Установка для тонкодисперсной обработки и активации материалов

 

Использование: для тонкого измельчения строительных материалов, для диспергирования, перемешивания, эмульгирования различных сыпучих материалов, суспензий, растворов и т. п. Сущность изобретения: установка для тонкодисперсной обработки и активизации материалов содержит рабочие камеры, многосекционный соленоид, бункер для хранения измельчаемого материала, узел подачи газового потока в рабочие камеры, трубопроводы, датчики давления, температуры и потребляемой мощности, блок контроля и обработки, блок управления, исполнительный орган, управляющий положениями шиберов, исполнительный орган, выполненный в виде модуляторов тока. 3 ил.

Изобретение относится к технике строительного производства, в частности к технике тонкого измельчения строительных материалов, и может быть использовано для диспергирования, перемешивания, эмульгирования различных сыпучих материалов, суспензий, растворов и т.п.

Известны установки для тонкодисперсного измельчения материалов, основанные на создании вращающихся электромагнитных полей, приводящих к возвратно-вращающимся перемещениям рабочих тел, взаимодействующих с измельчаемым материалом [1, 2] В известных решениях используются различные вариации взаимодействия магнитных полей, что достигается, в частности расположением обмоток, создающих магнитные поля, в виде сэндвича по отношению к рабочей камере.

Несмотря на довольно большие преимущества этих установок перед шаровыми, вибрационными и струйными мельницами, они обладают рядом существенных недостатков. Создание вращающихся или линейно-перемещающихся магнитных полей сопряжено с известными эксплуатационно-техническими трудностями, связанными с необходимостью создания обмоток специальной формы, питаемых по специальным схемам с фазовыми сдвигами между питающими токами.

Из-за больших расстояний от обмоток (или генераторов движущегося магнитного поля) до подлежащих перемещению рабочих элементов приходится создавать большие по абсолютному значению магнитные поля, которые в силу специфики расположения обмоток (генераторов) взаимно ослабляют друг друга. Использование рабочих тел из магнитомягких материалов менее целесообразно, чем из магнитотвердых, т.к. их взаимодействие с внешним движущимся полем носит пассивный характер, требует повышенный расход эл. энергии для создания тех же магнитных взаимодействий. Необходимость в дополнительных механических воздействиях усложняет конструкцию, снижает надежность и долговечность устройств.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является установка для измельчения материалов, содержащая выполненные с возможностью установки под углом к горизонтали рабочие камеры с мелющими телами из магнитотвердого материала и размещенными внутри многосекционного соленоида, подключенного к источнику переменного напряжения, бункер для хранения измельчаемого материала, выход которого подсоединен ко входам в рабочие камеры, устройство для подачи газового потока в рабочие камеры, а также схему управления [3] В устройстве устранен ряд недостатков, присущих указанным выше техническим решениям: применение мелющих тел из магнитотвердого материала позволяет увеличить эффективность их воздействия на измельчаемый материал и одновременно снизить величину внешнего магнитного поля, для создания которого используется наиболее простое техническое средство секции соленоида; отсутствие механических движущихся элементов повышает надежность установки. Кроме того, использование нескольких рабочих камер в установке позволяет увеличить ее производительность, а использование газового потока, вдуваемого в рабочие камеры, и установка камер под углом к горизонтали для перемещения измельчаемого материала через камеры под действием сил гравитации, позволяет увеличить их длину и, соответственно, повысить качество измельчаемого материала.

Однако и данной установке присущ ряд недостатков, которые не позволяют получать измельчаемый материал высокого качества и снижают область применения установки. В частности, применение в известной установке в рабочих камерах перегородок приводит к их засорению, уменьшает эффективность измельчения, ускоряет износ установки и уменьшает ее надежность. Центральные части рабочих камер экранируются наружными, вследствие чего резко уменьшается магнитное поле в центральных частях камер и, соответственно, эффективность работы мелющих тел. При последовательном расположении камер затруднено перемещение по ним измельчаемого материала, высока вероятность их засорения (особенно на поворотных участках). Перемещение измельчаемого материала происходит за счет сил гравитации. Не решает этой проблемы и использование в этой установке устройства для подачи газового потока под измельчаемый материал. Кроме того, работа мелющих тел зависит от многих факторов: исходной крупности обрабатываемого материала, его вида и влажности, соотношения его массы и массы мелющих тел, намагниченности последних, величины внешнего магнитного поля, характера его изменения, длительности обработки, степени разжижения материала воздухом и их взаимных соотношений. Конструкция известной установки не позволяет в процессе работы учитывать указанные факторы, что сказывается на качестве получаемого измельчаемого материала и эффективности работы установки.

