NO177457B - Fremgangsmåte for knusing med stor kraft i konisk knuser - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for knusing av et partikkelformet tilførselsmateriale i en konisk knuser, ifølge kravinnledningen.

I findeling av mineralmaterialer, blir maletrinnet eller reduksjonen av det knuste partikkels størrelse til et forholdsvis fint produkt, vanligvis utført med en trommel eller kulemølle, og er konvensjonelt akseptert som et av de største, om ikke det største energikrevende trinn i findelingsprosessen. Som et resultat har man anstrengt seg for å redusere energifor-bruket i maleoperasjonen.

En slik foreslått løsning er vist i US 4 537 287 som viser utførelse av maling ved bruk av et par parallelle kompres-jonsvalser orientert slik at de har et forholdsvis smalt gap mellom dem, som en strøm av materialet blir matet gjennom. Valsene er konstruert til å utøve tilstrekkelige kompresjonskrefter på materialet mellom valsene til å oppnå en findeling av matningsmaterialet. I noen tilfeller vil kompre-sjonskraften fra valsene resultere i at det skapes sammenhopninger eller briketter. Det viste findelingssystem er lite effektivt ved at det brukes en spenningsprosess med bare et trinn, som har vist seg å forbruke mer energi for et gitt reduksjonsforhold enn en flertrinns spenningsprosess for det samme gitte reduksjonsforhold. Selv om slike anordninger vist i patentet, vanlig kjent som valsepresser, er foreslått for bruk i sementindustrien for findeling av klinkermateriale, er det fremdeles nødvendig å bruke den konvensjonelle stang- eller kulemølle som et slutt-trinn i produksjonen av findelte materialer etter valsepressen. Val-sepressene har heller ikke mottatt kommersiell akseptering for findeling av forholdsvis harde materialer så som takonitt, kopper osv.

Koniske knusere blir normalt brukt som andre eller tredje trinns findelingsanordninger, og har ikke vært meget brukt for maling. US 4 697 745 viser at innstillingen av en konisk knuser kan gjøres smalere for å øke produksjonen av finpartikler, og at avsmalning av innstillingen krever ytterligere effekt for å oppnå tilsvarende knuser-produksjonsmengde. Denne tilleggsef-fekt kan leveres ved proporsjonal økning av eksenterdelens rotasjonshastighet. I tillegg, hvis innstillingen smalner utover konstruksjonsgrensen for en spesiell knuserenhet, vil den konstruerte knuserkraft i det nedre område av skålens foring blir overskredet, slik at knuseren "spretter" på grunn av at det genereres vibrasjoner i området ved justeringsringen. Denne "spretting" av knuseren har vist seg å være en betydningsfull hindring mot bruken av koniske knusere for å produsere store volumer av findelte produkter.

Det er således et behov for en energieffektiv, spen-ningsstyrende fremgangsmåte for å operere en konisk knuser for å produsere et betydelig volum av findelte partikler, og .i hovedsak å utføre maling-delen av en findelingskrets slik at den erstatter det konvensjonelle kulemølle- eller valsepresse-maleutstyr.

Den koniske knuser produserer således en større andel fine partikler ved generering av store kompresjonskrefter som oppnås ved å innsnevre knuserens innstilling under den spesifiserte grense, og også ved å øke skålens utløsingskraft over den spesifiserte grense for å hindre at skålen beveger seg oppover under normal drift.

For især å gjennomføre en knuseoperasjon med store krefter i en konisk knuser av kompresjonstypen, justeres knuseren slik at dens innstilling er smalere enn den spesifiserte konstruksjonsgrense for knuserenheten. I tillegg er skålens utløsningskraft, eller mengden av trykk som er nødvendig for å overvinne skålens forutinnstilte klemmekraft, øket ved å øke utløsningskraften over den spesifiserte konstruksjonsgrense. Når en konisk knuser er i drift, vil materialer som mates inn i knuser-hulrommet gjennomgå flere sykluser med store kompresjonskrefter under knusing som veksler med blandetrinn. Denne knuser/blander-syklusen tilsvarer omdreiningen av hodet i skålen. Disse modifikasjonene resulterer i en knuser/blander-syklus som forbedrer finfordeling og maling av partikler til den ønskede størrelse. En konisk knuser av denne type kan således erstatte en konvensjonell stang- eller kulemølle i en f inf ordelingskrets.

