ES2961896T3 - Molino de bolas agitador - Google Patents

Abstract

Un molino de bolas con agitador se compone de una cámara de molienda (1), que presenta una camisa (2), así como un árbol agitador (5) montado de forma giratoria, que penetra en la cámara de molienda (1) y en el que al menos un elemento agitador (11, 12) está montado dentro de la cámara de molienda (1). , 13) está arreglado. Comprende además una entrada (6) para suministrar material molido y medios de molienda a la cámara de molienda y una salida (7) para retirar el material molido, y un calentador de inducción que comprende un inductor y un susceptor para el material de molienda ubicado en la cámara de molienda. (1). El al menos un elemento agitador (11, 12, 13) comprende un material susceptor que forma el susceptor del calentamiento por inducción, teniendo el inductor al menos una bobina () dispuesta fuera de la camisa (2) de la cámara de molienda (1) y rodeando la cámara de molienda (1). 20; 21, 22, 23), y en el que la camisa (2) de la cámara de molienda (1) consta de un material eléctrica y magnéticamente no conductor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Molino de bolas agitador

[0001] La presente invención se refiere a un molino de bolas agitador.

[0002] Un molino de bolas agitador conocido se describe, por ejemplo, en el documento EP 3102332 B1. El molino de bolas agitador aquí descrito comprende una cámara de molienda esencialmente cilíndrica, que está delimitada por una envolvente y cada vez una pared frontal del lado de entrada y una del lado de salida, así como un árbol agitador montado de forma giratoria, en el que los órganos agitadores, también denominados aceleradores, están dispuestos axialmente (es decir, en la dirección del eje longitudinal del árbol agitador) espaciados entre sí dentro de la cámara de molienda. Cerca de la pared frontal del lado de entrada está dispuesta una entrada para el suministro de producto a moler y cuerpos de molienda, y en la pared frontal del lado de salida está prevista una salida para la extracción del producto molido, que está separada de la cámara de molienda por un tamiz separador que retiene los medios de molienda. Durante el funcionamiento, el árbol agitador y, por tanto, los órganos agitadores conectados a él de forma fija a rotación se ponen en rotación por un motor externo.

[0003] En algunos casos de aplicación es deseable o necesario que el producto a moler se caliente durante el proceso de molienda, por ejemplo, para mejorar el proceso de molienda o para activar o apoyar reacciones químicas. Por lo tanto, también se han propuesto ya molinos de bolas agitadores con dispositivos de calentamiento para el producto a moler.

[0004] En el documento DE 10064828 A1 se muestra un molino de bolas agitador, en el que alrededor de la cámara de molienda está dispuesta una cámara de calentamiento y refrigeración separada, a través de la cual puede fluir un medio calefactor o refrigerador. El propio árbol agitador también se puede calentar o refrigerar.

[0005] En el documento JP 2001 180933 A se muestra un molino de bolas agitador, en el que un calentador está dispuesto en el exterior de la pared de la cámara de molienda. A este respecto, se trata de una banda calefactora eléctrica que calienta la pared de la cámara de molienda por contacto. Alternativamente, en lugar de la banda calefactora puede estar previsto un calentador de inducción de alta frecuencia, que igualmente calienta la pared de la cámara de molienda.

[0006] En el documento JP 2009000633 A se describe un molino de bolas agitador que presenta una bobina eléctrica en el exterior alrededor de la pared de la cámara de molienda. La bobina genera un campo magnético que calienta la pared de la cámara de molienda por inducción.

[0007] En el documento WO 2019/228983 A1 se muestra un molino de bolas agitador con un calentador de inducción. En este molino de bolas agitador, una bobina eléctrica está dispuesta alrededor del árbol agitador como inductor. En una forma de realización alternativa, dos bobinas están dispuestas axialmente espaciadas como inductores en el árbol agitador. Los órganos agitadores dispuestos en el árbol agitador están configurados como susceptores eléctricamente conductores y se calientan inductivamente por el campo magnético de la(s) bobina(s). El calor de los órganos agitadores se transfiere al producto a moler, de modo que el producto a moler se calienta casi indirectamente. Todos los componentes del calentador de inducción están dispuestos en el interior de la cámara de molienda del molino de bolas agitador.

