ÚJ STATIKUS PERDÍTŐELEMES PORKEVERŐK BULK SOLIDS MIXERS EQUIPPED WITH NEW STATIC MIXER ELEMENTS

ÚJ STATIKUS PERDÍTŐELEMES PORKEVERŐK BULK SOLIDS MIXERS EQUIPPED WITH NEW STATIC MIXER ELEMENTS Gyenis János1, Németh Jenő2 ABSTRACT This paper presents a new static mixer element, named FixMix. Applications of these elements in a SysMix bulk solids mixer working batch-wise, and in a mixer tube working continuously are reported. The key parameters of these solids mixers are highlighted. 1. BEVEZETÉS Szemcsehalmazok keverése nem új keletű feladat, de hatékony és biztonságos megoldása jelenleg is aktuális, elsősorban a keverendő rendszerek bonyolultsága (a szemcsehalmazok különböző folyási tulajdonságai, azok boltozódási és fajtázódási hajlama, stb.) miatt. Gyakran még a megfelelő keverőtípus kiválasztása is nehézséget jelent, mert a szilárd-anyag keverőkre nincsenek olyan egységes kiválasztási szempontok és számítási módszerek, mint pl. a csőköteges hőcserélőkre. A vegyipar, a gyógyszer- és műanyagipar (pl. műanyagporok mesterkeverékkel történő színezése), a gabonaés malomipar, az építőanyag ipar, és az élelmiszeripar számos technológiai folyamata igényli a korszerű és energiatakarékos szemcsekeverő eljárásokat, és az azokat megvalósító berendezéseket. A porkeverők gyártási vonzata tehát jelentős, ezért a gépipar is érdekelt a korszerű porkeverők fejlesztésében. A statikus keverés gyors térhódítását egyrészt sokoldalú alkalmazhatóságuk, másrészt a következő előnyök magyarázzák: - meglevő technológiák átalakítása egyszerűen és aránylag kis költséggel kivitelezhető, - az új egységek helyigénye kicsi, a porok jó homogenizálásához aránylag kevés statikus keverő elempár beépítésére van szükség, - a konstrukciós paraméterekkel a keverők kapacitása néhány kg/h-tól több ezer kg/h-ig változtatható, - a keverés művelete nemcsak szakaszos, de folyamatos üzemű is lehet, - a statikus keverés nem igényel mozgó alkatrészeket, a keverő elemek beépítése rögzített, ezért - a szerelés, az üzemeltetés és a karbantartás egyszerű, - a statikus keverő- vagy „perdítő”elemek a legkülönbözőbb szerkezeti anyagból készülhetnek, ezért a hőmérséklet, a nyomás és a korrózió igen széles igénybevételi tartományában használhatók. 2. AZ ÚJ STATIKUS PERDÍTŐELEM A FixMix márkanevű új statikus perdítőelemet az elmúlt években a Műszaki Kémiai Kutató Intézetben fejlesztették ki [1]. Az elemek 180º-ra elforgatott csavarfelületek, és az egymást követő elemek ellentétes forgásirányúak. Az elem kilépő éle 90º-ot zár be a következő elem belépő élével, ezáltal a ciklikusan ismétlődő elemek a rajtuk áthaladó anyagáramot egyre újabb részáramokra osztják, majd azokat egyesítik, így valósítva meg a klasszikus keverési alapelvet. Bár az ismert Kenics-féle keverőcsövek konstrukciójának ugyanez az elve, de a szakirodalom tanúsága szerint [2] az iparban e keverőcsöveket porkeverésre nem alkalmazták, csak folyadékok kezelésére. A FixMix elemekkel azért valósítható meg intenzív porkeverés, mert az előzőkön túlmenően két újabb tulajdonsággal is rendelkeznek: az elemek kúposak és ferdén beépítettek, lásd az 1. ábrát. Az elemek kúpossága általában dki/dbe = 0,5 – 0,75 értékű, miközben dbe≈dcső. A kúpossággal jelentősen csökkenthetők azok a radiális keveredés és az üzembiztonság szempontjából hátrányosan ható holtterek, amelyek az elemek hosszanti élei és a csőfal közötti érintkezés közelében kialakulhatnak. A FixMix elemek gyakorlatilag csak pontszerűen, a belépési élükkel érintkeznek a csőfallal. A ferdeséget az jelenti, hogy az egyes elemek forgási (csavarási) tengelye a csőtengellyel szöget zár be. Az elem kilépési élénél a csavarási tengely és a csőtengely közötti távolság 1/12 d cső, ritkábban 1/6 dcső. A ferde beépítés miatt változó keresztmetszetű térfelek alakulnak ki az elemek mellett, emiatt megváltozik az itt áthaladó anyagáramok sebessége és sebességeloszlása, ami pozitívan hat a keresztmetszet menti jobb szemcse átkeveredésre. 1 2

