專利名稱：生產粉末或顆粒狀材料與流體混合物的水力學混合裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種混合裝置，用來生產粉末或顆粒狀材料與流體的混合物。
背景技術：
在企業里，經常要生產由粉末或顆粒狀材料與流體構成的混合物。該混合工藝必須保證對表面系數很大的顆粒物的所有表面的水和作用。在這種作用過程中，與流體的混合經常引起粉末或顆粒狀物體材料的變化，即其化學和物理特性被改變。混合的程度及其帶來的變化由加入的水量和所應用的混合技術確定。
如果采用的混合工藝考慮了管線輸送混合物，特有的水耗量和粉末或顆粒狀物料的改變這方面，當粉末或顆粒狀物料同與其數量近似相等的流體混合，從而生產出固/液比為1/2-2/1的高密度混合物時，這種工藝就常常是有利的。
這種應用的例子是，從燃煤或油的電廠產生的固態燃燒產物與水按1/2-2/1的固/液比組成的所謂粘稠泥漿。在生產稠泥漿時，盡可能徹底攪拌是很重要的，因為人們希望附著在灰塵顆粒上并固定在灰塵顆粒的多孔部分的氧化鈣(CaO)顆粒完全溶解。通過通稱的凝硬反應，該高比表面積的燃燒產物將不會或只是稍微獨立呈現其粘結性。但在濕潤和常溫條件下，這些含硅或硅鋁材料的燃燒產物，參與由混合過程引起的氫氧化鈣(Ca(OH))化學反應，并由該化學反應將這些材料轉化為一種固體建筑材料。徹底的混合可以保證急速的反應速度。這樣，該稠泥漿沿管線輸出并進行處理之后成為固體。作為充分攪拌的結果，在固化之后，生產出一種高體積密度、高抗壓強度、低滲水率的沉淀物。
在一個充分攪拌的均勻稠泥漿的條件下，在混合物中不會存留未溶解的氧化鈣(CaO)顆粒、氣體和空氣的氣泡等物質，且不會發生局部的化學反應。由于這些物質能引起裂紋產生，因此提高了沉淀物的滲水性，結果有害物質能夠流出沉淀物之外，使這些沉淀物有可能成為污染環境的污染源。
為了將顆粒尺寸為0.001-0.1毫米的粉末或顆粒狀物料與流體混合，采用一種通稱為水力學混合工藝與裝置。在該水力學混合裝置的混合室中，沒有便于實行攪拌的部件。該混合工藝的根據實際上是，流體以一定的速度流動時具有動能，在大量含有固體粒子的粉末與帶有很高動能的湍流流體相互隨機碰撞和阻擋時，該流體的動能足夠使兩種物體相互混合。用阻擋流動物料的方式，具有大比表面積的粉末結塊分離形成顆粒，且顆粒的所有表面都被濕潤----即水合。采用水力學混合裝置的方式，在上述物料的條件下，可以實現比機械混合裝置更好的攪拌。
該水力學混合方法利用的流體動能，是靠重力和/或壓力產生的。在重力產生流動的情況時，流體和固體相的混合是在重力場中，并依靠以固定方法安裝在重力場中的阻擋板部件的方式來實現。而在利用壓力產生流動時，攪拌所需的能源是由流體泵來產生的。
在匈牙利的第172,922號專利中，描述了一種重力水力學混合裝置，稱為“水力混合(Hydromix)”，并用來生產稠泥漿。該混合裝置的一個示意圖如
圖1所示，在該混合裝置的一個混合室1中，大量干燥的灰塵靠自重通過加料孔3，以箭頭b所示的方向導入并與水/稀泥漿流體相互撞擊，該流體從進口管線10靠壓力流過來。利用安裝在混合室1中的一個錐形的板部件8的阻擋，混合物在該混合1的底部，以重力流動而收集到收集器2中阻擋。該混合物的一部分，由泵6通過管線7從這里輸出到處理場所(圖中未標出)，而另一部分則由一臺循環泵4通過一循環管路5返回到混合室1，以便利用更高的動能進行混合。在混合室1中的氣隙空間，能分離混合過程中產生的氣體和氣體/空氣的氣泡，并且通過通風管9，在阻擋固和液相的過程中將這些氣體從混合裝置中排出。
在匈牙利的第172,922號專利中描述的該種混合裝置條件下，所實行的攪拌是在由各種不同的阻擋板部件限制的混合室中，利用由重力產生的自上而下的螺旋、湍流的動能來進行的。在此，該螺旋和湍流僅是部分地充滿該混合室的容積。