[0008] El calentamiento indirecto del producto a moler a través de órganos agitadores calentados inductivamente no es ventajoso en principio, entre otras cosas, debido a la eficiencia de los calentadores de inducción. Sin embargo, la disposición descrita en el documento WO 2019/228983 A1 también tiene desventajas. Por un lado, en los molinos de bolas agitadores cuya cámara de molienda presenta un diámetro pequeño, es muy difícil o incluso imposible alojar las bobinas de inductor relativamente grandes en el árbol agitador por razones de espacio. Por otra parte, la eficacia del calentador de inducción se reduce en los molinos de bolas agitadores cuya cámara de molienda presenta un diámetro mayor porque, por una parte, el calentamiento inductivo de los órganos agitadores disminuye con distancia radial creciente de los órganos agitadores con respecto a las bobinas de inductor, pero, por otra parte, el producto a moler se encuentra principalmente en las zonas periféricas de la cámara de molienda durante el proceso de molienda. Pero, independientemente del tamaño del molino de bolas agitador, el suministro de la energía eléctrica a las bobinas de inductor que giran junto con el árbol agitador de rotación rápida también representa un problema. Otra dificultad consiste en que es costosa la protección de las bobinas de inductor de la acción agresiva/abrasiva de los cuerpos de molienda.

[0009] Partiendo de este estado de la técnica, mediante la presente invención se debe mejorar un molino de bolas agitador calentado inductivamente del tipo genérico en el sentido de que las desventajas descritas en relación con el documento WO 2019/228983 A1 se evitan. En particular, se debe proponer un molino de bolas agitador con calentador inductivo, que es constructivamente menos complejo que el conocido molino de bolas agitador de este tipo.

[0010] Según la invención, este objetivo se resuelve mediante un molino de bolas agitador como se especifica mediante las características de la reivindicación independiente. Otros aspectos ventajosos se deducen de las características de las reivindicaciones dependientes.

[0011] El molino de bolas agitador según la invención comprende una cámara de molienda que presenta una envolvente, además un árbol agitador montado de forma giratoria, que penetra en la cámara de molienda y en el que al menos un órgano agitador está dispuesto dentro de la cámara de molienda. Comprende además una entrada para el suministro del producto a moler y los cuerpos de molienda en la cámara de molienda y una salida para la extracción del producto molido, y un calentador de inducción que comprende un inductor y un susceptor para el producto a moler situado en la cámara de molienda. El al menos un órgano agitador comprende el susceptor. El inductor comprende al menos una bobina dispuesta fuera de la envolvente de la cámara de molienda y que circunda la cámara de molienda. La envolvente de la cámara de molienda está hecha de un material eléctrica y magnéticamente no conductor.

[0012] Debido a la disposición (estática) del inductor fuera de la cámara de molienda, este está protegido de las influencias del producto a moler y, sobre todo, de los cuerpos de molienda, y la alimentación de corriente del inductor es sencillo constructivamente. Dado que la envolvente de la cámara de molienda está hecha de un material eléctrica y magnéticamente no conductor, el campo magnético generado por el inductor (a saber, la bobina) puede penetrar en la envolvente y actuar sobre el material de susceptor englobado por el al menos un órgano de agitación, por lo que se calienta el material de susceptor y por lo tanto también el órgano de agitación. En particular, el órgano agitador en su conjunto puede estar fabricado del material de susceptor de modo que el órgano agitador está hecho del material de susceptor.

[0013] El susceptor del calentador de inducción está hecho de un material eléctrica y/o magnéticamente conductor que se calienta inductivamente por el campo magnético alterno del inductor (de la bobina) del calentador de inducción. Preferentemente, el susceptor es al menos eléctricamente conductor. En un susceptor eléctricamente conductor de este tipo, mediante el campo magnético alterno del inductor se inducen corrientes de Foucault que calientan entonces el susceptor (y, por tanto, también el órgano agitador).

[0014] Según otro aspecto del molino de bolas agitador según la invención, dos o varios órganos agitadores están dispuestos espaciados entre sí a lo largo del árbol agitador en el árbol agitador. El inductor comprende dos o varias bobinas que están dispuestas a lo largo de la envolvente de la cámara de molienda, de modo que el campo magnético generado por ellas actúa respectivamente solo sobre uno solo de los órganos agitadores. A este respecto, preferentemente, las dos o varias bobinas están configuradas de forma excitable por separado. De este modo, se puede conseguir un calentamiento zonal del producto a moler (visto en dirección axial), por lo que es posible una gestión de temperatura deseado durante el proceso de molienda.

