NO153391B - Fremgangsmaate og innretning for blanding av faste partikkelformige materialer. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og en innretning for å blande frittrislende, partikkelformige materialer som finnes i en beholder med trakt. Driften kan enten være kontinuerlig med samtidig fylling og tømming av materialet

(med et på forhånd bestemt volum av materialet i beholderen)

eller satsvis med fylling og tømming.

Blandeoperasjonen utføres ved å trekke ut materialet ved grav-itasjonsstrømning fra en rekke områder som stort sett er fordelt jevnt innenfor det angitte blandeområdet i beholderen. Blandeområdet kan være hele eller deler av det totale beholdervolum avhengig av anvendelsen.

Som nevnt angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for høyvirksom blanding av faste, partikkelformige stoffer ved hvilken man innfører stoffene som skal blandes i en beholder og trekker av en del av de faste partikkelformige stoffer ved hjelp av tyngdekraften via et hovedblanderør som strekker seg nedover og som gjennom veggene oppviser flere materialinnløp,

og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at man anordner og dimensjonerer innløpene på en slik måte at det gis en ikke-blokkerende strømningskarakteristikk (dvs. en materialstrøm-ning under påvirkning av tyngdekraften gjennom et i det vesentlige vertikalt rør der strømningshastigheten for stoffet som trer inn i røret i den øvre ende er lavere enn den maksimale strømingshastighet som materialet kan få når det forlater den nedre ende av røret, slik at det i det vesentlige ikke inntrer noen fortetning mellom partiklene i det indre av røret), og at man uttar den ytterligere del av de faste partikkelformige stoffer ved hjelp av tyngdekraften via flere hjelpeblanderør som strekker seg nedover og som gjennom veggene oppviser materialinnløp som er anordnet og dimensjonert på en slik måte at det gis en blokkerende strømningskarakteristikk (dvs. en materialstrømning under påvirkning av tyngdekraften gjennom et i det vesentlige vertikalt rør der strømningshastigheten for materialet som trer inn i røret i den øvre ende i det minste er nøyaktig så stor som strømningshastigheten for materiale som

forlater røret i den nedre ende slik at det inntrer en viss fortetning mellom partiklene i det indre av røret, at man forener andelene av materialet i et forstørret avsnitt under hovedblanderøret og nær nedstrømsendene av hovedblanderøret og hjelpeblanderørene, hvorfra de forenede materialandeler føres som en blandingsstrøm hvorved det opprettholdes en ikke-blokkerende strømningskarakteristikk i hovedblanderøret samt en blokkerende strømningskarakteristikk i hjelpblande-rørene.

Oppfinnelsen angår også en innretning for gjennomføring av fremgangsmåten som angitt ovenfor omfattende en ytre og med trakt utstyrt beholder som oppviser en innretning for innføring av materialene som skal blandes og der det deri er anordnet et nedoverrettet hovedblanderør som oppviser flere gjennom sine vegger anordnede materialinnløp, og denne innretning karakteriseres ved at innløpene er anordnet og dimensjonert på en slik måte at de gir en ikke-blokkerende strømningskarak-teristikk og at innretningen videre oppviser flere deri anordnede nedoverrettede hjelpeblanderør som gjennom veggene oppviser flere materialinnløp som er anordnet og dimensjonert på en slik måte at de gir en blokkerende strømningskarakteri-stikk, hvorved hoved- og hjelpeblanderørene forenes i et for-størret avsnitt under hovedrøret og nær nedstrømsenden av rørene slik at en blandet materialstrøm trer gjennom mens det i hovedblanderøret opprettholdes en ikke-blokkerende strøm-ningskarakteristikk og i de flere hjelpeblanderør opprettholdes en blokkerende strømningskarakteristikk.