這種方式的一個優點是，靠重力傾入的低體積密度的固體物料和流體的結塊，其動能不足以實施徹底攪拌。在這些帶有重力混合室的混合裝置里，混合物依靠重力沿著該裝置的阻擋板部件流動，其動能通常隨著流動的混合物的流量而增加。如此為了徹底攪拌，必須創造大容積的混合室，或者增加循環混合物的體積流量，然而必然要增大混合罐和附屬裝置的費用。
上述該方法還有一個缺點是，由于固體和流體物料受阻擋，某些粉末顆粒開始在混合室中漂浮。漂浮的粉末顆粒很難保證與流動流體的碰撞，所以漂浮的粉末粒子將通過混合裝置的氣隙空間逸出到周圍環境里，因此，該混合裝置成為周圍大氣的污染源。
發明概述本發明的目的是開發一種水力學混合裝置，用于生產粉末或顆粒狀物料與流體的混合物，其特征是，對于保證徹底攪拌所需的動能，使用一個相對較小的混合室而不用費用很大的附屬裝置。并且還能保證在混合過程中分離出的漂浮粉末顆粒的混合。
這樣，本發明是一種生產粉末或顆粒狀物料與流體的混合物的水力學混合裝置，該混合裝置包括，至少一個混合室，一個用來將粉末或顆粒狀材料導入混合室的加料孔，一個用來將流體導入混合室的進口管線，用來將混合物的至少一部分返回到混合室的若干循環裝置，以及一臺用于通過一個出口管線輸出混合物的泵。按照本發明，上述的至少一個混合室包括一個上混合室和一個設在其下的下混合室，該上和下混合室由一個導管連接，導管的截面積小于上混合室的截面積，上述的循環裝置包括一個第一循環系統，用于將一部分從下混合室底部收集的混合物輸送到上混合室，和一個第二循環系統，用來將另一部分來自下混合室底部的混合物輸送到下混合室。
采用按照本發明的雙循環，不用大容積的混合罐，也可以提供混合所需的動能。
在本發明的一個優選實施例中，該第一循環系統包括一個第一循環管路，該管路的尾端引入到上混合室，上述的尾端被分為若干個噴射管并以下述方式布置。即對于上混合室的軸線呈軸對稱且使其混合物的噴出方向指向由導管圍成的室。另外該第一循環系統包括一個第一循環泵，該泵的混合物輸送量應便于使混合物的射流充滿整個導管截面。利用使混合物射流充滿導管全部截面的方法，可以實現一種吸入效應，使之確保在混合過程中產生的漂浮粉末顆粒被拉向導管的方向而得到攪拌。
在另一個優選實施例中，所述第二循環系統包括一個第二循環管路，該循環管路帶有一個布置成在一個或多個位置按切向把混合物輸入下混合室上部的尾端。靠切向導入可完全去除附著在下混合室壁上的顆粒，從而實現另一個阻擋形式的混合過程。
更有利的是，該混合裝置還包括一個阻擋板部件，安裝在位于導管下面的下混合室中，上述的阻擋板部件帶有一個圓錐形的或增大其向著尖端的傾斜度的阻擋表面。利用向下流動的混合物的動能，該阻擋板部件通過阻擋效應來改善混合的速度。
按照另外的優選實施例，上混合室以向下收縮的方式形成軸對稱關系，該進口管線以切向連接到上混合室上部的某一點，而加料孔在上混合室的軸線方向上連接到該混合室的上部，出口管線連接到第二循環系統，且下混合室與一個排氣管連接來排除氣體物質。
附圖簡要說明下面結合附圖所圖示的本發明的優選實施例，詳細說明本發明。附圖中圖1是一個已知的混合裝置的草圖，圖2是一個本發明的一個優選的混合裝置實施例的簡圖，圖3是圖2所示的優選實施例沿A-A平面得到的一個截面圖，方向是面對箭頭的方向，及圖4是圖2所示的優選實施例沿B-B平面得到的一個截面圖，方向是面對箭頭的方向。
實施本發明的最好方式在圖2所示的混合裝置中，粉末或顆粒狀材料與流體的混合，發生在上混合室11、下混合室12及由連接上、下混合室11、12的導管14所圍成的室13之中。在所示的實施例中，混合室11、12及室13，與一個公共軸形成軸對稱關系。粉末或顆粒狀材料通過加料孔15流進，并按箭頭b的方向進入上混合室11之中。而且，利用泵25，通過進口管線26將流體從流體罐中沿切線方向引入室11的上部。由于進入的流體沖刷停在上混合室11外殼內的粉末，所以沿切線方向的導入是非常有利的。