[0015] Según otro aspecto del molino de bolas agitador según la invención, el molino de bolas agitador comprende un generador de alta frecuencia para alimentar a la bobina o bobinas con corriente alterna de una frecuencia de trabajo del generador de alta frecuencia, donde la frecuencia de trabajo del generador de alta frecuencia se sitúa en el rango de 1 kHz a 1 MHz.

[0016] Según otro aspecto del molino de bolas agitador según la invención, el calentador de inducción presenta una frecuencia natural y la frecuencia de trabajo del generador de alta frecuencia se sitúa en o cerca de la frecuencia natural del calentador de inducción. De este modo, se optimiza la eficacia del calentador de inducción o su consumo de energía.

[0017] Según otro aspecto de la invención, la envolvente de la cámara de molienda está circundada por una envolvente de refrigeración a través de la que se puede conducir un medio refrigerante. De este modo, se puede ayudar aún más a controlar la temperatura del producto a moler.

[0018] Otros aspectos ventajosos se deducen de la siguiente descripción de ejemplos de realización del molino de bolas agitador según la invención con la ayuda del dibujo. Muestran:

Fig. 1 una sección axial a través de un primer ejemplo de realización del molino de bolas agitador según la invención y

Fig. 2 una sección axial a través de un segundo ejemplo de realización del molino de bolas agitador según la invención.

[0019] La definición a continuación se aplicará a la siguiente descripción: Cuando los símbolos de referencia aparezcan en una figura a efectos de la unicidad gráfica pero no se mencionen en la parte directamente asociada de la descripción, se hará referencia a su explicación en partes anteriores o posteriores de la descripción. Por el contrario, para evitar la sobrecarga gráfica, no se incluyen en todas las figuras los símbolos de referencia menos relevantes para su comprensión inmediata. En este caso, se hace referencia a las otras figuras correspondientes.

[0020] Como se muestra en la vista en sección de la fig. 1, el molino de bolas agitador según la invención comprende una cámara de molienda cilíndrica 1, que está delimitada por una envolvente 2 y cada vez una pared frontal del lado de entrada 3 y una pared frontal del lado de salida 4. A través de la pared frontal del lado de entrada 3 se hace pasar un árbol agitador 5 montado externamente o de forma giratoria en la pared frontal giratoria, en el que dentro de la cámara de molienda 1, en el ejemplo de realización mostrado, están dispuestos tres órganos agitadores 11, 12 y 13 distanciados entre sí axialmente, es decir, longitudinalmente (así en la dirección del eje longitudinal) del árbol agitador. En el ejemplo de realización mostrada, los órganos agitadores 11, 12 y 13 están configurados como aceleradores, están conectadas con el árbol agitador 5 de forma fija en rotación y se accionan de forma giratoria por el árbol agitador 5 durante el funcionamiento. En la pared frontal del lado de entrada 3 está dispuesta una entrada 6 para el suministro del producto a moler y cuerpos de molienda en la cámara de molienda 1, y en la pared frontal del lado de salida 4 está prevista una salida 7 para la extracción del producto molido, que está separada de la cámara de molienda 1 mediante un tamiz separador 8 que retiene los cuerpos de molienda. En la pared frontal del lado de salida 4 está configurado un canal anular 9 abierto hacia el interior de la cámara de molienda 1. Durante el funcionamiento, el árbol agitador 5 y, por lo tanto, los órganos agitadores 11, 12, 13 (aquí: los aceleradores) conectados a él de forma fija en rotación se ponen en rotación mediante un motor externo no representado. Los órganos agitadores 11, 12 y 13 pueden estar configurados de tipo rueda de paletas, como se muestra, o, por ejemplo, también como simples discos agitadores.

[0021] La cámara de molienda 1 está circundada por una envolvente de refrigeración exterior 10, de tal manera que entre la envolvente de refrigeración 10 y la envolvente 2 de la cámara de molienda 1 se forma una cavidad anular 15, a través de la cual se puede conducir un medio refrigerante en caso necesario. Los conductos de alimentación y descarga del medio refrigerante no están representados por sencillez.

[0022] En este sentido, el molino de bolas agitador según la invención corresponde en la estructura y el modo de funcionamiento al estado de la técnica como está representado, por ejemplo, por el documento EP 3102332 B1 mencionado al principio. Por lo tanto, el experto en la materia no necesita más explicaciones al respecto.

