WO2025242541A1 - Mixing system - Google Patents

Mixing system

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WO2025242541A1
WO2025242541A1 PCT/EP2025/063427 EP2025063427W WO2025242541A1 WO 2025242541 A1 WO2025242541 A1 WO 2025242541A1 EP 2025063427 W EP2025063427 W EP 2025063427W WO 2025242541 A1 WO2025242541 A1 WO 2025242541A1
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mixing system
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mixing
annular
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Roman SCHIESSER
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Environ Engineering GmbH
Mme Engineering EU
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    • B01F25/10—Mixing by creating a vortex flow, e.g. by tangential introduction of flow components
    • B01F25/103—Mixing by creating a vortex flow, e.g. by tangential introduction of flow components with additional mixing means other than vortex mixers, e.g. the vortex chamber being positioned in another mixing chamber

Definitions

  • This invention relates to a mixing system. Mixing fluids is a widespread task in industrial applications.
  • EP3725395A2 describes a fluid-gas mixer comprising a housing defining a primary axis for mixing fluid and gas, a mixing nozzle circumscribing the primary axis, with at least one annular gap defined between an outer surface of the mixing nozzle and an inner surface of the housing, an outer gas path, an inner gas passage defining an inner gas path for mixing with the outer gas path, a gas line connected to the housing for introducing gas into the inner gas path and the outer gas path, and an attached fluid line to the mixing nozzle.
  • the fluid line may be connected to an annular channel within the mixing nozzle. Fluid connection, wherein the annular channel has an outlet from the mixer nozzle parallel to the primary axis, which is arranged between the inner gas path and the outer gas path.
  • CN116817047A describes an air inlet flange for introducing air into a reaction chamber for exhaust gas treatment.
  • the flange has an annular cavity along its outer circumferential surface, such that the flange has at least one through-hole.
  • the cavity is connected to the gas supply device via this at least one through-hole, and the cavity is connected to the reaction chamber via the flange's gas flow channel.
  • the gas flow channel is an annular channel, and along the direction of exhaust gas flow in the reaction chamber, the gas flow channel is inclined in a direction close to the flange's central axis.
  • US2023356259A1 describes an application device for applying at least two miscible components, comprising component feeders and component feed nozzles arranged coaxially with the component feeders for the respective at least two components, wherein an outer feed cavity is provided as a feeder of the first component to the associated component nozzle for providing the first component, and an inner feed cavity is provided as a feeder of the second component to the associated component nozzle for providing the second component, wherein the inner feed cavity is enclosed by an inner feed tube arranged in the outer feed cavity and connected to a cavity wall of the outer feed cavity at a distance, and an axially movable valve rod is arranged in the inner feed tube, which is connected to an actuator, wherein the valve rod and/or the valve rod tip thereof is connected to a valve seat which is arranged on the component nozzle of the inner feed tube, and the valve rod or valve rod tip forms a valve with the valve seat and the inner feed cavity between the inner feed tube and the valve rod, and a mixing device is arranged downstream of the component nozzles of the feed cavities
  • WO2023144029A2 describes a mixing system configured to mix a process gas into a main stream, wherein the mixing system comprises: a distribution channel; an injection unit; a static mixing unit; wherein: the distribution channel has a principal longitudinal axis which determines the flow direction of the main stream during operation; the injection unit comprises a distributor and a main injection ring; the distributor is arranged within the distribution channel and is perpendicular to the principal longitudinal axis of the distribution channel, wherein the distributor is suitable for receiving the process gas via the main injection ring; the main injection ring has a circular or annular structure and is provided with a plurality of injection ports arranged to introduce the process gas into the main stream.
  • the aim is therefore to provide a compact mixing system that achieves excellent mixing quality over a short mixing distance.
  • + the inner tube is permeable to a first fluid; + the annular gap is permeable to a second fluid to be mixed with the first fluid;
  • the first annular aperture closes off the annular gap at the end that corresponds to the end of a fluid flow of the second fluid through the annular gap;
  • the first ring aperture is connected to the outer tube and surrounds the inner tube flush
  • the first ring aperture has several openings through which the second fluid can flow
  • a connection is arranged in the outer tube, which is in fluid communication with the annular gap and through which the second fluid can be injected;
  • a second annular aperture closes off the annular gap at the end that corresponds to the beginning of a fluid flow of the first fluid through the inner tube.
  • This mixing system achieves excellent mixing quality over a short mixing distance.
  • the first fluid flows through the inner tube.
  • the second fluid is injected into the annular gap through the connection in the outer tube. As the second fluid exits the annular gap, it is thoroughly mixed with the first fluid exiting the inner tube over a short mixing distance.
  • the inner tube can have serrations and recesses at the end connected to the first annular orifice. This provides an additional mixing zone, further improving the mixing quality.
  • the first annular orifice can have an outer diameter and an inner diameter, wherein the outer diameter of the first annular orifice is larger than the diameter of the outer tube. This provides an additional Resistance is provided in the fluid flow, which serves to improve mixing.
  • the openings of the first ring aperture can be round.
  • the openings of the first ring aperture can be square.
  • the openings of the first annular orifice can be arranged on the inside of the first annular orifice. This facilitates the exit of the second fluid and leads to better mixing.
  • the openings of the first annular aperture can be designed as recesses on the inside of the first annular aperture. This simplifies manufacturing.
  • the mixing system can have a first mixing zone, formed on the top surface of the first annular orifice by a flow of the first fluid flowing along the outside of the outer tube and extending, in cross-sectional view, approximately circularly from the outside inwards, and a second mixing zone, formed on the top surface of the first annular orifice by a flow of the first fluid flowing on the inside of the inner tube and extending, in cross-sectional view, approximately circularly from the inside inwards; where "top surface” in each case refers to the side facing towards the end of the fluid flow. "Top surface” therefore also means that, during use of the mixing system, the fluids exit the inner tube and annular gap on this side, and mixing takes place there.
  • a static mixer viewed in the direction of fluid flow, can be located on the inner tube or on the The inner tube is arranged with serrations, and this static mixer comprises at least one swirl plate, preferably 4-12 swirl plates, an inner orifice and an outer orifice, and has a larger diameter than the annular orifice.
  • This static mixer results in additional and therefore better mixing.
  • the static mixer can have an inner opening enclosed by the inner baffle. The additional flow through the inner opening provides even better mixing.
  • At least one swirl plate can be arranged at an angle of 30°–60° with respect to the flow direction of the fluid. This results in optimal mixing.
  • the static mixer viewed from above, can be (i) round or (ii) rectangular. This allows for easy adaptation to the conditions in the mixing zone.
  • the mixing system can have a third mixing zone on the top side of the static mixer, formed by a flow of the first fluid through the inner opening and exhibiting, in cross-sectional view, an approximately circular vortex from the inside out; where "top side” refers to the side facing the end of the fluid flow. Therefore, “top side” also means the side that is located at the exit of the mixing system when the fluid flow is in use.
  • This third mixing zone results in even better mixing.
  • the mixing system can have a fourth mixing zone above the static mixer, which is formed by a flow of the first fluid through the static mixer after exiting the at least one swirl plate and, viewed from above, exhibits a vortex approximately circular around a central axis of the inner tube; where “above” means the The side facing the end of the fluid flow is designated as “above.” Therefore, “above” also refers to the side where the fluid flow exits the mixing system.
  • This fourth mixing zone results in even better mixing.
  • several mixing systems can be arranged in the fluid flow of the first fluid. This leads to better mixing across the entire cross-section of the fluid flow.
  • the multiple mixing systems can be arranged hexagonally (two-dimensional cubic close-packed). This allows for optimal utilization of the fluid flow's cross-section.
  • the multiple mixing systems can be arranged in a square (two-dimensional primitive cubic) configuration. This allows for optimal utilization of the fluid flow's cross-sectional area.
  • the length of the inner tube can be greater than the length of the outer tube, preferably by a length approximately equal to the difference between the outer and inner diameters of the first annular orifice; and/or the length of the outer tube can be approximately equal to the diameter of the inner tube; and/or the outer diameter of the first annular orifice can be approximately 50% larger than the diameter of the inner tube.
  • Such dimensions allow for cost-effective mixing.
  • the outer diameter of the first annular orifice can be approximately 40% to 100%, preferably 50%, of the diameter or diagonal of the static mixer (10); and/or the outer diameter or diagonal of the static mixer can be 1 cm to 1.5 m; and/or the diameter or diagonal of the static mixer can be approximately 3 times
  • the inner diameter of the static mixer should be as large as the diameter of the inner tube; and/or the inner opening of the static mixer, if present, should be approximately 1/5 of the diameter or diagonal of the static mixer; and/or the diameter of the inner orifice of the static mixer, if present, should be approximately 35% to 80%, preferably approximately 50%, of the outer diameter or diagonal of the static mixer.
  • Such dimensions allow for cost-effective mixing.
  • the ratio of the height of the teeth to the diameter of the inner tube can be 1:2 to 1:8, preferably 1:4. Such dimensions allow for cost-effective mixing.
  • Fig. 1 shows an embodiment according to the invention of the
  • FIG. 2 shows an embodiment of the mixing system according to the invention from a slant below.
  • Fig. 3 shows an embodiment of the mixing system according to the invention from a slanted top view.
  • Fig. 4 shows an embodiment of the mixing system according to the invention from below.
  • Fig. 5 shows the flow behavior of the first fluid flowing past the outside of the mixing system.
  • Fig. 6 shows the flow behavior of the first fluid flowing through the mixing system.
  • Fig. 7 shows a first mixing zone formed on the top of the upper annular orifice by a flow of the first fluid flowing along the outside of the outer tube (left approximately circular arrow), and a second mixing zone formed on the top of the upper annular orifice by a flow of the first fluid flowing on the inside of the inner tube (right approximately circular arrow).
  • Fig. 8 shows a third mixing zone on the top of the static mixer, which is formed by a flow of the first fluid through the inner opening.
  • Fig. 9 shows a fourth mixing zone above the static mixer, which is formed by a flow of the first fluid through the static mixer after leaving the at least one swirl plate.
  • Fig. 10 shows a hexagonal (two-dimensional cubic densest) arrangement of several mixing systems.
  • Fig. 11 shows a square (two-dimensional cubic primitive) arrangement of several mixing systems.
  • the mixing system comprises an outer tube 2; an inner tube 3 arranged concentrically within the outer tube 2; an annular gap 1 formed by the outer tube 2 and the inner tube 3; and a first annular orifice 5; wherein the inner tube 3 is permeable to a first fluid; the annular gap 1 is permeable to a second fluid to be mixed with the first fluid; the first annular orifice 5 closes off the annular gap 1 at the end corresponding to the end of a fluid flow of the second fluid through the annular gap 1; the first annular orifice 5 is connected to the outer tube 2 and flush-encloses the inner tube 3; the first annular orifice 5 has several openings 5a permeable to the second fluid; the outer tube 2 is shorter than the inner tube 3; a connection 4 is arranged in the outer tube 2, which is in fluid communication with the annular gap 1 and through which the second fluid can be injected; and a second annular orifice 8 closes off the annular gap 1 at the end corresponding to the beginning of a fluid
  • the length of the inner tube 3 is greater than the length of the outer tube 2; the length of the outer tube 2 corresponds approximately to the diameter of the inner tube 3; and the outer diameter of the first annular aperture 5 is approximately 50% larger than the diameter of the inner tube 3.
  • the ratio of the height of the teeth 6 to the diameter of the inner tube 3 is 1:4.
  • This mixing system carries two fluids. The first fluid flows through the inner tube 3. The second fluid is introduced into the annular gap 1 through the connection 4 in the outer tube 2. Upon exiting the annular gap, the second fluid mixes with the first fluid in a first mixing zone.
  • This first mixing zone is formed on the upper surface of the first annular orifice 5 by a flow of the first fluid along the outside of the outer tube 2, which, viewed in cross-section, extends approximately in a circular pattern from the outside to the inside.
  • a second mixing zone is formed on the upper surface of the first annular orifice 5 by a flow of the first fluid along the inside of the inner tube 3, which, viewed in cross-section, also extends approximately in a circular pattern from the inside to the outside.
  • Top side means the side where the fluid flow exits the mixing system.
  • Example 2 Mixing system with a static mixer
  • a static mixer 10 is arranged on the teeth 6 of the inner tube 3.
  • This static mixer 10 has four swirl plates 12, an inner orifice 13, an outer orifice 14, and an inner opening 11, and has a larger diameter than the annular orifice 5.
  • the swirl plates 12 are arranged at an angle of 45° with respect to the flow direction of the fluid.
  • the outer diameter of the first annular orifice 5 is 50% of the diameter of the static mixer 10; and the diameter of the static mixer (10) is about 3 times the diameter of the inner tube 3; and the inner opening 11 of the static mixer (10) is about 1/5 of the diameter of the static mixer 10; and the diameter of the inner orifice 13 of the static mixer 10 is about 50% of the outer diameter of the static mixer 10.
  • Two fluids are conveyed through this mixing system. The first fluid is conveyed through the inner tube 3. The second fluid is introduced into the annular gap 1 through the connection 4 in the outer tube 2.
  • the mixing system in this example has a third mixing zone on the top side of the static mixer 10, formed by a flow of the first fluid through the inner opening 11 and, viewed in cross-section, exhibiting an approximately circular vortex from the inside out; where "top side” denotes the side facing the end of the fluid flow; and a fourth mixing zone above the static mixer 10, formed by a flow of the first fluid through the static mixer 10 after exiting the at least one swirl plate 12 and, viewed from above, exhibiting an approximately circular vortex around a central axis of the inner tube 3; where "above” denotes the side facing the end of the fluid flow.
  • This ensures optimal mixing of the two fluids.
  • Example 1 several mixing systems from Example 1 or Example 2 are arranged hexagonally (two-dimensional cubic close-packed). This allows for optimal utilization of the fluid flow's cross-section, resulting in optimal mixing across the entire cross-section. ⁇

