DD282855A5 - Doppelwendelmischer zum statischen mischen fliessfaehiger medien - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen flieszfaehiger Medien, vorwiegend im unteren und mittleren Viskositaetsbereich bzw. zur Kontaktierung mehrphasiger fluider Komponentenstroeme. Anzuwenden ist sie in der chemischen Industrie, insbesondere in der Reaktionstechnik fuer Gas-Fluessigkeitsprozesse. Ziel ist eine im Vergleich mit bekannten Wendelmischern hoehere Effektivitaet und verbesserte Mischwirkung bei gleichzeitig einfacher Strangfertigung. Erfindungsgemaesz wird das dadurch erreicht, dasz eine Doppelwendel aus zwei miteinander verwundenen Materialstreifen gebildet wird, wobei einzelne Leitflaechen aus Trapezflaechen (2) und Ellipsensegmenten (3) bestehen und jeweils eine Faltkante (4) bzw. (4) mit einer Basis (5) in einer Strecke von Masz (a) zusammenfallen. Fig. 2{Mischeinrichtung; statischer Mischer; Trapezflaeche; Ellipsensegment; Strangfertigung; Dispersion}

Description

Titel der Erfindung

Doppelwendelraiacher zura atatiachen Mischen fließfähiger Medien

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zura statiochen Mischen fließfähiger Medien im niedrigen und mittleren VinkoGitätsbereich bzw. zur Herstellung eines Kontaktes mehrphasiger Kornponentenströme mit beaonderer Eignung für Plüasig-Flüsaigkeita- und Gas-Flüsaigkeits-Prozesae.

Anzuwenden iat sie vorrangig in der chemiachen und pharmazeutischen Industrie, der Lobenamittelinduatrie, der Färb- und Plastherstellung, der Energie-, Wärme- und Klimatechnik, sowie im Bereich des Umweltschutzes, Ein bevorzugtes Einsatzgebiet ist die technische Reaktioneführung in fluiden Phasen, darunter die chemische Abproduktbehandlung·

Charakteristik des bekannten Standes der Technik Bekannt sind statische Mischeinrichtungen, die sich trotz vergleichbarer Miachwirkung in ihrem Heratellungaaufwand beträchtlich unterscheiden (K. Winkler, K.-H. Redlich. Chom. Techn. 2§ (1984), 3. 8-12; 22, (1987), S. 234-236). Als besonders fertigung3günatig und kostensparend haben sich Varianten herausgestellt, die aus flachem Platten-, Streifen- oder Bandmaterial verschnittarra durch einfaches Schneiden, Biegen, Verkanten und Verformen herstellbar sind. Dabei werden unterteilte, durch schräge Flächen teilweise begrenzte, miteinander kommunizierends Miachräume in Form von anteilig in einer Hauptströmungsrichtung offenen Hohlkörpern gebildet. Diese teilweise Begrenzungen ermöglichen in Kombination ait den freien Durchtrittsquerschnitten entsprechende Au3lenkungen, Verdrehungen, Teilungen, Umschichtungen und Verflechtungen von Strömung strähnen, so. daß in der Hauptströmungarichtung gesehen - eine absatzweise, aber über eine längere Strömungsstrecke stetige Vermischung ursprünglich getrennt strömender Komponenten eintritt. Bei der Gruppe der einfach wirkenden Wendelmischer wird das in einem rohrförmigen Kanal fließende Medium unter zusätzlicher Drehung durch jedes Element in zwei Schichten aufgeteilt,

ZfZ iSS

die durch ein atroraabwärta benachbartes Element zweimal zusätzlich geschnitten werden (Mischer vom Kenica-Typ, z. B. DE-OS 1 557 118). Zur Überwindung dea Nachteile einea υtuckweiae aus Einzelelementen zusammengesetzten Miacherstranges ist ein Wendelmiacher bekannt (DD-Po 239 129), der aus einstreifig-strangartigen Mi sehe le me n ten besteht. Br umfaß Ii bezogen auf ein Element - jeweils nur drei gegenüber der axialen und radialen Richtung schräg orientierte Leitflächen. Besonders bei größeren Durchmessern des Ströraungakanala und höheren Viskositäten der strömenden Medien können jeweils nur drei Leitflächen je Element (bezogen auf das Volumen der gebildeten drei Teilmiachräume) unzureichend aein, um eine hohe Miaehwirkung zu erzielen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu entwickeln, die die Wirkungaweise der bekannten Vorrichtungen wesentlich verbessert»

