200952. lajstromszámú szabadalom • Berendezés csomósodásra hajlamos, nehezen homogenizálható szilárd-folyadék keverékek előállítására
HU 200952 B 1 A találmány tárgya folyamatos üzemű berendezés csomósodásra hajlamos, nehezen homogenizálható szilárd-folyadék keverékek előállítására, ahol a végtermék szilárd halmazállapotú. A különféle gyártási technológiák egyik leggyakoribb alapművelete keverés. A keverésen belül egyik részterület, amikor egy vagy több szilárd anyaghoz kell egy vagy több folyadékot hozzákeverni és egyenletesen, csomómentesen eloszlatni, miután a végtermék szilárd halmazállapotú. A keverés kivitelezésére számos berendezés ismeretes (pld. John H.Perry: Vegyészmérnökök kézikönyve II. kötet, 859. oldal Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1969; vagy Fejes Gábor: Ipari keverőberendezések, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1970), amelyek abban különböznek egymástól, hogy az anyag mozgatását különféle módon oldják meg. Szabad áramlással dolgozik a gravitációs keverő és dobverő, ezek jól ömleszthető, összetapadásra nem hajlamos anyagok keverésére alkalmasak. Bonyolultabb szerkezetű, de többféle feladat megoldására alkalmasak a különféle mechanikus keverőszerkezettel ellátott készülékek. Ezek jól bevált, kiváló típusait gyártja a Gebr.Lödige GmbH,Padenborn, NSZK. A vízszintes tengelyű Lödige keverőkben tengelyre erősített ekevas alakú keverőlapátok forognak. Folyadék bevitelekor képződő rögöket a keverő tartály alsó részében elhelyezett, éles élekkel ellátott, magas fordulatszámú külön keverőkkel szüntetik meg. Ennélfogva a berendezés jelentős elektromos teljesítmény beépítésével készül. A HU 175.443 és a HU 198.933 számú szabadalom megoldása szállító csigát használ keverő elemként. Előbbinél az egyes komponenseket külön adagoló csigákkal adagolja a szállító-keverő csiga levelei közé. Hátránya, hogy az egyes csigalevelek között nincs megfelelő mértékű keveredés és folyadék bevitelre csak igen korlátozott mértékben alkalmas, mivel a nedves anyag feltapadva a nagy felületű csigalevelekre inhomogén összetételű, csomós terméket eredményez. Az utóbbinál az adagoló garat alatt egy szórótárcsa helyezkedik el és két egymással szembe szállító csiga a keverő járórésze. Folyadék bevitelre a találmány nem ad útmutatást, de a közölt elrendezésből ítélve hátrányai az előbbi berendezés hátrányaival azonosak. A DE 30 18 729 számú szabadalom szerint szabadon eső poráramra porlasztják rá a folyadékot, „gyúrják egy vízszintes elhelyezésű csigában, majd függőlegesen fölfelé szállítva dezagregálják a terméket. Hátránya a berendezésnek, hogy az anyaggal nagy felületen érintkező csiga viszonylag nagy teljesítmény bevitelt tesz szükségessé. A CH 628 252 számú szabadalom két vagy több koncentrikus csövet alkalmaz és mindegyik cső el van látva csavarvonal alakú járórésszel. Ez a berendezés kis energia felhasználás mellett folyamatos üzemben alkalmas folyadék bevitelére, de csak csomósodásra nem hajlamos anyagok esetében. A Budapesti Műszaki Egyetem HU 190 922 lajstromszámú szabadalma szerinti eljárásból ismert, hogy a HU 172 334 lajstromszámú szabadalomban ismertetetthez hasonló berendezés alkalmas heterogén fázisú vegyipari folyamatok intenzív 2 megvalósítására. Ez a berendezés csőalakú térrészben két végén meghajtott magnélküli csiga, ahol a csőalakú térrészbe radiális irányba viszik be a folyékony komponenseket. A berendezés könnyen homogenizálható szilárdfolyadék keverékek előállítására kiváló, nehezen homogenizálható, csomósodásra hajlamos keverékekre azonban nem ad jó eredményt. Ismeretesek megoldások, ahol a keveredő anyag mozgatását gáz, leggyakrabban levegő hozzávezetésével oldják meg és általában a fluidizáció elvén dolgoznak. így jó hő- és anyagátadás valósítható meg, de a nagyság és fajsúly szerinti osztályozódás nem küszöbölhető ki. Munkánk során célul tűztük ki egy folyamatos üzemű, kis helyigényű, egyenletes folyadékbevitelére alkalmas, alacsony fajlagos energia igényű keverő berendezés kidolgozását. Találmányunk azon a felismerésen alapul, hogy a folyadékot egy kisebb térfogatú, holtteret nem tartalmazó, kis felületű, tengelyt lehetőleg nem tartalmazó keverő elemmel ellátott előkeverőben kell rávinni a szilárd anyagra, majd egy nagyobb térfogatú utókeverőben - ahol az anyag áramlási sebessége lelassul - nyíró hatásnak kell az anyagot kitenni, ami a csomóképződést megakadályozza. Legmegfelelőbb keverőelemnek a kör vagy téglalap keresztmetszetű anyagból csavarvonal alakúra hajlított magnélküli csigát találtuk. Két ellentétes értelemben szállító magnélküli csiga összekapcsolásával az utókeverőben a kívánt nyíró hatás létrehozható. Mindezek alapján a kitűzött feladat legáltalánosabb megoldása szerinti berendezésben beömlő garathoz egy kisebb, majd azt követően egy nagyobb átmérőjű csőszakasz, majd egy kiömlőgarat csatlakozik. A kisebb átmérőjű csőszakasz járórésze egy, a nagyobb átmérőjűé pedig két különböző átmérőjű magnélküli csiga, melyek közül a nagyobb átmérőjű a kiömlőgarat felé, a harmadik pedig a beömlő garat felé szállít. A kisebb átmérőjű csőszakasz egy vagy több radiális irányú folyadékbevezető fejjel van ellátva. Célszerű megoldás, ha a nagyobb átmérőjű csőszakasz két magnélküli csigája együtt forog és fordulatszáma változtatható. Ez egyrészt egyszerű szerkezeti kialakítást tesz lehetővé, másrészt a fordulatszám változtatásával a legkedvezőbb cső telítettség beállítható. További célszerű megoldás, hogy a kisebb átmérőjű csőszakasz magnélküli csigája átnyúlik a nagyobb átmérőjű csőszakaszba, ami az anyag folyamatos betáplálását segíti elő. Az egy vagy több folyadék bevezető fej az alapanyagok tulajdonsága függvényében helyezhető el, a kisebb átmérőjű csőszakaszon radiális irányban, kedvező megoldás három, egymáshoz képest 120 fokos szögben eltolt folyadék bevezető fej alkalmazása. Ezzel a megoldással a csőszakasz különböző helyein haladó szilárd anyag jó hatásfokkal egyenletesen nedvesíthető. A csőszakaszok bármelyike betéttel, előnyösen teflon béléssel ellátva csökkenthető a holttér és az anyag föltapadása a falra, valamint a járórész könyebb, egyenletesebb futását biztosítja. Az egyes csőszakaszok szükség esetén fűtés vagy hűtés céljára duplikátorozott kivitelben ké-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
