FI94230B - Menetelmä ja laite nestepaineen avulla tapahtuvaa materiaalien massasiirtoa varten - Google Patents

Description

94230

Menetelmä ja laite nestepaineen avulla tapahtuvaa materiaalien massasiirtoa varten

Keksintö liittyy nestepaineen avulla tapahtuvaan 5 materiaalien massasiirtoon ja erityisesti se koskee menetelmää ja laitetta nestepaineen avulla tapahtuvaa massa-siirtoa varten.

Keksintöä voidaan edullisesti käyttää kaivosteollisuudessa, rakentamisessa, metallurgiassa ja maanviljelyk-10 sessä nestepaineen avulla pitkän matkan päähän tapahtuvaa materiaalien massasiirtoa varten.

Erityisen kiinnostava keksinnön käyttö on nestepaineen avulla tapahtuvassa materiaalien massasiirrossa varsinkin käsiteltäessä mineraaliraaka-aineita, malmien ri-15 kastamisessa sekä huuhdontapaikoilla ja malmiesiintymillä avolouhostoiminnassa ja maanalaisessa kaivostoiminnassa, käsiteltäessä hienojakoista hiiltä lämpövoimalaitoksissa, siirrettäessä rikastusperiä varastointipaikkoihin, siirrettäessä jäteaineita sekä vesirakennustoiminnassa.

20 Menetelmä ja laite nestepaineen avulla tapahtuvaa materiaalien massasiirtoa varten on tarkoitettu ratkaisemaan pääongelmana oleva siirrettävien osasten ja paineyk-sikön liikkuvien ja putkiosien välisen kosketuksen eliminointi niiden hiomiskulumisen välttämiseksi, paljon te-25 hokkaampien vesipumppujen käyttäminen pienen paineen ke- « hittävien lietepumppujen korvaamiseksi sekä suuren tiheyden omaavien suspensioiden siirto.

Tavanomainen materiaalien massasiirto lietepumppuja käytettäessä tapahtuu suspension tiheyden ollessa enintään 30 15 %. Siirtomatkan ollessa pitkä on yleensä oltava väli- pumppausasemia, jotka voidaan edullisesti korvata yhdellä asemalla, joka käsittää laiteryhmän materiaalin kuljettamiseksi nestepaineen avulla käyttäen vaihdellen saman putkijohdon yhteydessä yhtä tai useampaa vesipumppua suuren 35 tiheyden omaavan suspension syöttämiseksi putkijohdon kautta siirron kokonaiskapasiteetin suurentamiseksi.

• « 2 94230 Tällaisiin menetelmiin ja laitteisiin nestepaineen avulla tapahtuvaa materiaalien massasiirtoa varten liittyy joukko vaatimuksia, jotka määräytyvät toiminnan erityisluonteesta ja jotka vaikuttavat taloudelliseen tehokkuu-5 teen ja luotettavuuteen.

Ensinnäkin nestepainetta käyttävän siirtomenetelmän luotettavuuden määrää se, miten hyvin tällaisten menetelmien toteuttamiseen käytettävät laitteet purkaustilassa toimivat tukkeutumatta. Nestepaineen avulla tapahtuvaan 10 materiaalien massasiirtoon käytettävien laitteiden taloudellinen tehokkuus riippuu putkijohtoon syötetyn suspension tiheydestä, siirron aikana tapahtuvien tiheysmuutosten esiintymättömyydestä, laitteiden kammioiden mahdollisimman pienestä painehäviöstä ja mahdollisuudesta valmistaa ja 15 siirtää nestepaineen avulla tasaisen laadun, hiukkaskoon ja ainekoostumuksen omaavaa suspensiota. Merkillepantavaa on, että suspension tiheys on suoraan verrannollinen nestepaineen avulla tapahtuvan materiaalien massasiirron omi-naisenergiankulutukseen. Ominaisenergiankulutus riippuu 20 pumpun kammioon kehittämästä paineesta, jonka määrää suspension valmistus- ja purkausmenetelmä, sekä myös paineen-alaisen nesteen syöttöputken ja materiaalin purkausputken sijainnista.

Nykyisin on käytettävissä kolme erityyppistä mene-25 telmää nestepaineen avulla tapahtuvaa materiaalin massa- • · < ‘ siirtoa varten, joissa materiaali purkautuu alaispäin suuntautuvana virtauksena, ylöspäin suuntautuvana virtauksena ja vaakasuunnassa tapahtuvana virtauksena. Vähiten luotettava on alaspäin suuntautuvaa virtausta käyttävä 30 menetelmä, johon liittyy usein se, että purettava materiaali tukkii putken, ja jolle on ominaista kiinteiden ja - - nestekomponenttien huono sekoittuminen kammiossa. Myös vaakasuuntaista purkausta käyttävään menetelmään liittyy purkausputken usein tapahtuva tukkeutuminen, ja se yleensä 35 edellyttää ohitusputkien käyttämistä, jolla on negatiivi- « I· · «Ml till. I I IM ( 3 94230 nen vaikutus valmistettavan ja siirrettävän suspension tiheyteen.

Menetelmä, jossa suspensio puretaan ylöspäin suuntautuvana virtauksena on luotettavin, mitä tukkeutumatto-5 muuteen tulee.

Jokaiselle edellä mainitulle menetelmälle on kuitenkin ominaista se, että suspension tiheys jatkuvasti pienenee toiminnan aikana purkausjakson lopulla.

Lisäksi sen jakson aikana, jolloin materiaalia syö-10 tetään kammioon laadultaan ja koostumukseltaan erilaisena, myöskin purkaus tapahtuu yleensä materiaalin ollessa laadultaan epätasaista ilman sen homogenisoitumista, jolloin materiaalinkäsittelyjärjestelmän toiminnan stabiilisuus kokonaisuudessaan huononee.

15 Ennestään tunnettu on menetelmä nestepaineen avulla tapahtuvaa materiaalien massasiirtoa varten, joka menetelmä käsittää materiaalimassan syöttämisen kammioon sen täyttämiseksi, paineenalaisen nesteen syöttämisen samanaikaisesti kammion yläosaan ja ohitusputken kautta kammion 20 alaosaan suspension kiinteiden ja nestekomponenttien sekoittamiseksi ja materiaalimassan purkamiseksi kammiosta viistosti ylöspäin suuntautuvana suspension virtauksena suspension siirtämiseksi. Purettavan suspension tiheyttä säädetään suurentamalla tai pienentämällä kammion yläosaan 25 paineenalaisena syötettävän nesteen määrää.

'* Ennestään tunnettu on laite, joka toteuttaa mene telmän nestepaineen avulla tapahtuvaksi materiaalien siirtämiseksi ja joka käsittää pystysuuntaisen kammion, jonka yläosassa on syöttöaukko.

30 Kammion alaosassa on nesteen laskuputki, joka on yhteydessä kammioon sijoitettuun rei'itettyyn putkeen, ja - - kammion yläosassa on paineenalaisen nesteen syöttöputki, joka on yhdistetty nesteen laskuputkeen ohitusputken välityksellä.

35 « 4 94230

Kammion alaosassa on materiaalimassan purkausputki ja sen pää on sijoitettu kammion pohjan yläpuolelle, ja laskuputkessa ja purkausputkessa on niiden pituussuuntaiset aukot toisiaan vastapäätä ja nämä aukot ovat suljetta-5 vissa työntöpellin avulla.

Purkausputken kalteva asento ei pysty estämään putken tukkeutumista varsinkaan työntöpellin ollessa suljettuna. Vaikkakin on mahdollista säätää suspension tiheyttä siten, että se pysyy vakiona, on kuitenkin mahdotonta saa-10 vuttaa suuria tiheysarvoja, koska pituussuuntaisten aukkojen tulisi olla täysin auki purkausjakson alussa, ja johtuen siitä, että aukot on sijoitettu vastakkain, osa nesteestä suuntautuu purkausputkeen ilman että siirrettävää materiaalia kulkeutuu sen mukana. Jakson lopussa, aukkojen 15 ollessa suljettuna, paineenalainen neste syötetään pur kausputkeen kammion yläosasta, josta myös aiheutuu suspension tiheyden pieneneminen.

Alaosaan syötetyn paineenalaisen nesteen virtauksen muutos saadaan aikaan joko pumpun avulla tai siirtämällä 20 työntöpeltiä. Nestevirtauksen säätäminen pumpun avulla ei kuitenkaan aiheuta muutosta tällä menetelmällä valmistetun suspension tiheydessä.

Tiheyden muutos aikaansaadaan muuttamalla työntö-pellin asentoa aukkoon nähden. Tämä on kuitenkin hyvin 25 vaikeata johtuen siitä, että työntöpelti toimii kohtisuo-·* rassa syötettävän paineenalaisen nesteen suuntaa vastaan, ja johtuen vastaavista suurista dynaamisista kuormituksista, jotka suurentavat energian kulutusta.

Suspension purkaminen viistosti ylöspäin suuntautu-30 vana virtauksena edellä kuvatussa menetelmässä kammion vaakasuorasta osasta ei aikaansaa materiaalimassan hiuk-- kaskoon ja ainekoostumuksen homogenisoitumista.

Laitteen varustaminen ohitusputkella ja paineenalaisen nesteen syöttäminen vuorotellen vaakasuuntaisen 35 syöttöputken ja viiston laskuputken kautta aiheuttaa olen- ia ia ί tmi i i nai i 5 94230 naisen painehäviön kammiossa menetelmää toteutettaessa, joka vaikuttaa negatiivisesti siirtomatkaan ja menetelmän kokonaisenergiankulutukseen.

Ennestään tunnettu on myös menetelmä nestepaineen 5 avulla tapahtuvaa materiaalien massasiirtoa varten, joka menetelmä käsittää materiaalimassan syöttämisen kammioon sen täyttämiseksi, paineenalaisen nesteen samanaikaisen syöttämisen ohitusputken kautta kammion yläosaan sekä paineenalaisen nesteen syöttöputken kautta kammion ala- tai 10 pohjaosaan, nesteen saamisen siirtymään kierteistä johtoelintä pitkin purkausputken sisäänmenoaukkoa kohti nesteen ja kiinteiden komponenttien sekoittamiseksi ja materiaali-massan purkamiseksi kammiosta ja sen siirtämiseksi neste-paineen avulla.

