RU116073U1

RU116073U1 - ELECTRIC DISCHARGE PLANT FOR CRUSHING SOLID MINERAL RAW MATERIALS

Info

Publication number: RU116073U1
Application number: RU2012104195/13U
Authority: RU
Inventors: Евгений Григорьевич Крастелев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Кварцевая Компания"
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2012-02-07
Publication date: 2012-05-20

Abstract

1. Электроразрядная установка для дробления минерального сырья, включающая высоковольтный генератор импульсного тока, рабочую камеру с заземленным и высоковольтным рабочими электродами и с приспособлениями для подачи и выгрузки продукта, а также подачи и выпуска изолирующей промывочной жидкости, отличающаяся тем, что высоковольтный генератор импульсного тока содержит первичный емкостной накопитель энергии, который через тиристорный коммутатор соединен с первичной обмоткой повышающего импульсного трансформатора, к вторичной обмотке которого подсоединен высоковольтный емкостной накопитель энергии, выполненный в виде двух изолированных друг от друга коаксиальных цилиндрических электродов, образующих конденсатор, высоковольтный вывод которого через искровой газовый разрядник непосредственно соединен с центральным высоковольтным рабочим электродом рабочей камеры. ! 2. Электроразрядная установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве изолирующей промывочной жидкости рабочей камеры использована деионизированная вода с удельным сопротивлением не менее 200 кОм·см. ! 3. Электроразрядная установка по п.1, отличающаяся тем, что первичный емкостной накопитель энергии состоит из нескольких соединенных параллельно модулей, каждый из которых содержит накопительные конденсаторы и тиристорный коммутатор. ! 4. Электроразрядная установка по п.1, отличающаяся тем, что ввод напряжения в рабочую камеру выполнен в донной части камеры, а зона дробления, образованная центральным высоковольтным и заземленным кольцевым электродами, находится в верхней части камеры, при этом часть камеры от ввода напряжения до зоны д 1. An electric discharge installation for crushing mineral raw materials, including a high-voltage pulse current generator, a working chamber with grounded and high-voltage working electrodes and with devices for feeding and unloading the product, as well as feeding and discharging an insulating flushing liquid, characterized in that the high-voltage pulse current generator contains a primary capacitive energy storage device, which is connected through a thyristor switch to the primary winding of a step-up pulse transformer, to the secondary winding of which a high-voltage capacitive energy storage device is connected, made in the form of two coaxial cylindrical electrodes isolated from each other, forming a capacitor, the high-voltage output of which is directly through a spark gas gap connected to the central high-voltage working electrode of the working chamber. ! 2. An electric discharge installation according to claim 1, characterized in that deionized water with a resistivity of at least 200 kΩ · cm is used as the insulating flushing liquid of the working chamber. ! 3. Electric discharge installation according to claim 1, characterized in that the primary capacitive energy storage consists of several modules connected in parallel, each of which contains storage capacitors and a thyristor switch. ! 4. The electric discharge installation according to claim 1, characterized in that the voltage input into the working chamber is made in the bottom part of the chamber, and the crushing zone formed by the central high-voltage and grounded ring electrodes is located in the upper part of the chamber, while the part of the chamber from voltage input to zone d

Description

Полезная модель относится к устройствам для измельчения твердых материалов и предназначена для селективного измельчения твердого непроводящего продукта, например, минерального или вторичного кварцевого сырья, исходной крупностью от -40 мм до конечного продукта крупностью, варьируемой в зависимости от решаемых задач, и может быть использована, в частности, в области обогащения полезных ископаемых.The utility model relates to devices for grinding solid materials and is intended for selective grinding of a solid non-conductive product, for example, mineral or secondary quartz raw materials, with an initial particle size of -40 mm to the final product with a particle size that varies depending on the tasks to be solved, and can be used in in particular in the field of mineral processing.

