Verfahren zum Vermischen und Homogenisieren feinpulvriger Stoffe und Vorrichtung zur Durchffihrung des Verfahrens
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermischen und Homogenisieren feinpulvriger Stoffe, die durch Belüftung nur schwierig fliessend gemacht werden können, wie z.B. extrahierte Mehle, gemahlene Presskuchen, I (nochenmehl, Fischmehl, Kalk und ähnliche Stoffe, die zur Herstellung gemischter Futtermittel Verwendung finden. Die Kohäsion zwischen den Teilchen solcher Stoffe verhindert, dass bei der Fluidisierung durch ein Gas, wie z. B. Luft, eine homogene, fluidisierte Masse erhalten wird.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, pulvrige Stoffe dadurch zu vermischen und zu homogenisieren, dass sie durch Belüftung fliessend gemacht werden und die belüftete Masse gerührt wird. Bei Anwendung dieses bekannten Verfahrens auf Stoffe der genannten Art wird kein zufriedenstellendes Vermischen und Homogenisieren erreicht, da die dichteren Teilchen eine Tendenz zeigen, sich von der Hauptmasse abzutrennen.
Es wurde nunmehr ein verbessertes Mischungsverfahren gefunden zum Vermischen und Homogenisieren feinpulvriger Stoffe der beschriebenen Art. Gemäss diesem Verfahren wird ein Gasstrom durch die Masse des Materials mit einer solchen Geschwindigkeit geleitet, dass in der Masse Kanäle gebildet werden, durch welche das Gas entweicht, und diese Kanäle werden kontinuierlich zerstört, indem an einer oder mehreren Stellen über ihre Länge Schneidmittel durch die Masse des Materials bewegt werden. Durch die aufsteigenden Gastaschen, die auf diese Weise in der Masse des Materials gebildet werden, wird eine heftige Durchwirbelung der Materialteilchen und damit eine gründliche Mischung hervorgerufen.
Gemäss der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Gasstrom aus mindestens zwei Strömen von Gas, deren Geschwindigkeiten sich voneinander unterscheiden. Das Durcheinanderwirbeln der Materialteilchen wird durch diese Massnahme erhöht. Vorzugsweise besteht der Gasstrom aus zwei im wesentlichen konzentrischen Gasströmen, wobei die Geschwindigkeit des inneren Gasstromes grösser ist als die Geschwindigkeit des äusseren Gasstromes. Diese Massnahme verhütet das Auftreten von toten Taschen in der Materialmasse.
Zweckmässig werden ein oder mehrere flache Flügel verwendet, um kontinuierlich die Gaskanäle in der Materialmasse zu zerstören, wobei diese Flügel entlang ihrer Ebene durch die Masse in einer oder mehreren im wesentlichen zu den Gaskanälen rechtwinkligen Ebenen bewegt werden. Im Vergleich zu wirklichen Rührmitteln wird durch die Verwendung von einfachen flachen Flügeln, die mit nur geringer oder überhaupt keiner tatsächlichen Rührwirkung arbeiten und weniger Energie verbrauchen, ein besseres Ergebnis erzielt.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Vermischen feinpulvriger Stoffe nach dem erfindungsgemässen Verfahren. Diese Vorrichtung besteht aus einem Behälter mit ein oder mehreren porösen Gaszuführungsabschnitten, die in der Nähe seines Bodens angeordnet sind, wobei der Behälter mit ein oder mehreren flachen Flügeln ausgerüstet ist, die so angeordnet sind, dass sie entlang ihrer Ebene in einer im wesentlichen horizontalen Ebene in dem Behälter bewegt werden.
Vorzugsweise ist der Behälter zylindrisch und besitzt einen porösen Boden mit zwei konzentrisch angeordneten, porösen Gaszuführungsabschnitten und eine zentrale Welle, die zur Drehung befestigt ist und radial eine Anzahl flacher Flügel trägt, die senkrecht zu ihrer Achse angeordnet sind.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird anhand der beiliegenden schematischen Zeichnung erläutert.
In der Zeichnung ist der Behälter 1 mit den flachen Flügeln 2 ausgerüstet, die mit der Welle 3 verbunden sind, die mittels eines Motors 4 gedreht werden kann.
Ein Gebläse 5 ist vorgesehen, um Luft an den Bodenteil des Behälters zu leiten. Ein Teil dieser Luft wird dann durch die Ringleitung 6 und weiter durch die Rohre 6a geleitet, welche die Ringleitung 6 an in etwa gleichen Abständen voneinander gelegenen Stellen mit den porösen Bodenteilen 6b des Behälters verbinden. Der andere Teil der Luft wird nacheinander durch die Ringleitung 7 und die Rohre 7a geleitet, welche die Ringleitung 7 an in etwa gleichen Abständen voneinander gelegenen Stellen mit den porösen Bodenteilen 7b des Behälters verbinden.