15 Ennestään tunnettu on laite nestepaineen avulla tapahtuvaa materiaalien massasiirtoa varten, joka laite käsittää kammion, jossa on katkaistun kartion muotoinen pohja ja aukolla varustettu putki materiaalimassan syöttämistä varten sekä ohitusputki, jonka yläpää on kiinnitetty 20 kammion yläosaan ja jonka alapää on yhdistetty paineenalaisen nesteen syöttöputkeen. Nesteen syöttöputki on kiinnitetty kammion alaosaan siten, että sen ulostuloaukko sijaitsee kammion seinämän ja kammion pohjan keskikohtaan asennetun ylöspäin suuntautuvan metallitangon välissä.

25 Kammio on myös varustettu materiaalimassan purkamista var-ten putkella, joka sijaitsee kammion alaosassa vaakasuuntaisena ja on paineenalaisen nesteen syöttöputkea vastapäätä ja sen alapuolella.

Laite käsittää myös ohjauslevyn materiaalimassan 30 poistamista ja purkamista varten, joka levy on ylöspäin suuntautuvan tangon ympärillä kammion pohjan kartiomaisen pinnan suuntaisena, levyn yläosan ollessa kiinnitetty kammion seinämään paineenalaisen nesteen syöttöputken alapuolella ja levyn alaosan ollessa kiinnitetty materiaalimas-35 san vaakasuuntaisen virtauksen purkausputken sisäänmeno- • 6 94230 aukon yläpuolelle. Paineenalaisen nesteen syöttöputken ulostuloaukon yläpuolella kammion seinämässä on suojaava estelevy, joka estää materiaallmassan aiheuttaman ulostuloaukon tukkeutumisen syötön aikana.

5 Laite joka toteuttaa purkauksen vaakasuuntaisena virtauksena el pysty estämään purkausputken sisäänmenoau-kon tukkeutumista edes suojaavaa estelevyä käytettäessä. Erityisiä vaikeuksia aiheutuu käynnistettäessä laite jakson alussa tai jakson keskellä tapahtuneen äkillisen py-10 säytyksen jälkeen, kun ohjauslevy ja kammion kartiomainen pohja ovat materiaallmassan peitossa purkausputken sisään-menoaukon tasolle asti.

Nestemäisten ja kiinteiden komponenttien sekoittuminen edellä kuvatussa menetelmässä tapahtuu faasirajalla, 15 toisin sanoen käsiteltävän materiaallmassan ja suuren nopeuden omaavan, kammion pohjalla kierteisesti purkausputken sisäänmenoaukkoa kohti liikkuvan, nestevirtauksen alkukohdan ylemmän rajapinnan välillä. Siirrettävän suspension tiheyden muutokset tapahtuvat purkausjakson lopulla 20 vain, jos faasirajapintaan valuu kammion yläosasta ohi-tusputken kautta lisää nestettä.

Nestepaineen avulla tapahtuvassa materiaalien massasiirrossa etäisyyden ollessa pitkä virtaus kulkee kammiossa kuitenkin suurella paineella ja hyvin suurella no-25 peudella aiheuttaen sen, että valmistettavassa ja siir- • > *·' rettävässä suspensiossa esiintyy alhaisia tiheysarvoja, vaikkakin ne ovat vakioita kuten hydraulisessa nostimessa. Täten edellä kuvattu menetelmä nestepaineen avulla tapahtuvaksi siirtämiseksi takaa joko suspension suuremman ti-30 heyden tai suuren siirtomatkan pienellä tiheydellä.

Rinnakkaisen virtauksen poistaessa siirrettävää • materiaalia ei ole mahdollista taata kammiosta purettavan materiaallmassan homogenisoitumista jakson aikana siten, että materiaali syötetään siirtävään putkijohtoon samassa 35 järjestyksessä kuin se on syötetty kammioon.

Il : BBii »li l.i d ll I

7 94230

Ohitusputki, estelevy ja ohjauslevy virtauksen suunnan muuttamiseksi aiheuttavat kammiossa olennaisia painehäviöitä, joista annetulla siirtomatkalla aiheutuu pumpun syöttötehon suureneminen ja nesteen nopeuden suu-5 reneminen, joka vaikuttaa negatiivisesti valmistettavan ja kuljetettavan suspension tiheyteen. Kaksifaasisen (nesteen ja materiaalimassan) virtauksen liike pitkin kierteistä rataa kammion pohjan kapenevalla pinnalla ja tangon ympärillä aiheuttaa myös suuren lisävastuksen, joka vaikuttaa 10 negatiivisesti sekä suspension tiheyteen että menetelmän kokonaisenergiankulutukseen.

Ennestään tunnettu on myös menetelmä nestepaineen avulla tapahtuvaa materiaalien massasiirtoa varten, joka menetelmä käsittää materiaalimassan syöttämisen kammioon 15 sen täyttämiseksi ja paineenalaisen nesteen syöttämiseksi sitten alaspäin suuntautuvan poikkileikkaukseltaan rengasmaisen virtauksen muodossa materiaalimassan purkamiseksi kammiosta ylöspäin suuntautuvana virtauksena, joka kulkee alaspäin suuntautuvan poikkileikkaukseltaan rengasmaisen 20 virtauksen sisäpuolella ja joka siirtää materiaalia neste-paineen avulla.

Ennestään tunnettu on laite nestepaineen avulla tapahtuvaa materiaalien massasiirtoa varten, joka laite käsittää kammion, jossa on putki materiaalimassan syöttä-25 mistä varten, pystysuunnassa olevan nesteen laskuputken, • ' “* paineenalaisen nesteen syöttöputken sekä putken materiaa limassan purkamiseksi ylöspäin suuntautuvana virtauksena, joka putki on asennettu sama-akselisesti paineenalaisen nesteen syöttöputkeen nähden ja sen sisäpuolle.

30 Materiaalimassan purkaminen ylöspäin suuntautuvana virtauksena kammioon paineenalaisena syötetyn nesteen suunnalle vastakkaisessa suunnassa sallii menetelmän toteuttamisen ilman tukkeutumisia vieläpä paineyksikön äkillisen pysähtymisenkin sattuessa.

8 94230

Materiaalimassan purkaminen täysin pystysuorassa suunnassa kulkevana virtauksena, joka nousee täytetyn kammion pohjaosasta, johon materiaalimassaa syötetään jatkuvasti painovoiman avulla, tekee mahdolliseksi suurentaa 5 valmistettavan ja siirrettävän suspension tiheyttä edellä kuvattuihin menetelmiin verrattuna. Kiinteiden ja nestemäisten komponenttien sekoittaminen vain muuttamalla siirrettävä massa juoksevaan muotoon ja pumppaamalla saatu suspensio paineen alaisena ei pysty estämään tiheyden 10 vaihteluita johtuen massan kammion alaosaan syöttämisen epätasaisuudesta. Lisäksi siirrettävän suspension tiheys vaihtelee myös koko purkausjakson ajan: sillä on maksimiarvo käynnistettäessä, arvon pienentyessä tietyn määrän maksimiarvon alapuolelle jakson keskivaiheilla ja pienen-15 tyessä asteittain nollaan jakson lopulla.

Tämä putkisovitelma, jolla neste syötetään paineen-alaisena alaspäin suuntautuvana virtauksena ja jolla materiaalimassaa puretaan, takaa materiaalimassan tasaisen syöttämisen materiaalin purkausputken sisäänmenoaukkoon 20 sen ympärillä olevassa alueessa, josta seuraa vastaava materiaalimassan homogenisoituminen purkauksen aikana.

Edellä kuvattu materiaalin muuttaminen juoksevaan muotoon tapahtuu olennaisesti koko kammion muodostamassa tilassa aiheuttaen materiaalin painehäviöitä sekä vastaa-25 vasti energiankulutuksen lisääntymisen.

*' Lisäksi suspension pumppaaminen materiaalimassan purkausputkeen tapahtuu tässä menetelmässä paineenalaisen nesteen syöttösuunnalle vastakkaisessa suunnassa, joka myös väistämättä aiheuttaa suuremman ominaisenergiankulu-30 tuksen.

Keksintö perustuu tarpeeseen aikaansaada menetelmä ja laite nestepaineen avulla tapahtuvaa materiaalien massasiirtoa varten käyttäen sellaista nesteen syöttöä kammioon ja käyttäen sellaista materiaalimassan purkamista ja 35 vastaavasti käyttämällä sellaista nesteen syöttöputkea 9 94230 sekä materiaalimassan purkausputken ja nesteen syöttöput-ken sisäänmeno- ja ulostuloaukon sellaista keskinäistä sijaintia, jotka sallivat kiinteiden ja nestekomponenttien sekoittamisen suorittamisen siten, että purkausputken si-5 säänmenoaukon rajalla esiintyy suuren pyörteisyyden omaa-via pyörrevirtauksia.

Edellä mainittu ongelma ratkaistaan menetelmällä, että menetelmässä nestepaineen avulla tapahtuvaa materiaalien massasiirtoa varten, joka menetelmä käsittää materi-10 aalimassan syöttämisen kammioon sen täyttämiseksi ja pai-neenalaisen nesteen syöttämisen sitten alaspäin suuntautuvana, poikkileikkaukseltaan rengasmaisena virtauksena materiaalimassan purkamiseksi kammiosta ylöspäin suuntautuvana virtauksena, joka kulkee alaspäin suuntautuvan poik-15 kileikkaukseltaan rengasmaisen virtauksen sisäpuolella, sekä materiaalimassan siirtämisen nestepaineen avulla, jolle menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista, että että kammioon muodostetaan paineenalaisena syötetyn nesteen kiertovirtausvyöhyke alaspäin suuntautuvan, poikki-20 leikkaukseltaan rengasmaisen virtauksen pyörteiden aikaansaamiseksi, joiden pyörteiden laajuus määräytyy nopeuden kehänsuuntaisen komponentin ja nopeuden akselinsuuntaisen komponentin suhteesta, joka on vähintään 0,4, ja että ma-teriaalimassa puretaan paineenalaisena syötetyn nesteen 25 kiertovirtausvyöhykkeessä.

Parhaana pidetään, että keksinnön mukaisessa menetelmässä nestepaineen avulla tapahtuvaa materiaalien massasiirtoa varten paineenalaisena syötetyn nesteen kierto-virtausvyöhykkeen kokoa säädetään materiaalimassan pur-30 kaussuuntaan nähden kohtisuorassa suunnassa muuttamalla kammioon syötetyn nesteen painetta purkauksen aikana ar-• voon, jossa nesteen nopeus vastaa arvoa Re = 3·105.

