DE3401687A1

DE3401687A1 - Gravity mixer

Info

Publication number: DE3401687A1
Application number: DE19843401687
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Ing. 6052 Mühlheim Hahn
Original assignee: HAHN VERFAHRENSTECHNIK GmbH; HAHN VERFAHRENSTECH; Hahn Verfahrenstechnik 6052 Muehlheim GmbH
Current assignee: Hahn Verfahrenstechnik 6053 Obertshausen De GmbH
Priority date: 1984-01-19
Filing date: 1984-01-19
Publication date: 1985-07-25

Abstract

Mixing and homogenising of pourable bulk solids in silos is achieved by withdrawing material under the influence of gravity at different layer levels and mixing it in downstream mixing chambers. In order to simplify the process, a central mixing tube is installed, which has a plurality of partitions in a longitudinal direction and which takes in material at various bed levels and mixes it in the mixing chamber integrated into the silo. The mixing chamber and the central mixing tube are designed so as to be able to discharge displaced air or fluidising air into the upper silo space, without interfering with the material flow into the mixing chamber.

Description

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Die Erfindung betrifft einen Gravitationsmischer für rieselfähige, pulverfbrmige oder granuläre Schüttgüter mit dem Merkmal, daß in den Mischbehälter nacheinander eingefüllte, unterschiedliche Chargen durch Entnahme des Füllgutes an verschiedenen, in der Höhe unterschiedlichen Entnahmestellen durch ein zentrales Mehrkammer-Mischrohr am Auslauf als nahezu homogenes Gemisch abgezogen werden.The invention relates to a gravitational mixer for pourable, powdery or granular bulk goods with the feature that in the mixing container different batches filled in one after the other by removing the filling material at different extraction points with different heights through a central one Multi-chamber mixing tube at the outlet can be withdrawn as an almost homogeneous mixture.

Einen generellen Fberblick iber Ausführungsarten von Gravitationsmischern und Probleme der Mischtechnik wird insbesondere in der Zeitschrift WAufbereitungstechnik 1980, Heft 2, Seite 45 - 56' gegeben. Im einzelnen soll auf die nachstehenden Mischer näher eingegangen werden, Es sind Gravitationamischer bekannt, bei denen das Material aus unterschiedlichen Behälterhöhen durch je eine separate Falleitung abgezogen wird. Diese separaten Entnahmeleitungen münden in einer dem eigentlichen Mischbehälter nachgeschalteten Mischkammer. Diese Mischer haben den Nachteil, daß gliedes einzelne Entnahmerohr statisch so ausgelegt werden muß, daß es die Querkräfte einstürzender Materialbrücken aufnehmen kann. Das bedeutet, daß die Rohre ausreichend ausgesteift werden müssen mit allen sich daraus ergebenden statischen Nachteilen für den Mischbehälter. Desweitere-n liat dieser Mischer den Nachteil, daß für die Erzielung eines guten Mischeffektes mehrere Entnahmestellen, d.h. auch mehrere Entnahmerohre, vorgesehen werden müssen. Um einen gleichmäßigen Abzug des Mischgutes über alle Entnahmerohre zu erhalten, muß sowohl im Mischbehälter als auch in der nachgeschalteten Mischkammer Massenfluß herrschen.A general overview of gravity mixer designs and problems of mixing technology is discussed in particular in the journal WAufverarbeitungstechnik 1980, issue 2, pages 45 - 56 'given. In detail, refer to the mixers below will be discussed in more detail, There are known Gravitationamischer, in which the material deducted from different container heights through a separate downpipe will. These separate extraction lines open into one of the actual mixing containers downstream mixing chamber. These mixers have the disadvantage that the limb is individual The sampling tube must be designed statically so that it collapses the transverse forces Can accommodate material bridges. This means that the pipes are adequately stiffened must be with all the resulting static disadvantages for the mixing container. Furthermore, this mixer liat the disadvantage that for achieving a good Mixing effect, several extraction points, i.e. also several extraction pipes, are provided Need to become. To ensure that the material to be mixed is drawn off evenly over all extraction pipes must be obtained both in the mixing container and in the downstream mixing chamber Mass flow prevail.

