KR100729026B1

KR100729026B1 - Apparatus for grinding of particulate material

Info

Publication number: KR100729026B1
Application number: KR1020027008658A
Authority: KR
Inventors: 조른 튜볼그
Original assignee: 에프.엘. 스미스 에이/에스
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2001-01-19
Publication date: 2007-06-14
Also published as: JP2003520676A; PT1261431E; DK1261431T3; CN1400924A; RU2253512C2; KR20020062776A; ES2307582T3; WO2001054818A1; TW466136B; CN1139431C; AU2391501A; DE60134307D1; BR0107809A; MXPA02007282A; PL196219B1; EP1261431A1; ATE397493T1; CZ299850B6; PL356139A1; CZ20022579A3

Abstract

A description is provided of a method as well as an apparatus for grinding particulate material, such as cement raw materials, cement clinker or similar materials, in a roller mill (1) by subjecting the material to pressing action in a zone (13) between opposite, rotating surfaces where the material is directed to the grinding zone via a feed shaft (11). The method is peculiar in that the material in the feed shaft (11) is accelerated through the action of gravity to a desired velocity without involving essential air admixture, whereas the apparatus is peculiar in that the feed shaft is essentially of a vertical configuration, with a downwardly reduced cross-section, where the reduction of the shaft´s cross-sectional circumference per height unit is downwardly decreasing.The described configuration of the feed shaft has, surprisingly, proved that the material over a given height of fall may attain high velocities and that this is achievable without involving admixture of air into the material. It has thus been established that it will be possible for the material to attain velocities which are close to the velocity achievable in connection with the free fall of individual particles.

Description

Apparatus for grinding of particulate material

본 발명은 롤러프레스와 같은 롤러밀(roller mill)이나, 링-롤러밀, 수직한 밀 또는 유사한 장치에서, 시멘트 원료나, 시멘트 클링커(clinker), 또는 이와 유사한 재료와 같은 입자 재료를 분쇄하는 장치에 관한 것으로, 상기 축은 대체로 수직한 형태이고, 아래쪽으로 갈수록 감소되는 단면적을 갖는다. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a device for grinding a particle material such as a cement raw material, a cement clinker, or a similar material in a roller mill such as a roller press, a ring-roller mill, a vertical mill or a similar device. In which the axis is generally vertical and has a cross-sectional area that decreases downward.

전술된 종류의 장치는 선행기술이다.Devices of the kind mentioned above are prior art.

최근에, 분쇄기술의 발달은 분쇄과정의 비용효율의 개선에 주로 집중되어 왔다. 이와 관련하여, 주요 촛점은 분쇄과정의 작동상의 경제성을 향상시키는 것과, 분쇄기계의 성능등급에 대한 자본을 절감시키는 것이었다. 투자비용을 낮추기 위해서 널리 사용된 방법은 기계의 작동속력을 올려서, 기계의 생산성을 높이는 것이다. 물론, 기계의 작동속력은 단지 어느 정도까지 증가될 수 있고, 만약 롤러의 원 주 속도가 임의로 증가한다면, 예컨대 롤러 프레스의 작동과 관계해서 문제점들이 발생할 수 있다는 것은 알려진 사실이다.In recent years, the development of the grinding technique has been mainly focused on improving the cost efficiency of the grinding process. In this regard, the main focus has been to improve the operational economics of the grinding process and to save capital on the performance class of the grinding machine. A widely used method to lower investment costs is to increase the machine's operating speed, thereby increasing the machine's productivity. Of course, it is known that the operating speed of the machine can only be increased to some extent, and if the circumferential speed of the rollers is arbitrarily increased, problems may arise, for example with regard to the operation of the roller press.