egyetemi tanár, DSc, Pannon Egyetem, MIK Műszaki Kémiai Kutató Intézet címzetes egyetemi tanár, DSc, Pannon Egyetem, Géptan Tanszék

1

1. ábra.

A FixMix elempár

A vegyipari berendezések intenzifikálásának két ismert módszere az aktív és a passzív intenzifikálás. Az elsőnél a berendezés térfogategységére vonatkoztatott külső energia bevitel növelése a jellemző, az utóbbinál az áramló közeg meglévő kinetikai energiája hasznosul a beépített terelők, ill. bordák alkalmazása révén. Az új statikus perdítőelemes porkeverő konstrukciós fejlesztése tipikus példája a keverő berendezések passzív intenzifikálásának, mivel az anyag a gravitáció hatására mozog, nincs külön külső energia bevitel, így a megoldás energiatakarékos is. Az elemek jellemző specifikációját az 1. táblázat tartalmazza. 1. táblázat. A FixMix elemek specifikációja Befoglaló csőátmérő: 10-200 mm, leggyakrabban NA 20, 25 és 50 Elemhossz/befoglaló csőátmérő (l/d): 1 – 1,5 – 2 – 3 Csavartsági fok: 180º, ritkábban 90º Csavartság: állandó csavartság, vegyesen jobbos és balos Osztás-szám*: általában 2, esetenként 4 Elem vastagsága: 0,5 – 5,0 mm Szerkezeti anyag: általában fém, ritkábban műanyag vagy kerámia * megadja, hogy a keverőelem hány részre osztja fel a cső keresztmetszetét A továbbiakban a szerzők két olyan porkeverő berendezést mutatnak be, amelyekbe az előzőkben ismertetett FixMix statikus perdítőelemek kerültek beépítésre. Az egyik egy szakaszos üzemű adagkeverő, a másik egy folyamatos üzemű függőleges csőkeverő. Közös bennük, hogy a keverendő anyaghalmaz mindkettőben a gravitáció hatására esik át a beépített statikus perdítőelemeken. 3. STATIKUS PERDÍTŐELEMES ADAGKEVERŐ A szakaszos üzemű porkeverőknél az összekeverendő anyagot a technológia által megkívánt receptura szerinti mennyiségben és összetételben töltik a berendezésbe. Az anyag keverése ezután addig tart, amíg a keverék összetétele „stochasztikusan egyenletes” nem lesz, vagyis a különböző komponenesek részecskéi a keverékben teljesen véletlenszerű elhelyezkedést mutatnak. A SysMix-nek nevezett és a 2. ábrán vázolt adagkeverő [3] is így működik. 2. ábra. A SysMix adagkeverő vázlata 1 – anyagtartály, 2 – keverőszakasz, 3 – forgástengely, 4 – statikus keverőelem rétegek, 5 – keverendő szemcsék az alsó anyagtartályban Az ábra szerint a berendezés két anyagtartályból (1) és a közöttük elhelyezett keverőszakaszból (2) áll. Ez utóbbiban helyezkednek el a statikus perdítőelemekből összeállított rétegek (3. ábra). Azonos rétegen belül a keverőelemek éleikkel egy irányban, párhuzamos sorokban állnak. Az egymás alatti rétegek követik a FixMix elem jellemzésénél korábban említett 90º-os elékelést az élek találkozásánál. 3. ábra.

