RU2245193C2

RU2245193C2 - Cryogenic grinding plant at temperature monitoring of zones

Info

Publication number: RU2245193C2
Application number: RU2002107136/03A
Authority: RU
Inventors: Е.И. Демихов (RU); Е.И. Демихов; Ю.А. Туфлин (RU); Ю.А. Туфлин
Original assignee: Зао "Рти, Технологии, Приборы, Материалы"
Priority date: 2002-03-21
Filing date: 2002-03-21
Publication date: 2005-01-27

Abstract

FIELD: crushing and grinding of various materials; food-processing industry; construction engineering; chemical industry; reworking of secondary wastes.

SUBSTANCE: proposed plant includes the following units connected in succession: proportioning unit, preliminary cooling chamber and grinding chamber and reservoir filled with liquid cryogenic agent. This reservoir is equipped with inner cylinder having blind cover and holes over perimeter for outlet of liquid cryogenic agent to cylinder, outer and inner resistive heaters wound on this cylinder and connected to monitoring and control unit; it is also provided with tube mounted vertically inside cylinder and intended for delivery of liquid and gaseous cryogenic agent to chambers of plant, electric valve connected to monitoring and control unit and used for control of pressure in reservoir by means of bypassing excessive pressure to preliminary cooling chamber.

EFFECT: enhanced homogeneity of grinding at retained properties of materials.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области дробления и измельчения различных материалов и может быть использовано в пищевой, строительной, химической промышленности и при переработке вторичного сырья.The invention relates to the field of crushing and grinding of various materials and can be used in the food, construction, chemical industries and in the processing of secondary raw materials.

Известна шаровая мельница (авторское свидетельство SU 1743640, класс В 02 С 19/18), которая снабжена патрубком для подвода криогенной жидкости без системы регуляции потока газа или жидкости. Недостатком такой системы является отсутствие автоматизированной подачи криоагента в измельчающее устройство.Known ball mill (copyright certificate SU 1743640, class B 02 C 19/18), which is equipped with a pipe for supplying cryogenic liquid without a system for regulating the flow of gas or liquid. The disadvantage of this system is the lack of automated supply of cryoagent to the grinding device.

Известен криогенный измельчитель вибрационного типа (патент US 05513809, класс В 02 С 17/14), который обеспечивает тонкое и однородное измельчение, но не снабжен системой контроля температуры процесса измельчения, что из-за наличия градиентов температуры в камерах не приводит к получению порошков с однородным размером частиц, что сводит на нет преимущества этого типа измельчителей.Known cryogenic shredder of vibration type (patent US 05513809, class B 02 C 17/14), which provides fine and uniform grinding, but is not equipped with a temperature control system of the grinding process, which due to the presence of temperature gradients in the chambers does not lead to the production of powders with uniform particle size, which negates the benefits of this type of grinders.

Известна установка для криогенного измельчения, включающая в себя последовательно соединенные дозирующее устройство, камеру предварительного охлаждения, камеру измельчения, резервуар с жидким криоагентом, в которой камера предварительного охлаждения и камера измельчения охлаждаются одним потоком паров криоагента, который подводится из резервуара (авторское свидетельство SU 1747167A1, класс В 02 С 19/18). Недостатком такой установки является невозможность точного задания и поддержания температуры измельчаемого материала, при этом теплообменник используется только для нагнетания паров криоагента из резервуара без активной его регуляции в различных рабочих точках, что не позволяет получать большей однородности измельчения и сохранения полезных свойств исходных материалов. Вышеприведенная установка является прототипом заявляемой.A known installation for cryogenic grinding, including a dosing device connected in series, a pre-cooling chamber, a grinding chamber, a tank with liquid cryoagent, in which the pre-cooling chamber and the grinding chamber are cooled by a single stream of cryogenic vapor that is supplied from the tank (copyright certificate SU 1747167A1, Class B 02 C 19/18). The disadvantage of this installation is the inability to accurately set and maintain the temperature of the material being ground, while the heat exchanger is used only for pumping cryoagent vapors from the tank without actively regulating it at various operating points, which does not allow obtaining more uniform grinding and preserving the useful properties of the starting materials. The above installation is the prototype of the claimed.

Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, состоит в получении большей однородности измельчения и сохранении полезных свойств исходных материалов (особенно пищевых и медицинских) путем расширения диапазона регулирования температуры и повышения скорости изменения температуры в камерах.The technical result achieved by the present invention is to obtain greater uniformity of grinding and preserve the useful properties of the starting materials (especially food and medical) by expanding the range of temperature control and increasing the rate of change of temperature in the chambers.