Наиболее близкой к заявляемому устройству по своей конструкции и достигаемому результату является электроразрядная установка для дробления твердых материалов, включающая высоковольтный генератор импульсного тока, рабочую камеру с заземленным и высоковольтным рабочими электродами и с приспособлениями для подачи и выгрузки продукта, а также подачи и выпуска изолирующей промывочной жидкости, известная из патента РФ №2089294 кл. В03С 19/18.The closest to the claimed device in its design and the achieved result is an electric-discharge installation for crushing solid materials, including a high-voltage pulse current generator, a working chamber with a grounded and high-voltage working electrodes and with devices for supplying and discharging the product, as well as supplying and discharging an insulating washing liquid , known from the patent of the Russian Federation No. 2089294 class. B03C 19/18.

Недостатком известной установки является ее конструктивная сложность и высокая энергоемкость процесса дробления.A disadvantage of the known installation is its structural complexity and high energy consumption of the crushing process.

Полезная модель направлена на решение задачи повышения эффективности и увеличения ресурса работы установки за счет обеспечения возможности работы в непрерывном режиме с высокой частотой повторения импульсов.The utility model is aimed at solving the problem of increasing efficiency and increasing the service life of the installation by providing the possibility of continuous operation with a high pulse repetition rate.

Технический результат - создание и использование генератора мощных высоковольтных импульсов с амплитудой напряжения до 500 кВ и наносекундной длительностью (70 нс) импульсов разрядного тока в установке для дробления твердого минерального сырья с выполнением требований электромагнитной совместимости, что достигается закрытой коаксиальной конструкцией генератора высоковольтных импульсов и объединенной с ним рабочей камеры, а также использованием в качестве источника электропитания электромашинного агрегата, обеспечивающего полную развязку от питающей сети.EFFECT: creation and use of a generator of high-power high-voltage pulses with a voltage amplitude of up to 500 kV and a nanosecond duration (70 ns) of discharge current pulses in an installation for crushing solid mineral raw materials with the fulfillment of electromagnetic compatibility requirements, which is achieved by the closed coaxial design of the high-voltage pulse generator and combined with a working chamber, as well as the use of an electric machine unit as a source of power, providing a complete range of a call from the mains.

Поставленная цель достигается за счет того, что в электроразрядной установке для дробления минерального сырья, включающей высоковольтный генератор импульсного тока, рабочую камеру с заземленным и высоковольтным рабочими электродами и с приспособлениями для подачи и выгрузки продукта, а также подачи и выпуска изолирующей промывочной жидкости, высоковольтный генератор импульсного тока содержит первичный емкостной накопитель энергии, который через тиристорный коммутатор соединен с первичной обмоткой повышающего импульсного трансформатора, к вторичной обмотке которого подсоединен высоковольтный емкостной накопитель энергии, выполненный в виде двух изолированных друг от друга коаксиальных цилиндрических электродов, образующих конденсатор, высоковольтный вывод которого через искровой газовый разрядник непосредственно соединен с центральным высоковольтным рабочим электродом рабочей камеры..This goal is achieved due to the fact that in an electric-discharge installation for crushing mineral raw materials, including a high-voltage pulse current generator, a working chamber with a grounded and high-voltage working electrodes and with devices for supplying and discharging the product, as well as supplying and discharging an insulating washing liquid, a high-voltage generator the pulse current contains a primary capacitive energy storage device, which is connected through the thyristor switch to the primary winding of the boost pulse transformer a matron, to the secondary winding of which a high-voltage capacitive energy storage device is connected, made in the form of two coaxial cylindrical electrodes isolated from each other, forming a capacitor, the high-voltage output of which is directly connected to the central high-voltage working electrode of the working chamber through a spark gas discharger ..

А также за счет того, что в качестве изолирующей промывочной жидкости рабочей камеры использована деионизированная вода с удельным сопротивлением не менее 200 кОм см.And also due to the fact that deionized water with a resistivity of at least 200 kΩ cm was used as an insulating washing liquid for the working chamber

Целесообразно выполнение электроразрядной установки с первичным емкостным накопителем энергии, состоящим из нескольких соединенных параллельно модулей, каждый из которых содержит накопительные конденсаторы и тиристорный коммутатор.It is advisable to carry out an electric-discharge installation with a primary capacitive energy storage device consisting of several modules connected in parallel, each of which contains storage capacitors and a thyristor switch.