在位于導管14下面的下混合室12中，安裝了一個阻擋板部件16。在所示的實施例中，該阻擋板部件16為圓錐形，但是，該部件也可以做出一個帶有向其尖端增大傾斜度的表面。此外該混合室12包括一個排氣管17，用來排除氣體物質。
在下混合室12底部收集的混合物，一部分由包括一個第一循環管路21和一個第一循環泵18的第一循環系統運到上混合室11中。而另一部分混合物，則由包括一個第二循環泵19和一個第二循環管路22的第二循環系統運到下混合12的上部。這后一循環的混合物中，有一部分由泵20通過出口管線23輸出，該管線在第二循環泵19的后面與第二循環系統相連接。在一個優選的實施例中，第一循環系統的輸送量大約為泵20的輸出量的五倍，而第二循環系統的輸送量約為泵20輸出量的2-3倍。
伸入上混合室11內部的第一循環管路21的末端分為四個噴射管24來噴向混合物(如圖3所示)，上述噴射管24對于上混合室的軸線呈軸對稱分布，而且是以將其混合物的噴出方向對準由導管14圍成的室13的方式布置。該噴射管圍繞從進料口15進入的粉末或顆粒狀物料分布，因此在上混合室11中，通過噴射管24而進入的混合物射流帶有很高的動能，使得從進口管線26進入并精確控制其流量的混合用流體與自重加入的固體物料產生強烈的攪拌。在本發明的一個優選實施例中，噴射管24的直徑約為30-50毫米。
由第一循環系統中的循環泵18輸送的混合物流量，以使混合物射流將導管14的整個截面剛好充滿的方式來確定。在此方式條件下，混合物射流在上混合室11中產生一種吸入作用，以確保將從粉末或顆粒狀物料中分離的漂浮粉末顆粒朝向混合物射流運動，并以此使其與混合物融合。
在上混合室11中，必然產生一定程度的負壓，使得在受到大量粉末或顆粒狀物料的阻擋后，仍然保持漂浮狀態的粉末顆粒和循環過來的混合物射流被此負壓導向該射流。在上述的優選實施例中，假設在室13中混合物的流速在6-8m/s時，就產生了一種適當的吸入作用。如果沒有吸入作用，漂浮的粉末粒子將附著在混合裝置的內壁上，不會與混合物射流混合，因而逐漸堵塞氣隙空間和導向混合室11的進料口15。在上述的優選實施例中，由于在混合室11中存在一個向下收縮的漏斗形狀，也對吸入作用給予強化。由此產生的吸入作用一直在漏斗形的混合的負壓氣隙空間，作為該氣隙空間端部的加料孔15和進口管線26的下方保持。
在該混合室11的下部，由于阻擋和負壓的作用，可以得到非常好的混合。然而，被阻擋的混合物通過導管14流動，仍然帶有足夠的動能，使其能用來確保更好的混合并混將合物中的氣體和空氣排除。在下混合室12中，在導管14之下存在一個重力產生的氣隙空間，而該動能在該混合室中按以下方式起作用利用混合物通過導管14向下流動，并與阻擋板部件16相互碰撞，使其在更徹底的混合過程中喪失其動能，從而在混合室12的上部散開，并靠重力流動，到達下混合室12。
如圖4所示，所述第二循環管路以切向導入下混合室12的上部。混合物的流體以切向導入對于大顆粒的粉碎很有利，且由于其產生的離心力的作用，使氣體和空氣氣泡從混合物中排出。為此目的，當然必須存在重力場及將排出的氣體和/或空氣從該混合室中放散的手段。
對于根據上述的本發明優選實施例的混合裝置，在下混合室12的上部，再一次發生一種徹底的混合過程。該過程是由阻擋板部件16與在混合室12外殼內作環繞運動的混合物流體相互碰撞產生的，將混合物分散開的過程的一部分。
根據本發明的用于將粉末或顆粒物料與流體相混合的混合裝置已得到描述。該混合裝置在混合室相對較小，將爐渣和/或灰與水或稀泥漿徹底混合時，能有效的用來生產稠泥漿，且不會污染環境。
