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.
Process for mixing and homogenizing finely powdered substances and device for carrying out the process
The present invention relates to a method for mixing and homogenizing finely powdered substances which can only be made flowing with difficulty by aeration, e.g. Extracted flours, ground press cakes, I (nochenmehl, fishmeal, lime and similar substances that are used in the manufacture of mixed feedstuffs. The cohesion between the particles of such substances prevents the formation of a liquid when a gas such as air is fluidized homogeneous, fluidized mass is obtained.
It has already been proposed to mix and homogenize powdery substances by making them flow by aeration and stirring the aerated mass. When this known method is used on substances of the type mentioned, no satisfactory mixing and homogenization is achieved, since the denser particles show a tendency to separate from the main mass.
An improved mixing process has now been found for mixing and homogenizing finely powdered substances of the type described. According to this process, a gas flow is passed through the mass of the material at such a speed that channels through which the gas escapes are formed in the mass, and these Canals are continuously destroyed by moving cutting means through the mass of material at one or more points along their length. The rising gas pockets, which are formed in this way in the mass of the material, cause a violent turbulence of the material particles and thus a thorough mixing.
According to the preferred embodiment of the invention, the gas flow consists of at least two flows of gas, the velocities of which differ from one another. The swirling of the material particles is increased by this measure. The gas stream preferably consists of two essentially concentric gas streams, the speed of the inner gas stream being greater than the speed of the outer gas stream. This measure prevents the occurrence of dead pockets in the material mass.
One or more flat blades are expediently used in order to continuously destroy the gas channels in the mass of material, these blades being moved along their plane through the compound in one or more planes essentially at right angles to the gas channels. Compared to real stirring means, a better result is achieved by using simple flat blades which work with little or no actual stirring action and which consume less energy.
The invention also relates to a device for mixing finely powdered substances according to the method according to the invention. This device consists of a container with one or more porous gas supply sections located near its bottom, the container being equipped with one or more flat wings arranged to be along its plane in a substantially horizontal plane are moved in the container.
Preferably, the container is cylindrical and has a porous bottom with two concentrically arranged, porous gas supply sections and a central shaft which is fixed for rotation and radially carries a number of flat blades which are arranged perpendicular to its axis.
A preferred embodiment of the invention is explained with reference to the accompanying schematic drawing.
In the drawing, the container 1 is equipped with the flat blades 2 connected to the shaft 3 which can be rotated by means of a motor 4.
A fan 5 is provided to direct air to the bottom part of the container. Part of this air is then passed through the ring line 6 and further through the pipes 6a, which connect the ring line 6 to the porous base parts 6b of the container at approximately equal distances from one another. The other part of the air is passed successively through the ring line 7 and the tubes 7a, which connect the ring line 7 to the porous bottom parts 7b of the container at approximately equal distances from one another.
In the arrangement according to the drawing, the speeds of the gas supply in the ring lines 6 and 7 are equal to one another. However, the gas velocity in the central part of the container is greater than in the peripheral part in view of the fact that the same amount of gas is supplied to the porous bottom parts 7b and the porous bottom parts 6b while the area of the parts 7b is smaller than that of the parts 6b. The porous floor parts consist of panels of wall boards which are inserted into an iron frame, which is not shown in the drawing.
The drawing also shows a valve 8 for supplying the substances and for discharging the container 1 after mixing has ended. A fan 9 is provided in order to transport the mixed substances pneumatically.
The container is equipped with an air filter 10 to hold back the particles that are carried along by the escaping air.
In operation, air is supplied to the ring lines 6 and 7 in such quantities that the phenomenon of channeling in the mass of material in the container is caused. The expression channeling is understood to mean that a number of channels appear in the mass of material through which the air escapes. As soon as this phenomenon occurs, the shaft 3 is set in rotation. The flat knives 2 then continuously destroy the gas ducts by cutting them at various points along their length.
This cutting through of the gas channels leads to the formation of separate, ascending gas pockets in the material mass, which causes the desired, violent turbulence of the particles.
It appears that only a small difference between the gas velocities in the central and peripheral sections is necessary to achieve the desired, vigorous agitation of the particles. A gas velocity of 25-27 cm / sec in the central part and a gas velocity of about 23 cm / sec in the peripheral part already gives very good mixing results.
The speed of rotation of the flat blades 2 is not very critical. Due to the semi-fluidization and the swirling of the particles, very little energy is required to turn the blades at around 60 revolutions per minute, which speed appears to be sufficient to create the ascending air pockets.
The drawing shows five sets of rotating vanes, however fewer rotating vanes can be used. Each set of wings consists of four flat leaves in the shape of a cross (this is not indicated in the drawing). In practice it has been found that, in order to achieve short mixing times, it is desirable to arrange the sets of blades on the shaft 3 at approximately equal intervals of about 50 cm.
The method described enables very satisfactory mixing; even in those cases in which many components with different densities had to be mixed in strongly differing proportions, excellent mixing results were achieved in a short time with a low mixing energy. There were z. B. achieved good mixing results in a short time, e.g. B. five minutes for 5 tons, and with a low energy consumption in the production of mixtures consisting of 10-20 components, the bulk densities of which varied between 0.3 and 1.0 tons / m3, the ratio between the amount of one and the other component can be as large as 1: 100,000.