NO176552B

NO176552B - Continuous mixer

Info

Publication number: NO176552B
Application number: NO905274A
Authority: NO
Inventors: Geir Nordahl
Original assignee: Geir Nordahl
Priority date: 1990-12-06
Filing date: 1990-12-06
Publication date: 1995-01-16
Also published as: NO905274L; NO176552C; NO905274D0

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en kontinuerlig blander for partikkelformede masser, ifølge kravinnledningen. The present invention relates to a continuous mixer for particulate masses, according to the preamble.

Blandere benyttes innenfor en lang rekke fagområder for blanding av to eller flere partikkelformede bestanddeler til en masse med en ønsket grad av homogen fordeling av de enkelte bestanddeler. I regelen tilføres de enkelte bestanddeler i doserte mengder. Likeledes tilsettes også bestanddeler i væskeform til de partikkelformede masser under blandingen eller som en separat operasjon. Slike blandere benyttes likeledes for tørking av partikkelformede masser, enten som del av en blandeprosess eller som en egen tørkeprosess. Mixers are used in a wide range of fields for mixing two or more particulate components into a mass with a desired degree of homogeneous distribution of the individual components. As a rule, the individual components are supplied in metered quantities. Likewise, components in liquid form are also added to the particulate masses during mixing or as a separate operation. Such mixers are also used for drying particulate masses, either as part of a mixing process or as a separate drying process.

Blandere av ovennevnte type er prinsippielt utformet som batchblandere eller som kontinuerlige blandere. Batchblanderen tilføres doserte partikkelmengder og aktiveres en fastlagt tid eller inntil visse kriterier for blandingen er oppnådd, hvoretter blanderen tømmes og eventuelt fylles for en ny blan-deoperasjon. Kontinuerlige blandere tilføres kontinuerlig doserte partikkelmengder i et gitt doseringsforhold, hvoretter partikkel-mengdene sammenblandes og samtidig transporteres av og gjennom blanderen. Mixers of the above type are basically designed as batch mixers or as continuous mixers. The batch mixer is supplied with dosed amounts of particles and is activated for a fixed time or until certain criteria for the mixture are achieved, after which the mixer is emptied and possibly filled for a new mixing operation. Continuous mixers are supplied with continuously dosed particle quantities in a given dosage ratio, after which the particle quantities are mixed together and simultaneously transported by and through the mixer.

Med batchblanderen kan det ønskede resultat oppnås ved at blanderen kjøres inntil det ønskede resultat er oppnådd. Batchblanderen krever imidlertid fylling og tømming og er derfor prinsippielt ikke tillempet en løpende produksjonprosess. With the batch mixer, the desired result can be achieved by running the mixer until the desired result is achieved. However, the batch mixer requires filling and emptying and is therefore in principle not suitable for a continuous production process.

Det har således vært gjort flere forsøk på å utvikle kontinuerlige blandere hvor den ønskede blandeprosess utføres i løpet av den periode partiklene transporteres gjennom blanderen. Her kreves derfor en tilpasning av selve blandeoperasjonen til den blandetid som er til rådighet, dvs transporttiden gjennom blanderen, som bestemmes av blanderens lengde og rotorenes turtall og skovlenes evne til å transportere massen i blanderen. Overfor dette søkes på den annen side blanderens fysiske dimensjoner av naturlige grunner begrenset. Several attempts have thus been made to develop continuous mixers where the desired mixing process is carried out during the period the particles are transported through the mixer. Here, therefore, an adaptation of the mixing operation itself is required to the mixing time that is available, i.e. the transport time through the mixer, which is determined by the length of the mixer and the speed of the rotors and the ability of the vanes to transport the mass in the mixer. Faced with this, on the other hand, the mixer's physical dimensions are sought to be limited for natural reasons.

Blandere av ovennevnte type omfatter i regelen to parallelt anordnede og motsatt roterende rotorer med påmonterte skovler. Skovlene skal samtidig med blandingen også bevirke partiklenes bevegelse i rotorenes lengderetning fra blanderens inntak til uttaket og deres skråstilling i forhold til rotor- Mixers of the above type usually comprise two parallel arranged and counter-rotating rotors with attached blades. At the same time as the mixture, the blades must also cause the particles to move in the longitudinal direction of the rotors from the mixer's inlet to the outlet and their inclined position in relation to the rotor

aksene er således av betydning. the axes are thus of importance.

