WO1993004771A1 - Static mixer - Google Patents

Static mixer Download PDF

Info

Publication number
WO1993004771A1
WO1993004771A1 PCT/EP1992/001955 EP9201955W WO9304771A1 WO 1993004771 A1 WO1993004771 A1 WO 1993004771A1 EP 9201955 W EP9201955 W EP 9201955W WO 9304771 A1 WO9304771 A1 WO 9304771A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
parts
built
static mixer
housing
another
Prior art date
Application number
PCT/EP1992/001955
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Siegfried Riess
Holger Grossmann
Original Assignee
Otto Tuchenhagen Gmbh & Co.Kg.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Otto Tuchenhagen Gmbh & Co.Kg. filed Critical Otto Tuchenhagen Gmbh & Co.Kg.
Publication of WO1993004771A1 publication Critical patent/WO1993004771A1/en
Priority to DE4321873A priority Critical patent/DE4321873A1/en

Links

Classifications

    • 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
    • B01F25/4315Straight 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
    • 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
    • B01F25/4315Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor the baffles being deformed flat pieces of material

Abstract

A static mixer for mixing flowable substances within a tubular housing has at least two incorporated parts to be mounted in the housing. Each of these incorporated parts is made of a single piece, ribbon-shaped, and has a lamellar form of relatively small thickness. Each incorporated part is formed of a number n of active elements. The incorporated parts are interlaced or engage each other. The object of the invention is to create a static mixer that stands the comparison with state-of-the-art static mixers, as far as the mixing intensity of the continuous phase with the phase to be dispersed is concerned, as well as the attainable mass-transfer, but which has a lower pressure loss and a more simple structure, and is thus more economic to produce and easier to clean. For that purpose, in a first preferred embodiment of the disclosed static mixer, the active elements (1.1 to 1.n or 2.1 to 2.n) alternatively extend between opposite walls of the housing, each incorporated part (1, 2) extends in a plane (I or II), when it is mounted, and the planes in which the incorporated parts are located form an angle (β) with respect to each other. In another embodiment of the disclosed static mixer, at least three incorporated parts (1, 2, 3) are provided, the active elements (1.1 to 1.n; 2.1 to 2.n; 3.1 to 3.n) alternatively extend between a wall of the housing and a support element (6) arranged in or near the axis (A) of the housing, each incorporated part (1, 2, 3) extends in a separate plane (I or II or III), when it is mounted, and the planes in which the incorporated parts are located form an angle (β) with respect to each other.

