CZ189699A3 - Nástroj k třískovému obrábění vnitřního povrchu otvorů - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu mechanického čištění prášku, zejména primárního oxidu hlinitého, který je vrhán proti ploše pro oddělení nečistot ve formě částic, ulpělých na jeho povrchu. Vynález se dále týká zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Způsob mechanického čištění prášku je vhodný pro odstraňování nečistot ulpělých na povrchu částic prášku. Tyto způsoby se používají například při čištění práškového oxidu hlinitého, určeného pro výrobu hliníku. Práškový primární oxid hlinitý se při výrobě hliníku nejprve použije k čištění spalin vznikajících při elektrolýze taveniny. V tomto případě jsou spaliny vedeny kolem primárního oxidu hlinitého, přičemž částice ve formě fluoridu, železa, fosforu, uhlíku, křemíku, vanadu a niklu, vzniklé při elektrolýze taveniny, ulpívají na povrchu práškového oxidu hlinitého. Předtím, než se tento oxid hlinitý vede do elektrolýzy, musí být zmíněné nečistoty ve formě železa, fosforu, uhlíku, křemíku, vanadu a niklu, odstraněny, protože jinak by byl proces jimi obohacen. To by však mělo škodlivé účinky na kvalitu hliníku a na účinnost celého procesu. Fluor potřebný pro provádění elektrolýzy taveniny musí být shromažďován a veden zpět do procesu.

Způsob odstraňování nečistot z povrchu částic prášku je uveden ve spise FR-A-2 499 057, který je totožný s norským patentem 147 791. U tohoto způsobu je proud vzduchu,

- 2 obsahující prášek určený k čištění, směrován proti nárazové desce. Účinek nárazu spočívá v tom, že nečistoty, ulpělé na povrchu částic prášku, se oddělí. Nečistoty a prášek se potom od sebe oddělí proséváním. Tento způsob je velmi nákladný z hlediska regulace a dále má velmi nízkou účinnost, když výkon čištění představuje několik tun za hodinu.

Ve francouzském patentu 7 732 072 je uveden způsob odstraňování nečistot ve formě částic z povrchu částic prášku. U tohoto způsobu se prášek určený k čištění zavádí do dvou navzájem se protínajících proudů vzduchu. V průsečíku těchto dvou proudů vzduchu narážejí částice prášku do sebe navzájem. Částice se přitom o sebe odírají, čímž se nečistoty, ulpělé na jejich povrchu, oddělují. Protože oddělené nečistoty jsou lehčí než částice prášku, mohou být odstraněny pomocí proudu vzduchu, přičemž těžší částice prášku spadnou dolů. Tento způsob je velmi obtížný tehdy, když má být čištěno velké množství prášku, protože pro čištění velkého množství prášku není určen.

Ve spisu DE-A-1 607 465 je uveden nárazový drtič pro drcení tvrdého a středně tvrdého materiálu. Tento nárazový drtič sestává ze skříně, v níž jsou umístěny nárazové desky, uspořádané proti úderovým ramenům rotoru. Skříň je dále opatřena přívodním vedením pro přívod zpracovávaného materiálu a výstupním otvorem. Nárazové desky jsou uspořádány pod přívodním vedením a mají tvar střechy. Nárazová deska má místy šířku, která je větší než polovina průměru rotoru.

Ve spisu US-A-4 361 290 je uveden rotační úderový mlýn, pomocí něhož se částice materiálu zmenšují na tři různé velikosti a navzájem se oddělují. Tento rotační úderový mlýn je opatřen rotorem, jehož ramena jsou opatřena deskami pro zmenšování částic materiálu, k nim upevněnými.

- 3 Ve spisu EP-A-337 137 je uveden kladivový mlýn pro zmenšování velikosti rudy a podobných materiálů. Zařízení je umístěno ve válcové skříni. Uvnitř této válcové skříně jsou uspořádány nárazové desky a rotor, přičemž k rotoru jsou upevněna kladiva v definovaném vzájemném odstupu, která se používají pro zmenšování velikosti částic rudy nebo pro její vrhání proti nárazovým deskám.