Es sind desweiteren Mischer mit einem zentralen Entnahmernhr bekannt, bei denen in unterschiedlicher Silohöhe das Füllgut über Einlauföffnungen dem zentralen Mischrohr zufließt. Damit das Rohr nicht in der untersten Öffnung bereits volläuft, messen die Einlaufquerschnitte auf die gesamte Entnahmeleistung abgestimmt werden. Dies bedeutet bei kleinen Entnahmeleistunoen relativ kleine Querschnitte mit der Gefahr, daß durch Brückenbilduno kein Material mehr in das Mischrnhr einlaufen kann. Da das Fließverhalten sowohl vom Produkt als auch von der Füllhöhe abhängig ist, kann die den einzelnen Öffnungen zufließende Produktmenne sehr unterschiedlich sein. Dadurch ist es dem Zufall herlacsen, an welchen Stellen noch Material in das Mischrohr fließt und eine gleichmäßige Vermischung ist nicht sichergestellt.There are also known mixers with a central extraction nozzle, where in different silo heights the filling material via inlet openings to the central one Mixing pipe flows in. So that the pipe does not fill up in the lowest opening, measure the inlet cross-sections to be matched to the total withdrawal capacity. With small withdrawal capacities, this means relatively small cross-sections with the There is a risk that no more material can enter the mixing pipe due to the formation of bridges. Since the flow behavior depends on both the product and the filling level, the amount of product flowing into the individual openings can be very different. This means that it is a matter of chance at which points there is still material in the mixing tube flows and uniform mixing is not ensured.

Desweiteren sind Mischer bekannt, bei denen das Material über konzentrisch angeordnete Entnahmerohre dem Mischerauslauf zugeführt wird. Setzt man gleiche Teilströme an allen Entnahmestellen, d.h. an allen Rohrenden voraus, so müssen die äußeren konzentrischen Rohre als relativ schmale Ringkanäle ausgebildet werden. Diese neigen zur Verstopfung bzw. Brückenbildung im Bereich des Einlaufquerschnittes, so daß wiederum eine gleichmäBige Mischgüte in Frage gestellt ist.Furthermore, mixers are known in which the material is concentric arranged extraction pipes is fed to the mixer outlet. If one sets the same partial flows at all tapping points, i.e. at all pipe ends in front, the outer concentric tubes are designed as relatively narrow annular channels. These tend to for clogging or bridging in the area of the inlet cross-section, so that a uniform mixing quality is again called into question.