Цель изобретения повышение качества измельчения материала и производительности установки.

Это достигается тем, что в установке для измельчения материалов рабочие камеры выполнены цилиндрическими и с помощью диафрагм, имеющих отверстия под каждую рабочую камеру, закреплены по окружности внутри цилиндрического корпуса из немагнитного материала параллельно его образующим, соленоид расположен снаружи корпуса. Между выходом бункера и корпусом установлен профилированный трубопровод, герметично соединенный с корпусом посредством эластичного уплотнения и имеющий участок постоянного поперечного сечения площадью S_тр, примыкающий к бункеру. На выходе бункера установлен шибер. Выход устройства для подачи газового потока одним трубопроводом герметично соединен с верхней частью бункера для хранения измельчаемого материала, а имеющим шибер трубопроводом, ориентированным в направлении ко входам в рабочие камеры, подсоединен к участку постоянного сечения профилированного трубопровода. Корпус с рабочими камерами выполнен с возможностью изменения положения выходного торца над горизонталью. В блок датчиков регулятора режима введены датчики температуры и давления и датчики контроля потребляемой мощности, включенные в цепи питания секций соленоида, шибер и источник переменного напряжения связаны соответственно с 1-м и 2-м исполнительными органами, последний из которых выполнен в виде модуляторов тока. Рабочие камеры выполнены с суммарной площадью поперечных сечений S_к, удовлетворяющей соотношению S_к (5-10)S_тр, n число камер.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 схема блока контроля и обработки.

Устройство содержит корпус 1, рабочие камеры 2, заполненные мелющими телами 3, многосекционный соленоид 4, бункер 5 для хранения измельчаемого материала, компрессор 6, профилированный трубопровод 7, трубопроводы 8 и 9, соединяющие выход компрессора 6 соответственно с участком постоянного сечения трубопровода 7 и бункером 5, шиберы 10, 11, датчики 12 давления и 13 температуры, датчики 14 потребляемой мощности и модуляторы тока 15 по амплитуде и частоте в каждой секции соленоида, блок 16 контроля и обработки, блок 17 управления, соединенный с исполнительными механизмами 18, управляющими положениями шиберов, и с исполнительной схемой 19, включающей тиристорные модуляторы 15. Блок контроля включает в себя блоки 20 сравнения, блоки ИЛИ 21, блок 22 управления током секций соленоида по частоте f и амплитуде m. Профилированный трубопровод 7 соединен с корпусом посредством эластичного уплотнения 23. Корпус 1 снабжен устройством 24, позволяющим изменять угол наклона корпуса к горизонтальной оси. Устройство 24 может быть выполнено в виде пневмопривода, установленного на выходном торце корпуса, входной торец которого может быть закреплен на поворотной оси 25.

Установка работает следующим образом.

При подаче напряжения на секции соленоида 4 в них создается переменное магнитное поле 50 Гц, под действием которого возникает хаотическое возвратно-вращательное движение магнитных мелющих тел 3. Из бункера 5 под действием гравитационных сил, а также подаваемого через трубопровод 9 сжатого воздуха от компрессора 6, производится подача измельчаемого материала в трубопровод 7. Одновременно производится подача струи сжатого воздуха от компрессора 6 через трубопровод 8 в участок постоянного сечения трубопровода 7. При этом вследствие эжекторного эффекта разжиженный воздухом измельчаемый материал подается на входы рабочих камер 2. Наиболее эффективная прокачка измельчаемого материала достигается при соотношении между поперечными сечениями рабочих камер и участком постоянного сечения профилированного трубопровода 7, равным S_к (5-10)S_тр, где n число рабочих камер, S_к площадь поперечного сечения одной рабочей камеры, S_тр площадь поперечного сечения участка трубопровода 7 постоянного сечения. С помощью измерителей мощности 14 контролируется мощность, потребляемая на входе и выходе рабочих камер. Угол наклона корпуса 1 к горизонтали регулируется с помощью устройства 24 так, чтобы напор воздуха с движущимся измельчаемым материалом не давал мелющим телам скапливаться на входе или выходе установки. Такому режиму работы соответствует равенство потребляемой мощности в секциях соленоида на входе и выходе рабочих камер.

