FI59345C - Fluidumdriven soenderdelningskvarn - Google Patents

Description

RSFH M (11) ULUTUSJ ULKAISU - Q - .- WA lJ l ' UTLÄGGN I NGSSKRIFT 0704b • efjLV C Fatentti myönnetty 10 03 1931

Patent meddelat ' * (51) KJlW1 B 02 0 19/06 SUOMI—FINLAND <*> PtMnttlhakwnua — PMsntaiM&knlng 2003/7¾

(22) Hskemtopllvt — Ar»ftknlnf»d»| 28.06 .?U

' ' (23) AlkupiM—GIKIghtUdm 28.06.7¾ (41) Tullut lulklMM — Bllvlt offtntllf 01.02.75

Patentti·]· rekisterihallitus ___„ .. . , . ,,,., _ \ (44) Nihtivtkslpanon Is kuuLlulktltun pvm. —

Patent- och registerstyralsen 7 Anseksn uttafd odi uti.*krtft*n puMiurad 30.0¾ .81 (32)(33)(31) Fjrjdetty etuoikeus —fafird prlorlt«t 31.07.73 USA(US) 384355 (71) E.I. Du Pont de Nemours and Co., Wilmington, Delaware, USA(US) (72) Anthony John Coombe, Wilmington, Delaware, Edward Anthony Danisavich, Newark, Delaware, Thomas Thaddeus Gniewek, Jr., Wilmington, Delaware, Philip John Muhlmichl, Wilmington, Delaware, Robert Ernest Stuber, Newark, Delaware, USA(US) (7¾) Oy Kolster Ab (5¾) Väliainekäyttöinen hajotusmylly - Fluidumdriven sönderdelningskvarn

Keksinnön kohteena on väliainekäyttöinen hajotusmylly, johon kuuluu a) jauhatuskammio b) elimet käyttöväliaineen johtamiseksi jauhatuskammioon sellaisella tavalla, että jauhatuskammiossa ylläpidetään vähintään yksi väliainepyÖrre, c) elimet jauhettavan aineen johtamiseksi jauhatuskammioon, joihin elimiin kuuluu syöttökanava jauhettavaa ainetta varten ja sen kanssa injek-torin tai ejektorin tapaisesti yhteistoimiva syöttökanava apuväliainetta varten sekä yhteinen syöttökanava jauhettavan aineen johtamiseksi yhdessä apuväliaineen kanssa jauhatuskammioon, sekä d) elimet väliaineiden ja kiinteiden aineiden poistamiseksi erikseen j auhatuskammi osta.

Sellaisia väliainekäyttöisiä myllyjä, joissa pyörre on suljettu rajoitettuun tilaan tunnetaan paljon ja niitä käytetään paljon muutamilla teollisuuden aloilla, joista mainittakoon pigmentti-, kosmeettinen ja muoviteollisuus, koska ne ovat sekä tehokkaita että taloudellisia kiinteiden aineiden jauhamisessa. Joukko aikaisempia rakenteita on selostettu varsin yksityiskohtaisesti US-patentissa 2 032 827· 2 59345

Useimmat sellaiset väliainekäyttöiset myllyt ovat muunnelmia perusrakenteesta, jossa on yleensä ympyränmuotoinen kammio, jossa on kaksi akselin-suuntaista seinämää ja päätyseinämä niin että kammion akselinsuuntainen leveys tai korkeus on huomattavasti pienempi kuin läpimitta. Myllyn päädyssä on ainakin yksi tuloaukko, josta syötetään kaasumainen jauhatusväliaine, josta saadaan energia kiinteiden aineiden jauhamiseen, sekä yksi tai useampia laitteita, joiden avulla syötetään jauhettavat kiinteät aineet. Mieluiten useampia toisistaan tasaisen välimatkan päässä olevia syöttöaukkoja kaasumaista jauhatusväliainetta varten on sijoitettu myllyn kehälle ja ne on yleensä suunnattu kammion tangentin suuntaan. Aukko joka on myllyn akselilla ja suorassa yhteydessä kammioon on järjestetty niin että jauhetut kiinteät aineet voidaan syöttää ulos myllystä pyörresuppiloon tai suodatinpussiin jauheen keräämistä varten.

