DE2320741A1 - Statische mischeinrichtung - Google Patents

Description

P. 4691

Gebrüder Sulzer, AktiengesellschaftjWinterthur/Schweiz

Statische Mischeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine statische'Mischeinrichtung für fliessende Medien, mit mindestens einem von einem Mantelrohr umgebenen Einbauelement, das aus mehreren einander sich berührenden Lagen besteht, die je mehrere Strömungskangle aufweisen, die innerhalb einer jeden Lage mindestens gruppenweise im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und von Lage zu Lage gegeneinander geneigt sind, wobei die Strömungskanäle von benachbarten Lagen mindestens teilweise- gegeneinander geöffnet sind.

Unter fliessenden Medien sollen Flüssigkeiten, Gase bzw. Gasgemische, niedrig- oder hoohvisknee Medien sovie fliesefähige Festkörperteilchen verstanden werden. Die Einrichtung kann z.B. von im Gleichstrom laufenden zwei oder mehr Flüssigkeiten, von Gasen bzw. Gasgemischen, von einer Flüssigkeit und einem Gas oder einer Flüssigkeit und einem pulverisierten Feststoff durchsetzt werden. · '

Sine vorteilhafte Ausführungsform einer Mischeinrichtung kann darin bestehen, dass die Lagen des Einbauelementes aus geriffelten Lamellen bestehen, welche sich gegenseitig berühren

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und dass die Riffelungen von aufeinander folgenden und mindestens die Riffelung einer von aufeinander folgenden geriffelten Lamellen . im Winkel zur Längsachse der Mischeinrichtung - in Strömungsrichtung der Messenden Medien gesehen -.liegt.

Eine andere ebenfalls vorteilhafte Ausführungsform kann derart ausgebildet sein, dass die einzelnen Lagen eines Einbaueleraentes aus ebenen Flächenelementen gebildet sind, mit "welchen unter einem Winkel geneigte flächenartige Leitelemente verbunden sind, so dass die einzelnen Strömungskanäle einerseits von den ebenen Flächenelementen und andererseits von je zwei parallelen benachbarten Leitelementen begrenzt"sind. Beispielsweise können die Leitelemente auf einer Lage fischgratartig verlaufen. . ;

Bei relativ grossen Durchmessern der Mantelrohre von beispielsweise 1 m und mehr, wobei die Mantelrohre sowohl kreiszylindrisch als auch prismenartig, z.B. mit einem quadratischen oder rechteckigen Querschnitt ausgebildet sein können, nimmt die Anzahl der Berührungsstellen bzw. Kreuzungsstellen der Strömungskanäle von benachbarten Laeen erheb! i cJn 7.11. ι in ten* ft&r Voraussetzung ₅ dass die einzelnen Lagen Strömungskanäle aufweisen, deren Abmessungen identisch mit denjenigen für Mischeinrichtungen von kleineren Durchmessern sind.

Nun ist es aber aus fabrikatorischen und damit wirtschaftlichen Ueberlegungen heraus erxiriinscht, für Mischeinrichtungen von verschiedenen Durchmessern jeweils identisch ausgebildete Lagen beispielsweise hinsichtlich Riffelhöhe und ^iffelbreite zu verwenden.

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Da üblicherweise das eine fliessende Medium, beispielsweise Abwasser den gesamten, leeren Rohrquerschnitt vor seinem Eintritt in das Einbauelement ausfüllt, während z.B. bei einer ph-Regelung eine Säure oder eine Lauge im Zentrum des Rohres auf das Einbauelement dosiert aufgegeben wird, entstehen in den Rahdzonen der Mischeinrichtung insbesondere bei einem grossen Rohrdurchmesser an dem.einen Medium stark verarmte Kanäle. D.h. aufgrund der sich an den Kreuzungsstellen von benachbarten Strömungskanälen aufteilenden Medienströme tritt von den Randzonen zur Mittelzone der Mischeinrichtung hin zwischen den beiden Medien ein unter Umständen erhebliches Konzentrationsgefälle auf. Die Randzonen der Mischeinrichtung wurden im angegebenen Anwendungsfall praktisch nur Abwasser führen, so dass diese Randzonen am Mischvorgang nicht teilnehmen.

Ein anderer Anwendungsfall kann darin bestehen, dass auf dem Gebiet der Klimatechnik warme und kalte Luft in einer von einem Mantelrohr gebildeten Kammer gemischt werden soll. In diesem Fall LreLen die zu mischenden Luftströme nämlich üblicherweise in zwei Schichten in. das Einbauelement ein, und es entstehen die gleichen Probleme wie bei dem erstgenannten Anwendungsfall.'

