DE3104062A1 - "METHOD FOR MIXING A BLEND OF PULVERIZED INGREDIENTS AND DEVICE FOR CARRYING OUT THE METHOD" - Google Patents
"METHOD FOR MIXING A BLEND OF PULVERIZED INGREDIENTS AND DEVICE FOR CARRYING OUT THE METHOD"Info
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Description
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Verfahren zum Mischen eines Gemenges von pulverisierten Bestandteilen und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensProcess for mixing a mixture of pulverized components and apparatus for carrying out the process
Die Erfindung betrifft Verbesserungen beim Mischen von UO2 und zweiten kohäsiven Pulvern unter Verwendung eines Wirbelbett-Mischers , und insbesondere ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung zur Umwandlung einer heterogenen Mischung von festen UO2-PuIVeTn und zweiten kohäsiven Pulvern in eine homogene Mischung.The invention relates to improvements in mixing UO 2 and second cohesive powders using a fluidized bed mixer, and more particularly to an improved method and apparatus for converting a heterogeneous mixture of solid UO 2 powders and second cohesive powders into a homogeneous mixture.
Das Mischen von teilchenförmigen Feststoffen wurde bisher in sehr vielfältiger Weise durchgeführt. Es wurden mechanische Mischer von verschiedenartigem Typ, wie Trommelmischer, Bandmischer und Mischer mit hoher Scherkraft eingesetzt. Sprudelbett-Mischer und Wirbelbett-Mischer wurden ebenfalls verwendet. Nach dem Stand der Technik werden U02~Pulver hauptsächlich unter Zuhilfenahme von mechanischen Mischern vom Trommelmischer-Typ gemischt. Dieser Mischer-Typ hat sich zur Herstellung von gemischten Chargen, welche bestimmten Homogenitätsspezifikationen für U02-Pulver entsprechen sollen, als nichtzufriedenstellend erwiesen. Es wird angenommen, daßMixing of particulate solids has heretofore been accomplished in a wide variety of ways. Various types of mechanical mixers such as drum mixers, ribbon mixers and high shear mixers have been used. Bubbling bed mixers and fluid bed mixers were also used. According to the prior art, U0 2 ~ powders are mainly mixed with the aid of mechanical mixers of the drum mixer type. This type of mixer has proven to be unsatisfactory for the production of mixed batches which are intended to meet certain homogeneity specifications for U0 2 powder. It is believed that
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die Unfähigkeit, Homogenitätsspezifikationen zu erfüllen, auf stagnierende oder tote Zonen innerhalb der Wirbelbetten der zu mischenden Bestandteile in dem Mischer und auf Entmischungsprobleme während des Austragens zurückzuführen ist. Die US-PS 4 168 914 beschreibt einen verbesserten Sprudelbett-Wirbelbett-Mischer. Dieser Mischer eliminiert die großen toten Zonen, die bei Sprudelbett-Wirbelbett-Mischern des Standes der Technik auftreten, indem er eine Vorrichtung zur Aufnahme der zu mischenden heterogenen Pulver, vorzugsweise U02-Pulver, vorsieht, wobei er einen vertikal-orientierten, plattenförmigen Mischbehälter mit einem am Boden des Behälters angeordneten Wirbelrost umfaßt. Der gemäß den Lehren der vorerwähnten US-Patentschrift konstruierte Wirbelrost umfaßt eine lineare Anordnung von im allgemeinen nach unten gerichteten, pyramidenförmigen Trichtern, von denen jeder zu einer konisch geformten Öffnung konvergierende Wandungen aufweist. Eine Vielzahl von Gasdüsen sind vorgesehen, um einen Wirbelgasstrom nach oben in den Boden eines jeden Trichters zu richten. Das Wirbelgas wird jeder dieser Düsen mit einer Geschwindigkeit zugeführt, die ausreicht, Blasen des Wirbelgases durch die Mischung der Pulver aufsteigen und aus den Pulvern austreten zu lassen, um so die Pulver durchzurühren, bis eine homogene Mischung der Pulver erreicht ist. Die Kombination der linearen Anordnung der Trichter und der nach oben gerichteten Gasdüsen eliminiert die toten Zonen, die bei früheren Konstruktionen von Sprudelbett-Wirbelbett-Mischern angetroffen wurden.the inability to meet homogeneity specifications is due to stagnant or dead zones within the fluidized beds of the ingredients to be mixed in the mixer and to segregation problems during discharge. U.S. Patent 4,168,914 describes an improved fluidized bed fluidized bed mixer. This mixer eliminates the large dead zones that occur in the prior art bubble bed / fluidized bed mixers by providing a device for receiving the heterogeneous powder to be mixed, preferably U0 2 powder, using a vertically oriented, plate-shaped mixing container comprising a vortex grate arranged at the bottom of the container. The vortex grate constructed in accordance with the teachings of the aforesaid U.S. patent comprises a linear array of generally downwardly directed pyramidal hoppers, each of which has walls converging into a conically shaped opening. A plurality of gas nozzles are provided to direct a stream of fluidizing gas up into the bottom of each funnel. The fluidizing gas is supplied to each of these nozzles at a speed sufficient to cause bubbles of fluidizing gas to rise through the mixture of powders and exit the powders so as to stir the powders until a homogeneous mixture of the powders is achieved. The combination of the linear arrangement of the hoppers and the upward-facing gas nozzles eliminates the dead zones encountered in previous designs of fluidized bed-fluidized bed mixers.
