DD241203A1 - BASIC ELEMENT AND STATIC MIXER MADE FROM THIS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum statischen Mischen fliessfaehiger Medien bzw. zur Kontaktierung und Homogenisierung von Komponentenstroemen. Anzuwenden ist sie in der chemischen, pharmazeutischen und Lebensmittel-Industrie, bei der Farb- und Plastherstellung, sowie in Bereichen der Klimatechnik und des Umweltschutzes. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum statischen Mischen in kanalartigen Gehaeusen zu schaffen, die das zu mischende Medium mehrfach aufteilt und gezielt umschichtet, wobei durch moeglichst grosse schraeggestellte Flaechen eine gute Mischwirkung hervorgerufen wird und durch einfache Variation eine Anpassung an verschiedene Mischprobleme moeglich ist. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass in einem kanalartigen Gehaeuse Mischelemente angeordnet sind, wobei die Mischelemente aus mindestens zwei Grundelementen aus glattem bzw. perforiertem Material zusammengesetzt sind. Diese Grundelemente bestehen aus gleichschenkligen Dreiecken, an deren Schenkel halbe Ellipsen bzw. Rechtecke angesetzt und letztere um 90 zur Dreiecksflaeche in jeweils unterschiedliche Richtungen umgebogen sind. Fig. 3The invention relates to a device for static mixing flowable media or for contacting and homogenization of component flows. It can be used in the chemical, pharmaceutical and food industries, in the manufacture of paints and plastics, as well as in the fields of air conditioning and environmental protection. The invention has for its object to provide a device for static mixing in channel-like Gehaeusen that divides the medium to be mixed several times and targeted redistributed, with as much as possible schraeggestellten surfaces a good mixing effect is caused and possible by simple variation to adapt to different mixing problems is. According to the invention, this is achieved by arranging mixing elements in a channel-like housing, wherein the mixing elements are composed of at least two basic elements of smooth or perforated material. These basic elements consist of isosceles triangles, on whose legs half ellipses or rectangles are attached and the latter are bent over 90 to the triangular surface in different directions. Fig. 3
Description
Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum statischen Mischen fließfähiger Medien bzw. zur Kontaktierung und Homogenisierung von Komponentenströmen. Anzuwenden ist sie in der chemischen, pharmazeutischen und Lebensmittelindustrie, bei der Färb- und Plastherstellung sowie in Bereichen der Klimatechnik und des Umweltschutzes.The invention relates to a device for static mixing of flowable media or for contacting and homogenization of component streams. It can be used in the chemical, pharmaceutical and food industries, in the production of dyed and plastic materials as well as in HVAC and environmental protection.
Es sind Vorrichtungen zum statischen Mischen unterschiedlichster Bauart bekannt, die im Herstellungsaufwand und in ihrer Wirkungsweise beträchtlich voneinander abweichen können. Bei einer wichtigen Gruppe der Mischer beruht die Wirkung auf der gezielten Aufteilung und Umschichtung des zu mischenden Mediums durch schräggestellte Flächen.There are devices for static mixing of various types are known, which can differ considerably in terms of production costs and in their mode of operation. In an important group of mixers, the effect is based on the targeted division and rearrangement of the medium to be mixed by inclined surfaces.
In der DE-OS 2459355 wird ein Mischeinsatz offenbart, der aus einem Rechteck mit daran befindlichen Ellipsen-Vierteln besteht, wobei benachbarte Ellipsen-Viertel in unterschiedliche Richtungen abgebogen sind. Nachteilig ist hierbei, daß die umlenkende Fläche von jeweils einer Viertelellipse relativ klein ist.In DE-OS 2459355 a mixing insert is disclosed which consists of a rectangle with ellipse quarters located thereon, wherein adjacent elliptical quarters are bent in different directions. The disadvantage here is that the deflecting surface of each quarter ellipse is relatively small.
In der EP 071454 wird ein Element dargestellt, bei dem sich an einem auf die Spitze gestellten Quadrat vier Flächen befinden, deren Größe jeweils etwa ein Drittel einer Ellipse ausmacht. Durch diese Gestaltung kann der Nachteil der geringen umlenkenden Flächen vermindert, aber nicht beseitigt werden.In EP 071454, an element is shown in which four surfaces are located on a square placed on the top, each of which constitutes about one third of an ellipse in size. By this design, the disadvantage of the small deflecting surfaces can be reduced, but not eliminated.