Darlegung des V/eaena der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit geringem Aufwand herzustellende Vorrichtung zu entwickeln, die es geatattet, eine verbesserte Mischwirkung fließfähiger Medien bei gleichzeitig einfacher Strangfertigung zu erreichen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vorrichtung als Leitflächen in Form gleichschenkliger Trapeze besteht, die - alternierend und spiegelsymmetrisch um eine Hauptachse versetzt sowie an ihren Schrägen miteinander verbunden - Faltkanten ausbilden. Die längere der beiden parallel verlaufenden Trapezseiten, die gegenüber der krüzeren - Bani3 genannt - angeordnet ist, wird jeweils durch ein Ellipsensegment ergängzt. Die Ellipsensegmente werden in ihrer Längsausdßhnung durch Schnittkanten begrenzt, die in der Querrichtung zur Hauptachse, oder davon spitzwinklig abweichend, verlaufene Dabei werden aua den jeweils in einer Ebene liegenden Trapezflächen und Ellipsensegementen die Leitflächen der Mischvorrichtung gebildet. Durch alternierende Änderung der Faltrichtung, die um die Faltkanten erfolgt,

werden Windungswinkel erzeugt, die zu beiden Seiten der Materialstreifen liegen, aber ihren Scheitel innerhalb der Faltkanten haben«. Ein Strang der Vorrichtung wird aus zwei miteinander gleichsinnig verdrehten Materialstreifen gebildet. Ea entsteht ein spiralartiger Doppelwendelmischer, wobei ,jeweils eine Basis von Trapezflächen eines Iuaterialstreifenß mit einer Faltkante des zweiten Materialstreifens - und. umgekehrt - zusammenfällt. Die begrenzenden Kurven der Ellipsensegmente liegen an der Innenwand des rohrartigen Gehäuses an. Zwischen den benachbarten Leitflächen werden hohlkörperartige, teilweise geöffnete und sowohl in axialer wie auch in radialer Richtung miteinander kommunizierande Mischräume gebildet, deren Λ· haen mit der Hauptachse der Vorrichtung divergieren.

Der erfindungsgemäße Doppelwendelmischer zeichnet sich - über jeden beliebigen, in axialer Richtung des rohrarti.^en Gehäuses gelegten Querschnitt gesehen - durch drei Miachräume aua. Damit wird eine hohe Effektivität des Mischprozesaes gewährleistet, besonders bei Mischaufgaben, die größere Durchsätze des Mischgutes erfordern. Mit der höherenAnzahl von Leitflächen können größere Gehäusequerschnitte bzw. -durchmesser so ausgefüllt werden, daß - besonders in Nähe der Innenwand des Gehäuses - keine stagnierende Mischzonen- oder Bypassbildungen erfolgen. Damit eignet sich der Doppelwendelmi3cher auch für Prozesse, in denen das Mischgut höhere Viskositäten aufweist.

Nachstehend wird die .Erfindung anhand eines Ausführungsbeispielea näher erläutert;

Die zugehörigen. Figuren zeigen

Fig. 1: Den Doppelwendelmischer,

Fig. 2: Einen Materialstreifen zu dessen Herstellung, Fig. 3: Eine "Variante zu Fig. 2.

Die Vorrichtung wird in einem Rohr 1 (Flg. 1) angeordnet. Die wendelartig angeordneten Leitflächen bestehen jeweils aus einer Trapezfläche 2, an das - gerichtet zur Wand des Rohres 1 - jeweils ein zweiseitig an den Enden seiner Längsausdehnung beschnittenes Ellipsensegment 3 (Pig. 2)anschließt.

ZU iSS 5

Die Trapezfläche 2 iat durch die Faltkanten 4 und 4' sowie von der Basis5 begrenzt. Die Ellipaenaegmente 3 besitzen Schnittkanten 6. Die Basis ^fj o.nd eine der Faltkanten 4 oder 4' schließen jeweils den Basiswinkel 7 ein. Die Vorrichtung wird aua zwei Materialstreifen gemäß Fig. 2 durch Verwinden so hergestellt, daß die Faltkanten 4 oder 4' dea einen Materialstreifens jeweils mit einer Basis 5 der Trapezflächen 2 les zweiten Materialatreifens (und umgekehrt) auch diejenigen des zweiten Streifens mit den entsprechenden Basen des ersten Streifens) in gleichen Strecken (mit dem gemeinsamen Maß a) zusammenfallen·

In Fig. 1 ist einer der beiden Materialstreifen strichliert dargestellt.