Jedoch war keine der bekannten Vorrichtungen zum Mischen von feinen und kohäsiven Pulvern in einem Wirbelbett-Mischer in der Lage, Produkthomogenitätspezifikationen für das Mischen von UO^-Pulvern und sekundären Pulvermischungen von in hohem Maße verschiedenartigen physikalischen Eigenschaften zu er-However, none of the known devices have been for mixing fine and cohesive powders in a fluid bed mixer able to meet product homogeneity specifications for mixing UO ^ powders and secondary powder mixes of in high Various physical properties
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füllen. Insbesondere bilden ziemlich viele Gemenge von zweiten Pulvern, einschließlich solcher, die hydrophob, hydrophil oder hygroskopisch sind, infolge ihrer kohäsiven Natur leicht große Agglomerate, die eine schlechte Verteilung liefern. Zusätzlich werden sich gewisse Agglomerate von niedritjcjr Dichte in unerwünschter Weise in einem Wirbelbett-Mischer infolge der stagnierenden oder toten Zonen, die an dem Boden des Wirbelbettes vorhanden sind, von dem primären üO2~Pulver absondern oder abtrennen. Ferner weiß man aus der Erfahrung, daß sich bei gewissen, beim Einführen des Gemenges des zweiten Pulvers angewandten Gasströmungsgeschwindigkeiten eine Unstetigkeit in der Mischung der Pulver ausbildet.to fill. In particular, quite a number of batches of second powders, including those that are hydrophobic, hydrophilic, or hygroscopic, due to their cohesive nature, readily form large agglomerates which provide poor distribution. In addition, certain low density agglomerates will undesirably segregate or separate from the primary O 2 powder in a fluidized bed mixer due to the stagnant or dead zones present at the bottom of the fluidized bed. Furthermore, it is known from experience that at certain gas flow rates used when introducing the mixture of the second powder, a discontinuity develops in the mixture of the powders.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die Verwendung eines verbesserten Wirbelbett-Mischers, einer verbesserten Vortexmühle und eines Verteilers erreicht, die untereinander durch ein übliches pneumatisches Fördersystem verbunden sind. Der Wirbelbett-Mischer umfaßt einen vertikal-orientierten Mischbehälter mit einem an dem Boden angeordneten Wirbelrost. Der Wirbelrost umfaßt eine lineare Anordnung von pyramidenförmig geformten Trichtern, wobei jeder Trichter innerhalb der Basis einen Satz von Düsen enthält, die zur Aufnahme und zum Nachobenrichten von Wirbelgasstrahlen in einem divergierenden Strudelwirbelungsmuster entlang der Wandungen eines jeden Trichters konstruiert sind. Oberhalb der linearen Anordnung der pyramidenförmigen Trichter in der Nachbarschaft der Basis des Wirbelbettes in dem Mischbehälter ist zumindest eine Aufprallvorrichtung, die eine Ablenkplatte einschließt, angeordnet. Eine Mischung aus einem zweiten pulverisierten Bestandteil und Gas wird unter Druck in die Aufprallvorrichtung eingeführt, in welcher die Ablenkplatte den zweiten pulverisierten Bestandteil gleichmäßigThe advantages of the present invention are provided by Use of an improved fluidized bed mixer, vortex mill and distributor achieves the are interconnected by a conventional pneumatic conveyor system. The fluidized bed mixer comprises a vertically oriented one Mixing container with a vortex grate arranged on the floor. The vortex grate comprises a linear arrangement of pyramidal shaped funnels, each funnel containing a set of nozzles within the base, those for receiving and straightening jets of vortex gas along in a diverging vortex vortex pattern the walls of each hopper are constructed. Above the linear arrangement of the pyramid-shaped funnels in the vicinity of the base of the fluidized bed in the mixing vessel At least one impact device including a baffle is disposed. A mix of one second powdered ingredient and gas is introduced under pressure into the impingement device in which the baffle the second powdered ingredient evenly
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in das arn Anfang innerhalb des vertikal-orientierten Mischbehälters enthaltene Strudelwirbelbett aus pulverisiertem UO2 verteilt. Die Ausdrücke "zweites Material", "zweites pulverisiertes Material" oder "zweiter pulverisierter Bestandteil" sind so zu verstehen,, daß das zweite Material, das zweite pulverisierte Material oder der zweite pulverisierte Bestandteil entweder eine Mischung aus hydrophoben, hydrophilen oder hygroskopischen Materialien, wie sie nachstehend näher definiert werden, bedeuten und weitere Bestandteile, wie ein Bindemittelmaterial, und dergleichen, enthalten kann. Ferner kann das zweite Material, das zweite pulverisierte Material oder der zweite pulverisierte Bestandteil ein einziges Additiv, wie ein hydrophobes, hydrophiles oder hygroskopisches Material sein, welches homogen mit dem UO^-Pulver gemischt werden soll. Distributed in the vortex fluidized bed of pulverized UO 2 contained at the beginning of the vertically oriented mixing container. The terms "second material", "second powdered material" or "second powdered ingredient" are to be understood as meaning that the second material, the second powdered material or the second powdered ingredient is either a mixture of hydrophobic, hydrophilic or hygroscopic materials such as they are defined in more detail below, mean and may contain further constituents, such as a binder material and the like. Furthermore, the second material, the second pulverized material or the second pulverized ingredient can be a single additive, such as a hydrophobic, hydrophilic or hygroscopic material, which is to be mixed homogeneously with the UO ^ powder.
Die Mischung aus zweitem pulverisierten Bestandteil und Gas wird zu der Aufprallvorrichtung unter einem vorherbestimmten Druck aus einer Vortexmühle gefördert. In der Mischung bildet der zweite pulverisierte Bestandteil relativ große Agglomerate [annähernd 1200 ym (1200 Mikron)], und die Vortexmühle nimmt die Mischung aus zweitem pulverisierten Bestandteil und Gas unter einem vorherbestimmten Druck auf und zerkleinert die Teilchen des zweiten pulverisierten Bestandteils bis auf eine durchschnittliche Teilchengröße von annähernd 10 bis annähernd 60 ym (annähernd 10 bis annähernd 60 Mikron), wobei eine bevorzugte durchschnittliche Teilchengröße etwa 15 ym (15 Mikron) beträgt.The mixture of the second pulverized ingredient and gas is fed to the impingement device under a predetermined pressure from a vortex mill. In the mix the second powdered ingredient forms relatively large agglomerates [approximately 1200 µm (1200 microns)], and the vortex mill picks up the mixture of the second pulverized component and gas under a predetermined pressure and crushes it the particles of the second powdered ingredient to an average particle size of approximately 10 to approximately 60 microns (approximately 10 to approximately 60 microns) with a preferred average particle size is about 15 ym (15 microns).
Die Mischung aus zweitem pulverisierten Bestandteil und Gas wird der Vortexmühle bei einem vorherbestimmten Druck aus einem Verteiler, der eine Material-Einlaßöffnung, eine Gaseinlaßöffnung für das Unterdrucksetzen des Systems, und eineThe mixture of the second powdered ingredient and gas is vortexed from the mill at a predetermined pressure a manifold having a material inlet port, a gas inlet port for pressurizing the system, and a
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innere Mischkammer besitzt, zugeführt. Die Mischkammer des Verteilers mischt die Bestandteile des zweiten pulverisierten Gemenges anfänglich und grob mittels einer durch die Strömung eines, unter einem vorherbestimmten Druck in die Mischkammer eingeführten Inertgases erzeugten Turbulenz, und das grobe Gemenge wird dann pneumatisch unter Druck aus dem Verteiler in die Vortexmühle befördert. In der Vortexmühle werden dann die Teilchen zerkleinert und weiter gemischt. Aus der Mühle wird das Gemenge dann bei einem vorherbestimmten Druck der Aufprallvorrichtung zugeführt, durch welche es bei einem vorherbestimmten Druck in den Wirbelbett-Mischer eingeführt und zum homogenen Mischen mit dem darin enthaltenen, pulverisierten UO2 gleichmäßig zerteilt wird.inner mixing chamber owns, supplied. The mixing chamber of the distributor initially and coarsely mixes the constituents of the second pulverized batch by means of turbulence created by the flow of an inert gas introduced into the mixing chamber at a predetermined pressure, and the coarse batch is then pneumatically conveyed under pressure from the distributor to the vortex mill. The particles are then crushed in the vortex mill and mixed further. The mixture is then fed from the mill at a predetermined pressure to the impact device, through which it is introduced into the fluidized bed mixer at a predetermined pressure and divided uniformly for homogeneous mixing with the pulverized UO 2 contained therein.
Die Erfindung wird durch die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen näher erläutert, wobeiThe invention is explained in more detail by the following description in conjunction with the accompanying drawings, whereby
Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellt, die einen Wirbelbett-Mischer, eine Vortexmühle und einen Verteiler einschließt.Figure 1 is a perspective view of one embodiment of the apparatus of the present invention; which includes a fluidized bed mixer, a vortex mill and a distributor.
Figur 2 ist ein Aufriß des Wirbelbett-Mischers, der eine Anzahl von Trichtern und eine Aufprallvorrichtung zeigt, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert sind.Figure 2 is an elevation of the fluidized bed mixer showing a number of hoppers and an impingement device, the are constructed in accordance with an embodiment of the present invention.
Figur 3 ist eine Teilschnittansicht des Wirbelbett-Mischers, wobei der Schnitt entlang der Linie 3-3 der Figur 1 geführt ist und man in Richtung der Pfeile blickt.FIG. 3 is a partial sectional view of the fluidized bed mixer, the section being taken along line 3-3 of FIG and you are looking in the direction of the arrows.