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Abstract

The invention relates to a mixing system comprising an outer tube (2); an inner tube (3); an annular gap (1); and a first annular diaphragm (5), wherein a first fluid can flow through the inner tube (3); a second fluid can flow through the annular gap (1); the first annular diaphragm (5) closes the annular gap (1) at the end corresponding to the end of a flow of the second fluid through the annular gap (1); the first annular diaphragm (5) is mounted so as to be connected to the outer tube (2); the first annular diaphragm (5) has a plurality of openings (5a); the outer tube (2) is shorter than the inner tube (3); the outer tube (2) is equipped with a connection (4) which is fluidically connected to the annular gap (1); and a second annular diaphragm (8) closes off the annular gap (1) at the end.

Description

Mi s ch s ys tem mish syst tem

Diese Erfindung betri f ft ein Mischsystem . Das Mischen von Fluiden ist eine weit verbreitete Aufgabenstellung in der industriellenThis invention relates to a mixing system. Mixing fluids is a widespread task in industrial applications.

Prozesstechnik . Es wird immer eine hohe Mischgüte verlangt , um zwei Fluide gleichmäßig zu vermischen oder im Fall von chemischen Reaktionslösungen eine optimale Umsetzung zu erreichen . Process engineering. A high mixing quality is always required to mix two fluids uniformly or, in the case of chemical reaction solutions, to achieve optimal conversion.

Es besteht ein Zielkonflikt zwischen möglichst vollständiger Vermischung von zwei oder mehr Fluiden und der Mischstrecke . Vollständige Vermischung erfordert eine lange Mischstrecke ( siehe z . B . Babcock und Wilcox, „Perspectives on Ammonia Inj ection and Gaseous Static Mixing in SCR Retrofit Applications" ( 1999 ) ) . Es folgt daraus , dass eine möglichst hohe Mischgüte auf einer möglichst kurzen Wegstrecke erfolgen soll . Diese Anforderungen müssen insbesondere in sehr kompakten Reaktoren erfüllt werden . So werden z . B . in Anlagenbereichen, bei denen Katalysatoren zum Einsatz kommen, sehr hohe Mischgüten aller Reaktionsteilnehmer gefordert . Entsprechend dem oben angeführten Zielkonflikt müssten Chemiereaktoren relativ groß gebaut werden, was sich natürlich auf die Gesamtkosten für die Errichtung einer verfahrenstechnischen Anlage negativ auswirkt . Desweiteren werden oftmals Altanlagen nachgerüstet , die im Ursprungs zustand sehr kompakte Abmessungen aufweisen . There is a conflict of objectives between achieving the most complete possible mixing of two or more fluids and the mixing path length. Complete mixing requires a long mixing path (see, e.g., Babcock and Wilcox, "Perspectives on Ammonia Injection and Gaseous Static Mixing in SCR Retrofit Applications" (1999)). It follows that the highest possible mixing quality should be achieved over the shortest possible path. These requirements must be met, especially in very compact reactors. For example, in plant sections where catalysts are used, very high mixing quality of all reactants is required. Due to the aforementioned conflict of objectives, chemical reactors would have to be built relatively large, which naturally has a negative impact on the overall costs of constructing a process plant. Furthermore, existing plants, which originally had very compact dimensions, are often retrofitted.