Сущность изобретения состоит в том, что в установке криогенного измельчения с температурным контролем зон, включающей в себя последовательно соединенные дозирующее устройство, камеру предварительного охлаждения и камеру измельчения, а также резервуар с жидким криоагентом, резервуар для жидкого криоагента дополнительно оборудован внутренним цилиндром с глухой верхней крышкой и отверстиями по периметру внизу для напуска жидкого криоагента в цилиндр; внешним и внутренним резистивными нагревателями, намотанными на этот цилиндр и подключенными к блоку контроля и регулирования; трубкой, установленной вертикально внутри цилиндра и предназначенной для подачи жидкого и газообразного криоагента в камеры установки; электроклапаном, подключенным к блоку контроля и регулирования и предназначенным для регулирования давления в резервуаре путем перепускания избыточного давления в камеру предварительного охлаждения. Однородность измельчения различных материалов зависит от однородности промораживания исходных материалов, а размер и форма измельченных частиц зависят от температуры исходных материалов. На сохранение полезных свойств пищевых и медицинских материалов после их измельчения сильно влияет скорость охлаждения исходных материалов. Поскольку физико-химические свойства измельченных материалов различны, то для получения однородных порошков с нужными свойствами необходимо иметь возможность регулировать как конечную температуру измельченного материала, так и скорость изменения этой температуры. Предлагаемое решение дает возможность регулировать в широких пределах эти важные технологические параметры.The essence of the invention lies in the fact that in the installation of cryogenic grinding with temperature control of zones, which includes a dosing device connected in series, a pre-cooling chamber and a grinding chamber, as well as a tank with liquid cryoagent, the tank for liquid cryoagent is additionally equipped with an inner cylinder with a blank top cover and holes along the perimeter below for the inlet of liquid cryoagent into the cylinder; external and internal resistive heaters wound on this cylinder and connected to the control and regulation unit; a tube mounted vertically inside the cylinder and designed to supply liquid and gaseous cryoagent to the installation chambers; an electrovalve connected to the control and regulation unit and designed to regulate the pressure in the tank by passing overpressure to the pre-cooling chamber. The homogeneity of the grinding of various materials depends on the uniformity of freezing of the starting materials, and the size and shape of the crushed particles depend on the temperature of the starting materials. The preservation of the beneficial properties of food and medical materials after grinding is greatly affected by the cooling rate of the starting materials. Since the physicochemical properties of the ground materials are different, in order to obtain homogeneous powders with the desired properties, it is necessary to be able to control both the final temperature of the ground material and the rate of change of this temperature. The proposed solution makes it possible to widely regulate these important technological parameters.

На фиг.1 представлена блок-схема установки криогенного измельчения с температурным контролем зон. На фиг.2 представлена конструкция резервуара для жидкого криоагента.Figure 1 presents the block diagram of the installation of cryogenic grinding with temperature control zones. Figure 2 presents the design of the tank for liquid cryoagent.

Установка криогенного измельчения с температурным контролем зон содержит дозирующее устройство 1, камеру предварительного охлаждения 2 и камеру измельчения 3, резервуар с жидким криоагентом 4, оборудованный внутренним цилиндром 5 с глухой верхней крышкой и отверстиями по периметру внизу для напуска жидкого криоагента в цилиндр; внешним 6 и внутренним 7 резистивными нагревателями, намотанными на этот цилиндр 5 и подключенными к блоку контроля и регулирования 8; трубкой 9, установленной вертикально внутри цилиндра и предназначенной для подачи жидкого и газообразного криоагента в камеры установки; электрическим клапаном 10 подключенным к блоку контроля и регулирования 8 и предназначенным для регулирования давления в резервуаре путем перепускания избыточного давления в камеру предварительного охлаждения 2. При работе установки криогенного измельчения резервуар 4 должен быть герметично закрыт. Поэтому электрический разъем 11 для соединения с блоком контроля и регулирования 8 должен быть герметичным, крышка 12 заливного отверстия также должна быть герметичной. Электрический клапан 10 включает в себя вентиль 13 и обмотку 14.A cryogenic grinding unit with temperature-controlled zones comprises a metering device 1, a pre-cooling chamber 2 and a grinding chamber 3, a tank with liquid cryoagent 4, equipped with an inner cylinder 5 with a blank top cover and perimeter holes below to let the liquid cryoagent into the cylinder; external 6 and internal 7 resistive heaters wound on this cylinder 5 and connected to the control and regulation unit 8; a tube 9 mounted vertically inside the cylinder and designed to supply liquid and gaseous cryoagent to the installation chambers; an electric valve 10 connected to the control and regulation unit 8 and designed to regulate the pressure in the tank by passing overpressure to the pre-cooling chamber 2. When the cryogenic grinding unit is in operation, the tank 4 must be hermetically closed. Therefore, the electrical connector 11 for connection with the control and regulation unit 8 must be tight, the filler cap 12 must also be tight. The electric valve 10 includes a valve 13 and a winding 14.