Figur 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht der in Figur gezeigten Vortexmühle.FIG. 4 is an enlarged sectional view of the vortex mill shown in FIG.
Figur 5 ist eine vergrößerte Schnittansicht der Aufprallvorrichtung, die in Figur 3 gezeigt wird.Figure 5 is an enlarged sectional view of the impact device; which is shown in FIG.
Figur 6 ist eine Schnittansicht der Vortexmühle, wobeiFigure 6 is a sectional view of the vortex mill, wherein
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der Schnitt entlang der Linie 6-6 in I'igur 4 geführt wird und man in Richtung der Pfeile blickt.the cut is made along the line 6-6 in figure 4 and look in the direction of the arrows.
In Figur 1 wird eine Vorrichtung zum Mischen von Pulvern gezeigt. Die Vorrichtung besteht im Grunde aus drei Hauptteilen: Einem verbesserten Wirbelbett-Mischer 10, einer verbesserten Vortexmühle 11 und einem Verteiler 12.In Figure 1 an apparatus for mixing powders is shown. The device basically consists of three main parts: An improved fluidized bed mixer 10, an improved vortex mill 11 and a distributor 12.
Das Mischen des pulverisierten UO2 und des zweiten pulverisierten Bestandteils, der, wie oben angegeben, ein pulverisiertes hydrophobes, hydrophiles oder hygroskopisches Material sein kann, erfolgt in dem verbesserten Wirbelbett-Mischer 10, wie er in Figur 1 gezeigt wird. Wie in Figur 2 gezeigt wird, umfaßt der Wirbelbett-Mischer 10 einen vertikal-orientierten Mischbehälter 13 mit einem am Boden desselben angeordneten und ganz allgemein mit 14 bezeichneten Wirbelrost. Der Wirbelrost 14 enthält eine lineare Anordnung von pyramidenförmigen Trichtern 15, die ebenfalls in Figur 2 gezeigt werden, wobei jeder innerhalb der Basis desselben einen Satz von Düsen 16, wie in Figur 3 gezeigt, enthält, die zur Aufnahme und zum Nachobenrichten von Wirbelgasstrahlen in einem divergierenden Strudelwirbelungsmuster entlang der Wandungen eines jeden Trichters vorgesehen sind. Die Wirbelgasstrahlen bauen ein siedendes oder sprudelndes Bett des pulverisierten UO2 9 auf, mit welchem der Mischbehälter 13 anfänglich beschickt worden war. Oberhalb der linearen Anordnung der pyramidenförmigen Trichter 15 ist zumindest eine Aufprallvorrichtung 20 angeordnet, welche eine Ablenkplatte 21 eingeh Ließt, wie dies in den Figuren 3 und 5 gezeigt wird.The mixing of the powdered UO 2 and the second powdered component, which, as indicated above, may be a powdered hydrophobic, hydrophilic or hygroscopic material, takes place in the improved fluidized bed mixer 10, as shown in FIG. As shown in Figure 2, the fluidized bed mixer 10 includes a vertically oriented mixing vessel 13 with a fluidized grate generally designated 14 at the bottom thereof. The vortex grate 14 includes a linear array of pyramidal hoppers 15, also shown in Figure 2, each containing within the base thereof a set of nozzles 16 as shown in Figure 3 which are used to receive and upwardly direct vortex gas jets in one diverging vortex vortex patterns are provided along the walls of each funnel. The fluidizing gas jets build up a boiling or bubbling bed of the pulverized UO 2 9 with which the mixing vessel 13 was initially charged. Above the linear arrangement of the pyramid-shaped funnels 15 there is at least one impact device 20 which allows a deflector plate 21 to be inserted, as shown in FIGS.
Bezugnehmend auf die Figuren 3 und 5 ist die Aufprallvorrichtung 20 in der Form einer modifizierten, käfigartigen Anordnung konstruiert, um eine Stauwirkung und eine Ablen-Referring to Figures 3 and 5, the impingement device 20 is in the form of a modified, cage-like one Arrangement designed to have a damming effect and a deflection
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kung einer Mischung aus Gas und einem zweiten, unter Druck in den Wirbelbett-Mischer eingespeisten Material hervorzurufen. Insbesondere enthält die Vorrichtung 20 die früher erwähnte Ablenkplatte 21 und eine obere Platte 22. Diese Platten sind kreisförmig und werden durch vier peripher angeordnete Verstrebungen 23 in vertikal angeordneter Verbindung gehalten. Die obere Platte 22 ist zentral durchlocht und in geeigneter Weise init einer Leitung 24 verbunden. Mit dieser Anordnung wird die vorerwähnte Mischung von pulverisierten zweiten Bestandteilen und Gas in den Mischbehälter und in das darin befindliche Wirbelbett von UO- eingeführt. Der Druck bewirkt, daß das zweite Pulver auf die Ablenkplatte unter Ausbildung einer Stauwirkung für das Pulver aufprallt, wenn es in den Behälter eintritt, und sich gleichmäßig um den Umfang der Aufprallvorrichtung herum und in das Wirbelbett von UO2 9 in dem Behälter verteilt. Zusätzlich hält die Leitung die Aufprallvorrichtung in dem Wirbelbett in der Nachbarschaft der Basis des Bettes in einer vorherbestimmten Stellung. Selbstverständlich können, obwohl nur eine Aufprallvorrichtung erläutert und beschrieben worden ist, eine Vielzahl dieser Vorrichtungen in einer linearen Anordnung oberhalb der Trichter 15 verwendet werden.kung of a mixture of gas and a second material fed under pressure into the fluidized bed mixer. In particular, the device 20 includes the previously mentioned baffle plate 21 and a top plate 22. These plates are circular and are held in vertically connected connection by four peripherally arranged struts 23. The top plate 22 is perforated centrally and connected in a suitable manner with a line 24. With this arrangement, the aforementioned mixture of pulverized second ingredients and gas is introduced into the mixing vessel and into the fluidized bed of UO- located therein. The pressure causes the second powder to impinge on the baffle to create a damming effect for the powder as it enters the container and to distribute evenly around the perimeter of the impingement device and into the fluidized bed of UO 2 9 in the container. In addition, the conduit holds the impingement device in a predetermined position in the fluidized bed adjacent the base of the bed. Of course, while only one impingement device has been illustrated and described, a variety of such devices can be used in a linear arrangement above the funnels 15.
Bezugnehmend auf die Figuren 1 und 4 ist zu ersehen, daß die Leitung 24 mit einem Ausgang 25 an der oben erwähnten Vortexmühle 11 verbunden ist und auf diese Weise wird die Mischung aus Gas und zweitem pulverisierten Material von der Mühle der Leitung 24 zugeführt. Die Vortexmühle -11 erhält das zweite Material und die Gasmischung aus dem Verteiler durch einen geregelten Eingang 26. In der Vortexmühle 11 werden die Teilchen des Gemenges von einem Gemenge von großen Agglomeraten I annähernd 1200 pm (1200 Mikron)] bis auf ein Gemenge mit einer durchschnittlichen Teilchengröße im BereichReferring to Figures 1 and 4, it can be seen that the line 24 is connected to an output 25 on the above-mentioned vortex mill 11 and in this way the Mixture of gas and second pulverized material fed from the mill to line 24. The vortex mill -11 receives the second material and the gas mixture from the manifold through a regulated inlet 26. In the vortex mill 11 are the particles of the mixture of a mixture of large agglomerates I approximately 1200 µm (1200 microns)] to one Mixture with an average particle size in the range
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von annähernd 10 bis annähernd 60 μπι ( LO bis annähernd 60 Mikron) zerkleinert, wobei eine Teilchengröße von 15 pm (15 Mikron) bevorzugt wird.from approximately 10 to approximately 60 μπι (LO to approximately 60 Microns) with a particle size of 15 µm (15 microns) preferred.
