本发明涉及一种混合器/热交换器插入件或混合器/热交换器，尤其涉及一种具有减小的积垢倾向的混合器/热交换器插入件以及混合器/热交换器。
背景技术：
静态及动态混合器两者可用于混合流体。在动态混合器的情况下，可利用例如主动地搅拌待混合的流体的搅拌元件。在静态混合器的情况下，混合不通过外部引入的搅拌能量来实现，而通过流动流体中固有的能量来实现。在此情况下，流体通过流体在其冲击混合器几何形状时的移动而混合。对于借助于静态混合器的此种类型的混合，使用多个“x型混合器”，例如，其中横向于彼此交替配置且混合流经的流体的结构是插入于流动容积体中。此种类型的“x型混合器”可由例如大量杆状平坦元件构成，这些元件例如按彼此成90°的角度交替地配置。以此方式，流经混合器的流体再次分离且重新组合若干次，从而引起层流或湍流，或被迫改变方向，从而引起湍流，湍流接着引起流体的混合。
由于此种类型的混合器常常用于反应器中，因此还存在不仅要混合流体而且同时还要控制流体的温度的必要性。出于此目的，由温度控制液体可穿过的多个管构成的混合器/热交换器是已知的。在此处，大体上在流动管道的纵向方向上延伸的这些管设置有横向于这些管布置的挡板，这带来流经的流体通过“分离及重新组合”的混合。
现有技术还包括热交换器，其中载运温度控制流体的管以蜿蜒形状布设，其中以蜿蜒形状布设的管位于平行于流体在流动管道中的流动方向的平面中。
上文所描述的混合器及热交换器从例如ep1067352a2或wo2008/017571a1得知。
上文所描述的热交换器或混合器仅具有低混合容量，或尤其在含有附聚物的流体的情况下，倾向于附聚物在其中附聚物或增厚的流体结块可黏住的具有锐角的区域中的累积，或具有副反应可在其中进行的流动稳静的区域，副反应的产物同样可沉降。此效应被称为积垢。
此类积垢可对需要混合及温度控制的流体的状态具有负面影响，且因此应避免附聚物或增厚流体结块的沉降。
技术实现要素：
本发明的一个目的可以是提供一种具有减小的积垢倾向的混合器/热交换器插入件及混合器/热交换器。
本发明的这一目的将由根据独立权利要求中任一项所述的混合器/热交换器插入件或混合器/热交换器来实现，其中说明性实施例在从属权利要求中体现。
根据本发明的一个实施例，提供一种在纵向延伸方向上具有延伸的混合器/热交换器插入件，其包括：温度控制流体入口；温度控制流体出口；和用于载运温度控制流体/调温流体的容积体，该容积体在该温度控制流体入口与该温度控制流体出口之间延伸且具有第一管状区段，其中该管状区段在该纵向延伸方向上延伸，其中该管状区段在横向于该纵向延伸方向的方向上呈回环布设。
以此方式，能够提供尤其供混合器/热交换器使用的混合器/热交换器插入件，该混合器/热交换器借助于该回环形成而具有良好的混合行为以及还具有良好的热交换器特性。具体地，通过将管状区段呈回环地布设，可避免待加以温度控制的液体的增厚部分或结块可能沉降在其中的楔形角度及锐缘夹点。这些沉降的结块或增厚部分可能会引起这些结块或增厚部分的形态的改变，这是因为这些结块或增厚部分处于混合器/热交换器中达相对长的时间，结果可能发生“积垢”过程。
根据本发明的一个实施例，回环以围绕在该纵向延伸方向l上延伸的至少三个轴线延伸的方式布设，使得这些回环各自形成回环眼孔，这些回环眼孔位于在该纵向延伸方向上延伸的这些轴线中的一者上，并且可围封该容积体的在该纵向延伸方向l上延伸的另一直线管状区段。
通过形成多个回环，能够以此方式实现良好的混合过程，且额外的管区段可穿过由这些回环形成的眼孔，这些眼孔串联布置。以此方式，可产生改善的温度控制行为。此外，设置穿过串联布置的眼孔的对应管道允许该管状区段的返回路径，因此允许在关于该纵向延伸方向l的同一端部处设置温度控制流体入口及温度控制流体出口两者。
根据本发明的一个实施例，该第一管状区段在该纵向延伸方向l上连续地延伸。