Ввод напряжения в рабочую камеру может быть выполнен в донной части камеры, а зона дробления, образованная центральным высоковольтным и заземленным кольцевым электродами, находится в верхней части камеры, при этом часть камеры от ввода напряжения до зоны дробления в начале рабочего цикла заполняется измельчаемым продуктом, а в дальнейшем служит подложкой, на которой происходит дробление подаваемого сверху сырья, а непрерывная выгрузка измельченного продукта осуществляется его выносом через боковой патрубок потоком подаваемой снизу камеры водыThe voltage input to the working chamber can be performed in the bottom of the chamber, and the crushing zone formed by the central high-voltage and grounded ring electrodes is located in the upper part of the chamber, while the part of the chamber from the voltage input to the crushing zone at the beginning of the working cycle is filled with the crushed product subsequently serves as a substrate on which the feed from above is crushed, and the crushed product is continuously unloaded by its removal through the side pipe with the flow supplied from below to water measures

Существо полезной модели поясняется фигурой 1, на которой представлена принципиальная схема электроразрядной установки.The essence of the utility model is illustrated by figure 1, which shows a schematic diagram of an electric discharge installation.

На вход генератора импульсов подается переменное напряжение величиной 220-350 вольт и частотой 400 Гц. Генератор импульсов построен по схеме с низковольтным импульсно заряжаемым первичным емкостным накопителем энергии 1 в виде набора конденсаторов, которые с помощью тиристорных коммутаторов разряжаются на первичную обмотку импульсного трансформатора 2. Для удобства эксплуатации и большей надежности работы, целесообразно выполнять первичный емкостной накопитель энергии из нескольких соединенных параллельно модулей. На схеме фиг.1 представлена установка, первичный емкостной накопитель энергии 1 которой содержит восемь модулей. Каждый из модулей первичного емкостного накопителя энергии включает в себя два разнополярно заряжаемых конденсатора, два выпрямительных диода и один быстродействующий тиристор. Например, в первый модуль входят конденсаторы С1 и С2, выпрямительные диоды D1 и D2, коммутирующий тиристор Т1, в последний из восьми модулей - конденсаторы С15 и С16, диоды D15 и D16 и коммутирующий тиристор Т8.An alternating voltage of 220-350 volts and a frequency of 400 Hz is supplied to the input of the pulse generator. The pulse generator is constructed according to the scheme with a low-voltage pulse-charged primary capacitive energy storage device 1 in the form of a set of capacitors, which, with the help of thyristor switches, are discharged to the primary winding of a pulse transformer 2. For ease of operation and greater reliability, it is advisable to carry out a primary capacitive energy storage from several connected in parallel modules. The diagram of figure 1 shows the installation, the primary capacitive energy storage device 1 of which contains eight modules. Each of the modules of the primary capacitive energy storage device includes two oppositely charged capacitors, two rectifier diodes, and one high-speed thyristor. For example, the first module includes capacitors C1 and C2, rectifier diodes D1 and D2, switching thyristor T1, the last of eight modules includes capacitors C15 and C16, diodes D15 and D16 and switching thyristor T8.

Конденсаторы первичного емкостного накопителя энергии в описываемой установке работают в однополярном режиме с малым реверсом напряжения. Импульсная зарядка конденсаторов сокращает время пребывания их под напряжением (не более 5 мс), что увеличивает ресурс работы конденсаторов. Разбиение первичного емкостного накопителя энергии на несколько параллельных модулей с независимой зарядкой и своими тиристорными коммутаторами дополнительно повышает надежность работы установки за счет облегчения режимов работы конденсаторов и тиристоров и позволяет повысить частоту повторения импульсов. Более того, такое решение обеспечивает сохранение работоспособности установки в целом даже при выходе из строя какого-либо элемента одной из цепочек, что очень важно для технологических установок.The capacitors of the primary capacitive energy storage device in the described installation operate in unipolar mode with a small voltage reversal. Pulse charging of capacitors reduces their residence time under voltage (no more than 5 ms), which increases the life of the capacitors. Dividing the primary capacitive energy storage device into several parallel modules with independent charging and their thyristor switches further increases the reliability of the installation by facilitating the operation of capacitors and thyristors and allows increasing the pulse repetition rate. Moreover, such a solution ensures that the plant as a whole remains operational even when any element of one of the chains fails, which is very important for technological plants.