Nachdem das Gemenge des zweiten pulverisierten Bestandteils bis auf eine bevorzugte Teilchengröße zerkleinert worden ist, wird das Gemenge des zweiten pulverisxerten Bestandteils unter Druck aus der Vortexmühle 11 durch eine Leitung 36 in die Aufprallvorrichtung 20 befördert, wie dies in den Figuren 3 und 5 gezeigt wird.After the mixture of the second powdered ingredient has been crushed to a preferred particle size, the mixture of the second powdered constituent under pressure from the vortex mill 11 through a line 36 in the impactor 20 is conveyed as shown in FIGS.
Das Gemenge des zweiten pulverisierten Bestandteils wird pneumatisch unter Druck aus dem Verteiler 12 der Vortexmühle zugeführt, wie dies in Figur 1 gezeigt wird.The mixture of the second powdered ingredient is pneumatically under pressure from the distributor 12 of the vortex mill supplied as shown in FIG.
Das Gemenge des zweiten pulverisxerten Bestandteils wird unter Vakuum in den Verteiler durch eine Öffnung 34 infolge der Wirkung des in den Verteiler durch eine Einlaßöffnung 33 eintretenden Gases eingezogen. Das in den Verteiler eintretende Gas ist ein Inertgas wie N2 und kann durch eine Gasquelle 37, wie sie in Figur 1 gezeigt wird, geliefert werden. Aus dem Verteiler 12 wird das Gemenge des zweiten pulverisxerten Bestandteils pneumatisch in die Vortexmühle 11 geführt. The mixture of the second powdered component is drawn under vacuum into the manifold through an opening 34 due to the action of the gas entering the manifold through an inlet opening 33. The gas entering the manifold is an inert gas such as N 2 and can be supplied by a gas source 37 as shown in FIG. The mixture of the second pulverized constituent is pneumatically fed into the vortex mill 11 from the distributor 12.
Bezugnehmend auf Figur 3 wird einer der vielen Trichter, die innerhalb des Wirbelbett-Mischers vorhanden sind, in Verbindung mit der innerhalb der Mischkammer angeordneten Aufprallvorrichtung 20 gezeigt. Der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Wirbelbett-Mischer ist ein dem Fachmann ganz allgemein bekannter Typ und umfaßt einen vertikal-orientierten Mischbehälter 13 mit einem Wirbelrost 14, der an dem Boden des Behälters 10 angeordnet ist. Der Wirbelrost 14 umfaßtReferring to Figure 3, one of the many hoppers included within the fluidized bed mixer is connected with the impact device arranged within the mixing chamber 20 shown. The fluidized bed mixer used in accordance with the present invention is one of ordinary skill in the art known type and comprises a vertically-oriented mixing vessel 13 with a vortex grate 14 attached to the bottom of the container 10 is arranged. The vortex grate 14 includes
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eine linoarc Anordnung von im allgemeinen nach unton gerichteten, pyramidenförmigen Trichtern 15, von denen jeder zu konisch geformten Öffnungen konvergierende Wandungen aufweist. Eine Vielzahl von Ventilen 17 werden zum Austragen der gemischten Pulver, wie UCU-Pulver und einer zweiten pulverisierten Mischung, von den Trichtern verwendet, wobei ein derartiges Ventil 17 am Boden eines jeden Trichters angeordnet ist. Ein Satz von Düsen 16 ist an der Basis eines jeden Trichters angeordnet, und der Düsensatz ist mit einem Gaseingang 18 für eine Quelle von Wirbelgas mittels eines Verteilerrohrs und verbindenden Leitungen verbunden.a linoarc arrangement of generally directed unton, pyramidal funnels 15, each of which is too having conically shaped openings converging walls. A plurality of valves 17 are used for discharge the mixed powder, such as UCU powder and a second one powdered mixture, used by the funnels, with such a valve 17 at the bottom of each funnel is arranged. A set of nozzles 16 is located at the base of each funnel, and the nozzle set is provided with one Gas inlet 18 for a source of fluidizing gas connected by means of a manifold and connecting lines.
Eine allgemeine Diskussion der für die Konstruktion eines Sprudelbett-Wirbelbett-Mischers gemäß dem Stande der Technik erforderlichen Überlegungen einschließlich der Berücksichtigung von Teilcheneigenschaften, Teilchengröße, Teilchenverteilung , Behältergeometrie, Oberflächen-Gasgeschwindigkeit und Zirkulationsschemata wird in Fluidization and Particel Fluid Systems von Frederick A. Zenz und Donald F. Othmer, Reinhold Chemical Engineering Series, Reinhold Publishing Corporation, New York, 1960 gefunden.A general discussion of the prior art for constructing an air-jet-fluidized bed mixer necessary considerations including the consideration of particle properties, particle size, particle distribution , Container geometry, surface gas velocity and circulation schemes is described in Fluidization and Particel Fluid Systems by Frederick A. Zenz and Donald F. Othmer, Reinhold Chemical Engineering Series, Reinhold Publishing Corporation, New York, 1960 found.
Der Wirbelbett-Mischer der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von den Wirbelbett-Mischern des Standes der Technik durch die Inkorporierung von zumindest einer Aufprallvorrichtung 20 in Nachbarschaft des Wirbelrostes, wie dies in den Figuren 2 und 3 gezeigt wird. Obwohl nur eine einzige Aufprallvorrichtung gezeigt wird, sei darauf hingewiesen, daß man bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung eine Reihe von Aufprallvorrichtungen verwenden kann. Die Aufprallvorrichtung, wie sie in den Figuren 3 und 5 gezeigt wird, ist von käfigartiger Konstruktion mit einer Eingangsleitung 24, einer kreisförmigen Ablenkplatte 21,The fluidized bed mixer of the present invention differs from the fluidized bed mixers of the prior art by the incorporation of at least one impact device 20 in the vicinity of the vortex grid, as shown in FIG Figures 2 and 3 is shown. Although only a single impact device is shown, it should be noted that a variety of impact devices may be used in practicing the present invention can. The impact device as shown in Figures 3 and 5 is of cage-like construction with a Input line 24, a circular baffle 21,
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einer oberen kreisförmigen Platte 22, und unterstützenden Teile oder Verstrebungen 23, welche die oberen und unteren Platten der Aufprallvorrichtung in vertikal angeordneter Lage verbinden. Die besondere Konstruktion der Aufprallvorrichtung macht sie für ein wirksames Stauen und Ablenken des unter Druck durch die Leitung 24 eintretenden Gemenges des zweiten Pulvers geeignet und führt zu einer verringerten Geschwindigkeit und Eingangsdruck des Gemenge des zweiten Pulvers, das in die Mischkammer des Wirbelbettes eingeführt wird. Wenn das zerkleinerte Gemenge des zweiten Pulvers in den Wirbelbett-Mischer aus der Vortoxmühle eingespeist wird, ermöglicht die Wirkung der Aufprallvorrichtung eine breite Verteilung des Gemenges des zweiten Pulvers innerhalb des U09-Pulvers, und es wird eine homogene Pulvermischung erzielt.an upper circular plate 22, and supporting members or braces 23 which connect the upper and lower plates of the impact device in a vertically arranged position. The particular construction of the impingement device makes it suitable for effectively damming and deflecting the pressurized batch of second powder entering through conduit 24 and results in a reduced velocity and inlet pressure of the batch of second powder introduced into the mixing chamber of the fluidized bed. When the comminuted mixture of the second powder is fed into the fluidized bed mixer from the vortox mill, the effect of the impact device enables a wide distribution of the mixture of the second powder within the U0 9 powder, and a homogeneous powder mixture is achieved.