En innretning som passer til bruk ved gjennomføring av frem-gansmåten ifølge oppfinnelsen er vist i ledsagende tegninger der

fig. 1 er et vertikalt tverrsnitt av beholderen med trakt, fig. 2 er et forstørret, fragmentert snitt av beholderen med trakt i fig. 1 som viser den lavere del av den i ennu større detalj,

fig.3 en en perspektivskisse av en lukket beholder med

trakt etter utførelsen i fig. 1 og 2,

fig. 4 er et skjematisk tverrsnitt fra toppen av en beholder med trakt som viser de indre forhold mellom hoved- og ekstrablanderørene,

fig. 5 er et delvis lengdesnitt av hovedblanderøret i beholderen med trakt som viser orienteringen av hullene gjennom rørveggene,

fig. 6 er en skjematisk oversikt, hvor delene er ført fra hverandre, av ekstrablanderørene plassert slik at de viser den relative orientering av hullene i rørveggene, og

fig. 7 er en skjematisk oversikt, hvor delene er ført fra hverandre, av de tre støttesystemene for blanderørene plassert i forskjellige nivåer i beholderen med trakt som vist i fig. 1.

Som vist i utførelsen i fig. 1 og 2, består apparatet av en beholder 10 med trakt med et hovedblanderør 12 og en rekke ekstrablanderør 14 som går inn i en forstørret del 16 under hovedrøret 12. Huller eller passasjer 18a og 18b går gjennom rørveggene av hovedrøret og ekstrablanderørene 12 og 14. Blanderørene er plassert slik at det partikkelformige materialet kan strømme inn i det indre av rørene hvor det strømmer nedover mot utløpsåpningen i den lavere del av beholderen med trakt eller blanderen 10. Strømningshastigheten på materialet ved utløpet kontrolleres ved innstilling av ventiler plassert på nedstrømsenden av blanderen.

Passasjene eller hullene 18a i hovedrøret er typisk plassert jevnt langs hele rørets lengde og har en slik størrelse, at for minimal tømmehastighet og for det raskest strømmende partikkelformige materialet som skal blandes, kan disse hullene bare gi f.eks. 75% av tømmehastigheten. Det vil si at hoved-blanderøret 12 alltid skal være "knepet" eller ublokkert. Ytterligere materiale som kreves for den minimale og høyere tømmehastigheter tilveiebringes ved en kombinasjon av "traktstrøm" av materialet gjennom den ringformede åpning 20 rundt blandeskjørtet 22 og strøm av materiale gjennom passasjene eller hullene 18b av og igjennom de ekstra blanderør 14.

Åpne eller lukkede utførelser av blanderen kan alternativt benyttes innenfor rammen av oppfinnelsen avhengig av den bruk blanderen skal benyttes for. Kontinuerlig drift vil favori-sere en åpen blander (åpen på toppen til atmosfæren noe som gjør det mulig med kontinuerlig fylling), men lukket kontinuerlig drift kan også benyttes, som beskrevet nedenfor. Det er påvist at den lukkede utførelse er mer foretrukket for alle operasjoner av blanderen ifølge oppfinnelsen. En slik blander med lukket topp beskytter mot tilførsel av fremmede materialer til beholderen og likeledes gir den mulighet for ytterligere, strukturell støtte for systemet av indre blanderør.

Strømningshastigheten av materialet inn i den forstørrede' del 16 av hovedrøret 12 fra ekstrarøret 14 er selvregulert, slik at for en større enn minimal tømmehastighet, vil man automatisk få det nødvendige, ytterligere materiale.

Det er påvist at "blokkerte" ekstrablanderør gir selvregulering av materialstrømningshastigheten i ekstrarørene. For å få "blokkerte strømningsegenskaper" i ekstrarørene i blanderen ifølge oppfinnelsen, er denne selvregulerende virkning nødvendig. Det er påvist at det indre tverrsnitt av den forstørredé del ved tømningsdelen av rørene, stort sett må tilsvare eller være større enn de sammenstlåtte ekstra blandeområder ved sammen-knytningspunktene med den forstørrede del. Den selvregulerende virkning, som er beskrevet over, tilveiebringes ved et forhold på 1 eller derover mellom tverrsnittet i den forstørrede del og de sammenslåtte tverrsnitt av de ekstra forbindelsesrør hvor disse løper sammen med den forstørrede del.

