ВАЛЬЦОВЫЙ ПРЕСС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ С ФУНКЦИЕЙ ДЕАЭРАЦИИ ИЗМЕЛЬЧАЕМОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2018 года по МПК B02C4/02 

Изобретение относится к вальцовому прессу высокого давления для измельчения материала с помощью высокого давления в зазоре между вальцами, имеющему два вращающихся в противоположных направлениях вальца, которые формируют зазор между вальцами, через который проходит измельчаемый материал в результате измельчения при высоком давлении, разрыв структуры измельчаемого материала, таким образом, происходит в зазоре между вальцами, и подающее устройство, которое равномерно подает измельчаемый материал в зазор между вальцами, объем подаваемого измельчаемого материала, таким образом, формирует зону сжатия над зазором между вальцами, а также к способу предотвращения вибрации во время подачи измельчаемого материала к вальцовому прессу высокого давления, в котором между вальцами имеется зазор и подающее устройство, расположенное над ним.

Известно измельчение хрупкого материала путем обработки под высоким давлением в вальцовом прессе высокого давления с предотвращением при этом напряжения сдвига. Этот тип измельчения подходит для хрупких материалов, таких как руда или цемент, то есть для материалов, которые пластически деформируются только в определенных пределах.

Вальцовые прессы высокого давления состоят, по меньшей мере, из двух вращающихся в противоположных направлениях вальцов, между которыми образуется узкий зазор, через который проходит измельчаемый материал, подвергаясь высокому контактному давлению в зазоре между вальцами. В измельчителе замкнутого контура измельчаемый материал более одного раза проходит через вальцовый пресс высокого давления, мелкозернистый и пылевидный измельчаемый материал всегда сортируется от измельчаемого материала, который расположен в контуре с помощью соответствующих стадий разделения.

Если измельчаемый материал, который находится в контуре очень мелкозернистый или имеет высокую долю мелкозернистого или пылевидного измельчаемого материала, это может привести к вибрации в вальцовом прессе высокого давления. Одна из причин этой вибрации заключается в высокой пористости измельчаемого материала, который формируется путем воздушных включений в мелкозернистый измельчаемый материал, вводимых в измельчаемый материал с помощью воздушной классификации на стадии разделения. Очень мелкий измельчаемый материал вследствие дисперсного распределения в воздухе во время осаждения, имеет заметно более низкую объемную плотность. Под напряжением высокого давления измельчаемого материала в вальцовом прессе высокого давления, воздух в составе мелкого и псевдоожиженного измельчаемого материала или все еще в высокой степени перемешанного с воздухом, выжимается из измельчаемого материала между вальцами вальцового пресса высокого давления с помощью давления в зазоре между вальцами. Воздух, который таким образом резко выходит, приводит к мгновенному падению давления в зазоре между вальцами, валец вальцового пресса высокого давления при обстоятельствах, которые являются благоприятными для резонанса, тем самым допускают колебательное движение. Колебательное движение облегчает выход воздуха из измельчаемого материала так, что может возникнуть стимуляция механического колебания при резонансной частоте вальцового пресса высокого давления, потенциально создавая риск повреждения поверхности вальца и других компонентов вальцового пресса высокого давления. Таким образом, по возможности, следует избегать воздушных включений в материале, измельчаемом в вальцовом прессе высокого давления.

Устройство вибрации, которое идет вверх до контура зоны сжатия или даже заходит в нее, раскрывается в DE 202009014079 U1. Устройство вибрации облегчает деаэрацию измельчаемого материала таким образом, что воздух не резко выходит из частично псевдоожиженного измельчаемого материала, подобно слабой дефлаграции, благодаря чему вальцы вальцового пресса высокого давления вращаются более равномерно и без резонансных колебаний. Устройство вибрации разрыхляет измельчаемый материал, облегчая деаэрацию, благодаря чему удается избежать вибрации вальцового пресса высокого давления.

Винтовой конвейер закрытого типа, который протягивает последовательно поступающий измельчаемый материал непосредственно к контуру зоны сжатия, раскрыт в DE 102006025833 А1. Мелкозернистый измельчаемый материал из контура передается в эту зону, где ранее смешивался с последовательно поступающим крупнозернистым измельчаемым материалом. Этот тип подачи измельчаемого материала использует сжатие измельчаемого материала путем смешивания мелкозернистого и крупнозернистого измельчаемого материала.

Целью настоящего изобретения является создание способа и всего соответствующего ему, посредством которого можно избежать вибраций в вальцовых прессах высокого давления, которые вызваны воздушными включениями в измельчаемом материале.