Edellä kuvatun kaltaiset väliainekäyttöiset myllyt suorittavat sekä jauhamisen että lajittelun yhdessä ja samassa kammiossa. Kun kaasumainen jauhatusväliaine syötetään tangentiaalisesti myllyn äärialueille yhdessä jauhettavien kiinteiden aineiden kanssa, syntyy pyörre, jolloin osaset kulkeutuvat spiraalirataa pitkin ja lopulta ulos keskellä olevasta aukosta.

Kun toimintaolosuhteet valitaan huolella, esimerkiksi väliaineen suihkutukcen nopeus ja sen tangettikulmaa, tiettyä kokoa suuremmat osaset voidaan pitää sisällä myllyn kammiossa siihen saakka kunnes ne ovat hajonneet riittävästi, kun taas pienemmät osaset kulkeutuvat purkausaukoile.

Tähän saakka tällaiset väliainekäyttöiset myllyt eivät kuitenkaan toimineet tyydyttävästi muuta kuin sellaisten kiinteiden aineiden jauhamisessa, jotka ovat sopivan kuivassa muodossa. Jauhatuksen laatu on huono ja jopa tukkeentumista aukoissa esiintyy, jos jauhettavassa aineessa on liikaa nestettä. Tämä on osoittautunut haitaksi niillä aloilla, joilla haluttaisiin jauhaa nestepitoisia aineita kuten vetelää savea. Esimerkiksi TiC^rn pigmentin tapauksessa, joka on Tielain höyryyntymisvaiheen hapetustuote, muodostuneet osaset ovat usein koottuina vetistä savenkaltaista ainetta. Kun sitten käytetään väliainekäyttöistä myllyä, jota tarvitaan osaskerääntymien hajottamiseen, on huomattu, että jauhettava aine on ensin kuivatettava käyttämällä kalliita kuivatusmenetelmiä.

On ilmeistä että neste-energiamylly, jossa kuivatus ja jauhaminen tapahtuvat samanaikaisesti on tarpeellinen.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan väliainekäyttöinen hajotus-mylly, jossa ei ole aikaisempien laitteiden epäkohtia.

3 59345

Keksinnön mukaiselle laitteelle on pääasiallisesti tunnusomaista, että e) syöttökanava jauhettavaa ainetta varten on apuväliaineen syöttökanavan ympäröimä, joka jauhettavan aineen syöttökanavan poistokohdan ympärillä muodostaa rengaskanavan, minkä ansiosta apuväliaine voidaan johtaa vähintään äänen nopeudella sellaisella tavalla, että se ympäröi ja hajottaa poistokohdasta virtaavan jauhettavan aineen.

Keksintöä kuvataan nyt tarkemmin liittyen oheisiin piirustuksiin, jotka eivät ole mittakaavassa, mutta joissa samoja viitenumerolta on käytetty kuvaamaan samoja osia ja joissa kuvio 1 on sivuttaiskuva, osittain halkileikkauksena keksinnön mukaisesta laitteesta ja jossa lietteen syöttölaitetta yleensä on merkitty A:11a, kuvio 2 esittää vaakasuorana osittaisena halkileikkauksena kuvion 1 laitetta tulosuutinten tasolta, kuvio 3 esittää yksityiskohtaisesti lietteen syöttölaitetta A vaakasuorassa suunnassa leikattuna kuvio 3a on poikkileikkaus kuvion 3 linjalta 3a - 3a'.

Kuviossa 1 ja kuviossa 2, 1 on kaasumaisen jauhtusväliaineen suuntaaja ja ympäröi päätyseinämää 2 yleensä ympyränmuotoisessa jauhatus-kammiossa 3. Tuloaukot L, joista kuviossa on esitetty vain neljä, yhdistävät kokoojan ja jauhatuskammion. Kammion akselinsuuntaiset seinämät 5 ja 6 voivat olla suhteellisen samansuuntaiset, mutta parhaana pidetyssä suoritusmuodossa, joka on esitetty tässä, ne lähestyvät toisiaan lähestyttäessä kammion akselia. Ympyränmuotoinen purkausaukko 7 ja pakokaasunjohdin 8 sijaitsevat akselilla. Väliaine kustakin tuloaukosta h suuntautuu kohti päätyseinämää 2 yleensä kammion tangentin suunnassa, ts. kulmassa, joka sivuaa kammion keskusta keskipisteenä piirrettyä ympyrää, jonka säde on pienempi kuin kammion säde.

