Totraumfreie Gestaltbarkeit des Wendelmischers


Zur totraumfreien Gestaltbarkeit ist der Wendelmischer besonders gut geeignet, da die Gestaltbarkeit der An- und Abstömflächen an die produktspezifischen Anforderungen auf verschiedene Art angepasst werden kann. In der Abbildung sind Probleme bei standardmäßiger Gestaltung dargestellt. Pos. A: Gefahr eines Produktaufbaus auf der Anströmfläche bei starken Anpresskräften (produktspezifisches Problem). Pos. B: Gefahr von Produktablagerung in den Toträumen, da hier keine kontinuierliche Strömung vorherrscht.

Abb 1: Problematik und Gestaltbarkeit der An- und Abströmflächen

Außerdem zeigt das Bild Ausführungsbeispiele, um diese Gefahren zu verhindern. Die Außenkanten der Flächen sind gerundet bzw. schneidenförmig ausgeführt.
Produktschädigungen können somit an den Anströmflächen durch zu große Scherkräfte vermieden werden. An der Abströmfläche verhindern strömungsgünstige Formgebungen Produktablagerungen. Solche Ablagerungen können sich mit fortlaufender Produktion wieder lösen und den Produktionsprozess negativ beeinflussen und/oder die Qualität des Produktes verschlechtern.

Neben der Ausführung der Mischelemente sichern die jeweils um 90° gegeneinander verdreht angeordneten Mischelemente eine totraumfreie Vermischung. Der Ausschluss von Toträumen verhindert das Ablagern von Produkt, wodurch eine gleichbleibende Qualität des Gesamtdurchsatzes gewährleistet ist.

Zusätzlich sorgt der Wendelmischer für den gewünschten Plug-Flow-Effekt. (Pfropfenströmung)
Die Abb. 2 (a) zeigt das parabolische Strömungsprofil, das bei einem Produktstrom in einem leeren Rohr entsteht. Dabei ist die Verweilzeit des Produktes durch die Reibkraft an der Rohrwandung im Außenbereich größer als im Kernbereich des Produktstromes.

Abb. 2 (a)	Abb. 2 (b)

In der Abb. 2 (b) ist dargestellt, wie durch ein Mischelement des Wendelmischers das Entstehen eines parabolischen Strömungsprofils vermieden wird. Der Plug-Flow-Effekt sichert somit ein ausgeglichenes Verweilzeitspektrum innerhalb des Produktstromes.

Lotdepots, die in das Mischelement eingearbeitet werden, sorgen für ein gleichmäßiges Fließen und Verteilen des Nickellots, wodurch eine spaltfreie Verbindung der Mischelemente mit der Rohrwandung gewährleistet ist.

In Verbindung mit oberflächenvergüteten Rohrinnenwandungen, zum Beispiel durch Honen und/oder Polieren, das spaltfreie Nickelverlöten der Mischelemente mit der Rohrinnenwand und die optimale Gestaltung der An- und Abströmflächen wird gewährleistet, dass Produktablagerungen praktisch ausgeschlossen werden können. Der Reinigungsaufwand wird dadurch praktisch ausgeschlossen.
Ein typischer Anwendungsfall ist hier der Einsatz in Verbindung mit hochviskosen Produkten. Da die statischen Mischerelemente durch reines Nickellot mit der Rohrwand verlötet sind, ergibt sich - auch bedingt durch die hervorragenden Wärmeleiteigenschaften des Nickels - ein günstiger Wärmeübergang von der beheizten Rohrwandung zu den Mischelementen. Die Austauschfläche wird dadurch vergrößert, die Mischelemente können auch als Heiz- bzw. Kühlrippen betrachtet werden. Die Wärmekapazität wird somit durch die Mischelemente zur Rohrmitte geführt, Produktschädigungen, etwa durch Übertemperierung und nachfolgende Verkrustung, werden vermieden. Die hohe Temperaturhomogenität des Produktes ist auch ein Garant für hochwertige, reproduzierbare Qualität. Als Heizmedien werden zum Beispiel Dampf oder Thermalöl, zum Kühlen werden diverse Kühlmittel verwendet.

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