이러한 작동문제는 많은 다른 원인의 탓으로 돌릴 수 있다. 이런 원인 중 하나는 롤러의 원주속도에 상응하는 범위로 롤러 프레스에서 분쇄될 재료의 가속을 성취하는 어려움이 될 수 있다. 상기 재료의 이러한 가속은 통상 물리적인 접촉에 의해 롤러나, 중력의 작용에 의해서 성취된다. 그러나, 롤러의 성능은 매우 짧은 작동범위로 제한되어 가속율을 심하게 제한하고, 축에서 중력은 축에 대한 재료의 마찰이나 재료 자체에 존재하는 마찰에 의해서 방해 받는다. 또한, 종래의 축에서 달성된 가속은 바람직하지 않은 공기와의 상당한 혼합을 수반할 것이며, 이것은 반대로 분쇄과정에 영향을 끼친다. 원형단면이나 사각형단면을 갖추고서 전체길이를 가로질러 동일한 단면적을 갖는 수직한 축의 사용은 중력이 고속으로 상기 재료를 가속시킬 수 있게 하나, 이 시나리오에서 입자들 사이의 거리가 동시에 증가하여서, 재료의 밀도를 감소시키고 공기의 혼합을 포함하게 된다. 피라미드나 원뿔형태의 축을 사용함으로써, 입자들 사이의 거리를 유지하는 것은 가능할 수 있으나, 이런 형태의 축에서 재료는 너무 많아서 도달할 수 있는 종결속도가 매우 작게 되는 마찰력에 의해서 영향받을 것이다. 이러한 통상의 축에서 단면의 원주는 선형적으로 감소하는 높이의 함수로 된다. 그러므로, 단위 높이에 대한 단면의 원주의 감소는 이들 축에 대해서 일정하게 된다.
These operational problems can be attributed to many other causes. One of these causes can be difficulty in achieving acceleration of the material to be crushed in the roller press in a range corresponding to the circumferential speed of the roller. This acceleration of the material is usually achieved by the action of rollers or gravity by physical contact. However, the roller's performance is limited to a very short operating range, severely limiting the rate of acceleration, and gravity in the shaft is hampered by friction of the material against the shaft or friction present in the material itself. In addition, the acceleration achieved on conventional shafts will involve significant mixing with undesirable air, which in turn affects the grinding process. The use of a vertical axis having a circular cross section or a square cross section with the same cross-sectional area across its entire length allows gravity to accelerate the material at high speed, but in this scenario the distance between the particles increases simultaneously, This reduces the density and involves mixing of air. By using a pyramid or conical axis, it may be possible to maintain the distance between the particles, but in this type of axis there will be too much material and will be influenced by the frictional force that the termination rate that can be reached is very small. The circumference of the cross section in this conventional axis is a function of the linearly decreasing height. Therefore, the reduction of the circumference of the cross section with respect to the unit height is constant for these axes.

본 발명의 목적은 전술한 단점을 해결하기 위한 장치를 제공하는 데에 있다. It is an object of the present invention to provide an apparatus for solving the above disadvantages.

이것은 서론에서 언급한 종류의 방법에 의해서 성취되되, 단위높이에 대한 축의 단면의 원주의 감소율은 아래쪽으로 갈수록 줄어드는 것을 특징으로 한다. This is accomplished by a method of the kind mentioned in the introduction, characterized in that the rate of reduction of the circumference of the axis cross section with respect to the unit height decreases downward.

상기 이송축의 기술된 형태는 놀랍게도 주어진 낙하 높이에 대하여 재료가 높은 속도를 달성할 수 있다는 것과, 이것은 재료안에 공기의 혼합을 포함하지 않고서 실행할 수 있음이 증명되었다. 그러므로, 재료가 개개 입자의 자유낙하와 관련해서 달성될 수 있는 속도와 가까운 속도를 달성하는 것이 가능함이 입증되었다.The described form of the feed shaft has surprisingly proved that the material can achieve a high velocity for a given drop height, and this can be done without involving the mixing of air in the material. Therefore, it has been demonstrated that it is possible for the material to achieve a speed close to that which can be achieved with respect to the free fall of the individual particles.

재료는 1.5m/s이상의 속도로 가속될 수 있다. 그러나, 재료가 5m/s이상의 속도로, 바람직하기로는, 10m/s이상의 속도로 가속되는 것이 바람직하다.The material can be accelerated to speeds of 1.5 m / s or more. However, it is preferred that the material is accelerated at a speed of at least 5 m / s, preferably at a speed of at least 10 m / s.