以此方式，能够避免其中待加以温度控制的液体或待加以温度控制的流体的增厚部分或结块可能沉降的情形。特别地，能够避免其中增厚材料的细长结块或股线可在纵向延伸方向中抓住突起部而没有由待加以温度控制的液体的流体流携带的可能性的情形。此外，通过避免该管状区段相对于该纵向延伸方向l的返回路径，能够提供更有效率的热交换器几何形状，这是因为以这种方式，该管状区段的回环可以节省较多空间的方式卷绕。
根据本发明的一个实施例，当回环围绕沿纵向延伸方向l延伸的至少三个轴线延伸时，所述回环被布设成在每两个轴线之间无交替曲度/曲率。
以此方式，可为在该纵向方向上延伸的管状区段提供至少三个通路，这些通路由串联定位的回环眼孔形成。在此情况下，产生混合器/热交换器插入件而在回环之间无交替曲率是相对简单的事情，这是因为该管状区段可以相同方式反复地弯曲。
根据本发明的一个实施例，当所述回环围绕沿纵向延伸方向l延伸的至少三个轴线延伸时，这些回环被布设成在每两个轴线之间具有交替曲度/曲率。
通过使管状区段具有交替曲率，能够生产基本上无应力的混合器/热交换器插入件，这是因为相应的连续曲率由曲率的交替方向补偿，从而使得能够实现增大的生产准确性。
根据本发明的一个实施例，提供u形管区段，其中该u形管的两个腿各自穿过连续回环眼孔，其中第一管状区段及该u形管区段流体性地并联配置且可经由共同凸缘而单独地或共同地接收该温度控制流体的流。
根据本发明的一个实施例，该混合器/热交换器插入件还具有在该纵向延伸方向中延伸的第二直线管状区段，该第二直线管状区段与该第一管状区段以串联方式流体连接且穿过位于在该纵向延伸方向上延伸的第一轴线上在的回环眼孔。
以此方式，该温度控制流体流可在该混合器/热交换器插入件的端部处返回，因此允许温度控制流体入口及温度控制流体出口配置于该混合器/热交换器插入件的同一端部处。
根据本发明的一个实施例，混合器/热交换器插入件还具有在该纵向延伸方向l中延伸的第三直线管状区段及在该纵向延伸方向l中延伸的第四直线管状区段，该第三直线管状区段及该第四直线管状区段以串联方式与该第一管状区段及该第二管状区段流体连接，其中该第三管状区段穿过位于在该纵向延伸方向中延伸的第二轴线上的回环眼孔，且该第四管状区段穿过位于在该纵向延伸方向中延伸的第三轴线上的回环眼孔。
以此方式，可提供管状区段的额外长度，从而借助于总体管状区段的扩大的表面面积及增大的长度来改善混合器/热交换器插入件的温度控制效应。
根据本发明的一个实施例，该第三管状区段及该第四管状区段各自形成u形管的一个腿。
以此方式，该温度控制流体在流经该第一管状区段的回环状配置之后可在该纵向延伸方向中被再次载运，从而产生总体管状区段的长度的显著增大。
根据本发明的一个实施例，当回环围绕沿纵向延伸方向延伸的五个轴线延伸时，所述回环布设成在每两个轴线之间均无交替曲率。
通过保持曲率方向，能够以此方式实现混合器/热交换器插入件的简单生产，其中围绕沿纵向延伸方向延伸的五个轴线延伸的回环图案的实施例提供此外还具有良好的热交换器特性的有效率的混合器配置。
根据本发明的一个实施例，当回环围绕沿纵向延伸方向中延伸的五个轴线延伸时，回环布设成在每两个轴线之间具有交替曲率。
借助于交替的曲率方向，能够借助于交替曲率而在管状区段的生产期间补偿应力，从而回环在该纵向延伸方向中延伸的五个轴线周围引起最佳混合器特性，其此外还具有良好的热交换器特性。
根据本发明的一个实施例，该混合器/热交换器插入件还具有在该纵向延伸方向l中按直线延伸的第五管状区段及在该纵向延伸方向l中按直线延伸的第六管状区段，该第五管状区段及该第六管状区段以串联方式与该第一管状区段及该第二管状区段流体地连接，且穿过位于在该纵向延伸方向l中延伸的第四轴线上的回环眼孔且穿过位于在该纵向延伸方向l中延伸的第五轴线上的回环眼孔。
以此方式，可最佳地利用由眼孔形成的空间，这是因为尤其在其中该第一管状区段卷绕于在该纵向延伸方向中延伸的五个轴线周围的情况下，由此形成的五个空间中的每一者均由另外的管状区段填充，从而使得能够增大管状区段的总长度且因此能够实现改善的热交换器率。应理解，第五及第六管状区段不必须直接连接至第二、第三及第四管状区段。