Description

Statischer Mischer Static mixer
Die Erfindung betrifft einen statischen Mischer zum Vermi¬ schen von fließfähigen Stoffen innerhalb eines rohrartigen Gehäuses, mit wenigstens zwei Einbauteilen in dem Gehäuse, von denen jedes einteilig und bandförmig ist und eine la- meilenartige Form relativ geringer Dicke aufweist und aus einer -A zahl n von Wirkelementen geformt ist, wobei die Ern- bauteile miteinander verflochten oder miteinander im Ein¬ griff sind.The invention relates to a static mixer for mixing flowable substances within a tubular housing, with at least two built-in parts in the housing, each of which is in one piece and band-shaped and has a lamellar shape of relatively small thickness and consists of a number A is formed by active elements, wherein the nutritional components are intertwined or intermeshed with one another.
Bei statischen Mischern der einleitend gekennzeichneten Gat¬ tung erreicht man beim Hindurchdrücken der Fluide durch das Gehäuse nicht nur deren Grobdurchmischung, sondern auch in¬ folge der starken Schubspannungen an den Kreuzungsstellen der verschiedenen Teilströme eine intensivere örtliche Ver- mengung.In the case of static mixers of the gate identified at the beginning, when the fluids are pushed through the housing, not only are they roughly mixed, but also, owing to the strong shear stresses at the crossing points of the various partial flows, a more intensive local mixing.
Aus der DE-PS 282 855 ist ein diesbezüglicher statischer Mischer bekannt, der als Doppelwendelmischer ausgebildet ist und bei dem die Doppelwendel aus zwei miteinander verbun- denen Materialstreifen gebildet wird, wobei die Material¬ streifen jeweils Leitflächen in Form gleichschenkliger Tra¬ peze aufweisen, die - alternierend und spiegelsymmetrisch um eine Hauptachse versetzt sowie an ihren Schrägen miteinader verbunden - Faltkanten ausbilden. Die längere der beiden parallel verlaufenden Trapezseiten, die gegenüber der kür¬ zeren - Basis genannt - angeordnet ist, wird jeweils durch ein Ellipsensegment ergänzt. Dabei werden aus den jeweils in einer Ebene liegenden Trapezflächen und Ellipsensegmenten die Leitflächen der Mischvorrichtung gebildet. Durch alter- nierende 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 Doppelwendel wird aus zwei miteinander gleichsinnig verdrehten Materialstreife gebildet. Es entsteht ein spiralartiger Doppelwendelmischer, wobei jeweils eine Basis von Trapezflächen eines Materi- alεtreifens mit einer Faltkante des zweiten Material¬ streifenε - und umgekehrt - zusammenfällt. Die begrenzenden Kurven der Ellipsensegmente liegen an der Innenwand des rohrartigen Gehäuses an. Zwischen den benachbarten Leit¬ flächen werden hohlkörperartige, teilweise geöffnete und sowohl in axialer als auch in radialer Richtung miteinander kommunizierende Miεchräume gebildet, deren Achsen mit der Hauptachse der Vorrichtung divergieren.From DE-PS 282 855 a related static mixer is known, which is designed as a double helix mixer and in which the double helix is formed from two interconnected strips of material, the strips of material each having guiding surfaces in the form of isosceles trapezoids, which - alternately and mirror-symmetrically offset around a main axis and connected to each other at their bevels - form folded edges. The longer of the two parallel trapezoidal sides, which is arranged opposite the shorter one - called the base - is each supplemented by an ellipse segment. The guiding surfaces of the mixing device are formed from the trapezoidal surfaces and ellipse segments each lying in one plane. An alternating change in the direction of folding that occurs around the folded edges creates winding angles that lie on both sides of the material strips, but have their apex inside the folded edges. A strand of the double spiral is made from two strips of material twisted in the same direction educated. The result is a spiral-type double-spiral mixer, in each case a base of trapezoidal surfaces of a strip of material coinciding with a folded edge of the second strip of material - and vice versa. The delimiting curves of the ellipse segments rest on the inner wall of the tubular housing. Hollow body-like, partially open and communicating with one another both in the axial and in the radial direction are formed between the adjacent guide surfaces, the axes of which diverge from the main axis of the device.
Die Leitflächen lenken die Fluidströme in zur Gehäuseachse geneigten und nach kurzen Abständen wechselnden Richtungen und die dabei erzeugten Scherkräfte zerteilen die disperse Phase in kleine Blasen, falls der bekannte statische Mischer beispielsweise zur In-line-Begasung von Flüssigkeiten An¬ wendung findet. Dabei findet eine laufende Erneuerung der Phasengrenzfläche durch Zusammentreffen der Blasen und deren Neubildung statt. Eine erhöhte Turbulenz in der Flüssigkeit fördert den StoffÜbergang.The guide surfaces guide the fluid flows in directions inclined to the housing axis and changing after short intervals, and the shear forces generated thereby break the disperse phase into small bubbles if the known static mixer is used, for example, for in-line gassing of liquids. The phase interface is continuously renewed by the bubbles coming together and forming new ones. Increased turbulence in the liquid promotes the mass transfer.
Durch die Form der Einbauten ergibt sich beim bekannten Dop¬ pelwendelmischer eine bezogen auf das Mischervolumen relativ große spezifische Mischeroberfläche, wobei die beiden Mate- rialstreifen an jeder Faltkante einen Linienkontakt mitein¬ ander besitzen. Die beiden Streifen bilden an diesen Kanten keilförmig zulaufende Räume, wodurch die einwandfreie Rei¬ nigung gerade in diesen kritischen Bereichen, insbesondere innerhalb Anlagen der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie, erschwert ist. Da die begrenzenden Kurven der Ellipsenseg¬ mente an der Innenwand des rohrartigen Gehäuses anliegen, ergeben sich hier weitere reinigungskritische Linien¬ kontakte. Durch die vorstehend dargestellte Ausbildung der Leitflächen der Doppelwendel und deren Anordnung innerhalb des berandenden rohrartigen Gehäuses werden hohlkörper¬ artige, teilweise geöffnete Mischräume gebildet, die beim Durchströmen des statischen Mischers die Ausbildung eines relativ hohen Druckverlustet begünstigen. Darüber hinaus stellt die Doppelwendel eine äußerst komplizierte Anordnung dar, wobei bereits der Zuschnitt des Materialstreifens eine sehr komplexe Kontur aufweist und somit nur mit relativ hohem Aufwand herzustellen ist. In der US-PS 40 40 256 ist ein Kanalmischer beschrieben, bei dem die Mischelemente aus relativ einfachen, bandförmigen, einen zick-zack-förmigen Verlauf aufweisenden Einbauteilen bestehen. Dabei sind im nach oben offenen Kanal parallel zu dessen Bodenteil zwei Einbauteile in zueinander parallelen Ebenen übereinander angeordnet. Abgesehen davon, daß mit diesem bekannten Kanalmischer keine intensive Begasung von Flüssigkeiten vorgenommen werden kann, da dieses Gas auf¬ grund des nach oben offenen Kanals entweichen würde, ist darüber hinaus die bekannte Anordnung äußerst reinigungs- unfreundlich ausgebildet, da die Einbauteile in einer Ebene parallel zum Boden des Kanals teilweise mit einer Einlage "gedeckelt" sind. Dadurch ergeben sich Toträume, die bei der Reinigung nur unzureichend durchströmt werden.The shape of the internals in the known double-helix mixer results in a relatively large specific mixer surface in relation to the mixer volume, the two material strips having line contact with each other at each folded edge. The two strips form tapered spaces on these edges, which makes it difficult to clean them properly, particularly in these critical areas, particularly within systems of the food and beverage industry. Since the delimiting curves of the ellipse segments rest on the inner wall of the tubular housing, further cleaning-critical line contacts result here. The above-described design of the guide surfaces of the double helix and their arrangement within the bordering tubular housing form hollow-body-like, partially open mixing spaces, which promote the formation of a relatively high pressure loss when flowing through the static mixer. Furthermore the double helix represents an extremely complicated arrangement, with the cutting of the material strip already having a very complex contour and thus being able to be produced only with relatively great effort. In US-PS 40 40 256 a channel mixer is described in which the mixing elements consist of relatively simple, band-shaped, zig-zag-shaped installation parts. Here, two built-in parts are arranged one above the other in planes parallel to each other in the upwardly open channel parallel to the bottom part thereof. In addition to the fact that this known channel mixer cannot be used for intensive gassing of liquids, since this gas would escape due to the channel being open at the top, the known arrangement is also extremely unfriendly in terms of cleaning, since the built-in parts are parallel in one plane to the bottom of the channel are partially "capped" with an insert. This results in dead spaces that are insufficiently flowed through during cleaning.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen statischen Mischer der einleitend gekennzeichneten Gattung zu schaffen, der hinsichtlich der Intensität der Durch¬ mischung der kontinuierlichen Phase mit der zu dispergieren- den Phase und des erreichbaren Stoffüberganges einem Ver- gleich mit statischen Mischern nach dem Stand der Technik standhält, dabei aber einen geringeren Druckverlust und ei¬ nen einfacheren und damit kostengünstigeren und reinigungε- freundlicheren Aufbau aufweist.The present invention has for its object to provide a static mixer of the type identified in the introduction, which compared with static mixers according to the prior art with regard to the intensity of the thorough mixing of the continuous phase with the phase to be dispersed and the achievable mass transfer withstands the technology, but has a lower pressure drop and a simpler and therefore more cost-effective and easy-to-clean design.
Die Aufgabe wird durch Anwendung der Kennzeichenmerkmale des Anspruchε 1 oder 11 gelöεt. Bevorzugte Ausführungsformen deε εtatiεchen Miεcherε εind Gegenεtand der Unteransprüche.The object is achieved by applying the characterizing features of claim 1 or 11. Preferred embodiments of the static mixer are the subject of the subclaims.
