mischelemente im Rohr so anzuordnen, daß die zur Rohrachse senkrechten Vektorkomponenten sich entsprechender Leitflächen aufeinanderfolgender Mischelemente konstant bleiben, d. h. die Mischelemente sind nacheinander ohne gegenseitige Verdrehung um die Rohrachse im Rohr eingebaut Dadurch werden die gegensinnigen Rotationsbewegungen der Teilströme gleichförmig entlang der gesamten Rohrlänge aufrechterhalten.
Eine weitere Verbesserung der beschriebenen radialen Mischwirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird bewirkt durch ein teilweises axiales Ineinanderschieben benachbarter Mischelemente, wie es die F i g. 3 zeigt
Weiterhin ist die erfindur.gsgemäße Vorrichtung vorteilhaft geeignet zum Mischen und Homogenisieren fluider Stoffe, insbesondere auch viskoser, pastenartiger Materialien. Hierfür werden zweckmäßig Mischelemente eingesetzt, die man erhält, wenn man die vorher beschriebenen und in F i g. 1 und 2 dargestellten Mischelemente entlang der gemeinsamen, zur Rohrachse senkrechten kleinen Hauptachse der Leitflächen 1,2 in zwei gleiche Teile trennt (F i g. 5), so daß diese Hauptachse eine Begrenzungslinie 6 des Mischelementes darstellt Die so aus halbelliptischen Leitflächen 4,5 bestehenden Mischelemente werden, wie in Fig.5 dargestellt, im Rohr 3 derart angeordnet, daß sie mit der Begrenzungslinie 6 des Mischelementes stromaufwärts gerichtet sind, und daß die aufeinanderfolgenden Mischelemente um die Rohrachse abwechselnd in einen Winkel von vorzugsweise etwa 90° zueinander gedreht angeordnet sind.
Eine Steigerung der Mischwirkung mit den aus halbelliptischen Leitflächen 4,5 bestehenden Mischelementen wird mit einer Anordnung entsprechend F i g. 6 erreicht, bei der je zwei dieser Mischelemente axial so ineinander geschoben sind, daß die Begrenzungslinien 6 der beiden Mischelemente einander abgewandt und zueinander parallel sind.
Die Mischelemente können getrennte Teile sein, jedoch ist es günstiger, wenn diese an den sich ergebenden Berührungspunkten der verschiedenen Leitflächen beispielsweise durch Lötung, Schweißung oder Klebung fest miteinander verbunden sind, da dann die Steifigkeit und mechanische Festigkeit des Gebildes erhöht ist Die einzelnen Leitflächen können auf einfache Weise hergestellt werden, z. B. durch Stanzen aus Blechen oder durch Schneiden aus aufeinandergeschichteten Blechen. Je nach Beanspruchung können neben metallischen Werkstoffen auch andere geeignete Materialien, wie Polyolefine, Polyamide. Polyvinylchlorid oder Polyacetale Verwendung finden.
Aus strömungsdynamischen und fertigungstechnischen Gründen kann es vorteilhaft sein, daß sich wie F i g. 7 zeigt, an die Begrenzungslinie 6 eines jeden Mischelements der in F i g. 5 dargestellten Anordnung ein rechteckiges, zur Rohrachse paralleles Leitflächenstück 7 anschließt, dessen Länge in Richtung der Rohrachse das 0,1- bis 0,5fache des Rohrinnendurchmessers beträgt und dessen Breite gleich dem Rohrinnendurchmesser ist
Bei sinngemäßer Anwendung dieser Anordnung der Leitflächenstücke 7 auf die Mischelemente in Fig.6 entsteht die Vorrichtung gemäß Fig.8, bei der eine Fixierung der Mischelemente dadurch bewirkt wird, daß jeweils eines der beiden sich gegenüberstehenden, zur Rohrachse parallelen Leitflächenstücke 7 im Kreuzungspunkt ihrer Kanten mit einem Einschnitt 9 versehen ist Die Breite des Einschnitts ist dabei zweckmäßig so bemessen, daß das benachbarte Leitflächenstück 7 gerade eben einschiebbar ist. Die Einschnittiefe beträgt vorzugsweise das 0,2- bis 0,5fache der Länge des Leitflächenstücks 7 in Richtung der Rohrachse. Die ineinan·· dergesteckten Mischelemente sind damit gegen unerwünschte gegenseitige Verdrehung um die Rohrachse weitgehend gesichert. Zusätzlich kann die mechanische Festigkeit des Mischers auch hier beispielsweise durcih Schweißung, Lötung oder Klebung an den Berührungspunkten zwischen den einzelnen Mischelementeh erj höht werden. Für den Einsatz der bisher beschriebenen Vorrichtungen in Mischern für Agglomerate enthaltende fluide Stoffe oder für solche, die Feststoffteile enthalten, wie beispielsweise in Kläranlagen, ist es vorteilhaft, die Begrenzungslinien 6 der Mischelemente und gegebenenfalls die Kanten der Leitflächenstücke 7 schneidenförmig auszuführen.