On edullista käyttää suurta määrää tällaisia kaasumaisen väliaineen tulo-aukkoja kokeissa on havaittu, että kaksitoista on sopiva määrä silloin kun kammion halkaisija on 69 cm.

Lietteen syöttölaite, jota yleensä kuvataan kirjaimella A, ja jonka toiminta selostetaan tarkemmin myöhemmin kuvion 3 yhteydessä, syöttää myllyyn nestepitoiset kiinteät aineet, jotka mieluiten ovat sellaisia kuin TiO^ pigmenttiliete, jossa on kiinteitä aineita ja vettä, kammion kehälle pitkin pidennettyä kanavaa 10, joka viimemainittu on lähes päätyseinämän 2 tangentin suuntainen jotta kiinteiden aineiden virtaus kammion pyörteeseen helpottuisi. Kanava 10 avautuu mieluiten kammioon suoraan läpi päätyseinämän 2 kuten on esitetty mutta vaihtoehtoisesti se saattaa avautua kammioon ylemmän akselinsuuntaisen seinämän 5 läpi läheltä päätyseinämää 2. Sylinterinmuotoinen purkausaukko, jonka muodostaa purkausaukko 7 yhdessä kartionmuotoisen tilan 9 kanssa, muodostaa keskipakoiserottimen, johon jauhettu tuote asettuu kerät- 1» 59345 tavaksi kun taas jauhatusväliaine virtaa ulos pakokaasujohdosta 8.

Viitaten kuvioon 3 ja lietteensyöttölaitteen A yksityiskohtiin, jonka avulla liete syötetään ja kuivataan, pitkänomainen kanava 10, jonka läpi kiinteät aineet lopulta kulkeutuvat jauhatuskammioon, muodostuu renkaan-muotoisista seinämistä 21, 22, jotka päättyvät reunuksiin 23, 2h ja joita pitävät yhdessä pultit 25 yhdessä O-rengastiivisteen kanssa, kuten on esitetty. Seinämän 22 jatke 27 muodostaa kehyksen 27, joka sisältää suurinopeuk-sisen kaasumaisen kuivatusväliaineen tuloaukon, ts. korkeapaineisen höyryn, joka tulee johdosta 28, joka leikkaa kanavan 10 suorassa kulmassa.

Kanavan 10 kanssa akselinsuunnassa on yhteydessä suhteellisen leveässä ylemmässä osassa lietteen syöttölaite, jota yleensä on merkitty numerolla 29, joka syöttöaukostaan 30 on yhteydessä säiliöön, jossa on kuivattava ja jauhettava liete. Johtoa 29 pitää kehyksen 27 suhteen oikeassa asemassa pultit 33· 0-renkaat 35 ovat yhteydessä välilevyn 3** kanssa, joka myös estää kaasumaisen kuivatusväliaineen vuodot.

Johto 29 jatkuu kehykseen 27 ja on konvergoidusti kavennettu etu-päästään niin että se muodostaa purkaussuuttimen 36. Viimemainittu on sijoitettu 1 eveämmän kanavan 10 keskelle ja jättää pienen renkaanmuotoisen tilan 37 kanavan reunuksen 38 ja purkaussuuttimen 36 väliin, jota kautta virtaa kaasumainen kuivatusväliaine niin että se ympäröi lietesuihkun, joka tunkeutuu ulos purkaussuuttimesta ja työntyy sitten kanavan 10 kapeampaan osaan.

Kun välilevyn 3*+ paksuutta vaihdellaan, vaihdellaan samalla renkaanmuotoisen tilan 37 kokoa.