Úkolem vynálezu je vytvořit způsob, umožňující odstraňování nečistot ulpělých na povrchu částic prášku, který bude levný a bude mít vyšší účinnost než doposud známé způsoby, a dále zařízení k provádění tohoto způsobu.

Podstata vynálezu

Tento úkol splňuje způsob mechanického čištění prášku, zejména primárního oxidu hlinitého, který je vrhán proti ploše pro oddělení nečistot ve formě částic, ulpělých na jeho povrchu, podle vynálezu, jehož podstatou je, že oxid hlinitý, určený k čištění, se zavádí do oddělovacího zařízení a pomocí úderného mechanismu tohoto oddělovacího zařízení je vrhán rychlostí 20 až 30 m/s více než desetkrát za sekundu po dobu < 1 až 10 sekund proti nárazovým lopatkám otáčejícím se v opačném směru než úderný mechanismus, přičemž částice čistého práškového oxidu hlinitého, které mají velikost > 10 μm, se oddělují od částic čistého práškového oxidu hlinitého, které mají velikost < 10 μm, a od nečistot pomocí vzduchového síta a/nebo cyklonu a vedou se do elektrolýzy taveniny, a přičemž práškový oxid hlinitý s velikostí částic < 10 μm a nečistoty se vedou do horního konce nebo se dále zpracují jako surovina.

Tento úkol dále splňuje čisticí zařízení k mechanickému oddělování nečistot ve formě částic od povrchu částic prášku, zejména primárního oxidu hlinitého, s oddělovacím zařízením,

- 4 v němž je prášek nasměrován proti úderové ploše, podle vynálezu, jehož podstatou je, že oddělovací zařízení je provedeno jako nárazový mlýn s alespoň jedním úderným mechanismem, pomocí něhož je prášek určený k čištění vrhán s definovanou rychlostí proti nárazovým lopatkám otáčejícím se v opačném směru než úderný mechanismus, přičemž úderný mechanismus a nárazové lopatky jsou provedeny z materiálu ve formě slinutého karbidu, keramického materiálu nebo polymerního materiálu, a přičemž vzduchové síto a/nebo cyklon jsou/je připojeno k oddělovacímu zařízení.

Při provádění způsobu podle vynálezu prochází prášek, určený k čištění, mechanicky pracujícím čisticím zařízením. Podle jednoho provedení vynálezu je tvořeno toto čisticí zařízení oddělovacím zařízením, za nímž je zařazen cyklon a/nebo vzduchové síto. Konstrukce a způsob činnosti oddělovacího zařízení odpovídá konstrukci a činnosti nárazového drtiče. V tomto zařízení je prášek vrhán rotorem nebo úderným mechanismem předem stanovenou rychlostí proti nárazovým lopatkám, otáčejícím se v opačném směru než úderný mechanismus. Prostřednictvím frekvence otáčení rotoru nebo úderného mechanismu a prostřednictvím pevně stanovené prodlevy prášku v oddělovacím zařízení je možno regulovat rychlost nárazů částic prášku a počet nárazů částic prášku do nárazových lopatek. Rychlost dopadu je menší než 120 m/s. S výhodou je její hodnota v rozsahu od 20 do 40 m/s. Nastavení rychlosti dopadu je zvlášť. důležité, protože pouze nastavením rychlosti dopadu je možno dosáhnout požadovaného účinku, to znamená, že všechny nečistoty se z povrchu prášku odstraní, aniž by došlo k rozbití částic prášku. Po odvedení vyčištěného prášku a oddělených nečistot z oddělovacího zařízení se čistý prášek s velikostí částic > 10 μm odděluje od prášku s velikostí částic < 10 μm a od nečistot, které jsou podobně menší než 10 μm. Toto oddělování se provádí například prostřednictvím cyklonu a/nebo vzduchového síta, které jsou

- 5 zapojeny za oddělovacím zařízením. Výrobní náklady vzduchových sít jsou velmi vysoké. Náklady je možno ušetřit zapojením vzduchového síta až za cyklonem. To přináší výhodu v tom, že frakce prášku s velikostí částic > 20 až 30 μm se oddělí již v cyklonu. Proto je možné použít vzduchového síta menší velikosti. V určitých výhodných případech zcela postačuje připojit za oddělovací zařízení pouze cyklon.

