ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ-АКТИВАТОР

Полезная модель относится к оборудованию для измельчения сырья и может быть использована для тонкого измельчения и активации широкого спектра материалов, например, известняков, необходимых для производства цемента.
Известно устройство для измельчения материалов, включающее камеру измельчения со штуцерами загрузки подлежащего измельчению материала и выгрузки целевого продукта, электромагнитное устройство, охватывающее камеру измельчения, размещенные в камере решетку для отсева крупных частиц и коническую воронку для сбора целевого продукта, выполненную наборной из тел в виде усеченных конусов. Измельчение загруженного в камеру материала осуществляется ферромагнитными телами сферической или цилиндрической формы, находящимися в камере измельчения.
В процессе работы устройства через штуцер в камеру измельчения загружают исходный материал, подключают электромагнитное устройство к источнику питания, в результате чего ферромагнитные тела приходят в вихревое движение, измельчая загруженный материал. Измельченный материал, пройдя решетку, сепарируется. Крупные частицы, отнесенные к стенкам камеры, как более тяжелые, под действием силы тяжести ссыпаются в нижнюю часть камеры. Целевой продукт улавливается воронкой и отводится через штуцер выгрузки целевого продукта.
(см. патент РФ №2133152, кл. В02С 19/18, 1999 г.).
В результате анализа известного устройства необходимо отметить, что оно характеризуется значительными отходами при измельчении материалов, в процессе работы устройства происходит его значительный нагрев, а конструкция данного устройства не предусматривает его охлаждения, что обуславливает необходимость его периодического останова, а это снижает производительность измельчения.
Известно электромагнитное устройство для измельчения материалов, содержащее цилиндрическую рабочую камеру с отверстиями для загрузки подлежащего измельчению материала и выгрузки целевого продукта, изготовленную из немагнитного электропроводного материала и заполненную свободно расположенными в ней рабочими телами (например, цилиндрической формы) из ферромагнитного материала, электромагнитную систему для перемещения в камере рабочих тел, оснащенную обмотками возбуждения, соединенными с источником переменного тока. Рабочая камера имеет возможность вращения относительно своей продольной оси в подшипниках скольжения, установленных в торцевых стенках кожуха, охватывающего электромагнитную систему. На торцевых стенках кожуха выполнены отверстия для циркуляции воздуха. На входе камеры установлена воронка для загрузки в рабочую камеру сырья, а на выходе камеры установлен приемник целевого продукта. Устройство оснащено механизмом наклона камеры и электромагнитной системы, выполненным в виде гидроцилиндров, шарнирно соединенных с кожухом и осуществляющих заданный наклон устройства по отношению к горизонту.
Перед началом работы устройство выставляют под заданным углом к горизонту механизмом наклона, таким образом, чтобы угол наклона камеры превышал коэффициент трения продукта о металлическую поверхность рабочей камеры.
При включении обмоток возбуждения электромагнитной системы в трехфазную сеть переменного тока возникает переменное электромагнитное поле в объеме рабочей камеры, который частично заполняют ферромагнитными рабочими телами. Подлежащий измельчению продукт через входную воронку поступает в рабочую камеру, где подвергается механическому воздействию со стороны рабочих тел, которые под воздействием переменного электромагнитного поля совершают сложное движение под действием магнитодвижущей силы.
Переменное электромагнитное поле также осуществляет вращение рабочей камеры вокруг своей продольной оси.
Движение рабочих тел в совокупности с вращательным движением рабочей камеры вокруг своей оси осуществляют непрерывное изменение положения продукта (ворошение) с одновременными ударными воздействиями, на продукт рабочих тел, которые приводят к его измельчению за счет разрушения. Перемещение измельчаемого продукта к приемнику осуществляется за счет наклона рабочей камеры.
При функционировании устройства включают в работу вентиляционную установку, которая осуществляет забор воздуха и его циркуляцию через отверстия в торцевых стенках кожуха, охлаждая устройство.
Измельченное сырье (целевой продукт) поступает в приемник. (см. патент РФ №2047369, кл. В02С 19/18, 1995 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа конструкции данного устройства необходимо отметить, что оно оснащено воздушной системой охлаждения, измельчаемый продукт перемещается к выходу их устройства под действием собственного веса, однако данная система охлаждения неэффективна. Наклонное расположение рабочей камеры приводит к тому, что в процессе измельчения сырья оно постепенно скапливается в нижней, по отношению к горизонту, части рабочей камеры, что снижает производительность и качество измельчения. Кроме того, измельчение продукта ферромагнитными измельчающими элементами непроизводительно, приводит к быстрому их износу и не позволяет обеспечить выход целевого продукта с заданной крупностью частиц.