Помимо дифференциального измерения потребляемой мощности по секциям соленоида в блоке 20 производится контроль суммарной потребляемой мощности, результаты которого определяют режим управления током в катушках соленоида по частоте и глубине модуляции. Одновременно датчиками 12 и 13 производится контроль величин давления и температуры прокачиваемой через рабочие камеры среды на их входе и выходе. По результатам этих измерений в блоках 20 вырабатываются сигналы, управляющие частотой и глубиной модуляции тока в секциях соленоида 4, а также режим подачи измельчаемого материала. При превышении перепада температуры и давления номинальных значений Δ Р₁ и Δ t₁, соответствующих нормальной работе установки, уменьшается подача измельчаемого материала, увеличивается подача воздуха от компрессора 6 в трубопровод 7 за счет управления положениями шиберов 11 и 10. В частности, увеличение перепада давления и температуры на входе и выходе рабочих камер может быть вызвано нарушением нормальной прокачки измельчаемого материала через камеры (т.е. его накоплением в камерах). Данное нарушение режима работы установки устраняется за счет более интенсивной продувки камер сжатым воздухом при одновременном уменьшении подачи измельчаемого материала, а также уменьшении частоты и увеличении глубины модуляции тока в секциях соленоида. При превышении определенных порогов по потребляемой мощности и перепаду давлений и температуры Δ P₂ Δ t₂ схема управления дает команду на отключение установки.

Таким образом, осуществляется подбор режима работы в зависимости от различных факторов, влияющих на качество получаемого материала, что позволяет, используя стандартные блоки, автоматизировать работу установки.

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ТОНКОДИСПЕРСНОЙ ОБРАБОТКИ И АКТИВАЦИИ МАТЕРИАЛОВ, содержащая выполненный с возможностью установки под углом к горизонтали корпус с рабочими камерами из немагнитного материала с мелющими телами из магнитотвердого материала, многосекционный соленоид, охватывающий рабочие камеры и подключенный к источнику переменного напряжения, бункер для хранения измельченного материала, выход которого связан с входами в рабочей камере, узел подачи газового потока в рабочие камеры, регулятор режима с включенными в контур формирования регулируемой частоты блоком датчиков, блоком контроля и обработки, блоком управления и двумя исполнительными органами, отличающаяся тем, что рабочие камеры выполнены цилиндрическими и с помощью диафрагм, имеющих отверстия под каждую рабочую камеру, закреплены по окружности внутри цилиндрического корпуса из немагнитного материала параллельно его образующим, соленоид расположен снаружи корпуса, между выходом бункера и корпусом установлен профилированный трубопровод, герметично соединенный с корпусом посредством эластичного уплотнения и имеющий участок постоянного поперечного сечения площадью S_тр, примыкающий к бункеру, на выходе бункера установлен шибер, выход устройства подачи воздуха одним из трубопроводов герметично соединен с верхней частью бункера для хранения измельчаемого материала, а имеющим шибер трубопроводом, ориентированным в направлении к входам в рабочие камеры, подсоединен к участку постоянного сечения профилированного трубопровода, в блок датчиков регулятора режима введены датчики температуры, давления в корпусе, установленные на входе рабочих камер, датчики потребляемой мощности, включенные в цепи питания секций соленоида, шибер и источник переменного напряжения связаны соответственно с первым и вторым исполнительными органами, последний из которых выполнен в виде модуляторов тока, при этом рабочие камеры выполнены с суммарной площадью поперечного сечения удовлетворяющей соотношению

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3