Under blandingen kastes partiklene av skovlene opp i en kastekurve som søker å holde partiklene lengst mulig svevende med minimal vertikal bevegelse. For fremadrettet bevegelse i den kontinuerlige blander er også den aksiale bevegelseskomponent som fremkommer med skovlenes form. Især i den del av kastekurven hvor partiklene har liten eller ingen vertikal hastighet er gunstig for sammenblanding av partikler. Det er derfor et mål å frembringe en kontinuerlig blander med en kastekurve hvor tilstanden uten vertikal hastighet opprettholdes lengst mulig før partiklene faller ned. Dette innebærer også at den gunstigste del av kastekurven for aksial transport i blanderen også er nettopp den del hvor partiklene holder seg svevende. During the mixing, the particles are thrown up by the paddles in a throwing curve that seeks to keep the particles suspended for as long as possible with minimal vertical movement. For forward movement in the continuous mixer is also the axial movement component that appears with the shape of the blades. Especially in the part of the throw curve where the particles have little or no vertical velocity is favorable for mixing of particles. It is therefore an aim to produce a continuous mixer with a throw curve where the condition without vertical velocity is maintained for as long as possible before the particles fall down. This also means that the most favorable part of the throw curve for axial transport in the mixer is also precisely the part where the particles stay suspended.

Utformingen av blanderens skovlform, gjensidige plassering og periferihastighet er avgjørende for den kombinerte transport og blanding av partiklene. Med en optimalisering av bl.a. disse parametre oppnås også en optimal, homogen innblanding av partikkelmassene over den kontinuerlige blanders transport-strekning. The design of the mixer's blade shape, mutual location and peripheral speed is decisive for the combined transport and mixing of the particles. With an optimization of i.a. these parameters also achieve an optimal, homogeneous mixing of the particle masses over the transport section of the continuous mixer.

Ved utformingen av skovlene i blanderen ifølge oppfinnelsen oppnås en relativt flat kastekurve som tilfredsstil-ler det ovenfor beskrevne mål og som også gir mulighet til effektiv innblanding av tilsatsstoffer og likeledes mulighet til tørking av partiklene på grunn av partiklenes relativt langvarige tilstand uten vertikal hastighet. Av forsøk fremgår at en optimal kastekurve og svevetid oppnås med en periferihastighet i størrelsesordenen 1,8 til 2,5 m/s, dvs omkring 2 m/s. By designing the paddles in the mixer according to the invention, a relatively flat throw curve is achieved which satisfies the above-described goal and which also provides the possibility of effective mixing of additives and also the possibility of drying the particles due to the relatively long-term state of the particles without vertical velocity. Experiments show that an optimal throw curve and hover time are achieved with a peripheral speed of the order of 1.8 to 2.5 m/s, i.e. around 2 m/s.

Den kontinuerlige blander ifølge foreliggende oppfinnelse er velegnet til blanding av en rekke ulike typer partikkelformede masser, også masser med svært ulike egenskaper som f eks volum, egenvekt etc. Eksempler på dette er blanding av torv med høvelspon, kutterflis eller sagflis, eller på den annen side jernfilspon med spon. The continuous mixer according to the present invention is suitable for mixing a number of different types of particulate masses, also masses with very different properties such as volume, specific gravity etc. Examples of this are mixing peat with planer shavings, chippings or sawdust, or on the other side iron file shavings with shavings.

Krumme skovler med den konvekse side vendt mot partiklene frembringer en meget god homogenitet i den ferdig blandede masse. Massenes blandingsforhold er naturlig nok kun avhengig av doserings- og mateutstyrets nøyaktighet. Da en meget stor del av partiklene holdes svevende av skovlene, oppnås en blanding som er meget skånsom mot partiklene. Ved etablering av en over rotorene svevende partikkelmengde, er de tilførte massers mengder i forhold til blanderens transportevne av betydning idet partiklene løftes som et hele til ønsket optimal høyde ved øking av de tilførte masser til et optimum. Curved paddles with the convex side facing the particles produce a very good homogeneity in the finished mixed mass. The mixing ratio of the masses is naturally only dependent on the accuracy of the dosing and feeding equipment. As a very large proportion of the particles are kept suspended by the vanes, a mixture is obtained which is very gentle on the particles. When establishing a quantity of particles floating above the rotors, the quantities of the supplied masses in relation to the transport capacity of the mixer are important as the particles are lifted as a whole to the desired optimum height by increasing the supplied masses to an optimum.