EP3725395A2 beschreibt einen Fluid-Gas-Mischer, der ein Gehäuse , das eine Primärachse definiert , zum Mischen von Fluid und Gas , eine Mischerdüse , die die Primärachse umschreibt , wobei mindestens ein ringförmiger Spalt zwischen einer Außenfläche der Mischerdüse und einer Innenfläche des Gehäuses definiert ist , einen äußeren Gasweg, einen inneren Gasdurchgang, der einen inneren Gasweg zum Mischen mit dem äußeren Gasweg definiert , eine mit dem Gehäuse verbundene Gasleitung zum Einlassen eines Gases in den inneren Gasweg und in den äußeren Gasweg und eine angeschlossene Fluidleitung zur Mischerdüse umfasst . Die Fluidleitung kann mit einem ringförmigen Kanal innerhalb der Mischerdüse in Fluidverbindung stehen, wobei der ringförmige Kanal einen Auslass aus der Mischerdüse parallel zur Primärachse aufweist, der zwischen dem inneren Gasweg und dem äußeren Gasweg angeordnet ist. EP3725395A2 describes a fluid-gas mixer comprising a housing defining a primary axis for mixing fluid and gas, a mixing nozzle circumscribing the primary axis, with at least one annular gap defined between an outer surface of the mixing nozzle and an inner surface of the housing, an outer gas path, an inner gas passage defining an inner gas path for mixing with the outer gas path, a gas line connected to the housing for introducing gas into the inner gas path and the outer gas path, and an attached fluid line to the mixing nozzle. The fluid line may be connected to an annular channel within the mixing nozzle. Fluid connection, wherein the annular channel has an outlet from the mixer nozzle parallel to the primary axis, which is arranged between the inner gas path and the outer gas path.

CN116817047A beschreibt einen Lufteinlassflansch zum Einleiten von Luft in eine Reaktionskammer zur Abgasbehandlung. Der Flansch weist entlang der äußeren Umfangsfläche des Flansches einen ringförmigen Hohlraum auf, sodass der Flansch mindestens ein Durchgangsloch aufweist. Der Hohlraum ist durch das mindestens eine Durchgangsloch mit der Gasversorgungseinrichtung verbunden, und der Hohlraum ist durch den Gasströmungskanal des Flansches mit der Reaktionskammer verbunden. Der Gasströmungskanal ist ein ringförmiger Kanal, und entlang der Richtung des Abgasstroms in der Reaktionskammer ist der Gasströmungskanal in eine Richtung nahe der Mittelachse des Flansches geneigt. CN116817047A describes an air inlet flange for introducing air into a reaction chamber for exhaust gas treatment. The flange has an annular cavity along its outer circumferential surface, such that the flange has at least one through-hole. The cavity is connected to the gas supply device via this at least one through-hole, and the cavity is connected to the reaction chamber via the flange's gas flow channel. The gas flow channel is an annular channel, and along the direction of exhaust gas flow in the reaction chamber, the gas flow channel is inclined in a direction close to the flange's central axis.

US2023356259A1 beschreibt ein Applikationsgerät zum Aufträgen von mindestens zwei miteinander mischbaren Komponenten, umfassend koaxial ineinander mit den Komponentenzuführungen für die jeweiligen zumindest zwei Komponenten angeordnete Komponentenzuführungen und Komponentenzuführdüsen, die den Komponentenzuführungen zugeordnet sind, wobei ein äußerer Zuführhohlraum als Zufuhr der ersten Komponente zu der zugehörigen Komponentendüse zur Bereitstellung der ersten Komponente und ein innerer Zuführhohlraum als Zufuhr der zweiten Komponente zur zugehörigen Komponentendüse zur Bereitstellung der zweiten Komponente vorgesehen ist, wobei der innere Zuführhohlraum von einem inneren Zuführrohr umschlossen ist, das im äußeren Zuführhohlraum angeordnet ist und mit einer Hohlraumwand des äußeren Zuführhohlraums mit einem Abstand verbunden ist, und im inneren Zuführrohr eine in axialer Richtung bewegliche Ventilstange angeordnet ist, die mit einem Aktuator verbunden ist, wobei die Ventilstange und/oder die Ventilstangenspitze davon mit einem Ventilsitz, der an der Komponentendüse des inneren Zuführrohrs angeordnet ist, korrespondiert und die Ventilstange bzw. die Ventilstangenspitze ein Ventil mit dem Ventilsitz und dem inneren Zuführhohlraum zwischen dem inneren Zuführrohr und der Ventilstange bildet, und den Komponentendüsen der Zuführhohlräume eine Mischeinrichtung nachgeordnet ist. US2023356259A1 describes an application device for applying at least two miscible components, comprising component feeders and component feed nozzles arranged coaxially with the component feeders for the respective at least two components, wherein an outer feed cavity is provided as a feeder of the first component to the associated component nozzle for providing the first component, and an inner feed cavity is provided as a feeder of the second component to the associated component nozzle for providing the second component, wherein the inner feed cavity is enclosed by an inner feed tube arranged in the outer feed cavity and connected to a cavity wall of the outer feed cavity at a distance, and an axially movable valve rod is arranged in the inner feed tube, which is connected to an actuator, wherein the valve rod and/or the valve rod tip thereof is connected to a valve seat which is arranged on the component nozzle of the inner feed tube, and the valve rod or valve rod tip forms a valve with the valve seat and the inner feed cavity between the inner feed tube and the valve rod, and a mixing device is arranged downstream of the component nozzles of the feed cavities.

WO2023144029A2 beschreibt ein Mischsystem, das zum Mischen eines Prozessgases in einen Hauptstrom konfiguriert ist, wobei das Mischsystem Folgendes umfasst: einen Verteilungskanal; eine Einspritzeinheit; eine statische Mischeinheit; wobei: der Verteilerkanal eine Hauptlängsachse aufweist, die im Betrieb die Strömungsrichtung des Hauptstroms bestimmt; die Einspritzeinheit einen Verteiler und einen Haupteinspritzring umfasst ; der Verteiler innerhalb des Verteilerkanals angeordnet ist und senkrecht zur Hauptlängsachse des Verteilerkanals angeordnet ist, wobei der Verteiler zur Aufnahme des Prozessgases über den Haupteinspritzring geeignet ist; der Haupteinspritzring eine kreisförmige oder ringförmige Struktur aufweist und mit einer Vielzahl von Einspritzöffnungen versehen ist, die so angeordnet sind, um das Prozessgas in den Hauptstrom einzuleiten . WO2023144029A2 describes a mixing system configured to mix a process gas into a main stream, wherein the mixing system comprises: a distribution channel; an injection unit; a static mixing unit; wherein: the distribution channel has a principal longitudinal axis which determines the flow direction of the main stream during operation; the injection unit comprises a distributor and a main injection ring; the distributor is arranged within the distribution channel and is perpendicular to the principal longitudinal axis of the distribution channel, wherein the distributor is suitable for receiving the process gas via the main injection ring; the main injection ring has a circular or annular structure and is provided with a plurality of injection ports arranged to introduce the process gas into the main stream.