對于該技術領域中的技術人員來說很明顯，上述公開的僅是個例子，在由所附權利要求的本發明的范圍之內可以進行其他的替換，改型，修改等。
權利要求
1．一種水力學混合裝置，用于生產粉末或顆粒狀物料與流體的混合物，該混合裝置包括至少一個混合室，一個加料孔，用來將粉末或顆粒狀材料導入混合室，一個進口管線，用來將流體導入混合室，若干循環裝置，用來將混合物的至少一部分返回加入到混合室，以及一臺用于通過出口管線輸出混合物的泵，其特征在于，上述的至少一個混合室包括一個上混合室(11)和一個設在上室之下的下混合室(12)，該上、下混合室(11,12)之間由一導管(14)連接，導管的截面小于上混合室(11)的截面，上述的循環裝置包括一個第一循環系統(18,21)，用于將從下混合室(12)底部收集的部分混合物輸送到上混合室(11)內，和一個第二循環系統(19,22)，用來將來自下混合室(12)底部的另一部分混合物輸送到下混合室(12)之內。
2．根據權利要求1的裝置，其特征在于，該第一循環系統(18,21)包括一個第一循環管路(18,21)，該循環管路帶有一個尾端并伸入到上混合室(11)的內部，上述的尾端被分為若干個噴射管(24)，該噴射管按以下方式設置，即對于上混合室(11)的軸線呈軸對稱分布，并將其混合物的噴出方向指向由導管(14)圍成的室(13)。
3．根據權利要求2的裝置，其特征在于，所述第一循環系統(18,21)包括一個第一循環泵(18)，該泵輸送一定流量的混合物，以使混合物射流充滿導管(14)的整個截面。
4．根據權利要求1至3中任一項的裝置，其特征在于，所述第二循環系統(19,22)包括一個第二循環管路(22)，該循環管路帶有一個尾端并以將混合物以切線方向從一個或多個位置導入下混合室(12)上部的方式來布置。
5．根據權利要求1至3中任一項的裝置，其特征在于，它還包括在導管(14)下面的下混合室(12)中安裝的一阻擋板部件(16)，該阻擋板部件(16)帶有一個圓錐形的或一個向其尖端增大傾斜度的阻擋表面。
6．根據權利要求1的裝置，其特征在于，所述上混合室(11)的形狀對于上混合室(11)的軸線同軸對稱并向下收縮，而所述進口管線(26)以切向連接到上混合室(11)上部的某一點，另外，所述加料孔(15)從上混合室(11)的軸線方向與所述混合室上部連接。
7．根據權利要求1的裝置，其特征在于，所述出口管線(23)與第二循環系統(19,22)相連接。
8．根據權利要求1的裝置，其特征在于，所述下混合室(12)配置一個排氣管(17)，用來排除氣體物質。
全文摘要
一種用于生產由粉末或顆粒狀材料與流體的混合物的水力學混合裝置,包括:至少一個混合室,一個將粉末或顆粒狀材料導入混合室的加料孔(15),一個將流體導入混合室的進口管線(26),一個至少將混合物的一部分返回到混合室的循環裝置及一臺用于將混合物通過出口管線(23)排出的泵(20)。上述的至少一個混合室包括一個上混合室(11)和一個設在上混合室之下的下混合室(12),該上、下混合室(11,12)之間由一個導管(14)連接,導管的截面比上混合室(11)的小,上述的循環裝置包括一個第一循環系統(18,21),用于將下混合室(12)底部的一部分混合物排入到上混合室(11),和一個第二循環系統(19,22),用來將下混合室(12)底部的另一部分混合物排入下混合室(12)。
文檔編號B01F5/00GK1228716SQ9719753
公開日1999年9月15日 申請日期1997年9月1日 優先權日1996年8月30日
發明者阿蒂拉·西瓦克, 雅諾什·漢耶爾, 約瑟夫·基斯, 加博·科克西斯 申請人:承包工程有限公司