DE3208462A1 - Vorrichtung zum mischen von massen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Mischen von Massen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen und Homoenisieren von Mehrkomponenten-Massen, mit einem von den iassen durchströmten Rohr, in dem ein oder mehrere um die nohr-Längsachse verdrillte Strömungsleitelemente angeordnet sind.
• In der Verfahrenstechnik, insbesondere bei der Verarbeitung von Kunststoffen, kommt es relativ oft vor, dass unterschiedliche Massen, wie beispielsweise Harz und Härter, miteinander vermischt werden müssen. Dazu haben sich insbesondere zwei verschiedene Methoden durchgesetzt.
• Nach der ersten Methode werden die beiden Komponenten in einen Behälter gegeben und beispielsweise mittels eines Rührwerkes miteinander vermischt. Dabei wird die ganze benötigte Menge oder eine Teilmenge auf einmal gemischt. Die ganze gemischte Masse muss dann innerhalb der durch die Komponenten bestimmten Topfzeit verarbeitet werden. Da die Menge der benötigten Masse jedoch oft nur schwer abgeschätzt werden kann, bleibt entweder übrige Masse zurück, oder es muss wegen einer geringen Teilmenge nochmals gemischt werden.
• Neben diesen auch als dynamisch bezeichneten Mischsystemen gibt es die sogenannten Statikmischer. Diese weisen im Unterschied zu den dynamischen Mischern keine beweglichen Teile auf. Die Statikmischer bestehen in der Regel aus einem von den zu durchmischenden Massen durchströmten Rohr. Im Rohr sind ein oder mehrere eine bestimmte Strömung erzwingende Strömungsleitelemente angeordnet.
• Ulti ein Verdrehen bzw Verschieben solcher Strömungsleitelemente im Rohr unter Einfluss der Strömung zu verhindern, sind die Elemente durch Kleben, Löten oder Schweissen mit dem Rohr verbunden. Dieses Verbinden der Strömungsleitelemente mit dem Rohr ist in der Regel mit grösseren Schwierigkeiten verbunden, da die Befestigungsstellen sich im Rohr befinden und dadurch schlecht zugänglich sind.
• Die Strömungsleitelemente können im Prinzip beliebig ausgebildet werden. Eine bevorzugte Ausführungsform besteht datin, dass die Elemente um ihre Längsachse verdrillt sind.
• Gerade bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist das Verbinden mit dem Rohr aufgrund der schlechten Zugänglichkeit sehr schwierig.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Statikmischer mit um ihre Längsachse verdrillten Strömungsleitelementen zu schaffen, bei dem die Verbindung der Strömungsleitelemente mit dem Rohr vereinfacht wird.
• Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die Innenkontur des Rohres in Strömungsrichtung verjüngt ausgebildet ist und die Strömungsleitelemente eine mit der Innenkontur des Rohres korrespondierende Aussenkontur aufweisen.
• Durch die sich in Strömungsrichtung verjüngende Innenkontur des Rohres können die Strömungsleitelemente sich in axialer Richtung am Rohr abstützen. Jedem Strömungsleitelement ist somit eine bestimmte Stelle im Rohr zugeordnet. Die Strömungsleitelemente sind in der vorbestimmten Reihenfolge in das Rohr einzusetzen.
• Um eine optimale Durchmischung der Massen zu erreichen, dürfen sich die Strömungsleitelemente jedoch im Rohr nicht verdrehen lassen. Gegen ein solches Verdrehen werden die Strömungsleitelemente im Rohr allein durch die Reibung gesichert.
• Die Reibung ist abhängig von den für das Rohr und die Strörllungsleitelemente verwendeten Materialien sowie insbesondere von der Konizität der Innenkontur des Rohres. Bei zu starker Verjüngung des Rohres befindet sich die Verbindung zwischen den Strömungs]eitelementen und dem Rohr nicht mehr im Bereich der Selbsthemmung. Bei zu geringer Konizität des Rohres kann durch geringe Massunterschiede ebenfalls kein Klemmen der Strömungsleitelemente auftreten. Für optimale Verhältnisse ist es daher zweckmässig, dass die Konizität der Innenkontur dcs Rohres 1 bis 6 %, vorzugsweise 3,5 %, beträgt. In diesem bereich können Massabweichungen nur zu geringen Längsverhebungen der Strömungsleitelemente führen.
• Die Strömungsleitelemente können einzeln in das Rohr eingesetzt werden. Dies ist jedoch sehr aufwendig. Ausserdem müssen dabei die einzelnen Strömungsleitelemente gegeneinander ausgerichtet werden. Um das Einsetzen und Ausrichten der Strömungsleitelemente zu vereinfachen, ist es vorteilhaft, wenn mehrere Strömungsleitelemente zu einem Mischeinsatz verbunden sind. Dies kann durch eine einstückige Ausbildung oder durch Verbinden einzelner Strömungsleitelemente durch Kleben, Schweissen oder Löten erfolgen.
• Die Strömungsleitelemente können im Rohr direkt hintereinander liegend angeordnet werden. Bei dieser Anordnung werden relativ viele Strömungsleitelemente benötigt. Da sich die Strömungsleitelemente in axialer Richtung nicht aufeinander, sondern an der Wandung des sie umgebenden Rohres abstützen, ist es zweckmässig, die Strömungsleitelemente in axialem Abstand voneinander im Rohr anzuordnen. Durch eine solche Anordnung können Strömungsleitelemente eingespart werden, ohne dass es dabei zu einer Verschlechterung der Durchmiscnung kommt. Der axiale Abstand der Strömungsleitelemente ergibt sich durch entsprechende Dimensionierung deren Aussenkontur.
