установка криогенного измельчения с температурным контролем зон

Формула изобретения

Установка криогенного измельчения, включающая в себя последовательно соединенные дозирующие устройство, камеру предварительного охлаждения и камеру измельчения, а также резервуар с жидким криоагентом, отличающаяся тем, что 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 криоагентов 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.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области дробления и измельчения различных материалов и может быть использовано в пищевой, строительной, химической промышленности и при переработке вторичного сырья.

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.

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.

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.

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.

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.

На фиг.1 представлена блок-схема установки криогенного измельчения с температурным контролем зон. На фиг.2 представлена конструкция резервуара для жидкого криоагента.

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.

Установка криогенного измельчения работает следующим образом.

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.