In der IP 5 226339 werden zwei halbe Ellipsen gegeneinander geneigt zusammengefügt. Elemente dieser Art besitzen zwar genügend große Umlenkflächen, bilden aber keine definierten Strömungskanäle, so daß die umlenkende Wirkung der Ellipsenflächen nicht voll genutzt wird.In the IP 5 226339, two half ellipses are joined together inclined against each other. Although elements of this type have sufficiently large deflection surfaces, but form no defined flow channels, so that the deflecting effect of the ellipse surfaces is not fully utilized.
Ziel der Erfindung ist die Entwicklung einer statischen Mischvorrichtung, die eine gute Mischwirkung bei geringem Druckverlust hervorruft, einfach herzustellen und an unterschiedliche Mischprobleme anpaßbar ist.The aim of the invention is the development of a static mixing device, which causes a good mixing effect with low pressure loss, easy to manufacture and adaptable to different mixing problems.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum statischen Mischen in kanalartigen Gehäusen zu schaffen, die das zu mischende Medium mehrfach aufteilt und gezielt umschichtet, wobei durch möglichst große schräggestellte Flächen eine gute Mischwirkung hervorgerufen wird und durch einfache Varianten eine Anpassung an verschiedene Mischprobleme möglich ist.The invention has for its object to provide a device for static mixing in channel-like housings, which splits the medium to be mixed several times and selectively re-stratified, with the largest possible inclined surfaces a good mixing effect is caused and possible by simple variants to adapt to different mixing problems is.
Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß in einem kanalartigen Gehäuse Mischelemente angeordnet sind, wobei die Mischelemente aus mindestens zwei Grundelementen aus glattem bzw. strukturiertem bzw. perforiertem Material zusammengesetzt sind. Bei einem runden Querschnitt des Mischgehäuses besteht ein Grundelement aus einem gleichschenkligen Dreieck, an desen Schenkeln halbe Ellipsen und an dessen dritter Seite eine schmale Lasche angesetzt sind.According to the invention this is achieved in that mixing elements are arranged in a channel-like housing, wherein the mixing elements are composed of at least two basic elements of smooth or structured or perforated material. In a round cross section of the mixing housing, a basic element consists of an isosceles triangle, on whose legs half ellipses and on the third side of a narrow tab are attached.
Die eine Halbeffipse wird rechtwinklig nach unten umgebogen. Mindestens zwei Grundelemente werden an der dritten Dreiecksseite zu einem Mischelement zusammengefügt, wobei die schmale Lasche günstige Verbindungsmöglichkeiten schafft.The one half-wave is bent at right angles downwards. At least two basic elements are joined together on the third side of the triangle to form a mixing element, wherein the narrow tab provides favorable connection possibilities.
Bei einem rechteckigen Querschnitt des Mischgehäuses befinden sich am gleichschenkligen Dreieck anstelle der Halbellipsen rechteckige Flächen, die dann ebenso nach oben und unten umgebogen werden.In a rectangular cross-section of the mixing housing are on the isosceles triangle instead of the semi-ellipses rectangular areas, which are then also bent up and down.
Für die Wirkungsweise einer Einheit aus mehreren Mischelementen hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn bei aufeinanderfolgenden Mischelementen die Halbellipsen bzw. Rechtecke in die entgegengesetzte Richtung abgebogen sind.For the operation of a unit of several mixing elements, it has been found to be advantageous if, in successive mixing elements, the semi-ellipses or rectangles are bent in the opposite direction.
Für spezielle Aufgaben ist es zweckmäßig, Mischelemente in halber Längenausdehnung einzusetzen, die aus längs der Höhe des gleichschenkligen Dreiecks halbierten Grundelementen zusammengesetzt sind. Hierdurch ist es möglich, den Drehsinn der Mischelemente nach einem Halbellipsen- bzw. Rechteckpaar zu ändern.For special purposes, it is expedient to use mixing elements in half length expansion, which are composed of along the height of the isosceles triangle halved basic elements. This makes it possible to change the direction of rotation of the mixing elements after a Halbellipsen- or rectangular pair.