Ziel ist es daher, ein kompaktes Mischsystem bereitzustellen, das auf kurzer Mischstrecke eine ausgezeichnete Mischgüte erreicht. The aim is therefore to provide a compact mixing system that achieves excellent mixing quality over a short mixing distance.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, indem ein Mischsystem bereitgestellt wird, das Folgendes umfasst: According to the invention, this is achieved by providing a mixing system comprising the following:

- ein Außenrohr; - an outer pipe;

- ein Innenrohr, das konzentrisch im Außenrohr angeordnet ist;- an inner tube arranged concentrically within the outer tube;

- einen Ringspalt, der von dem Außenrohr und dem Innenrohr gebildet wird; und - an annular gap formed by the outer tube and the inner tube; and

- eine erste Ringblende; wobei - a first ring aperture; wherein

+ das Innenrohr von einem ersten Fluid durchströmbar ist; + der Ringspalt von einem mit dem ersten Fluid zu vermischenden zweiten Fluid durchströmbar ist; + the inner tube is permeable to a first fluid; + the annular gap is permeable to a second fluid to be mixed with the first fluid;

+ die erste Ringblende den Ringspalt an dem Ende abschließt, das dem Ende eines Fluidstroms des zweiten Fluids durch den Ringspalt entspricht; + the first annular aperture closes off the annular gap at the end that corresponds to the end of a fluid flow of the second fluid through the annular gap;

+ die erste Ringblende mit dem Außenrohr verbunden angeordnet ist und das Innenrohr bündig umschließt; + the first ring aperture is connected to the outer tube and surrounds the inner tube flush;

+ die erste Ringblende mehrere Öffnungen aufweist, die vom zweiten Fluid durchströmbar sind; + the first ring aperture has several openings through which the second fluid can flow;

+ das Außenrohr kürzer ist als das Innenrohr; + the outer pipe is shorter than the inner pipe;

+ ein Anschluss im Außenrohr angeordnet ist, der mit dem Ringspalt in Fluidverbindung ist und durch den das zweite Fluid injizierbar ist; und + a connection is arranged in the outer tube, which is in fluid communication with the annular gap and through which the second fluid can be injected; and

+ eine zweite Ringblende den Ringspalt an dem Ende abschließt, das dem Anfang eines Fluidstroms des ersten Fluids durch das Innenrohr entspricht. + a second annular aperture closes off the annular gap at the end that corresponds to the beginning of a fluid flow of the first fluid through the inner tube.

Durch dieses Mischsystem wird eine ausgezeichnete Mischgüte auf kurzer Mischstrecke erreicht. Das erste Fluid strömt durch das Innenrohr. Das zweite Fluid wird durch den Anschluss im Außenrohr in den Ringspalt injiziert. Beim Austritt des zweiten Fluids aus dem Ringspalt wird das zweite Fluid mit dem ersten Fluid, das aus den Innenrohr austritt, auf kurzer Mischstrecke ausgezeichnet vermischt . This mixing system achieves excellent mixing quality over a short mixing distance. The first fluid flows through the inner tube. The second fluid is injected into the annular gap through the connection in the outer tube. As the second fluid exits the annular gap, it is thoroughly mixed with the first fluid exiting the inner tube over a short mixing distance.

In einer Ausführungsform kann das Innenrohr an dem Ende, das mit der ersten Ringblende verbunden angeordnet ist, Zacken und Ausnehmungen aufweisen. Dadurch wird eine zusätzliche Vermischungszone bereitgestellt, die die Mischgüte zusätzlich verbessert . In one embodiment, the inner tube can have serrations and recesses at the end connected to the first annular orifice. This provides an additional mixing zone, further improving the mixing quality.

In einer Ausführungsform kann die erste Ringblende einen Außendurchmesser und einen Innendurchmesser aufweisen, wobei der Außendurchmesser der ersten Ringblende größer ist als der Durchmesser des Außenrohrs. Dies stellt einen zusätzlichen Widerstand im Fluidstrom bereit, der der besseren Vermischung dient . In one embodiment, the first annular orifice can have an outer diameter and an inner diameter, wherein the outer diameter of the first annular orifice is larger than the diameter of the outer tube. This provides an additional Resistance is provided in the fluid flow, which serves to improve mixing.

In einer Ausführungsform können die Öffnungen der ersten Ringblende rund sein. In one embodiment, the openings of the first ring aperture can be round.

In einer anderen Ausführungsform können die Öffnungen der ersten Ringblende eckig sein. In another embodiment, the openings of the first ring aperture can be square.

In einer Ausführungsform können die Öffnungen der ersten Ringblende auf der Innenseite der ersten Ringblende angeordnet sein. Dies erleichtert den Austritt des zweiten Fluids und führt zu einer besseren Vermischung. In one embodiment, the openings of the first annular orifice can be arranged on the inside of the first annular orifice. This facilitates the exit of the second fluid and leads to better mixing.

In einer Ausführungsform können die Öffnungen der ersten Ringblende als Aussparungen auf der Innenseite der ersten Ringblende ausgeführt sein. Dies bedeutet eine einfachere Herstellung . In one embodiment, the openings of the first annular aperture can be designed as recesses on the inside of the first annular aperture. This simplifies manufacturing.

In einer Ausführungsform kann das Mischsystem eine erste Mischzone, die auf der Oberseite der ersten Ringblende durch eine Strömung des ersten Fluids, das auf der Außenseite des Außenrohrs entlang fließt, ausgebildet ist und, in Schnittansicht betrachtet, etwa kreisförmig beginnend von außen nach innen verläuft, und eine zweite Mischzone aufweisen, die auf der Oberseite der ersten Ringblende durch eine Strömung des ersten Fluids, das auf der Innenseite des Innenrohrs fließt, ausgebildet ist und, in Schnittansicht betrachtet, etwa kreisförmig beginnend von innen nach außen verläuft; wobei „Oberseite" jeweils die Seite bezeichnet, die in Richtung Ende des Fluidstroms zeigt. „Oberseite" bedeutet daher auch, dass auf dieser Seite bei Gebrauch des Mischsystems der Austritt der Fluide aus dem Innenrohr und Ringspalt erfolgt und dort die Vermischung erfolgt. In one embodiment, the mixing system can have a first mixing zone, formed on the top surface of the first annular orifice by a flow of the first fluid flowing along the outside of the outer tube and extending, in cross-sectional view, approximately circularly from the outside inwards, and a second mixing zone, formed on the top surface of the first annular orifice by a flow of the first fluid flowing on the inside of the inner tube and extending, in cross-sectional view, approximately circularly from the inside inwards; where "top surface" in each case refers to the side facing towards the end of the fluid flow. "Top surface" therefore also means that, during use of the mixing system, the fluids exit the inner tube and annular gap on this side, and mixing takes place there.

In einer Ausführungsform kann ein statischer Mischer, in Fluidströmungsrichtung betrachtet, auf dem Innenrohr bzw. auf den Zacken des Innenrohrs angeordnet sein, welcher statische Mischer zumindest ein Drallblech, vorzugsweise 4-12 Drallbleche, eine Innenblende und eine Außenblende aufweist sowie einen größeren Durchmesser als die Ringblende aufweist. Dieser statische Mischer führt zu einer zusätzlichen und somit besseren Vermischung. In one embodiment, a static mixer, viewed in the direction of fluid flow, can be located on the inner tube or on the The inner tube is arranged with serrations, and this static mixer comprises at least one swirl plate, preferably 4-12 swirl plates, an inner orifice and an outer orifice, and has a larger diameter than the annular orifice. This static mixer results in additional and therefore better mixing.

In einer Ausführungsform kann der statische Mischer eine Innenöffnung aufweisen, die von der Innenblende umschlossen ist. Durch die zusätzliche Strömungsmöglichkeit durch die Innenöffnung wird eine noch bessere Vermischung bereitgestellt. In one embodiment, the static mixer can have an inner opening enclosed by the inner baffle. The additional flow through the inner opening provides even better mixing.

In einer Ausführungsform kann das zumindest eine Drallblech in einem Winkel von 30°-60° in Bezug auf die Strömungsrichtung des Fluids angeordnet sein. Dies ergibt eine optimale Vermischung. In one embodiment, at least one swirl plate can be arranged at an angle of 30°–60° with respect to the flow direction of the fluid. This results in optimal mixing.

In einer Ausführungsform kann der statische Mischer, in Draufsicht betrachtet, (i) rund oder (ii) eckig ausgeführt sein. Dies lässt eine einfache Anpassung an die Gegebenheiten in der Mischzone zu, In one embodiment, the static mixer, viewed from above, can be (i) round or (ii) rectangular. This allows for easy adaptation to the conditions in the mixing zone.