Es ist ein Gravitationamischer bekannt, bei dem das zentrale Entnahmerohr ersetzt wird durch ineinandergreifende konische Trichter, bei dem jeweils der konische Auslauf mit kleinerem Durchmesser in den nachgeschalteten mit größerem Durchmesser mündet, ähnlich den bekannten Beladeteleskopen. Herrscht in den konischen Behälterteil Massenfluß, so wird in dem jeweils nachgeschalteten Teil sowohl Material über den entstehenden Rinoquerschnitt als auch über den vorgeschalteten Konus zulaufen. Dadurch ist sichergestellt, daß an vielen Stellen des Silos Material aufgenommen und vermischt wird. Nachteile dieses Mischers ergeben sich zunächst aus den statischen Erfordernissen, ein derartiges Gebilde im Silo stabil zu befestigen, da es äußerst instabil ist und sich wie eine 'Gliederkette' verhält. Querlräfte, d.h. einstürzende Materialbrücken, können nur durch erhebliches Aussteigen der ganzen Konstruktion aufgefangen werden. Desweiteren sind beim Auslaufen des Schüttgutes entstehende 5ilokr§fte bei großen Silos. über die Aufhängung am Silodach und damit über den gesamten zylindrischen Behälterteil aufzufangen. Das Abstützen der Konstruktion im Konus ist aufgrund der zu erwartenden Knicklasten nur nach erheblicher Aussteifung der Mischvorrichtung möglich. Dies bedeutet jedoch, daß die Zulaufquerschnitte zu den einzelnen Ringkanälen durch Tragstäbe teilweise verdeckt werden und ein ungehinderter Materialzulauf nicht mehr gegeben ist. Dies führt zwangsläufig zu BetriebastOrungen. Setzt man desweiteren voraus, daß an glieder Aufgabestelle die gleiche Materialmenge aufgenommen werden soll, so ergeben sich bei hohen Silos, d.. h. bei einer großen Anzahl von Aufnahmekonen, relativ kleine Ringquerschnitte mit den bereits g-eschildert.en Nachteilen. Werden diese Ringquerschnitte jedoch überdimensioniert, so nimmt der Mischer im unteren Bereich zu viel Material auf, so daß Material aus dem oheren Teil des Silos nicht mehr beigemischt wird.A gravitation mixer is known in which the central extraction pipe is replaced by interlocking conical funnels, in each of which the conical Spout with a smaller diameter in the downstream with a larger diameter opens, similar to the known loading telescopes. Dominates the conical part of the container Mass flow, so is in the downstream part both material on the resulting Rino cross-section as well as over the upstream cone. Through this it is ensured that material is picked up and mixed at many points in the silo will. Disadvantages of this mixer result from the static requirements, a to fix such a structure in the silo stable because it is extremely unstable and behaves like a 'link chain'. Transverse forces, i.e. collapsing material bridges, can only be absorbed by getting out of the entire construction considerably. Furthermore, when the bulk material leaks, there are 5 linear forces in the case of large ones Silos. via the suspension on the silo roof and thus over the entire cylindrical Collect part of the container. The support of the construction in the cone is due to the Buckling loads to be expected only after considerable stiffening of the mixing device possible. However, this means that the inlet cross-sections to the individual ring channels are partially covered by supporting rods and not an unimpeded supply of material more is given. This inevitably leads to operational disruptions. If you continue to bet assume that the same amount of material will be added to the feed point should result in high silos, i. with a large number of recording cones, relatively small ring cross-sections with the disadvantages already mentioned. Will However, if these ring cross-sections are oversized, the mixer takes in the lower Too much material in the area so that material from the top of the silo does not more is added.

Die geschilderten Nachteile werden durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Gravitationsmischer vermieden. Wie in den geschilderten Mischsystemen muß in dem erfindúngsgemäBen Mischer Massenfluß herrschen, da andernfalls das im Kernbereich gelagerte Material vorzugsweise dem Mischrohr zufließt. Aufgrund der bekannten Schüttgutmechanik ist es Stand der Technik, den Siloauslauf so zu gestalten, daß im gesamten Mischer Massenfluß herrscht.The disadvantages outlined are proposed by the invention Avoided gravitational mixers. As in the mixed systems described, in the Mixer according to the invention, mass flow prevail, otherwise in the core area stored material preferably flows to the mixing tube. Due to the well-known bulk material mechanics it is state of the art to design the silo outlet so that the entire mixer There is mass flow.

Der erfindungsgemäßeGravitationsmischer besteht aus dem eigentlichen Mischbehälter und einem zentralen Mehrkammer-Mischrohr.The gravity mixer according to the invention consists of the actual Mixing container and a central multi-chamber mixing tube.

Die Querschnitte des Mischrohres werden in Rechteckform gewählt, da aufgrund der bekannten Gesetze der Schüttgutmechanik in Rechteckquerschnitten Brückenbildung sicherer als in Kreisquerschnitten gleicher Fläche vermieden wird. Im Bereich des Mischerauslaufes werden die einzelnen Materialstrume aus den unterschiedlichen Silohöhen zusammengeführt.The cross-sections of the mixing tube are chosen to be rectangular, as due to the well-known laws of bulk material mechanics bridging in rectangular cross-sections safer than is avoided in circular cross-sections of the same area. In the area of the The individual material streams from the different silo heights become the mixer outlet merged.

Nachstehend wird der erfindungsgemäße Gravitationsmischer näher beschrieben.The gravitational mixer according to the invention is described in more detail below.