根据本发明的一个实施例，该管状区段具有管路径图案，在该管路径图案中，相对于在五角星形尤其是规则五角星形的拐角处在纵向方向上布置的轴线a、b、c、d及e，该管状区段相对于如图9中所示定位为逆时针相对于所述轴线偏移的点a1、b1、c1、d1及e1以及如图9中所示定位为顺时针相对于所述轴线偏移的点a2、b2、c2、d2及e2沿着点a1、a2、b2、b1、c1、c2、d2、d1、e1、e2、a2、a1、b1、b2、c2、c1、d1、d2、e2、e1、a1…延伸。
以此方式，可提供该第一管状区段的规则卷绕图案，其中当回环于在该纵向方向中延伸的五个轴线周围延伸时，回环经布设成在每两个轴线之间具有交替曲率。
根据本发明的一个实施例，提供一种混合器/热交换器，其具有：流体载运容积体，其具有流体入口及流体出口；及根据上述描述的混合器/热交换器插入件，其中该混合器/热交换器插入件延伸至该流体载运容积体中，从而在经由该流体入口流入该流体载运容积体中的流体经由该流体出口离开该流体载运容积体之前，该流入的流体由于该混合器/热交换器插入件的几何形状而经受剪应力。
以此方式，能够提供一种具有上述混合器/热交换器插入件的混合器/热交换器，该混合器/热交换器具有如静态混合器的良好混合行为及良好热交换器行为。
根据本发明的一个实施例，该流体载运容积体在该纵向延伸方向l中具有恒定的净横截面积。
以此方式，该混合器/热交换器插入件可可靠地填充该流体容积体而不形成促进积垢行为的关键缢缩。还能避免允许需要混合及温度控制的流体在尚未经受足够混合或温度控制的情况下穿过混合器/热交换器(尤其，侧向地)的、具有大横截面的细长流动容积的形成。
根据本发明的一个实施例，根据上述描述的混合器/热交换器插入件的包络线相对于该混合器/热交换器的混合器/热交换器插入件将引入其中的流体载运容积体的内壁具有间距，该间距为管直径的至少四分之一。
以此方式，能避免待加以温度控制的流体的结块或增厚部分在该混合器/热交换器插入件与该混合器/热交换器的该流体载运容积体的该内壁之间的缢缩处的沉降。
如上所述的各个特征当然还可彼此组合，从而还使得能在一些情况下获得超出各个效应的总和的有利效应。
经由参考下文描述的说明性实施例来解释及阐明本发明的这些及其他方面。
附图说明
在下文中参考以下图式来描述说明性实施例。
图1示出自温度控制流体入口及温度控制流体出口观看的混合器/热交换器插入件的说明性实施例的平面视图。
图2示出了自背对温度控制流体入口及温度控制流体出口的一侧看的混合器/热交换器插入件的说明性实施例的平面视图。
图3示出混合器/热交换器插入件的说明性实施例的侧视图。
图4示出具有u形构型的两个管状区段的混合器/热交换器插入件的另一说明性实施例。
图5示出不具有穿过眼孔的管状区段的混合器/热交换器插入件的说明性实施例。
图6示出有五个管状区段穿过回环的眼孔的混合器/热交换器插入件的说明性实施例。
图7示出其中温度控制流体入口及温度控制流体出口位于相对两端处的混合器/热交换器插入件的说明性实施例的局部剖视图。
图8示出其中温度控制流体入口及温度控制流体出口位于同一端部处的混合器/热交换器插入件的说明性实施例的局部剖视图。
图9示出根据本发明的说明性实施例的回环的卷绕图案，其中回环经布设而在两个轴线之间具有交替曲率。
图10示出在五个轴线周围的卷绕图案的说明性实施例，其中回环经布设而不具有交替曲率。
图11示出在三个轴线周围的卷绕图案的说明性实施例，其中回环经布设而不具有交替曲率。
具体实施方式