Bezugnehmend auf die Figuren 1 und 4 wird das Gemenge des zweiten Pulvers in die Vortexmühle 11 durch einen Vortexmühleneingang 26 hindurchgeführt und gelangt durch einen Beschickungstrichter 27 in das Innere. Das Lagerungssystem für die Vortexmühle ist an einen Hochdruck-Betrieb |>17O2,7 mbar (>1O psig)] angepaßt, um eine druckdichte Einführung des Gases und des zweiten pulverisierten Materials in die unteren Bereiche des Wirbelbett-Mischers zu ermöglichen. Insbesondere ermöglicht die Anpassung des Lagerungssystems der Vortexmühle an einen Betrieb bei hohem Druck eine Strömung mit hoher Geschwindigkeit innerhalb des pneumatischen Fördersystems welches eine Agglomeration von eingefangenem zweiten Material nach dem Mahlen herabsetzt, wenn das Gas und das zweite pulverisierte Material zu dem Wirbelbett-Mischer gefördert wird.Referring to FIGS. 1 and 4, the mixture of the second powder is fed into the vortex mill 11 through a vortex mill inlet 26 and reaches the interior through a feed hopper 27. The storage system for the vortex mill is adapted to high pressure operation |> 17O2.7 mbar (> 10 psig)] to ensure a pressure-tight introduction of the gas and the second pulverized material into the lower regions of the fluidized bed mixer. In particular, it is possible to adapt the storage system of the vortex mill to operation at high pressure a high velocity flow within the pneumatic Conveyor system which is an agglomeration of trapped second material after grinding decreases when the gas and the second pulverized material to the Fluidized bed mixer is promoted.
Wenn das Gemenge des zweiten Pulvers durch den Beschickungs-When the mixture of the second powder passes through the feed
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trichter 27 der Vortexmühle 11 hindurchgeht., gelangt; e;; in Kontakt mit einem Spreizverteiler 30 an der Basis einer Kreiselladerrad-Anordnung. Wenn das Gemenge des zweiten Pulvers mit der Oberfläche des Spreizverteilers in Kontakt kommt, werden die Teilchen durch die Zentrifugalbewegung des mit annähernd 20 000 Umdrehungen pro Minute betriebenen Rotors auf annähernd 213 m/s beschleunigt. Die Teilchen werden radial nach auswärts durch Kanäle 28, gebildet durch den unteren Spreizverteiler und die obere Rotorplatte, getrieben, und kollidieren kräftig mit Wolframcarbid-Aufprallblöcken 32, die meistens am Umfang des unteren Spreizverteilers 30 angeordnet sind. Beim Kontakt mit den Wolframcarbid-Aufprallblöcken werden die Teilchen des Gemenges des zweiten Pulvers zerkleinert, anschließend unter Druck aus der Vortexmühle heraus durch das druckdichte Leitungssystem 36 und in den Wirbelbett-Mischer 10 gefördert. Es ist zu ersehen, daß die Zerkleinerung der Teilchen des zweiten Pulvers durch irgendeine geeignete Zerkleinerungsmühle oder irgendwelche geeignete Vorrichtungen bewirkt werden kann, und es ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung einer Vortexmühle beschränkt.funnel 27 of the vortex mill 11 passes., arrives; e ;; in contact with a spreader 30 at the base of a gyro wheel assembly. When the mixture of the second powder comes into contact with the surface of the spreader, the particles are moved by the centrifugal movement of the rotor, which is operated at approximately 20,000 revolutions per minute, is accelerated to approximately 213 m / s. The particles are driven radially outward through channels 28, formed by the lower expansion distributor and the upper rotor plate, and violently collide with tungsten carbide impact blocks 32, mostly on the circumference of the lower spreading distributor 30 are arranged. Upon contact with the tungsten carbide impact blocks the particles of the mixture of the second powder are comminuted, then under pressure from the vortex mill conveyed out through the pressure-tight line system 36 and into the fluidized bed mixer 10. It can be seen that comminuting the particles of the second powder by any suitable comminuting mill or grinder suitable devices can be effected, and it is the present invention not to the use of a vortex mill limited.
Der Verteiler 12, wie er in Figur 1 gezeigt wird, ist von herkömmlicher Konstruktion und hat eine Material-Einlaßöffnung 34, eine Gaseinlaßöffnung 33 und eine innere Mischkammer, welche am Anfang die Bestandteile des Gemenges des zweiten Pulvers infolge der Turbulenz, die durch die Strömung des Inertgases in die Mischkammer von einer Gasquelle 3 7 erzeugt wird, mischt. Wie früher erwähnt, ist die Teilchengröße des zweiten Gemenges in der Größenordnung von annähernd 1200 ]im (1200 Mikron). Der Verteiler liefert zusätzlich eine Druckbelüftung des Leitungssystems 36, die für den Betrieb der gesamten Mischvorrichtung benötigt wird. Der Verteiler-The manifold 12, as shown in Figure 1, is of conventional construction and has a material inlet port 34, a gas inlet port 33 and an internal mixing chamber which initially contains the constituents of the mixture of the second powder due to the turbulence created by the flow of the inert gas is generated in the mixing chamber from a gas source 3 7, mixes. As mentioned earlier, the particle size of the second batch is on the order of approximately 1200 ] µm (1200 microns). The distributor also provides pressure ventilation of the line system 36, which is required for the operation of the entire mixing device. The distributor-
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ausyariy 35 ist direkt mit dem Leitungssystem 36 zu dem Vortexmühlen-Eingang 26 verbunden derart, daß die anfängliche Mischung des Gemenges des zweiten Pulvers in die Vortexmühle eingeführt wird, wie dies schematisch in Figur gezeigt wird. Die Einzelheiten des oben besprochenen Verteilers bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung, und es kann für die anfängliche Einführung der Sekundärmaterialien in die Mischvorrichtung ein Verteiler von irgendeinem beliebigen geeigneten Typ eingesetzt werden, wie beispielsweise ein Typ 264, wie er bei der praktischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet und von der Firma AMETK Inc., Cornwells Heights, PA. 19020 hergestellt wird.ausyariy 35 is directly connected to the line system 36 to the Vortex mill input 26 connected such that the initial mixture of the mixture of the second powder in the Vortex mill is introduced, as shown schematically in Figure. The details of the distributor discussed above do not form part of the present invention and it can be used for the initial introduction of the secondary materials a manifold of any suitable type can be inserted into the mixing device, such as, for example a Type 264 as used in the practical apparatus of the present invention and available from AMETK Inc., Cornwells Heights, PA. 19020 is produced.
