Neuartige statische Mischer mit variablem Kanaldesign

Statische Mischer werden für viele Anwendungen im Bereich der chemischen Verfahrenstechnik benötigt, um zwei oder mehr Komponenten miteinander zu mischen. Für Mikrosysteme liegt der Fokus zudem auf minimalen Diffusionswegen und Gesamtvolumina.

Für spezielle Anforderungen bieten keramische Werkstoffe durch ihre hohe Temperaturbeständigkeit sowie die hohe chemische Beständigkeit herausragende Eigenschaften.

Herausforderung:

• reale Fertigung der Strukturen mit komplexem inneren Design aus Hochleistungskeramik
• Implementierung der Zuleitungssysteme zur Verteilung der unterschiedlichen Materialien

Lösung:

• Um die Diffusionswege für die zu mischenden Materialien nach dem Austritt aus der Struktur zu verringern, wurden verschiedene Designs entwickelt, die auf Waben basieren, in denen die verschiedenen Materialien durch benachbarte Kanäle strömen und somit fein verteilt werden.
• Durch das Einbringen von Durchbrüchen zwischen den Kanälen und Strömungsleitelementen innerhalb der Kanäle kann die Vermischung schon innerhalb der Struktur erfolgen. Alternativ können auch die Kanalquerschnitte variiert werden.
• Herstellung der Strukturen mittels LCM-Verfahren von Lithoz und dazugehöriger Aluminiumoxidschlicker

Nutzen:

• Realisierung von Hochleistungskeramikbauteilen mit bisher nicht herstellbarer Komplexität
• Durch die Veränderung des Kanalquerschnittes kann eine Geschwindigkeitsveränderung erzielt werden, die wiederum eine relative Druckveränderung bedingt. (Querschnittsverringerung à Geschwindigkeitserhöhung à Druckverringerung)
• In Kombination mit dem benachbarten Kanal, der im Bereich der Verbindung der Kanäle sein Querschnittsmaximum aufweist, erfolgt infolge des Druckunterschiedes die Vermischung zwischen den Kanälen.

Fazit: Dipl.-Ing. Uwe Scheithauer:

„Das LCM-Verfahren der Fa. Lithoz ermöglicht die Herstellung von Bauteilen aus Hochleistungskeramiken mit bisher nicht realisierbaren Geometrien. Dadurch wird eine weitere Miniaturisierung und Funktionalisierung von Bauteilen für extreme Anforderungen möglich.“