Formålet med oppfinnelsen er således å frembringe en fremgangsmåte for knusing av partikkelformet tilførselsmateriale i en konisk knuser som har en konisk hodedel anbrakt for omdreining rundt en vertikal akse inne i et hovedhus, og omgitt av en fast skål som har en skål foring med negativ konisk knuseroverflate, hvor skålen er utløsbart forspent mot huset med en spesifisert utløsningskraft, hvilken utløsningskraft har en spesifisert maksimumsgrense. Knuser-innstillingen eller den vertikale stilling av skålen i forhold til hodet er justerbar ved bruk av en justeringsring, og innstillingen er ved et punkt innenfor et spesifisert område og har en spesifisert minimumsgrense. Hodet dreier seg med en spesifisert effekt og hastighet, der effekten og hastigheten har spesifiserte maksimumsgrenser. Fremgangsmåten omfatter avsmalning av knuser-innstillingen utover den spesifiserte minimumsgrense for knusing av tilfør-selsmateriale med høy knuserkraft, og periodene med høy kraft veksler med perioder med reduksjon av de høye kreftene, som vil tillate en blanding og gradvis nedadgående bevegelse av tilfør-selsmateriale, samt økning av utløsningskraften over den spesifiserte maksimumsgrense for å fremme knuserens male-virkning i den smalnende innstilling.

De foran beskrevne mål og fordeler oppnås med knuseren ifølge foreliggende oppfinnelse, slik den er definert med de i kravene anførte trekk.

En foretrukken utførelse av oppfinnelsen skal nå beskrives med et eksempelvis utførelse og med henvisning til tegningen, hvor figur 1 i perspektiv og utsnitt viser et riss av en konisk knuser av en type som er justerbar for drift med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, figur 2 viser et skjematisk vertikalsnitt av et første trinn i knuser/blander-prosessen ifølge oppfinnelsen, figur 3 viser et skjematisk vertikalsnitt av det andre trinn i prosessen som er vist på figur 2, og figur 4 viser et skjematisk vertikalsnitt av det tredje trinn i knuser/blander-prosessen som vist på figur 2.

Den foreliggende oppfinnelse gjelder koniske knusere av en spesiell type som også er vist især i US 4 671 464, nemlig med et konisk hode som er drevet av en eksenter for omdreining rundt en fast aksel. Det imidlertid tenkes andre driftsformer av koniske knusere, omfattende, men ikke begrenset til, hydraulisk understøttede koniske knusere av en type som har akselen for understøttelse av hodet vertikalt justerbar, så vel som treghets-knusere som benytter en ubalansert svinghjulsvekt ved et drev av kuleleddtypen.

Den foreliggende knuser, generelt betegnet med 10, omfatter et fast hovedhus 12 med en vertikal ringformet vegg 14, hvis øvre del har et tykkere område 16 med en vinklet overflate 18 anordnet som et ringsete. Et konisk hode 20, som har en avtakbar ytre mantel 22, er plassert inne i huset 12, og er forbundet med et drivsystem, vist delvis og betegnet generelt med 24, for å bevirke en roterende bevegelse av hodet i huset. Denne roterende bevegelse kan forårsakes av en eksentrisk del 25 (vist på figurene 2-4) eller på annen kjent måte.

Hodet 20 roterer i et øvre område i knuseren 10, omfattende en negativ konkav overflate definert ved en skål 26 som er utstyrt med en skålforing 28. Skålen 26 har ringform, hvor den ytre flate 30 er gjenget for å tillate vertikal justering av skålen. En justeringsring 32 er anbrakt rundt skålens 26 ytre periferi har også en innvendig gjenge 34. Justeringsringen 32 har en nedre overflate 36, som i denne utførelse er skrå for å komplementere ringsete-overflaten 18 på huset 12.