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch das Entnahmerohr und den Mischerauslauf.Figure 1 shows a longitudinal section through the extraction pipe and the mixer outlet.

Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch den Gravitationsmischer.Figure 2 shows a cross section through the gravitational mixer.

Figur 3 zeigt ein Anwendungsbeispiel in der Gesamtansicht.Figure 3 shows an application example in the overall view.

Figur 4 und 5 zeigen weitere Anwendungsbeispiele fOr schwer fließende Produkte.Figures 4 and 5 show further application examples for poorly flowing Products.

Der Mischer besteht aus dem eigentlichen Mischhehälter 1, der aus einem zylindrischen Teil 2 und einem knnischen Teil 3 gebildet wird. Die Neigung des konischen Teiles 3 wird so gewählt, daß im Behälterraum 1I Massenfluß herrscht. Im Mischbehälter 1 ist das eigentliche Mischrohr 4 installiert. Dieses Mischrohr 4 ist im dargestellten Beispiel in 4 Rechteckkanäle 5a - 5d unterteilt. Diese Kanäle durchlaufen das gesamte zentrale Mischrohr 4 und weisen in unterschiedlichen Höhen die Einlauföffnungen 6a - 6d auf. Weitere IJnterteilung in eine größere Anzahl von Rechteckkanälen ist grundsätzlich möglich.The mixer consists of the actual mixing container 1, which consists of a cylindrical part 2 and a knical part 3 is formed. The inclination of the conical part 3 is chosen so that there is a mass flow in the container space 1I. The actual mixing tube 4 is installed in the mixing container 1. This mixing tube 4 is subdivided into 4 rectangular channels 5a-5d in the example shown. These channels pass through the entire central mixing tube 4 and point at different heights the inlet openings 6a-6d. Further subdivision into a larger number of Rectangular ducts are basically possible.

Das zentrale Mischrohr 4 durchdringt im konischen Behälterteil 3 den Entlastungskegel 5, der dazu dient, den Behälterauslauf 6 vom Materialdruck zu entlasten und den Materialzulauf aus dem Behälterraum 1t zu dem so entstehenden Mischraum 7 auf die Entnahmeleistung des Mischrohres abzustimmen. Das Mischrohr 4 und der Entlastungskegel 5 werden mittels sattelförmig ausgebildeten Halterungen A am Behälterkonus 3 befestigt. Die aufgrund dieser Konstruktion entstehenden Zulaufqunrschnitte 9a - C3f,( sind in Figur 2 als Ringsegmente zu erkennen. Die Fläche dieser Ringsegmente 9a - 9d soll zusammengenommen im dargestellten Beispiel ca. 1/5 der Fläche des zentralen Mischrohres 4 entsprechen, so daß an allen Ab-zugstellen die gleiche Material menge abgezogen wird. Der obere Teil des Mischrohres 4 wird so am Rehälterdach befestigt, daß keine Längskräfte auf das Behälterdach übertragen werden. Dazu dient die Halterung 10 mit Gleitsitz des Mischrohres. Die gesamte statische Last wird ueber die sattelförmigen Halterungen 8 auf den Behälterkonus 3 übertragen. Aufgrund der Wabenkonstruktion des Mischrohres 4 ist die Festigkeit ausreichend hoch, so daß auch Querkräfte durch einstürzende Materialbrücken aufgefangen werden können. Ein weiterer Vorteil entsteht infolge der mehrzelligen Ausführung des Mischrohres dadurch, daß ein zentraler Abluftkanal 11 gebildet wird, dessen Funktion in den nachfolgenden Anwendungsfällen noch näher beschrieben wird.The central mixing tube 4 penetrates the conical container part 3 Relief cone 5, which is used to relieve the container outlet 6 from the material pressure and the material feed from the container space 1t to the resulting mixing space 7 to match the extraction capacity of the mixing pipe. The mixing tube 4 and the Relief cones 5 are attached to the container cone by means of saddle-shaped holders A 3 attached. The inlet cross sections 9a resulting from this construction - C3f, (can be seen in Figure 2 as ring segments. The area of these Ring segments 9a-9d should together be about 1/5 of the area of the central one in the example shown Mixing tube 4 correspond, so that the same amount of material at all extraction points is deducted. The upper part of the mixing tube 4 is attached to the roof of the reed container, that no longitudinal forces are transmitted to the container roof. The bracket is used for this 10 with sliding fit of the mixing tube. The entire static load is transferred to the saddle-shaped Transfer the brackets 8 to the container cone 3. Due to the honeycomb construction of the mixing tube 4, the strength is sufficiently high so that transverse forces through collapsing bridges of material can be absorbed. Another benefit arises as a result of the multi-cell design of the mixing tube in that a central exhaust air duct 11 is formed, the function of which will be explained in more detail in the following applications is described.