Keksinnön kohteena on myös laite nestepaineen avulla tapahtuvaa materiaalien massasiirtoa, joka laite käsit-35 tää kammion, jossa on putket materiaalimassan syöttämisek- 10 94230 si ja nesteen laskemiseksi, pystysuuntaisen putken pai-neenalaisen nesteen syöttämiseksi alaspäin suuntautuvana, poikkileikkaukseltaan rengasmaisena virtauksena sekä putken materiaalimassan purkamiseksi ylöspäin suuntautuvana 5 virtauksena, joka putki on asennettu paineenalaisen esteen syöttöputken kanssa sama-akselisesti, sen sisäpuolelle ja siten, että sen sisääntuloaukko on paineenalaisen nesteen syöttöputken alapuolella, jolle laitteelle on tunnusomaista, että paineenalaisen nesteen alaspäin suuntautuvana 10 virtauksena syöttävän putken sisäänmenoaukko on materiaalimassan ylöspäin suuntautuvana, poikkileikkaukseltaan rengasmaisena virtauksena purkavan putken ulkopuolella ja sen akseli on materiaalimassan purkavan putken akseliin nähden siirretty sivulle alaspäin suuntautuvan, poikki-15 leikkaukseltaan rengasmaisen nestevirtauksen saamiseksi pyörteiseksi materiaalimassan ylöspäin suuntautuvana virtauksena purkavan putken ja paineenalaisen nesteen alaspäin suuntautuvana virtauksena syöttävän putken välissä siten, että nesteen alaspäin suuntautuvalla, poikkileik-20 kaukseltaan rengasmaisella virtauksella on ennalta määrätty leviämiskulma sen päässä ulostuloaukon puolella, ja että materiaalimassan ylöspäin suuntautuvana virtauksena purkavan putken sisäänmenoaukko sijaitsee nesteen alaspäin suuntautuvan virtauksen syöttävän putken ulostuloaukon 25 tasoon nähden tasolla, joka on sen alapuolella millä ta- m · ** hansa sellaisella etäisyydellä, joka ei ole seuraavasta kaavasta määräytyvää hx:tä suurempi: VQ i V . p · cos a _w_ ' 0,6 n g . ( ps- Pw) t jossa Q on paineenalaisena syötetyn nesteen vir taus; 35 11 94230 V on pyörteisen alaspäin suuntautuvan, poik kileikkaukseltaan rengasmaisen nestevir-tauksen nopeus paineenalaisen nesteen alaspäin suuntautuvana virtauksena syöttävän 5 putken ja materiaalimassan ylöspäin suun tautuvana virtauksena purkavan putken välissä; PH on paineenalaisena syötetyn nesteen tiheys; p. on materiaalimassan tiheys; 10 a on pyörteisen alaspäin suuntautuvan, poik kileikkaukseltaan rengasmaisen nestevir-tauksen leviämiskulma; ja g on painovoiman kiihtyvyys, tai tämän tason yläpuolella millä tahansa etäisyydellä, 15 joka ei ole seuraavasta kaavasta määräytyvää h2:ta suurempi: h2 - f [ °'372 ♦ 0-693 fr « 4 ♦ 5 i ♦ 1) - λπ _ R_ i 2R 21 . 41 η 20 21 ln R-21 ~ R ln rT21 ] ' jossa R on materiaalimassan ylöspäin suuntautuvana virtauksena purkavan putken säde; 25 1 on paineenalaisen nesteen alaspäin suuntau- * tuvana virtauksena syöttävän putken ja materiaalimassan ylöspäin suuntautuvana virtauksena purkavan putken välisen tilan leveys.

30 Parhaaksi katsotaan, että keksinnön mukainen laite . käsittää pyörteisen alaspäin suuntautuvan poikkileikkauk seltaan rengasmaisen nestevirtauksen leviämiskulman suurentamista varten elimen paineenalaisen nesteen alaspäin suuntautuvana virtauksena syöttävän putken tai materiaali-35 massan ylöspäin suuntautuvana virtauksena syöttävän putken päässä.

• · 12 94230

Parhaana pidetään, että keksinnön mukaisessa laitteessa pyörteisen alaspäin suuntautuvan poikkileikkaukseltaan rengasmaisen nestevirtauksen leviämiskulmaan suurentamista varten oleva elin tehdään hajottimen muotoiseksi.

5 Parhaana pidetään, että keksinnön mukaisessa lait teessa pyörteisen alaspäin suuntautuvan poikkileikkaukseltaan rengasmaisen nestevirtauksen leviämiskulmaan suurentamista varten oleva elin tehdään materiaalimassan pur-kausputken päässä sen sisäänmenoaukon puolella olevan ren-10 kaan muotoon.

Parhaana pidetään, että keksinnön mukainen laite käsittää elimen alaspäin suuntautuvan poikkileikkaukseltaan rengasmaisen nestevirtauksen pyörteisyyden lisäämistä varten sijoitettuna paineenalaisen nesteen alaspäin suun-15 tautuvana virtauksena syöttävän putken ja materiaalimassan ylöspäin suuntautuvana virtauksena purkavan putken väliin.

Keksinnön mukaisessa laitteessa elin alaspäin suuntautuvan poikkileikkaukseltaan rengasmaisen nestevirtauksen pyörteisyyden lisäämistä varten käsittää kierteisen 20 uran paineenalaisen nesteen alaspäin suuntautuvana vir tauksena syöttävän putken sisäpinnassa.

Keksinnön mukaisessa laitteessa elin alaspäin suuntautuvan poikkileikkaukseltaan rengasmaisen nestevirtauksen pyörteisyyden lisäämiseksi käsittää parhaana pidetyssä 25 tapauksessa johdesiivet, jotka on jäykästi kiinnitetty * joko paineenalaisen nesteen alaspäin suuntautuvana vir tauksena syöttävään putkeen tai materiaalimassan ylöspäin suuntautuvana virtauksena purkavaan putkeen.

Parhaana pidetään, että keksinnön mukainen laite 30 käsittää mekanismin materiaalimassan ylöspäin suuntautuva- . na virtauksena purkavan putken ja paineenalaisen nesteen alaspäin suuntautuvana virtauksena syöttävän putken sisäänmenoaukon ja ulostuloaukon sijainnin muuttamiseksi toisiinsa nähden, joka mekanismi on yhdistetty joko mate-35 riaalimassan ylöspäin suuntautuvana virtauksena purkavaan 13 94230 putkeen tai paineenalaisen nesteen alaspäin suuntautuvana virtauksena syöttävään putkeen.

Keksinnön mukainen menetelmä nestepaineen avulla tapahtuvaa materiaalien massasiirtoa varten sallii kiin-5 teän aineen purkamisen suorittamisen luotettavasti ja ilman ylöspäin suuntautuvassa virtauksessa ja paineenalaisen nesteen kammioon syöttämisen vastavirta-alueessa esiintyviä tukkeutumisia.

Tämä menetelmä tekee mahdolliseksi saavuttaa 2-3-10 kertainen valmistettavan ja siirrettävän suspension tiheys johtuen ensinnäkin siitä, että nestemäiset ja kiinteät komponentit sekoittuvat nestevirtausten kiertovirtausvyö-hykkeessä, joka muodostetaan kehittämällä alaspäin suuntautuvaan poikkileikkaukseltaan rengasmaiseen nestevir-15 taukseen pyörteitä, joille on ominaista voimakas pyörtei-syys ja jotka takaavat nestemäisten ja kiinteiden komponenttien tehokkaamman sekoittumisen. Tämän vyöhykkeen muodostus kammiossa aikaansaa paineenalaisena syötetyn nesteen virtauksen keskiosassa pienemmän virtausnopeuden 20 alueen ja materiaalimassan purkaminen tässä alueessa estää paineenalaisena syötetyn nesteen leviämisen koko kammion tilaan taaten siten nesteen ja käsiteltävän materiaalin suurimman osan saamisen tähän alueeseen, jolloin komponenttien sekoittuminen tuntuvasti keskittyy ja tehostuu.

25 Materiaalimassan kammiosta tapahtuvan purkamisen : aikana valmistetun suspension tiheys yleensä jatkuvasti muuttuu maksimiarvon ja nollan välillä, mutta tämä muutos tapahtuu pikemminkin askelmaisesti kuin asteittain. Ylöspäin suuntautuvalla virtauksella suoritetun purkamisen 30 tapauksessa tämä aiheutuu siitä, että pelkkään materiaali-massan juoksevaksi tekemisen suorittamaan komponenttien sekoittumiseen liittyy juoksevaksi tehdyn materiaalin suuren massaosuuden erottuminen seoksen pääosasta, jolloin massan paino joskus on suurempi kuin kammioon syötetyn 35 nesteen vastapaine, sekä siitä että tämän massan purkautu- • · 14 94230 minen vaihtelee neste-erien purkautumisen kanssa. Tiheyden vaihtelut eivät ole kovin suuria, mutta niitä esiintyy.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä, johtuen rajatusta kiertovirtausvyöhykkeestä, materiaalimassan purkaus-5 prosessi tapahtuu jatkuvasti ilman valmistettavan suspension tiheyden vaihteluita, koska materiaalimassan erottaminen seoksen muusta osasta tapahtuu rajatun vyöhykkeen suuren pyörteisyyden omaavien pyörrevirtausten suorittaman hiukkasten erottamisen avulla.

10 Lisäksi menetelmää toteutettaessa materiaalimassan päästäminen jatkuvasti ja asteittain kiertovirtausvyöhyk-keeseen painovoiman ja päällekkäisten nestekerrosten aiheuttaman hydrostaattisen paineen vallitessa, ja niiden siirtäessä materiaalimassaa, takaa valmistettavan suspen-15 sion tiheyden pysymisen melko vakiona koko jakson ajan tiheyden pienentyessä jakson loppua kohti.

Sen lisäksi, että keksinnön mukainen menetelmä tekee mahdolliseksi valmistettavan suspension tiheyden suurentamisen ilman energiankulutuksen lisäystä, se myös jon-20 kin verran alentaa kammiosta tapahtuvaan materiaalimassan purkamiseen tarvittavaa tehoa muiden olosuhteiden pysyessä ennallaan. Purkaus tapahtuu alueessa, jossa nopeudet ovat pienempiä, ja kiertovirtauksen aiheuttaman vastapaineen vallitessa, jolloin vaikuttava hydraulinen vastus pienenee 25 sallien nestepaineen avulla tapahtuvan siirron siirtomat-* kan pidentämisen.

Keksinnön mukainen menetelmä sallii materiaalimassan suuremman homogenisointiasteen saavuttamisen suspensiota valmistettaessa ja sitä purettaessa johtuen kierto-30 virtausvyöhykkeen aikaansaamisesta, jossa purkaus suorite-. taan ja joka takaa tasaisen ja tehokkaan kiinteiden ja nestekomponenttien sekoittumisen rajatussa vyöhykkeessä suuren pyörteisyyden omaavien pyörrevirtausten avulla sekä pyörrevirtausten suorittaman materiaalimassan joka puolel-35 la tapahtuvan tasaisen erottamisen seoksen muusta osasta.