Зарядка первичного емкостного накопителя энергии 1 происходит в течение 2,5 мс - времени одного периода питающего напряжения частотой 400 Гц путем отпирания на это время тиристорного коммутатора 3. При этом в течение одной полуволны отпирается один из тиристоров и заряжаются конденсаторы одного плеча модулей, а в течение в второй полуволны - другой тиристор и заряжаются конденсаторы второго плеча. Зарядка конденсаторов одного из плеч происходит по цепи, включающей первичную обмотку импульсного трансформатора 2. Протекающий зарядный ток намагничивает сердечник трансформатора, подготавливая его к рабочему циклу трансформации импульса при разряде конденсаторов.The primary capacitive energy storage device 1 is charged within 2.5 ms — the time of one period of the supply voltage of 400 Hz by unlocking the thyristor switch 3 at that time. In this case, one of the thyristors is unlocked during one half-wave and the capacitors of one arm of the modules are charged, and the flow in the second half-wave is another thyristor and the capacitors of the second arm are charged. The capacitors of one of the arms are charged through a circuit that includes the primary winding of the pulse transformer 2. The flowing charging current magnetizes the core of the transformer, preparing it for the pulse transformation cycle during discharge of the capacitors.

Разряд конденсаторов осуществляется после окончания цикла зарядки спустя некоторое время (~2,5 мс), необходимое для надежного запирания тиристоров и завершения всех переходных процессов, путем одновременной подачи отпирающих импульсов управления на коммутирующие тиристоры Т1-Т8. При одновременном включении этих тиристоров разнополярно заряженные конденсаторы модулей коммутируются в последовательно соединенные цепочки, а суммарное (удвоенное) напряжение с амплитудой до 1000 В прикладывается к первичной обмотке повышающего импульсного трансформатора 2, с помощью которого осуществляется зарядка до полного рабочего напряжения высоковольтного конденсатора 4. Для получения выходного напряжения с амплитудой до 500 кВ импульсный трансформатор 2 имеет коэффициент передачи Ктр=500. В соответствие с этим коэффициентом выбрано соотношение суммарной емкости первичного накопителя и емкости высоковольтного конденсатора 4 Сперв/С≈(Ктр)2, при котором достигается максимальная эффективность передачи энергии из первичного контура во вторичный. Формирование импульса высокого напряжения с последующим пробоем и протеканием разрядного тока в рабочей камере 5 происходит при срабатывании одного искрового газового разрядника 6, установленного в цепи между высоковольтным конденсатором 4 и рабочей камерой 5. Высоковольтный конденсатор 4 представляет собой конструктивную емкость, образованную двумя коаксиальными цилиндрическими электродами с изоляцией трансформаторным маслом. Коаксиальное исполнение высоковольтного конденсатора 4, а также искрового газового разрядника 6 и рабочей камеры 5 позволяют получить малое выходное сопротивление разрядной цепи генератора, что обеспечивает эффективное вложение энергии в низкоомный канал разряда при наносекундной длительности импульсов тока.The capacitors are discharged after the end of the charging cycle after some time (~ 2.5 ms), which is necessary for reliable locking of the thyristors and the completion of all transient processes, by simultaneously supplying trigger control pulses to the switching thyristors T1-T8. When these thyristors are turned on simultaneously, the multipolarly charged capacitors of the modules are switched into series-connected circuits, and the total (doubled) voltage with an amplitude of up to 1000 V is applied to the primary winding of the step-up pulse transformer 2, with which it is charged to the full operating voltage of the high-voltage capacitor 4. To obtain output voltage with an amplitude of up to 500 kV pulse transformer 2 has a transfer coefficient Ktr = 500. In accordance with this coefficient, the ratio of the total capacity of the primary storage device and the capacity of the high-voltage capacitor 4 Sperv / C≈ (Ktr) 2 was chosen, at which the maximum efficiency of energy transfer from the primary circuit to the secondary is achieved. The formation of a high voltage pulse with subsequent breakdown and the flow of discharge current in the working chamber 5 occurs when one spark gas discharger 6 is installed, mounted in a circuit between the high voltage capacitor 4 and the working chamber 5. The high voltage capacitor 4 is a structural capacitance formed by two coaxial cylindrical electrodes with transformer oil insulation. The coaxial design of the high-voltage capacitor 4, as well as the spark gas discharger 6 and the working chamber 5, makes it possible to obtain a low output resistance of the generator discharge circuit, which ensures efficient energy input into the low-resistance discharge channel with nanosecond current pulses.