A keverőszakaszba helyezett, és perdítőelemekből álló rétegsor fotója

A kísérletek zömében jó folyási tulajdonságú modellanyag: kvarchomok – konyhasó keverésére került sor, de a szemcseméret okozta szegregáció tanulmányozására polipropilén, liszt és egyéb szemcsékkel is folytak vizsgálatok. A modellanyagok fontosabb jellemzőit a 2. táblázat tartalmazza. 2. táblázat. A modellanyagok fontosabb paraméterei Kvarchomok Sűrűség, g/cm3 Halmazsűrűség, g/cm3 tömörített Gördülékenység, g/s Falsúrlódási szög nyugalmi mozgó Belső súrlódási szög Rézsűszög Méreteloszlási határok, mm Átlagos szemcseméret, mm

2,65 1,35 1,50 20,6 40º 19º 31º 35º 0,09 – 0,40 0,22

2

Konyhasó Sűrűség, g/cm3 Halmazsűrűség, g/cm3 tömörített Gördülékenység, g/s Rézsűszög Méreteloszlási határok, mm Átlagos szemcseméret, mm

2,16 1,18 1,39 18,3 31º 0,09 – 0,90 0,46

A Jenike-féle nyírócellával [4] végzett kísérletek és a Mohr-féle feszültségi kör alapján szerkeszthető ún. ffc folyási függvény értéke a vizsgált modellanyagok esetén 4-nél nagyobb volt, ami egyértelműen a nem kohézív anyagokra jellemző adat. A kísérleti adagkeverő konstrukciós jellemzőit a 3. táblázat mutatja. A 20 literes anyagtartályba helyezett 25 kg tömegű töltet térkitöltése mintegy 90% volt. A kiindulási koncentráció általában a 90:10 tömegaránynak felelt meg. A SysMix működése a következő: a keverendő anyagot a függőleges helyzetben álló berendezés lecsatolt alsó tartályába kell bemérni a kívánt összetételben. A tartálynak a keverőszakasz alsó karimájához való visszaerősítése után a berendezést homokóraszerűen, 1,5 s alatt 180º-os szögben elfordítjuk. Ezt követően 3 s állási idő elegendőnek bizonyult a töltet teljes gravitációs lefolyására az alulra került üres anyagtartályba. Ezután újabb 1,5 s alatt, ellenkező forgásirányban 180º-kal visszabillentjük az adagkeverőt, és ezek a félfordulatos billentések folytatódnak a kívánt homogenitási fok eléréséig. A különböző időpontokban vett minták elemzései igazolták [5], hogy maximum 20 billentési ciklus elegendő volt a modellanyag rendszer teljes homogenizálására. Vizuális megfigyelésekkel az is beigazolódott, hogy egyrészt a szemcsék belső súrlódása miatt, másrészt a statikus keverőszerkezet szelepszerű visszatartó hatása következtében az 1,5 s-os átfordítási idő végéig gyakorlatilag nem indult meg a töltet átfolyása a keverő rétegeken át az alul levő tartályba, gátolva ezzel a gördülés okozta szétfajtázódást. 3. táblázat. A SysMix adagkeverő főbb konstrukciós adatai Anyagtartályok átmérője, m Anyagtartályok magassága, m Keverőszakasz átmérője, m Keverőszakasz magassága, m Perdítőelemes rétegek száma A statikus perdítőelemek száma egy rétegben belépő élhosszúsága, m magassága, m

0,30 0,30 0,30 0,30 3–4 76 0,032 0,048

Ismeretes, hogy a könnyen folyó porok hajlamosak a méret vagy a sűrűség szerinti szétfajtázódásra, amennyiben a szemcsék egyedi szabad elmozdulása fennáll. A SysMix adagkeverőben minimális a szemcsék egyedi szabad elmozdulása, egyrészt az ellentétes csavarodású perdítőelemek, másrészt az ellentétes forgási irányban történő átbillentések miatt. A keverés során ezért elhanyagolható volt a szegregáció, amit a kivett minták tényegesen is igazoltak. A keveredés mértékét matematikai statisztikai elemzéssel lehet nyomon követni. Az egyensúlyi homogenitási foktól való eltérés változását az átfordítási ciklusok számának függvényében a 4. ábra tünteti fel, ahol M a Roseféle homogenitási fok és Me az egyensúlyi homogenitási fok.

