DE2262016A1 - Mischeinrichtung - Google Patents

Description

• Mischeinrichtung Die Erfindung betrifft eine Mischeinrichtung mit einem Rohr, in welchem hintereinander zur Bildung einer Mischzone Schneckenelemente angeordnet sind, die sich über den gesamten Rohrdurchmesser erstrecken und abwechselnd links und rechts. gewendel sind, wobei die Hinterkante eines Schneckenelementes unter einem Winkel zur Vorderkante des nachfolgenden Schneckenelementes verläuft, so dass in dem Rohr Durchlässe entstehen, deren Gesamtströmungsquerschnitt über die Länge der Mischzone etwa konstant ist.
• Bei einer solchen bekannten Mischeinrichtung wird das zu mischende Material durch das Rohr gepumpt, in zwei Kanäle mit etwa dem gleichen Querschnitt unterteilt und um einen Winkel, der normalerweise 90° oder 1800 beträgt, gedreht, bevor es auf das zweite Schneckenelement trifft, worauf die beiden Ströme jeweils ihrerseits zur Erzeugung von vier Strömen unterteilt werden. Diese vier Ströme werden dann wieder in acht Ströme unterteilt usw.. Die abwechselnde linke und rechte Wendelung der Schneckenelemente gewährleistet eine gründliche Durchmischung. Die Schneckenelemente können durch entsprechende Verschränkung bzw. Verdrehung eines Bleches bzw. einer sonstigen Metallbahn hergestellt werden, sie können aus Kunststoff geformt sein oder sie können aus einer Reihe von Stäben aufgebaut sein, die schrauben- bzw. schneckenartig zueinander angeordnet und miteinander beispielsweise mit Hilfe eines Klebers oder durch Schweissen bzw. Löten, verbunden sind. Wie bereits erwähnt stösst die Hinterkante eines Schneckenelementes des bekannten Mischers an die Vorderkante des stromab benachbarten Schneckenelementes. Diese benachbarten Elemente sind normalerweise durch Schweissen bzw. Löten aneinander befestigt. Die gesamte Reihe von Schneckenelementen bildet eine Einheit, die in das Rohr eingesetzt und, normalerweise am Ende, an den Innenwänden des Rohrs wiederum durch Löten oder Schweissen befestigt ist.
• Die Herstellung solcher Schneckenelemente bringt einige Probleme insoweit mit sich, als Jedes Schneckenelement in einer Lehre bzw. einer Spannvorrichtung montiert-werden muss, um die genaue Positionierung gegenüber dem nächsten, anschliessenden Schneckenelement zu gewährleisten, bevor die beiden Elemente aneinander befestigt sind.
• Zur Ausschaltung dieser Probleme wird nach der Erfindung nun vorgeschlagen, die Mischeinrichtung so auszubilden, dass-die Hinterkante eines S6hneckenelementes achsial gegenüber der'Vorderkante des (in Strömungsrichtung) åeweils nachfólgenden Schneckenelementes versetzt ist. Dies kann beispielsweise.durch entsprechende Uberlappung der Schneckenelemente selbst erreicht werden. In diesem Falle liegt die Vorderkante des in Strömungsrichtung nachfolgenden Schneckenelementes vor der Hinterkante des Jeweils vorhergehenden Elementes.
• Ein weiterer Vorschlag der Erfindung geht dahin, dass ein Zwischenglied zwischen aufeinanderfolgenden Schneckenelementen angeordnet ist, so dass die Vorderkante des Jeweils nachfolgenden Elementes stromab in Abstand von der Hinterkante des vorhergehenden Schneckenelementes liegt.
• Zweckmässigerweise werden die Schneckenelemente bzw0 Zwischenlieder und Schneckenelemente in ihrer gegenseitigen Lage durch die Anbringung einer Kerbe oder von Kerben gesichert. Die'Xerben können in den Schnecken elementen selbstrgesehen sein, so dass zwei Schneckenelemente einander überlappen0 Es ist aber auch möglich, Kerben in einem -Schneckenelement und im Endabschnitt eines oder mehrerer Zwischenglieder oder nur im Endabschnitt des Zwischengliedes bzw. der Zwischenglieder anzubringen. In dem Fall, in dem die beiden einander benachbarten Schneckenelemente eingekerbt sind, kann es günstig sein, die Vorder- und Hinterkante der benachbarten Schneckenelemente anzuschrägen, wobei sich die Anschrägung über das gesamte Achsialmass der Uberlappung erstreckt, um so zu gewährleisten, dass die beiden beidseits der Schneckenelemente gebildeten Durchlässe im wesentlichen über die Länge des Rohres konstanten Querschnitt besitzen.
• Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung ist vorgesehen, dass das Zwischenglied einfach eine flache Platte ist, die ihrerseits zum Zusammenwirken mit Kerben am Schneckenelement eingekerbt sein kann.
• Ein weiterer Vorschlag nach der Erfindung geht dahin, als Zwischenglied eine Buchse oder Hülse vorzusehen, welche einen Aussendurchmesser besitzt, der etwa gleich dem Innendurchmesser des Rohres ist. Diese Hülse kann selbst mit Kerben versehen sein. Die Kerben sind dabei vorzugsweise einander diametral gegenüberliegend an den beiden Enden der Hülse vorgesehen, wobei die Verbindungslinien zwischen den beidenjeweils an den Enden der Hülse vorgesehenen Kerben sich unter einem bestimmten Winkel, beispielsweiee unter 90° schneiden.
• Weitere merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung, in deren Figuren 1 bis 6 schematisch und teilweise im Schnitt sechs unterschiedliche Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemässen Mischeinrichtung dargestellt sind.
• Die in Figur 1 gezeigte Einrichtung weist ein Rohr 10 und eine Reihe von schraubenförmig gekrümmten Elementen 11, 12 und 13 auf. Die Zahl der schrauben- bzw. schneckenförmig gebogenen Elemente 11, 12, 13 kann in Anpassung an den åeweils durcheuführenden Mischvorgang gewählt werden. Aus Gründen der Einfachheit der Darstellung wurden in der Zeichnung Jedoch nur drei Elemente gezeigt. Die Vorderkante 14-Jedes Elementes 11, 12, 13 ist mit einer mittigen Kerbe 15 versehen, deren Breite der Dicke der Schneckenelemente 11, 12, 13 gleich ist. Die Hinterkante16 ist mit einer ähnlichen Kerbe 17 versehen, so dass bei Ineinandergreifen der beiden Kerben jeweils benachbarter Elemente eine feste Lagerung dieser Elemente erreicht wird. Es sei noch erwähnt,'dass das mittlere Schneckenelement 12 entgegengesetzt zu den beiden äusseren Elementen 11 und 13 gewendelt bzw. gekrümmt ist.
• Wenn gewünscht ist,eine Mischeinrichtung für einen bestimmten Mischvorgang zu entwerfen, so wird eine bestimmte Anzahl von den . gezeigten Elementen entsprechenden Schneckenelementen in der angegebenen Weise verbunden. Die Einrichtung kann dann dadurch geprüft werden, dass das zu mischende Material durch das Rohr gepumpt wird, beispielsweise mit einer positiven Verschlebungspumpe. Wenn die zu mischenden Materialien die Vorderkante des ersten Schneckenelementes 11 berühren, wird der eintretende Strom in zwei Teile unterteilt. Diese beiden Teile werden zueinander verdreht. Dann trifft der Strom auf die Vorderkante des nächsten Schneckenelementes 12. Dieses Element teilt wiederum den bereits unterteilten Strom, so dass wirkungsvoll vier Ströme gebildet werden, die ihrerseits durch das Element 12, welches entgegengesetzt zum Element 11 gekrümmt bzw. gewendelt ist, zurückgedreht werden. Dieser Vorgang wird aufeinanderfolgend wiederholt, wodurch eine innige Vermischung erreicht werden kann. Mit dem Gerät bzw.
• der Einrichtung nach der Erfindung ist es möglich, mit der Anzahl der erforderlichen Elemente zu experimentieren und die minimale Reihe bzw. Zahl von Elementen aufzubauen, die erforderlich ist, um den Mischvorgang wirksam durchzuführen.
• Durch Wahl der minimalen Zahl wird der Strömungswiderstand auf den geringstmöglichen Wert vermindert. Nach Durchführung der vorerläuterten Versuche sollten wenigstens die endseitigen Schneckenelemente gegen Achsial- und Rotationsbewegung in dem Rohr 10 gesichert werden, was durch Anschweissen der Endelemente oder durch deren Festlegung mittels irgendeiner Art eines Sicherungsringes oder Sprengringes erreicht werden kann.
• Wählt man die Spaltweite in etwa gleich der Dicke des Schnekenelementes, so wird eine gegenseitige Verdrehung zwischen benachbarten Elementen verhindert.