Установка криогенного измельчения работает следующим образом.Installation of cryogenic grinding works as follows.

Если давление Р внутри резервуара 4 равно атмосферному, как и в камерах установки криогенного измельчения, то уровень криоагента в цилиндре 5 равен уровню криоагента в резервуаре 4 и криоагент в камеры предварительного охлаждения и измельчения (2 и 3) не поступает. Изменение температуры измельчаемого материала происходит только из-за внешнего тепло/хладопритока. После закрытия электрического клапана 10 и подогрева жидкого криоагента нагревателями 6 и 7 давление паров криоагента в резервуаре 4 возрастет и превысит атмосферное, уровень жидкого криоагента в цилиндре 5 повысится, пары криоагента из верхней части цилиндра 5 по трубе 9 устремятся в камеры установки, охлаждая измельчаемый материал. Внутренний нагреватель 7, нагревая лишь малый объем криоагента в цилиндре 5, значительно ускоряет испарение жидкого криоагента, быстро увеличивая поток газообразного криоагента по трубе 9 и, тем самым, быстро изменяет температуру измельчяемого материала. При подаче максимальной мощности блока контроля и регулирования 8 на нагреватель 6 давление в резервуаре 4 из-за быстрого испарения жидкого криоагента резко возрастет, уровень жидкого криоагента в цилиндре 5 резко повысится и превысит верхний уровень трубки 9. Жидкий криоагент по трубке 9 начнет поступать в камеры установки, охлаждая их содержимое до температуры жидкого криоагента, Таким образом, резервуар для жидкого криоагента 4, снабженный цилиндром 5, внешним и внутренним нагревателем 6 и 7, трубкой 9, клапаном 10, управляемый блоком контроля и регулирования (программно) 8, позволяет установить любую температуру измельчаемого материала от комнатной до температуры жидкого криоагента с требуемой для конкретного измельчаемого материала скоростью, обеспечивая тем самым получение однородных частиц заданного размера и заданных свойств.If the pressure P inside the tank 4 is equal to atmospheric, as in the chambers of the cryogenic grinding unit, then the level of the cryoagent in the cylinder 5 is equal to the level of the cryoagent in the tank 4 and the cryoagent does not enter the preliminary cooling and grinding chambers (2 and 3). The change in temperature of the material being ground is only due to external heat / cold influx. After closing the electric valve 10 and heating the liquid cryoagent with heaters 6 and 7, the vapor pressure of the cryoagent in the tank 4 will increase and exceed atmospheric pressure, the level of liquid cryoagent in the cylinder 5 will increase, the cryoagent vapor from the upper part of the cylinder 5 will flow through the pipe 9 into the installation chambers, cooling the crushed material . The internal heater 7, heating only a small volume of the cryoagent in the cylinder 5, significantly accelerates the evaporation of the liquid cryoagent, rapidly increasing the flow of gaseous cryoagent through the pipe 9 and, thereby, rapidly changing the temperature of the crushed material. When the maximum power of the control and regulation unit 8 is supplied to the heater 6, the pressure in the tank 4 will increase sharply due to the rapid evaporation of the liquid cryoagent, the level of liquid cryoagent in the cylinder 5 will rise sharply and exceed the upper level of the tube 9. The liquid cryoagent through the tube 9 will begin to flow into the chambers installations, cooling their contents to the temperature of the liquid cryoagent. Thus, the tank for liquid cryoagent 4, equipped with a cylinder 5, an external and internal heater 6 and 7, a tube 9, a valve 10, controlled by the control unit I and control (software) 8, allows to set any temperature crushed material from room temperature to a liquid cooling agent required for the particular material to be ground speed, thereby obtaining uniform particles of a predetermined size and predetermined properties.

Claims

A cryogenic grinding plant, which includes a metering device connected in series, a pre-cooling chamber and a grinding chamber, as well as a tank with a liquid cryoagent, characterized in that the tank for liquid cryoagent is additionally equipped with an inner cylinder with a blank top cover and perimeter openings at the bottom for liquid inlet cryoagent into the cylinder, with external and internal resistive heaters wound on this cylinder and connected to the control and regulation unit, with a tube installed vertically inside the cylinder and designed to supply liquid and gaseous cryoagents to the chambers of the installation, an electrovalve connected to the control and regulation unit and designed to control the pressure in the tank by passing overpressure to the pre-cooling chamber.