In einer Ausführungsform kann das Mischsystem eine dritte Mischzone auf der Oberseite des statischen Mischers aufweisen, die durch eine Strömung des ersten Fluids durch die Innenöffnung ausgebildet ist und, in Schnittansicht betrachtet, eine Verwirbelung etwa kreisförmig von innen nach außen aufweist; wobei „Oberseite" die Seite bezeichnet, die in Richtung Ende des Fluidstroms zeigt. Daher bedeutet „Oberseite" auch die Seite, die sich bei Gebrauch des Mischsystems beim Austritt des Fluidstroms aus dem Mischsystem befindet. Diese dritte Mischzone führt zu einer noch besseren Vermischung. In one embodiment, the mixing system can have a third mixing zone on the top side of the static mixer, formed by a flow of the first fluid through the inner opening and exhibiting, in cross-sectional view, an approximately circular vortex from the inside out; where "top side" refers to the side facing the end of the fluid flow. Therefore, "top side" also means the side that is located at the exit of the mixing system when the fluid flow is in use. This third mixing zone results in even better mixing.

In einer Ausführungsform kann das Mischsystem eine vierte Mischzone oberhalb des statischen Mischers aufweisen, die durch eine Strömung des ersten Fluids durch den statischen Mischer nach Verlassen des zumindest einen Drallblechs ausgebildet ist und, in Draufansicht betrachtet, eine Verwirbelung etwa kreisförmig um eine Zentralachse des Innenrohrs aufweist; wobei „oberhalb" die Seite bezeichnet, die in Richtung Ende des Fluidstroms zeigt. Daher bedeutet „oberhalb" auch die Seite, die sich bei Gebrauch des Mischsystems beim Austritt des Fluidstroms aus dem Mischsystem befindet. Diese vierte Mischzone führt zu einer noch besseren Vermischung . In one embodiment, the mixing system can have a fourth mixing zone above the static mixer, which is formed by a flow of the first fluid through the static mixer after exiting the at least one swirl plate and, viewed from above, exhibits a vortex approximately circular around a central axis of the inner tube; where “above” means the The side facing the end of the fluid flow is designated as "above." Therefore, "above" also refers to the side where the fluid flow exits the mixing system. This fourth mixing zone results in even better mixing.

In einer Ausführungsform können mehrere Mischsysteme im Fluidstrom des ersten Fluids angeordnet sein. Dies führt zu einer besseren Vermischung über den gesamten Querschnitt des Fluidstroms. In one embodiment, several mixing systems can be arranged in the fluid flow of the first fluid. This leads to better mixing across the entire cross-section of the fluid flow.

In einer Ausführungsform können die mehreren Mischsysteme hexagonal (zweidimensional kubisch dichtest) angeordnet sein. Dies ermöglicht eine optimale Ausnutzung des Querschnitts des Fluidstroms . In one embodiment, the multiple mixing systems can be arranged hexagonally (two-dimensional cubic close-packed). This allows for optimal utilization of the fluid flow's cross-section.

In einer Ausführungsform können die mehreren Mischsysteme quadratisch (zweidimensional kubisch primitiv) angeordnet sein. Dies ermöglicht eine optimale Ausnutzung des Querschnitts des Fluidstroms . In one embodiment, the multiple mixing systems can be arranged in a square (two-dimensional primitive cubic) configuration. This allows for optimal utilization of the fluid flow's cross-sectional area.

In einer Ausführungsform kann die Länge des Innenrohrs größer sein als die Länge des Außenrohrs, vorzugsweise um eine Länge länger sein, die etwa der Differenz zwischen Außendurchmesser und Innendurchmesser der ersten Ringblende beträgt; und/oder die Länge des Außenrohrs etwa dem Durchmesser des Innenrohrs entsprechen; und/oder der Außendurchmesser der ersten Ringblende etwa 50 % größer sein als der Durchmesser des Innenrohrs. Durch solche Dimensionierungen kann eine kosteneffiziente Vermischung erreicht werden . In one embodiment, the length of the inner tube can be greater than the length of the outer tube, preferably by a length approximately equal to the difference between the outer and inner diameters of the first annular orifice; and/or the length of the outer tube can be approximately equal to the diameter of the inner tube; and/or the outer diameter of the first annular orifice can be approximately 50% larger than the diameter of the inner tube. Such dimensions allow for cost-effective mixing.

In einer Ausführungsform kann der Außendurchmesser der ersten Ringblende etwa 40 % bis 100 %, vorzugsweise 50 %, des Durchmessers bzw. der Diagonale des statischen Mischers (10) betragen; und/oder der Außendurchmesser bzw. die Diagonale des statischen Mischers 1 cm bis 1,5 m betragen; und/oder der Durchmesser bzw. die Diagonale des statischen Mischers etwa 3-Mal so groß sein wie der Durchmesser des Innenrohrs; und/oder die Innenöffnung des statischen Mischers, wenn vorhanden, etwa 1/5 des Durchmessers bzw. der Diagonale des statischen Mischers betragen; und/oder der Durchmesser der Innenblende des statischen Mischers, wenn vorhanden, etwa 35 % bis 80 %, vorzugsweise etwa 50 %, des Außendurchmessers bzw. der Diagonale des statischen Mischers betragen. Durch solche Dimensionierungen kann eine kosteneffiziente Vermischung erreicht werden. In one embodiment, the outer diameter of the first annular orifice can be approximately 40% to 100%, preferably 50%, of the diameter or diagonal of the static mixer (10); and/or the outer diameter or diagonal of the static mixer can be 1 cm to 1.5 m; and/or the diameter or diagonal of the static mixer can be approximately 3 times The inner diameter of the static mixer should be as large as the diameter of the inner tube; and/or the inner opening of the static mixer, if present, should be approximately 1/5 of the diameter or diagonal of the static mixer; and/or the diameter of the inner orifice of the static mixer, if present, should be approximately 35% to 80%, preferably approximately 50%, of the outer diameter or diagonal of the static mixer. Such dimensions allow for cost-effective mixing.

In einer Ausführungsform kann das Verhältnis der Höhe der Zacken zum Durchmesser des Innenrohres 1:2 bis 1:8, vorzugsweise 1:4, betragen. Durch solche Dimensionierungen kann eine kosteneffiziente Vermischung erreicht werden. In one embodiment, the ratio of the height of the teeth to the diameter of the inner tube can be 1:2 to 1:8, preferably 1:4. Such dimensions allow for cost-effective mixing.

In den Beispielen und den Figuren werden folgende Bezugszeichen verwendet : The following reference symbols are used in the examples and figures:

1 Ringspalt 1 annular gap

2 Außenrohr 2 outer pipe

3 Innenrohr 3 inner tube

4 Anschluss in den Ringspalt 4 Connection into the annular gap

5 erste Ringblende mit Öffnungen 5 first ring aperture with openings

5a Öffnungen in der ersten Ringblende 5a Openings in the first ring aperture

6 Zacken 6 points

7 Ausnehmungen 7 exceptions

8 zweite Ringblende 8 second ring aperture

10 statischer Mischer 10 static mixers

11 Innenöffnung 11 Inner opening

12 Drallblech 12 swirl plate

13 Innenblende des statischen Mischers 13 Inner panel of the static mixer

14 Außenblende des statischen Mischers 14 Outer panel of the static mixer

Zeichnungen Drawings

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform desFig. 1 shows an embodiment according to the invention of the

Mischsystems in Explosionsdarstellung. Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Mischsystems von schräg unten. Mixing system in exploded view. Fig. 2 shows an embodiment of the mixing system according to the invention from a slant below.

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Mischsystems von schräg oben. Fig. 3 shows an embodiment of the mixing system according to the invention from a slanted top view.

Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Mischsystems von unten. Fig. 4 shows an embodiment of the mixing system according to the invention from below.

Fig. 5 zeigt das Strömungsverhalten des ersten Fluids, das außen am Mischsystem vorbeiströmt. Fig. 5 shows the flow behavior of the first fluid flowing past the outside of the mixing system.

Fig. 6 zeigt das Strömungsverhalten des ersten Fluids, das durch das Mischsystem hindurchströmt. Fig. 6 shows the flow behavior of the first fluid flowing through the mixing system.