Bei Fertigungsverfahren wie Gießen, Formspritzen u.a. ist es möglich, die erfindungsgemäßen Mischelemente in einem Stück herzustellen.In manufacturing processes such as casting, injection molding u.a. it is possible to produce the mixing elements according to the invention in one piece.
Im kanalartigen Mischgehäuse wird mindestens ein Mischelement fest angebracht. Das ins Gehäuse strömende Medium, das vermischt werden soll, wird durch die schräggestellten Halbellipsen bzw. Rechtecke geteilt, gezielt umgelenkt und anschließend wieder zusammengeführt. Das Dreieck und die Halbellipsen (bzw. Rechtecke) bilden mit der Gehäusewand einen Strömungskanal, der unterschiedliche Querschnitte hat und somit eine Beschleunigung und Verzögerung der Strömung hervorruft.In the channel-like mixing housing at least one mixing element is firmly attached. The medium flowing into the housing, which is to be mixed, is divided by the oblique ellipticals or rectangles, deflected targeted and then brought together again. The triangle and the semi-ellipses (or rectangles) form with the housing wall a flow channel which has different cross-sections and thus causes an acceleration and deceleration of the flow.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show:
Fig. 1: Grundelement für runden Mischrohrquerschnitt in ungefaltetem Zustand,1: basic element for round mixing tube cross section in unfolded state,
Fig. 2: Grundelement für rechteckigen Mischrohrquerschnitt in ungefaltetem Zustand,2: basic element for rectangular mixing tube cross-section in unfolded state,
Fig. 3: Perspektivische Ansicht eines Mischelements aus zwei Grundelementen,3 shows a perspective view of a mixing element of two basic elements,
Fig. 4: Perspektivische Ansicht eines Mischelements aus drei Grundelementen.Fig. 4: Perspective view of a mixing element of three basic elements.
In der Fig. 1 ist ein Grundelement 1 für einen runden Rohrquerschnitt dargestellt, das im Zentrum ein rechtwinkliges gleichschenkliges Dreieck 2 besitzt. An jedem der beiden Schenkel 3 ist eine längs der großen Achse halbierte Ellipse 4 derartig angesetzt, daß der Scheitelpunkt der großen Ellipsenachse am rechten Winkel 12 des Dreiecks 2 und die Mittelpunkte der Halbellipsen 4 an den beiden anderen Winkeln liegen. An der dritten Seite 5 des Dreiecks 2 befindet sich eine Lasche 6, die beim Zusammenfügen von Grundelementen 1 zu Mischelementen 7 bzw. 8 vorteilhaft ist.FIG. 1 shows a basic element 1 for a round tube cross-section, which has a right-angled isosceles triangle 2 in the center. At each of the two legs 3 a halved along the major axis ellipse 4 is set such that the vertex of the large ellipse axis at right angles 12 of the triangle 2 and the centers of the ellipses 4 are located at the other two angles. On the third side 5 of the triangle 2 is a tab 6, which is advantageous in the joining of basic elements 1 to mixing elements 7 and 8 respectively.
Das Verhältnis von großer zu kleiner Achse der Ellipse 4 hängt vom Winkel zwischen den Schenkeln 3 des Dreiecks 2 ab, während die große Halbachse stets halb so lang ist, wie ein Schenkel 3 des Dreiecks 2.The ratio of large to small axis of the ellipse 4 depends on the angle between the legs 3 of the triangle 2, while the large half-axis is always half as long as a leg 3 of the triangle. 2
In der Fig. 2 ist ein Grundelement 1 für einen quadratischen Querschnitt des Mischkanals dargestellt, bei dem an die Schenkel 3 des Dreiecks 2 Rechtecke 9 angesetzt sind. Hierbei ist die lange Seite des Rechtecks 9 doppelt so lang wie der Schenkel 3 und die schmale Seite 10 des Rechtecks 9 hat die gleiche Länge wie die Höhe 11 des Dreiecks 2.FIG. 2 shows a basic element 1 for a square cross-section of the mixing channel, in which rectangles 9 are attached to the legs 3 of the triangle. Here, the long side of the rectangle 9 is twice as long as the leg 3 and the narrow side 10 of the rectangle 9 has the same length as the height 11 of the triangle. 2
In der Fig. 3 ist ein Mischelement 7 in perspektivischer Ansicht dargestellt, das aus zwei Grundelementen 1 zusammengesetzt ist.3, a mixing element 7 is shown in a perspective view, which is composed of two basic elements 1.