M 

s , s0

(1)

ahol s, és so rendre a minták aktuális, illetve kezdeti tapasztalati szórása. 4. ábra. Az egyensúlyi homogenitási foktól való eltérés változása a keverési ciklusok számának a függvényében x – statikus perdítőelemekkel, o – perdítőelem nélkül Az ábra alapján könnyen igazolható, hogy a statikus perdítőelemes adagkeverőnél a homogenitási fok változásának sebességére jellemző kinetikai együttható értéke közel kétszerese volt a statikus elemek nélküli keverő kinetikai együtthatójához viszonyítva. Tekintettel arra, hogy egy teljes ciklus időszükséglete 9 s, a 25 kg-os adag keveréséhez maximum 180 s-ra, azaz 3 percre volt szükség. Reálisan az új adagot tartalmazó tartály cseréje fél perc alatt elvégezhető, vagyis óránként 17 adag összekeverése lehetséges, a SysMix kapacitása ilyen módon 425 kg/h. A modellanyagtól eltérő

3

halmazsűrűségű anyagokra tekintettel célszerűbb a térfogati fajlagos kapacitást vizsgálni: a 20 literes tartály hasznos térfogata 0,018 m3, ennek alapján az adagkeverő kapacitása 0,3 m3/h. A különböző keverőtípusok összehasonlítása során az elérhető homogenitás, a szükséges keverési idő és a fajlagos kapacitás mellett igen fontos jellemző a keverő teljesítményszükséglete. Az alternáló forgómozgású adagkeverőnél három részfolyamat igényel munka ráfordítást: a.) az alsó tartályban levő anyag felemelése a felső holtpontig, b.) a keverő saját tömegének, valamint a keverendő anyagnak a felgyorsítása az átfordítás sebességéig, valamint c.) a súrlódási veszteségek legyőzése. Az alsó tartály súlypontja egy 0,3 m sugarú félkör mentén mozdul el, ezért a maximális forgatónyomaték 73,575 Nm. A billentés fordulatszáma 20 min-1, ezért az emelés teljesítményszükséglete Pe = Mω =73,575 Nm 2 π 0,333 s-1 = 0,154 kW.

(2)

A gyorsításhoz szükséges teljesítmény a [6] alapján Pgy = 0,205 kW

(3)

Ismert, hogy egy körpályán forgó anyag helyben maradását az

 9,81  n kr    2  4 R 

1/ 2

 54,6 min 1

(4)

kritikus fordulatszám biztosítja. A SysMix adagkeverővel végzett vizuális kísérletek meglepő módon azt igazolták, hogy a tartályban levő modellanyag már az átfordítás virtuális 20 ford/min fordulatszám esetén sem csúszott át az anyag a rézsűszögét meghaladó emelési pozícióban az alsó üres tartályba a szelepszerűen funkcionáló perdítőelem rétegek visszatartó hatása miatt A tényleges súrlódási veszteség elmaradása miatt az energiaszükséglet említett harmadik részfolyamata elhanyagolható, így a statikus perdítőelemes adagkeverő teljesítményszükséglete P = Pe + Pgy = 0,359 kW

(5)