图1示出在纵向延伸方向l上具有延伸的混合器/热交换器插入件100的说明性实施例。图1示出沿纵向延伸方向l观看的混合器/热交换器插入件100。混合器/热交换器插入件100具有载运温度控制流体的容积体。该容积体在温度控制流体入口110与温度控制流体出口120之间延伸。该容积体具有第一管状区段10，其中管状区段10在纵向方向上延伸，尽管这由于纵向延伸方向l中的视图而在图1中无法看见。在此配置中，管状区段10布设成回环，在此情况下围绕轴线a、c、e、b、d，在纵向方向上沿着圆弧均匀地分布。在此，回环围绕各自轴线形成回环眼孔，其中回环10a围绕轴线a布设，且在此过程中形成回环眼孔11a。类似地，管状区段围绕轴线b布设成回环作为第二回环10b，且在此过程中形成回环眼孔11b。卷绕图案类似地围绕轴线c、d及e延续。在此配置中，第一管状区段10开始于温度控制流体入口110且结束于相对端处(自观察者看)，其中第二管状区段20接着在该相对端处(自观察者看)以串联方式流体地连接至第一管状区段10，且在此在温度控制流体出口120结束。在此处应理解，经过所述配置的流动也可在相反流动方向上进行，因此，温度控制流体入口120充当温度控制流体的流入口，温度控制流体经由温度控制流体出口110再次流出。
图2自背对图1中的观察者的一端示出图1的混合器/热交换器插入件100。在此处，类似地使用附图标记。自图2可见，轴线a、c、e、b、d以沿圆弧偏移α＝72°的角度的方式各自配置，且因此沿着圆弧有规律地分布。在此处，这些轴线在图2中所示的平面视图中形成规则五角星形的拐角。
图3示出图1及图2中所示的混合器/热交换器插入件100的侧视图。自图3可见，第一管状区段10由第二管状区段20邻接，第二管状区段在此处穿过回环10a的眼孔。在此处，卷绕图案在围绕轴线中的每一者通过两次之后重复。
图4示出混合器/热交换器插入件100的最终件的侧视图，其中相应其他直线管区段20、30、40、60穿过回环10a至10j的相应眼孔。在此处，自图4可见，第二管状区段20穿过回环10f及10a，第三管状区段30穿过回环10b及10g，第四管状区段40穿过回环10c及10h，且第六管状区段60穿过回环10e及10j。于是，在图4中不可见的第五管状区段50将穿过回环10d及10i。自图4可见，第二管状区段20及第六管状区段60连接成u形形状，结果，第二管状区段及第六管状区段各自形成u形的一个腿。类似地，第四管状区段40及第三管状区段30同样地连接成u形形状，结果，第三管状区段30及第四管状区段40同样地形成u形的一个腿。尽管图4中未图示，但在混合器/热交换器插入件的端部(此处未图示)处，第二管状区段20及第四管状区段40可同样地连接成(例如)u形形状，结果，直线管状区段20、30、40、50及60蜿蜒经过第一管状区段10的眼孔，这些眼孔一个处于另一个上方。同样地，第三与第四管状区段和/或还有第五与第六管状区段可以u形形状连接。
图5示出混合器/热交换器插入件100的透视图。在此情况下，图5中所示的混合器/热交换器插入件仅具有第一管状区段10，其布设成回环。在此处，回环形成一个处于另一个上方的眼孔，尽管无其他直线管状区段穿过图5中的所述眼孔。此种类型的混合器/热交换器插入件100接着可插入至例如由端板密封的对应管中，对应温度控制流体入口110及温度控制流体出口120经由端板来导引。在此处，存在自此种类型的混合器/热交换器插入件的一端至另一端的连续流。
图6示出根据本发明的另一实施例的混合器/热交换器插入件100，尽管在此插入件中，其他直线管状区段穿过由回环形成的眼孔。这些管状区段可全部在端板处结束，例如，如放大视图中可见。此也类似地适用于相对端部。然而，应理解，可如此修改图6中所示的混合器/热交换器插入件100，以使得对应温度控制流体入口及出口通过u形弯头彼此连接，其方式使得存在经过布设成回环的第一管状区段10及各直线管状区段20、30、40、50、60的串联流。
图7示出根据一个说明性实施例的混合器/热交换器200的说明性实施例。图7中所示的混合器/热交换器插入件具有流体载运容积体230，需要温度控制及混合的流体经由流体入口210引入至流体载运容积体中，该流体再次经由流体出口220离开混合器/热交换器。图7中所示的混合器/热交换器在一个端部处具有温度控制流体入口110且在相对端部处具有温度控制流体出口120。在混合器/热交换器200的内部中，尤其地在流体载运容积体230的内部中，存在混合器/热交换器插入件100，已参看图1至图6详细地描述该混合器/热交换器插入件。应理解，待加以温度控制的流体可基本上沿与温度控制流体流经混合器/热交换器插入件100相同的方向流经混合器/热交换器200。然而，温度控制流体同样也可在逆流中流经混合器/热交换器插入件。