Die Mischvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist wirksam für ein homogenes Mischen von Pulvern mit in hohem Maße verschiedenartigen physikalischen Eigenschaften mit UO2-PuI-ver in einem Wirbelbett-Mischer. Beim Betrieb wird der Mischbehälter 13 des Sprudelbett-Wirbelbett-Mischers mit U02-Pulver durch eine Einlaßöffnung am Oberteil desselben mit einem Ventil, wie beispielsweise einem Drosselventil (nicht gezeigt) gefüllt, wobei das angebrachte Ventil dazu dient, ein Entweichen von Pulvern während des Mischverfahrens zu verhindern. Das Drosselventil ist kein Teil der vorliegenden Erfindung, und es kann irgendein geeigneter Ventil-Typ verwendet werden. Der Mischbehälter 13 wird anfänglich bis zu etwa der Hälfte seiner Höhe mit einem Gemenge von heterogenem oder ungemischtem Pulver gefüllt. Auf diese Weise dient das Unterteil des Mischbehälters 13 als Mischkammer für den Behälter, während das Oberteil als Gasraum dient, in welchem sich innerhalb des Wirbelgases mitgerissene Pulver absetzen können.The mixing apparatus of the present invention is effective for homogeneously mixing powders having widely diverse physical properties with UO 2 powder in a fluidized bed mixer. During operation, the mixing container 13 of the bubbling bed-fluidized bed mixer is filled with U0 2 powder through an inlet opening at the top of the same with a valve, such as a throttle valve (not shown), the attached valve serving to prevent powder from escaping during the To prevent mixing process. The throttle valve does not form part of the present invention and any suitable type of valve can be used. The mixing container 13 is initially filled to about half its height with a mixture of heterogeneous or unmixed powder. In this way, the lower part of the mixing container 13 serves as a mixing chamber for the container, while the upper part serves as a gas space in which powder entrained within the fluidizing gas can settle.
Das Mischen der Teilchen in diesem Mischer-Typ wird durchThe mixing of the particles in this type of mixer is done by
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von dem Düsensatz 16, der an der Basis angebracht ist, ausgehenden Blasen von Wirbelgas und durch Aufrechterhalten eines Innendrucks in dem Behälter von annähernd 1082,2 mbar (1 psig) bis annähernd 1358,0 mbar (5 psig), bewirkt. Die Gasblasen steigen von den Düsen durch das Bett bis zum Oberteil des Bettes in weit ausladenden Zick-Zack-Bewegungen empor. Sobald sich eine Blase gebildet hat, fließen benachbarte Teilchen um ihren oberen Bereich herum und nach unten hin zu ihrem unteren Hohlraum, so daß die Blase aufsteigt. Die direkt über der Blase liegenden Teilchen werden nach oben gezwungen, während andere beiseite gestoßen werden und manche nach unten in den unteren Teil der Blase fließen und ihre Wegspur ausfüllen. Auf diese Weise verteilt eine aufsteigende Blase die Teilchen radial nach allen Richtungen. Wenn eine gegebene Blase aufsteigt, werden die Teilchen, welche ihren unteren Hohlraum ausfüllen, um ein geringes dichter gepackt, als Teilchen unmittelbar außerhalb der Wegspur der Blase. Die nächste aufsteigende Blase in diesem allgemeinen Bereich wird einer Wegspur durch die weniger dicht gepackten Teilchen unmittelbar an der Seite der Wegspur der ersten Blase folgen. Auf diese Weise wird jede nachfolgende Blase die Neigung zeigen, an einer verschiedenen Stelle aufzusteigen, wodurch andere Teilchen mit den früher gemischten Teilchen vermischt werden. Wenn mehr und mehr Blasen durch das Teilchenbett nach oben steigen, werden sich kleine benachbarte Blasen unter Bildung größerer Blasen miteinander vereinigen. Diese Wirkung, zusammen mit dem Fließen der Blasen nach Bereichen von niedrigem Druck, verursacht eine weit ausladende Zick-Zack-Bewegung und erzeugt einen horizontalen, als auch vertikalen Konvektionsmischvorgang. Die aus dem Oberteil des Teilchenbettes entweichenden Blasen verstreuen etwas UO^-Pulver in den Gasraum am Oberteil des Mischbehälters 13. Jedoch entweicht das komprimier-from the nozzle set 16 attached to the base Blowing fluidizing gas and maintaining an internal pressure in the container of approximately 1082.2 mbar (1 psig) to approximately 1358.0 mbar (5 psig). The gas bubbles rise from the nozzles through the bed to the top up the bed in sweeping zigzag movements. Once a bubble forms, neighboring ones begin to flow Particles around their top and down to their lower cavity so that the bubble rises. The particles directly above the bubble are forced upwards, while others are pushed aside and some flow down into the lower part of the bladder and fill in their trail. In this way an ascending spread Blow the particles radially in all directions. When a given bubble rises, the particles which fill their lower cavity, packed a little more densely than particles just outside the lane the bladder. The next rising bubble in this general area becomes a trail through the less closely packed particles follow immediately on the side of the path of the first bubble. That way, each will subsequent bubbles show the tendency to rise at a different point, causing other particles to join the previously mixed particles are mixed. As more and more bubbles rise up through the particle bed, will small neighboring bubbles combine to form larger bubbles. This effect, along with that The bubbles flow to areas of low pressure, causing and creating a sweeping zigzag motion a horizontal as well as vertical convection mixing process. Those escaping from the top of the particle bed Bubbles scatter some UO ^ powder into the gas space on the upper part of the mixing container 13. However, the compressible
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ie Gas aus dem Teilchenbett in intermittierenden Gasstößen. Diese intermittierenden Gasstöße geben den Teilchen, die normalerweise in dem Gasstrom mitgerissen würden, eine Gelegenheit, eher in das Teilchenbett zurückzufallen, als mitgerissen und mit dem Wirbelgas ausgetrieben zu werden. Es sei betont, daß in dem hier beschriebenen Sprudelbett-Wirbelbett-Mischer tatsächlich keine Massenbewegung des Teilchenbettes erfolgt, wie es in einem Sprudelbett-Mischer der Fall ist, obwohl hier das vorerwähnte Mischen im Kreislauf vorliegt.ie gas from the particle bed in intermittent gas pulses. These intermittent bursts of gas give the particles that would normally be entrained in the gas stream an opportunity to falling back into the particle bed rather than being carried away and expelled with the fluidizing gas. It it should be emphasized that in the bubble bed-fluidized bed mixer described here there is in fact no mass movement of the particle bed takes place, as is the case in a bubble bed mixer, although here the aforementioned mixing is in the circuit is present.