Hvis tømmehastigheten er mindre enn de maksimale, kombinerte strømningshastigheter av trakten og hoved- og ekstrablande-rørene, vil et tettpakket, men strømmende område bli bygget opp i den forstørrede delen inntil åpningene i ekstrarøret nesten er fullstendig blokkert. Dette tettpakkede området virker som et reguleringsspjeld for strømmen i ekstrarøret og hindrer at rørene strømmer ved sin maksimale hastighet. Det er i denne sammenheng at det sies at ekstrarøret utviser "blokkerte strømingsegenskaper". Hvis utløpshastighetene økte, ville høyden av det tettpakkede området falle og strømningshastigheten i ekstrarøret øke. (Det motsatte gjelder for en reduksjon i tømningshastigheten.)

Når man benytter en blanding med et ublokkert hovedblanderør

og en rekke, blokkerte ekstrablanderør som står i forbindelse med utløpet av hovedrørene på den måte som er vist i fig. 2,

er det påvist at for drift med et materialnivå i beholderen over doseringshullene for alle ekstrarørene, vil hvert ekstra-rør gi et omtrent likt bidrag til det totale materialet som går gjennom alle ekstrarørene. Siden ekstrablanderørene 14 ikke skal føre materialet over et vidt område av strømnings-hastigheter, behøver disse rørene ikke bli drevet på en "knepent" måte. Hvis et blanderør tømmer materialet med lavere hastighet enn det er mulig med et gitt antall innløpsåpninger eller hull, vil et område av tettpakket men strømmende materiale bli bygget opp i røret slik at et passende antall lavere hull lukkes ved nærvær av det tettpakkede området, slik at disse rørene ikke mater. Hullene plassert over det Øvre nivå for tettpakket materiale kan mates fritt.

Som vist i tegningen har hvert ekstrablanderør 14 en rekke passasjer eller huller som er fordelt over bare en del av den vertikale utstrekning av blandeområdet. Kombinasjonen av øvre matehull i alle ekstrarørene er ment å være stort sett jevnt fordelt over blandeområdet uavhengig av den totale tømmehastig-het. For illustrasjonsformål i forbindelse med beskrivelsen av den kontinuerlige driftsmetode, er imidlertid matehull blitt vist bare ved spesielle områder av ekstrarørene i den utførelsen av blanderen som er vist i fig. 1. Det er underforstått at både for kontinuerlig og sats-drift kan slik hull være fordelt

over stort sett hele lengden av ekstrarørene.

En rekke ekstrarør (tre eller flere) benyttes i utførelsen i tegningene slik at den øvre strøm fra alle disse ekstrarør tilsammen vil tilsvare den ønskede, jevne tømming fra blandeområdet. Jo større antall ekstrarør er, desto nærmere til-nærming til det ideelle tilfellet med perfekt, jevn tømming, vil man få. Siden et antall hull i hvert ekstrarør vil mate materialet selv ved minimal tømmehastighet, kreves imidlertid relativt lite antall rør for å komme opp mot yteevnen hos tidligere kjente gravitasjonsblandesystemer med mange flere blanderør. Dette medfører naturligvis en betraktelig omkost-ningsreduksjon.

En mindre mengde materialstrøm fra rundt blandeskjørtet 22 inn i tømmeåpningen opprettholdes fortrinnsvis til enhver tid for å hindre en ikke strømmende tilstand i den lavere del av beholderen. Som vist i fig. 2, består bunnen av hovedblande-røret 12 av konisk del (blanderørutvidelse) 22, hvor bunnen delvis strekker seg over den sylindriske del 24 av utløps-trakten. Denne trakten er konstruert slik at den gir en "massestrømning" med omtrent konstant materialstrømnings-hastighet over tverrsnittet. Strømning inn i utløpstrakten 24, vil komme fra både de kombinerte blanderør og det ringformede gap 20 mellom blanderørutbulingen og de indre trakt-vegger. Forholdet mellom de to strømningshastigheter har vist seg å være omtrent likt forholdet mellom det ringformede areal og arealet av blanderørsutvidelsen. At det finnes en slik lavere del sikrer at en konstant del (typisk ca. 12%) av den totale materialstrøm representerer materialet fra bunnen av hovedtrakteh for alle tømmehastigheter. Tverrsnittet av ned-strømsutløpet av traktområdet er større enn for den utvidede del 16.