« 15 94230

Kiertovirtausvyöhykkeen koon säätäminen, muuttamalla kammioon syötetyn nesteen painetta, materlaallmassan purkamlssuuntaan nähden kohtisuorassa suunnassa sallii purettavan ja siirrettävän suspension tiheyden säädön suo-5 rittamisen siten, että tiheys pidetään vakiona jakson loppuun asti.

Huomattakoon että kammion kautta kulkevassa pyör-teisessä alaspäin suuntautuvassa poikkileikkaukseltaan rengasmaisessa nestevirtauksessa yleensä tapahtuu jonkin-10 asteinen muutos nopeuden kehänsuuntaisen komponentin ja nopeuden akselinsuuntaisen komponentin suhteen alkuarvossa, ja nopeuskomponenttien suhteen kiertovirtausvyöhykkeen rajalla tulisi olla vähintään 0,4. Syötettävän nesteen paineen suurentuessa tämä suhde muuttuu, ts. pyörteisen 15 alaspäin suuntautuvan poikkileikkaukseltaan rengasmaisen virtauksen leviämiskulma suurenee kiertovirtausvyöhykkeen leveyden vastaavasti suurentuessa ja sen alueen leveyden, jossa materiaalimassa ja tämä alue koskettavat toisiaan, vastaavasti suurentuessa. Prosessi jossa erittäin pyörtei-20 nen kiertovirtaus ottaa materiaalimassaa mukaansa, tehostuu siten suurentaen siirrettävän suspension tiheyttä. Kammioon syötettävän nesteen alkupalne asetetaan riittävän suureksi materiaalimassan purkamiseksi ja sen siirtämiseksi halutun matkan. Nopeuden kehänsuuntaisen komponentin ja 25 nopeuden akselinsuuntaisen komponentin suhteen suurene minen paineen suurentuessa tapahtuu tiettyyn rajaan asti, jolle on ominaista kammioon syötettävän pyörteisen poikkileikkaukseltaan rengasmaisen nestevirtauksen itsesimuloiva tila. Tämä raja vastaa kammioon syötettävän nestevirtauk-30 sen sellaista nopeutta, joka vastaa Reynoldsin lukua Re = 3 · 105.

Koska tiheyden säädön mahdollisuuksia nestepainetta muuttamalla rajoittaa itsesimuloivan tilan syntyminen, laite mahdollistaa tiheyden säädön laajalla alueella muut-35 tamalla materiaalimassan ylöspäin suuntautuvana virtaukse- 16 94230 na purkavan putken ja paineenalaisen nesteen alaspäin suuntautuvana virtauksena syöttävän putken slsäänmenoaukon ja ulostuloaukon sijaintia toisiinsa nähden kiertovirtaus-vyöhykkeen rajojen sisäpuolella.

5 Lisäksi laitteen piirteenä on yksinkertainen raken ne siten, että valmistettavan ja siirrettävän suspension tiheyden suurentaminen edellyttää nesteen syöttämistä ainoastaan tangentin tai jänteen suunnassa paineenalaisen nesteen alaspäin suuntautuvana virtauksena syöttävän ja 10 materiaalimassan ylöspäin suuntautuvana virtauksena purkavan putken välissä olevaan tilaan.

Materiaalimassan ylöspäin suuntautuvana virtauksena purkavan putken sijoittaminen kiertovirtausvyöhykkeen keskiosaan, jolle on ominaista syötettävän nesteen pieni no-15 peus, takaa kammiosta purettavan suspension ylöspäin suuntautuvan virtauksen pyörteisyyden tämän putken sisäänmeno-aukolta virtauksen suuntaan mentäessä, joka myös osaltaan vaikuttaa painehäviöiden pienenemiseen purkauksen aikana ja alentaa kokonaisenergiankulutusta.

20 Keksintö kuvataan nyt viitaten erityisiin suoritus muotoihin, jotka on esitetty liitteenä olevissa piirustuksissa, joissa: kuvio 1 esittää kaavioilisesti kammion ja syöttöyk-sikön osakuvannon pituussuuntaisena poikkileikkauksena, 25 joka kuvaa menetelmää nestepaineen avulla tapahtuvaksi siirtämiseksi; kuvio 2 on kammion pituussuuntaisena poikkileikkauksena esitetty yleiskuvanto, joka esittää keksinnön mukaisia purkaus- ja syöttöyksiköitä; 30 kuvio 3 on kuviossa 2 tasossa III-III oleva poikki- leikkauskuvanto; kuvio 4 on pituussuuntaisena poikkileikkauksena esitetty yleiskuvanto purkausyksiköstä, jossa on nesteen syöttöputken päässä oleva hajotin; 35 kuvio 5 vastaa kuviota 4, mutta siinä hajotin on materiaalimassan purkausputken päässä; 17 94230 kuvio 6 vastaa kuviota 5, mutta siinä materiaalin purkausputken päässä on rengas; kuvio 7 on pituussuuntaisena poikkileikkauksena esitetty kuvanto keksinnön mukaisesta purkausykslköstä, 5 jossa on kierteinen ura nesteen syöttöputken sisäpinnassa ja jossa kierteen nousu pienenee; kuvio 8 vastaa kuviota 7, mutta siinä on keksinnön mukaisesti nesteen syöttöputken alaosassa ura, jonka kierteen nousu on vakio; 10 kuvio 9 vastaa kuviota 7, mutta siinä on keksinnön mukaisesti nesteen syöttöputkessa johdesiivet; kuvio 10 pituussuuntaisena poikkileikkauksena esitetty osakuvanto keksinnön mukaisesta purkausykslköstä, jossa on mekanismi nesteen syöttöputken siirtämistä var-15 ten; kuvio 11 esittää kaaviollisesti yleiskuvantoa lai toksesta nestepaineen avulla tapahtuvaa materiaalien massasiirtoa varten, joka laitos käsittää kaksi laitetta nestepaineen avulla tapahtuvaa siirtoa varten; 20 kuvio 12 esittää suspension tiheyttä ajan funktiona yhden kammion purkausjakson aikana.

Menetelmä nestepaineen avulla tapahtuvaa materiaalien massasiirtoa varten käsittää materiaalimassan 2 (kuvio 1) syöttämisen kammioon 1 sen täyttämiseksi. Alaspäin 25 suuntautuvan poikkileikkaukseltaan rengasmaisen virtauksen 3 muodossa oleva neste syötetään paineenalaisena kammioon 1, jolloin se purkaa materiaalimassaa kammiosta 1 ylöspäin suuntautuvana virtauksena 4, joka kulkee alaspäin suuntautuvan poikkileikkaukseltaan rengasmaisen virtauksen 3 si-30 säpuolella, josta seuraa aikaansaadun suspension siirtäminen nestepaineen avulla.

Siirrettävän suspension tiheyden suurentamiseksi, kiinteiden ja nestemäisten komponenttien sekoittamisen ja suspension purkamisen tehontarpeen pienentämiseksi sekä 35 materiaalimassan homogenisoitumisen tehostamiseksi purka- 18 94230 misen aikana kammioon 1 muodostetaan paineenalaisena syötettävän nesteen kiertovirtausvyöhyke 5 ja tätä tarkoitusta varten alaspäin suuntautuvaan poikkileikkaukseltaan rengasmaiseen nestevirtaukseen 3 muodostetaan pyörteitä, 5 joiden laajuuden määrää nopeuden kehänsuuntaisen komponentin ja nopeuden akselinsuuntaisen komponentin suhde, joka on vähintään 0,4, ja materiaalimassa 2 puretaan paineenalaisena syötettävän nesteen kiertovirtausvyöhykkeessä 5.

Jotta taattaisiin mahdollisuus säätää valmistetta-10 van ja siirrettävän suspension tiheyttä ja estettäisiin siten tiheyden pieneneminen jakson lopulla, paineenalaisena syötettävän nesteen kiertovirtausvyöhykkeen 5 kokoa säädetään materiaalimassan purkamissuuntaan nähden kohtisuorassa suunnassa, ja tässä tarkoituksessa muutetaan kam-15 mioon syötettävän nesteen painetta alkuarvosta sellaiseen arvoon, jolla kammioon syötettävän nesteen nopeus vastaa Reynoldsin lukua Re * 3·105.

Laitteessa nestepaineen avulla tapahtuvaa materiaalien massasiirtoa varten on kammio 1 (kuvio 2), jolla voi 20 olla mikä tahansa haluttu muoto. Se voi olla pallon muotoinen, lieriömäinen, toroidin yms. muotoinen. Eräs edul-lisimmista menetelmän toteuttavista muodoista on toroidin muoto, jossa on pystysuoria lieriömäisiä kehällä olevia osia. Kammiossa 1 on sen yläosassa materiaalimassan syöt-25 tämistä varten putki 6, joka voi olla materiaalimassan ** suspension muodossa syöttävän putkijohdon muotoinen tai syöttökartion muotoinen, jossa on aukko kuivan materiaali-massan kammioon 1 syöttämistä varten. Kammiossa voi olla myös nesteen laskuputki 7 syöttämisen aikana syrjäytyneen 30 prosessiveden poislaskemista varten. Tässä suoritusmuodossa putket 6, 7 ovat yhdistetyt toisiinsa siten että ne muodostavat syöttöyksikön 8 siten, että se vahvistaa kammion 1 rakenteen lujuutta ja suurentaa siirtomatkaa sekä minimoi materiaalimassan hävikin syöttämisen aikana. Putki 35 7 on varustettu sulkuelimellä 9, joka on asennettu sen • .