A szemcsés halmazok keverésére alkalmas keverő típusok fajlagos teljesítményadatait tartalmazó [7] irodalom szerint a hengeres, a V alakú és a kettős kúpos keverődobokra az 1 – 2 kW/m3 fajlagos érték a jellemző. Ilyen értelemben a SysMix adagkeverő 1,2 kW/m3-es fajlagos teljesítménye ezekkel a típusokkal összemérhető. Előnyt jelent viszont, hogy a statikus perdítőelemekkel, és az alternáló billentésekkel a mechanikus keverődoboknál gyakran fellépő szegregáció gyakorlatilag teljes mértékben elkerülhető. Ugyanakkor megállapítható, hogy a szalagos, a csigás, ill. a forgótányéros keverők 3 – 10 kW/m3-es értékeihez, vagy a keverőlapátos mechanikus keverők mintegy 20 kW/m3-es fajlagos teljesítmény szükségletéhez képest a SysMix adagkeverő energetikailag jóval kedvezőbb. A SysMix porkeverő széleskörű alkalmazásai közül a pirotechnikai porok keverését két szempontból érdemes kiemelni. Egyrészt azért, mert a négy- ötféle, különböző koncentrációjú pirotechnikai füst- és ködképző anyagok üzemi méretben kivitelezett homogenizálását 6 – 20 kg-os adagokban 8 – 12 perc keverési idő alatt sikerült elvégezni. Másrészt a technológiai feladat elvégzése mellett különleges előnyt jelentett a keverés üzembiztonsága. A pneumatikus meghajtású dobkeverő (lásd az 5. ábrát) betonfülkébe telepítve munkavédelmi szempontból teljesen biztonságos volt [8]. 5. ábra.

A SysMix összerelt állapotban

A porkeverő több éves üzemeltetése alatt nem történt avária, míg a korábbi kézi ecseteléssel történő munka, vagy más keverő szerkezetek alkalmazásakor sajnálatos módon időnként bekövetkeztek robbanásos balesetek. 4. FOLYAMATOS CSŐKEVERŐ A 0,05 m átmérőjű kísérleti keverő négy részből állt, lásd a 6. ábrát: az adagoló szerkezetből, a különböző geometriai paraméterű FixMix elemeket tartalmazó keverő szakaszból, illetve egy elem nélküli utókeverő részből, végül az anyagkihordó szállítószalagból. 6. ábra. A kísérleti csőkeverő rendszer és az alkalmazott perdítőelem konfigurációk 1 – betápláló csőszakasz, 2 – statikus keverőelemes csőszakasz, 3 – elvezető csőszakasz, 4 – FixMix statikus keverőelemek, 5 – nyomjelző részecskék dugószerű folyási állapotban, 6 – nyomjelző részecskék beadagolására szolgáló tölcsér, 7 – a betáplálandó szilárd szemcsék adagolótartálya

4

A szállítószalag egyúttal az elért homogenitás meghatározását lehetővé tevő mintavételezést is biztosította. A felsorolt szakaszok együttes hosszúsága 1,6 m volt. A kísérletek alapján az egyenletes adagolás tömegáramának, illetve az elvétel sebességének a függvényében három áramlási forma alakult ki, lásd a 7. ábrát. 7. ábra.

A három áramlási állapot vázlatos rajza

A három áramlási forma részletes ismertetése az alkalmazott mérési módszerekkel, a kinetikai elemzésekkel és a keveredési mechanizmusok magyarázatával az [5] irodalomban található. A három áramlási állapotra vonatkozó fontosabb megállapításokat azonban célszerű e helyütt is megadni. Fent szabad beáramlás, de a cső alján erősen korlátozott elvezetés esetén mindhárom szakaszban csúszó réteg, az ú.n. elsőfajú áramlás alakul ki. Adott keverőelem konfiguráció esetén, a keverőcső alján elvezetett keverék tömegáramának növelésével egy meghatározott tömegáram, az ún. első kritikus tömegáram elérésekor az elsőfajú áramlási állapot átmegy az ú.n. másodfajú áramlási állapotba. Korlátozott betáplálás és szabad kiáramlás esetén mindhárom csőszakaszban lazított szemcseáramlás jön létre, de a keverőelemes szakaszban az elemek fékezőhatása miatt, az elemek geometriájától függően a hold-up az üres csőszakaszokhoz képest bizonyos mértékben nagyobb. Ez az úgynevezett harmadfajú áramlási állapot. A harmadfajú áramlási rendszerben a betáplálás növelésével egy újabb jellemző tömegáram, az ún. második kritikus sebesség alakul ki, ami egyben a keverőcső maximális áteresztő képessége. A másod- és harmadfajú áramlási állapotban a gravitációs részecskeáramlás nemcsak a FixMix elemek ellenállásától függ, hanem a szilárd fázis térfogathányadától is. A 8. ábra a szilárd fázis közepes térfogathányadának függvényében ábrázolja a mért axiális M * homogenitási fokot 1/ 2

m k 2 M  1   sa  ci  , (6)  mtr i 1  ahol ci az i-edik minta koncentrációja, msa a minta tömege és mtr a beadagolt nyomjelző részecskék összes tömege. *