Jeder Mischkanal 5a - 5d endet im unteren Bereich des Mischrohres 4 mit der Austrittsöffnung 1Za - 12d. Im Bereich dieser Offnungen ist jeweils ein schräges Leitblech 13 vorgesehen, das in der gleichen Neigung wie der Silokonus ausgebildet wird, damit auch im Mischraum 7 Massenfluß herrscht. Diese schrägen Auslauf-Leitbleche 13 bilden zusammen den EntlOftungsraum 20 in Form eines Pyramidenstumpfes.Each mixing channel 5a-5d ends in the lower area of the mixing tube 4 with the outlet opening 1Za - 12d. In the area of these openings there is a inclined baffle 13 is provided, which has the same inclination as the silo cone is formed so that there is also 7 mass flow in the mixing chamber. This sloping Outlet baffles 13 together form the ventilation space 20 in the form of a truncated pyramid.

Im Mischraum 7 vermischen sich die Teilstrdme aus den A-bzugskanälen 5a - 5d mit dem Teilstrom, der aus den RinRsegmenten-9a - 9d direkt aus dem BehSlterraum 1t dem Mischraum 7 zufließt.In the mixing space 7, the substreams from the extraction ducts mix 5a - 5d with the partial flow that comes from the RinRsegmenten 9a - 9d directly from the container space 1t flows into the mixing chamber 7.

Figur 3 zeigt ein Anwendungsbeispiel für den Erfindungsgegen stand Der Gravitationsmischer wird über die Förderleitung 14 pneumatisch befüllt. Die Förderluft entweicht Ober das EntlOftungsfilter 15. Das Fördergut staut sich im Behälterraum 11 und fließt nach Erreichen des jeweiligen Füllstandes in die Einlauföffnungen 6a - 6d des Mischrohres 4. Das Mischgut wird bar die Zellenradschleuse 16 abgezogen und der nachgeschalteten pneumatischen Förderanlage 17 zugeführt. Mittels Umschaltklappe 18 ist es auch meglish, das Material im Kreislauf zu fahren und ständig zti mischen. Grundsätzlich sind ach andere Austran- und Fördersysteme möglich. Die bei der Förderung mit Zellenradschleusen anfallende Leckluft strömt im unteren Rereich 19 in die Entlüftungshaube 70 und von dort in den zenralen Kanal 11, der aus den Kanälen 5a - 5d gebildet wird, in das Mischrohr ein und gelangt so am Austrittsende 21 zum EntlVif+ungsfilter 15. Dies hat den Vorteil, daß die dem Materialstrom entgenengerichtete Luftströmung den Mischprozeß nicht stört bzw. bei Fiillgütern mit unterschiedlichem Schiittgewicht Entmischungen vermeidet.Figure 3 shows an application example for the subject of the invention The gravity mixer is filled pneumatically via the delivery line 14. the Conveying air escapes through the ventilation filter 15. The conveyed material accumulates in the Container space 11 and flows into the after reaching the respective filling level Inlet openings 6a-6d of the mixing tube 4. The material to be mixed is drawn off the rotary valve 16 in bar and fed to the downstream pneumatic conveyor system 17. By means of a switchover flap 18 It is also meglish to circulate the material and mix it continuously. In principle, other discharge and delivery systems are also possible. The one in the promotion Leakage air occurring with rotary valves flows in the lower area 19 into the ventilation hood 70 and from there into the central channel 11, which is formed from the channels 5a - 5d, into the mixing tube and thus reaches the discharge filter 15 at the outlet end 21. This has the advantage that the air flow directed counter to the material flow does not interfere with the mixing process or in the case of fillings with different weight Avoids segregation.