Ved sats-drift, vil materialnivået i blanderen reduseres. Materialdoseringshuller eller passasjer plassert over materialnivået blir inoperative, og det er nødvendig å tilveiebringe ytterligere matehull som blir aktive bare når materialnivået er senket. Disse hullene er fordelt på ekstrablanderørene på en slik måte, at uavhengig av nivået, blir materialet ført bort på omtrent jevn måte fra området i beholderen som inne-holder materialet. Under kontinuerlig drift, vil et konstant, på forhånd bestemt volum materiale være i blanderen, og ytterligere huller hindres fra matning ved det tettpakkede materialet i de ekstra blanderør.

Blanderen som er beskrevet kan også benyttes med en renseopera-sjon som vist i fig. 2. En slik operasjon kreves hvis brennbare gasser kan utvikles fra det partikkelformige materialet (f.eks. fra lavtetthetspolyetylenkuler). Ved å opprettholde en luft-strøm gjennom blanderen, kan disse gassene blåses ut, noe som hindrer at en eksplosiv blanding samles opp i traktbeholderen.

Som vist tilføres rensegassen, f.eks. luft, gjennom innløps-kanalen 26, og deretter, til innløpsledningen 28 til gassfor-deleren 30 plassert i traktbeholderen 10. En ytterligere ledning for rensegass 32 er plassert i materialutløpsledningen 34 umiddelbart oppstrøms for materialutløpsventilen 36. En rensegassventil 38 er plassert i den ekstra rensegassledningen 32 og holdes fortrinnsvis åpen for opprinnelig fylling bare når materialutløpsventilen 36 er lukket.

Det fullstendige blandeapparat ifølge oppfinnelsen er skjematisk vist i fig. 3. Utførelsen her er en lukket blander med et topplokk 40 og med rørtilknytningsporter 42 plassert i dette. En utløpsportdel for støvoppsaml ing 44 er også festet til topplokket 40 og likeledes er innløpet av harpikstilførselen gjennom harpikstilførselsrøret 46. Hovedblanderøret 12 og de seks ekstrablanderør 14 er også vist plassert i det indre av blanderen 10. Alle blanderør ender i den forstørrede del 22 ved bunnen av blanderen. Renseluft som går inn gjennom innløps-ledningen 48 føres både til renseluftfordeleren 50 i blanderen 10 og en lavere del av utløpet av blanderen. Også plassert som vist i fig. 3 erutløpsventilen 36 og utløpsledningen for

harpiks 52.

Som vist i fig. 4, er de seks ekstrablanderørene 40 plassert rundt hovedblanderøret 12 i blanderen 10.

Fig. 5 viser hovedblanderøret 12 og orienteringen av hullene i hovedblanderøret 18a, suksessivt plassert i 90° fra hverandre langs lengden av hovedblanderøret. I. fig. 6 ser man delene av de seks blanderørene 14 ført fra hverandre, sammen med en foretrukket, relativ plassering av hullene i ekstrablande-rørene 18b.

Blanderen i figurene og den foretrukne måte for å henge opp hoved- og ekstrablanderørene er vist som montering i tre nivåer av støttedeler benevnt 54a, 54b og 54c i fig. 1 og 7. Som vist i større detalj i fig. 7, viser nivåene 1, 2 og 3 disse systemene innenfor den ytre blandeveggen 10. Nivå 1 og 3 er stort sett like og nivå 2 gir et alternativt støttepar for nivåene 1 og 3. Hvert nivås støttesystem omslutter hoved-blanderøret 12 og ekstrablanderørene 14 ved henholdsvis støtt-ende omslutning innenfor de indre muffedeler 60 og 62. Disse ytre muffedeler er i sin tur forbundet gjennom støttedelene 64 til hver av muffedelene eller blanderveggene som vist i de tre nivåene i fig. 7.