Задачей полезной модели является разработка высокопроизводительного электромагнитного измельчающего устройства, обеспечивающего эффективное тонкодисперсное измельчение материалов и их активацию.
Поставленная задача обеспечивается тем, что в электромагнитном измельчителе-активаторе, содержащем индуктор, выполненный в виде трубчатого элемента, снаружи на котором размещены электромагнитные катушки, охватывающие трубчатый элемент и имеющие возможность соединения с блоком управления, установленную в трубчатом элементе индуктора рабочую камеру с наполнителем, рабочие элементы которого выполнены из магнитного материала, причем рабочая камера и индуктор помещены в кожух, имеющий крышки, новым является то, что индуктор и рабочая камера зафиксированы на крышках кожуха, рабочие элементы наполнителя размещены между сетчатыми решетками, установленными в камере и выполненными из немагнитного материала, при этом по наружной поверхности трубчатого элемента индуктора проходит канал, предназначенный для циркуляции охлаждающей или нагревательной среды, на трубчатом элементе индуктора выполнена сквозная осевая прорезь, залитая компаундом, а в полости рабочей камеры установлены дополнительные сетчатые решетки, между которыми помещены рабочие элементы наполнителя.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлена схема электромагнитного измельчителя-активатора.
Электромагнитный измельчитель-активатор выполнен в виде индуктора, представляющего трубчатый элемент (трубу) 1 из алюминия или текстолита, на которой смонтированы секционные электромагнитные катушки 2. Катушки зафиксированы на трубе на определенном расстоянии друг от друга для получения равномерного магнитного поля по всей длине трубы 1 и оснащены теплоотводами (не показаны). По наружной поверхности трубы проложен канал 3 для прокачки охлаждающей или нагревательной среды. Данный канал может быть образован, например, медной трубкой, намотанной на трубу индуктора. На трубе 1 может быть выполнен продольный разрез (не показан), который заливается компаундом. Это позволяет уменьшить нагрев трубы и устройства в целом от действия вихревых токов. Если измельчитель рассчитан на работу с материалом, который в процессе измельчения необходимо подсушивать, то трубу целесообразно выполнять цельной, без разреза.
Индуктор помещен в кожух 4, имеющий торцевые крышки 5 и 6. Кожух при работе измельчителя выполняет функцию основного конструктивного элемента и обеспечивает прочность всей конструкции, что весьма важно, учитывая наличие значительных вибраций при работе устройства.
В кожухе 4 индуктор крепится к торцевым крышкам 5 (верхней) и 6 (нижней) через изолирующие прокладки. Крышки и кожух выполняют функцию магнитопровода для замыкания магнитной цепи при работе измельчителя.
В кожух может быть залита теплопроводящая жидкость, которая обеспечивает отвод тепла от катушек 2 при работе измельчителя. Дополнительно через канал 3 может циркулировать среда, например, вода. В зависимости от температуры циркулирующей среды может осуществляться как разогрев, так и охлаждение измельчаемого материала.
Внутри трубы 1 индуктора помещена рабочая камера 7, имеющая преимущественно, цилиндрическую форму, которая может быть выполнена из нержавеющей стали, упрочненного алюминия, бронзы, латуни, композитных материалов. Камера фиксируется на крышках 5 и 6. Для обеспечения загрузки в камеру подлежащего измельчению материала и выгрузки целевого продукта, в крышках 5 и 6 предусмотрены отверстия (позициями не обозначены). В верхней и нижней части рабочей камеры помещены сетчатые решетки 8, между которыми размещен наполнитель, содержащий рабочие элементы 9 - шарики, цилиндры и пр., выполненные из магнитного материала. Так, в качестве рабочих элементов могут быть использованы сферы, диаметром 3, 5, 8 мм. В качестве материала изготовления сфер может быть использован интерметаллический магнитотвердый сплав MnAl марки 70ГЮ. Для эффективной работы устройства наполнитель должен занимать примерно 60% от общего объема камеры.