Ve zjednodušeném provedení čisticího zařízení nejsou nárazový drtič a cyklon použity. Čisticí zařízení sestává pouze ze vzduchového síta. V tomto případě však musí být vzduchové síto provedeno tak, že vzduch procházející jeho vnitřkem vyvolá účinek dezintegrace. Vzduchové síto musí být provedeno tak, že prášek určený k čištění je vrhán výše uvedenou rychlostí proti jedné nebo několika plochám, takže nečistoty ulpělé na částicích prášku se oddělí. Výhoda použití pouze vzduchového síta na čištění prášku spočívá v tom, že oddělování vyčištěného prášku může být prováděno současně s čištěním.

Všechna výše popsaná čisticí zařízení jsou provedena tak, aby bylo možno oddělit čistý prášek podle velikosti takovým způsobem, že prášek s velikostí částic > 10 μm se vede do elektrolýzy taveniny na výrobu hliníku. Prášek s velikostí částic < 10 μm a nečistoty se skladují v horním konci nebo se dále zpracují jako surovina. Použitím způsobu podle vynálezu je možno odstranit alespoň 25 % železa, více než 50 % fosforu a 25 % uhlíku, které jsou ulpělé jako nečistota na částicích práškového oxidu hlinitého. Použitím tohoto způsobu je rovněž umožněno recyklovat 60 % fluoru do elektrolýzy taveniny. Množství oddělených nečistot a množství fluoru, který může být získán použitím způsobu podle vynálezu, představuje podstatné zlepšení oproti výsledkům dosahovaným známými způsoby. Protože vanad a nikl ulpívají na železe, dojde rovněž k oddělení vanadu a niklu ze spalin pocházejících z elektrolýzy taveniny

- 6 přímo úměrně s odstraněným množstvím železa.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladném provedení podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje čisticí zařízení podle vynálezu, obr. 2 variantu čisticího zařízení podle obr. 1, obr. 3 zjednodušené provedení čisticího zařízení a obr. 4 vzduchové síto jako oddělovací a odlučovací zařízení.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněno čisticí zařízení 1 pro mechanické oddělování nečistot 35 ulpělých na povrchu částic práškového oxidu hlinitého 25. Toto čisticí zařízení 1 obsahuje oddělovací zařízení 2. a vzduchové síto 3.. Jak vyplývá ze znázornění, je vzduchové síto 2 zapojeno přímo za oddělovacím zařízením 2· Oddělovací zařízení 2 je v podstatě provedeno stejně jako nárazový drtič. Má alespoň jeden rotor neboli úderný mechanismus 2R, pomocí něhož je práškový oxid hlinitý 25, přiváděný do oddělovacího zařízení 2, vrhán proti stacionárním nárazovým deskám neboli nárazovým lopatkám 2P, otáčejícím se v opačném směru než úderný mechanismus 2R. Znázorněné čisticí zařízení 1 je určeno pro čištění primárního práškového oxidu hlinitého 25. Čisticí zařízení 1 však může být rovněž použito pro čištění jiných práškových materiálů.

Úderný mechanismus 2R a nárazové desky neboli nárazové lopatky 2P jsou provedeny z materiálů, které jsou zejména vhodné pro zpracování práškového oxidu hlinitého 25. S výhodou jsou komponenty oddělovacího zařízení 2, které se dostávají do kontaktu s oxidem hlinitým 25, provedeny ze slinutého karbidu, z keramického nebo polymerního materiálu s odpovídajícími

- 7 vlastnostmi. Pomocí čisticího zařízení 1 se oddělují nečistoty 35 ulpělé na povrchu práškového oxidu hlinitého 25. Těmito nečistotami 35 jsou částice o velikosti < 10 μm. Nečistoty 35. v primárním oxidu hlinitém 25 jsou v podstatě tvořeny fluorem, železem, fosforem, uhlíkem, křemíkem, niklem a vanadem.

