Способ уплотнения сыпучего порошкового материала и устройство для его осуществления

Номер патента: 7210

Опубликовано: 25.08.2006

Автор: Рассел-Смит Кевен Воган

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ уплотнения сыпучего порошкового материала, который включает в себя следующие операции:

по меньшей мере, частичное заключение сыпучего порошкового материала в зоне уплотнения и

механическое интенсивное перемешивание заключенного в зоне уплотнения сыпучего порошкового материала при помощи по меньшей мере двух удлиненных вращаемых элементов, погруженных в заключенный в зоне уплотнения сыпучий порошковый материал, чтобы обеспечить меньший средний размер частиц и увеличенную BET площадь поверхности, причем каждый из вращаемых элементов имеет ось вращения и содержит множество расположенных с промежутками по оси образований для перемешивания, которые выступают наружу в перпендикулярном направлении от соответствующей оси вращения, при этом вращаемые элементы смещены в поперечном направлении и расположены друг над другом, в результате чего обеспечивается уплотнение сыпучего порошкового материала.

2. Способ по п.1, который предусматривает подачу сыпучего порошкового материала, подлежащего уплотнению, в направлении, перпендикулярном осям вращения вращаемых элементов, мимо вращаемых элементов.

3. Способ по п.1 или 2, в котором по меньшей мере два вращаемых элемента расположены друг над другом и вращаются в одном и том же направлении.

4. Способ по п.1, в котором по меньшей мере два вращаемых элемента расположены рядом друг с другом.

5. Способ по п.4, в котором по меньшей мере два расположенных рядом друг с другом вращаемых элемента вращаются в противоположных направлениях.

6. Способ по одному из пп.1-5, в котором имеется вертикальный градиент объемной плотности в заключенном в зоне уплотнения сыпучем порошковом материале, причем наибольшая объемная плотность имеется у основания зоны.

7. Способ по одному из пп.1-6, в котором вращаемые элементы, расположенные на различных высотах, вращаются с различными скоростями.

8. Способ по одному из пп.1-7, в котором оси вращения вращаемых элементов расположены главным образом параллельно друг другу и главным образом горизонтально.

9. Способ по одному из пп.1-8, в котором сыпучий порошковый материал уплотняют непрерывным образом, при этом сыпучий порошковый материал подают сверху от вращаемых элементов, а уплотненный сыпучий порошковый материал выгружают снизу от вращаемых элементов.

10. Способ по одному из пп.1-9, в котором механическое перемешивание сыпучего порошкового материала осуществляют в присутствии агента уплотнения.

11. Способ по п.10, в котором агент уплотнения представляет собой жидкость на водной основе.

12. Способ по п.10 или 11, в котором средняя концентрация агента уплотнения в уплотненном сыпучем порошковом материале меньше, чем средняя концентрация агента уплотнения в сыпучем порошковом материале, подлежащем уплотнению.

13. Способ по одному из пп.10-12, в котором создают условия для нагревания сыпучего порошкового материала во время механического перемешивания, при этом по меньшей мере часть агента уплотнения испаряется и удаляется из сыпучего порошкового материала, подлежащего уплотнению, или из уплотненного сыпучего порошкового материала.

14. Устройство для уплотнения и измельчения сыпучего порошкового материала, которое содержит

резервуар для, по меньшей мере, частичного заключения в нем объема сыпучего порошкового материала, причем в резервуаре образована зона приема или заключения сыпучего порошкового материала;

по меньшей мере два удлиненных вращаемых элемента, которые смещены в поперечном направлении и расположены друг над другом таким образом, что в рабочем состоянии они погружены в сыпучий порошковый материал в зоне приема или заключения сыпучего порошкового материала, и механически интенсивно перемешивают сыпучий порошковый материал, причем каждый из вращаемых элементов имеет ось вращения и содержит множество расположенных с промежутками по оси образований для перемешивания, которые выступают наружу в перпендикулярном направлении от осей вращения вращаемых элементов; и

средство привода вращаемых элементов, расположенных на различной высоте, с различными скоростями относительно их осей вращения, для перемешивания сыпучего порошкового материала в зоне его приема.

15. Устройство по п.14, в котором по меньшей мере два расположенных друг над другом вращаемых элемента вращаются в одном и том же направлении.

16. Устройство по п.14 или 15, в котором по меньшей мере два вращаемых элемента расположены рядом друг с другом.

17. Устройство по п.16, в котором по меньшеймере два расположенных рядом друг с другом вращаемых элемента вращаются в противоположных направлениях.

18. Устройство по одному из пп.14-17, в котором оси вращения вращаемых элементов являются главным образом параллельными и главным образом горизонтальными.