En klemring 38 er anbrakt ovenfor justeringsringen 32, og er også gjenget på en indre overflate 40 slik at den kan skrus på skålens 26 utside. Minst en trykksylinder 42 er anordnet for å utøve en låsende kraft på den øvre overflate 44 av justeringsringen 32. Det øvre område 46 av skålen 26 er utformet til å danne en trakt 48. Skålen 26, skålforingen 28, justeringsringen 32, klemringen 38 og trakten 48 kan samlet betegnes som skål-enheten.

Før drift justeres knuseren 10 slik at den har en spesifisert innstilling eller åpning 50 mellom hodemantelen 22 og skålforingen 28. Innstillingen 50 oppnås ved hydraulisk utløsning av klemmesylindrene 42 på låseringen, og rotering av skålen 26 til den ønskede åpning 50 er oppnådd. Innstillingen 50 sikres ved å gjeninnføre trykket på klemmesylindrene 42. Generelt vil en smalere innstilling 50 gi en finere maling av det knuste produkt.

Konvensjonelle koniske knusere har normalt en slags mekanisme for å lette rask passering av uønskede materialer eller trampmaterialer, så som trampjern og/eller sammenhopninger av finpartikler. Slike apparater vil normalt enten være i form av et flertall hydrauliske tramp-utløsningssylindre 52, eller alternativt tramp-utløsningsfjærer (ikke vist). Under normal drift blir hydraulisk fluid pumpet inn i et øvre område 5.3 av sylinderen 52 for å utøve et trykk mot oversiden 54 på et stempel 56. Som kjent i teknikken, og som vist i US 4 478 373, vil under normal drift tramp-utløsningssylinderen 52 utøve en forutbestemt utløsningskraft, indikert ved pilen F, mot knuserskålen 26 gjennom justeringsringen 32. Kraften F holder således ringen 32 mot huset 14, med justeringsringens overflate 36 i kontakt med ringseteoverflaten 18.

Når et stykke uknuselig trampmateriale kommer inn i knuser-hulrommet som er generelt betegnet 57, vil hodet 20 utøve tilstrekkelig oppadgående kraft mot skålen 26 gjennom trampmaterialet til å overvinne utløsningskraften F som utøves av tramp-utløsningssylinderne 52. Ved overskridelse av et forutbestemt trykknivå, vil en triggeventil (ikke vist) bevirke at hydraulisk fluid blir pumpet fra det øvre område 53 og inn i en akkumulator (ikke vist) for å heve skålen vertikalt. Skålen 26 blir således løftet for å gi en midlertidig utvidelse av innstillingen 50, og tillate passering av trampmaterialet uten å skade knuseren 10. Når trampmaterialet har passert gjennom knuseren, blir det hydrauliske fluid tvunget fra akkumulatoren og tilbake inn i det øvre område 53 av sylinderen 52, og skålen 26 inntar igjen sin stilling på ringsetet 18.

Om ønsket kan et vannforskyvningsapparat 60 plasseres generelt ovenfor skålen 26 og hodet 20. Apparatet 60 er i utgangspunktet et rør 61 utstyrt med et flertall dyser 62 som hver retter en strøm av vann inn i knuserhulrommet 57 på knuseren 10. Vannet som føres inn i hulrommet 57 av apparatet 60 fukter hodemantelen 22 og skålforingen 28. Dette hindrer en oppbygging av finpartikler i knuseråpningen 50. Et slikt apparat er beskrevet i detaljert i US 4 671 474.