Die Vorteile deε vorgeschlagenen statischen Mischerε beεte- hen inεbesondere darin, daß die Einbauten keine den Druck- verluεt ungünstig beeinflusεenden Kanäle bilden, deren U - fangskontur mehr oder weniger in sich geschlossen ist, son¬ dern daß lediglich Wirkelemente in Form von Lamellenflächen vorgeεehen εind, auf die die Fluidströ e teilweise aufpral¬ len und an denen sie umgelenkt werden. Die Wirkung der re¬ lativ einfachen Einbauteile entεpricht in verblüffender Weise jener der bekannten Mischelemente, ohne daß allerdings die vorstehend angegebenen Nachteile in Kauf genommen werden müssen. So wurde beispielsweiεe bei der In-line-Begaεung von Wasεer mit Luft experimentell ermittelt, daß ein bekannter statischer Mischer (beispielsweiεe der Sulzer Mischer, beschrieben in vt "verfahrenεtechnik" 17 (1983) Nr. 12, Seiten 698 biε 707) bei annähernd gleicher Anreicherung deε Wassers mit Sauerstoff (ca.7 mg 02/Liter) einen etwa doppelt so hohen Druckverluεt als der vorgeschlagene statiεche Mischer aufweist (1,3 gegenüber 0,7 bar).The advantages of the proposed static mixer are, in particular, that the internals do not form any channels which have an adverse effect on the pressure drop, the circumferential contour of which is more or less self-contained, but that only active elements in the form of lamella surfaces are provided onto which the fluid flows partially collide and at which they are deflected. The effect of the relatively simple built-in parts corresponds amazingly to that of the known mixing elements without, however, having to accept the disadvantages mentioned above. For example, in the in-line gassing of water with air it was experimentally determined that a known static mixer (for example the Sulzer mixer, described in vt "procedural technology" 17 (1983) No. 12, pages 698 to 707) was approximately the same Enrichment of the water with oxygen (approx. 7 mg 02 / liter) has a pressure loss about twice as high as the proposed static mixer (1.3 versus 0.7 bar).
Darüber hinaus weist der εtatiεche Mischer gemäß der Erfin¬ dung folgende strömungstechnischen Eigenschaften auf:In addition, the static mixer according to the invention has the following flow properties:
homogene Verteilung der zu dispergierenden Phaεe im Rohrquerεchnitt; - intenεive Durchmiεchung in radialer Richtung und damit gleichmäßige Konzentration im geεamten Rohrquerεchnitt; Gas- zu Flüssigvolumenεtrom in weiten Grenzen variierbar (Verhältniε Qg/Ql < (5 bis 10)).homogeneous distribution of the phase to be dispersed in the pipe cross-section; - intensive mixing in the radial direction and thus uniform concentration in the entire pipe cross section; Gas to liquid volume flow can be varied within wide limits (ratio Qg / Ql <(5 to 10)).
Der vorgeschlagene statische Mischer ist nicht nur geeignet, Fluidεtröme miteinander zu miεchen, εondern es können mit ihm im allgemeinsten Falle eine kontinuierlichen Phase, ein flüsεigeε oder gaεförmiges Trägerfluid, mit einer disperεen Phaεe, die flüssig, gasförmig oder fest sein kann, vermischt werden.The proposed static mixer is not only suitable for mixing fluid flows with one another, but in the most general case it can also be used to mix a continuous phase, a liquid or gaseous carrier fluid, with a disperse phase, which can be liquid, gaseous or solid.
Der geringe Druckverlust setzt sich im weεentliehen aus zwei Anteilen zuεammen. Der kleinere Anteil reεultiert auε der Tatεache, daß in einem Rohrquerεchnitt jeweils nur die der Anzahl der Einbauteile entsprechenden Querschnitte der Wirk¬ elemente wirksam sind, wobei bei einer bevorzugten Aus- führungsfor des statischen Mischers gemäß der Erfindung aufgrund der sehr geringen Lamellendicke sl und s2 und auf- grund der gegenüber dem Rohrinnendurchmesεer D relativ ge¬ ringen Lamellenbreite bl und b2 ein im Verhältnis zum Rohr¬ querschnitt näherungsweiεe vernachläεεigbarer Wirkelemente- Querschnitt gegeben ist. Der größere Anteil am Druckverlust entsteht durch den Aufprall der Fluide auf die Lamellen und die anschließende Umlenkung. Der insgesamt gegenüber dem bekannten statiεchen Miεcher unter vergleichbaren Bedin¬ gungen signifikant geringere Druckverlust ergibt sich in der Hauptsache aus dem . Sachverhalt, daß der vorgeschlagene εtatiεche Mischer auf eine druckverlusterhohende Aufteilung der Rohrströmung in eine Vielzahl von Teilströme, von denen jeder für sich von einem mehr oder weniger in sich geschlossenen Kanal berandet wird, verzichtet.The low pressure drop is essentially composed of two parts. The smaller proportion results from the fact that only the cross-sections of the active elements corresponding to the number of built-in parts are effective in a pipe cross-section, with a preferred embodiment of the static mixer according to the invention due to the very small lamella thicknesses sl and s2 and on- Because of the lamella widths b1 and b2, which are relatively small compared to the inner diameter of the tube D, there is an active element cross section which is approximately negligible in relation to the tube cross section. The greater part of the pressure loss is caused by the impact of the fluids on the fins and the subsequent deflection. The overall significantly lower pressure loss compared to the known static mixer under comparable conditions results from the. The fact that the proposed static mixer dispenses with a pressure loss-increasing division of the pipe flow into a large number of partial flows, each of which is bordered by a more or less self-contained channel.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des statiεchen Mischers gemäß der Erfindung sieht vor, die Wirkelemente eines Einbauteiles eben und mit einer im weεentlichen je¬ weils einheitlichen Lamellendicke und einer im wesentlichen jeweils einheitlichen Breite auszubilden, wobei jedes zweite Wirkelement eines Einbauteiles jeweils mit der Gehäuseachse den gleichen Neigungswinkel bildet. Die Wirkelemente er¬ strecken sich zweckmäßigerweise nach Maßgabe ihrer gewählten Breite von der einen zur gegenüberliegenden Gehäusewand. Abstände zwischen dem Einbauteil und den benachbarten Ge- häusewänden sind prinzipiell möglich; sie erhöhen jedoch, in rohraxialer Richtung betrachtet, die von Einbauten freien Querschnittsflächen und verringern im allgemeinen die Inten¬ sität der Durchmischung. Der durch die vorgenannte Aus¬ gestaltung gegebene zick-zack-förmige Verlauf der Ein- bauteile ist denkbar einfach herzuεtellen. Die Auεführung vereinfacht sich noch weiter, wenn die Wirkelemente, wie dies eine andere Auεgeεtaltung des statischen Mischers gemäß der Erfindung vorsieht, betragsmäßig um den gleichen Nei-' gungswinkel gegen die Gehäuseachεe geneigt εind. Die Ein- bauten besitzen dann, in ihrer Erεtreckungεebene betrachtet, eine kongruente Form.A further advantageous embodiment of the static mixer according to the invention provides for the active elements of a built-in part to be designed to be flat and with an essentially uniform slat thickness and essentially each uniform width, with every second active element of a built-in part having the same inclination angle with the housing axis forms. The active elements expediently extend from one to the opposite housing wall in accordance with their chosen width. Distances between the built-in part and the adjacent housing walls are possible in principle; however, when viewed in the tube-axial direction, they increase the cross-sectional areas free of internals and generally reduce the intensity of the mixing. The zigzag-shaped course of the built-in parts given by the aforementioned configuration is very easy to manufacture. The Auεführung is simplified even further when the operative elements, as according to the invention provides for a different Auεgeεtaltung of the static mixer, εind magnitude supply angle inclined by the same inclination 'against the Gehäuseachεe. The internals then have a congruent shape when viewed in their plane of extension.
Bei nicht vertikaler Anordnung der Gehäuseachse des stati- sehen Mischers kommt es beiεpielsweiεe bei der Begasung von Flüsεigkeiten zu Entmiεchungεerεcheinungen infolge Gas¬ blasenauftrieb. Den Auswirkungen dieεeε Auftriebes wird durch eine weitere Ausgeεtaltung deε εtatiεchen Miεcherε wirksam begegnet, bei der die Einbauteile derart im Gehäu¬ sequerschnitt angeordnet sind, daß die Vertikale, die durch das Gravitationsfeld gegebene Richtung, den Anordnungswinkel ß halbiert.If the housing axis of the static See mixer, for example, degassing phenomena due to gas bubble buoyancy occur when gassing liquids. The effects of this buoyancy are effectively countered by a further configuration of the static mixer, in which the built-in parts are arranged in the housing section in such a way that the vertical, the direction given by the gravitational field, halves the arrangement angle β.
Die Einbauteile können, gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung, in einem zylindrischen Rohr, in einem Rohr, des- εen Umfangskontur aus einer Aneinanderreihung unterschied¬ licher Krümmungsradien besteht, oder in einem Rohr mit regel- oder unregelmäßigem Vieleckquerschnitt angeordnet sein.According to a further proposal of the invention, the built-in parts can be arranged in a cylindrical tube, in a tube whose peripheral contour consists of a series of different radii of curvature, or in a tube with a regular or irregular polygonal cross-section.
Eine hinsichtlich ihrer Einfachheit unübertroffene Ausführungsform deε statiεchen Miεcherε iεt dadurch gekennzeichnet, daß in einem zylindriεchen Rohr mit dem In- nendurch esser D gleichbreite Einbauteile mit gleicher La¬ mellendicke vorgeεehen sind, die im rechten Winkel zuein¬ ander angeordnet sind (Anordnungswinkel ß = 90 Grad) . Dabei sind die als ebene Flächenelemente ausgebildeten, im Wechεel zwischen gegenüberliegenden Rohrwänden sich erεtreckenden Wirkelemente betragεmäßig um den gleichen NeigungεWinkel α gegen die Rohrachεe geneigt. Dieεe Ausführung ergibt Einbauteile , die hinsichtlich jeder Abmesεung völlig kongruent sind. Bei einem zylindrischen Rohr resultiert aus dieεer Auεgestaltung eine maximale Breite der Einbauteile, bei der diese sich gerade gegenseitig berühren, aber nicht gegenseitig durchdringen und als miteinander verflochtene Einbauteile, als Paket, zwangloε in das umhüllende Rohr einzuführen sind. Bei der vorstehend angegebenen εpeziellen Geometrie der Einbauteile (ß = 90 Grad) ergibt εich deren maximale Breite zu bmax = D/(5)**l/2. Bereits eine geringfügige Reduzierung der Breite der Einbauteile gegenüber der vorgenannten maximalen Breite stellt sicher, daß sich die Einbauteile nicht mehr gegenεeitig berühren. In dieser Tatsache ist die besonders gute Reinigungsfähig¬ keit dieser Ausführungsform begründet.An embodiment of the static mixer which is unsurpassed in terms of its simplicity is characterized in that in a cylindrical tube with the inside diameter d of the same size, built-in parts with the same slat thickness are provided, which are arranged at right angles to one another (arrangement angle β = 90 degrees ). The active elements, which are designed as flat surface elements and extend alternately between opposite tube walls, are inclined by the same angle α relative to the tube axis. This design results in built-in parts that are completely congruent with regard to each dimension. In the case of a cylindrical tube, this configuration results in a maximum width of the built-in parts, in which they just touch one another, but do not penetrate one another, and are to be inserted into the enveloping pipe as a package, interwoven with one another, as a package. With the above-mentioned special geometry of the built-in parts (ß = 90 degrees), their maximum width results in bmax = D / (5) ** l / 2. Even a slight reduction in the width of the built-in parts compared to the aforementioned maximum width ensures that the built-in parts no longer touch each other. The fact that this embodiment is particularly easy to clean is based on this fact.