19. Устройство по одному из пп.14-18, которое содержит выпуск для уплотненного сыпучего порошкового материала, расположенный на малой высоте, и впуск для сыпучего порошкового материала, расположенный на большей высоте, чем выпуск, причем впуск, выпуск и вращаемые элементы выполнены таким образом, что в рабочем состоянии сыпучий порошковый материал, подлежащий уплотнению, подают через зону приема или заключения сыпучего порошкового материала в направлении, которое перпендикулярно осям вращения вращаемых элементов.

20. Устройство по одному из пп.14-19, которое содержит впуск агента уплотнения, ведущий в резервуар.

21. Устройство по одному из пп.14-20, которое содержит выпуск агента уплотнения из резервуара, предназначенный для удаления испаренного агента уплотнения.

Рисунок 1

 

Текст

Смотреть все

007210 Настоящее изобретение в общем имеет отношение к уплотнению сыпучего порошкового материала. В частности, оно имеет отношение к созданию способа и устройства для уплотнения сыпучего порошкового материала.US 2924847 раскрывает способ и устройство для изготовления агрегатов из порошкообразных материалов. Уплотнение, согласно данному патенту, достигается путем агломерации порошкообразных материалов, в присутствии значительного количества влаги. В DE 1767784 описан миксер для производства гранулированных изделий из порошкообразных материалов. US 3049750 раскрывает устройство для изготовления гранул из порошкообразных материалов, в частности из сажи, мокрым способом. US 3730663 раскрывает приводной гранулятор со сдвоенными валами; US 2828191 раскрывает способ и устройство для гранулирования сажи, в присутствии значительного количества воды. FR 2147552 раскрывает устройство для непрерывной переработки порошкообразных материалов с использованием процессов косвенного теплообмена. US 5947396 раскрывает систему ускорения частиц материалов для снижения размера твердых частиц поступающего в систему материала. В системе используются две взаимосвязанные цилиндрические камеры, каждая из которых оборудована вращаемым роторным узлом. Роторные узлы выровнены параллельно друг друга, расположены горизонтально с интервалом и работают в режиме встречного вращения. WO 03/018201 раскрывает технологическую установку для уменьшения размеров твердых частиц установленного размера при загрузке до установленного размера при выходе. Устройство по WO 03/018201 сходно с устройством по US 5947396, использующим горизонтально распределенные вращаемые элементы. В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, предлагается способ уплотнения сыпучего порошкового материала, причем указанный способ предусматривает, по меньшей мере, частичное заключение сыпучего порошкового материала в зоне уплотнения; и механическое интенсивное перемешивание заключенного в зоне уплотнения сыпучего порошкового материала при помощи по меньшей мере двух удлиненных вращаемых элементов, погруженных в заключенный в зоне уплотнения сыпучий порошковый материал, чтобы обеспечить меньший (более мелкий) средний размер частиц и увеличенную BET площадь поверхности, причем каждый из вращаемых элементов имеет ось вращения и содержит множество расположенных с промежутками по оси образований (узлов, деталей) для перемешивания, которые выступают наружу в перпендикулярном направлении от соответствующей оси вращения,при этом вращаемые элементы смещены в поперечном направлении и расположены друг над другом, в результате чего обеспечивается уплотнение сыпучего порошкового материала. Действие погруженных в материал вращаемых элементов и образований для перемешивания заключается не только в сжатии сыпучего порошкового материала, но и в механическом интенсивном перемешивании заключенного в зоне уплотнения сыпучего порошкового материала, без существенной флюидизации сыпучего порошкового материала, а также без создания каких-либо стабильных полостей в сыпучем порошковом материале. Обычно, каждый вращаемый элемент погружен в заключенный в зоне уплотнения сыпучий порошковый материал. Другими словами, обычно имеется столб (объем) сыпучего порошкового материала над всеми вращаемыми элементами. Способ может предусматривать подачу сыпучего порошкового материала, подлежащего уплотнению, в направлении, которое перпендикулярно осям вращения вращаемых элементов, мимо вращаемых элементов. По меньшей мере два вращаемых элемента, расположенных друг над другом, могут вращаться в одном и том же направлении. По меньшей мере два удлиненных вращаемых элемента преимущественно расположены рядом друг с другом. Когда по меньшей мере два вращаемых элемента расположены рядом друг с другом, они могут вращаться в противоположных направлениях. В заключенном в зоне уплотнения сыпучем порошковом материале может быть установлен вертикальный градиент объемной плотности, причем наибольшая объемная плотность имеется у основания зоны. Сыпучий порошковый материал может быть, по меньшей мере, частично заключен в зону уплотнения таким образом, что остается свободное пространство над заключенным в зоне уплотнения сыпучим порошковым материалом, причем перемешиваемый сыпучий порошковый материал может занимать по меньшей мере часть свободного пространства во время перемешивания. Оси