Fremgangsmåten og innretningen ifølge oppfinnelsen kan benyttes for å blande et hvilket som helst fast, partikkelformig materiale. De passer spesielt godt for å blande materialer av termo-plastisk harpisk (såsom lavdensitetspolyetylen, høydensitets-polyetylen og lignende). Blandere av denne typen har høy blandeeffektivitet og høyt materialgjennomløp (dvs. mer enn 18000 kg/time) ved håndtering av partikkelformig polyetylen.

I et eksempel på oppfinnelsen, ble det konstruert en blande-innretning som er i stand til å gi justerbare materialgjennom-løp på mellom 7000 og 18000 kg/time partikkelformig polyetylen. Dette blandeapparatet var av den generelle konstruksjon som er vist i figurene. Denne blanderen er i stand til å håndtere en rekke granulære materialer såsom både lav- og høydensitets, partikkelformige polyetylenharpikser.

Det totale volum av blanderen var 365 m 3 , noe som ga ca. 200 m<3 >blandevolum (det på forhånd bestemte, minimale materialvolum som ble opprettholdt under kontinuerlig blanding). Det ytre beholderskall i blanderen var konstruert av 5052-H32-aluminiumlegering med en indre diameter på 5 m og en høyde på ca. 18 m i den sylindriske del med en traktvinkel i bunnen på 60° fra horisontalen.

Utløpstrakten innsatt under hovedtrakten var konstruert av tilsvarende aluminiumlegering, hadde en indre diameter på ca. 100 cm, 75 cm høyde i den sylindriske del og en traktvinkel på 70° fra horisontalen. Utløpet av trakten var 30 cm i indre diameter.

Hovedblanderøret besto av 20 cm 6061-T6-aluminiumslegeringsrør med tilstrekkelig lengde til å gå ut over toppen av beholderen. 34 hovedblanderørshull hver med en diameter på 3,5 cm og fordelt jevnt over hele blandeområdet fantes. Hullene var boret lodd-rett på rørsenterlinjen og avgradet. To hull ble plassert på hvert nivå 180° fra hverandre. Hullparene ble plassert med 90° rotasjon i forhold til de på det forangående nivå.

Ekstrablanderørene som talte seks, besto hver av 6061-T6-alu-miniumlegeringsrør med 15 cm i diameter og tilstrekkelig lengde til å strekke seg utover toppen av beholderen. Hver av de ekstrablanderør hadde en gruppe på fra 16 til 48 hull med en diameter på 3,4 cm som var relativt plassert i et hullmønster tilsvarende mønsteret på hovedblanderøret.

Strømningshastigheten for renseluften var 7 m 3/min. og ble opprettholdt til enhver tid.

Minimum tømmehastighet for driften av blanderen med høydensi-tets polyetylenmateriale er 6750 kg/time, hvor det er beregnet at 4750 kg/time går gjennom hovedrøret, 1100 kg/time gjennom de kombinerte ekstrarør og 915 kg/time gjennom ringåpningen 20 mellom blanderørsutvidelsen og veggene i traktbeholderen. Den maksimale tømmehastighet er 18000 kg/time hvorav det er beregnet av 4750 kg/time går gjennom hovedrøret, 11000 kg/time gjennom de kombinerte ekstrarør og 2450 kg/time gjennom ringåpningen. Strømningen gjennom ringåpningen er alltid en fast prosentdel av den totale mengde som går gjennom, mens det gjennom hovedblanderøret strømmer en konstant materialmengde og de kombinerte ekstrarør har en selvregulert gjennomstrømning gir det ytterligere materiale det er behov for.

I denne utførelsen, ble fire hull med en diameter på 3,75 cm plassert nær toppen av alle syv blanderør, under taket på blanderen og godt over det maksimale harpiksnivå for å få trykkutjevning i rørene.