Das Wirkungsprinzip der in den F i g. 5 bis 8 dargestellten Vorrichtungen ist in F i g. 9 schematisch dargestellt. Dabei wird angenommen, daß zwei verschiedene viskose Fluids in den Bereichen A und B, die am Eingang des Mischers durch eine längs der Rohrachse und parallel zur Begrenzungslinie 6 des ersten Mischelements bzw. zur Kante des Leitflächenstücks 7 verlaufende Wand getrennt sind, auf das Mischelement I zuströmen. Die Fig.91 bis IV zeigen aufeinanderfolgende Querschnitte der Mischer und Fluidströme unmittelbar vor Eintritt der Fluids in die einzelnen aufeinanderfolgenden Mischelemente I bis IV. Bei Auftreffen der Fluids A und B auf die Leitflächen 4,5 des Mischelements I werden der axialen Hauptströmung überlagerte, in Nähe der Rohrachse nach links gerichtete Rotationsstromungen 10 erzeugt und eine Aufteilung und Verschiebung der in den Bereichen A und B strömenden Fluidelemente bewirkt Durch das nachfolgende, gegenüber Mischelement I um 90° versetzte Mischelement II werden in der Nähe der Rohrachse nach unten gerichtete Rotationsströmungen erzeugt und es kommt zu einer erneuten Aufteilung und Verschiebung der in das Mischelement eintretenden Fluidströme. Dieser Vorgang wiederholt sich in den nachfolgenden Mischelementcn III und IV entsprechend.
Aus der schematischen Darstellung der Fluidströme
in F i g. 9 läßt sich die Regelmäßigkeit der Schichtenbildung innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung erkennen. Da sich theoretisch mit jedem Passieren eines weiteren Mischelements die Zahl der Grenzflächen zwischen den Schichten der Fluids A und B verdoppelt, haben sich nach π Mischelementen
N =2"
Interphasengrenzflächen gebildet Die Zahl M theoretisch gebildeter Schichten A, B ergibt sich entsprechend
M = 2" + 1
B e i s ρ i e 1 1
Verweilzeitverhalten
Das Verweilzeitverhalten der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurde im Vergleich zu dem des leeren Rohres und einer Vorrichtung mit wendeiförmiger Mischelementausführung untersucht Die für die Vergleichsmessung verwendete Mischstrecke bestand aus
7 8
einem für Thcrmostatisierung mit Doppelmantel verse- halbe, große Hauptachse beider
henen Präzisionsglasrohr von D= 17,2 mm Innen- Leitflächen 36,6 mm
durchmesser und L = 500 mm Länge, das im Test mit kleine Hauptachse der Leitfläche 4 42,0 mm
der jeweiligen Art von Mischelementen folgender Ab- kleine Hauptachse der Durchtrittsmessungen ausgerüstet wurde: 5 öffnung 4a und der Leitfläche 5 21,0 mm
a) erfindungsgemäße Mischelemente gemäß F i g. 1 Bis zum ersten Mischelement war das Rohr 3 durch Anzahl der Mischelemente 23 eine Trennwand in zwei halbkreisförmige Kanäle gegroße Hauptachse der teilt, durch die die zu vermischenden Komponenten mit Leitflächen 1 und 2 27,5 mm io unterschiedlichem Mengenverhältnis aber konstantem kleine Hauptachse der Leitfläche 1 17,0 mm Gesamtvolumenstrom von ca. 500 l/h in die Mischstrekkleine Hauptachse der Durchtritts- ke eintraten. Trotz der nur geringen mittleren Strööffnung und der Leitfläche 2 8,0 mm mungsgeschwindigkeit von ca. 0,1 m/sec und dem rela-