Цель достигается тем, что устройство деаэрации измельчаемого материала расположено непосредственно над зоной сжатия. Преимущественные конструктивные варианты осуществления изобретения можно найти в зависимых пунктах формулы изобретения 2-4

Цель с точки зрения способа достигается с помощью способа в соответствии с признаками пункта 5. Преимущественные конструктивные варианты, осуществления настоящего изобретения, относящиеся к способу, изложены в зависимых пунктах формулы изобретения 6-9.

В соответствии с настоящим изобретением устройство деаэрации предусмотрено непосредственно над зоной сжатия, между вальцами вальцового пресса высокого давления. Указанное устройство деаэрации может быть выполнено в виде конусообразной верхней части, и может защитить зону сжатия в направлении вверх от попадания измельчаемого материала в зазор между вальцами. Этот конструктивный вариант осуществления настоящего изобретения предусматривает, что измельчаемый материал проходит за пределами сторон устройства деаэрации, которое выполнено в виде конусообразной верхней части. Поскольку измельчаемый материал после прохождения через контур измельчения становится частично псевдоожиженным, в нем присутствует сравнительно большое количество поглощенного воздуха и воздуха, который заполняет псевдоожиженный продукт. Если измельчаемый материал находится в зоне сжатия, устройство деаэрации может принимать и выпускать выходящий воздух.

Для того чтобы деаэрация происходила лучшим образом, а также чтобы избежать вибраций, один из предпочтительных конструктивных вариантов осуществления изобретения предусматривает, что деаэрация поддерживается вакуумом.

Еще один вариант, который может быть альтернативным или дополнительным для поддержки вакуума, состоит в увлажнении измельчаемого материала незадолго до его втягивания в зазор между вальцами. Благодаря этому частично псевдоожиженный измельчаемый материал разрушается, так как капиллярные силы и смачивание мелких частиц измельчаемого материала приводят к тому, что он сжимается или так как вспомогательная жидкость для измельчения, которая вводится для увлажнения воздуха, заполняет промежуточные пространства между частицами измельчаемого материала. Благодаря этому воздух, который задерживается или адсорбируется в измельчаемом материале, выходит, а также может собираться с помощью конусообразной собирающей верхней части, вставляемой в измельчаемый материал в питающем канале вальцового пресса высокого давления, и может высасываться через линию деаэрации. Эта линия деаэрации может быть соединена с вакуумной линией, с тем, чтобы поддержать разрушение частично псевдоожиженного измельчаемого материала.

Один предпочтительный вариант осуществления вальцового пресса высокого давления имеет регулируемое по высоте устройство деаэрации. Последнее расположено внутри подающего устройства, которое расположено над зазором между вальцами вальцового пресса высокого давления. С помощью регулировки высоты можно контролировать количество измельчаемого материала, поступающего в зазор между вальцами в единицу времени. Регулировку высоты можно выполнять вручную; однако, кроме того регулировку высоты можно выполнять с помощью контура управления, входа электрической мощности для приведения в действие двигателей вальцов вальцового пресса высокого давления или же амплитуды и частоты устройств измерения вибрации, выбранных в качестве переменной управляющего входа.

Далее изобретение будет рассмотрено более подробно с помощью следующих фигур, где:

фиг. 1 представляет простой эскиз вальцового пресса в соответствии с изобретением с устройством деаэрации, указанным в настоящем документе.