Nach dem anfänglichen Mischen des Gemenges des zweiten Pulvers in dem Verteiler, wird die in dem Inertgas mitgeführte Mischung unter Druck zu dem Eingang 26 der Vortexmühle 11 und in das Innere der Vortexmühle durch den Beschickungstrichter gefördert. Wenn das Gemenge des zweiten Pulvers durch den Beschickungstrichter der Vortexmühle fließt, prallt es auf die Oberfläche eines Spreizverteilers 30 mit einem pyramidenförmigen, nippelartigen, konvexen Mittelteil auf, das allmählich nach außen abfällt. Die Spreizverteiler-Oberfläche arbeitet in Abstimmung mit einer oberen Rotorplatte, durch welche der Beschickungstrichter hindurchgeht. Die Rotorplatten-Oberfläche ist spiegelbildlich zu der Spreizverteiler-Oberfläche, wodurch Radialkanäle 28 gebildet werden, die sich allmählich zur Schaffung eines Umfangsaustritts in Nachbarschaft der kreisförmigen Aufprallblöcke 32 am Umfang der Radialkanäle, geformt durch die Spreizverteiler-Oberfläche und die Rotorplatte, verengen. Der Spreizverteiler rotiert mit annähernd 20 000 Umdrehungen pro Minute, und diese Kraft wirkt im Einklang mit dem Eingangsdruck des Leitungssystems dahingehend, das Gemenge der in dem Inertgas mitgeführten zweiten Teilchen durch den Radialkanal zu zwingen und auf die Wolframcarbid-After the mixture of the second powder is initially mixed in the distributor, that is carried over in the inert gas Mixture conveyed under pressure to inlet 26 of vortex mill 11 and into the interior of the vortex mill through the feed hopper. When the mixture of the second powder flows through the feed hopper of the vortex mill, it strikes the surface of a spreading distributor 30 with a pyramidal, nipple-like, convex central part that gradually falls outwards. The spreading distributor surface works in coordination with an upper one Rotor plate through which the feed hopper passes. The rotor plate surface is a mirror image to the expansion manifold surface, thereby forming radial channels 28 which gradually expand to create a Circumferential exit in the vicinity of the circular impact blocks 32 at the circumference of the radial channels, formed by the expansion distributor surface and the rotor plate, narrow. The spreader rotates at approximately 20,000 revolutions per minute, and this force works in unison the inlet pressure of the line system to the effect, the mixture of the second particles entrained in the inert gas to force through the radial channel and to the tungsten carbide
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Aufprallblöcke mit annähernd 213 m/s aufprallen zu lassen, wodurch bewirkt wird, daß die Teilchengröße des Gemenges des zweiten Pulvers von annähernd 1200 ym (1200 Mikron) auf Teilchen mit einer durchschnittlichen Größe im Bereich von annähernd 5 bis annähernd 60 ym (annähernd 5 bis annähernd 60 Mikron) im Durchmesser, vorzugsweise auf annähernd 15 Jim (15 Mikron) im Durchmesser, herabgesetzt wird.Impact blocks at approximately 213 m / s, thereby causing the particle size of the batch of the second powder of approximately 1200 ym (1200 microns) to particles having an average size in the range of approximately 5 to approximately 60 µm (approximately 5 to approximately 60 microns) in diameter, preferably to approximately 15 pim (15 microns) in diameter.
Nachdem das Gemenge des zweiten Pulvers in der verbesserten Vortexmühle auf einen bevorzugten Durchmesser durch Zerkleinern gebracht worden ist, liegt es nun in einer Form vor, in welcher es mit dem in dem verbesserten Wirbelbett-Mischer 10 enthaltenen U02-Pulver gemischt werden kann.After the mixture of the second powder has been brought to a preferred diameter by crushing in the improved vortex mill, it is now in a form in which it can be mixed with the U0 2 powder contained in the improved fluidized bed mixer 10.
Das in dem Inertgas mitgeführte Gemenge des zweiten Pulvers verläßt die Vortexmühle durch eine ganz allgemein in Figur gezeigte Austragsöffnung 25 und wird durch das Leitungssystem 36 zum Eingang 24 der Aufprallvorrichtung geführt. Das Gemenge des zweiten pulverisierten Bestandteils tritt in den Wirbelbett-Mischer über die Aufprallvorrichtung ein, die in der Nähe der Basis des Wirbelbettes, und vorzugsweise annähernd 61 cm (2 feet) oberhalb des Wirbelrostes 14 oder der Oberteile der nach unten gerichteten pyramidenförmigen Trichter 15, angeordnet ist.The mixture of the second powder entrained in the inert gas leaves the vortex mill through a generally shown in FIG Discharge opening 25 shown and is through the line system 36 led to the entrance 24 of the impact device. The mixture of the second powdered ingredient occurs into the fluidized bed mixer via the impingement device, which is near the base of the fluidized bed, and preferably approximately 61 cm (2 feet) above the vortex grid 14 or the tops of the downwardly directed pyramidal shape Funnel 15, is arranged.
Das Gemenge des zweiten Pulvers wird bei einem Druck im Bereich von annähernd 1220,1 mbar (3 psig) bis annähernd 1358,0 mbar (5 psig), und vorzugsweise bei einem Druck von etwa 1254,6 mbar (3,5 psig) in die Eingangsleitung 24 zur Aufprallplatte eingeführt und kommt mit der Ablenkplatte 21 in Kontakt. Die käfigartige Konstruktion der Aufprallvorrichtung liefert eine Stauwirkung und in Verbindung mit der Ablenkplatte bewirkt sie eine Verringerung der Kraft, wodurchThe mixture of the second powder is at a pressure in the range of approximately 1220.1 mbar (3 psig) to approximately 1358.0 mbar (5 psig), and preferably at a pressure of about 1254.6 mbar (3.5 psig) into the input line 24 to the Impact plate is inserted and comes into contact with the deflector plate 21. The cage-like construction of the impact device provides a damming effect and in conjunction with the baffle it causes a reduction in force, thereby
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das Gemenge des zweiten Pulvers in den Wirbeibett-Mischer mit einer Rate von annähernd 1151,2 mbar (2 psig) eintritt. Die Aufprallplatte bewirkt eine gleichmäßige Verteilung oder Zerstreuung des Gemenges des zweiten Pulvers innerhalb des Wirbelbettes des ersten pulverisierten Bestandteils in dem Wirbelbett-Mischer.the mixture of the second powder enters the fluidized bed mixer at a rate of approximately 1151.2 mbar (2 psig). The impact plate causes a uniform distribution or dispersion of the mixture of the second powder within the Fluidizing the first powdered ingredient in the fluidized bed mixer.
Das für das Mischen der zweiten kohäsiven Pulver mit dem UO?-Pulver verwendete Verfahren wird durch die Aktivierung des Verteilers 12 gestartet, wodurch das Leitungssystem für das Gemenge des zweiten Pulvers und die Vortexmühle unter Druck gesetzt werden. Beinahe gleichzeitig wird der Wirbelbett-Mischer 10 aktiviert, damit das innerhalb des Wirbelbett-Mischers enthaltene UO^-Pulver in zufälliger Weise zirkuliert. Der Verteiler wird anfänglich gestartet, um ein durch irgendeine Undichtigkeit bewirktes Austreten des in dem Wirbelbett-Mischer enthaltenen UO?-Pulvers in das pneumatische Leitungssystem 36 über die Aufprallvorrichtung 20 zu verhüten.That for mixing the second cohesive powder with the UO ? The method used for powder is started by activating the distributor 12, whereby the piping system for the batch of the second powder and the vortex mill are pressurized. Almost simultaneously, the fluidized bed mixer 10 is activated so that the UO ^ powder contained within the fluidized bed mixer circulates in a random manner. The manifold is initially started to prevent any leakage of the UO ? Contained in the fluidized bed mixer. -Powder in the pneumatic line system 36 via the impact device 20 to prevent.
Nach dem Aktivieren des Verteilers durch Einführen eines Inertgases, wie N2, an dem Gaseingang bei einem Druck von annähernd 2131,O mbar (25 psig), wird das vorgekühlte Gemenges des zweiten pulverisierten Materials gleichzeitig in den Verteiler bei der Material-Einlaßöffnung 34 eingeführt, worin es in die innere Mischkammer eingezogen und grob unter der durch das einströmende Gas und unter einem Druck darin von weniger als etwa 1358,0 mbar (5 psig) erzeugten Turbulenz gemischt wird.After activation of the manifold by introducing an inert gas such as N 2, to the gas inlet at a pressure of approximately 2131, O, is the pre-cooled batch of the second powdered material introduced mbar (25 psig) at the same time in the distributor at the material inlet opening 34 wherein it is drawn into the internal mixing chamber and mixed roughly under the turbulence created by the incoming gas and at a pressure therein of less than about 1358.0 mbar (5 psig).