Det er selvsagt åpenbart for de som kjenner de foreliggende fremgangsmåter å blande materialet, at parametere i elementer av apparatet ifølge oppfinnelsen kan dimensjoneres for å gi de mest ønskede resultater for forskjellige materialer, deriblant volumer som skal håndteres og strømningshastighetene som er mest foretrukket for blandeoperasjonene.

Claims (4)

1. Fremgangmåte for høyvirksom blanding av faste partikkelformige stoffer ved hvilken man innfører stoffene som skal blandes i.en beholder og trekker av en del av de faste partikkelformige stoffer ved hjelp av tyngdekraften via et hoved-blanderør som strekker seg nedover og som gjennom veggene oppviser flere materialinnløp, karakterisert ved at man anordner og dimensjonerer innløpene på en slik måte at det gis en ikke-blokkerende strømingskarakteristikk (dvs. en materialstrømning under påvirkning av tyngdekraften gjennom et i det vesentlige vertikalt rør der strømingshastig-heten for stoffet som trer inn i røret i den øvre ende er lavere enn den maksimale strømningshastighet som materialet kan få når det forlater den nedre ende av røret, slik at det i det vesentlige ikke inntrer noen fortetninger mellom partiklene i det indre av røret), og at man uttar den ytterligere del av de faste partikkelformige stoffer ved hjelp av tyngdekraften via flere hjelpeblanderør som strekker seg nedover og som gjennom veggene oppviser materialinnløp som er anordnet og dimensjonert på en slik måte at det gis en blokkerende strømningskarakteristikk (dvs. en materialstrøming under påvirkning av tyngdekraften gjennom et i det vesentlige vertikalt rør der strømningshastigheten for materialet som trer inn i røret i den øvre ende i det minste er nøyaktig så stor som strømningshastigheten for materiale som forlater røret i den nedre ende slik at det inntrer en viss fortetning mellom partiklene i det indre av røret, at man forener andelene av materialet i et forstørret avsnitt under hovedblanderøret og nær nedstrømsendene av hovedblanderøret og hjelpeblanderørene, hvorfra de forenede materialandeler føres som en blandingsstrøm hvorved det opprettholdes en ikke-blokkerende strømningskarak-teristikk i hovedblanderøret samt en blokkerende strømnings-karakteristikk i hjelpeblanderørene .

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at man fører endel av materialene ved hjelp av tyngdekraften som ytre ringstrøm mellom det forstørrede avsnitt og veggene av beholderen til et nedstrømsområde der den blandes videre med blandingsstrømmen.

3. Innretning for høyvirksom blanding av faste partikkelformige materialer med en ytre og med trakt utstyrt beholder som oppviser en innretning for innføring av materialene som skal blandes og der det deri er anordnet et nedover-rettet hovedblanderør (12) som oppviser flere gjennom sine vegger anordnede materialinnløp, karakterisert ved at innløpene (18a) er anordnet og dimensjonert på en slik måte at de gir en ikke-blokkerende strømningskarakteristikk og at innretningen videre oppviser flere deri anordnede nedoverrettede hjelpeblanderør (14) som gjennom veggene oppviser flere materialinnløp (18b) som er anordnet og dimensjonert på en slik måte at de gir en blokkerende strømningskarakteri-stikk, hvorved hoved- og hjelpeblanderørene (12,14) forenes i et forstørret avsnitt (22) under hovedrøret og nær ned-strømsenden av rørene slik at en blandet materialstrøm trer gjennom mens det i hovedblanderøret opprettholdes en ikke-blokkerende strømningskarakteristikk og i de flere hjelpe-blanderør opprettholdes en blokkerende strømningskarakteri-stikk.

4. Innretning ifølge krav 3,karakterisert ved den med trakt utstyrte beholder oppviser et ytre ring-formet gjennomløp for en traktformet materialstrømning rundt det forstørrede avsnitt (22) og en innretning for forening av den traktformede materialstrøm med den blandede materialstrøm i et nedstrømsområde for endelig blanding i en sone med større tverrsnitts-flate.