Konvensjonelle koniske knusere blir fremstilt med visse konstruksjonsparametre. Avhengig av enhetens størrelse og strukturelle støttekarakteristikker, vil innstillingen 50 være innenfor et konstruksjonsområde. For de fleste koniske knusere er den smaleste knuseråpning innenfor området omkring 9 mm. Man har funnet at en innstilling som er mindre enn den konstruerte minimumsinnstilling har en tendens til å bevirke at knuseren vibrerer eller "spretter" i området ved ringen 32. En har imidlertid også funnet, at når knuserinnstillingen 50 gjøres vesentlig mindre enn den forutinnstilte minimumsgrense, dvs i området 1,5 mm for en knuser med spesifisert smaleste innstilling på omkring 9 mm, kan det genereres betydelig kompresjons-knuserkrefter. Disse kompresjonskrefter produserer et vesentlig finere produkt, og tillater bruk av knuseren 10 som en energieffektiv erstatning for en kulemølle eller en valsepresse.

For å gjennomføre knusing ved den smaleste innstilling, brukes effekten til knuseren ved å øke eksentrerhastigheten over den spesifiserte maksimumsgrense. Eksentrerhastigheten økes ved å øke rotasjonshastigheten for drivsystemet 24.

En annen foretrukken modifikasjon på knuseren 10 for å oppnå høykraftsknusing er en økning i utløsningskraften F, over en spesifisert maksimumsgrense for knuseren 10, som har den effekt at man øker kraften som er nødvendig for å løfte skålen 26 når trampmaterialet er til stede. Denne økede kraften F gjør skålen 26 bedre i stand til å motstå kompresjonskreftene som genereres ved å smalne innstillingen 50 utover den spesifiserte maksimumsgrense, og fremmer malevirkningen av hodet 20 ved dets smalere innstilling. I den foretrukne utførelse er utløs-ningskraften F øket i området fra 30 til 150 % over den spesifiserte maksimumskonstruksjonsgrense for den spesielle knusermodell 10.

Det henvises nå til figurene 2 til 4. En konisk knuser justert for smal innstilling eller knusing med høy kompresjons-kraft vil indusere en flertrinns spenning i en seng med tilfør-selsmateriale 70. Med henvisning til figur 2, følger knuserhodet 20 den rotasjonssyklus inne i skålen 26 mellom en lukket eller knuserspenningsfase vist ved 72 og en utløst eller ikke-belastet fase 74. Det er under knuserfasen 72 at tilførselsmaterialet 70 begynner å bli findelt og formet til et partikkelseng. Figur 2 viser tilførselsmaterialet 70 når det entrer knuserhulrommet 57.

Med innstillingen 50 justert slik at den er smalere enn konstruert for den spesielle knuserenhet 10, utøver hodet 20 en kompres jons-knuseref f ekt mot sengen med materialet 70, som fremmer produksjon av en betydelig høyere proporsjon av finpartikler enn man oppnår bare ved å redusere innstillingen til konstruksjonsgrensen. Når hodet 20 dreier seg til den ubelastede fase 74, får materialet anledning til å skifte og løsne, og partiklene blir i stand til å blande seg med hverandre. Den økte utløsningskraft F hindrer uønsket "spretting" av knuseren, og sikrer skålen 26 på plass for å oppnå mer komplett maling av tilførselsmaterialet. Ved siden av knuserinnstillingen 50 og utløserkraften F, er en annen parameter ved konisk knuseropera-sjon kast T (best sett på figur 2) av hodet 20, som måles ved forskyvningen av hodet 20 mellom den bredeste åpning i ikke-belastningsfasen 74 og det smaleste punkt i knuserfasen 72. Hodets kast er avhengig av knuserstørrelsen, og kan endres ved å endre eksentrisiteten til eksenterdelen 25.

Det henvises nå til figur 3. Etter den første omdrein-ingssyklus, forskyves materialet 70 nedover under fasen uten belastning, til en midtstilling 76 på hodemantelen 22. Materialet gjennomgår nå en annen knuser- eller spenningsfase i likhet med den som skjedde på figur 2. En senere blandefase vil også skje i posisjonen 74 uten belastning, som også er vist på figur 2.