Fig. 7 zeigt eine erste Mischzone, die auf der Oberseite der oberen Ringblende durch eine Strömung des ersten Fluids, das auf der Außenseite des Außenrohrs entlang fließt, ausgebildet ist (linker etwa kreisförmiger Pfeil) , und eine zweite Mischzone, die auf der Oberseite der oberen Ringblende durch eine Strömung des ersten Fluids, das auf der Innenseite des Innenrohrs fließt, ausgebildet ist (rechter etwa kreisförmiger Pfeil) . Fig. 7 shows a first mixing zone formed on the top of the upper annular orifice by a flow of the first fluid flowing along the outside of the outer tube (left approximately circular arrow), and a second mixing zone formed on the top of the upper annular orifice by a flow of the first fluid flowing on the inside of the inner tube (right approximately circular arrow).

Fig. 8 zeigt eine dritte Mischzone auf der Oberseite des statischen Mischers, die durch eine Strömung des ersten Fluids durch die Innenöffnung ausgebildet ist. Fig. 8 shows a third mixing zone on the top of the static mixer, which is formed by a flow of the first fluid through the inner opening.

Fig. 9 zeigt eine vierte Mischzone oberhalb des statischen Mischers, die durch eine Strömung des ersten Fluids durch den statischen Mischer nach Verlassen des zumindest einen Drallblechs ausgebildet ist. Fig. 9 shows a fourth mixing zone above the static mixer, which is formed by a flow of the first fluid through the static mixer after leaving the at least one swirl plate.

Fig. 10 zeigt eine hexagonale (zweidimensional kubisch dichteste) Anordnung mehrerer Mischsysteme. Fig. 11 zeigt eine quadratische (zweidimensional kubisch primitive) Anordnung mehrerer Mischsysteme. Fig. 10 shows a hexagonal (two-dimensional cubic densest) arrangement of several mixing systems. Fig. 11 shows a square (two-dimensional cubic primitive) arrangement of several mixing systems.

BEISPIELE EXAMPLES

Beispiel 1 - Mischsystem Example 1 - Mixing system

Das Mischsystem umfasst ein Außenrohr 2; ein Innenrohr 3, das konzentrisch im Außenrohr 2 angeordnet ist; einen Ringspalt 1, der von dem Außenrohr 2 und dem Innenrohr 3 gebildet wird; und eine erste Ringblende 5; wobei das Innenrohr 3 von einem ersten Fluid durchströmbar ist; der Ringspalt 1 von einem mit dem ersten Fluid zu vermischenden zweiten Fluid durchströmbar ist; die erste Ringblende 5 den Ringspalt 1 an dem Ende abschließt, das dem Ende eines Fluidstroms des zweiten Fluids durch den Ringspalt 1 entspricht; die erste Ringblende 5 mit dem Außenrohr 2 verbunden angeordnet ist und das Innenrohr 3 bündig umschließt; die erste Ringblende 5 mehrere Öffnungen 5a aufweist, die vom zweiten Fluid durchströmbar sind; das Außenrohr 2 kürzer ist als das Innenrohr 3; ein Anschluss 4 im Außenrohr 2 angeordnet ist, der mit dem Ringspalt 1 in Fluidverbindung ist und durch den das zweite Fluid injizierbar ist; und eine zweite Ringblende 8 den Ringspalt 1 an dem Ende abschließt, das dem Anfang eines Fluidstroms des ersten Fluids durch das Innenrohr 3 entspricht. Das Innenrohr 3 weist an dem Ende, das mit der ersten Ringblende 5 verbunden angeordnet ist, Zacken 6 und Ausnehmungen 7 auf. Die Öffnungen 5a der ersten Ringblende 5 sind rund und auf der Innenseite der ersten Ringblende 5 angeordnet . The mixing system comprises an outer tube 2; an inner tube 3 arranged concentrically within the outer tube 2; an annular gap 1 formed by the outer tube 2 and the inner tube 3; and a first annular orifice 5; wherein the inner tube 3 is permeable to a first fluid; the annular gap 1 is permeable to a second fluid to be mixed with the first fluid; the first annular orifice 5 closes off the annular gap 1 at the end corresponding to the end of a fluid flow of the second fluid through the annular gap 1; the first annular orifice 5 is connected to the outer tube 2 and flush-encloses the inner tube 3; the first annular orifice 5 has several openings 5a permeable to the second fluid; the outer tube 2 is shorter than the inner tube 3; a connection 4 is arranged in the outer tube 2, which is in fluid communication with the annular gap 1 and through which the second fluid can be injected; and a second annular orifice 8 closes off the annular gap 1 at the end corresponding to the beginning of a fluid flow of the first fluid through the inner tube 3. The inner tube 3 has serrations 6 and recesses 7 at the end connected to the first annular orifice 5. The openings 5a of the first annular orifice 5 are round and located on the inside of the first annular orifice 5.

Die Länge des Innenrohrs 3 ist größer als die Länge des Außenrohrs 2, die Länge des Außenrohrs 2 entspricht etwa dem Durchmesser des Innenrohrs 3; und der Außendurchmesser der ersten Ringblende 5 ist etwa 50 % größer als der Durchmesser des Innenrohrs 3. Das Verhältnis der Höhe der Zacken 6 zum Durchmesser des Innenrohres 3 beträgt 1:4. Durch dieses Mischsystem werden zwei Fluide geleitet. Das erste Fluid wird durch das Innenrohr 3 geleitet. Das zweite Fluid wird durch den Anschluss 4 im Außenrohr 2 in den Ringspalt 1 eingeleitet. Beim Austritt des zweite Fluids aus dem Ringspalt erfolgt die Vermischung mit dem ersten Fluid in einer ersten Mischzone, die auf der Oberseite der ersten Ringblende 5 durch eine Strömung des ersten Fluids, das auf der Außenseite des Außenrohrs 2 entlang fließt, ausgebildet ist und, in Schnittansicht betrachtet, etwa kreisförmig beginnend von außen nach innen verläuft, und einer zweiten Mischzone, die auf der Oberseite der ersten Ringblende 5 durch eine Strömung des ersten Fluids, das auf der Innenseite des Innenrohrs 3 fließt, ausgebildet ist und, in Schnittansicht betrachtet, etwa kreisförmig beginnend von innen nach außen verläuft. The length of the inner tube 3 is greater than the length of the outer tube 2; the length of the outer tube 2 corresponds approximately to the diameter of the inner tube 3; and the outer diameter of the first annular aperture 5 is approximately 50% larger than the diameter of the inner tube 3. The ratio of the height of the teeth 6 to the diameter of the inner tube 3 is 1:4. This mixing system carries two fluids. The first fluid flows through the inner tube 3. The second fluid is introduced into the annular gap 1 through the connection 4 in the outer tube 2. Upon exiting the annular gap, the second fluid mixes with the first fluid in a first mixing zone. This first mixing zone is formed on the upper surface of the first annular orifice 5 by a flow of the first fluid along the outside of the outer tube 2, which, viewed in cross-section, extends approximately in a circular pattern from the outside to the inside. A second mixing zone is formed on the upper surface of the first annular orifice 5 by a flow of the first fluid along the inside of the inner tube 3, which, viewed in cross-section, also extends approximately in a circular pattern from the inside to the outside.

„Oberseite" bedeutet die Seite beim Austritt des Fluidstroms aus dem Mischsystem. "Top side" means the side where the fluid flow exits the mixing system.

Beispiel 2 - Mischsystem mit einem statischen Mischer Example 2 - Mixing system with a static mixer

Ausgehend von dem Mischsystem aus Beispiel 1 ist auf den Zacken 6 des Innenrohrs 3 ein statischer Mischer 10 angeordnet, welcher statische Mischer 10 vier Drallbleche 12, eine Innenblende 13, eine Außenblende 14 und eine Innenöffnung 11 aufweist sowie einen größeren Durchmesser als die Ringblende 5 aufweist. Die Drallbleche 12 sind in einem Winkel von 45° in Bezug auf die Strömungsrichtung des Fluids angeordnet. Starting from the mixing system of Example 1, a static mixer 10 is arranged on the teeth 6 of the inner tube 3. This static mixer 10 has four swirl plates 12, an inner orifice 13, an outer orifice 14, and an inner opening 11, and has a larger diameter than the annular orifice 5. The swirl plates 12 are arranged at an angle of 45° with respect to the flow direction of the fluid.