b) Wendelmischer tiv großen Viskositätsverhältnis von etwa 1 :2750 der Anzahl π der Elemente 19 15 zu vermischenden Komponenten wurde bei sämtlichen Durchmesser 17,0 mm Mischungsverhältnissen von 0,1 bis 10 ein schlierenfreies, homogenes Produkt erhalten. Entsprechend der ein-
Mit einer Dosiereinrichtung wurde den senkrecht schlägigen Literatur ist in herkömmlichen Mischern ein
montierten Mischstrecken von unten vollentsalztes den Wert 100 überschreitendes Zähigkeitsverhältnis der
Wasser mit einer Durchflußrate von 1000 cm3 h-1 züge- 20 zu mischenden Komponenten möglichst zu vermeiden,
führt. Zu einem Zeitpunkt t = t„ wurde bei gleichblei- Mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen ergaben
bender Durchflußrate für eine Dauer von 60 Sekunden Zähigkeitsunterschiede von 1 :2750 über einen weiten
der Wasserzulauf plötzlich durch eine l%ige Kalium- Bereich des Verhältnisses der Mengenströme zu mi-
chloridlösung ersetzt und danach erneut auf den Was- sehender Fluide eine einwandfreie, homogene Mi-
serzulauf umgeschaltet 25 schung. ...
Die das Verweilzeitverhalten charakterisierende Ant- b) In einer dem Beispiel 2a entsprechenden, jedoch
wort auf das hinsichtlich der Elektrolyikonzentration mit 30 Mischelementen versehenen Versuchsanordnung
rechteckförmige Eingangssignal wurde durch Messung wurden zwei durch Zusatz von schwarzem bzw. weißem
der elektrischen Leitfähigkeit des Flüssigkeitsablaufs Pigment markierte Ströme eines mit Härtungsmittel
am oberen Ende der Mischstrecken als Funktion der seit 30 versetzten Epoxidharzes vermischt (z.B. Epichlorhy-
f = to verstrichenen Zeit erhalten. drinbisphenol A mit einem Ammaddukt als vernetzen-
Diese Verweilzeitverteilungsfunktionen sind in dem Härter). Zu einem beliebigen Zeitpunkt wurde die F i g. 10 in dir.iensionsloser Form wiedergegeben. Dabei Zufuhr der zu vermischenden Komponenten plötzlich erfolgte die Normierung der Zeitachse durch die mittle- unterbrochen und nach kurzer Aushärtezeit die prore Verweilzeit τ der Mischstrecke, die als Quotient des 35 duktgefüllte Mischstrecke zur Herstellung von Schnitt-Flüssigkeitesinhalts [1] der Mischstrecke und der VoIu- flächen zwischen den einzelnen Mischelementen senkmendurchflußrate [l/h] definiert ist Für die Normierung recht zur Rohrachse durchtrennt. Der Grad der Vermider gemessenen KCl-Konzentration wurde eine fiktive schung der schwarzen und weißen Komponente ist Konzentration co gewählt die sich einstellen würde, dann an der sichtbaren Marmorierung bzw. der Gleichwenn die gesamte als Indikator eingesetzte KCl-Menge 40 mäßigkeit des Grautons der Schnittflächen erkennbar. * gleichmäßig auf das Flüssigkeitsvolumen der Misch- Nach dem neunzehnten Mischelement war über die gestreckeverteilt wäre samte Querschnittfläche kein Unterschied mehr im
Die in F i g 10 gegenübergestellten Kurven lassen er- Grauton mit bloßem Auge feststellbar, d. h. nach nur ca.