Kuten kuviosta 3a selviää tarkemmin, lietejohto 29 muodostuu sisemmästä sylinterinmuotoisesta elementistä 1+1 ja ulommasta sylinterinmuotoisesta elementistä 1+2, jotka molemmat on molemmista päistään hitsattu. Tästä syystä johdon 29 pituuden suunnassa on kanava 39 lämmönsiirtoväliaineen ts. kylmän veden virtausta varten. Pitkänomaiset ohjauslevyt 1+3 ja 1+1+ on hitsattu sylinteriin 1+1 ja ne ulottuvat lähes koko kanavan 39 pituudelle. Niinpä lämmön-siirtoväliaine virtaa suurimmalta osalta kiertein varustettuun liitteeseen 1+5, kulkee johdon 29 pituuden kanavaa 39» palaa ja lopulta poistuu kiertein varustetusta liittimestä 1+6. On erityisen toivottavaa että se osa johtoa 29, joka joutuu alttiiksi suurinopeuksiselle kaasumaiselle kuivatusvälianeelle, joka tulee johdosta 28, on lämpötilan suhteen sopivasti säädeltävissä juuri lämmönsiirtoväliaineen avulla.

Mitä jauhatustapahtumaan tulee, keksinnössä kuvatun väliainekäyttöi-sen myllyn toiminta on samanlaista kuin aikaisempien myllyjen. Tässä mielessä viittaamme aikaisemmin mainittuun US-patenttiin 2 032 827 joka on annettu 5 59345

Andrewsille ja lisäksi US-patenttiin 3 U62 086, joka on annettu Bertrandille ja hänen työtovereilleen ja joiden esityksiin tässä yhteydessä viitataan.

Mitä tulee tässä keksinnössä esitettyihin parannuksiin, kaasumainen kuivausväliaine, joka mieluiten on höyryä, virratessaan melkoisen alhaisella nopeudella läpi putken 28 korkean paineen alaisena, saa lisää nopeutta niin että se saavuttaa ainakin äänen nopeuden kun se tulee ulos laitteesta, jota voisimme kutsua kapenevaksi-laajenevaksi suuttimeksi ja joka sijaitsee renkaan-muotoisessa tilassa 37 ja on yhteydessä lietteeseen, joka kulkee läpi purkaus-suuttimen 36 melkoisen alhaisella nopeudella. Massan ja lämmön muutokset purkaussuuttimen tuntumassa ovat äärettömän nopeita. On suotavaa, että kaasumainen kuivatusväliaine antaa riittävästi lämpöä niin että syntyvän seoksen lämpötila pysyy saturaatiolämpötilan yläpuolella. Jauhautuvat kiinteät aineet ovat tällöin ainakin pinnaltaan kuivia ennen jauhatuskammioon saapumistaan, jossa ne joutuvat kaasumaisen jauhatusväliaineen vaikutukselle alttiiksi, joka samaten kuin kaasumainen kuivatusväliaine on mieluiten höyryä.

Kaasumaisen kuivatusväliaineen kerros purkaussuuttimesta 36 purkautuva lietevirran ympärillä ei toimi ainoastaan kuivattimena, vaan estää myös kiinteiden aineiden kerääntymisen kanavaan 10. Samalla tavoin jäähdytysväliaineen, esimerkiksi jäähdytetyn veden virtaaminen kanavan 39 läpi, joka kuuluu lietteen-syöttöjohtoon 29 estää lietteen enenaikaisen kuivumisen johdon sisäseinämille tai purkaussuuttimeen 36. On erityisen tärkeää aloitettaessa ettei purkaus-suuttimen lämpötila kohoa kovin korkeaksi ennen kuin lietteen virtaaminen on alkanut, jotta kiinteät aineet eivät takertuisi johdon sisäseinämiin.

Vaikka suositellaan käytettäväksi useampaa tuloaukkoa U kaasumaista jauhatusväliainetta varten, kuten kuvioista 1 ja 2 ilmenee, on myös käytännöllistä jättää ne pois tietyissä olosuhteissa. Jos jauhatus on vain toisarvoinen seikka verrattuna kuivattamiseen, kaasumainen kuivatusväliaine, joka syötetään kammioon 3 kanavan 10 kautta riittää toimimaan myös jauhatusväli-aineena.

Vaikka tässä puheena olevaa keksintöä on erityisesti kuvattu soveliaaksi käsiteltäessä vettä sisältävää TiOg-lietettä, on ilmeistä että ne soveltuu myös monien muiden materiaalien käsittelyyn.