Zusätzlich zu den in Beispiel 1 angeführten Dimensionen beträgt der Außendurchmesser der ersten Ringblende 5 50 % des Durchmessers des statischen Mischers 10; und der Durchmesser des statischen Mischers (10) ist etwa 3-Mal so groß wie der Durchmesser des Innenrohrs 3; und die Innenöffnung 11 des statischen Mischers (10) beträgt etwa 1/5 des Durchmessers des statischen Mischers 10; und der Durchmesser der Innenblende 13 des statischen Mischers 10 beträgt etwa 50 % des Außendurchmessers des statischen Mischers 10. Durch dieses Mischsystem werden zwei Fluide geleitet. Das erste Fluid wird durch das Innenrohr 3 geleitet. Das zweite Fluid wird durch den Anschluss 4 im Außenrohr 2 in den Ringspalt 1 eingeleitet. Zuzsätzlich zu den zwei Mischzonen, die in Beispiel 1 beschrieben sind, weist das Mischsystem in diesem Beispiel eine dritte Mischzone auf der Oberseite des statischen Mischers 10 auf, die durch eine Strömung des ersten Fluids durch die Innenöffnung 11 ausgebildet ist und, in Schnittansicht betrachtet, eine Verwirbelung etwa kreisförmig von innen nach außen aufweist; wobei „Oberseite" die Seite bezeichnet, die in Richtung Ende des Fluidstroms zeigt; sowie eine vierte Mischzone oberhalb des statischen Mischers 10 auf, die durch eine Strömung des ersten Fluids durch den statischen Mischer 10 nach Verlassen des zumindest einen Drallblechs 12 ausgebildet ist und, in Draufansicht betrachtet, eine Verwirbelung etwa kreisförmig um eine Zentralachse des Innenrohrs 3 aufweist; wobei „oberhalb" die Seite bezeichnet, die in Richtung Ende des Fluidstroms zeigt. So wird eine optimale Vermischung der beiden Fluide ermöglicht. In addition to the dimensions given in Example 1, the outer diameter of the first annular orifice 5 is 50% of the diameter of the static mixer 10; and the diameter of the static mixer (10) is about 3 times the diameter of the inner tube 3; and the inner opening 11 of the static mixer (10) is about 1/5 of the diameter of the static mixer 10; and the diameter of the inner orifice 13 of the static mixer 10 is about 50% of the outer diameter of the static mixer 10. Two fluids are conveyed through this mixing system. The first fluid is conveyed through the inner tube 3. The second fluid is introduced into the annular gap 1 through the connection 4 in the outer tube 2. In addition to the two mixing zones described in Example 1, the mixing system in this example has a third mixing zone on the top side of the static mixer 10, formed by a flow of the first fluid through the inner opening 11 and, viewed in cross-section, exhibiting an approximately circular vortex from the inside out; where "top side" denotes the side facing the end of the fluid flow; and a fourth mixing zone above the static mixer 10, formed by a flow of the first fluid through the static mixer 10 after exiting the at least one swirl plate 12 and, viewed from above, exhibiting an approximately circular vortex around a central axis of the inner tube 3; where "above" denotes the side facing the end of the fluid flow. This ensures optimal mixing of the two fluids.

Beispiel 3 - Anordnung mehrerer Mischsysteme Example 3 - Arrangement of multiple mixing systems

In diesem Beispiel werden mehrere Mischsysteme aus Beispiel 1 oder Beispiel 2 hexagonal (zweidimensional kubisch dichtest) angeordnet. Dies ermöglicht eine optimale Ausnutzung des Querschnitts des Fluidstroms und damit erfolgt eine optimale Vermischung über den ganzen Querschnitt hinweg. In this example, several mixing systems from Example 1 or Example 2 are arranged hexagonally (two-dimensional cubic close-packed). This allows for optimal utilization of the fluid flow's cross-section, resulting in optimal mixing across the entire cross-section. ```