Det henvises nå til figur 4. Etter hvert som material-sengen forskyves lavere på mantelen 22 til en stilling 78, skjer en tredje knuser/blandersyklus. Etter denne siste knuse/blandefase, er materialet 70 malt til den ønskede fine grad, og vil passere gjennom knuseren 10. Rotasjonen av hodet 20 inne i skålen 26 utøver således en flerfoldig knuser/blandereffekt på tilfør-selsmaterialet 70, og de eksakte antall knuser/blandersyklus kan variere med typen av tilførselsmaterialet og knuserens rotasjonshastighet .

Når en gitt reduksjonsgrad er utført med denne fler-spennings-kompresjonsmetode, med en oppløsning/blandingsprosess som skjer mellom kompresjons/knusertrinnene, kan energibehovet for reduksjonen reduseres med så meget som 30 til 50 % i forhold til prosesser som benytter bare ett spenningstrinn.

Om spennings/blandesyklusen i denne knuseroperasjonen skulle generere briketter av finmalt og sammenpresset materiale, eller om materialet bare skulle gå igjennom knuseren som pulver, ville begge produktene lettere kunne brytes opp eller findeles når det passerer gjennom et følgende findelingstrinn, enn om findelingen ble utført på konvensjonell måte. I alle tilfeller vil knuseren 10 produsere en tilstrekkelig mengde findelte partikler til at den kan erstatte en konvensjonell kulemølle eller stangmølle i en findelingskrets. Ved justering av knuseren 10 for å oppnå den nevnte knusing med høy knuserkraft, hvor knuserinnstillingen 50 innsnevres betydelig under en konvensjonell og spesifisert konstruksjonsgrense, og hvor utløs-ningskraften F er øket over en spesifisert konstruksjonsgrense, vil således knuseren 10 utføre en syklisk spenning- eller knuser/blanderoperasjon til å skape et større volum av finmalte produkter enn hva som frembringes med konvensjonelt justerte knuserapparater, og med en brøkdel av energibehovet.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for knusing av et partikkelformet tilførselsmateriale i en konisk knuser som har en konisk hodedel innrettet for rotasjon om en vertikal akse i et hovedhus, og som er omgitt av en fast skål med en skålforing med negativ konisk knuseroverflate, hvor skålen er utløsbart forspent mot huset ved en spesifisert utløsningskraft, hvor utløsningskraften har en spesifisert maksimumsgrense, hvor knuserinnstillingen eller skålens vertikale posisjon i forhold til hodet er justerbart, hvor innstillingen ved et punkt ligger innenfor et spesifikt område og med en spesifikk minimumsgrense, hvor hodet roterer med en spesifikk hastighet, hvor knuseren arbeider innenfor et spesifikt effektområde, og hvor effekten og hastigheten har spesifikke maksimale grenser, KARAKTERISERT VED å begrense knuserinnstillingen utover den spesifikke minimumsgrense for å frembringe perioder med knusing av tilførselsmateriale med stor knusekraft, hvor disse perioder veksler med perioder med redusert knusekraft, slik at det tillates blanding og gradvis nedadgående bevegelse av tilførselsmaterialet, å øke utløsningskraf ten utover den spesifikke maksimumsgrense for å øke knuserens malevirkning i den begrensede innstilling, å øke krafttilførselen til knuseren utover de spesifikke maksimale grenser, å føre tilfør-selsmaterialet slik inn i knuseren at det faller ned mellom skålforingen og det koniske hode, og å knuse materialet under den begrensede innstilling og med den økte frigjøringskraft og effekt, slik at det produsers et signifikant finhetsgradforhold.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED å velge knuserinnstillingens minste spesifikke område til omkring 9 mm og å redusere innstillingen ytterligere til omkring 1,5 mm.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED å øke effekten over det spesifikke maksimumsnivå.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED å øke utløsningskraf ten i området fra 30 til 150 % over den spesifikke utløsningskraft.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED å la knuseren erstattes av en malemølle i en findelingskrets.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED å øke rotasjonshastigheten over den spesifikke grense.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED å benytte en anordning for å rette en fluidstråle inn i knuseren slik at hodet og skålforingen fuktes.