Bei den vorgeεchlagenen Einbauteilen gemäß der Erfindung wächεt der Druckverlust im statiεchen Mischer quadratisch mit der Breite b, aber nur linear mit der Länge L der Ein¬ bauteile. Andererseits steigt beispielsweise bei der In-line-Begasung die Anreicherung der kontinuierlichen Phaεe mit der zu dispergierenden Gasphaεe bei gleicher Einbaulänge zwar proportional zur Breite der Einbauteile, jedoch mit einem degressiven Verlauf. Die Auslegung des vorgeschlagenen statischen Mischers ist daher in jedem Einzelfall eine Opti¬ mierungsaufgabe. In der Regel wird auf die Auslegung deε statischen Mischers mit der maximalen Breite bmax der Ein- bauteile verzichtet und dafür wird eine größere Länge L der Einbauteile in Kauf genommen. Eine Reduzierung der Breite auf einen Wert b < bmax erweist sich, wie vorεtehend bereitε erwähnt, alε vorteilhaft im Hinblick auf die Reinigungε- fähigkeit der Einbauteile innerhalb des Rohres. Sie finden dadurch eine Zuordnung zueinander, bei der sich mit Ausnahme der Verbindungsstellen am Anfang und am Ende ihrer rohraxia¬ len Erstreckuήg keinerlei weitere Kontakt- oder Verbindungsstellen, aus denen schwer zu reinigende keilför¬ mige Spalte resultieren, ergeben.In the proposed built-in parts according to the invention, the pressure loss in the static mixer increases quadratically with the width b, but only linearly with the length L of the built-in parts. On the other hand, for example, in the case of in-line gassing, the enrichment of the continuous phase with the gas phase to be dispersed increases in proportion to the width of the built-in parts with the same installation length, but with a degressive course. The design of the proposed static mixer is therefore an optimization task in each individual case. As a rule, the design of the static mixer with the maximum width bmax of the built-in parts is dispensed with and a longer length L of the built-in parts is accepted. A reduction in the width to a value b <bmax proves, as already mentioned above, to be advantageous with regard to the cleanability of the built-in parts within the pipe. As a result, you will find an association with one another in which, with the exception of the connection points at the beginning and at the end of their pipe-axial extension, there are no further contact or connection points which result in wedge-shaped gaps which are difficult to clean.
Die Einbauteile lasεen εich aufgrund ihrer einfachen Geome¬ trie zweck äßigerweiεe durch Umformen, wie Biegen, Falten, Abkanten, Schmieden, Geεenkschmieden, Prägen oder Tiefziehen oder durch Urformen, wie Gießen, Feingießen oder Druckgießen herstellen. Beim Umformen ist in erster Linie das Biegen in Betracht zu ziehen, welches bei festen Werkstoffen, die eine bleibende (plaεtische) Formänderung zulassen, zu bevorzugen ist. Im Zusammenhang mit diesem Herstellverfahren sind bei- εpielεweiεe auch thermoplaεtiεch verformbare Kunststoff- bänder zu nennen.Due to their simple geometry, the built-in parts can expediently be produced by shaping, such as bending, folding, folding, forging, drop forging, stamping or deep-drawing, or by master forms, such as casting, investment casting or die casting. When forming, bending should be considered first, which is preferable for solid materials that allow a permanent (plastic) change in shape. In connection with this manufacturing process, thermoplastic plastic strips can also be mentioned, for example.
Falls die Einbauteile aus formlosen Stoffen wie z. B. flüε- εigen Metallen oder duro- oder thermoplastischen Kunstεtoff- massen hergeεtellt werden εollen, εo kann auch daε Urformen (Gießen) zur Anwendung gelangen. Umgeformte Einbauteile lassen εich, wie dies vorgesehen ist, miteinander verflechten, oder aber es wird eine Breite der Einbauteile mit b > bmax vorgesehen, bei der sie sich gegenseitig durch¬ dringen müssen. In diesem Falle sind sie in den Durchdrin¬ gungsbereichen stoffschlüεεig miteinander verbunden; eine derartige Auεführungsform ist wirtschaftlich nur durch Ur¬ formen möglich, und εie weist, im Gegensatz zu Ausführung- sformen mit b < bmax, reinigungstechnische Nachteile auf.If the built-in parts made of shapeless materials such. B. liquid metals or thermosetting or thermoplastic plastics masses should be manufactured, so the original molds (casting) can also be used. Formed built-in parts can be interwoven with one another, as is provided, or else a width of the built-in parts with b> bmax is provided, in which they have to penetrate one another. In this case, they are connected to one another in the penetration areas; Such an embodiment is economically possible only through primary shapes, and, in contrast to embodiments with b <bmax, it has disadvantages in terms of cleaning technology.
Gemäß einem weiteren Vorschlag ist vorgesehen, die Ein¬ bauteile aus vorgeformtem Halbzeug, beispielweise aus ge¬ wellten oder dreieck- oder rechteckförmig umgeformten Blechen, im Zuge eines weiteren Umformvorganges herzuεtel¬ len.According to a further proposal, it is provided that the built-in parts are made from preformed semifinished product, for example from corrugated or triangular or rectangular shaped sheets, in the course of a further forming process.
Erhält die Oberfläche der Einbauteile, gemäß einer weiteren Ausgestaltung des statiεchen Miεcherε, eine Feinstrukturie- rung in Form von oberflächenglatten Erhebungen und Vertiefungen, beispielsweise durch Riffelung oder Noppung, die aus der laminaren Unterschicht der turbulenten Rohr¬ strömung herausragen, dann läßt sich durch diese Maßnahme die wandnahe Umströmung der Lamellen im Hinblick auf einen wünschenswerten turbulenten Queraustauεch und damit die Rei- nigungεwirkung des Reinigungsfluides positiv beeinflussen.If, according to a further embodiment of the static mixer, the surface of the built-in parts is given a fine structure in the form of smooth elevations and depressions, for example by corrugation or knobs, which protrude from the laminar lower layer of the turbulent pipe flow, then this measure can be used the flow around the fins close to the wall with a view to a desirable turbulent cross-exchange and thus the cleaning effect of the cleaning fluid have a positive effect.
Um die reinigungskritischen Kontakt- und Verbindungsεtellen der Einbauteile miteinander auf ein Mindeεtmaß zu reduzieren, εieht eine weitere Ausgestaltung des statischen Mischerε vor, die Einbauteile am Anfang ihrer rohraxialen Erεtreckung lediglich miteinander und am Ende miteinander und mit dem Gehäuse zu verbinden. Die endseitige Verbindung der Einbauteile mit dem Gehäuse ist notwendig, um die An- Ordnung axial zu fixieren. Unter dem Einfluß der Strömungs¬ und Druckkräfte werden die relativ duktilen Einbauteile in Richtung ihrer rohraxialen Erstreckung gegen ihre endεeitige Befeεtigungsεtelle mit dem Gehäuse gestaucht. Dabei spreizen sie εich und kommen an der Innenwandung des umhüllenden Ge- häuεeε temporär zur Anlage, wodurch eine weitere Deformation verhindert wird. Durch dieεe Anpressung werden temporäre Berührungen der Einbauteile miteinander und Schwingungen deε Mischerε vermieden, und eε kommt aufgrund der Wandreibung zu einer Verringerung der Axialkraft auf die Halterung der Ein¬ bauteile.In order to reduce the cleaning-critical contact and connection points of the built-in parts to one another to a minimum, a further embodiment of the static mixer provides to connect the built-in parts only to one another at the beginning of their pipe-axial extension and to one another at the end and to the housing. The end connection of the built-in parts to the housing is necessary in order to fix the arrangement axially. Under the influence of the flow and pressure forces, the relatively ductile built-in parts are compressed in the direction of their pipe-axial extent against their end-side fastening point with the housing. Spread it they come to rest against the inner wall of the enveloping housing, thereby preventing further deformation. Temporary contact of the built-in parts with one another and vibrations of the mixer are avoided by this pressure, and due to the wall friction, the axial force on the mounting of the built-in parts is reduced.
In einer weiteren bevorzugten Auεführungεform deε vorge- schlagenen εtatiεchen Miεcherε εtehen die Einbauteile mit¬ einander im Eingriff, wobei wenigεtenε drei Einbauteile vor¬ gesehen sind, deren Wirkelemente εich jeweilε im Wechεel zwischen einer Gehäusewand und einem in oder im näheren Be¬ reich der Gehäuεeachεe angeordneten Stützelement erεtrecken. Dabei iεt jedes Einbauteil im eingebauten Zustand jeweils in einer Ebene angeordnet, die einen Anordnungswinkel ß mit¬ einander bilden. Durch diese Ausführungsform wird eine Ver¬ kürzung der Wirkelemente erreicht, die sich nunmehr nur noch zwischen dem im wesentlichen zentral angeordneten Stütz- element und der Gehäusewand erεtrecken, mit dem Ergebniε einer näherungεweiεe Verdoppelung der Wirkelementflächen bezogen auf die Länge deε εtatiεchen Mischerε. Da das Stütz¬ element jedes Einbauteil einerseits begrenzt, ist eine Ver¬ flechtung der Einbauteile miteinander nicht mehr gegeben. Im Bereich des Stützelementes stehen die Einbauteile teilweise miteinander im Eingriff.In a further preferred embodiment of the proposed static mixer, the built-in parts are in engagement with one another, with at least three built-in parts being provided, the active elements of which are arranged alternately between a housing wall and one in or in the vicinity of the housing axis Extend support element. In the installed state, each built-in part is in each case arranged in a plane which forms an arrangement angle β with one another. This embodiment results in a shortening of the active elements, which now only extend between the essentially centrally arranged support element and the housing wall, with the result of an approximately doubling of the active element surfaces in relation to the length of the static mixer. Since the support element delimits each component on the one hand, there is no longer any interweaving of the components. In the area of the support element, the built-in parts are partially in engagement with one another.