19 94230 päähän kammion 1 ulkopuolella, ja materiaalimassan syöttö-putki 6 on asennettu sulkuelimeen. Kammiossa 1 on purkaus-yksikkö 10, joka käsittää kaksi sama-akselista pystysuuntaista putkea 11, 12, joista ensin mainittu syöttää pai-5 neenalaisen nesteen alaspäin suuntautuvana virtauksena ja jälkimmäinen purkaa materiaalimassan ylöspäin suuntautuvana virtauksena. Purkausyksikkö 10 voi olla joko kammion 1 pohjaosassa, jos se on toroidin muotoinen ja siinä on pystysuorat lieriömäiset kehäosat, purkausyksikön 10 ollessa 10 niiden välissä toroidin muotoisen osan symmetria-akselin yläosassa, tai kammion 1 yläosassa. Paineenalaisen nesteen alaspäin suuntautuvana virtauksena syöttävässä putkessa 11 on sen päässä kammion 1 sisäpuolella sulkuelin 13 ja materiaalimassan ylöspäin suuntautuvana virtauksena purkava 15 putki 12 on asennettu tähän sulkuelimeen. Putken 11 si-säänmenoaukko 14 (kuvio 3) on putken vaipassa sulkuelimen 13 (kuvio 2) alapuolella kammion 1 sisäpuolella. Jotta taattaisiin alaspäin suuntautuvan poikkileikkaukseltaan rengasmaisen nestevirtauksen 3 (kuvio 1) pyörteisyys put-20 kien 11 ja 12 välisessä tilassa, joiden pyörteiden laajuus riippuu nopeuden kehänsuuntaisen komponentin suhteesta nopeuden akselinsuuntaiseen komponenttiin putken 11 ulos-tuloaukolla, joka suhde on vähintään 0,4 ja joka määrää pyörteisen alaspäin suuntautuvan poikkileikkaukseltaan 25 rengasmaisen nestevirtauksen 3 leviämiskulman a (kuvio 1), I · aukon 14 akseli 0 (kuvio 3) on siirretty putken 12 akseliin 0' nähden sivulle siten, että paineenalaisen nesteen pääsy putkien 11, 12 (kuvio 2) väliseen tilaan tapahtuu joko tangentin tai jänteen suunnassa, joka takaa nopeuden 30 kehänsuuntaisen komponentin ja nopeuden akselinsuuntaisen komponentin tietyn suhteen.

:· Purkausyksikön 10 tässä rakenteessa putkien 11, 12 kammion 1 sisälle ulottuvat osat ovat eripituiset. Valmistettavan ja siirrettävän suspension tiheyden suurentami-35 seksi ja materiaalimassan purkamisen suorittamiseksi pai- 20 94230 neenalaisen nesteen kiertovirtausvyöhykkeessä 5 (kuvio 1) putken 12 sisäänmenoaukko 14 (kuvio 3) materiaalimassan ylöspäin suuntautuvana virtauksena tapahtuvaa purkamista varten on sijoitettu paineenalaisen nesteen alaspäin suun-5 tautuvana virtauksena syöttävän putken 11 (kuvio 2) ulos-tuloaukon tasoon nähden tasolle, joka on sen alapuolella millä tahansa sellaisella etäisyydellä, joka ei ole seu-raavasta kaavasta määräytyvää h^tä suurempi: 10 _. _ . 3 / 0 · V· Pw - ° , V 0,6 π g . ( ps- Pw) jossa Q on paineenalaisena syötetyn nesteen vir- 15 taus; V on pyörteisen alaspäin suuntautuvan, poik kileikkaukseltaan rengasmaisen nestevir-tauksen nopeus paineenalaisen nesteen alaspäin suuntautuvana virtauksena syöttävän 20 putken ja materiaalimassan ylöspäin suun tautuvana virtauksena purkavan putken välissä; P w on paineenalaisena syötetyn nesteen tiheys; p . on materiaalimassan tiheys; 25 a on pyörteisen alaspäin suuntautuvan, poik- • ( kileikkaukseltaan rengasmaisen nestevir-tauksen leviämiskulma; ja g on painovoiman kiihtyvyys, tai tämän tason yläpuolella millä tahansa etäisyydellä, 30 joka ei ole seuraavasta kaavasta määräytyvää h2:ta suurempi: 2 h2 · f [ 0,372 + 0,693 I3- (4 ^ + 5 | + 1) -

R

35 R_ , 2R 21 . 41 η 21 -10 R-21 R in R-21 J ' 21 94230 jossa R on materiasiImassan ylöspäin suuntautuvana virtauksena purkavan putken säde; 1 on paineenalaisen nesteen alaspäin suuntau tuvana virtauksena syöttävän putken ja ma-5 teriaalimassan ylöspäin suuntautuvana vir tauksena purkavan putken välisen tilan leveys.

Etäisyyden hx arvo määräytyy ehdosta, että putken 12 sisäänmenoaukon tulee sijaita kiertovirtausvyöhykkeessä 5 10 (kuvio 1), sekä upposuuttimen toiminnan erikoisluonteesta ja vyöhykkeen 5 kaarevuussäteestä. Etäisyys h2 määrää kammiossa 1 upposuuttimen vapaan reunan sijainnin, jossa pai-neenalaisena syötetyn nesteen koko virtaus pääsee putken 12 (kuvio 2) sisäänmenoaukkoon ottamatta mukaansa materi- 15 aalimassaa.

Valmistettavan ja siirrettävän massan tiheyden suurentamista varten laite käsittää elimen pyörteisen alaspäin suuntautuvan poikkileikkaukseltaan rengasmaisen nes-tevirtauksen suurentamiseksi, joka elin on joko nesteen 20 syöttöputken 11 tai materiaalimassan purkausputken 12 päässä. Kuviossa 4 esitettynsä suoritusmuodossa tämä elin muodostuu hajottimesta 15, joka on nesteen syöttöputken 11 päässä. Kuviossa 5 esitetyssä suoritusmuodossa hajotin 15 on materiaalimassan purkausputken 12 päässä.

25 Hajottimen 15 mitat ja kulman määrää kammiossa 1 • t (kuvio 1) alaspäin suuntautuvan poikkileikkaukseltaan rengasmaisen nestevirtauksen 3 leviämiskulma a.

Kuviossa 6 esitetyssä suoritusmuodossa mainittu elin muodostuu renkaasta 16, joka on materiaalimassan pur-30 kausputken 12 päässä.

Rengas 16 on suunniteltu poikkeuttamaan putken 12 ** (kuvio 6) lähellä kulkevasta pyörteisestä alaspäin suun tautuvasta virtauksesta 3 (kuvio 1) suurempi osa ja suurentamaan pyörteisen virtauksen leviämiskulmaa a (kuvio 1) 35 kammiossa 1.

22 94230

Sekä hajottimen 15 (kuviot 4, 5) että renkaan 16 (kuvio 6) käyttäminen sallii kammiossa 1 (kuvio 1) kierto-virtausvyöhykkeen 5 ja alueen, jossa materiaalimassa ja suuren pyörteisyyden omaavat pyörrevirtaukset vyöhykkeessä 5 5 ovat kosketuksessa toistensa kanssa, laajentamisen, jos ta seuraa valmistettavan ja siirrettävän suspension tiheyden vastaava suureneminen.

Valmistettavan ja siirrettävän suspension suuremman tiheyden saavuttamiseksi ja myös nopeuden kehänsuuntaisen 10 komponentin ja nopeuden akselinsuuntaisen komponentin suhteen saamiseksi halutuksi putken 11 (kuvio 2) ulostuloau-kolla tapauksessa, jossa aukon 14 akselia 0 (kuvio 3) on siirretty sivulle putken 12 akseliin 0' nähden, on putkien 11 ja 12 (kuvio 2) väliin sijoitettu elin, joka lisää 15 alaspäin suuntautuvan poikkileikkaukseltaan rengasmaisen virtauksen pyörteisyyttä. Kuvioissa 7, 8 esitetty alaspäin suuntautuvan poikkileikkaukseltaan rengasmaisen virtauksen pyörteisyyttä lisäävä elin käsittää putken 11 sisäpinnassa olevat kierteiset urat 17, 17', joiden kierteen nousu on 20 b. Ura 17 (kuvio 7) ulottuu putken 11 koko pituudelle kierteen nousun b pienentyessä asteittain ulostuloaukkoon päin olevassa suunnassa ja ura 17' (kuvio 8) on tehty putken 11 alaosaan lähelle sen ulostuloaukkoa, ja sen kierteen nousu b on vakio. Tämä rakenne aikaansaa valmistetta-25 van ja siirrettävän suspension tiheyden suurenemisen joh-tuen paineenalaisena syötettävän nesteen nopeuden kehänsuuntaisen komponentin ja nopeuden akselinsuuntaisen komponentin suhteen suurenemisesta, jonka takaa aukon 14 (kuvio 3) sijainti putken 12 akseliin 0’ nähden, johon liit-30 tyy pyörteisen kammiossa 1 alaspäin suuntautuvan poikkileikkaukseltaan rengasmaisen virtauksen 3 leviämiskulman a ·’· vastaava suureneminen.

Nesteen pyörteisyyden lisääminen suurentaa olennaisesti kiertovirtauksen pyörteisyyttä vyöhykkeessä 5 ja ai-35 heuttaa materiaalimassan tehokkaamman sekoittumisen nesteeseen.

• .

23 94230

Kuviossa 9 esitetyssä suoritusmuodossa elin alaspäin suuntautuvan poikkileikkaukseltaan rengasmaisen nes-tevirtauksen pyörteisyyden lisäämistä varten käsittää joh-desiivet 18, jotka on jäykästi kiinnitetty toiseen putkis-5 ta 11, 12. Johdesiivissä 18 on kaarevat kierteiset pinnat (samalla tavoin kuin potkurissa) niiden käyryyskulman määrätessä ennen kaikkea johdesiipien 18 putkien 11, 12 välisessä tilassa aiheuttaman hydraulisen vastuksen suurentumisen ja tietyssä määrin nopeuden kehänsuuntaisen kompo-10 nentin ja nopeuden akselinsuuntaisen komponentin suhteen muuttumisen.

Johdesiipien 18 kierteisen pinnan käyryyskulma määräytyy siten, että se mukautuu putkien 11, 12 välisen tilan hydraulisen vastuksen suurenemisen minimointlehtoon.

15 Tässä suoritusmuodossa käyryyskulma on 8° ja 15° välillä. Johdesiipien 18 leveys on likimäärin samansuuruinen kuin putkien 11, 12 välisen tilan leveys. Pyörteisyyttä lisäävän vaikutuksen saamiseksi mahdollisimman suureksi ja pyörteisen alaspäin suuntautuvan poikkileikkaukseltaan 20 rengasmaisen nestevirtauksen 3 leviämiskulman a (kuvio 1) suurentamiseksi putken 11 (kuvio 9) ulostuloaukolla johde-siivet 18 on sijoitettu toiseen putkista 11, 12 putken 11 ulostuloaukon läheisyyteen kulmassa 6 putken akseliin nähden. Johdesiipien 18 kaltevuuskulma määräytyy tarpeesta 25 taata paineenalaisena syötetyn nesteen nopeuden kehänsuun- * · täisen komponentin ja nopeuden akselinsuuntaisen komponentin suhteelle tietty arvo, ja tämä kulma on tässä suoritusmuodossa 60° ja 30° välillä riippuen käsiteltävän mate-riaalimassan laadusta.