Die Erfindung hat sich die Anwendung von identisch ausgebildeten Lagen bezüglich der Abmessungen der Strömungskanäle unabhängig vom Durchmesser des Mantelrohres und zwar insbesondere für. grosse Mantelrohrdurchmesser von etwa 1 m und mehr zum Ziel gesetzt, um eine gleichmässige Verteilung der fliessenden Medien

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an der Austrittsseite einer dar der Grobve^iaischung dienenden Mischeinrichtung zu erreichen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass vor der Eintrittsseite der fliessenden Medien in die Strömungskanäle eine der Grobvermischung der Medien dienende Mischeinrichtung angeordnet ist, bei welcher Lagen angeordnet sind, die geneigte und mindestens teilweise sich gegeneinander öffnende Strömungskanäle aufweisen, wobei Randzonen benachbarter Lagen in Bezug auf die Innenwand des Mantelrohres mindestens teilweise gegeneinander geöffnet sind, während in der Mittelzone die Strömungskanale benachbarter Lagen gegeneinander verschlossen sind. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass jeweils ein plattenartiges Zwischenelement zwischen zwei benachbarten Lagen angeordnet ist, welches die gegenseitige Verbindung von Strömungskanälen benachbarter Lagen in der Mittelzone sperrt

Vorteilhaft können die Zwischenelemente aus Rechtecken von der gleichen Breite wie diejenige der. jeweils zugeordneten benachbarten Lage sein und polygonzugartige Aussparungen an der dem Mantelrohr zugewendeten Seite aufweisen, wobei an gegenüberliegenden Seiten der Randzonen jeweils das Zwischenelement an mindestens zwei Ecken innerhalb des Mantelrohres sich zentriert. Die Zwischenelemente können beispielsweise in den Randzonen dreieckige Aussparungen aufweisen und z.B. aus Blech oder Kunststoff bestehen.

Es ist auch möglich, die Zwischenelemente als Rechtecke auszubilden mit einer geringeren Breite als diejenige der zugeordneten benachbarten Lage, wobei sich die Zwischenelemente im Mantelrohr beispielsweise mit Hilfe von Stegen zentrieren.

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Die der Grobvermischung dienende Mischeinrichtung kann als separates Einbauelement ausgebildet sein. Im Falle eine weitere Feinvermischung erwünscht ist, kann sich direkt an die erstgenannte Mischeinrichtung eine weitere Mischeinrichtung anschliessen, bei welcher die Lagen durchweg gegeneinander mindestens teilweise geöffnet sind. Hierbei kann das anschliessende obere Einbauelement gegenüber der Einrichtung für die Grobvermischung zweckmässig um einen Winkel von 90° versetzt angeordnet sein.

Es ist jedoch auch möglich, dass die obere Mischeinrichtung und die der Grobvermischung dienende Einrichtung als ein einheitliches Bauelement ausgebildet ist, derart, dass die sich berührenden Lagen als durchgehende Flächenelemente ausgeführt sind, und nur in ihrem unteren Teil jeweils zwischen zwei sich berührenden Lagen ein Zwischenelement angeordnet ist.

Durch die Erfindung wird ein für die Mischung ungünstiges Konzentrationsgefälle der fliessenden Medien von den Randzonen zur Mittelzone hin auch bei grossen Mantelrohrdurchmessern vermieden und erreicht, dass die aus der für die Grobvermischung dienende Einrichtung austretenden Medien in die der Feinverteilung dienende Mischeinrichtung in einer gleichmässigen Verteilung über den Rohrquerschnitt einströmen. Die Feinverteilung der Medien kann in besonders günstigen Fällen im an das Einbauelement anschliessenden leeren Rohr aufgrund von Turbulenzen

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und Diffusion erfolgen.

Die¹ Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsberiqpieles näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellungsweise einen Teil einer Mischkammer 1 für Warm- und Kaltluft mit einem Einbauelement 2 für die Grobvermischung der Warm- und Kaltluft und ein an dieses Einbauelement anschiiessendes gegenüber dem letzteren um 90° versetztes Einbauelement 3 für die Feinvermischung der beiden Warm- und Kaltluft ströme. ■

Bei der dargestellten Mischeinrichtung sind beide Einbauelemente ■ aus einer Mehrzahl von geriffelten Lagen 2a, 2b usw. bzw. 3a, 3b usw.gebildet. Die Riffelberge sind mit 2^f,2^!1 usw. bzw. 3*,3'· usw. bezeichnet.