Bei einer geradzahligen Anzahl von Einbauteilen lassen εich dieεe, nach einer vorteilhaften Auεgeεtaltung gemäß der Erfindung, derart um das Stützelement herum anordnen, daß sich jeweils zwei Einbauteile in einer Ebene erstrecken, wobei die beiden einer Ebene zugeordneten Einbauteile je¬ weils durch das Stützelement voneinander getrennt εind. Bei vier Einbauteilen ergibt εich durch die vorεtehend darge- εtellte Anordnung ein εtatischer Mischer, der in seinem grundsätzlichem Aufbau jener ersten Ausführungεform ähnelt, bei der zwei Einbauteile vorgesehen sind, deren Wirkelemente εich im Wechεel zwischen gegenüberliegenden Gehäusewänden erstrecken. Der Unterschied zwischen beiden Auεführungs- formen besteht darin, daß bei der zweiten Ausführungεform näherungsweise die doppelte Wirkelementefläche installiert ist, was nur durch die Aufteilung der Wirkelemente mittels des Stützelementeε möglich wurde.In the case of an even number of built-in parts, according to an advantageous embodiment according to the invention, these can be arranged around the support element such that two built-in parts each extend in one plane, the two built-in parts assigned to one plane being separated from one another by the support element are. In the case of four built-in parts, the arrangement shown above results in an static mixer which, in its basic structure, is similar to that of the first embodiment, in which two built-in parts are provided, the active elements of which alternate between opposite housing walls extend. The difference between the two embodiments is that in the second embodiment, approximately twice the active element surface is installed, which was only possible by dividing the active elements by means of the support elements.
Um die in der Gehäuεeachεe geεehen von Einbauteilen freien Gehäuεeteilquerεchnitte zu reduzieren, εieht eine andere Ausgestaltung des statiεchen Miεchers gemäß der Erfindung vor, daß in dem Gehäuse und im weεentlichen parallel zu εei- ner Gehäuseachse eine Kombination von Einbauteilen, die mit¬ einander verflochten oder miteinander im Eingriff sind, in Mehrfachanordnung vorgesehen ist. Es kann sich dabei jeweils um eine Kombination von Einbauteilen mit oder ohne Stütz- element handeln.In order to reduce the cross-sectional areas of the housing part that are free of built-in parts in the housing axis, another embodiment of the static mixer according to the invention provides that a combination of built-in parts that are interwoven with one another or with one another in the housing and essentially parallel to the housing axis are engaged, is provided in a multiple arrangement. It can be a combination of built-in parts with or without a support element.
Der vorgeschlagene statische Mischer wird anhand zweier Ausführungsbeiεpiele in den nachfolgend erläuternden Figuren der Zeichnung im einzelnen näher beschrieben. Es zeigenThe proposed static mixer is described in more detail with reference to two exemplary embodiments in the figures of the drawing which follow. Show it
Figur 1 eine besonders vorteilhafte und außerordentlich einfache Ausgestaltung der Einbauteile gemäß der Erfindung in perspektivischer Darstellung;Figure 1 shows a particularly advantageous and extremely simple embodiment of the built-in parts according to the invention in a perspective view;
Figur 2 eine Ansicht der Einbauteile gemäß der Erfingung in Richtung der Rohrachse, wobei die Vertikale den An¬ ordnungswinkel ß halbiert; Figuren 3, 4 und 5 die Einbauteile gemäß Figur 1 in der Vorder-, der Drauf- und der Seitenanεicht;FIG. 2 shows a view of the built-in parts according to the detection in the direction of the tube axis, the vertical bisecting the arrangement angle β; FIGS. 3, 4 and 5 show the built-in parts according to FIG. 1 in the front, top and side views;
Figuren 6, 7 und 8 eine weitere Ausführungsform und Anordnung der Einbauteile gemäß der Erfindung in der Vorder-, der Drauf- und der Seitenansicht und Figur 9 ein statiεcher Miεcher mit einer Kombination von Einbauteilen gemäß der Erfindung in Mehrfachan¬ ordnung innerhalb deε Gehäuses. Die Einbauteile 1, 2 (Figur 1) haben eine lamellenartige Form. Sie εind einteilig auεgebildet und beεtehen aus einer Anzahl von ebenflächigen Wirke.lementen 1.1 biε l.n bzw. 2.1 bis 2.n, deren Erstreckungsebenen 1,11 unter einem An- ordnungsWinkel von ß = 90 Grad angeordnet εind (vgl. Figur 2). Die Einbauteile 1,2 sind miteinander verflochten. Dar¬ über hinaus zeigt Figur 1, daß es sich bei den Einbauteilen 1 und 2 um kongruente Ausführungsformen handelt. Diese Kon¬ gruenz ist durch die gleiche Breite, den jeweils betrags- mäßig gleichen Neigungswinkel der Wirkelemente gegen die Rohrachεe und durch die gleiche Lamellendicke gegeben.6, 7 and 8 show a further embodiment and arrangement of the built-in parts according to the invention in the front, top and side views, and FIG. 9 shows a static mixer with a combination of built-in parts according to the invention in a multiple arrangement within the housing. The built-in parts 1, 2 (FIG. 1) have a lamella-like shape. They are formed in one piece and consist of a number of planar active elements 1.1 to 2.1 or 2.1 to 2.n, the extension planes 1.11 of which are arranged at an arrangement angle of β = 90 degrees (cf. FIG. 2). The built-in parts 1, 2 are intertwined. In addition, FIG. 1 shows that the built-in parts 1 and 2 are congruent embodiments. This congruence is given by the same width, the respective angle of inclination of the active elements relative to the tube axis and the same lamella thickness.
In Figur 2 ist dargestellt, wie die Einbauteile 1, 2 zweck¬ mäßigerweise im Rohr 5 bzw. 5* (Rohr 5* beispielsweiεe alε 'Vierkantrohr auεgebildet) zu poεitionieren εind, wenn die Rohrachse A des statischen Mischers nicht vertikal ange¬ ordnet ist. Man erkennt, daß die Vertikale S den An¬ ordnungswinkel ß halbiert. In diesem Falle leiten die eben¬ flächigen Wirkelemente beider Einbauteile 1,2 die auf sie au treffenden Fluidströme überwiegend in Richtungen, die Komponenten in Richtung der Vertikale S haben. Dadurch wird einer auftriebsbedingten Phasentrennung entgegengewirkt. Bei horizontaler Anordnung eines der beiden Einbauteile 1 oder 2 wäre eine derartige Kompensierung durch dieses Einbauteil nicht gegeben.FIG. 2 shows how the built-in parts 1, 2 are expediently positioned in the tube 5 or 5 * (tube 5 *, for example, formed as a square tube) when the tube axis A of the static mixer is not arranged vertically. It can be seen that the vertical S halves the arrangement angle β. In this case, the planar active elements of both built-in parts 1, 2 guide the fluid streams striking them predominantly in directions which have components in the direction of the vertical S. This counteracts a phase separation due to buoyancy. In the case of a horizontal arrangement of one of the two built-in parts 1 or 2, such a compensation would not be provided by this built-in part.
In den Figuren 3 bis 5 ist die kongruente Ausgestaltung der Einbauteile 1 und 2 verdeutlicht. Sowohl aus der Vorder- als auch auε der Draufsicht iεt erεichtlich, daß die Einbauteile 1 und 2 auε einer Anzahl n Wirkelementen (im vorliegenden Fall εind eε die Wirkelemente 1.1 biε 1.7 bzw. 2.1 bis 2.7) geformt sind. Letztere sind als ebene Flächenelemente mit der Lamellendicke sl bzw. s2 auεgebildet, wobei εie jeweils' betragsmäßig um den gleichen Neigungεwinkel ß gegen die Rohr achεe A geneigt sind. Die Kongruenz der Einbauteile 1 und 2 ergibt sich auε der Tatεache, daß im dargeεtellten Auε- führungsbeispiel die Breiten bl und b2 gleich sind. Wei¬ terhin ist aus der Seitenansicht (Figur 5) zu ersehen, daß die Erεtreckungεebenen I und II der Einbauteile 1 bzw. 2 einen Anordnungε inke1 ß = 90 Grad bilden. Die Länge eineε Einbauteiles 1,2 iεt mit L bezeichnet, wobei diese sich zwangsläufig aus der Länge 1 eines Wirkelementes, gemesεen in Richtung der Rohrachse A, und der Anzahl n der vorgeεe- henen Wirkelemente ergibt. Weiterhin wird aus den drei Fi¬ guren deutlich, daß sich die Wirkelemente bandförmig und im Wechsel zwiεchen gegenüberliegenden Rohrwänden (Innendurchmesser D) und rohraxial erstrecken. Im darge- stellten speziellen Ausführungsbeispiel (gleiche Breite, gleiche Lamellendicke und gleiche Neigungswinkel α) ergibt sich die maximal mögliche Breite der Einbauteile 1,2 zu bmax = D/(5)**l/2.The congruent design of the built-in parts 1 and 2 is illustrated in FIGS. 3 to 5. Both from the front and from the top view it can be seen that the built-in parts 1 and 2 are formed from a number of n active elements (in the present case, the active elements 1.1 to 1.7 or 2.1 to 2.7) are formed. The latter are sl as a flat surface with elements of the lamellae thickness or s2 auεgebildet, wherein each εie 'magnitude by the same Neigungεwinkel ß against the pipe achεe A are inclined. The congruence of the built-in parts 1 and 2 arises from the fact that the widths bl and b2 are the same in the illustrated embodiment. Furthermore, it can be seen from the side view (FIG. 5) that the extension planes I and II of the built-in parts 1 and 2 form an arrangement inke1β = 90 degrees. The length of an installation part 1, 2 is denoted by L, which inevitably results from the length 1 of an active element, measured in the direction of the tube axis A, and the number n of the active elements provided. Furthermore, it is clear from the three figures that the active elements extend in the form of a band and alternate between opposite pipe walls (inner diameter D) and pipe-axially. In the special exemplary embodiment shown (same width, same lamella thickness and same inclination angle α), the maximum possible width of the built-in parts 1, 2 is bmax = D / (5) ** l / 2.