Сетчатые решетки изготовлены из немагнитного материала (нержавеющая сталь, бронза, латунь и пр.).
В рабочей камере 7 может быть дополнительно установлено несколько промежуточных сетчатых решеток, разделяющих полость трубы на отсеки перпендикулярно продольной оси камеры. Это позволяет разгрузить нижнюю сетчатую решетку от массы наполнителя.
На верхней крышке 5 установлен термодатчик 10.
На кожухе установлена колодка 11, на которую выведены токоподводы катушек 2 для облегчения подсоединения их к блоку питания(не показан) и блоку управления 12. Блок управления выполнен регулируемым в широких пределах для обеспечения оптимальных режимов измельчения загруженных в рабочую камеру материалов. Как правило, в качестве блоков управления используются стандартные блоки, применяемые для частотных приводов асинхронных электродвигателей. Выполнение блока управления должно обеспечивать получение импульсных магнитных полей до 0,3 Тл по всему объему рабочей камеры 7 частотой от 400 Гц до 300 кГц.
Электромагнитный измельчитель-активатор работает следующим образом.
Для обеспечения работы измельчитель устанавливается вертикально, в рабочую камеру 7 загружается наполнитель, верхняя часть рабочей камеры подсоединяется к питателю, например, воронке с дозатором (не показана), а снизу устанавливается емкость (не показана) для приема измельченного (целевого) продукта.
Через колодку 11 подключают катушки 2 индуктора к блоку управления 12 и к блоку питания, а канал 3 - к системе циркуляции рабочей среды. С блока управления 12 задают режимы измельчения материала.
В рабочую камеру 7 дозированно подают подлежащий измельчению материал, включают источник питания и блок управления, в результате чего в рабочей камере 7 катушками 2 наводится пульсирующее магнитное поле, в результате воздействия которого рабочие тела 9 наполнителя приводятся в хаотические движения в пространстве между сетками 8, то есть, образуют вихревой кипящий слой. В процессе движения рабочие тела 9 генерируют хаотически изменяющееся магнитные поля в толще измельчаемого материала, за счет которого и осуществляется разрыв частиц сырья по его молекулярным связям, то есть, его измельчение и активация.
Необходимо отметить, и это является весьма важным, что в конструкции измельчителя-активатора рабочие элементы 9 наполнителя являются источником большого числа микроимпульсов, посредством которых и осуществляется разрыв частиц измельчаемого материала, что делает процесс измельчения более интенсивным и менее энергозатратным. Большой остаточный магнетизм рабочих элементов наполнителя позволяет значительно повысить энергоотдачу в процессе измельчения. Таким образом, рабочие элементы 9 в устройстве не являются мелющими элементами, как это имеет место в традиционных устройствах. В процессе работы устройства осуществляется не дробление частиц измельчаемого материала разрыв на молекулярном уровне электромагнитных сил воздействия. Разрыв позволяет получить частицы оскольчатой формы, с большей поверхностной активностью. Использование данного принципа измельчения позволяет использовать в качестве рабочих элементов наполнителя элементы невысокой твердости, износ которых незначителен (в отличие от мелющих элементов), что существенно повышает срок эксплуатации устройства.
Устройство может работать длительное время в непрерывном цикле, имеет широкие возможности регулирования за счет изменения электромагнитных параметров, количества, размеров и формы рабочих элементов наполнителя, размеров рабочей камеры. Устройство характеризуется низкими энергозатратами, высокой производительностью. Позволяет одинаково эффективно осуществлять измельчение материалов как с кристаллической, так и с аморфной структурой.
Возможна эксплуатация одновременно нескольких устройств состыкованных в одну вертикальную батарею.
Измельченный и активированный материал, который постепенно под действием собственного веса в процессе измельчения перемещается вниз по рабочей камере 7, поступает в приемную емкость.
Заданная температура в рабочей камере (как правило, 60-100 градусов Цельсия) поддерживается циркуляцией среды по каналу 3.
При выходе температуры за пределы заданного интервала, срабатывает термодатчик 10 и устройство отключается.
Конструкция электромагнитного измельчителя-активатора достаточно проста, надежна, обеспечивает высокопроизводительное тонкодисперсное измельчение и активацию широкой гаммы материалов с заданной степенью крупности их частиц. При загрузке в рабочую камеру нескольких материалов, они не только измельчаются, но и равномерно перемешиваются друг с другом.