Esimerkki

Materiaali, jota on tarkoitus kuivattaa ja jauhaa on vedessä olevaa lietettä, joka muodostaa päällystämättömästä, rutiilista TiO^ista partikkelien muodossa, jolloin partikkelien keskimääräinen koko on 0,22 mikronia. Lietteen kiinteäainepitoisuus on painon mukaan 6h % ja sen syöttönopeus on 2760 kg/h.

6 59345 Väliainekäyttöinen mylly on sellainen kuin piirustusten yhteydessä on kuvattu. Akselinsuuntaiset seinämät supistuvat 8,6 cm:n kehäetäisyydeltä 5»7 cm:iin purkausaukon luona. Jauhatuskammion läpimitta on 69 cm. Laitteessa on kaksitoista tangentiaalista piirisuutinta, joiden kautta virtaa sisään 265°C lämpötilassa olevaa ja 10,5 kg/cm^ paineista höyryä virtautu nopeudella 1U5O kg/h jauhatuskammioon.

Kuivatusväliaineen lämpötila on U27°C ja se on höyryä, joka syöte-tään läpimitaltaan 7,3 cm olevaan syöttöjohtoon 31,6 kg/cm paineella ja virtaus-määrällä, joka on 3Ö00 kg/h. Renkaanmuotoinen tila, joka ympäröi lietteensyöttö-laitteen purkaussuutintä on 1,8 mm leveä. Kanava on U,8 cm läpimitaltaan kapeimmasta kohdasta heti purkaussuuttimen jälkeen ja laajenee läpimitaksi 7,3 cm, sen pituus suuttimesta jauhatuskammioon on 50 cm.

Jauhatuskammiosta purkautuvan höyryn lämpötila on 170°C. Höyryn ja pigmentin kokonaissuhde on 3,0.

Tuotteen laatu on määritelty samaksi kuin jos sama Ti02 kuivattaisiin erikseen ja jauhettaisiin tavanomaiseen tapaan. Lietteen syöttölaitteessa ei havaittu tukkeutumia pitkäaikaisen käytön aikana.

Claims (3)

1. Väliainekäyttöinen hajotusmylly, johon kuuluu a) jauhatuskammio (3), b) elimet käyttöväliaineen johtamiseksi jauhatuskammioon (3) sellaisella tavalla, että jauhatuskammiossa ylläpidetään vähintään yksi väliainepyörre, c) elimet (10) jauhettavan aineen johtamiseksi jauhatuskammioon (3), joihin elimiin kuuluu syöttökanava (30, Ui , 36) jauhettavaa ainetta varten ja sen kanssa injektorin tai ejektorin tapaisesti yhteistoimiva syöttökanava (28, 3Y) apuväliainetta varten sekä yhteinen syöttökanava (10) jauhettavan aineen johtamiseksi yhdessä apuväliaineen kanssa jauhatuskammioon (3), sekä d) elimet (7-9) väliaineiden ja kiinteiden aineiden poistamiseksi erikseen jauhatuskammiosta (3), tunnettu siitä, että e) syöttökanava (30, Ui , 36) jauhettavaa ainetta varten on apuväliaineen syöttökanavan (28, 37) ympäröimä, joka jauhettavan aineen syöttökanavan poisto-kohdan (36) ympärillä muodostaa rengaskanavan (37), minkä ansiosta apuväliaine voidaan johtaa vähintään äänen nopeudella sellaisella tavalla, että se ympäröi ja hajottaa poistokohdasta (36) virtaavan jauhettavan aineen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mylly, tunnettu elimistä (39, U3, UU) jauhettavan aineen syöttökanavan (30, U1 , 36) lämpötilan ohjaamista varten.

3· Patenttivaatimuksen 2 mukainen mylly, tunnettu siitä, että elimet jauhettavan aineen syöttökanavan (30, Ui, 36) lämpötilan ohjaamista varten ovat syöttökanavan ympäri sovitetun, lämmönsiirtoväliainetta varten tarkoitetun vaippakanavan (39) muodostamia. U. Patenttivaatimusten 1-U mukainen mylly, tunnettu siitä, että jauhettavan aineen poistokohta (36) muodostaa yhdessä apuväliaineen syöttökanavan (28, 37) viereisten osien (38) ja yhteisen syöttökanavan (10) kanssa kapene-van-laajenevan suuttimen apuväliainetta varten.