In der Anordnung gemäss der Zeichnung sind die Geschwindigkeiten der Gaszuführung in den Ringleitungen 6 und 7 einander gleich. Die Gasgeschwindigkeit in dem zentralen Teil des Behälters ist jedoch grösser als in dem peripheren Teil mit Hinblick auf die Tatsache, dass dieselbe Menge Gas den porösen Bodenteilen 7b und den porösen Bodenteilen 6b zugeführt wird, während die Fläche der Teile 7b kleiner ist als die der Teile 6b. Die porösen Bodenteile bestehen aus Platten aus Wandbrettern, welche in einen Eisenrahmen, der in der Zeichnung nicht gezeigt ist, eingesetzt sind.
Die Zeichnung zeigt ferner ein Ventil 8 zur Zuführung der Stoffe und zur Entladung des Behälters 1 nach Beendigung des Mischens. Ein Gebläse 9 ist vorgesehen, um die gemischten Stoffe pneumatisch zu transportieren.
Der Behälter ist mit einem Luftfilter 10 ausgerüstet, um die Teilchen, die durch die entweichende Luft mitgetragen werden, zurückzuhalten.
Im Betrieb wird Luft den Ringleitungen 6 und 7 in solchen Mengen zugeführt, dass das Phänomen der Kanalbildung in der Materialmasse in dem Behälter hervorgerufen wird. Unter dem Ausdruck Kanalbildung wird verstanden, dass eine Anzahl von Kanälen in der Materialmasse erscheint, durch welche die Luft entweicht. Sobald dieses Phänomen auftritt, wird die Welle 3 in Drehung gesetzt. Die flachen Messer 2 zerstören dann kontinuierlich die Gaskanäle, indem sie sie an verschiedenen Stellen entlang ihrer Länge durchschneiden.
Dieses Durchschneiden der Gaskanäle führt zur Bildung von getrennten, aufsteigenden Gastaschen in der Materialmasse, wodurch die gewünschte, heftige Durchwirbelung der Teilchen hervorgerufen wird.
Es scheint, dass nur ein kleiner Unterschied zwischen den Gasgeschwindigkeiten in den zentralen und peripheren Abschnitten notwendig ist, um die gewünschte, heftige Durchwirbelung der Teilchen zu erreichen. Eine Gasgeschwindigkeit von 25-27 cm/sec in dem zentralen Teil und eine Gasgeschwindigkeit von etwa 23 cm/sec in dem peripheren Teil ergibt bereits sehr gute Mischergebnisse.
Die Rotationsgeschwindigkeit der flachen Flügel 2 ist nicht sehr kritisch. Durch die Semi-Fluidisierung und das Herumwirbeln der Teilchen wird nur sehr wenig Energie benötigt, um die Flügel mit etwa 60 Umdrehungen pro Minute zu drehen, welche Geschwindigkeit ausreichend erscheint, um die aufsteigenden Lufttaschen zu erzeugen.
Die Zeichnung zeigt fünf Sätze von Rotationsflügeln, jedoch können weniger Rotationsflügel auch benutzt werden. Jeder Satz von Flügeln besteht aus vier flachen Blättern in Form eines Kreuzes (dieses ist in der Zeichnung nicht angedeutet). In der Praxis zeigte es sich, dass zur Erzielung kurzer Mischzeiten es erwünscht ist, die Flügelsätze in etwa gleichen Abständen von etwa 50 cm an der Welle 3 anzuordnen.
Das beschriebene Verfahren ermöglicht ein sehr zufriedenstellendes Mischen; auch in solchen Fällen, bei welchen viele Komponenten mit verschiedenen Dichten in stark voneinander abweichenden Mengenverhältnissen gemischt werden mussten, wurden ausgezeichnete Mischergebnisse in einer kurzen Zeit mit einer geringen Mischenergie erreicht. Es wurden z. B. gute Mischergebnisse erzielt in einer kurzen Zeit, z. B. fünf Minuten für 5 Tonnen, und mit einem niederen Energieverbrauch bei der Herstellung von Mischungen, bestehend aus 10-20 Komponenten, deren Schüttdichten zwischen 0,3 und 1,0 Tonnen/m3 schwankten, wobei das Verhältnis zwischen der Menge der einen und der anderen Komponente so gross wie 1:100 000 sein kann.