kennen, daß sich mit der erfindungsgemäßen Vorrich- 13,5 Rohrinnendurchmessern war die Homogenisierung
tung (Kurve A) eine deutlich verbesserte Annäherung 45 der zu vermischenden Komponenten abgeschlossen.
der idealen Pfropfenströmung erreichen läßt Von be-
sonderem Vorteil für bestimmte prozeßtechnische An- Hierzu 7 Blatt Zeichnungen
Wendungen ist der gegenüber der wendeiförmigen
Mischelementart (Kurve B) und gegenüber dem leeren
Rohr (Kurve C) bedeutend verringerte Produktnach- 50
lauf, erkennbar an einer wesentlich steiler abfallenden
rechten Planke der Verteiiungskurve.
Beispiel 2
55
Mischwirkung
a) Zum Nachweis der Wirksamkeit der erfmdungsgemäßen Vorrichtung als Mischaggregat wurde Wasser
(Viskosität = 1 cP) mit einem wasserlöslichen Harz 60
(Viskosität ~ 2750 cP) vermischt Die Mischstrecke bestand aus einem senkrecht montierten, 1000 mm langen
Plexiglasrohr mit einem Innendurchmesser von 42 mm,
in dem 19 Mischelemente gemäß F i g. 6 angeordnet waren. Jedes Mischelement setzte sich aus den beiden Leit- 65
flächen 4 und 5 folgender Abmessungen zusammen:

Claims (7)

1 2
gen versehenen Leitflächen zusammengesetzt sind, die
Patentansprüche: mit i^er äußeren Kante an der Rohrinnenwand weitge
hend anliegen und zur Rohrachse geneigt sind und de-
1 Vorrichtung zum Mischen fluider.Stoffe, beste- ren zur Rohrachse senkrecht gerichteten Hauptachsen hend aus einem Rohr beliebigen Querschnitts und 5 zusammenfallen.
aus in dem Rohr in Richtung der Rohrachse aufein- Χ°™η^?η d'eser ^^"ΐ^Αί
anderfolgend angeordneten Mischelementen, die stattsche Mischer bekannt Solche Mischer bestehen aus sich kreuzenden und mit Durchtrittsöffnungen meistens aus in rohrartigen Gebilden installierten Strove sehenen Leitflächen zusammengesetzt sind, die mungsleitflächen verschiedensterBauart Das allgerneimit ihrer äußeren Kante an der Rohrinnenwand io neWirkungsprmzip dieser Vorrichtungen ist derart, daß weitgehend anliegen und zur Rohrachse geneigt sind bei Strömung der zu vermischenden Stoffe durch ein und deren zur Rohrachse senkrecht gerichteten Rohr, das im Inneren mit besonderen Stromungsleitflä-Hauptachsen zusammenfallen, dadurch ge- chen versehen ist, der Hauptstrom in e.ne Anzahl Teilkennzeichnet daß jedes einzelne Mischele- ströme aufgeteilt wird und diese Teilstrome verformt ment aus einer äußeren Leitfläche (1, 4) und einer is und gegeneinander versetzt wieder vereinigt werden, inneren Leitfläche (2,5) besteht, die äußere Leitflä- Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis der gecbe mit einer zentralen Durchtrittsöffnung (la, 4a) wünschte Grad an Vermischung erreicht ist versehen ist in der die innere Leitfläche angeordnet Bei einer bekannten Vorrichtung sind in einem Rohr
ist, wobei die Form der inneren Leitfläche derjeni- kreuzweise und zur Strömungsrichtuni[geneigt e halbien der Durchtrittsöffnung der äußeren Leitfläche 20 elliptische Leitflachen angeordnet (US-PS 36 52 061). :< Intsnricht Die Mischung in das Rohr einfließender Produktstrome
2 Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- wird dadurch bewirkt daß im einzelnen Mischelemente zeichnet daß die gemeinsame, zur Rohrachse senk- durch Aufteilung und Umlenkung eine Rotationsbewerechte Hauptachse der inneren Leitfläche (5) und der gung des strömenden Mediums erzeugt wird. Dabei eräußeren Leitfläche (4) eine Begrenzungslinie (6) des 25 gibt sich im einzelnen Mischelement im Prinzip das Mischelementes darstellt und die beiden Leitflächen Strömungsbild einer konzentrischen Doppelwendel mit einen Winkel einschließen, innerhalb dessen die gleichem Drehsinn. Der bei dieser Vorrichtung vor. je-KSichs» verläuft der einzelnen Leitfläche geschlossen abgedeckte, relativ
3 Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- große Teil des Rohrquerschnitts kann bei gewünschter zeichnet, daß Mischelemente je paarweise mit den 30 pfropfenartiger Strömung eine nachteilige Bildung von Leitflächen einander zugewandt und um die Rohr- stagnanten Zonen auf der stromabwärts liegenden Seite achse um 180° zueinander versetzt angeordnet sind, der Leitflächen begünstigen.