вращения вращаемых элементов обычно расположены главным образом параллельно друг другу. Оси вращения преимущественно идут в боковом направлении (к боковым сторонам резервуара), например, являются главным образом горизонтальными. Сыпучий порошковый материал, по меньшей мере, частично может быть заключен в резервуаре. Вращаемые элементы могут вращаться таким образом, что точка на крайнем радиально внешнем периметре вращаемого элемента, погруженного в сыпучий порошковый материал, движется со скоростью ориентировочно от 3 до 100 м/с, а преимущественно ориентировочно от 20 до 23 м/с. Заключение в ограниченный объем сыпучего порошкового материала может предусматривать подачу сыпучего порошкового материала в резервуар. В результате, весь объем сыпучего порошкового ма-1 007210 териала может быть уплотнен внутри резервуара, что позволяет получить однородный объем порошкового материала, имеющего одинаковую объемную плотность внутри резервуара. Способ может предусматривать создание вибраций резервуара для предотвращения агломерации или образования осадка или слеживания порошкового материала на внутренних поверхностях резервуара. Способ может предусматривать удаление летучих частиц уплотненного сыпучего порошкового материала из резервуара. Следует иметь в виду, что способ может быть осуществлен непрерывным образом или периодическим образом, при этом выгрузку уплотненного сыпучего порошкового материала из резервуара и подачу сыпучего порошкового материала в резервуар производят периодически или управляемым образом (непрерывно). Таким образом, сыпучий порошковый материал может непрерывно поступать в резервуар, а уплотненный сыпучий порошковый материал может непрерывно выгружаться из резервуара, причем весь объем сыпучего порошкового материала внутри резервуара имеет, в условиях установившегося состояния, главным образом более высокую среднюю объемную плотность, чем вводимый в резервуар сыпучий порошковый материал. В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, сыпучий порошковый материал уплотняют непрерывным образом, при этом сыпучий порошковый материал подают сверху от вращаемых элементов, а уплотненный сыпучий порошковый материал выгружают снизу от вращаемых элементов. Способ может предусматривать измерение или определение объемной плотности уплотненного сыпучего порошкового материала, ранее его выгрузки из резервуара. Вместо этого, способ может предусматривать измерение или определение объемной плотности уплотненного сыпучего порошкового материала после его выгрузки из резервуара или во время перемешивания сыпучего порошкового материала,например, за счет измерения электрического тока электродвигателя (или электродвигателей), который используют для вращения вращаемых элементов. Вращаемые элементы могут вращаться с угловой скоростью от 100 до 3500 об/мин. Вращаемые элементы преимущественно вращаются с угловой скоростью от 500 до 1000 об/мин. В соответствии с наиболее предпочтительным вариантом вращаемые элементы преимущественно вращаются с угловой скоростью от 700 до 800 об/мин, например около 732 об/мин. Сыпучий порошковый материал до его уплотнения может иметь средний размер частиц меньше чем 1 мм. Обычно сыпучий порошковый материал имеет средний размер частиц меньше чем 0,5 мм и даже еще меньше, например около 0,15 мкм. Способ может предусматривать удаление пыли из резервуара. Отношение объемной плотности порошкового материала до его уплотнения к объемной плотности текучего уплотненного порошкового материала может составлять по меньшей мере 2:3. Преимущественно отношение объемной плотности порошкового материала до его уплотнения к объемной плотности текучего уплотненного порошкового материала составляет по меньшей мере 1:5, в зависимости от объемной плотности порошкового материала до его уплотнения и вида уплотняемого порошкового материала. Это отношение может достигать таких больших значений, как 1:10 или даже больше, например 1:12, в зависимости от объемной плотности порошкового материала до его уплотнения и вида уплотняемого порошкового материала. Механическое перемешивание сыпучего порошкового материала может быть осуществлено в присутствии агента уплотнения. Агент уплотнения присутствует в достаточно малых количествах, для обеспечения того, чтобы уплотненный сыпучий порошковый материал оставался текучим и, по существу,сухим и поэтому чтобы он не образовывал тестообразную массу, пасту, суспензию и т.п. Агентом уплотнения может быть полярная жидкость. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения агент уплотнения представляет собой жидкость на водной основе, например воду или умягченную воду. Когда агентом уплотнения является жидкость на водной основе, сыпучий порошковый материал ранее его уплотнения или в ходе уплотнения может содержать воду с концентрацией по массе, лежащей в диапазоне с нижним пределом около 0,5%. Однако нижний предел может быть таким низким, как ориентировочно 0,45%, или даже таким низким, как ориентировочно 0,4%. Верхний предел диапазона может быть таким высоким, как ориентировочно 10%, или даже выше и составлять ориентировочно 15% или даже ориентировочно 20%. Однако следует иметь в виду, что вид сыпучего порошкового материала, подлежащего уплотнению,может влиять на эффективный диапазон, в котором может быть использован водный агент уплотнения. Приведенные выше диапазоны являются желательными для уплотнения микрокремнезема, такого как твердые частицы кремнезема. Сыпучим порошковым материалом может быть гигроскопический материал. Сыпучим порошковым материалом может быть микрокремнезем, например плавленый кварц, выпавший в осадок кремнезем,коллоидный кремнезем или силикагель. Вместо этого сыпучий порошковый материал может быть выбран из группы, в которую входят углеродная сажа, уголь, зольная пыль, каолин и мета-каолин. Кроме того, сыпучий порошковый материал-2 007210 может быть выбран из группы, в которую входят Mn2O3, Mn3O4, V2O5, оксид алюминия (глинозем), боксит, цемент и шлак. Когда сыпучим порошковым материалом является порошковый кремнезем, он может иметь размер частиц меньше чем 0,5 мкм, а обычно меньше чем 0,2 мкм. Можно ожидать, что настоящее изобретение найдет особое (хотя и не исключительное) применение в уплотнении так называемых твердых частиц кремнезема. Способ может предусматривать добавление агента уплотнения в сыпучий порошковый материал,ранее или во время механического перемешивания сыпучего порошкового материала. Способ может предусматривать создание условий для снижения концентрации агента уплотнения во время или после механического перемешивания сыпучего порошкового материала. Таким образом,средняя концентрация агента уплотнения в уплотненном сыпучем порошковом материале может быть меньше, чем средняя концентрация агента уплотнения в сыпучем порошковом материале, подлежащем уплотнению. Способ может предусматривать создание условий для нагревания сыпучего порошкового материала во время механического перемешивания, при этом по меньшей мере часть агента уплотнения испаряется и удаляется из сыпучего порошкового материала, подлежащего уплотнению, или из уплотненного сыпучего порошкового материала. В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения когда агентом уплотнения является жидкость на водной основе, сыпучий порошковый материал может содержать воду в своем объеме, или вода может быть добавлена в сыпучий порошковый материал, причем концентрация воды составляет свыше 4 мас.%, например от 4 до 8 мас.%, при этом уплотненный сыпучий порошковый материал содержит меньше чем 3 мас.% воды. В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, когда сыпучий порошковый материал представляет собой микрокремнезем, а агент уплотнения представляет собой жидкость на водной основе, то микрокремнезем содержит воду в своем объеме, или вода может быть добавлена в микрокремнезем, причем концентрация воды составляет от 4 до 8 мас.%, например от 6 до 8 мас.%, при этом уплотненный микрокремнезем содержит меньше чем 1,5 мас.% воды, а преимущественно меньше чем 1 мас.% воды. Заявитель обнаружил, что если сыпучим порошковым материалом является микрокремнезем, то отличные результаты могут быть получены в том случае, когда подлежащий уплотнению микрокремнезем содержит около 1,5% влаги, а уплотненный микрокремнезем является главным образом сухим и имеет содержание влаги почти 0%. Способ может предусматривать управление плотностью уплотненного сыпучего порошкового материала. Управление плотностью уплотненного сыпучего порошкового материала может быть осуществлено при помощи способа, выбранного из группы, в которую входят изменение времени пребывания сыпучего порошкового материала в резервуаре, изменение угловой скорости вращения вращаемых элементов, изменение уровня сыпучего порошкового материала в резервуаре, управление концентрацией агента уплотнения, присутствующего в сыпучем порошковом материале, а также два или несколько из указанных способов. Однако следует иметь в виду, что управление плотностью уплотненного сыпучего порошкового материала не обязательно ограничивается только этими способами. В изобретении предлагается способ уплотнения сыпучего порошкового материала, который предусматривает: подачу сыпучего порошкового материала в зону уплотнения; по меньшей мере, частичное заключение сыпучего порошкового материала в зоне уплотнения; и механическое перемешивание заключенного в зоне уплотнения сыпучего порошкового материала при помощи по меньшей мере одного удлиненного вращаемого элемента, погруженного в заключенный в зоне уплотнения сыпучий порошковый материал, причем вращаемый элемент имеет ось вращения и содержит множество расположенных с промежутками по оси образований для перемешивания, которые выступают наружу в перпендикулярном направлении от оси вращения, причем сыпучий порошковый материал подают через зону уплотнения в направлении, которое является перпендикулярным к оси вращения вращаемого элемента. В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается устройство для уплотнения и снижения размера (размера частиц) сыпучего порошкового материала, которое содержит резервуар, по меньшей мере, для частичного заключения в нем объема сыпучего порошкового материала, причем в резервуаре образована зона приема или заключения сыпучего порошкового материала; по меньшей мере два удлиненных вращаемых элемента, которые смещены в поперечном направлении и расположены