Claims

Patentansprüche : Patent claims: 1. Mischsystem, umfassend: 1. Mixing system, including: - ein Außenrohr (2) ; - an outer tube (2) ; - ein Innenrohr (3) , das konzentrisch im Außenrohr (2) angeordnet ist; - an inner tube (3) which is arranged concentrically in the outer tube (2); - einen Ringspalt (1) , der von dem Außenrohr (2) und dem Innenrohr (3) gebildet wird; und - an annular gap (1) formed by the outer tube (2) and the inner tube (3); and - eine erste Ringblende (5) ; dadurch gekennzeichnet, dass - a first ring aperture (5) ; characterized in that + das Innenrohr (3) von einem ersten Fluid durchströmbar ist;+ the inner tube (3) is permeable to a first fluid; + der Ringspalt (1) von einem mit dem ersten Fluid zu vermischenden zweiten Fluid durchströmbar ist; + the annular gap (1) is permeable to a second fluid to be mixed with the first fluid; + die erste Ringblende (5) den Ringspalt (1) an dem Ende abschließt, das dem Ende eines Fluidstroms des zweiten Fluids durch den Ringspalt (1) entspricht; + the first annular aperture (5) closes off the annular gap (1) at the end that corresponds to the end of a fluid flow of the second fluid through the annular gap (1); + die erste Ringblende (5) mit dem Außenrohr (2) verbunden angeordnet ist und das Innenrohr (3) bündig umschließt; + the first ring aperture (5) is arranged connected to the outer tube (2) and surrounds the inner tube (3) flush; + die erste Ringblende (5) mehrere Öffnungen (5a) aufweist, die vom zweiten Fluid durchströmbar sind; + the first ring aperture (5) has several openings (5a) through which the second fluid can flow; + das Außenrohr (2) kürzer ist als das Innenrohr (3) ; + the outer tube (2) is shorter than the inner tube (3) ; + ein Anschluss (4) im Außenrohr (2) angeordnet ist, der mit dem Ringspalt (1) in Fluidverbindung ist und durch den das zweite Fluid injizierbar ist; und + a connection (4) is arranged in the outer tube (2) which is in fluid communication with the annular gap (1) and through which the second fluid can be injected; and + eine zweite Ringblende (8) den Ringspalt (1) an dem Ende abschließt, das dem Anfang eines Fluidstroms des ersten Fluids durch das Innenrohr (3) entspricht. + a second annular aperture (8) closes off the annular gap (1) at the end that corresponds to the beginning of a fluid flow of the first fluid through the inner tube (3). 2. Mischsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (3) an dem Ende, das mit der ersten Ringblende (5) verbunden angeordnet ist, Zacken (6) und Ausnehmungen (7) aufweist. 2. Mixing system according to claim 1, characterized in that the inner tube (3) has teeth (6) and recesses (7) at the end which is connected to the first annular aperture (5). 3. Mischsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ringblende (5) einen Außendurchmesser und einen Innendurchmesser aufweist, wobei der Außendurchmesser der ersten Ringblende (5) größer ist als der Durchmesser des Außenrohrs (2) . 3. Mixing system according to claim 1 or 2, characterized in that the first annular aperture (5) has an outer diameter and an inner diameter, wherein the outer diameter of the first annular aperture (5) is larger than the diameter of the outer tube (2) . 4. Mischsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (5a) der ersten Ringblende (5) rund sind. 4. Mixing system according to one of the preceding claims, characterized in that the openings (5a) of the first ring aperture (5) are round. 5. Mischsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (5a) der ersten Ringblende (5) eckig sind. 5. Mixing system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the openings (5a) of the first ring aperture (5) are rectangular. 6. Mischsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (5a) der ersten Ringblende (5) auf der Innenseite der ersten Ringblende (5) angeordnet sind. 6. Mixing system according to one of the preceding claims, characterized in that the openings (5a) of the first annular aperture (5) are arranged on the inside of the first annular aperture (5). 7. Mischsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (5a) der ersten Ringblende (5) als Aussparungen auf der Innenseite der ersten Ringblende (5) ausgeführt sind. 7. Mixing system according to one of the preceding claims, characterized in that the openings (5a) of the first annular aperture (5) are designed as recesses on the inside of the first annular aperture (5). 8. Mischsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischsystem eine erste Mischzone, die auf der Oberseite der ersten Ringblende (5) durch eine Strömung des ersten Fluids, das auf der Außenseite des Außenrohrs (2) entlang fließt, ausgebildet ist und, in Schnittansicht betrachtet, etwa kreisförmig beginnend von außen nach innen verläuft, und eine zweite Mischzone aufweist, die auf der Oberseite der ersten Ringblende (5) durch eine Strömung des ersten Fluids, das auf der Innenseite des Innenrohrs (3) fließt, ausgebildet ist und, in Schnittansicht betrachtet, etwa kreisförmig beginnend von innen nach außen verläuft; wobei „Oberseite" jeweils die Seite bezeichnet, die in Richtung Ende des Fluidstroms zeigt. 8. Mixing system according to one of the preceding claims, characterized in that the mixing system has a first mixing zone formed on the top of the first annular orifice (5) by a flow of the first fluid flowing along the outside of the outer tube (2) and, viewed in cross-sectional view, extends approximately circularly from the outside to the inside, and a second mixing zone formed on the top of the first annular orifice (5) by a flow of the first fluid flowing on the inside of the inner tube (3) and, viewed in cross-sectional view, extends approximately circularly from the inside to the outside; where "top" refers to the side that points towards the end of the fluid flow. 9. Mischsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein statischer Mischer (10) , in Fluidströmungsrichtung betrachtet, auf dem Innenrohr (3) bzw. auf den Zacken (6) des Innenrohrs (3) angeordnet ist, welcher statische Mischer (10) zumindest ein Drallblech (12) , vorzugsweise 4-12 Drallbleche (12) , eine Innenblende (13) und eine Außenblende (14) aufweist sowie einen größeren Durchmesser als die Ringblende (5) aufweist. 9. Mixing system according to one of the preceding claims, characterized in that a static mixer (10) is arranged on the inner tube (3) or on the teeth (6) of the inner tube (3) in the direction of fluid flow, which static mixer (10) has at least one swirl plate (12), preferably 4-12 swirl plates (12), an inner orifice (13) and an outer orifice (14) and has a larger diameter than the annular orifice (5). 10. Mischsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der statische Mischer (10) eine Innenöffnung (11) aufweist, die von der Innenblende (13) umschlossen ist. 10. Mixing system according to claim 9, characterized in that the static mixer (10) has an inner opening (11) which is enclosed by the inner baffle (13). 11. Mischsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Drallblech (12) in einem Winkel von 30°-60° in Bezug auf die Strömungsrichtung des Fluids angeordnet ist. 11. Mixing system according to one of claims 9 to 10, characterized in that the at least one swirl plate (12) is arranged at an angle of 30°-60° with respect to the flow direction of the fluid. 12. Mischsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der statische Mischer (10) , in Draufsicht betrachtet, (i) rund oder (ii) eckig ausgeführt ist. 12. Mixing system according to one of claims 9 to 11, characterized in that the static mixer (10) is (i) round or (ii) square when viewed from above. 13. Mischsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischsystem eine dritte Mischzone auf der Oberseite des statischen Mischers (10) aufweist, die durch eine Strömung des ersten Fluids durch die Innenöffnung (11) ausgebildet ist und, in Schnittansicht betrachtet, eine Verwirbelung etwa kreisförmig von innen nach außen aufweist; wobei „Oberseite" die Seite bezeichnet, die in Richtung Ende des Fluidstroms zeigt. 13. Mixing system according to one of claims 10 to 12, characterized in that the mixing system has a third mixing zone on the top side of the static mixer (10), which is formed by a flow of the first fluid through the inner opening (11) and, viewed in cross-sectional view, exhibits a turbulence approximately circular from the inside out; wherein “top side” denotes the side that points towards the end of the fluid flow. 14. Mischsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischsystem eine vierte Mischzone oberhalb des statischen Mischers (10) aufweist, die durch eine Strömung des ersten Fluids durch den statischen Mischer (10) nach Verlassen des zumindest einen Drallblechs (12) ausgebildet ist und, in Draufansicht betrachtet, eine Verwirbelung etwa kreisförmig um eine Zentralachse des Innenrohrs (3) aufweist; wobei „oberhalb" die Seite bezeichnet, die in Richtung Ende des Fluidstroms zeigt. 14. Mixing system according to one of claims 9 to 13, characterized in that the mixing system has a fourth mixing zone above the static mixer (10), which is formed by a flow of the first fluid through the static mixer (10) after leaving the at least one swirl plate (12) and, viewed from above, has a vortex approximately circular around a central axis of the inner tube (3); wherein “above” denotes the side that points towards the end of the fluid flow. 15. Mischsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Mischsysteme im Fluidstrom des ersten Fluids angeordnet sind. 15. Mixing system according to one of the preceding claims, characterized in that several mixing systems are arranged in the fluid flow of the first fluid. 16. Mischsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Mischsysteme hexagonal (zweidimensional kubisch dichtest) angeordnet sind. 16. Mixing system according to claim 15, characterized in that the multiple mixing systems are arranged hexagonally (two-dimensional cubic close space). 17. Mischsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Mischsysteme quadratisch (zweidimensional kubisch primitiv) angeordnet sind. 17. Mixing system according to claim 15, characterized in that the multiple mixing systems are arranged in a square (two-dimensional cubic primitive) configuration. 18. Mischsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 18. Mixing system according to one of the preceding claims, characterized in that + die Länge des Innenrohrs (3) größer ist als die Länge des Außenrohrs (2) , vorzugsweise um eine Länge länger ist, die etwa der Differenz zwischen Außendurchmesser und Innendurchmesser der ersten Ringblende (5) beträgt; und/oder + the length of the inner tube (3) is greater than the length of the outer tube (2), preferably by a length approximately equal to the difference between the outer diameter and the inner diameter of the first annular aperture (5); and/or + die Länge des Außenrohrs (2) etwa dem Durchmesser des Innenrohrs (3) entspricht; und/oder + the length of the outer tube (2) corresponds approximately to the diameter of the inner tube (3); and/or + der Außendurchmesser der ersten Ringblende (5) etwa 50 % größer ist als der Durchmesser des Innenrohrs (3) . + the outer diameter of the first ring aperture (5) is approximately 50% larger than the diameter of the inner tube (3) . 19. Mischsystem nach einem der Ansprüche 9-18, dadurch gekennzeichnet, dass 19. Mixing system according to one of claims 9-18, characterized in that + der Außendurchmesser der ersten Ringblende (5) etwa 40 % bis 100 %, vorzugsweise 50 %, des Durchmessers bzw. der Diagonale des statischen Mischers (10) beträgt; und/oder + the outer diameter of the first annular aperture (5) is approximately 40% to 100%, preferably 50%, of the diameter or diagonal of the static mixer (10); and/or + der Außendurchmesser bzw. die Diagonale des statischen Mischers (10) 1 cm bis 1,5 m beträgt; und/oder + the outer diameter or diagonal of the static mixer (10) is 1 cm to 1.5 m; and/or + der Durchmesser bzw. die Diagonale des statischen Mischers (10) etwa 3-Mal so groß ist wie der Durchmesser des Innenrohrs (3) ; und/oder + the diameter or diagonal of the static mixer (10) is approximately 3 times the diameter of the inner tube (3) ; and/or + die Innenöffnung (11) des statischen Mischers (10) , wenn vorhanden, etwa 1/5 des Durchmessers bzw. der Diagonale des statischen Mischers (10) beträgt; und/oder + the inner opening (11) of the static mixer (10), if present, is approximately 1/5 of the diameter or diagonal of the static mixer (10); and/or + der Durchmesser der Innenblende (13) des statischen Mischers (10) , wenn vorhanden, etwa 35 % bis 80 %, vorzugsweise etwa 50 %, des Außendurchmessers bzw. der Diagonale des statischen Mischers (10) beträgt. + the diameter of the inner aperture (13) of the static mixer (10), if present, is approximately 35% to 80%, preferably approximately 50%, of the outer diameter or diagonal of the static mixer (10). 20. Mischsystem nach einem der Ansprüche 2-19, dadurch gekennzeichnet, dass 20. Mixing system according to one of claims 2-19, characterized in that + das Verhältnis der Höhe der Zacken (6) zum Durchmesser des Innenrohres (3) 1:2 bis 1:8, vorzugsweise 1:4, beträgt. + the ratio of the height of the teeth (6) to the diameter of the inner tube (3) is 1:2 to 1:8, preferably 1:4. ...
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