본 발명에 따른 단면의 특징의 예는, 예컨대 천천히 작동하는 수도꼭지로부터 자유낙하하는 물분사(water jet)와 구별된다. 상부의 수도꼭지의 출구에서 물의 유량은 매우 적은데, 물분사의 폭은 출구와 대체로 상응하다. 또한, 물분사의 아래쪽에서 중력은 물의 유량을 증가시키나, 이것은 물분사 전체를 통한 물의 유량이 같고 물분사 전체를 통한 밀도도 같기 때문에, 물분사의 단면이 더 작다는 것을 의미한다. 이러한 방법으로 물분사는 거의 쌍곡선의 형상으로 되고 낙하높이의 함수로서 단면적의 특징이 다음 공식에 의해 표현될 수 있다.
Examples of features of the cross section according to the invention are distinguished, for example, from a water jet which falls free from a slowly actuating faucet. The flow rate of water at the outlet of the upper faucet is very small, with the width of the water spray generally corresponding to the outlet. In addition, gravity at the bottom of the water spray increases the flow rate of the water, but this means that the cross section of the water spray is smaller because the water flow rate through the water spray is the same and the density through the water spray is the same. In this way, the water jet is almost hyperbolic in shape and the cross-sectional area as a function of the drop height can be expressed by the following formula.

여기서, A는 단면적이고,

는 체적유량, g는 중력가속도, h는 낙하높이, Δ는 재료에서의 마찰을 나타내는 수정요소이고 물에 대해서는 0에 가까운 작은 값이다. Where A is cross-sectional,

Is the volumetric flow rate, g is the gravitational acceleration, h is the drop height, and Δ is the correction factor that represents the friction in the material.

물분사는 대체적으로 원형으로 가정되어야만 하고, 그러므로 물분사의 원주는 다음 공식으로 계산되어질 수 있다.
The water spray must be assumed to be generally circular, and therefore the circumference of the water spray can be calculated by the formula:

여기서, O는 물분사의 원주이고, D는 물분사의 직경이다.Where O is the circumference of the water spray and D is the diameter of the water spray.

전술한 공식으로부터 알 수 있듯이, 원주는 낙하높이에 비례하지 않고 낙하높이의 4승근에 반비례한다.As can be seen from the above formula, the circumference is not proportional to the drop height, but inversely proportional to the four square roots of the drop height.

본 발명에 따르면 상기 축은 그 단면적이 본래 상기 공식에서 정의된 대로 낙하높이의 함수로서 형성되는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 축을 통해서 입자 재료를 이송할 때 발생하는 마찰을 참작하기 위해서 수정요소(Δ)는 0과 0.2 사이 의 값, 바람직하게는 0.1보다 작아야만 한다.According to the invention it is preferred that the shaft is formed as a function of the drop height, as its cross section is originally defined in the formula. In order to take into account the friction occurring when transporting the particulate material through the axis according to the invention, the modifying element Δ must be between 0 and 0.2, preferably less than 0.1.

예컨대, 다수의 피라미드나 원뿔형 단면으로 상기 축이 구성될 수 있어서, 축의 단면의 원주의 감소율은 점차 아래쪽으로 줄어드는 경향으로 감소한다. 이러한 축의 모양이 전술된 수학식 1으로부터 너무 많이 벗어나지 않게 하기 위해서, 통합된 단면의 수는 적어도 3개, 바람직하게는 적어도 5개, 가장 바람직하게는 적어도 10개인 것이 바람직하다. For example, the axis may consist of a number of pyramids or conical cross sections, so that the rate of reduction of the circumference of the cross section of the axis is gradually reduced downward. In order to ensure that the shape of this axis does not deviate too much from Equation 1 described above, the number of integrated cross sections is preferably at least three, preferably at least five and most preferably at least ten.

그러나, 축의 단면의 원주의 감소율은 아래쪽으로 연속적으로 줄어드는 것으로 나타나고, 예컨대 상기 축이 트럼펫 형태로 되는 것이 바람직하다. However, the reduction rate of the circumference of the cross section of the shaft appears to decrease continuously downward, for example, it is preferable that the shaft is in the form of a trumpet.