Figur 4 zeigt einen weiteren Anwendungsfall fOr Füllgüter, die im Bereich der Ringsegmente 9a - 9d bereits zu Brückenbildung neigen. m störungsfreies Auslaufen des Füllgutes aus dem Siloraum 1' in den Mischraum 7 zu gewährleisten, werden am Entlastungskonus 5 Fluidisierelemente 22 installiert, die in bekannter Weise mit Druckluft beaufschlagt werden und das Füllgut in einen fließfähigen Zustand versetzen. Die Fluidisierluft entweicht im Bereich 19 durch den zentrale Kanal 11, wie oben bereits geschildert, zum Entlüftungsfilter 15. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, daß die Fluidisierluft als Nebeneffekt eine Transportwirkung im Bereich der Ring segmente 9a - 9d auf das Mischgut ausübt.Figure 4 shows a further application for filling goods, which in The area of the ring segments 9a-9d already tend to form bridges. m trouble-free To ensure that the filling material runs out of the silo space 1 'into the mixing space 7, 5 fluidizing elements 22 are installed on the relief cone, which in known Way to be acted upon with compressed air and the filling material in a flowable state offset. The fluidizing air escapes in area 19 through the central channel 11, as already described above, to the vent filter 15. This measure is ensures that the fluidizing air has a transport effect in the Area of the ring segments 9a-9d exerts on the mix.

Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel för schwerfließende Mischer, In diesem Fall werden die Fluidisiereinrichtungen 23 vom Siloraum 1t bis in den Mischraum 7 am Konus 3 verlegt. Das zentrale Mischrohr 4 wird mit sich nach unten erweiterndem Querschnitt ausgeführt, sn daß die puerschnitte der Kanäle 5a - 5d im unteren Bereich 19 merklich größer sind als im oberen Bereich 21. Der zentrale Kanal 11 weist über die ganze Länge des Mischrohres 4 den gleichen Juerschnitt auf.Figure 5 shows a further embodiment for poor flowing Mixer, in this case the fluidizing devices 23 from the silo space 1t to Relocated to the mixing chamber 7 on the cone 3. The central mixing tube 4 is after executed below widening cross-section, sn that the cross sections of the channels 5a - 5d in the lower area 19 noticeable are larger than in the upper area 21. The central channel 11 has the same over the entire length of the mixing tube 4 Juschnitt on.

Claims

PROTECTION CLAIMS 1.) Gravitation mixer for pourable, powdery or granular bulk goods in a manner known per se consisting of the cylindrical container 1 with a conical outlet 3 and a central mixing tube 4 characterized in that that the central mixing tube 4 consists of individual ones arranged around the central channel 11 two or more rectangular channels 5a-5d, and these rectangular channels at the bottom Each end is provided with an outlet opening 12, which is below the discharge hood 5 end in the mixing space 7 and form the ventilation hood 20, the mixing groove through Inlet openings ha-6d taken at different heights from the container space 1t and the mixing space 7 is fed.

2.) ravitation mixer according to claim 1, characterized in that the central mixing tube 4 is attached to the cone 3 by means of saddle-shaped brackets R is, so that the material feed from the container space 1 into the mixing space 7 via ring segments 9a-9d takes place.

3.) Gravitational mixer according to claim 1 and 2, characterized in that that the central mixing tube 4 by means of fastening device 10 in the longitudinal direction is slidingly attached to the container roof, whereby the static load is only in the silo cone is absorbed and the transverse forces formed by the rectangular channels 5a-5d Honeycomb construction of the central mixing tube 4 can be added.

4.) Gravitational mixer according to claim 1 - 3 characterized in that that the fluidizing air required for fluidizing devices for poorly flowing products or leakage air from downstream devices through the central channel 11 the Vent filter 15 is supplied.