30 Johdesiivet 18 ovat toisiinsa nähden tasavälein putkien 11, 12 välisen tilan koko poikkileikkauksen - alueella. Johdesiipien lukumäärä riippuu tarpeesta aikaan saada alaspäin suuntautuvalle poikkileikkaukseltaan rengasmaiselle nestevirtaukselle tietty leviämiskulma putken 35 11 ulostuloaukolla. On havaittu, että tässä kuvatulla 24 94230 laitteen rakenteella, jossa johdesiivet 18 on asennettu kulmaan β > 45° putkien 11, 12 akseliin nähden, johdesiivet 18 peittävät enemmän kuin 50 % putkien 11, 12 välisen tilan tehollisesta poikkipinnasta, joten ne eivät pysty 5 saamaan aikaan suspension tiheyden huomattavaa suurenemista. Paras tulos saavutettiin kuudella johdesiivellä 18. Tästä syystä käytettäessä uria 17 (kuvio 7), 17' (kuvio 8) tai johdesiipiä 18 (kuvio 9) kiertovirtauksen vyöhykkeen 5 (kuvio 1) koko suurenee tehostaen kiertovirtauksen pyör-10 teisyyttä ja sen alueen suureneminen, jossa materiaalimas-sa 2 ja suuren pyörteisyyden omaavat pyörrevirtaukset kiertovirtausvyöhykkeessä 5 ovat kosketuksessa toisiinsa, takaa kiinteiden ja nestemäisten komponenttien sekoittumisen tehostumisen suuressa määrin, josta aiheutuu valmis-15 tettavan ja siirrettävän suspension tiheyden vastaava suureneminen.

Jotta taattaisiin valmistettavan ja siirrettävän suspension tiheyden säätäminen purkausjakson lopulla muuttamalla putken 11 (kuvio 2) ulostuloaukon ja putken 12 20 sisäänmenoaukon sijaintia toisiinsa nähden, toinen putkista 11, 12 on yhdistetty mekanismiin 19 (kuvio 10), jolla muutetaan materiaalimassan ylöspäin suuntautuvana virtauksena purkavan putken sisäänmenoaukon ja paineenalaisen nesteen alaspäin suuntautuvana virtauksena syöttävän put-25 ken ulostuloaukon sijaintia toisiinsa nähden. Tässä suori- • > " tusmuodossa mekanismi 19 tekee mahdolliseksi putken 11 akselinsuuntaisen liikkeen putken 12 suunnassa ja käsittää yleisesti tunnetun nokkapyörämekanismin. Mekanismi 19 tekee mahdolliseksi liikkeen edellä mainittujen etäisyyksien 30 hx ja h2 rajoissa putken 11 ulostuloaukon ja putken 12 sisäänmenoaukon välillä. Muutos niiden sijainnissa toisiinsa '· nähden määrää kammiossa 1 (kuvio 1) sen kohdan, jossa ma- teriaalimassa purkautuu suspension muodossa kiertovirtaus-vyöhykkeen 5 sisällä. Huomattakoon että mitä alempana put-35 ken 12 sisäänmenoaukon sijainti on jakson lopulla pienemmän määrän materiaalimassaa ollessa jäljellä kammiossa 1, 94230 25 sitä suurempi on materiaalimassan sekoittumisaste kierto-virtausvyöhykkeessä 5 ja sitä pienempi on valmistettavan ja kuljetettavan massan tiheyden muutos.

Putket 6, 7, 11, 12 (kuvio 11) on yhdistetty vas-5 taavasti suspension syöttävään putkijohtoon 20, laskuput-kijohtoon 21, paineenalaisen veden syöttöputkijohtoon 22 ja siirtoputkijohtoon 23.

Laite nestepaineen avulla tapahtuvaa materiaalien massasiirtoa varten on osa laitosta, joka siirtää materi-10 aalimassaa nestepaineen avulla. Jatkuvatoimiseksi tarkoitettu laitos käsittää kaksi tällaista laitetta, tai jopa useamman tällaisen laitteen, jotka kukin liittyvät suspension syöttävän putkijohdon 20 kautta, jossa on sisäänrakennettu sulkuventtiili 24, pienen paineen kehittävään 15 lietepumppuun 25, ja laskuputkijohdon 21 kautta, jossa on venttiili 26, pienen paineen kehittävän pumpun 25 kokooma-altaaseen 27, jonka avulla vältetään materiaalimassan mahdollinen hävikki, sekä paineenalaisen veden syöttöputki-johdon 22 kautta, jossa on sisäänrakennettu venttiili 28, 20 suuren paineen kehittävään vesipumppuun 29 ja jotka myös liittyvät siirtoputkijohtoon 23, jossa on sulkuventtiili 30.

Laite nestepaineen avulla tapahtuvaa materiaalien massasiirtoa varten toimii seuraavalla tavalla. Suspension 25 muodossa oleva siirrettävä materiaalimassa syötetään pie-nen paineen kehittävän lietepumpun 25 (kuvio 11) avulla kammioon 1, joka on täytetty nesteellä, joka korvaa materiaalimassan, joka on siirretty edellisen jakson aikana ennen kammion uutta täyttöä. Materiaalimassa syöttyy pai-30 novoiman vaikutuksesta kammioon 1, jolloin kammiossa oleva neste syrjäytyy laskuputken 7 ja laskuputkijohdon 21 kaut- '· ta kokooma-altaaseen 27. Materiaalimassaa syötetään kam mioon 1 (kuvio 2) syöttöputken 6 ulostuloaukon tasolle asti. Kun syöttöjakso on loppunut, putket 7 ja 6 suljetaan 35 vastaavasti sulkuventtiileillä 24 (kuvio 11) ja venttiilillä 26, ja suuren paineen kehittävä vesipumppu 29 syöt- 26 94230 tää nesteen paineputkijohdon 22 ja paineenalaisen nesteen syöttöputken 11 ulostuloaukon 14 (kuvio 3) kautta alaspäin suuntautuvana virtauksena putkien 11, 12 väliseen tilaan, jolloin poikkileikkaukseltaan rengasmainen nestevirtaus 3 5 (kuvio 1) muodostuu pyörteiseksi. Putkien 11, 12 (kuvio 3) halkaisijoiden tietty suhde ja niiden välisen tilan leveys 1 takaa nesteen syötön tangentin- tai jänteensuuntaisesti virtauksen leviämiskulman putken 11 ulostuloaukolla ollessa a, jonka määrää nopeuden kehänsuuntaisen komponentin ja 10 nopeuden akselinsuuntaisen komponentin suhde, joka suhde on vähintään 0,4, jolloin muodostuu kiertovirtausvyöhyke 5. Kiertovirtausvyöhykkeen 5 olemassaolo putken 11 (kuvio 2) ulostuloaukon luona aiheuttaa suuria virtausnopeuksia pyörteisen alaspäin suuntautuvan poikkileikkaukseltaan 15 rengasmaisen nestevirtauksen kaartumisalueen rajalla kammiossa 1 (kuvio 1) sekä pienten nopeuksien alueen muodostumisen tai vastavirta-alueen muodostumisen virtauksen 3 keskiosassa, jolloin vyöhyke 5 olennaisesti rajautuu. Suspensio purkautuu putken 11 (kuvio 2) kautta virtaavan nes-20 teen kiertovirtausvyöhykkeen 5 keskialueessa ylöspäin suuntautuvana virtauksena, joka takaa syötettävän nesteen suurimman osan joutumisen putken 12 sisäänmenoaukkoon sen sijaan, että neste siirtyisi koko kammion 1 rajoittamaan tilaan. Valmistettavan ja siirrettävän suspension tiheys 25 suurenee täten 2-3-kertaiseksi johtuen nestemäisten ja : kiinteiden komponenttien sekoittumisen tehostumisesta ra joitetussa kiertovirtausvyöhykkeessä 5 (kuvio 1), koska materiaalimassan 2 erottaminen ja poistaminen kammiossa 1 olevasta muusta seoksesta tapahtuu suurella nopeudella 30 vyöhykkeessä 5 olevien suuren pyörteisyyden omaavien pyör-revirtausten avulla, jotka suuntautuvat kohti putken 12 (kuvio 2) sisäänmenoaukkoa.

Tiedetään että materiaalimassa 2 (kuvio 1) siirretään nestepaineen avulla ylöspäin suuntautuvana virtaukse-35 na 4 pyörteisen virtauksen muotoisena, jolloin suurin osa materiaalista 2 konsentroituu virtauksen 4 keskiosaan.

27 94230 Tästä syystä purkamiseen yleensä liittyy painehäviöiden suureneminen muodostettaessa tällainen virtaus putkissa tai putkijohdoissa. Nesteen kiertovirtausvyöhyke 5, joka muodostuu kammioon 1 sinä aikana, kun materiaalimassaa 5 purkautuu tämän vyöhykkeen keskiosaan, takaa suspension pyörteisen ylöspäin suuntautuvan virtauksen 4 siten, että materiasiimassan konsentraatio on suuri jo kammion 1 sisällä ja putken 12 (kuvio 2) sisäänmenoaukosta virtauksen suuntaan mentäessä, putkien 11, 12 sama-akselisen sijain-10 nin minimoidessa putken 12 hydraulisen vastuksen. Huomattakoon että suspensiota ei pureta paineenalaisen nesteen syöttösuuntaan nähden vastakkaisessa suunnassa, vaan pienempien nopeuksien alueessa tai vastavirta-alueessa, joka myös osaltaan vaikuttaa nestepaineen avulla tapahtuvan 15 materiaalin massasiirron tehontarvetta alentavasti. Purkamisen aikana materiaalimassa 2 (kuvio 1) asteittain siirtyy alaspäin ilman holvautumista ja se siirtyy tasaisesti kaikilta puolilta kiertovirtausvyöhykkeen 5 suuren pyör-teisyyden omaavien pyörrevirtausten mukana ja tulee tehok-20 kaasti sekoitetuksi niissä, joka takaa materiaalimassan homogenisoitumisen, mitä tulee hiukkaskokoon ja koostumukseen, toteutettaessa keksinnön mukainen menetelmä.