друг над другом таким образом, что в рабочем состоянии они погружены в сыпучий порошковый материал в зоне приема или заключения сыпучего порошкового материала, и механически интенсивно перемешивают сыпучий порошковый материал, причем каждый из вращаемых элементов имеет ось вращения и содержит множество расположенных с промежутками по оси образований для перемешивания, которые выступают наружу в перпендикулярном направлении от осей вращения вращаемых элементов; и средство привода, соединенное с вращаемыми элементами, которое позволяет производить вращение вращаемых элементов, расположенных на различной высоте, с различными скоростями относитель-3 007210 но их осей вращения, чтобы перемешивать сыпучий порошковый материал в зоне приема сыпучего порошкового материала. Преимущественно каждый вращаемый элемент с образованиями для перемешивания погружен в рабочем состоянии в сыпучий порошковый материал, имеющийся в зоне приема сыпучего порошкового материала. По меньшей мере два вращаемых элемента, расположенных друг над другом, могут вращаться в одном направлении. Преимущественно по меньшей мере два удлиненных вращаемых элементов расположены рядом друг с другом. Когда по меньшей мере два вращаемых элемента расположены рядом друг с другом, они могут вращаться в противоположных направлениях. Резервуар может иметь свободное пространство над зоной приема или заключения сыпучего порошкового материала. Оси вращения вращаемых элементов обычно расположены главным образом параллельно. Оси вращения преимущественно идут в боковом направлении, например, являются главным образом горизонтальными. Устройство обычно содержит выпуск или выпуски для уплотненного сыпучего порошкового материала на малой высоте и впуск для сыпучего порошкового материала, расположенный на большей высоте, чем выпуск. Впуск может находиться над вращаемыми элементами, а выпуск (или выпуски) может находиться под вращаемыми элементами. Таким образом, выпуск (или выпуски) может быть предусмотрен в днище резервуара. В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, впуск, выпуск (выпуски) и вращаемые элементы выполнены таким образом, что в рабочем состоянии сыпучий порошковый материал, подлежащий уплотнению, подают через зону приема или заключения сыпучего порошкового материала в направлении, которое перпендикулярно осям вращения вращаемых элементов. Устройство может иметь впуск для ввода агента уплотнения в резервуар. Устройство может иметь выпуск агента уплотнения из резервуара, предназначенный для удаления испаренного агента уплотнения. Вместо этого, впуск агента уплотнения может также выполнять функцию выпуска агента уплотнения. Образования для перемешивания могут выступать радиально из осей вращения вращаемых элементов. Вращаемые элементы могут иметь сердечник, из которого выступают образования для перемешивания и к которому они прикреплены. Образования для перемешивания могут индивидуально содержать участок корпуса или участок стержня и участок головки, расположенный на конце участка стержня, удаленном от сердечника. Участок головки преимущественно может быть использован в качестве скребка для очистки внутренних поверхностей резервуара. Образования для перемешивания могут быть выполнены в виде множества рядов, например четырех рядов, идущих по оси, но смещенных по окружности. Ряды могут быть расположены в шахматном порядке, так что образование для перемешивания в одном ряду фланкировано пустыми положениями в соседних рядах. Средство привода вращает вращаемые элементы с угловой скоростью от 100 до 3500 об./мин, когда вращаемые элементы погружены в массу порошкового материала. Обычно средство привода вращает вращаемые элементы с угловой скоростью от 500 до 1000 об./мин, когда вращаемые элементы погружены в массу порошкового материала, например, с угловой скоростью ориентировочно от 700 до 800 об./мин. Устройство может работать в непрерывном режиме в непрерывном процессе. Устройство может содержать средство транспортировки и средство упаковывания (расфасовывания) в пакеты или мешки,причем средство транспортировки служит для транспортировки уплотненного сыпучего порошкового материала из резервуара в средство упаковывания, для осуществления упаковывания в пакеты или мешки уплотненного сыпучего порошкового материала. Вместо этого, выпуск для уплотненного сыпучего порошкового материала может быть непосредственно соединен со средством упаковывания. Устройство может содержать средство вибрации, предназначенное для создания вибрации резервуара, чтобы исключить агломерацию, слеживание или образование осадка порошкового материала на внутренних поверхностях резервуара. Устройство может содержать средство удаления пыли, предназначенное для удаления пыли из резервуара. Вращаемые элементы и внутренние поверхности резервуара могут быть покрыты материалом, который препятствует слеживанию, агломерации или образованию осадка сыпучего порошкового материала у них или на них. Устройство может содержать средство измерения плотности и средство управления, предназначенные для управления объемной плотностью уплотненного сыпучего порошкового материала.