8. ábra. A szilárd térfogathányad hatása az elérhető axiális homogenitás értékére (a szimbólumok különböző l/d arányokra, tömegáramokra és áramlási állapotokra vonatkoznak A közös görbéhez tartozó különböző szimbólumok a statikus elemek l/d arányát, a tömegáram, valamint az áramlási állapotok különbözőségeit jelölik. A 4. táblázat a kritikus tömegáramokat a FixMix elemek konfigurációjának függvényében tartalmazza. 4. táblázat. A 0,05 m átmérőjű csőkeverő kritikus tömegáramai A statikus perdítőelemek l/d aránya A statikus perdítőelemek száma Az első kritikus tömegáram, kg/h A második kritikus tömegáram, kg/h

1 12 900 950

1,5 8 1500 1760

2 6 2300 2500

A folyamatos üzemű keverőcsövek alkalmazása is széles körű. A különböző anyagokkal végzett kísérletek és üzemszerű próbák alapján megállapítható, hogy a statikus perdítőelemes keverőcső alkalmas polimerek homogenizálására, malomipari őrlemények és premixek kezelésére, vagy kávéőrlemények folyamatos üzemű keverésére. A kezelt anyag mennyisége miatt érdemes megemlíteni a Péti Nitrogénműveknél lefolytatott vizsgálatot. A kezelés feladata a cseppentett ammóniumnitrát műtrágyaszemcsék púderezése volt. A púderezéshez egy 0,2 m átmérőjű és 2 m hosszú keverőcsővet építettek be. Az üzemi vizsgálatok alapján kiderült, hogy a statikus perdítőelemes keverőcső napi termelése 480 – 600 tonna, ami egyenlő egy 1,5 m átmérőjű és 5 m hosszú, napi 200 – 250 kWh energiát fogyasztó púderező forgódob termelésével. 5. ÖSSZEFOGLALÁS A dolgozat két olyan gravitációs üzemű porkeverőt ismertet, amelyek keverőszerkezete a FixMix elnevezésű új statikus perdítőelemekből állt. Az egyik porkeverő szakaszos üzemű adagkeverő volt és a SysMix márkanevet viseli, míg a másik egy folyamatos üzemű, függőleges elrendezésű csőkeverő. Az előzőkben bemutattuk a porkeverők konstrukciós jellemzőit és működtetésük körülményeit. Modellanyagokkal végzett kísérletek szolgáltak a keverés kinetikai viszonyainak, az elérhető homogenitás mértékének, valamint a keverők kapacitásainak meghatározására. A szakaszos üzemű adagkeverő fajlagos teljesítmény szükséglete összemérhető a keverődobokéval, de kisebb, mint a szalagos, vagy csigás porkeverők teljesítmény szükséglete. Ugyanakkor a típus kiválasztási szempontok

5

között domináló, hogy a SysMix statikus perdítőelemes porkeverőnél igazoltan elhanyagolható a szemcsék szétfajtázódása. Az ipari alkalmazást mindkét porkeverőnél egy-egy konkrét példa szemlélteti.