Wie vorstehend bereits dargelegt, ergibt dieεe εpezielle Ausgestaltung besonders einfache und damit kostengünstige Einbauteile 1,2. Die dieser speziellen Auεgeεtaltung zu¬ grunde liegenden Bedingungen (gleiche Breite b, gleiche La¬ mellendicke ε, gleiche Neigungεwinke1 α) können jedoch ohne weitereε fallengelassen werden. Die Einbauteile 1 und 2 können, wie dies die Bezeichnungen in den Figuren 3 bis 5 verdeutlichen, mit unterschiedlicher Breite bl bzw. b2 (auch veränderlichen innnerhalb eineε Einbauteileε) , unterεchied- licher Lamellendicke εl bzw. ε2 und unterεchiedlichem Neigungεwinkel αl*, αl** bzw. α2*, α2** auεgebildet werden.As already explained above, this special design results in particularly simple and therefore inexpensive built-in parts 1, 2. The conditions underlying this special configuration (same width b, same slat thickness ε, same inclination angles 1 α) can, however, be dropped without further ado. The installation parts 1 and 2 can, as the names in FIGS. 3 to 5 make clear, with different widths b and b2 (also variable within one installation parts), different slat thicknesses εl and ε2 and different inclination angles αl *, αl * * or α2 *, α2 ** can be formed.
Eε hat sich in Experimenten gezeigt, daß ein vom Neigungs¬ winkel α = 45 Grad nach oben oder unten abweichender Winkel nur unwesentlich den Stoffübergang bzw. das Mischungε- ergebnis beeinflußt. Dies legt die Schlußfolgerung nahe, daß weniger die wirkliche Länge des Wirkelementes ausschlagge¬ bend ist alε seine in den Rohrquerschnitt projizierte Länge. Diese ist aber bei der vorgeschlagenen Ausgeεtaltung, fallε sich die Wirkelemente von Rohrwand zu Rohrwand erstrecken, annähernd dem Innendurchmesser D des Rohres 5 gleich und damit unabhängig vom Neigungswinkel. Für die Wahl des Nei¬ gungswinkels ß ist weniger seine Einflußnahme auf den Stoff- auεtauεch bzw. daε Mischungεergebnis als seine Auεwirkung auf die Verflechtungεmöglichkeit bzw. daε Ineinanderfügen der Einbauteile 1,2 und den Druckverlust maßgebend. Mit einem über α = 45 Grad wesentlich hinausgehenden Winkel wird die formschlüεεige Verflechtung der Einbauteile 1,2 mitein- ander erheblich erεchwert. Ein weεentlich unter dem Nei¬ gungswinkel α = 45 Grad liegender Winkel führt zu einer Zu¬ nahme der Länge L des statiεchen Miεchers, die in der Regel unerwünscht ist. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Neigungswinkel α = 45 Grad auszuführen, wie dies die Figuren 3 und 4 verdeutlichen.It has been shown in experiments that an angle deviating from the angle of inclination α = 45 degrees upwards or downwards has only an insignificant effect on the mass transfer or the mixing result. This suggests the conclusion that the actual length of the active element is less important than its length projected into the pipe cross-section. In the proposed embodiment, however, if the active elements extend from tube wall to tube wall, this is approximately the same as the inside diameter D of tube 5 and is therefore independent of the angle of inclination. For the choice of the angle of inclination β, it is less its influence on the material exchange or the mixing result than its effect decisive for the possibility of interweaving or joining the built-in parts 1, 2 and the pressure loss. With an angle substantially exceeding α = 45 degrees, the form-fitting interweaving of the built-in parts 1, 2 with one another is made considerably more difficult. An angle substantially below the inclination angle α = 45 degrees leads to an increase in the length L of the static mixer, which is generally undesirable. It has proven to be advantageous to carry out the angle of inclination α = 45 degrees, as illustrated in FIGS. 3 and 4.
Die aus den Figuren 3 bis 5 ersichtliche Breite bl = b2 = b der Einbauteile 1,2 entεpricht der maximal möglichen Breite bmax = D/(5)**l/2. Der vorgenannten mathematiεche Zuεam- menhang ergibt εich in naheliegender Weise auε den der An¬ ordnung zugrundeliegenden Geometriebedingungen.The width bl = b2 = b of the built-in parts 1, 2 shown in FIGS. 3 to 5 corresponds to the maximum possible width bmax = D / (5) ** l / 2. The above-mentioned mathematical relationship results in an obvious manner from the geometry conditions on which the arrangement is based.
Falls die Breite b erheblich gegenüber der maximal möglichen Breite bmax reduziert wird, ist es beispielsweise auch möglich, drei Einbauteile unter den gemäß der Erfindung vor¬ geschlagenen Bedingungen innerhalb deε Rohres 5 mit dem In¬ nendurchmesser D anzuordnen.If the width b is considerably reduced compared to the maximum possible width bmax, it is also possible, for example, to arrange three built-in parts with the inner diameter D within the tube 5 under the conditions proposed according to the invention.
Die Einbauteile 1, 2 sind am Anfang B ihrer rohraxialen Er- Streckung (Figur 3, Vorderansicht) und am Ende C (Figur 4, Draufsicht) miteinander verbunden. Am Ende C iεt darüber- hinauε eine Verbindung mit dem Rohr 5 vorgeεehen.The built-in parts 1, 2 are connected to one another at the beginning B of their pipe-axial extension (FIG. 3, front view) and at the end C (FIG. 4, top view). At the end C there is also a connection to the tube 5.
Die Figuren 6, 7 und 8 zeigen den εtatiεchen Miεcher mit einem zentralen Stützelement 6 und vier Einbauteilen 1 biε 4. Jedeε dieεer Einbauteile erεtreckt εich mit εeinen zugeordneten Wirkelementen 1.1 bis l.n bzw. 2.1 bis 2.n bzw. 3.1 bis 3.n bzw. 4.1 bis 4.n im Wechsel zwischen einer In¬ nenwand des Gehäuseε 5 und der benachbarten Außenkontur deε Stützelementeε 6. Die Einbauteile εind nicht, wie jene der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 bis 5, miteinander verflochten, εie εtehen jedoch im Bereich deε Stützelementes 6 teilweiεe miteinander im Eingriff. Hinεichtlich der Ver- bindung der Einbauteile 1 biε 4 miteinander und mit dem Ge¬ häuse 5 gilt sinngemäß das, was in dieεem Zuεa menhang bei der Auεführungεform gemäß den Figuren 1 biε 5 bereitε auε- geführt wurde. Unterhalb einer Breite, bei der εich die in- frage kommenden Einbauteile gegenεeitig berühren oder gar durchdringen, iεt deren Montage im Gehäuse von der jewei¬ ligen Breitenwahl völlig unabhängig und ohne Schwierigkeiten möglich, da eine Verflechtung der Einbauteile im Sinne eines gegenseitigen Durchgriffes nicht mehr vorliegt. Die übrigen nicht näher erläuterten Bezugεzeichen erklären sich aus der diesbezüglichen Beschreibung der Figuren 1 biε 5.FIGS. 6, 7 and 8 show the static mixer with a central support element 6 and four built-in parts 1 to 4. Each of these built-in parts extends with its assigned active elements 1.1 to ln or 2.1 to 2.n or 3.1 to 3.n or 4.1 to 4.n alternating between an inner wall of the housing 5 and the adjacent outer contour of the support element 6. The built-in parts are not intertwined with one another like those of the embodiment according to FIGS. 1 to 5, but they are in the area of the support element 6 partially engaged with each other. Regarding the Binding of the built-in parts 1 to 4 with one another and with the housing 5 applies analogously to what has already been done in this context in the embodiment according to FIGS. 1 to 5. Below a width at which the installation parts in question touch or even penetrate one another, their installation in the housing is completely independent of the width selection and is possible without difficulty, since there is no longer any interweaving of the installation parts in the sense of mutual penetration . The remaining reference symbols, which are not explained in more detail, can be explained from the relevant description of FIGS. 1 to 5.
In Figur 9 iεt ein statischer Mischer dargestellt, bei dem eine Kombination von Einbauteilen 1, 2 in Mehrfachanordnung (vierfach) vorgesehen ist. Dabei halbiert die Vertikale S der Einbauteile 1, 2 den Anordnungswinke1 ß, εo daß Paral¬ lelität zwischen der Vertikalen S des Gehäusequerεchnitt'es und den jeweiligen Vertikalen S der miteinander kombinierten Einbauteile 1, 2 gegeben ist.FIG. 9 shows a static mixer in which a combination of built-in parts 1, 2 in a multiple arrangement (fourfold) is provided. The vertical S bisects the built-in parts 1, 2 ß the Anordnungswinke1, εo that Paral¬ lelität between the vertical S of Gehäusequerεchnitt 'it and the respective vertical S of the combined built-in parts 1, is given. 2
Gemäß den vorstehend beschriebenen bevorzugten Auεführungs- formen deε vorgeεchlagenen εtatiεchen Miεchers sind die Wirkelemente eineε Einbauteiles mit einer im wesentlichen jeweils einheitlichen Breite ausgebildet. Die Erfindung soll sich allerdingε nicht auεεchließlich auf dieεe geometriεche Auεgeεtaltung beεchränken. Von der Erfindung sollen auch solche Ausgeεtaltungen der Einbauteile erfaßt werden, bei denen die Einbauteile jeweils eine veränderliche Breite aufweisen. Die Breitenänderung kann dabei stetig oder unstetig erfolgen, wobei miteinander verflochtene oder miteinander im Eingriff befindliche Einbauteile eine gegenläufige Breitenänderung aufweisen können. Die letztgenannte Auεgestaltung ermöglicht es, in ihrer Breite veränderliche Einbauteile aus einem Materialstreifen konstanter Breite herzustellen.In accordance with the preferred embodiments of the proposed static mixer described above, the active elements of an installation part are formed with a substantially uniform width. However, the invention is not intended to be limited solely to this geometric configuration. The invention is also intended to cover those configurations of the built-in parts in which the built-in parts each have a variable width. The change in width can take place continuously or discontinuously, with built-in parts that are interwoven or in engagement with one another can have an opposite change in width. The last-mentioned design makes it possible to produce built-in components that are variable in width from a strip of material of constant width.
Desweiteren haben sich die vorstehend beschriebenen Aus- führungsbeispiele des statischen Mischers gemäß der Erfin- düng auf εolche Einbauteile beεchränkt, bei denen die Falt¬ kante benachbarter Wirkelemente rechtwinklig zur Richtung, in der εich die Einbauteile innerhalb ihrer Ebene erεtrek- ken, orientiert iεt. Von der Erfindung sollen jedoch auch Faltungen erfaßt werden, die vom vorstehend erwähnten rechten Winkel abweichen. Dies ist möglich, ohne daß die Richtung der Erstreckung der Einbauteile innerhalb ihrer Ebene verlasεen wird, wenn εich der vom rechten Winkel ab¬ weichende Faltwinkel alternierend ändert. Furthermore, the exemplary embodiments of the static mixer described above according to the invention fertilizer is restricted to such built-in parts, in which the fold edge of adjacent active elements is oriented at right angles to the direction in which the built-in parts extend within their plane. However, the invention is also intended to detect folds that deviate from the right angle mentioned above. This is possible without the direction of the extension of the built-in parts being left within their plane if the folding angle which deviates from the right angle changes alternately.

