169354. lajstromszámú szabadalom • Készülék és üzemeljárás szemcsehalmaz keverésére, ill. lebegtetésére vibrációval

/ 3 az a hátránya, hogy a szemcsék a dugattyú és a henger csúszófelületei közé kerülve gyakori üzemzavart és gyors elhasználódást okoznak. A találmány célja olyan módszer kidolgozása, amellyel legalább 50 mikrométer szemcseméretű 5 szemcsehalmaz függőleges síkú mozgásban tartható akár a szemcsehalmaz keverése, akár folyadék- vagy gázfázissal való intenzív érintkeztetése érdekében. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a 10 szemcsehalmaz függőleges síkú gejzíres recirkulációs mozgását lehet előállítani, ha a szemcsehalmazt alátámasztó felület középső részét, amely a halmaz keresztmetszetének legfeljebb a felét teszi, vibrációs mozgásban tartjuk. Az ily módon gerjesztett szem- 15 csehalmaz középső részében a szemcsék felfelé irányuló, a szemcsehalmaz külső rétegében lefelé irányuló mozgást végeznek. A lebegtetéshez szükséges energiát tehát a vibráció szolgáltatja és nem a szemcsehalmazba bevezetett fluidum, amelynek se- 20 bessége a fluidizációs sebességnél egyébként is lényegesen kisebb. A recirkulációs szemcsemozgás létrejöttének az az alapja, hogy a szemcsés halmaz rétegkiterjedése ' (rétegvastagsága) a sugár mentén változik. Ezt az 25 okozza, hogy a keresztmetszet közepén elhelyezett vibráló lemez a halmaz közepén nagyobb rétegkiterjedést hoz létre. Mivel a készülék aljában a vibráció amplitúdója középen maximális, majd a vibráló lemez szélétől a készülék kerületéig foko- 30 zatosan nullára csökken, a halmazban is hasonlóképpen változik a rétegkiterjedés. Ennek következtében a halmaz felszíne felülről nézve erősen domború lesz. A halmaz felszínén a szintkülönbség miatt belülről kifelé irányuló szemcseáramlás indul 35 meg. Mivel a vibrálás folyamatos, a szemcsés halmaz felszínének magasabb pontjairól legördült szemcsék helyébe újabbak emelkednek, ezáltal folytonos mozgás alakul ki, amely az egész rétegben megindítja a recirkulációs mozgást. A kerület men- 40 tén .a szemcsék lefelé csúsznak, majd a készülék alja közelében befelé áramlanak, végül a vibráló lemez hatókörébe kerülve középen felfelé vándorolnak. Ez a körforgás mindaddig fennáll, míg az előbb leírt módon vibráljuk a halmazt. A mozgás 45 kialakulását az is elősegíti, hogy a vibrált halmaz súrlódása igen kicsi, rézsüszöge gyakorlatilag nulla. Ezért a felület két pontja között igen kis szintkülönbség elegendő ahhoz, hogy a fent leírt áramlás kialakuljon. A szemcsés halmaznak ezt a moz- 50 gását vibró-gejzíres mozgásnak nevezhetjük. A vibráló alátét mozgatása elektromágneses, vagy mechanikus úton történhet. A vibrációs mozgás frekvenciája 10—100 Hz között, amplitúdója 55 0,3-10 mm között változhat. A találmány szerinti készülék lényege tehát, hogy a tartályfenék a tartály keresztmetszetének legfeljebb a felét kitevő területű és a keresztmetszet közepe táján elhelyezkedő merev testből, 60 valamint az ezt körülvevő alakváltoztató testből, továbbá a merev testet a rezgéskeltő szervvel összekapcsoló mozgásátvivő kapcsplóelemből áll. A tartályfenék egy részét a tartály falával összefüggő merev test képezheti. A tartálynak gázbevezető és 65 4 előnyösen gázelosztó szerve van, a gázelosztószerv a tartály falában, illetve fenékrészében van elhelyezve. A találmány szerinti üzemeljárás lényege, hogy a vibrációval lebegésben tartott szemcsehalmazba a folyadékot a szemcsehalmaz lebegtetéséhez szükséges áramlási sebességnél kisebb térfogatsebességgel vezetjük be, amely a folyadék számára a szemcsehalmaz és a folyadék érintkezéséhez szükséges tartózkodási időt eredményezi. A találmány szerinti üzemeljárás példaképpeni foganatosítási módjait a találmány szerinti készülék példaképpeni kiviteli alakjainak működésével kapcsolatbam ismertetjük. Az 1. ábra szemcsehalmazok keverésére szolgáló készülék, a 2., 3. és 4. ábra szemcsehalmazok keverésére, valamint szemcsehalmaz és folyadék, vagy gáz intenzív érintkeztetésére szolgáló készülékek függőleges metszetét ábrázolja. 1. példa (1. ábra) Az 1 tartály 2 feneke a merev testet képező 3 tárcsából, valamint a 3 tárcsa és a 4 tartályfal közötti rést kitöltő alakváltoztató testet képező 5 membránból áll. Az 5 membrán anyaga a műveleti hőmérséklettől függően gumi-, műanyag-, vagy fémlemez. A 3 tárcsa a 6 kapcsolóelem útján a rezgéskeltő 7 vibrátorral kapcsolódik. A 90 mm átmérőjű 1 tartályba 70 mm-es rétegmagasságban, egyenlő mennyiségben kétféle színű, 0,8-1 mm szemcseméretű, közelítőleg gömbszemcsés műanyag granulátumot töltünk. A 40 mm átmérőjű 3 tárcsát a 7 vibrátor segítségével 50 Hz frekvenciájú 4 mm amplitúdójú rezgéssel gerjesztjük. A vibráció az 1 tartály középső részében megnöveli a rétegkiterjedést, ezért a granulátum a 8 áramvonalak mentén gejzírszerű mozgást végez, amelynek sebessége 0,01 m/s. A kísérlet során 3, 6, 8 és 10 perces vibráltatás után különböző helyekről vett minták elemzésével megvizsgáltuk a keveredés egyenletességét. Ezek alapján megállapítottuk, hogy a tökéletes keveredés a 6 és 8 perc közötti időközben következett be. A 8 ill. 10 percig vibráltatott halmazból vett mintában a fekete és fehér szemcsék aránya ±5%-on belül volt. A tökéletes keverék elkészítéséhez kb. 0,085 kWh energiára volt szükség. 2. példa (2. ábra) Szilárd szemcsehalmaz intenzív keverését végezzük cseppfolyós vagy gáznemű folyadék jelenlétében a 9 tartályban, amelynek 10 fenekét a 11 tárcsa, a 12 membrán és a 13 perforált lemez képezi. Folyadék bevezetésére a 14 csatornához csatlakozó 15 csőcsonk szolgál. A 11 tárcsát a rezgéskeltő készülékkel a 6 kapcsolóelem kapcsolja össze. A 13 perforált lemezen át bevezetett folyadék a 9 tartály 17 fala mentén, míg a rezgő 3 tárcsa a 9 tartály középső 16 tengelye mentén megnöveli a 2