Primární práškový oxid hlinitý 25 se nejprve použije pro čištění spalin vzniklých elektrolýzou taveniny. Potom je sám vyčištěn a přiveden do elektrolýzy taveniny na výrobu hliníku. Čištění spalin zahrnuje odebírání výše popsaných nečistot. Čištění spalin zahrnuje shromažďování výše popsaných nečistot. Oxid hlinitý 25 musí být čištěn, aby elektrolýza taveniny nebyla obohacena těmito nečistotami. Jestliže se čištění neprovede, způsobí fosfor a vanad snížení účinnosti při elektrolýze taveniny. To znamená, že celková účinnost procesu se sníží. Kvalita hliníku se zhorší přítomností železa a křemíku. Práškový primární oxid hlinitý 25 se přivádí do oddělovacího zařízení 2 dávkovacím zařízením 40. Výkon znázorněného oddělovacího zařízení 2 musí být dostatečně vysoký, aby bylo umožněno čistit přibližně 20 tun oxidu hlinitého 25 za hodinu. Práškový oxid hlinitý 25 se přivádí automaticky. Frekvence otáčení úderného mechanismu 2R je v tomto případě nastavena tak, že částice oxidu hlinitého 25 narážejí do nárazových desek neboli nárazových lopatek 2P rychlostí 20 až 30 m/s. Nečistoty 35, ulpělé na povrchu práškového oxidu hlinitého 25, se při tomto procesu oddělují. Přibližně 50 % oxidu hlinitého 25, určeného k čištění, má velikost částic 50 μm. Zbývající oxid hlinitý 25 má větší velikost částic. Rychlost, kterou je oxid hlinitý 25 vrhán proti nárazovým deskám neboli nárazovým lopatkám 2P, je dostatečná pro oddělování nečistot 35, aniž by však došlo k rozbití částic práškového oxidu hlinitého 25. Poté, co byl oxid hlinitý 25 vržen alespoň více než desetkrát za sekundu rychlostí 20 až 30 m/s na nárazové desky neboli nárazové lopatky 2P, odvede se společně s oddělenými nečistotami 35

- 8 z oddělovacího zařízení 2 a vede se do vzduchového síta 3,. Tento proces probíhá automaticky. Nečistoty 35, jejichž velikost částic je < 10 μm, a oxid hlinitý 31, který má stejnou velikost částic, se pomocí vzduchového proudu, jak je znázorněno na obr. 1, odvádějí do jedné strany. Čistý práškový oxid hlinitý 30, jehož částice mají velikost > 10 um, se odvádí účinkem zemské tíže směrem dolů ven ze vzduchového síta 2 a dále do elektrolýzy taveniny (neznázorněno).

U čisticího zařízení 1, znázorněného na obr. 2, které má v podstatě stejnou konstrukci jako čisticí zařízení podle obr. 1, je mezi oddělovacím zařízením 2 a vzduchovým sítem 3. zapojen cyklon 4. Částice čistého oxidu hlinitého 30, které mají velikost větší než 20 um až 30 um, jsou v cyklonu 4 oddělovány a vedeny do elektrolýzy taveniny. Zbývající částice prášku, které mají velikost <20 až 30 um, ^se vedou do vzduchového síta 3. pro další odlučování. Toto čisticí zařízení 1 je výhodné oproti čisticímu zařízení 1 podle obr. 1 v tom, že může být použito podstatně menší vzduchové síto 3_, protože frakce čistého oxidu hlinitého 30, jehož částice jsou větší než 20 až 30 um, je již odvedena ven přímo zpět do elektrolýzy taveniny. Protože 50 % čistého oxidu hlinitého 30 má velikost částic větší než 50 um, je množství prášku určeného k dalšímu zpracování ve vzduchovém sítu 3. zařazením cyklonu 4 do značné míry sníženo.