• Es ist festzustellen, dass innerhalb des Rohres eine Reihe von Zonen existiert, in denen zwei Elemente einander überlappen. Innerhalb dieser Zonen hat die Dicke der beiden einander benachbarten Schneckenelemente die Wirkung, dass der für die Strömung zur Verfügung stehende Querschnitt des Rohres vermindert wird. Die Ausführungsform der Figur 2 ist geeignet, diese Schwierigkeit zu überwindene Die Elemente 18, 19 und 20 sind den Elementen 11, 12 und 13 der Figur 1 ähnlich, mit der Ausnahme jedoch, dass die Endabschnitte 22 und 23 angeschrägt sind, wobei die Anschrägung im Querschnitt ein gleichschenkliges Dreieck bildet. Die Endkerben 24 und 25 dieser Ausführungsform sind gleichschenkelig trapezförmig, so dass bei Ineinandergreifen zweier derartiger Kerben die beiden Schneckenelemente gegen Verdrehung zueinander gesichert sind. In Achsialrichtung gemessen ist die Höhe der Kerben gleich der halben Höhe der Anschrägung bzw.
• des angeschrägten Bereichs, so dass zwei Anschrägungen einander genau überlappen. Bei dieser Ausgestaltung wird der dem Materialstrom zur Verfügung stehende Querschnitt über die gesamte Länge des Rohres konstant gehalten.
• Eine weitere mögliche Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist in Figur 3 veranschaulicht, wo eine flache Zwischenplatte 26 zwischen zwei aufeinanderfolgende Schnecken elemente 29 und 28 entgegengesetzter Krümmung eingefügt ist Die Schneckenelemente 27 und 28 sind mit Kerben 29 wed 30 in ihren Hinter- und Vorderkanten versehen0 In ähnlicher Weise ist auch die Zwischenplatte 26 mit Kerben versehen, die mit den Kerben 29 und 30 in der unter Bezugnahme auf Figur 1 beschriebenen Weise zusammenwirken. Bei dieser Anordnung liegt die Vorderkante eines Schneckenelementes in der gleichen Ebene wie die Hinterkante des vorhergehenden Schneckenelementes. Die flache Zwischenplatte ist jedoch unter einem rechten Winkel zu dieser Ebene angeordnet, um eine weitere Aufteilung des Stromes zu gewährleisten.
• Figur 4 veranschaulicht eine weitere Konstruktion, bei der die beiden Schneckenelemente 32 und 33 nur eine Krümmung von 900 gegenüber der von 1800 beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel aufweisen. Auch hier haben die Vorder- und Hinterkanten 35 bzw. 36 Kerben 37 und 38. Eine flache Platte 39 zwischen den Schneckenelementen dient dazu, die Vorder- und Hinterkanten in Abstand voneinander zu halten. Bei dieser Ausführungsform ist die Vorderkante eines Elementes senkrecht zur Vorderkante des vorhergehenden - bzw. nachfolgenden -Elementes.
• Figur 5 erläutert eine weitere Ausführungsform, in welcher zwischen um 1800 verschränkten Schneckenelementen 40 und 41 eine zylindrische Buchse oder Hülse 42, deren Aussendurchmesser etwa gleich dem Innendurchmesser des Rohres 45 ist, angeordnet ist. Kerben 46 und 47 in der Hülse 42 dienen zur Anpassung der Vorder- und Hinterkanten der Schneckenelemente 40, 41. Gegebenenfalls können weitere L-förmige Kerben in den radial äusseren Bereichen der Vorder- und Hinterkanten vorgesehen sein, welche in die Kerben passen. Diese L-förmigen Kerben sind jedoch nicht erforderlich.
• Die in Figur 6 gezeigte Mischeinrichtung ist ähnlich der der Figuren 3, 4 und 5, da die Vorder- und Hinterkanten von benachbarten Schneckenelementen 48 und 49 im Abstand voneinander angeordnet sind und sich nicht überlappen. Bei dieser Ausführungsform sind jedoch die Kanten durch ein Zwischenglied in Form eines zentrischen Stabes 50 im Abstand voneinander gehalten.Der zentrische Stab 50 und/oder die Schneckenelemente 48 und 49 können zur Erleichterung der Zusammenfügung gekerbt sein.
• Bei den Ausführungsbeispielen der Figur 3, 4, 5 und 6 hat das Zwischenglied vorzugsweise einen Querschnitt, der etwa gleich dem der Schneckenelemente ist, so dass ein freier Strömungsdurchgang durch die Röhre bleibt, dessen Querschnitt in etwa konstant ist. Zur UnterstützuBg dieses Bestrebens können die Konstruktionen der Figur 3 bis 6 entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 variiert werden, indem die einander überlappenden Abschnitte durch Verwendung sich verJüngender Vorder- und Hinterkanten im Bereich der Uberlappung zwischen den Schneckenelementen und den Zwischengliedern angeschrägt bzw. verJüngt werden. Gegebenenfalls kann der Verschwenkungs-bzw. Driliwinkel ein anderer als 1800 oder 900 sein. Er kann Jeden geeigneten Wert annehmen.