Zwischen zwei benachbarten Leitflächen eines gleichen Materialstreif ens wird der V/indungswinkel 8 ausgebildet. Zwei teilweise (und zur Hälfte) benachbarte Leiflachen zweier verschiedener Materialstreifen schließen den Öffnungswinkel 9 ein. Zwischen der Hauptachse und den Schnittkanten 6' (Fig. 3) kann ein Schnittwinkel 10 vorhanden sein, der von einem rechten Winkel abweicht.

Das zu mischende Medium durchdringt in der Hauptströmungsrichtung die Leiflächen. Das Medium wird in einer beliebigen Querschnittsfläche des Rohres 1 in drei Teilströrae unterteilt, die aufgrund der Anordnung der Leiflächen mit der axialen Hauptströmungsrichtung divergieren. Die Teilströme durchsetzen dabei - in axialer Richtung gesehen - unterschiedlich große und in ihror Ausdehnung und Geometrie wechselnde Querschnitte. Die Auslenkung der Teilströme erfolgt mit einer alternierenden Ströraungsbeschleunigung bzw. -verzögerung, die zu einer intensiven Mischbewegung in radialer Richtung führt. Durch die Schnittkanten 6 und 6' werden ständig Strömungsteüungen erzielt, die in jeweils zwei benachbarte Teilströme eingemischt werden. Die schräg in die Strömung gerichteten Schnittkanten 6' beugen einer Verstopfungsgefahr vor und können schneidenartig geschärft sein.

Der V/indungswinkel 8 beträgt 120 °, der Öffnungswinkel 9 60°. Die Länge der Schnittkanten 6 bzw. 6· beträgt das 0,2fache des Radius des Rohres 1, Der Schnittwinkel 10 liegt bei 90 .

ZfZ /S'S

üio ochnitLwinkel von Leitflachen, die verachiedenen Matei^ialstreifen augehören, können in dioaera V/inkelbereich unterachiedlich sein.

Claims (3)

1. Berlin, den 1. 3. 1989 251O/89OG/DD

   Patentanspruch

   1. Doppelwendelmischer zum atatiachen Mischen fließfähiger Medien, bestehend aus einem rohrartigen Gehäuse vorzugsweiae runden Querschnitts mit mindeatens einem zentralayrametriach darin angeordneten, atrangartig, durchgängig aus flachen Materials tre if en gebildeten Miacheleraent, das aus gegenüber der axialen und radialen Richtung schräg orientierten Leitflächen beateht, die gegenüber der Gehäuseachae zueinander verdreht sir.d und dabei teilweise gegeneinander geöffnete, miteinander kommunizierende Teilräume bilden, wobei die Längsachsen der Teilräume innerhalb des Gehäuaea mit der Gehäuseachse divergieren, gekennzeichnet dadurch, daß die Leitflächen aua Trapezflächen (2) und aus zweiaeitig und endetändig verkürzten Ellipaenaegmenten (3) bestehen und so angeordnet sind, daß die Sehne des Ellipsensegraentes (3) mit der gegenüber der Basis (5) der Trapezfläche (2) parallel liegenden Begrenzungalinie zuaammenfällt, die Trapezflächen gleichschenklig durch die Faltkanten (4) und (4') begrenzt aind, und daä gleiche Maß (a) wie die Basis (5) besitzen, die Faltkanten (4) und (4') mit der Basis (5) gleiche Basiswinkel (7) einschließen und jeweils eine Faltkante (4) bzw« (4¹) mit einer Basis (5) in einer Strecke vom Maß (a) zusammenfällt, daß die FaItkanten (4) und (4') in alternierender Richtung geöffnete V/indungswinkel (8) einschließen, die Verkürzungen der Ellipsensegmente Schnittkanten (6) oder (6¹) unter einem Schnittwinkel (10) darstellen und von zwei jeweils durch die Faltkanten (4) bzw. (4¹) und eine Basis (5) hindurchgehende Leitflächen der Öffnungswinkel (9) gebildet wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß vorzugsweise der Windungewinkel (8) 120 °, der öffnungswinkel (9) 60 ° beträgt sowie der .Schnittwinkel (10) im Bereich von 90 ° bis 120 ° liegt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Länge der Schnittkanten (6, 6») dem 0,2- bis 0,6-fachen des Radius dea Rohres (1) entspricht.

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