Det er ved blanding av ømfintlige partikler også av betydning at skovlenes fremre kant mot partiklene ikke har en for stor vinkel til rotoraksen da en slik kant lett kan virke som en kniv mot partiklene slik at disse brytes opp. Med krumme skovler kan denne vinkel begrenses til f eks 10 ° mens den resterende del av skovlen har en krumming som sikrer god spredning av partiklene og samtidig også sikrer partiklenes fremadrettede transport i blanderen. When mixing delicate particles, it is also important that the front edge of the vanes towards the particles does not have too large an angle to the rotor axis, as such an edge can easily act like a knife against the particles so that these are broken up. With curved blades, this angle can be limited to, for example, 10°, while the remaining part of the blade has a curvature that ensures good dispersion of the particles and at the same time also ensures the particles' forward transport in the mixer.

Det kan ved spesielle partikler på den annen side være ønskelig med skovler som tvert imot ikke er skånsomme, men heller gir en hardere kontakt mot partiklene. Med dette formål kan skovlenes krumming utformes med den konkave side rettet mot partiklene. Et eksempel på et behov for hårdere kontakt er blanding av støpesand under tilsetting av vann hvor bentonitt trekker til seg vann og sveller betydelig. Bentonitten skal etter blandingen foreligge som et belegg rundt hver enkelt sandpartik-kel, noe som krever at bentonitten slås opp i mindre partikler. For special particles, on the other hand, it may be desirable to use paddles which, on the contrary, are not gentle, but rather provide a harder contact with the particles. For this purpose, the curvature of the vanes can be designed with the concave side directed towards the particles. An example of a need for harder contact is mixing foundry sand with the addition of water, where bentonite absorbs water and swells significantly. After mixing, the bentonite must be present as a coating around each individual sand particle, which requires the bentonite to be broken up into smaller particles.

Ved innblanding av trege masser oppstår problemer med oppbygging av slike masser på skovlenes bakside. For å hindre en slik oppbygging kan tilnærmet dråpeformede awiserplater plasseres på hver skovls bakside, slik at de trege masser føres på awiserplatene mot disses bakre spisser hvor de rives med av de partikler den trege masse skal blandes inn i. When slow masses are mixed in, problems arise with the build-up of such masses on the back of the blades. In order to prevent such a build-up, approximately drop-shaped avisor plates can be placed on the back of each blade, so that the inert masses are guided on the avisor plates towards their rear tips, where they are torn along by the particles into which the inert mass is to be mixed.

Da det med den kontinuerlige blander i følge foreliggende oppfinnelse kreves forholdsvis liten installert effekt i forhold til kjente blandere, overføres også lite varme fra motoren til partiklene. Dette gir minimal varmepåvirkning av partiklene og også en stor virkningsgrad for blanderen. As the continuous mixer according to the present invention requires relatively little installed power compared to known mixers, little heat is also transferred from the motor to the particles. This gives minimal heat impact on the particles and also a high degree of efficiency for the mixer.

Den kastekurve med et relativt stort område med i det vesentlige i samme høyde svevende partikler, som oppnås med den kontinuerlige blander ifølge oppfinnelsen, er også meget velegnet for innblanding av væske i partikkelmassen. Likeledes er en slik utformet luftig partikkelmengde meget velegnet til tørking av partikler. The throwing curve with a relatively large area with particles floating at essentially the same height, which is achieved with the continuous mixer according to the invention, is also very suitable for mixing liquid into the particle mass. Likewise, such a designed airy particle quantity is very suitable for drying particles.

Det har vist seg fordelaktig med et i forhold til kjent teknikk relativt lite antall skovler. Således omfatter en foretrukket utførelse av blanderen i følge oppfinnelsen to av separate motorer drevne rotorer som hver omfatter alternerende til hver side utad ragende skovler i kun et aksialplan, dvs diametralt anordnede, men aksialt forsatte skovler. It has proven advantageous to have a relatively small number of blades in relation to known technology. Thus, a preferred embodiment of the mixer according to the invention includes two rotors driven by separate motors, each of which includes alternating outwardly projecting vanes on either side in only one axial plane, i.e. diametrically arranged, but axially offset vanes.

De ovennevnte fordeler oppnås med den kontinuerlige blander ifølge oppfinnelsen slik den er definert med de i kravene anførte trekk. The above-mentioned advantages are achieved with the continuous mixer according to the invention as defined by the features stated in the claims.