-4 007210 Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, данного в качестве примера, не имеющего ограничительного характера и приведенного со ссылкой на схематичные сопроводительные чертежи. На фиг. 1 показан вид в вертикальном разрезе первого варианта устройства уплотнения в соответствии с настоящим изобретением, предназначенного для уплотнения сыпучего порошкового материала; на фиг. 2 показан вид сбоку вращаемого элемента устройства уплотнения, показанного на фиг. 1; на фиг. 3, 4 и 5 схематично показаны другие варианты вращаемых элементов устройства уплотнения в соответствии с настоящим изобретением, предназначенного для уплотнения сыпучего порошкового материала. Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 1, на которой показан обозначенный в общем виде позицией 10 первый вариант устройства уплотнения в соответствии с настоящим изобретением, предназначенного для уплотнения сыпучего порошкового материала. Устройство 10 содержит резервуар 12 для хранения и заключения в нем сыпучего порошкового материала, и смещенные в поперечном направлении вращаемые элементы 14, 15, которые в рабочем состоянии погружены в сыпучий порошковый материал,находящийся в резервуаре 12, и которые выполнены с возможностью вращения относительно горизонтальных, идущих в продольном направлении осей вращения, которые расположены параллельно друг другу. Резервуар 12 имеет прямоугольную форму, причем более длинные стороны резервуара 12 расположены параллельно осям вращения вращаемых элементов 14, 15, при этом вращаемые элементы 14, 15 проходят через более короткие стороны резервуара 12. Предусмотрены подшипники для вращаемых элементов 14, 15. В резервуаре 12 образована зона 16 приема, заключения или уплотнения сыпучего порошкового материала, в которой расположены вращаемые элементы 14, 15. Резервуар 12 содержит впуск 22 для подачи сыпучего порошкового материала в резервуар 12, и выпуск 24 для удаления уплотненного сыпучего порошкового материала из резервуара 12. Впуск 22 расположен на крыше 26 резервуара 12, а выпуск 24 расположен в стенке 28 резервуара 12, которая идет параллельно оси вращения вращаемого элемента 14. В соответствии с предпочтительным вариантом выпуск (или несколько выпусков) расположен в днище 46 резервуара 12. Вращаемый элемент 14 расположен ориентировочно на уровне выпуска 24. Вращаемый элемент 14 механически соединен при помощи соединения 17 с приводным валом 30, который, в свою очередь, соединен с электродвигателем 32. Электродвигатель 32 позволяет избирательно вращать вращаемый элемент 14 с угловой скоростью от 700 до 800 об./мин. Соединение 17 также выполняет функцию шкива. При помощи соединения шкива 17, шкива 19 и приводного ремня 21, электродвигатель 32 может также вращать вращаемый элемент 15. Электродвигатель 32 и резервуар 12 установлены на основании 34, имеющем опоры 36. Каждый из вращаемых элементов 14, 15 содержит сердечник 38 и множество размещенных с промежутком по оси, идущих радиально образований для перемешивания 40. Образования для перемешивания 40 каждого из вращаемых элементов 14, 15 расположены в четырех идущих по оси рядах, из которых только три ряда видны на фиг. 1 и 2. Ряды расположены друг от друга со смещением на одинаковые углы, так что угол 90 имеется между смежными рядами. Ряды также расположены в шахматном порядке,так что образование для перемешивания 40 в одном ряду фланкировано пустыми положениями в смежных рядах, причем образования для перемешивания 40 в не смежных рядах диагонально совмещены. Каждое образование для перемешивания 40 имеет участок корпуса 42 и участок головки 44 (см. фиг. 2). В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, каждое образование для перемешивания 40 имеет форму болта, ввинченного в сердечник 38. Однако следует иметь в виду, что могут быть использованы и многие другие подходящие варианты образований для перемешивания. Размеры резервуара 12 и вращаемого элемента 14 выбраны таким образом, что существует небольшой зазор между днищем 46 и стенками 28 резервуара 12, с одной стороны, и участками головок 44 образований для перемешивания 40, когда вращаемый элемент 14 вращается, с другой стороны. Аналогичным образом, существует небольшой зазор между участками головок 44 образований для перемешивания 40 вращаемого элемента 15 и стенками 28 резервуара 12. Таким образом, участки головок 44 во время вращения вращаемых элементов 14, 15 действуют как скребки и не позволяют слеживаться сыпучему материалу на внутренних поверхностях резервуара 12, в дополнение к перемешиванию сыпучего порошкового материала. Впуск 48 для агента уплотнения предусмотрен в стенке 12 резервуара, на относительно большой высоте. Впуск 48 имеет жидкостное сообщение с линией 50 для подачи воды. Регулятор расхода 52 предусмотрен в гидравлической линии 50. По желанию, выпуск для удаления пыли (не показан) может быть предусмотрен в резервуаре 12,причем вибратор (не показан) может быть установлен снаружи рядом с резервуаром 12. При использовании в резервуар 12 подают управляемым и дозируемым образом сыпучий материал,как это показано стрелкой 54, непрерывно до заполнения резервуара 12, так что материал закрывает (покрывает) вращаемые элементы 14, 15.