Täten kiertovirtausvyöhykkeen 5 suuren pyörteisyy-den omaavien pyörrevirtausten aikaansaaman nestemäisten ja 25 kiinteiden komponenttien tehokkaan sekoittumisen ansiosta < · valmistetaan ja siirretään vakiona pysyvän tiheyden omaavaa suspensiota lähes koko purkausjakson ajan. Huomattakoon että jakson lopulla, kun materiaalimassan ja vyöhykkeen 5 yläpuolella olevien nestekerrosten paine on olen-30 naisesti pienempi kuin jakson alussa, suspension tiheys asteittain laskee nollaan. Suspension tiheyden pitämiseksi samalla tasolla koko jakson ajan pyörteisen poikkileikkaukseltaan rengasmaisen nestevirtauksen 3 leviämiskulmaa a putken 11 (kuvio 2) ja vastaavasti kiertovirtausvyöhyk-35 keen 5 (kuvio 1) kokoa muutetaan, ja tässä tarkoituksessa kammioon 1 purkauksen aikana syötettävän nesteen painetta 28 94230 muutetaan. Näin ollen jakson lopulla painetta suurennetaan, jolloin vastaavasti vyöhykkeen 5 koko suurenee, joten jakson lopulla suuren pyörteisyyden omaavien pyörre-virtausten ja materiaalimassan 2 välinen kosketusalue suu-5 renee ja sekoittuneen materiaalin määrä suurenee, josta aiheutuu pyörrevirtausten nopeuden pieneneminen välittömästi putken 12 (kuvio 2) sisäänmenoaukolla. Nopeuden ke-hänsuuntaisen komponentin ja nopeuden akselinsuuntaisen komponentin suhde muuttuu alkuarvostaan johtuen putkien 10 11, 12 välisen tilan hydraulisista vastuksista sinä aika na, kun pyörteinen nestevirtaus kulkee tässä tilassa. Virtauksen nopeuden suurentuessa, kun paine suurenee, putkien 11, 12 seinämien pinnan karheuden vaikutus nopeuden kehänsuuntaisen komponentin ja nopeuden akselinsuuntaisen 15 komponentin suhteen muuttumiseen pienenee. Nopeuden vastatessa Reynoldsin lukua Re - 3·105 tai tätä suurempaa arvoa aukossa 14 (kuvio 3) tämä suhde pysyy muuttumattomana paineen suurentuessa, koska hydraulinen vastus tässä tilassa ei enää vaikuta pyörteisen virtauksen leviämiskulmaan a 20 (kuvio 1) ja saavutetaan itsesimuloiva virtaustila.

Suspension tiheyden saamiseksi vielä suuremmaksi putkien 11, 12 (kuvio 2) päässä on elin pyörteisen alaspäin suuntautuvan poikkileikkaukseltaan rengasmaisen nes-tevirtauksen leviämiskulman suurentamista varten. Tämä 25 elin, joka käsittää hajottimen 15 (kuvio 4) on pai-: '* neenalaisen nesteen alaspäin suuntautuvana virtauksena syöttävän putken 11 päässä. Pyörteisellä poikkileikkaukseltaan rengasmaisella virtauksella on suurempi leviämis-kulma hajottimen 15 ulostulossa, mutta virtauksen pyörtei-30 den nopeus kokonaisuudessaan pienenee ja nopeuksien ero virtauksen rajapinnassa ja sen keskialueessa pienenee aiheuttaen vastaavan pienenemisen kammiosta 1 (kuvio 1) poistettavan materiaalimassan poistumisnopeudessa, joka huonontaa suspension ylöspäin suuntautuvan virtauksen ai-35 kaansaamisen edellytyksiä. Täten nestemäisten ja kiinteiden komponenttien sekoittumistehokkuuden ollessa pieni 29 94230 tapahtuu valmistettavan suspension tiheyden tiettyä suurenemista johtuen suuremmasta nesteen kiertovirtausvyöhyk-keen 5 ja materiaalimassan välisestä kosketusalueesta. Varustamalla putken 12 pää hajottimella 15 (kuvio 5) put-5 ken sisäänmenoaukon puolella pyörteisen alaspäin suuntautuvan virtauksen 3 (kuvio 1) kartiokulmaa a ja kiertovir-tausvyöhykkeen 5 leveyttä suurennetaan, jolla tavoin suurennetaan siirrettävän suspension tiheyttä. Putken 12 pään varustaminen hajottimella 15 vaikuttaa nopeuseroon sen 10 sisäänmenoaukossa pienemmässä määrin, jolloin vaikutus purettavan materiaalimassan ylöspäin suuntautuvan virtauksen muodostumiseen putken 12 sisäänmenoaukon läheisyydessä on pienempi.

Suspension suurempi tiheys voidaan saavuttaa muut-15 tamalla pyörteisen alaspäin suuntautuvan virtauksen le-viämiskulmaa, jos putken 12 pää varustetaan renkaalla 16 (kuvio 6) sen sisäänmenoaukon puolella ilman että muutetaan nestemäisten ja kiinteiden komponenttien sekoittumisen tehokkuutta. Renkaan 16 olemassaolo kuitenkin aiheut-20 taa lisää hydraulista vastusta, joka aikaansaa nestepaineen avulla tapahtuvan siirron kokonaistehontarpeen suurenemisen.

Suspension tiheyttä suurennetaan tehostamalla nestemäisten ja kiinteiden komponenttien sekoittamisen tehok-25 kuutta samanaikaisesti kun suurennetaan kiertovirtausvyö-* hykkeen 5 (kuvio 1) kokoa, jossa tarkoituksessa putkien 11, 12 (kuvio 2) välinen tila on varustettu elimellä, joka aikaansaa alaspäin suuntautuvan poikkileikkaukseltaan rengasmaisen virtauksen lisääntyneen pyörteisyyden. Lisäänty-30 neen pyörteisyyden aikaansaava elin voi olla esimerkiksi putken 11 sisäpinnassa olevien kierteisten urien 17, 17' (kuviot 7, 8) muotoinen, joilla urilla kierteen nousu on b. Kierteinen ura 17 (kuvio 7) ulottuu putken 11 koko pituudelle kierteiden nousun b pienentyessä putken 11 ulos-35 tuloaukolle päin siirryttäessä ja ura 17' (kuvio 8) ulottuu putken 11 alaosaan sen kierteen nousun b ollessa va- » « « 30 94230 kio. Nämä vaihtoehdot määräytyvät putkien 11, 12 pituuden ja muiden mittojen sekä käytettävän valmistusprosessin perusteella. Kierteen nousu b määrää nopeuden kehänsuun-taisen komponentin ja nopeuden akselinsuuntaisen komponen-5 tin suhteen muutoksen pyörteisen alaspäin suuntautuvan virtauksen kulkiessa putkien välisen tilan kautta. Huomattakoon että pyörteisen virtauksen suuremman leviämiskulman a (kuvio 1) putken 11 ulostuloaukossa aikaansaamisen lisäksi kiertovirtauksen pyörteisyys on olennaisesti suurem-10 pi. Tämä tehostaa huomattavasti materiaalimassan sekoittumista ja osaltaan vaikuttaa enemmän suuren tiheyden omaavan suspension ylöspäin suuntautuvan virtauksen muodostumiseen kammiossa aiheuttaen vastaavan pienenemisen tehontarpeessa.

15 Putkien 11 ja 12 (kuvio 2) välisen tilan ollessa suuri ja nestevirtauksen ollessa suuri elin pyörteisyyden lisäämistä varten käsittää johdesiivet 18 (kuvio 9), jotka on jäykästi kiinnitetty toiseen putkista 11, 12. Pyörteisyyden lisäys takaa mahdollisimman suuren lisäyksen kammi-20 oon 1 (kuvio 2) syötetyn nestevirtauksen pyörteisyydessä ja nestemäisten ja kiinteiden komponenttien mahdollisimman suuren sekoittumistehokkuuden. Alaspäin suuntautuvan poikkileikkaukseltaan rengasmaisen nestevirtauksen 3 (kuvio 1) erottuminen erillisiin virtauksiin nestevirtauksen kulki-25 essa johdesiipien 18 (kuvio 9) ohitse ja putkien 11, 12 • < välisen tilan varustaminen johdesiivillä 18 aiheuttaa kuitenkin nesteen kammioon 1 (kuvio 2) pääsyn hydraulisen vastuksen suurenemisen, joka vaikuttaa negatiivisesti nestepaineen avulla tapahtuvan materiaalien massasiirron ko-30 konaistehontarpeeseen.

Sovelluksissa joissa ei ole mahdollista säätää suspension tiheyttä edellä mainitun nopeusalueen puitteissa johtuen siirron vaatimuksista (laitteen toiminnan suuret virtaus- ja paineparametrit pitkän siirtomatkan yhteydes-35 sä), säätö suoritetaan muuttamalla materiaalimassan ylös päin suuntautuvana virtauksena purkavan putken 12 sisään- 31 94230 menoaukon ja paineenalaisen nesteen alaspäin suuntautuvana virtauksena syöttävän putken 11 (kuvio 10) ulostuloaukon sijaintia toisiinsa nähden. Tässä tarkoituksessa toisen putken 11 tai 12 pää on varustettu mekanismilla 19, ja 5 tässä erityisessä suoritusmuodossa putki 11 on varustettu mekanismilla 19. Putkien 11, 12 ulostulo- ja sisäänmeno-aukkojen sijainnin muuttamiseksi toisiinsa nähden siirtämällä toista putkista akselin suunnassa mekanismi 19 voi olla putkeen 11 asennetun tavanomaisen nokkapyörämekanis-10 min muotoinen. Jos putken 11 ulostuloaukkoa siirretään ylöspäin jakson lopulla, putken 12 sisäänmenoaukkoon syötetyn pyörteisen alaspäin suuntautuvan poikkileikkaukseltaan rengasmaisen virtauksen nopeuserot pienenevät aiheuttaen vastaavan suurenemisen sen jakson kestoajassa, jonka 15 kuluessa nestevirtauksen kiertovirtaus kyllästyy materiaa- limassalla, ennenkuin ylöspäin suuntautuva suspensiovir-taus muodostuu, ja suspension tiheys suurenee. Mekanismi 19 voi myös käsittää vastakappaleet putkien 11, 12 päässä, joita siirretään hydraulisylintereillä.

20 Keksinnön mukaiselle menetelmälle nestepaineen avulla tapahtuvaa materiaalien massasiirtoa varten on ominaista toiminnan luotettavuus ja rakenteen yksinkertaisuus, ja se sallii valmistettavan ja siirrettävän suspension tiheyden suurentamisen 2-3-kertaiseksi pienentämättä 25 siirtomatkaa ja optimoimalla tehontarpeen.