Tegningens figur 1 viser skjematisk et grunnriss av den kontinuerlige blander ifølge foreliggende oppfinnelse, med to parallelle rotorer, figur 2 viser et tverrsnitt av blanderen på figur 1, figur 3 viser skjematisk et frontriss av to skovler med ulik krumming og ulik plassering på rotorakselen og figur 4 viser skjematisk et frontriss av en skovl med awiserplate. Figure 1 of the drawing schematically shows a ground plan of the continuous mixer according to the present invention, with two parallel rotors, figure 2 shows a cross-section of the mixer in figure 1, figure 3 schematically shows a front view of two blades with different curvature and different positions on the rotor shaft and figure 4 schematically shows a front view of a shovel with awiser plate.

Blanderen omfatter på kjent måte to rotorer 1 anordnet parallelt i avstand fra hverandre i et blandehus 4. Rotorene rotererer med motsatt dreieretning, slik at begge rotorers skovler 2 kaster partikler nedenfra og opp i husets 4 midte og samtidig kontinuerlig transporterer partiklene gjennom blanderen. Hver rotor 1 drives av en separat motor 3 for å unngå kjente blanderes transmisjoner grunnet bruk av kun en eneste motor, med tilhørende energitap og omstendelige oppbygging. In a known manner, the mixer comprises two rotors 1 arranged in parallel at a distance from each other in a mixing housing 4. The rotors rotate with the opposite direction of rotation, so that the blades of both rotors 2 throw particles from below upwards into the center of the housing 4 and at the same time continuously transport the particles through the mixer. Each rotor 1 is driven by a separate motor 3 to avoid the transmissions of known mixers due to the use of only one motor, with associated energy loss and cumbersome build-up.

Slik det fremgår av figur 1 og især figur 2 foretrekkes rotorer 1 med skovler 2 anordnet diametralt motstående i kun et aksialplan, hvor skovlene er anordnet alternerende på hver side av rotoren, slik det fremgår av øverste del av figur 1. For spesielle formål, dvs for blanding av spesielle masser, kan det imidlertid være hensiktsmessig med skovler 2 anordnet diametralt i to fortrinnsvis normale aksialplan og eventuelt med flere enn en skovl anordnet i samme radiale plan. As can be seen from figure 1 and especially figure 2, rotors 1 with vanes 2 arranged diametrically opposite in only one axial plane are preferred, where the vanes are arranged alternately on each side of the rotor, as can be seen from the upper part of figure 1. For special purposes, i.e. for mixing special masses, however, it may be appropriate with vanes 2 arranged diametrically in two preferably normal axial planes and possibly with more than one vane arranged in the same radial plane.

Selve blandeoperasjonen starter når partiklene kommer inn i skovlenes påvirkningsområde. Deretter vil de enkelte partikler kastes ut fra skovlene med en utgangshastighet og hastighetsvektor som i det vesentlige følger den ideelle kastekurve med en spredningseffekt tilsvarende skovlenes krumming. På denne kurve vil imidlertid partiklene kollidere med andre partikler og derved endre hastighet og retning på en vilkårlig måte. På grunnlag av denne endring fremkommer en svevende blande- eller partikkelmengde som strekker seg over hele blanderens lengde. I den svevende partikkelmengde vil det foreligge en betydelig mengde luft mellom partiklene, dvs at det oppnås en tydelig fluidisering av massen. Således er den svevende partikkelmengde også velegnet for innblanding av tilsatsstoffer, eksempelvis med en innsprøytingsdyse. Her oppnås en meget ensartet og nøyaktig innblanding av tilsatsstoffer ved hjelp av det relativt store område av kastekurven hvor partiklene ikke har vertikal hastighet. The actual mixing operation starts when the particles enter the impact area of the blades. The individual particles will then be ejected from the vanes with an exit velocity and velocity vector which essentially follows the ideal throw curve with a dispersion effect corresponding to the curvature of the vanes. On this curve, however, the particles will collide with other particles and thereby change speed and direction in an arbitrary way. On the basis of this change, a floating mixture or particle quantity appears which extends over the entire length of the mixer. In the suspended particle amount, there will be a significant amount of air between the particles, i.e. a clear fluidization of the mass is achieved. Thus, the amount of suspended particles is also suitable for mixing in additives, for example with an injection nozzle. Here, a very uniform and accurate mixing of additives is achieved with the help of the relatively large area of the throwing curve where the particles have no vertical velocity.