원칙적으로, 중력의 작용에 의해 한 단계에서 더 낮은 단계로 임의의 입자 재료를 이동시키기 위해 본 발명에 따른 축을 사용할 수 있고, 이 목적을 위해서 축은 실제적으로 수직한 형태이어야 하는데, 축의 단면의 원주의 감소율은 아래쪽으로 갈수록 줄어드는, 아래쪽으로 감소된 단면을 갖는다.In principle, it is possible to use the axis according to the invention to move any particle material from one step to a lower step by the action of gravity, for which purpose the axis must be in a substantially vertical form, the circumference of the cross section of the axis The reduction rate has a downwardly reduced cross section that decreases downwards.

본 발명은 도면을 참조하여 아래에서 더 자세히 설명될 것이다.
The invention will be explained in more detail below with reference to the drawings.

도 1은 본 발명에 따른 이송축을 구비하는 롤러프레스 장치를 도시한 개략도이다.
1 is a schematic view showing a roller press device having a feed shaft according to the present invention.

도 1에는 두개의 마주보고서 회전하는 롤러(3,5)가 있는 롤러프레스(1)를 구 비한 장치가 도시되어 있다. 롤러프레스의 작동 동안에 분쇄될 재료는 이송컨베이어(9)와 이송축(11)을 통해서 저장소(7)로부터 롤러(3,5)사이에 있는 분쇄지역으로 이송된다. 1 shows an apparatus with a roller press 1 having two oppositely rotating rollers 3 and 5. The material to be crushed during the operation of the roller press is conveyed from the reservoir 7 to the grinding zone between the rollers 3 and 5 via the conveying conveyor 9 and the conveying shaft 11.

본 발명에 따르면, 상기 축은 아래쪽으로 갈수록 감소된 단면으로 형성되는데, 이와 같은 방법으로 단위 높이당 축의 단면의 원주의 감소율은 또한 아래쪽으로 갈수록 줄어든다. 이상적으로, 축은 중력가속도로 인해 한결같이 아래쪽으로 증가하는 재료의 속도에 반비례하는 아래쪽으로 감소하는 단면으로 형성되어 있다. 그러므로, 재료가 공기의 혼합없이 자유낙하의 속도와 가까운 속도를 달성하는 것을 가능하게 하며, 롤러 프레스가 더 높은 롤러 속도로 작동될 수 있게 하여, 생산율을 증가시킨다.According to the invention, the axis is formed with a reduced cross section downwards, in this way the rate of reduction of the circumference of the cross section of the axis per unit height also decreases downward. Ideally, the shaft is formed with a downwardly decreasing cross section which is inversely proportional to the velocity of the material, which constantly increases downward due to gravity acceleration. Therefore, it is possible for the material to achieve a speed close to the speed of free fall without mixing of air, and to allow the roller press to be operated at a higher roller speed, thereby increasing the production rate.

본 특허출원의 출원인은 전술된 지침에 따라서 형성된, 최종단면적이 0.1미터×0.1미터이고 높이는 5미터인 축으로 시험을 시행하였고, 공기와의 혼합없이 10m/s에 가까운 재료의 속도를 기록했다.The applicant of this patent application conducted a test with an axis having a final cross section of 0.1 m x 0.1 m and a height of 5 m, formed according to the above-mentioned guidelines, and recorded a speed of material close to 10 m / s without mixing with air.

Claims

A cement raw material having a roller mill 1 and a shaft 11 for conveying particulate material to the grinding zone 13 of the roller mill 1, the shaft having a substantially vertical shape and having a cross section decreasing downwardly. Or in an apparatus for grinding particulate materials such as cement clinkers or similar materials,

The reduction rate of the circumference of the cross section of the shaft per unit height decreases downwardly.

The method of claim 1 wherein the cross-sectional area of the axis is a function of the drop height,

Where A is cross-sectional,

Is a volumetric flow rate, g is gravitational acceleration, h is drop height, and Δ is a value between 0 and 0.2.

An apparatus for crushing particulate material according to claim 1, wherein the shaft comprises three or more pyramids or conical cross sections.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, wherein the reduction rate of the circumference of the cross section of the shaft shows a continuous decrease toward the lower side.

5. Apparatus as claimed in claim 4, wherein the shaft is in the form of a trumpet.

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