Claims

- 16 - Patentansprüche - 16 - Claims
1. Statischer Mischer zum Vermiεchen von fließfähigen Stof¬ fen innerhalb eineε rohrartigen Gehäuεeε, mit wenigstens zwei Einbauteilen in dem Gehäuse, von denen jedes ein¬ teilig und bandförmig ist und eine lamellenartige Form 5 relativ geringer Dicke aufweist und aus einer Anzahl n von Wirkelementen geformt ist, wobei-die Einbauteile miteinander verflochten sind, dadurch gekennzeichnet,1. Static mixer for mixing flowable substances within a tubular housing, with at least two built-in parts in the housing, each of which is in one piece and band-shaped and has a lamellar shape 5 of relatively small thickness and is formed from a number n of active elements is, the built-in parts being interwoven, characterized in that
- daß sich die Wirkelemente (1.1 bis l.n bzw. 2.1 bis 2.n) im Wechsel zwischen gegenüberliegenden Gehäuse-- That the active elements (1.1 to l.n or 2.1 to 2.n) alternate between opposite housing
10 wänden erεtrecken,10 walls stretch,
- daß εich jedeε Einbauteil (1, 2) im eingebauten Zu- εtand in einer Ebene (I bzw. II) erεtreckt, und- That each component (1, 2) extends in the installed state in one plane (I or II), and
- daß die Ebenen der Einbauteile einen Anordnungεwinkel ß miteinander bilden.- That the planes of the built-in parts form an arrangement angle β with one another.
1515
2. Statiεeher Miεcher nach Anεpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkelemente eines Ein¬ bauteiles (1, 2) eben und mit einer im wesentlichen je¬ weils einheitlichen Lamellendicke (sl; ε2) und einer im2. Statiεeher Miεcher according to Anεpruch 1, characterized in that the active elements of a Ein¬ component (1, 2) flat and with a substantially respective lamella thickness (sl; ε2) and one in
20 weεentlichen jeweils einheitlichen Breite (bl; b2) aus¬ gebildet εind, und daß jedes zweite Wirkelement eines Einbauteiles jeweilε mit der Gehäuseachse (A) den glei¬ chen Neigungswinkel (αl*, αl**; α2*, α2**) bildet.20 essentially uniform widths (b1; b2) are formed, and that every second active element of a built-in part forms the same inclination angle (α1 *, αl **; α2 *, α2 **) with the housing axis (A) .
'25 '25
3. Statischer Miεcher nach Anεpruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedeε Wirkelement der Einbauteile (1, 2) betragεmäßig um den gleichen Neigungswinkel (α) gegen die Gehäuseachεe (A) geneigt iεt.3. Static mixer according to claim 2, characterized in that each active element of the built-in parts (1, 2) is inclined in terms of amount by the same inclination angle (α) against the housing axis (A).
30 4. Statiεcher Miεcher nach einem der Anεprüche 1 biε 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht vertikaler Anord¬ nung der Gehäuseachse (A) deε εtatischen Mischerε die Einbauteile (1, 2) derart im Gehäusequerschnitt ange¬ ordnet sind, daß die Vertikale (S) den Anordnungswinkel30 4. Static mixer according to one of claims 1 to 3, characterized in that when the housing axis (A) of the static mixer is not arranged vertically, the built-in parts (1, 2) are arranged in the housing cross section such that the vertical ( S) the arrangement angle
35 (ß) halbiert. 5. Statiεcher Mischer nach einem der Anεprüche 1 biε 4, dadurch gekennzeichnet, daß daε Gehäuεe (5) zylindrich, alε Rohr, deεsen Umfangskontur auε einer Aneinanderrei¬ hung unterschiedlicher Krümmungsradien besteht, oder als Rohr mit regel- oder unregelmäßigem Vieleckqüerschnitt auεgebildet ist.35 (ß) halved. 5. Static mixer according to one of claims 1 to 4, characterized in that the housing (5) is cylindrical, as a tube, its peripheral contour consists of a row of different radii of curvature, or as a tube with a regular or irregular polygonal cross-section.
6. Statischer Mischer nach Anspruch 3 oder 4 und in der Ausbildung mit einem zylindriεchen Rohr mit. dem Innen- durchmesser (D) , dadurch gekennzeichnet, daß die6. Static mixer according to claim 3 or 4 and in training with a cylindrical tube with. the inner diameter (D), characterized in that the
Einbauteile (1,2) mit einer Breite bl = b2 = b < bmax = D/(5)**l/2, die Lamellendicke mit sl = s2 = s, der Neigungswinkel α = 45 Grad und der Anordnungswinkel ß = 90 Grad ausgeführt sind.Installation parts (1,2) with a width bl = b2 = b <bmax = D / (5) ** l / 2, the slat thickness with sl = s2 = s, the angle of inclination α = 45 degrees and the arrangement angle ß = 90 degrees are executed.
7. Statiεcher Mischer nach einem der Anεprüche 1 biε 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauteile (1,2) durch Umformen (wie Biegen, Falten, Abkanten, Schmieden,7. Static mixer according to one of claims 1 to 6, characterized in that the built-in parts (1, 2) are formed by shaping (such as bending, folding, folding, forging,
Geεenkεchmieden, Prägen, Tiefziehen) oder Urformen (wie Gießen, Feingießen, Druckgießen) hergestellt sind.Die-forging, stamping, deep-drawing) or master forms (such as casting, investment casting, die casting) are produced.
8. Statischer Miεcher mit durch Umformen he gestellten Ein- bauteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauteile (1,2) aus vorgeformtem Halbzeug in gewellter oder gezackter Aus¬ gestaltung hergestellt sind.8. Static Miεcher with formed by he built-in parts according to one of claims 1 to 6, characterized in that the built-in parts (1,2) are made of preformed semifinished product in corrugated or serrated Aus¬ design.
9. Statischer Mischer nach einem der Anεprüche 1 biε 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Ein¬ bauteile (1,2) eine Feinstrukturierung in Form von ober¬ flächenglatten Erhebungen und Vertiefungen aufweiεt. 9. Static mixer according to one of claims 1 to 8, characterized in that the surface of the built-in parts (1, 2) has a fine structuring in the form of smooth elevations and depressions.
10. Statischer Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauteile (1,2) am Anfang ihrer rohraxialen Erstreckung miteinander und am Ende ihrer rohraxialen Erstreckung miteinander und mit dem Gehäuse (5) verbunden sind.10. Static mixer according to one of claims 1 to 9, characterized in that the built-in parts (1, 2) are connected to one another at the start of their tubular axial extension and to one another and to the housing (5) at the end of their tubular axial extension.
11. Statischer Mischer zum Vermischen von fließfähigen Stof¬ fen innerhalb eines rohrartigen Gehäuseε, mit mehr als zwei Einbauteilen in dem Gehäuse, von denen jedes ein- teilig und bandförmig ist und eine lamellenartige Form relativ geringer Dicke aufweiεt und auε einer
Figure imgf000020_0001
n von Wirkelementen geformt iεt, wobei die Einbauteile im Eingriff miteinander sind,- dadurch gekennzeichnet,
11. Static mixer for mixing flowable substances within a tubular housing, with more than two built-in parts in the housing, each of which is in one piece and band-shaped and has a lamellar shape of relatively small thickness and one
Figure imgf000020_0001
n is formed by active elements, the built-in parts being in engagement with one another, characterized in that
- daß wenigstens drei Einbauteile (1, 2, 3) vorgesehen sind,- That at least three built-in parts (1, 2, 3) are provided,
- daß sich die Wirkelemente (1.1 bis l.n; 2.1 bis 2.n; 3.1 bis 3.n) im Wechsel zwischen einer Gehäusewand und einem in oder im näheren Bereich der Gehäuseachse (A) angeordneten Stützelement (6) erstrecken, - daß sich jedes Einbauteil (1, 2, 3) im eingebauten Zu¬ stand jeweils in einer Ebene (I bzw. II bzw. III) erstreckt, und- That the active elements (1.1 to ln; 2.1 to 2.n; 3.1 to 3.n) alternate between a housing wall and a support element (6) arranged in or in the vicinity of the housing axis (A), - that each Installation part (1, 2, 3) in the installed state extends in one plane (I or II or III), and
- daß die Ebenen der Einbauteile einen Anordnungswinkel (ß) miteinander bilden.- That the levels of the built-in parts form an arrangement angle (β) with one another.
12. Statischer Mischer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,12. Static mixer according to claim 11, characterized in
- daß eine geradzahlige Anzahl von Einbauteilen vorge¬ sehen ist, und - daß εich jeweilε zwei Einbauteile in einer Ebene erstrecken, wobei die beiden einer Ebene zugeordneten Einbauteile jeweils durch das Stützelement (6) vonein¬ ander getrennt sind.- that an even number of built-in parts is provided, and - that two built-in parts each extend in one plane, the two built-in parts assigned to one plane being separated from one another by the support element (6).
13. Statischer Mischer nach Anspruch 11 oder 12, gekenn¬ zeichnet durch die Merkmale eines Anspruchε oder mehre¬ rer Anεprüche der Anεprüche 2 biε 10. 13. Static mixer according to claim 11 or 12, characterized by the features of one or more claims of claims 2 to 10.
14. Statiεcher Miεcher unter Anwendung von in den Anεprüchen 1 biε 13 gekennzeichneten Einbauteilen, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuεe (5) und im weεent¬ lichen parallel zu εeiner Gehäuseachεe (A) eine Kombi¬ nation von Einbauteilen, die miteinander verflochenten oder miteinander im Eingriff εind, in Mehrfachanordnung vorgeεehen iεt. 14. Static mixer using the built-in parts characterized in claims 1 to 13, characterized in that in the housing (5) and essentially parallel to the housing axis (A), a combination of built-in parts which are intertwined with one another or with one another are in engagement, provided in multiple arrangement.
PCT/EP1992/001955 1991-09-03 1992-08-26 Static mixer WO1993004771A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4321873A DE4321873A1 (en) 1991-09-03 1993-07-01 Static mixer with cylindrical housing containing interwoven mixing elements - extending between opposite walls of housing, and lying in single plane inclined relative to planes of other elements