Fra ikke viste, fortrinnsvis sentralt nedenfor rotor-aksene anordnede dyser kan likeledes varm luft blåses opp mot den svevende partikkelmengde for på denne måte å gjennomføre en tørking av partikler, idet det med den store fluidiseringsgrad av massen også oppnås en meget effektiv tørkevirkning når varm luft presses inn i den fluidiserte partikkelmengde. Tilsvarende oppnås en meget god kjøling av partiklene når kald luft tilføres på tilsvarende måte. From nozzles not shown, preferably arranged centrally below the rotor axes, hot air can likewise be blown up towards the suspended amount of particles in order to carry out a drying of particles in this way, as with the large degree of fluidization of the mass a very effective drying effect is also achieved when hot air is pressed into the fluidized particle quantity. Correspondingly, a very good cooling of the particles is achieved when cold air is supplied in a similar way.

Som vist på figur 3 kan skovlene krumming og plassering på rotoren tillempes det spesifikke bruksformål. Til venstre på figur 3 vises en skovl 2 som er plassert på rotoren 1 med en relativt spiss vinkel a til rotoraksen i forhold til den til høyre viste utførelse med betydelig større vinkel a. Utførelsen til høyre gir en skjæreffekt mot partiklene idet skovlens kan virke som en kniv mot partiklene, mens utformingen til venstre gir en skånsommere behandling og her velges fordelaktig en vinkel a på omkring 10 °. As shown in Figure 3, the vanes curvature and placement on the rotor can be adapted to the specific purpose of use. On the left of Figure 3, a blade 2 is shown which is placed on the rotor 1 with a relatively sharp angle a to the rotor axis compared to the embodiment shown on the right with a significantly larger angle a. The embodiment on the right produces a shearing effect against the particles as the blade can act as a knife against the particles, while the design on the left gives a gentler treatment and here an angle a of around 10 ° is advantageously chosen.

Rotorenes turtall velges fortrinnsvis slik at skovlenes periferihastighet nominelt ligger omkring 2 m/s. Skovlenes krumming tilpasses de spesielle bruksområder. Deres form kan være del av en sirkel eller ellipse med en krummingsradius i størrels-esordenen fra avstanden mellom rotoraksen og skovlspissene og mindre. The speed of the rotors is preferably chosen so that the peripheral speed of the blades is nominally around 2 m/s. The curvature of the blades is adapted to the special areas of use. Their shape can be part of a circle or ellipse with a radius of curvature in the order of magnitude from the distance between the rotor axis and the blade tips and less.

Figur 4 viser en skovl påmontert en awiserplate 5 for bruk især ved innblanding av trege masser som har en tendens til å bygge seg opp på baksiden av skovlene. Med avviserplaten sikres at slike masser av partiklene føres langs avviserplaten og rives med i massene fra "bunnen" av avviserplatens dråpeform. Figure 4 shows a shovel mounted on an avisor plate 5 for use especially when mixing slow masses which tend to build up on the back of the shovels. With the deflector plate, it is ensured that such masses of the particles are carried along the deflector plate and are swept along in the masses from the "bottom" of the deflector plate's drop shape.

Claims

1. Continuous mixer for mass particles, with two parallel rotors (1) rotating in opposite directions, both with several vanes (2) arranged radially outward from the rotor and arranged for forward movement of the particles through the mixer, CHARACTERIZED IN THAT the vanes (2) are curve in an axis-parallel section, preferably corresponding to part of a circular arc or elliptical arc.

2. Mixer according to claim 1, CHARACTERIZED IN that the vanes are arranged alternately to two sides of the rotors in an axial plane.

3. Mixer according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the blades are arranged alternately to two sides of the rotors in two axial planes.

4. Mixer according to the preceding claim, CHARACTERIZED BY the fact that the curvature of the blades is essentially of an order of magnitude equal to the distance from the rotor axis to the periphery of the blades or less.

5. Mixer according to the preceding claim, CHARACTERIZED BY the fact that the curvature of the blades essentially covers less than 90° of a complete circle.

6. Mixer according to the preceding claim, CHARACTERIZED BY the fact that the vanes are positioned on the rotor in such a way that they hit the particles with their convex sides.

7. Mixer according to claims 1-5, CHARACTERIZED IN THAT the vanes are positioned on the rotors in such a way that they hit the particles with their concave sides.

8. Mixer according to the preceding claim, CHARACTERIZED BY the fact that drop-shaped deflector plates are arranged on the back of each blade to prevent the build-up of mass when slow masses are mixed in.

9. Mixer according to the preceding claim, CHARACTERIZED IN THAT the rotors are each driven by a separate motor.