so daß eine äußere Leitfläche (4) einer inneren Leit- Ein anderer Mischer der eingangs beschriebenen Art
fläche (5) gegenübersteht. ist gekennzeichnet durch die Anordnung mindestens ei>
4 Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch 35 nes Mischeinsatzes in Form eines Stege und Schlitze gekennzeichnet daß die Mischelemente so ineinan- aufweisenden Plattenpaares in einem Rohr, indem jeder geschoben sind, daß die innere Leitfläche (2, 5) weils die Stege der einen Platte durch die Schlitze der durch die Durchtrittsöffnung (la, 4a) der äußeren anderen Platte kreuzend hindurchreichen wobei die. 1 eitfläche il 4) ragt und die so gebildeten Schnittli- Platten zueinander und zur Achse des Rohres geneigt nSn der Leitflächen parallel zu den gemeinsamen, 40 angeordnet sind (DE-OS 23 28 795). Dieser Mischer läßt zur Rohrachse senkrechten Hauptachse der inneren im Bereich höherer Strömungsgeschwindigkeiten eine und äußeren Leitflächen verlaufen. ausreichende Mischwirkung erwarten Jede Platte,stellt
5 Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch ge- unterhalb der Schlitze und Stege jedoch eine Staufläche kennzeichnet daß sich an die Begrenzungslinie (6) dar, die zusammen mit der Rohrwand einen Bereich des Mischelementes ein zur Rohrachse paralleles 45 bildet, in dem die Strömung weitgehend stagnieren Leitflächenstück (7) anschließt, dessen eine Seite kann. Derartige Totzonen der Strömung können sich je gleich dem Rohrinnendurchmesser ist und dessen nach der Neigungsrichtung der Platten in Stromungs-Ausdehnung in axialer Richtung des Rohres (3) vor- richtung vor oder hinter der Platte bilden Zumindest zuesweise das 01- bis 0,5fache des Rohrinnendurch- aber sind durch diese Bereiche die Verweilzeiten der messers beträgt' so einzelnen Produktteilströme, in die der Hauptstrom
6 Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn- durch die als Strömungsleitflächen anzusehenden Platzeichnet daß sich gegenüberstehende Leitflächen- ten aufgeteilt wird, sehr unterschiedlich. Eine homogene stücke (7) durch einen Einschnitt (9) in mindestens Durchmischung der in den Mischer einfließenden Proeinem der Leitflächenstücke (7) am Kreuzungspunkt duktströme wird dadurch erschwert. Dieser konstruktiv ineinander einschiebbar sind. 55 bedingte Nachteil des Mischers wirkt sich noch starker
7 Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch ge- bei dessen Verwendung zur Durchfuhrung chemischer kennzeichnet daß das Mischelement an der zur Reaktionen aus, insbesondere bei der Herstellung von Rohrachse senkrechten Begrenzungslinie (6, 8) Polymerisationsprodukten, deren Polymensationsgrad schneidenförmig ausgebildet ist wegen der unterschiedlichen Verwe.lze.ten sehr■ variie-
60 ren kann. Von Nachteil sind ferner die geringe Stabilität
der Mischelemente infolge der für das Zusammenfügen
der Platten erforderlichen Elastizität der Stege sowie die zahlreichen, schwer zugänglichen Verbindungsstel-
DE2525020A 1975-06-05 1975-06-05 Statischer Mischer für fluide Stoffe Expired DE2525020C3 (de)

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