Рабочая камера 5, отделенная изолятором от газового разрядника 6, заполняется деионизованной водой. Она имеет два коаксиально расположенных электрода - заземленный кольцевой и высоковольтный штыревой, между которыми происходит разряд в воде или через подаваемые в промежуток куски минерального сырья. Вынос конечного продукта осуществляется через расположенный выше разрядного промежутка боковой патрубок потоком воды, подаваемой в камеру. Размер частиц выносимого продукта регулируется расходом подаваемой в камеру воды.The working chamber 5, separated by an insulator from the gas spark gap 6, is filled with deionized water. It has two coaxially located electrodes - a grounded ring and a high-voltage pin, between which there is a discharge in water or through pieces of mineral raw materials supplied to the gap. The removal of the final product is carried out through the lateral branch pipe located above the discharge gap by the flow of water supplied to the chamber. The particle size of the product to be removed is controlled by the flow rate of water supplied to the chamber.

Благодаря использованию импульсов с высокой амплитудой напряжения (до 500 кВ) и, как следствие, малой задержке пробоя промежутка, а также малой длительности разрядного тока (<100 нс) значительно облегчаются требования к проводимости воды, удельное сопротивление которой для эффективной работы установки должно быть не хуже 200-300 кОм-см.Thanks to the use of pulses with a high voltage amplitude (up to 500 kV) and, as a result, a small gap breakdown delay, as well as a short discharge current duration (<100 ns), the requirements for water conductivity are significantly facilitated, the resistivity of which should not be worse than 200-300 kOhm-cm.

Разработанная схема построения генератора импульсов в наибольшей мере отвечает требованиям к генераторам импульсов для технологических электроразрядных установок и позволяет снять многие ограничения, присущие традиционным решениям.The developed scheme for constructing a pulse generator to the greatest extent meets the requirements for pulse generators for technological electric-discharge installations and allows you to remove many of the limitations inherent in traditional solutions.

Claims

1. An electric-discharge installation for crushing mineral raw materials, including a high-voltage pulse current generator, a working chamber with a grounded and high-voltage working electrodes and with devices for supplying and discharging the product, as well as supplying and discharging an insulating washing liquid, characterized in that the high-voltage pulse-current generator contains primary capacitive energy storage device, which is connected through a thyristor switch to the primary winding of a step-up pulse transformer, to the secondary winding on which a high-voltage capacitive energy storage device is connected, made in the form of two coaxial cylindrical electrodes isolated from each other, forming a capacitor, the high-voltage output of which is directly connected to the central high-voltage working electrode of the working chamber through a spark gas discharger.

2. The electric discharge installation according to claim 1, characterized in that deionized water with a specific resistance of at least 200 kOhm · cm is used as an insulating washing liquid of the working chamber.

3. The electric discharge installation according to claim 1, characterized in that the primary capacitive energy storage device consists of several modules connected in parallel, each of which contains storage capacitors and a thyristor switch.

4. The electric-discharge installation according to claim 1, characterized in that the voltage input to the working chamber is made in the bottom of the chamber, and the crushing zone formed by the central high-voltage and grounded ring electrodes is located in the upper part of the chamber, while the part of the chamber from voltage input to the crushing zone at the beginning of the working cycle is filled with the crushed product, and subsequently serves as a substrate on which the feed from above is crushed, and the crushed product is continuously discharged by its removal of the side pipe feed water flow chamber below.