Простой эскиз вальцового пресса высокого давления в соответствии с настоящим изобретением показан на фиг. 1, указанный вальцовый пресс высокого давления представлен двумя фиксированными вальцами / свободно вращающимися вальцами 1 и 2, соответственно. В данном случае представлен фиксированный валец 2, который неподвижно закреплен на раме машины (не указано в настоящем документе), и свободно вращающийся валец 1, который характеризуется двойной стрелкой, расположенной горизонтально в центре свободно вращающегося вальца 2. Свободно вращающийся валец 1 может осуществлять компенсационные движения, чтобы довольно большие куски измельчаемого материала могли проходить через вальцовый зазор WS, который находится между двумя вальцами 1, 2. Подающее устройство 3, которое сверху непрерывно заполняется измельчаемым материалом 4, в частности, таким количеством на единицу времени, что уровень измельчаемого материала в подающем устройстве 3 остается почти одинаковым, расположено над двумя вальцами 1 и 2. Стационарная крыша 5, которая защищает устройство деаэрации 6, находящееся под ней от проходящего мимо последовательно поступающего измельчаемого материала 4, указанное устройство деаэрации 6 находится внутри измельчаемого материала 4 и в скользящем узле, таким образом, чтобы быть защищенным от абразивного измельчаемого материала 4. Устройство деаэрации 6 выровнено внутри скользящего узла таким образом, чтобы регулироваться по высоте, в случае вертикального смещения двух панелей с ножками 6.1 и 6.2 установленных и контролирующих поступление свежего измельчаемого материала 4 в зону сжатия, которая выделена кругом 4.1 указанную в настоящем документе. Для того чтобы зона сжатия 4.1 оставалась стабильной, не изменялась или внезапно не разрушилась за счет воздуха, который резко выходит из измельчаемого материала 4, и который частично находится в контуре и благодаря интенсивной воздушной классификации подвергся частичной флюидизации в воздухе, предусмотрено, что устройство деаэрации 6 над зоной сжатия 4.1 удаляет воздух из зоны сжатия. В преимущественном конструктивном варианте осуществления изобретения вакуумная линия 10 может быть подключена к вытяжной линии 9, указанная вакуумная линия 10 создает такой интенсивный вакуум над зоной сжатия 4.1, что не только воздух, который резко выходит, быстро удаляется, но и измельчаемый материал 4 при прохождении между неподвижным вальцом 2 и ножкой 6.2, или протекающий между свободно вращающимся вальцом 1 и ножкой 6.1, деаэрируется. Мелкозернистый измельчаемый материал 4, таким образом, разрушается, получив более высокую объемную плотность. Для того чтобы увеличить объемную плотность измельчаемого материала 4 незадолго до прохождения в зону сжатия 4.1, в преимущественном конструктивном варианте осуществления изобретения предусмотрено, что измельчаемый материал 4 увлажняется посредством линии 7 для вспомогательной жидкости для измельчения, указанная линия 7 вставляется в объем измельчаемого материала 4 и, посредством соединителя 8 для поступления вспомогательной жидкости для измельчения, достигает устройства деаэрации 6. В конце этой линии 7b для вспомогательной жидкости для измельчения есть патрубок для ввода жидкости в зону сжатия 4.1 и таким образом, в зазор между вальцами WS. Увлажнение измельчаемого материала 4 в зоне сжатия 4.1 посредством капиллярных сил и смачивания, вызывает резкую деаэрацию частично псевдоожиженного измельчаемого материала 4, вышеупомянутое увлажнение имеет эффект взаимного притяжения отдельных мелких частиц измельчаемого материала, тем самым высвобождая воздух. В случае с мелкозернистым измельчаемым материалом капиллярные силы действуют путем сцепления мелких частиц измельчаемого материала. В случае с довольно крупнозернистым измельчаемым материалом, который создает довольно крупные пустоты между ними, вводимая вспомогательная жидкость для измельчения может заполнить именно эти пустоты, тем самым создавая несжимаемое промежуточное пространство между частицами измельчаемого материала. Промежуточное пространство, которое заполняется вспомогательной жидкостью для измельчения и, поэтому, является несжимаемым, обеспечивает отсутствие внезапного снижения объема в зазоре между вальцами во время измельчения, которое может привести к нежелательной вибрации вальцового пресса высокого давления. Вспомогательная жидкость для измельчения, которая подается в зону сжатия 4.1 и находится в системе цепи, удаляется посредством воздушной классификации мелкозернистого измельчаемого материала 4. В зависимости от структуры пористого сыпучего измельчаемого материала то же самое возможно для вспомогательной жидкости для измельчения, которую вводят для заполнения полостей в измельчаемом материале.

В случае способа согласно изобретению, который осуществляют в вальцовом прессе высокого давления, в соответствии с фиг. 1, деаэрация измельчаемого материала 4 в области зоны сжатия 4.1 позволяет избежать вибраций вальцового пресса высокого давления, создаваемых в воздухе, который постоянно резко выходит из измельчаемого материала 4, и за счет этого, измельчаемый материал 4 разрушается в зоне сжатия 4.1. За этот короткий период времени, приводам свободно вращающегося вальца 2 и неподвижного вальца 1 передается относительно низкое сопротивление в трансмиссии, вальцы 1, 2 ускоряются в течение доли секунды. Таким образом, вальцы 1 и 2 захватывают увеличенное количество измельчаемого материала 4 в зону сжатия 4.1, за счет чего зазор между вальцами WS ненадолго перегружается, затормаживая два вальца 1 и 2. В зависимости от обстоятельств, измельчаемый материал 4 снова разрушается в зоне сжатия 4.1, за счет чего возникает новый цикл ускорения и замедления. В зависимости от резонансной тенденции вальцового пресса высокого давления, весь вальцовый пресс высокого давления может начать вибрировать. Этих вибраций можно избежать с помощью способа в соответствии с изобретением, в частности, путем деаэрации измельчаемого материала 4 непосредственно над зоной сжатия 4.1