BULK SOLIDS MIXERS EQUIPPED WITH NEW STATIC MIXER ELEMENTS Dr. J. Gyenis and Dr. J. Németh SUMMARY The paper gives a report on two bulk solids mixers using the gravitational flow energy of particles for the process, both of them containing FixMix static mixer elements. One of them, named SysMix mixer, is an equipment working batch-wise, while the other one is a simple vertical mixer tube operating for continuous bulk solids flow. The main construction parameters and operational conditions published previously in details in several research papers are briefly also summarized here. Mixing kinetics, as well as the achievable homogeneity of particulate mixtures and the performance of the mixers has been demonstrated by some representative results obtained for various model materials. As a consequence of the studies, it was experienced that the specific power consumption of the studied SysMix bulk solids mixer is similar to those of the conventional drum mixers, but lower than obtained for usual ribbon and screw mixers. However, it should be emphasized that among the selection criteria it is dominant that the segregation of different kinds of particles does not occur or is negligible during mixing carried out by the SysMix mixer. The possible industrial applications are demonstrated by examples for both types of these mixers.

IRODALOMJEGYZÉK [1] Statikus keverő eljárás és berendezés.176 046 lsz. magyar szabadalom. [2] THEKUR, R..K., VIAL, C., NIGAM, K. D. P., NAUMAN, E. B., DJELVEH, G.: Static mixers in the process industries - a review. Trans .IChemE.Vvol. 81. Part A. (2003), pp. 787-826. [3] Statikus keverős adagkeverő berendezés és eljárás szilárd diszperz rendszerek homogenizálására. 189 718 lsz. magyar szabadalom. [4] SCHWEDES, J.: Fliessverhalten von Schüttgűtern in Bunkern. Verlag Chemie, Weinheim, 1970. p.:. 59-64. [5] GYENIS, J.: Szilárd részecske rendszerek keverése statikus keverőelemeket tartalmazó gravitációs keverőkben. Doktori értekezés, Veszprém, 1990. [6] GYENIS, J., NÉMETH, J.: Power consumption of an alternately revolving bulk solids mixer. HJICh. Vol. 19. (1991). p.:. 69-73. [7] KRAMBROCK, W.: Mőglichkeiten zum Mischen von Schüttgut. Aufbereitungs – Technik, 2. (1980). p.: 45-56. [8] SZABÓ, J., ÁRVA, J., BUCSKY, GY., NÉMETH, J.: Blending of pyrotechnics powders by static mixer. The Second Israel Conference for Handling and Conveying of Particulate Solids. Jerusalem, May 26-28. (1997). No.134. p.: 1-7.

6

ÁBRÁK:

1. ábra.

A FixMix elempár

2. ábra. A SysMix adagkeverő vázlata 1 – anyagtartály, 2 – keverőszakasz, 3 – forgástengely, 4 – statikus keverőelem rétegek, 5 – keverendő szemcsék az alsó anyagtartályban

7

3. ábra.

A keverőszakaszba helyezett, és perdítőelemekből álló rétegsor fotója

0

ln(Me-M)

-1

-2

-3

-4 0

1

2

3

4 5 6 7 Átfordítások száma

8

9

10

11

4. ábra. Az egyensúlyi homogenitási foktól való eltérés változása a keverési ciklusok számának a függvényében x – statikus perdítőelemekkel, o – perdítőelem nélkül

8

5. ábra.

A SysMix összerelt állapotban

6. ábra. A kísérleti csőkeverő rendszer és az alkalmazott perdítőelem konfigurációk 1 – betápláló csőszakasz, 2 – statikus keverőelemes csőszakasz, 3 – elvezető csőszakasz, 4 – FixMix statikus keverőelemek, 5 – nyomjelző részecskék dugószerű folyási állapotban, 6 – nyomjelző részecskék beadagolására szolgáló tölcsér, 7 – a betáplálandó szilárd szemcsék adagolótartálya

9

Elsőfajú áramlási állapot

Másodfajú áramlási állapot

Harmadfajú áramlási állapot

szabad beáramlás

szabad beáramlás

korlátozott beáramlás

szabályozott elvétel

Axiális irányú homogenitás, M*

7. ábra.

szabad kifolyás

szabad kifolyás

A három áramlási állapot vázlatos rajza

1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Közepes szilárdtérfogat hányad, 1-ε

8. ábra. A szilárd térfogathányad hatása az elérhető axiális homogenitás értékére (a szimbólumok különböző l/d arányokra, tömegáramokra és áramlási állapotokra vonatkoznak

10