“ Esimerkiksi annettaessa alaspäin suuntautuvan poik kileikkaukseltaan rengasmaisen nestevirtauksen muodostaa pyörteitä, joiden laajuuden määrää välillä 0,78-1,8 oleva nopeuden kehänsuuntaisen komponentin ja nopeuden akselin-30 suuntaisen komponentin suhde, valmistettava ja siirrettävä suspensio voidaan siirtää 6-8 km matkan sen sisältäessä materiaalimassaa, jonka tiheys on 2,7-2,8 t/m3 ja joka on alueella 1,28-1,43 t/m3 toisenlaisilla purkausyksikön rakenteilla. Maksimitiheys saavutettiin käytettäessä joh-35 desiipiä asennettuna kulmaan β = 30°. Kulmalla β = 45° siirrettävän suspension tiheys oli jopa 1,53 t/m3, mutta 32 94230 purkausyksikössä tapahtui olennainen paineen pieneneminen (5 %). Toisessa suoritusmuodossa siirtokapasiteetin ollessa 300 m3/h, kun samaa materiaalia siirrettiin 3 km matka, paineenalaisena syötettävän nesteen virtausnopeus vastasi 5 Reynoldsin lukua Re = 5·105, joten tiheyttä tässä tapauksessa säädettiin siirtomekanismin avulla, jolla siirrettiin paineenalaista nestettä alaspäin suuntautuvana virtauksena syöttävää putkea.

Menetelmän nestepaineen avulla tapahtuvaa materiaa-10 lien massasiirtoa varten ymmärtämisen helpottamiseksi kuvio 12 esittää suspension tiheyttä ajan funktiona yhden kammion purkamisjakson kuluessa, jossa aika sekunteina on esitetty abskissa-akselilla ja tiheys Pp yksikkönä kg/m3 on esitetty ordinaatta-akselilla.

15 Kuviossa 12, käyrä 31, esitetty suspension tiheyden asteittainen pieneneminen tapahtui alkaen likimain jakson keskikohdalla ja hetkellä tx tapahtui äkillinen pieneneminen. Kun putkia siirrettiin, laitteella valmistettavan ja siirrettävän suspension tiheys pysyi olennaisesti muuttu-20 mattomana koko jakson viimeisen yhden viidesosan ajan (k-äyrä 32). Täten käytettäessä olennaisesti kammion koko hyödynnettävää tilaa purkausjakso keskeytyi hetkellä tj’ materiaalin tiheyden pienenemisen takia ja suoritettiin vaihto kammiosta 1 (kuvio 11) toiseen laitteen toimintati-25 lassa, jolla taattiin vakiona pysyvä tiheys ajan funktio- '* na.

Keksinnön mukaisen menetelmän käyttö sallii materi-aalimassan homogenisoitumisen, mitä hiukkaskokoon ja ainekoostumukseen tulee, ja keksinnön mukaisen laitteen käyttö 30 minimoi painehäviöt nestemäisiä ja kiinteitä komponentteja sekoitettaessa ja purettaessa suspensiota ylöspäin suun-*· tautuvana virtauksena.

• *

Claims (10)

33 94230

1. Menetelmä nestepaineen avulla tapahtuvaa materiaalien massasiirtoa varten, joka menetelmä käsittää ma- 5 teriaalimassan (2) syöttämisen kammioon (1) sen täyttämiseksi ja paineenalaisen nesteen syöttämisen alaspäin suuntautuvana poikkileikkaukseltaan rengasmaisena virtauksena (3) materiaalimassan (2) purkamiseksi kammiosta (1) ylöspäin suuntautuvana virtauksena (4), joka kulkee alas-10 päin suuntautuvan, poikkileikkaukseltaan rengasmaisen nes-tevirtauksen (3) sisäpuolella, sekä materiaalimassan siirtämisen nestepaineen avulla, tunnettu siitä, että kammioon (1) muodostetaan paineenalaisena syötetyn nesteen kiertovirtausvyöhyke (5) alaspäin suuntautuvan, poikki-15 leikkaukseltaan rengasmaisen virtauksen (3) pyörteiden aikaansaamiseksi, joiden pyörteiden laajuus määräytyy nopeuden kehänsuuntaisen komponentin ja nopeuden akselin-suuntaisen komponentin suhteesta, joka on vähintään 0,4, ja että materiaalimassa (2) puretaan paineenalaisena syö-20 tetyn nesteen kiertovirtausvyöhykkeessä (5).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että paineenalaisena syötetyn nesteen kiertovirtausvyöhykettä (5) säädetään materiaalimassan (2) purkaussuuntaan nähden kohtisuorassa suunnassa muuttamalla 25 kammioon (1) syötetyn nesteen painetta sellaiseen arvoon, jolla nesteen nopeus vastaa arvoa Re = 3·105.

3. Laite nestepaineen avulla tapahtuvaa materiaalien massasiirtoa varten, joka laite käsittää kammion (1), jossa on putket (6, 7) materiaalimassan (2) syöttämiseksi 30 ja nesteen laskemiseksi, pystysuuntaisen putken (11) paineenalaisen nesteen syöttämiseksi alaspäin suuntautuvana, poikkileikkaukseltaan rengasmaisena virtauksena sekä putken (12) materiaalimassan purkamiseksi ylöspäin suuntautuvana virtauksena, joka putki on asennettu paineenalaisen 35 esteen syöttöputken kanssa sama-akselisesti, sen sisäpuolelle ja siten, että sen sisääntuloaukko on paineenalaisen • 34 94230 nesteen syöttöputken alapuolella, tunnettu siltä, että paineenalaisen nesteen alaspäin suuntautuvana virtauksena syöttävän putken (11) sisäänmenoaukko (14) on materiaalimassan (2) ylöspäin suuntautuvana, poikkileik-5 kaukseltaan rengasmaisena virtauksena purkavan putken (12) ulkopuolella ja sen akseli (0) on materiaalimassan purkavan putken (12) akseliin (O’) nähden siirretty sivulle alaspäin suuntautuvan, poikkileikkaukseltaan rengasmaisen nestevirtauksen (3) saamiseksi pyörteiseksi materiaalimas-10 san ylöspäin suuntautuvana virtauksena purkavan putken (12) ja paineenalaisen nesteen alaspäin suuntautuvana virtauksena syöttävän putken (11) välissä siten, että nesteen alaspäin suuntautuvalla, poikkileikkaukseltaan rengasmaisella virtauksella on ennalta määrätty leviämiskulma (a) 15 sen päässä ulostuloaukon puolella, ja että materiaalimassan ylöspäin suuntautuvana virtauksena purkavan putken (12) sisäänmenoaukko sijaitsee nesteen alaspäin suuntautuvan virtauksen syöttävän putken (11) ulostuloaukon tasoon nähden tasolla, joka on sen alapuolella millä tahansa sel-20 laisella etäisyydellä, joka ei ole seuraavasta kaavasta määräytyvää h^tä suurempi: . 3 / 0 V pM °°s a _

25 V 0,6 π g . ( ps- Pw) • · jossa Q on paineenalaisena syötetyn nesteen vir taus; V on pyörteisen alaspäin suuntautuvan, poik- 30 kileikkaukseltaan rengasmaisen nestevir- . tauksen nopeus paineenalaisen nesteen alas päin suuntautuvana virtauksena syöttävän putken (11) ja materiaalimassan ylöspäin suuntautuvana virtauksena purkavan putken 35 (12) välissä; • · I 35 94230 p w on paineenalalsena syötetyn nesteen tiheys; pa on materiaalimassan (2) tiheys; a on pyörteisen alaspäin suuntautuvan, poik kileikkaukseltaan rengasmaisen nestevir-5 tauksen (3) leviämiskulma; ja g on painovoiman kiihtyvyys, tai tämän tason yläpuolella millä tahansa etäisyydellä, joka ei ole seuraavasta kaavasta määräytyvää h2:ta suurempi: 10 2 h2 s [ °'372 * °-693 fr (4 ^2 * 5 s + 3) ‘ R ln 2R 21 , 41 η “ 21 1 R-21 R 1 R-21 J ' 15 jossa R on materiaalimassan (2) ylöspäin suuntautu vana virtauksena purkavan putken (12) säde; 1 on paineenalaisen nesteen alaspäin suuntau tuvana virtauksena syöttävän putken (11) ja 20 materiaalimassan ylöspäin suuntautuvana virtauksena purkavan putken (12) välisen tilan leveys.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää pyörteisen alaspäin 25 suuntautuvan, poikkileikkaukseltaan rengasmaisen neste- - · · virtauksen leviämiskulman (a) suurentamista varten elimen, joka sijaitsee paineenalaisen nesteen alaspäin suuntautuvana virtauksena syöttävän putken (11) tai materiaalimassan ylöspäin suuntautuvana virtauksena purkavan putken 30 (12) päässä.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, t u n - '* n e t t u siitä, että elin pyörteisen alaspäin suuntau tuvan nestevirtauksen leviämiskulman (a) suurentamista varten käsittää hajottimen (15).

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tun nettu siitä, että elin pyörteisen alaspäin suuntau- • · i 36 94230 tuvan nestevirtauksen leviämiskulman (a) suurentamista varten käsittää materiaalimassan purkamiseksi ylöspäin suuntautuvana virtauksena tarkoitetun putken (12) sisään-menoaukon puoleisessa päässä olevan renkaan (16).

7. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tun nettu siitä, että se käsittää alaspäin suuntautuvan, poikkileikkaukseltaan rengasmaisen nestevirtauksen (3) pyörteisyyden lisäämistä varten elimen paineenalaisen nesteen alaspäin suuntautuvana virtauksena syöttävän putken 10 (11) ja materiaalimassan ylöspäin suuntautuvana virtauk sena purkavan putken (12) välisessä tilassa.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että elin alaspäin suuntautuvan poikkileikkaukseltaan rengasmaisen nestevirtauksen (3) pyörtei- 15 syyden lisäämistä varten käsittää paineenalaisen nesteen syöttämiseksi alaspäin suuntautuvana virtauksena tarkoitetun putken (11) sisäpinnassa olevan kierteisen uran (17, 17' ).

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, t u n -20 n e t t u siitä, että elin alaspäin suuntautuvan poikkileikkaukseltaan rengasmaisen nestevirtauksen (3) pyörteisyyden lisäämistä varten käsittää johdesiivet (18), jotka on jäykästi kiinnitetty paineenalaisen nesteen alaspäin suuntautuvana virtauksena syöttävään putkeen (11) tai ma- 25 teriaalimassan ylöspäin suuntautuvana virtauksena purkavaan putkeen (12).

10. Jonkin patenttivaatimuksien 3-9 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää mekanismin (19) materiaalimassan ylöspäin suuntautuvana virtauksena 30 purkavan putken (12) sisäänmenoaukon ja paineenalaisen . nesteen alaspäin suuntautuvana virtauksena syöttävän put- * ken (11) ulostuloaukon keskinäisen sijainnin muuttamisek si, jolloin mekanismi on liitetty materiaalimassan ylöspäin suuntautuvana virtauksena purkavaan putkeen (12) tai 35 paineenalaisen nesteen alaspäin suuntautuvana virtauksena syöttävään putkeen (11). »«· 37 94230