• Die Strömungsleitelemente haben die Aufgabe, den gesamten, das Rohr durchfliessenden Strom in Teilströme zu zerlegen, diese in sich zu verdrehen und wieder zusammenzuführen. Für eine vawglichst gute Durchmischung ist es vorteilhaft, dass die Eintritts- und Austrittskanten benachbarter Strömungsleitelemente im wesentlichen um 90" zueinander verdreht anangeordnet sind. Die von einem Strömungsleitelement austretenden Teilströme werden dadurch von den nachfolgenden Strömungsleitelementen laufend in weitere Teilströme zerlegt.
• Somit wird eine optimale Durchmischung der Massen erreicht.
• Bei den meistens nur einmal verwendeten Mischern können sowohl für das Rohr als auch für die Strömungsleitelemente aus Kostengründen Kunststoffe verwendet werden. Bei mehrmals verwendbaren Mischern können auch Metalle angewendet werden.
• Weiterhin ist eine Kombination von Metall und Kunststoff möglich.
• Die Erfindung soll nachstehend anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemässe Mischvorrichtung mit axial aneinanderstossend angeordneten Strömungsleitelementen, Fia. 2 eine weitere erfindungsgemässe Mischvorrichtung mit in axialem Abstand voneinander angeordneten Strömungsleitelementen.
• Die aus Fig. 1 ersichtliche Vorrichtung besteht aus einem Rohr 1, dessen Innenkontur sich in Strömungsrichtung, dh von oben nach unten, konisch verjüngt. Im Rohr 1 sind insgesamt mit 2, 3, 4 und 5 bezeichnete Strömungsleitelemente angeordnet. Die Strömungsleitelemente 2 bis 5 weisen eine mit der Innenkontur des Rohres 1 korrespondierende Aussenkontur auf.
• Jedes der Strömungsleitelemente 2 bis 5 hat somit einen bestimmten Platz im Rohr 1. Die Strömungsleitelemente 2 bis 5 sind im Rohr 1 so angeordnet, dass die Eintrittskanten 3a, 4a, 5a gegenüber der Austrittskante 2b, 3b, 4b des benachbarten Strömungsleitelementes 2, 3, 4, 5 im wesentlichen um 90" zueinander verdreht sind. Diese Anordnung der Strömung ieitelemente ergibt eine optimale Durchmischung der das Rohr 1 durchströmenden Massen. Die Strömungsleitelemente 2 bis 5 werden allein durch die Reibung im Rohr 1 gegen ein Verdrehen gesichert.
• Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführung einer erfindungsgemässen Vorrichtung. Diese besteht ebenfalls aus einem sich in Strömungsrichtung konisch verjüngenden Rohr 11. Im Rohr 11 sind ebenfalls insgesamt mit 12, 13, 14 und 15 bezeichnete ,trömungsleitelemente angeordnet. Im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführung sind jedoch die Strömungselemente 12 bis 15 im Rohr 11 nicht axial aneinanderliegend, sondern mit axialem Abstand a voneinander angeordnet. Diese Anordnung wird ermöglicht durch die axiale Abstützung der Strömungsleitelemente 12 bis 15 an der Wandung des Rohres 11. Auch hier sind die Strömungsleitelemente 12 bis 15 zueinander so angeordnet, dass die Eintrittskante 13a, 14a, 15a gegenüber der Austrittskante 12b, 13b, 14b des davor angeordneten Strömungsleitelementes im wesentlichen um 90" verdreht ist. Diese Anordnung der Strömungsleitelemente 12 bis 15 ergibt eine optimale Durchmischung der das Rohr 11 durchströmenden Massen. Auch hier ist jedem der Strömungsleitelemente 12 bis 15 ein bestimmter Platz im Rohr 11 zugeordnet.
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Claims (5)

1. Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Mischen und Homogenisieren von Mehrkomponenten-Massen, mit einem von den Massen durchströmten Rohr, in dem ein oder mehrere um die Rohr-Längsachse verdrillte Strömungsleitelemente angeordnet sind, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Innenkontur des Rohres (1, 11) in Strömungsrichtung konisch verjüngt ausgebildet ist, und die Strömungsleitelemente (2, 3, 4, 5, 12, 13, 14, 15) eine mit der Innenkontur des Rohres (1, 11) korrespondierende Aussenkontur aufweisen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konizität der Innenkontur des Rohres (1, 11) 1 bis 6 %, vorzugsweise 3,5 % beträgt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Strömungsleitelemente (2, 3, 4, 5) miteinander zu einem Mischeinsatz verbunden sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleitelemente (12, 13, 14, 15) in axialem Abstand (a) voneinander angeordnet sind
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittskanten (3a, 4a, 5a, 13a, 14a, 15a) und Austrittskanten (2b, 3b, 4b, 12b, 13b, 14b) benachbarter Strömungsleitelemente (2, 3, 4, 5, 12, 13, 14, 15) im wesentlichen um 900 zueinander verdreht angeordnet sind