Im Einbauelement 2 ist jeweils zwischen zwei benachbarten Lagen ein plattenförmiges, ungefiffeltes Zwischenelement 4 eingeschoben, welches in den Handzonen dreieckförmige Aussparungen 4a und 4b aufweist,' wobei die gegenüberliegenden Ecken der Dreiecke in nicht im Detail dargestellter Weise, in der Kammer 1 zentriert sind. Die Aussparungen 4a und 4b sind so ausgebildet, dass sämtliche am Mantelrohr 1 endenden Strömungskanäle gegeneinander geöffnet sind. Somit wird die Bildung von sogenannten "Totkanälen" in Bezug auf den Durchfluss vermieden.

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Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind die Strömungskanäle benachbarter" Lagen durch das Zwischenelement 4 in der Mittel- ' zone gegeneinander geschlossen und nur in den dreieckförmigen Aussparungen gegeneinander geöffnet.

Hierdurch wird eine Grobvermischung der in das Einbauelement 2 eingeleiteten Kaltluftschicht L^ "und der Warmluftschicht L·^ erreicht, so dass die Warm- und Kaltluft in das der Feinveraiischung dienende Einbauelement 3 in einer relativ gleichmässigen Verteilung über den gesamten Querschnitt der Kammer 1 eintritt. Im Einbauelement 3 werden weitere Konzentrationsunterschiede ausgeglichen, und es findet eine ausgezeichnete Vermischung über den gesamten Querschnitt der Kammer statt, so dass die in einen zu klimatisierenden, nicht dargestellten Raum einströmende Luft L, eine einheitliche Temperatur aufweist.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem der Grobvermischung dienenden Einbauelement 2 in persp ektifischer Ansicht. Die übereinstimmenden Elemente sind mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet.

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Claims (6)

Patentansprüche

1. Statische Mischeinrichtung für fliessende Medien, mit mindestens einem von einem Mantelrohr umgebenen Einbauelement, das aus mehreren einander sich berührenden Lagen besteht, die je mehrere Strömungskanäle aufweisen, die innerhalb einer jeden Lage mindestens gruppenweise im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und von Lage zu Lage gegeneinander geneigt sind, wobei die Strömungskanäle von benachbarten Lagen mindestens teilweise gegeneinander geöffnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Eintrittsseite der fliessenden Medien in die Strömungskanäle eine der Gröbvermischung der Medien dienende Mischeinrichtung angeordnet ist, bei welcher Lagen angeordnet sind, die geneigte und mindestens teilweise sich gegeneinander öffnende Strömungskanäle aufweisen, wobei Randzonen benachbarter Lagen in Bezug auf die Innenwand des Mantelrohres mindestens teilweise gegeneinander geöffnet sind, während in der Mittelzone die Strömungskanäle benachbarter Lagen gegeneinander verschlossen sind.

2. Statische Miselieiürichlimg nach Patentanspruch ±, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein plattenartiges Zvischenelement zwischen zwei benachbarten Lagen angeordnet ist, welches die gegenseitige Verbindung von Strömungskanälen benachbarter Lagen in'der Mittelzone sperrt.

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3. Statische Mischeinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenelemente aus Rechtecken von der gleichen Breite wie diejenige der jeweils zugeordneten benachbarten Lage bestehen und pblygonzugartige Aussparungen an der dem Mantelrohr zugewendeten Seite aufweisen, wobei an gegenüberliegenden Seiten der Randzonen jeweils das Zwischeneletnent an mindestens zwei Ecken innerhalb des Mantelrohres sich zentriert.

4. Statische Mischeinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch· gekennzeichnet, dass die Zwischenelemente als Rechtecke ausgebildet sind mit einer geringeren Breite als diejenige der jeweils zugeordneten benachbarten Lage und sich die Zwischenelemente im Mantelrohr zentrieren."

5. Statische Mischeinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der Grobvermischung dienende Mischeinrichtung als separates Einbauelement ausgebildet ist, und direkt an ein oberes der Feinvermischung dienendes Einbauelement, bfii tatp.1 o.hp.m rii ρ T.acpn φι.το^θ" ^e^pneinander mindestens teib/eise geöffnet sind, anschliesst.

6. Statische Mischeinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein oberes der Feinvermischung dienendes Einbauelement und die der Grobvermischung dienende Einrichtung als ein einheitliches Bauelement ausgebildet sind, derart, dass die sich berührenden Lagen als durchgehende Flächen-

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elemente ausgeführt sind, und nur in ihrem unteren Teil jeweils zwischen zwei sich berührenden Lagen ein Zwischenelement angeordnet ist.

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