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEP4129248.0 1991-09-03
DE4129248A DE4129248A1 (en) 1991-09-03 1991-09-03 STATIC MIXER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1993004771A1 true WO1993004771A1 (en) 1993-03-18

Family

ID=6439750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP1992/001955 WO1993004771A1 (en) 1991-09-03 1992-08-26 Static mixer

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE4129248A1 (en)
WO (1) WO1993004771A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0655275A1 (en) * 1993-11-26 1995-05-31 Sulzer Chemtech AG Static mixing device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4765204A (en) * 1986-09-03 1988-08-23 Koch Engineering Company, Inc. Method of manufacturing a motionless mixer
US4936689A (en) * 1988-07-11 1990-06-26 Koflo Corporation Static material mixing apparatus

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4040256A (en) * 1976-07-14 1977-08-09 The Dow Chemical Company Flume mixer
DD282855A5 (en) * 1989-05-05 1990-09-26 Akad Wissenschaften Ddr DOUBLE-FORM MIXER FOR STATIC MIXING FLOW-PROOF MEDIA

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4765204A (en) * 1986-09-03 1988-08-23 Koch Engineering Company, Inc. Method of manufacturing a motionless mixer
US4936689A (en) * 1988-07-11 1990-06-26 Koflo Corporation Static material mixing apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0655275A1 (en) * 1993-11-26 1995-05-31 Sulzer Chemtech AG Static mixing device
US5492408A (en) * 1993-11-26 1996-02-20 Sulzer Chemtech Ag Static mixing apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
DE4129248A1 (en) 1993-03-04
DE4129248C2 (en) 1993-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2430487C2 (en) &#34;Device for mixing gaseous and / or liquid media in a pipe&#34;
EP1967806B1 (en) Device for heat exchange and mixing treatment of fluid mediums
EP1216747B1 (en) Static mixer
EP0619133B1 (en) Mixing receptacle
DE4314507C1 (en) Flotation facility injector
EP0800857B1 (en) Mixer tube for low viscosity fluids
DE2320741A1 (en) STATIC MIXING DEVICE
DE60110602T2 (en) STATIC MIXING ELEMENT AND METHOD FOR MIXING TWO FLUIDS
DE3012112C2 (en)
DE3018978A1 (en) SWIRL IMPACTOR
DE19544816A1 (en) Mixing device
DE2810648C2 (en)
WO1993004771A1 (en) Static mixer
DE4321873A1 (en) Static mixer with cylindrical housing containing interwoven mixing elements - extending between opposite walls of housing, and lying in single plane inclined relative to planes of other elements
DE3229486C2 (en) Static pipe mixer
DE2622530A1 (en) MIXING DEVICE
EP3081285B1 (en) Static mixing device for flowing materials
AT396178B (en) FILLED BODY FOR PLANTS FOR ENERGY AND / OR FUEL EXCHANGE BETWEEN GAS AND / OR LIQUID MEDIA OR DROP SEPARATOR
DE3021606C2 (en)
DE2325091A1 (en) VALVE HOUSING CONSTRUCTION
EP1586375A1 (en) Packing element
DE2642105A1 (en) Static mixer for flowable material - has inner set of superimposed plates with deep grooves on both sides
EP0770845A2 (en) Heat exchanger tube with vortex generating turbulating means
DE4407275B4 (en) Device for distributing a flowing liquid-gas mixture into several partial streams
DE3321456A1 (en) THROTTLING DEVICE FOR A HEAT EXCHANGER HAVING A TUBE BUNDLE AND HEAT EXCHANGER WITH SUCH THROW SPIRTING DEVICES

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IE IT LU MC NL SE

122 Ep: pct application non-entry in european phase