[0023] Para el calentamiento de producto a moler que fluye durante el funcionamiento del molino de bolas agitador a través de la cámara de molienda 1 desde la entrada 6 a la salida 7, el molino de bolas agitador está equipado con un calentador de inducción que comprende una bobina 20 como inductor, que se alimenta con corriente alterna durante el funcionamiento del molino de bolas agitador por un generador de alta frecuencia G representado sólo simbólicamente en el dibujo. El calentador de inducción comprende también un susceptor además del inductor (bobina 20). La bobina 20 está dispuesta fuera de la cámara de molienda 1 en la cavidad 15 formada entre la envolvente de refrigeración 10 y la envolvente 2 de la cámara de molienda. La bobina 20 alimentada con corriente alterna genera un campo (electro)magnético alterno que penetra a través de la envolvente 2 de la cámara de molienda 1 en la cámara interior de la cámara de molienda, ya que la envolvente 2 de la cámara de molienda 1 está hecha de un material eléctrica y magnéticamente no conductor. El campo magnético alterno actúa sobre los órganos agitadores 11, 12 y 13, que aquí están fabricados de un material eléctricamente conductor adecuado, por ejemplo, de acero al cromo o aleaciones a base de níquel, que también es adecuado para el proceso de molienda, y genera corrientes de Foucault en ellos, que calientan los órganos agitadores 11, 12 y 13. El calor generado de esta manera en los órganos agitadores 11, 12 y 13 se transfiere desde los órganos agitadores 11, 12 y 13 al material a moler y lo calienta.

[0024] Para que pueda funcionar el calentador de inducción, la envolvente 2 de la cámara de molienda 1 está hecha de un material que se pueda atravesar lo más libremente posible por el campo magnético de la bobina 20. Por lo tanto, el material de la envolvente 2 de la cámara de molienda 1 no es conductor eléctrica ni magnéticamente, como ya se ha mencionado. Un material adecuado para la envolvente 2 de la cámara de molienda 1 es, por ejemplo, una cerámica, por ejemplo, carburo de silicio. Como también se ha mencionado, en el ejemplo de realización mostrado, los órganos agitadores 11, 12 y 13 en su conjunto están hechos de un material de susceptor eléctricamente conductor en el que se pueden inducir corrientes de Foucault. Pero, los órganos agitadores 11, 12 y 13 también pueden estar hechos de forma alternativa sólo parcialmente de un material de susceptor o comprender dicho material de susceptor, pero donde el órgano agitador restante está hecho de un material con una alta conductividad térmica y también debe ser adecuado para el proceso de molienda. Un apantallamiento magnético 30 que circunda la bobina 20 externa y lateralmente concentra el campo magnético generado por la bobina 20 hacia el interior de los órganos agitadores 11, 12 y 13. A este respecto, el árbol agitador 5 puede estar hecho de un material eléctrica y magnéticamente no conductor, de modo que no se caliente por sí mismo por el campo magnético de la bobina 20.

[0025] El ejemplo de realización del molino de bolas agitador según la invención, igualmente representado en sección axial en la fig. 2, difiere del ejemplo de realización según la fig. 1 sólo porque en lugar de la única bobina 20 que se extiende casi a lo largo de toda la longitud de la cámara de molienda 1, están presentes tres bobinas 21, 22 y 23 axialmente más cortas, que están configuradas de forma regulable por separado y están dispuestas a lo largo de la cámara de molienda, de modo que circundan radialmente cada vez uno de los órganos agitadores 11, 12 y 13. Por lo tanto, el inductor está formado aquí por las tres bobinas 21, 22 y 23. Tres apantallamientos magnéticos 31, 32 y 33 concentran los campos magnéticos de las bobinas 21, 22 y 23 en los órganos agitadores 11, 12 y 13 y apantallan los campos magnéticos hacia el exterior. Todas las demás partes del molino de bolas agitador son las mismas que en el ejemplo de realización de la fig. 1 y, en consecuencia, llevan los mismos signos de referencia.

[0026] Los campos magnéticos generados por las tres bobinas 21,22 y 23 actúan respectivamente solo sobre el órgano agitador 11 o 12 o 13 radialmente opuesto a la bobina respectiva. La división del inductor en (aquí) tres bobinas independientes 21, 22 y 23 permite un calentamiento (axialmente) zonalmente diferente del material a moler, lo que resulta ventajoso en determinados casos de aplicación. Por esta razón, las bobinas 21, 22 y 23 son excitables individualmente, lo que se puede realizar por medio de tres generadores de alta frecuencia independientes o por medio de un generador de alta frecuencia con varias salidas.