Перечень ссылочных позиций

1 Свободно вращающийся валец

2 Фиксированный валец

3 Подающее устройство

4 Измельчаемый материал

5 Крыша

6 Устройство деаэрации

7 Линия вспомогательной жидкости для измельчения

8 Соединитель для вспомогательной жидкости для измельчения

9 Вытяжная линия

10 Вакуумная линия

Группа изобретений относится к вальцовым прессам для измельчения материала под высоким давлением и способу предотвращения вибраций при таком измельчении. Вальцовый пресс содержит два вращающихся в противоположном направлении вальца, которые формируют зазор для прохождения измельчаемого материала, подающее устройство, устройство для деаэрации измельчаемого материала, линию для вспомогательной жидкости для измельчения. Устройство для деаэрации расположено непосредственно над зоной сжатия. Линия для вспомогательной жидкости размещена в объеме измельчаемого материала и достигает устройства деаэрации. Способ заключается в том, что измельчаемый материал подают в устройство в районе зоны сжатия, где осуществляют деаэрацию измельчаемого материала посредством устройства для деаэрации измельчаемого материала. Устройство для деаэрации располагают непосредственно над зоной сжатия. При этом измельчаемый материал незадолго до его втягивания в зазор между вальцами увлажняют посредством линии для вспомогательной жидкости для измельчения. Указанную линию размещают в объеме измельчаемого материала с возможностью достижения устройства деаэрации. В вальцовом прессе за счет равномерного распределения измельчаемого материала в результате деаэрации измельчаемого материала обеспечивается предотвращение вибрации во время работы пресса. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Вальцовый пресс высокого давления для измельчения материала (4) в зазоре между вальцами, содержащий

- два вращающихся в противоположном направлении вальца (1, 2), которые формируют зазор между вальцами (WS), через который проходит измельчаемый материал (4) в результате измельчения при высоком давлении, таким образом разрушая структуру измельчаемого материала (4) в зазоре между вальцами (WS);

- подающее устройство (3), которое равномерно подает измельчаемый материал (4) в зазор между вальцами (WS), таким образом, объем подаваемого измельчаемого материала (4) создает зону сжатия (4.1) над зазором между вальцами (WS),

отличающийся тем, что

устройство (6) для деаэрации измельчаемого материала (4) располагается непосредственно над зоной сжатия (4.1),

измельчаемый материал 4 увлажняется посредством линии 7 для вспомогательной жидкости для измельчения, указанная линия 7 вставляется в объем измельчаемого материала 4 и достигает устройства деаэрации 6.

2. Пресс по п. 1, отличающийся тем, что устройство (6) для деаэрации измельчаемого материала (4) установлено с возможностью регулировки по высоте.

3. Пресс по п. 1, отличающийся тем, что устройство (6) для деаэрации измельчаемого материала (4) имеет элемент в виде крыши, благодаря которому последовательно поступающий измельчаемый материал в канале подачи протекает за устройством.

4. Пресс по п. 1, отличающийся тем, что содержит вакуумную линию (10) для деаэрации измельчаемого материала (4), связанную с устройством деаэрации (6).

5. Способ предотвращения вибраций при подаче измельчаемого материала (4) в вальцовый пресс высокого давления с зазором между вальцами (WS) и подающим устройством (3), расположенным над ним, характеризующийся тем, что

происходит деаэрация измельчаемого материала (4), подаваемого в подающее устройство (3) в районе зоны сжатия (4.1), при которой используется соответствующее устройство (6) для деаэрации измельчаемого материала (4), которая простирается приблизительно из центра зазора между вальцами до зоны над зазором между вальцами (WS),

устройство (6) для деаэрации измельчаемого материала (4) располагается непосредственно над зоной сжатия (4.1),

измельчаемый материал увлажняется незадолго до его втягивания в зазор между вальцами,

измельчаемый материал 4 увлажняется посредством линии 7 для вспомогательной жидкости для измельчения, указанная линия 7 вставляется в объем измельчаемого материала 4 и достигает устройства деаэрации 6.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что для установки объема измельчаемого материала (4), находящегося в зазоре между вальцами (WS), устанавливается высота устройства деаэрации (6) измельчаемого материала (4).

7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что деаэрация поддерживается вакуумной линией (10), подключенной к устройству деаэрации (6).

8. Способ по п. 5, отличающийся тем, что высота устройства деаэрации (6) регулируется в зависимости от входа электрической мощности для привода вальцов (1, 2) вальцового пресса высокого давления и/или в зависимости от частоты и амплитуды измеренной вибрации вальцового пресса высокого давления.