-5 007210 Воду в качестве агента уплотнения добавляют в сыпучий материал в заданном контролируемом соотношении через впуск 48. Когда сыпучим материалом являются твердые частицы кремнезема, это отношение составляет 6:100, в пересчете на массу. Однако следует иметь в виду, что устройство 10 может также работать и без использования агента уплотнения, такого как вода. Для уплотнения сыпучего порошкового материала, погруженные (затопленные) вращаемые элементы 14, 15 вращаются с угловой скоростью около 732 об./мин при помощи электродвигателя 32. Образования для перемешивания 40 интенсивно перемешивают сыпучий материал, в результате чего происходит уплотнение сыпучего порошкового материала. Во время перемешивания сыпучий материал сталкивается со стенками резервуара 12. Однако вращаемые элементы 14, 15 не флюидизируют массу сыпучего порошкового материала внутри резервуара 12 в какой-либо существенной степени; кроме того, никакие цилиндрические полости не образуются соосно с вращаемыми элементами 14, 15. Если имеется вибратор, то вибратор препятствует слеживанию сыпучего порошкового материала на внутренних поверхностях резервуара 12, а образующаяся пыль отводится через выпуск для удаления пыли (если он есть), вместе с водяным паром, образующимся за счет нагрева при трении порошкового материала, который может достигать температур от 70 до 80 С. Если отдельный выпуск для агента уплотнения не предусмотрен, то впуск 22 для сыпучего порошкового материала может быть использован для удаления водяного пара из резервуара 12. Уплотненный сыпучий материал выгружают через выпуск 24. Выгрузку производят за счет вращения вращаемого элемента 14. Плотность уплотненного сыпучего порошкового материала, выгруженного из резервуара 12, измеряют при помощи средства для измерения и контроля (не показано), которое повышает или снижает скорость выгрузки уплотненного сыпучего порошкового материала из резервуара 12 за счет открывания или закрывания выпуска 24, в результате чего увеличивается или уменьшается время пребывания сыпучего порошкового материала в резервуаре 12, чтобы уплотнять сыпучий материал до желательной объемной плотности. Обычно, уплотненный сыпучий материал содержит меньше чем 1 мас.% воды и, следовательно, является главным образом сухим. Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 3 и 4, на которых показаны другие варианты устройства уплотнения в соответствии с настоящим изобретением, предназначенного для уплотнения сыпучего порошкового материала, обозначенные соответственно позициями 200 и 300. Как это можно понять из упрощенных схематичных чертежей, показанных на фиг. 3 и 4, возможны различные другие схемы расположения вращаемых элементов. На фиг. 3 показано, что больше двух, например, три вращаемых элемента могут быть использованы при вертикальной схеме расположения, причем могут быть использованы несколько выпусков 24. На фиг. 4 показано, как множество (например, четыре) вращаемых элементов 14 могут быть объединены в матрицу, при этом преимущественно может быть использован выпуск 24 на днище. Когда используют множество вертикально смещенных вращаемых элементов, то вращаемые элементы, расположенные на большей высоте, могут быть использованы для придания определенной формы, изменения формы и снижения размера частиц порошкового материала (например, глинозема или боксита), в то время как вращаемые элементы, расположенные на меньшей высоте, больше способствуют уплотнению сыпучего порошкового материала. В такой схеме расположения, скорости вращаемых элементов, расположенных на различных высотах, могут быть различными. Преимуществом настоящего изобретения является то, что оно позволяет создать рентабельный способ и устройство для уплотнения сыпучего порошкового материала, такого как твердые частицы кремнезема. Дополнительным преимуществом настоящего изобретения является то, что предложенные способ и устройство позволяют производить уплотнение такого материала, как твердые частицы кремнезема, до более высокой объемной плотности, чем обычные пневматические (или другие) способы и устройства,которые используют для уплотнения твердых частиц кремнезема и других подобных материалов. При этом агломерация частиц также намного меньше в сравнении с известными пневматическими процессами уплотнения, насколько это известно заявителю, так что обеспечиваются меньшие средние размеры частиц и повышаются BET площади поверхности. Предложенное устройство также преимущественно может быть использовано в непрерывных процессах. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ уплотнения сыпучего порошкового материала, который включает в себя следующие операции: по меньшей мере, частичное заключение сыпучего порошкового материала в зоне уплотнения и механическое интенсивное перемешивание заключенного в зоне уплотнения сыпучего порошкового материала при помощи по меньшей мере двух удлиненных вращаемых элементов, погруженных в заключенный в зоне уплотнения сыпучий порошковый материал, чтобы обеспечить меньший средний размер частиц и увеличенную BET площадь поверхности, причем каждый из вращаемых элементов имеет ось вращения и содержит множество расположенных с промежутками по оси образований для перемешивания, которые выступают наружу в перпендикулярном направлении от соответствующей оси враще-6 007210 ния, при этом вращаемые элементы смещены в поперечном направлении и расположены друг над другом, в результате чего обеспечивается уплотнение сыпучего порошкового материала. 