[0027] Mediante la excitación correspondiente de la bobina o de las bobinas se puede conseguir un control zonal de la temperatura del producto a moler. El control de la temperatura se puede favorecer adicionalmente mediante la refrigeración por medio de un medio refrigerante que puede conducirse a través de la cavidad 15.

[0028] La bobina 20 o las bobinas 21, 22 y 23 se alimentan por el generador de alta frecuencia G representado sólo esquemáticamente en el dibujo. La frecuencia de trabajo del generador de alta frecuencia G se puede encontrar el rango de 1 kHz hasta 1 MHz.

[0029] El calentador de inducción posee una frecuencia natural que viene dada por la bobina o bobinas y los susceptores u órganos agitadores. Idealmente, la frecuencia de trabajo del generador G para la alimentación de la bobina o de las bobinas con corriente alterna (que presenta esta frecuencia de trabajo) se sitúa lo más cerca posible o en la frecuencia natural del calentador de inducción. La frecuencia de trabajo óptima se puede determinar empíricamente.

[0030] La invención se ha explicado anteriormente con referencia a ejemplos de realizaciones, pero no debe estar limitada a estos ejemplos de realizaciones. Más bien, numerosas modificaciones son concebibles para el experto en la materia sin desviarse a este respecto de la enseñanza de la invención. Así, por ejemplo, pueden estar previstos más o menos de tres órganos agitadores en la cámara de molienda y los órganos agitadores pueden estar diseñados a voluntad. Además, el calentador de inducción también puede comprender sólo dos o más de tres bobinas de inductor. Además, en el caso de varias bobinas, cada una de estas bobinas también puede actuar sobre dos o varios órganos agitadores al mismo tiempo. El alcance de la protección se define, por lo tanto, mediante las siguientes reivindicaciones.

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Molino de bolas agitador con una cámara de molienda (1), que presenta una envolvente (2), además con un árbol agitador (5) montado de forma giratoria, que sobresale en la cámara de molienda (1) y en el que al menos un órgano agitador (11, 12, 13) está dispuesto dentro de la cámara de molienda (1), con una entrada (6) para el suministro de producto a moler y cuerpos de molienda en la cámara de molienda, así como una salida (7) para la extracción del producto molido, y con un calefactor de inducción, que comprende un inductor y un susceptor, para el producto a moler situado en la cámara de molienda (1), donde el al menos un órgano agitador (11, 12, 13) comprende el susceptor, donde el inductor comprende al menos una bobina (20; 21, 22, 23) dispuesta fuera de la envolvente (2) de la cámara de molienda (1) y que circunda la cámara de molienda (1), y donde la envolvente (2) de la cámara de molienda (1) se compone de un material eléctrica y magnéticamente no conductor.

2. Molino de bolas agitador según la reivindicación 1, donde dos o varios órganos agitadores (11, 12, 13) están dispuestos sobre el árbol agitador (5) espaciados entre sí a lo largo del árbol agitador, y donde el inductor comprende dos o varias bobinas (21, 22, 23) que están dispuestas a lo largo de la envolvente (2) de la cámara de molienda (1), de modo que el campo magnético generado por ellas actúa respectivamente solo sobre uno de los órganos agitadores (11, 12, 13).

3. Molino de bolas agitador según la reivindicación 2, donde las bobinas (21, 22, 23) están configuradas de forma controlable por separado.

4. Molino de bolas agitador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un generador de alta frecuencia (G) para alimentar la bobina (20) o las bobinas (21, 22, 23) con corriente alterna de una frecuencia de trabajo del generador de alta frecuencia (G), donde la frecuencia de trabajo del generador de alta frecuencia se sitúa en el rango de 1 kHz hasta 1 MHz.

5. Molino de bolas agitador según la reivindicación 4, donde el calentador de inducción (20, 11, 12, 13; 21, 22, 23, 11, 12, 13) presenta una frecuencia natural, y donde la frecuencia de trabajo del generador de alta frecuencia (G) se sitúa en o cerca de la frecuencia natural del calentador de inducción.

6. Molino de bolas agitador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la envolvente (2) de la cámara de molienda (1) está circundada por una envolvente de refrigeración (10) a través de la cual se puede conducir un medio refrigerante.