• Zum Durchpumpen der zu mischenden Materialien durch das Rohr wird vorzugsweise eine Schneckenpumpe verwendet, welche ein schneckenförmiges inneres Element, üblicherweise den Rotor, und ein damit zusammenwirkendes äusseres Element, üblicherweise den Stator, aufweist, der vorzugsweise nachgiebig ist, wobei die Zahl der Anfänge des Schneckengetriebes bzw. der Schneckenform auf dem inneren und äusseren Glied um Dins differiert.
• Es ist leicht einzusehen, dass die Mischeinrichtung gemäss der Erfindung sehr einfach aufgebaut werden kann. Die Schneckenelemente können so hergestellt werden, dass zwei lange Streifen verdrillt werden, ein Streifen mit einer Linkswendelung, der andere mit einer Rechtswendelung, und dass dann die so verdrillten Streifen in die einzelnen Schneckenelemente zerteilt werden. Diese Elemente können dann eingekerbt und zusammengepasst werden, und zwar zusammen mit den Zwischengliedern oder ohne diese, wie es gerade passend ist, ohne dass die Notwendigkeit besteht, irgendwelche Lehren od.dgl.
• zu verwenden. Gegebenenfalls können die Schneckenelemente nach dem Zusammensetzen verschweisst bzw. verlötet werden.
• Dies ist jedoch normalerweise nicht nötig.

Claims (10)

1. Patent- (Schut»-) Ansprüche

   Mischeinrichtung mit einem Rohr, in welchen hintereinander zur Bildung einer Mischzone Schneckenelemente angeordnet sind, die sich über den gesamten Rohrdurchmesser erstrecken und abwechselnd links und rechts gewendelt sind, wobei die Hinterkante eines Schneckenelementes unter einem Winkel zur Vorderkante des nachfolgenden Schneckenelementes' verläuft, so das in dem Rohr Durchlässe entstehen, deren Gesamtströmungsquerschnitt über die Länge der Mischzone etwa konstant ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterkante (16,36) eines Schneckenelementes (11-13; 18-20; 27, 28; 32,33; 40,41; 48,49) achsial gegenüber der Vorderkante (14,35) des nachfolgenden Schneckenelementes versetzt ist.
2. 2. Mischeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterkante (16,36) des einen Schneckenelementes (13,33) und/oder die Vorderkante (14,35) des nachfolgenden Schneckenelementes mit einer Kerbe (1?,25) versehen ist, in die das Jeweils andere Element eingreift, so dass die-Vorderkante des nachfolgenden Elementes stromauf gegenüber der Hinterkante des vorhergehenden Elementes liegt.
3. 3. Mischeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die sich überlappenden Abschnitte (22) der Schneckenelemente (11-33; 18-20), zur genauen Konstant haltung des Gesamtströmungsquerschnittes über die Länge der Mischzone angeschrägt sind.
4. Mischeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischenglied (26,39,42,50) zwischen aufeinanderfolgenden Schneckenelementen (27,28,32,22; 40,41; 48,49) angeordnet ist, so dass die Vorderkante (36) des jeweils nachfolgenden Elementes stromab in Abstand von der Hinterkante (35) des vorhergehenden Schneckenelementes liegt.
5. 5. Mischeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenglied als Hohlzylinder (42) ausgebildet ist.
6. 6. Mischeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenfläche des Hohizylindere (42) der Innenfläche des Rohrs (10) anliegt.
7. 7. Mischeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenglied ein mittiger Stab (50) ist, der entlang der Rohrachse zwischen benachbarten Schneckenelementen verläuft.
8. 8. Mischeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenglied als Platte (26,39) ausgebildet ist, die sich quer im Rohr erstreckt.
9. 9. Mischeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneekenelemente (27,28; 32,33; 40,41; 48,49) und die Zwischenglieder (26,39,42,50) sich etwas überlappen.
10. 10. Mischeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet? dass die einander überlappenden Abschnitte der Zwischen glieder (26,39,42,50), und der Schneckenelemente (27,28; 3?,,33; 40,41; 48,49> zur genauen Konstanthaltung des Gesamtströmungsquerschnittes über, die Länge, der Mischzone angeschrägt Sind.

    L e e r s e i t e