Hierzu wird zunächst die eine Halbellipse 4 über den an ihr anliegenden Schenkel 3 um 90° nach oben und die andere Halbellipse 4 um den anderen Schenkel 3 um 90° nach unten umgebogen. Zwei derartig vorbereitete Grundelemente 1 werden längs ihrer Seiten 5 zusammengefügt, wobei die Laschen 6 überlappen und somit günstige Verbindungsmöglichkeiten, wie z. B.For this purpose, first a half ellipse 4 is bent over the leg 3 resting against it by 90 ° upwards and the other half ellipse 4 around the other leg 3 by 90 ° downwards. Two such primed elements 1 are assembled along their sides 5, wherein the tabs overlap 6 and thus favorable connection options, such. B.
das Punktschweißen, erlauben.Spot welding, allow.
In der Fig. 4 ist ein Mischelement 8 in perspektivischer Ansicht dargestellt, das aus drei Grundelementen 1 zusammengesetzt ist.4, a mixing element 8 is shown in a perspective view, which is composed of three basic elements 1.
Neben dem Umbiegen der Halbellipsen 4 muß jetzt die Lasche um 60° umgebogen werden. Die drei Grundelemente 1 werden längs ihrer Seiten im Winkel von jeweils 120° zueinander zusammengefügt.In addition to the bending of the semi-ellipses 4 now the tab must be bent by 60 °. The three basic elements 1 are joined along their sides at an angle of 120 ° to each other.
Es ist zweckmäßig, wenn aufeinanderfolgende Mischelemente 7; 8 einen entgegengesetzten Drehsinn hervorrufen. Dieses wird dadurch erreicht, daß die Halbellipsen 4 bzw. die Rechtecke 9 der Grundelemente 1 in die entgegengesetzte Richtung umgebogenIt is expedient if successive mixing elements 7; 8 cause an opposite sense of rotation. This is achieved in that the hemi-ellipses 4 and the rectangles 9 of the basic elements 1 are bent in the opposite direction
Wird an der Stelle des rechten Winkels 12 im Dreieck 2 ein anderer Winkel vorgesehen, kann die Neigung der Halbellipsen 4 bzw. der Rechtecke 9 im Mischgehäuse verändert und das Mischelement 7 bzw. 8 an spezielle Mischaufgaben angepaßt werden. In besonderen Fällen ist es auch möglich, die Grundelemente 1 längs der Höhe 11 des Dreiecks 2 zu halbieren und aus diesen Teilen Mischelemente zusammenzufügen.If another angle is provided at the point of the right angle 12 in the triangle 2, the inclination of the semi-ellipses 4 or of the rectangles 9 in the mixing housing can be changed and the mixing element 7 or 8 adapted to special mixing tasks. In special cases it is also possible to halve the basic elements 1 along the height 11 of the triangle 2 and to assemble mixing elements from these parts.
Bei speziellen Verbindungsmethoden, die ein Zusammenfügen der Grundelemente 1 ohne sich überlappende Flächen ermöglichen, können die Laschen 6 entfallen.In special connection methods that allow an assembly of the basic elements 1 without overlapping surfaces, the tabs 6 can be omitted.
Neben der großräumigen Umlenkung des Mischgutes kann eine zusätzliche kleinräumige Turbulenz von Vorteil sein. Sie wird dadurch erreicht, daß die Grundelemente 1 nicht aus glattem Material, sondern aus strukturiertem oder formperforiertem Material hergestellt werden.In addition to the large-scale deflection of the mixed material, an additional small-scale turbulence can be an advantage. It is achieved in that the basic elements 1 are not made of smooth material, but of structured or formperforiertem material.
Es ist auch möglich, die Mischelemente 7; 8 aus einem Stück herzustellen, indem sie beispielsweise durch Metallguß, Formspritzen von Kunststoffen oder Formen und Brennen keramischer Werkstoffe hergestellt werden.It is also possible, the mixing elements 7; 8 are produced in one piece, for example, by metal casting, molding of plastics or molding and firing of ceramic materials.
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| WO2009157995A1 (en) | 2008-06-26 | 2009-12-30 | Tenneco Automotive Operating Company, Inc. | Exhaust gas additive/treatment system and mixer for use therein |
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1985
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