2. Способ по п.1, который предусматривает подачу сыпучего порошкового материала, подлежащего уплотнению, в направлении, перпендикулярном осям вращения вращаемых элементов, мимо вращаемых элементов. 3. Способ по п.1 или 2, в котором по меньшей мере два вращаемых элемента расположены друг над другом и вращаются в одном и том же направлении. 4. Способ по п.1, в котором по меньшей мере два вращаемых элемента расположены рядом друг с другом. 5. Способ по п.4, в котором по меньшей мере два расположенных рядом друг с другом вращаемых элемента вращаются в противоположных направлениях. 6. Способ по одному из пп.1-5, в котором имеется вертикальный градиент объемной плотности в заключенном в зоне уплотнения сыпучем порошковом материале, причем наибольшая объемная плотность имеется у основания зоны. 7. Способ по одному из пп.1-6, в котором вращаемые элементы, расположенные на различных высотах, вращаются с различными скоростями. 8. Способ по одному из пп.1-7, в котором оси вращения вращаемых элементов расположены главным образом параллельно друг другу и главным образом горизонтально. 9. Способ по одному из пп.1-8, в котором сыпучий порошковый материал уплотняют непрерывным образом, при этом сыпучий порошковый материал подают сверху от вращаемых элементов, а уплотненный сыпучий порошковый материал выгружают снизу от вращаемых элементов. 10. Способ по одному из пп.1-9, в котором механическое перемешивание сыпучего порошкового материала осуществляют в присутствии агента уплотнения. 11. Способ по п.10, в котором агент уплотнения представляет собой жидкость на водной основе. 12. Способ по п.10 или 11, в котором средняя концентрация агента уплотнения в уплотненном сыпучем порошковом материале меньше, чем средняя концентрация агента уплотнения в сыпучем порошковом материале, подлежащем уплотнению. 13. Способ по одному из пп.10-12, в котором создают условия для нагревания сыпучего порошкового материала во время механического перемешивания, при этом по меньшей мере часть агента уплотнения испаряется и удаляется из сыпучего порошкового материала, подлежащего уплотнению, или из уплотненного сыпучего порошкового материала. 14. Устройство для уплотнения и измельчения сыпучего порошкового материала, которое содержит резервуар для, по меньшей мере, частичного заключения в нем объема сыпучего порошкового материала, причем в резервуаре образована зона приема или заключения сыпучего порошкового материала; по меньшей мере два удлиненных вращаемых элемента, которые смещены в поперечном направлении и расположены друг над другом таким образом, что в рабочем состоянии они погружены в сыпучий порошковый материал в зоне приема или заключения сыпучего порошкового материала, и механически интенсивно перемешивают сыпучий порошковый материал, причем каждый из вращаемых элементов имеет ось вращения и содержит множество расположенных с промежутками по оси образований для перемешивания, которые выступают наружу в перпендикулярном направлении от осей вращения вращаемых элементов; и средство привода вращаемых элементов, расположенных на различной высоте, с различными скоростями относительно их осей вращения, для перемешивания сыпучего порошкового материала в зоне его приема. 15. Устройство по п.14, в котором по меньшей мере два расположенных друг над другом вращаемых элемента вращаются в одном и том же направлении. 16. Устройство по п.14 или 15, в котором по меньшей мере два вращаемых элемента расположены рядом друг с другом. 17. Устройство по п.16, в котором по меньшей мере два расположенных рядом друг с другом вращаемых элемента вращаются в противоположных направлениях. 18. Устройство по одному из пп.14-17, в котором оси вращения вращаемых элементов являются главным образом параллельными и главным образом горизонтальными. 19. Устройство по одному из пп.14-18, которое содержит выпуск для уплотненного сыпучего порошкового материала, расположенный на малой высоте, и впуск для сыпучего порошкового материала,расположенный на большей высоте, чем выпуск, причем впуск, выпуск и вращаемые элементы выполнены таким образом, что в рабочем состоянии сыпучий порошковый материал, подлежащий уплотнению,подают через зону приема или заключения сыпучего порошкового материала в направлении, которое перпендикулярно осям вращения вращаемых элементов. 20. Устройство по одному из пп.14-19, которое содержит впуск агента уплотнения, ведущий в резервуар. 21. Устройство по одному из пп.14-20, которое содержит выпуск агента уплотнения из резервуара,предназначенный для удаления испаренного агента уплотнения.

МПК / Метки

МПК: B01J 2/10

Метки: устройство, уплотнения, сыпучего, способ, материала, порошкового, осуществления

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/10-7210-sposob-uplotneniya-sypuchego-poroshkovogo-materiala-i-ustrojjstvo-dlya-ego-osushhestvleniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ уплотнения сыпучего порошкового материала и устройство для его осуществления</a>

Похожие патенты