Die zu mischenden zweiten Materialien werden gewöhnlich als hydrophob, hydrophil oder hygroskopisch beschrieben. Wegen ihrer kohäsiven Natur können sie leicht große AgglomerateThe second materials to be mixed are usually called described as hydrophobic, hydrophilic or hygroscopic. Because of their cohesive nature, they can easily form large agglomerates
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bilden, die eine schlechte Verteilung liefern.that provide poor distribution.
Hydrophobe Materialien, wie Zinkstearat, öle, Fette und Wachse lösen sich nicht in Wasser, haften jedoch aneinander. Demzufolge müssen die Agglomerate zur Mischung dieses Material-Typs in ihrer Größe herabgesetzt werden, bevor eine adäquate Verteilung erzielt werden kann.Hydrophobic materials such as zinc stearate, oils, fats and waxes do not dissolve in water, but they adhere to one another. Accordingly, the agglomerates for mixing this type of material must be reduced in size before a adequate distribution can be achieved.
Hydrophile Materialien neigen dazu, Wasser zu absorbieren und sich miteinander zu verbinden. In diese Kategorie fallen solche Materialien, wie Kohlehydrate (Stärken, Pflanzengummis, und dergleichen) und komplexe Proteine. Diese Materialien müssen ebenfalls in ihrer Größe herabgesetzt werden, bevor ein adäquates Mischen erzielt wird.Hydrophilic materials tend to absorb water and combine with one another. Fall into this category such materials as carbohydrates (starches, vegetable gums, and the like) and complex proteins. These Materials must also be scaled down before adequate mixing is achieved.
Anorganische Materialien, einschließend Ammoniumbicarbonat, Ammoniumoxalat, Calciumchlorid und Zinkchlorid, bilden eine dritte, als hygroskopisch beschriebene Kategorie. Diese Substanzen absorbieren Feuchtigkeit aus der Luft. Insbesondere sind zerfließliche Materialien hygroskopische Pulver von wasserlöslichen, chemischen Salzen, die sich in aus der Luft absorbiertem Wasser auflösen. Diese Materialien sind schwierig zu handhaben und müssen im trockenen Zustand eingespeist werden.Inorganic materials including ammonium bicarbonate, ammonium oxalate, calcium chloride and zinc chloride form one third category described as hygroscopic. These substances absorb moisture from the air. In particular dissolvable materials are hygroscopic powders of water-soluble chemical salts that dissolve in water absorbed from the air. These materials are difficult to handle and have to be fed in when dry.
Das in dem Verteiler grob gemischte Gemenge des zweiten pulverisierten Materials wird pneumatisch unter einem Druck von annähernd 1082,2 bis 1220,1 mbar (1 psig bis 3 psig), und vorzugsweise unter einem Druck von etwa 1151,2 mbar (2 psig) zu der Vortexmühle zur Zerkleinerung bis zu einer bevorzugten Teilchengröße gefördert. Die Wirkung der Vortexmühle addiert einen Druck von etwa 1151,2 mbar (2 psig), was zu dem etwas höheren Druck führt, bei welchem die MischungThe mixture of the second pulverized material roughly mixed in the distributor is pneumatically pressurized from approximately 1082.2 to 1220.1 mbar (1 psig to 3 psig), and preferably under a pressure of about 1151.2 mbar (2 psig) fed to the vortex mill for grinding to a preferred particle size. The effect of the vortex mill adds a pressure of about 1151.2 mbar (2 psig), which results in the slightly higher pressure at which the mixture
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aus der Vortexmühle zu dem Mischbehälter gefördert wird. Anschließend wird, wie oben diskutiert, dieses zerkleinerte Gemenge des zweiten pulverisierten Materials pneumatisch unter Druck zu der Aufprallvorrichtung innerhalb des Wirbelbett-Mischers transportiert, welche in Zusammenarbeit mit dem Sprudelbett des Gemenges des primären oder ersten pulverisierten Materials, in diesem Falle UO2-PuIver, eine homogene Mischung der Gemenge aus dem ersten und zweiten pulverisierten Material bewirkt.is conveyed from the vortex mill to the mixing container. Then, as discussed above, this comminuted mixture of the second pulverized material is pneumatically transported under pressure to the impact device within the fluidized bed mixer, which in cooperation with the bubble bed of the mixture of the primary or first pulverized material, in this case UO 2 powder, causes a homogeneous mixture of the mixture of the first and second pulverized material.
Sobald eine homogene Mischung der Gemenge des OO2-Pulvers und des zweiten Pulvers erzielt worden ist, wird die homogene Mischung aus den Trichtern mittels einer Vielzahl von Ventilen ausgetragen, wobei ein derartiges Ventil an der öffnung eines jeden Trichters angeordnet ist. Diese Ventile dienen als Ablaßöffnungen für den Mischbehälter, sobald eine homogene Mischung der Pulver erreicht worden ist. Wenn das Mischverfahren beendet ist, wird das gemischte Pulver rasch und wirksam gemäß einem in der US-PS 4 182 383 beschriebenen Verfahren ausgetragen. Andere Ausführungsformen und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich und es sollen die beigefügten Ansprüche alle derartigen Modifikationen umfassen. As soon as a homogeneous mixture of the mixture of OO 2 powder and the second powder has been achieved, the homogeneous mixture is discharged from the funnels by means of a plurality of valves, such a valve being arranged at the opening of each funnel. These valves serve as drainage openings for the mixing container as soon as a homogeneous mixture of the powders has been achieved. When the mixing process is completed, the mixed powder is quickly and efficiently discharged according to a method described in U.S. Patent 4,182,383. Other embodiments and uses of the present invention will be readily apparent to those skilled in the art, and it is intended that the appended claims cover all such modifications.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Anmeldung ein Verfahren zur Einführung von zweiten kohäsiven Pulvern in einen verbesserten, UO~-Pulver enthaltenden Wirbelbett-Mischer, und zum Mischen derartiger zweiter kohäsiver Pulver mit dem UO^-Pulver in dem Wirbelbett-Mischer, und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens. Die Vorrichtung umfaßt einen Verteiler, eine verbesserte, unter Druck arbeitende Vortexmühle, ein pneumatisches Fördersystem, das inIn summary, the present application relates to a method for introducing second cohesive powders into an improved fluidized bed mixer containing RO powder, and for mixing such second cohesive powders with the RO ^ powder in the fluidized bed mixer, and devices to carry out the procedure. The apparatus includes a manifold, an improved one that operates under pressure Vortex mill, a pneumatic conveyor system used in
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turbulenter Strömung arbeitet, und einen verbesserten Wirbelbett-Mischer. Das Verfahren und die Vorrichtung ermöglichen die Einführung und die gleichmäßige Verteilung eines zweiten, kohäsiven, pulverisierten Bestandteils oder derartiger Bestandteile mit hydrophoben, hydrophilen oder hygroskopischen Eigenschaften in den Wirbelbett-Mischer in der Nachbarschaft des Bodens des Wirbelbettes darin während der Mischoperation, wodurch das Mitreißen des Gemenges des zweiten Pulvers auf ein Minimum herabgesetzt und eine homogene Mischung von Pulvern erhalten wird.turbulent flow works, and an improved fluidized bed mixer. The method and the device enable the introduction and the even distribution of a second, cohesive, powdered component or such components with hydrophobic, hydrophilic or hygroscopic Properties in the fluidized bed mixer in the vicinity of the bottom of the fluidized bed in it while the mixing operation, whereby the entrainment of the mixture of the second powder is minimized and a homogeneous one Mixture of powders is obtained.
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