Na obr. 3 je znázorněno čisticí zářížení 1 v podstatě stejné konstrukce jako čisticí zařízení 1 podle obr. 1. U provedení podle obr. 3 je za oddělovacím zařízením 2 zapojen pouze cyklon 4. Toto čisticí zařízení 1 může být použito tehdy, pakliže je dostačující oddělování částic menších než 16 um.

U dalšího provedení podle obr. 4 je pro oddělování nečistot 35 z práškového oxidu hlinitého 25 a pro odlučování

- 9 prášku podle velikosti částic upraveno pouze vzduchové síto 2. Práškový oxid hlinitý 25 určený k čištění je přiváděn do vzduchového síta 3 z dávkovacího zařízení 40. V tomto případě je použito vzduchové síto 2, které má dezintegrační zónu (neznázorněno). Tato dezintegrační zóna umožňuje vedení práškového oxidu hlinitého 25 určeného k čištění požadovanou rychlostí 20 až 30 m/s proti alespoň jedné ploše (zde neznázorněné), čímž dochází k oddělování nečistot 35. Za tímto vzduchovým sítem 2 j® možno následně provádět odlučování částic prášku podle jejich velikosti. Tím je umožněno odlučování až do velikosti částic < 8 μm.

Pomocí výše popsaných odlučovacích zařízení 1 je možno odstraňovat alespoň 25 % železa, více než 50 % fosforu a 25 % uhlíku, které jsou ulpělé jako nečistota 35 na částicích práškového oxidu hlinitého 25. Použitím způsobu podle vynálezu je rovněž umožněno recyklovat 60 % fluoru do elektrolýzy taveniny. Množství oddělených nečistot 35 a množství fluoru, které mohou být získány použitím způsobu podle vynálezu, představuje podstatné zlepšení oproti výsledkům dosahovaným pomocí známých způsobů.

Claims (2)

1. Způsob mechanického čištění prášku, zejména primárního oxidu hlinitého, který je vrhán proti ploše (2P) pro oddělení nečistot (35) ve formě částic, ulpělých na jeho povrchu, vyznačující se tím, že oxid hlinitý (25), určený k čištění, se zavádí do oddělovacího zařízení (2) a pomocí úderného mechanismu (2R) tohoto oddělovacího zařízení (2) je vrhán rychlostí 20 až 30 m/s více než desetkrát za sekundu po dobu <1 až 10 sekund proti nárazovým lopatkám (2P) otáčejícím se v opačném směru než úderný mechanismus (2R), přičemž částice čistého práškového oxidu hlinitého (30), které mají velikost > 10 μm, se oddělují od částic čistého práškového oxidu hlinitého (31), které mají velikost < 10 μm, a od nečistot (35) pomocí vzduchového síta (3) a/nebo cyklonu (4) a vedou se do elektrolýzy taveniny, a přičemž práškový oxid hlinitý (31) s velikostí částic < 10 μm a nečistoty (35) se vedou do horního konce nebo se dále zpracují jako surovina.

2. Čisticí zařízení k mechanickému oddělování nečistot (35) ve formě částic od povrchu částic prášku (25), zejména primárního oxidu hlinitého, s oddělovacím zařízením (2), v němž je prášek (25) nasměrován proti úderové ploše (2P), vyznačující se tím, že oddělovací zařízení (2) je provedeno jako nárazový mlýn s alespoň jedním úderným mechanismem (2R), pomocí něhož je prášek (25) určený k čištění vrhán s definovanou rychlostí proti nárazovým lopatkám (2P) otáčejícím se v opačném směru než úderný mechanismus (2R), přičemž úderný mechanismus (2R) a nárazové lopatky (2P) jsou provedeny z materiálu ve formě slinutého karbidu, keramického materiálu nebo polymerního materiálu, a přičemž vzduchové síto (3) a/nebo cyklon (4) jsou/je připojeno k oddělovacímu zařízení (2).