图8示出本发明的另一说明性实施例，其中混合器/热交换器插入件在同一端部处具有温度控制流体入口110及温度控制流体出口120。如相对于图7的不同，流体出口220于是也可布置在纵向轴线或端部上，这是因为无温度控制流体入口或出口布置在此区域中。
图9示出根据本发明的说明性实施例的卷绕路径，其中回环围绕相应轴线a、c、e、b及d布设。在此处，为相对于轴线顺时针偏移的一侧提供标记2且逆时针偏移的一侧提供标记1。根据此图案，具有回环10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g、10h、10i、10j的第一管状区段相继地围绕轴线a、b、c、d及e卷绕，更确切地说，在围绕轴线通过两次。在此处，自图9中所示的卷绕图案可见，在每次通过轴线周围之后，第一管状区段的曲率在不同方向上。以此方式，曲率的方向在每次通过轴线周围之后交替。根据图9中所示的图案，在此过程期间所形成的卷绕图案在两次通过轴线周围之后重复。在此处，轴线的两侧在轴线a、b、c、d及e周围遵循图案a1、a2、b2、b1、c1、c2、d2、d1、e1、e2、a2、a1、b1、b2、c2、c1、d1、d2、e2、e1、a1…。应理解，此卷绕图案也可为倒转且倒转配置也包括于保护范围中。
图10示出替代卷绕图案，其中第一管状区段的回环10a、10b、10c、10d及10e围绕轴线a、b、c、d及e布设，而无曲率方向的交替。在此处，自图10可见，曲率的方向不改变。比方说，当沿着该卷绕线路驱动时，转向仅需要在一个方向上转动，在此情况下，向左转动。对比而言，比方说，在沿着图9中所示的卷绕图案驱动时必须在来到每一轴线周围之后在另一方向上改变转向。自图10可见，此卷绕图案在每一轴线周围的单次通过之后重复，其中曲率不交替而是始终在同一方向中。
图11示出本发明的另一说明性实施例，其中第一管状区段的回环仅围绕三个轴线卷绕，其中曲率不交替而是始终在一个方向上。作为替代方案，还可行的是具有三个轴线以使用卷绕图案(图中未示)，其中曲率的方向在一次通过中在两个轴线之间改变。类似于参考图9的命名法，此图案将为a1、a2、b2、b1、c1、c2、a2、a1、b1、b2、c2、c1、a1…。
应理解，上文所描述的本发明可用作混合器/热交换器。对此的典型用途在于例如需要混合及温度控制的反应器。借助于上述发明，可实现充分的混合效应，且可避免或至少最小化颗粒或高度黏胶颗粒的附聚。从而能够减小或避免积垢影响。上文所描述的根据本发明的混合器/热交换器插入件特别适合用于允许其被引入至特别小的管直径中，同时仍然实现令人满意的热交换器特性及充分的混合行为。
应注意，术语“包括”不排除其他元件或方法步骤，正如术语“一”和“一个”不排除多个元件及步骤。
所使用的附图标记仅用以增强可理解性，且无论如何不应被视为限制性的，本发明的保护范围由权利要求给出。
附图标记列表
10第一管状区段
10a第一管状区段的第一回环
10b第一管状区段的第二回环
10c第一管状区段的第三回环
10d第一管状区段的第四回环
10e第一管状区段的第五回环
10f第一管状区段的第六回环
10g第一管状区段的第七回环
10h第一管状区段的第八回环
10i第一管状区段的第九回环
10j第一管状区段的第十回环
11a,11b…第一、第二…回环的回环眼孔
20第二管状区段
30第三管状区段
40第四管状区段
50第五管状区段
60第六管状区段
100混合器/热交换器插入件
110温度控制流体入口或出口
120温度控制流体出口或入口
200混合器/热交换器
210(混合)流体入口或出口
220(混合)流体出口或入口
230(混合)流体载运容积体
l混合器/热交换器插入件的纵向延伸方向
α管状回环相对于纵向延伸方向l的俯仰角
a,b,c,d,e在纵向延伸方向l上延伸的轴线