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TEXT FOR FOREIGN FILING Our Reference; CH 1175 COOMBE Applicant's Name; E. I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY Title; FLUID ENERGY MILL WITH DIFFERENTIAL PRESSURE MEANS Convention Priority; U.S. Serial No. 258,872 Filed April 29, 1981 Inventors COOMBE Our Reference CH 1175 Inventor Details Anthony John Coombe Box 332, Route 2 McEwen, Tennessee 37101 Chemical Engineer Miscellaneous (Abstract, Prior Art, Related Cases, Commercial Significance, if needed.) A fluid energy mill of the confined vortex type for comminuting pulverulent solids, said mill provided with means for measuring the differential pressure between the discharge and the feed of the mill through openings in the chamber peripheral wall and in the discharge means, each opening provided with means for purging into the mill to prevent pluggage thereof and a process for using the mill to grind solid TiC>2 by maintaining a constant differential pressure between 100--600 inches of water. N36757 1 TITLE Fluid Energy Mill With Differential Pressure Means DESCRIPTION 5 Technical Field The present invention relates to a fluid energy mill of the confined vortex type with a means for measuring the differential pressure across the mill and a process for grinding particulate Ti02 with 10 the aforesaid energy mill to achieve Ti02 with improved gloss with efficient utilization of enerqy. Background Art Fluid energy mills of the confined vortex type are known and employed in industries such as 15 pigment, cosmetic and plastic because of their effi ciency and economy in comminuting particulate solids. U.S. Patent 2,032,827 discloses designs of such mills in detail. Generally a fluid energy mill of a confined 20 vortex type is disclosed in U.S. Patent 3,462,086 as a variation of a basic disc-shaped chamber enclosed by two generally parallel circular plates defining axial walls with an annular rim defining a peripheral wall. The height of the chamber axially being substantially 25 less than the diameter. Around the circumference of the peripheral wall are located a number of uniformly spaced jets for injecting a fluid, which furnishes the energy for comminution and one or more inlets for feeding the particulate solids to be comminuted. The 30 fluid and the particulate solids are injected tangen tially to the circumference of a circle that is smaller than the chamber circumference. A coaxial conduit in direct communication with the grinding chamber is pro vided as a discharge means for the comminuted solids. 35 In U.S. Patent 3,726,484 paraxially symmetrical 1 DUP050301 998 2 discontinuities projecting from the axial walls of the chamber prevents the discharge of oversized particles before they are reduced to the desired size. The flow of particulate solids to the mill 5 has been controlled so as to permit efficient grinding of the solids. Fluid energy mills combine grinding and classification in a single chamber. As the fluid is fed tangentially into the periphery of the chamber along with solids to be comminuted, a vortex is created 10 whereby the particles are swept along a spiral path to be eventually discharged at the outlet. Generally the fluid feed rate is maintained constant. Efficiency of grinding and quality of the product where Ti02 is being ground are affected by the ratio of the fluid 15 feed rate to the particulate solids feed rate. Generally in the case of Ti02 the flow of solids tends to be irregular when flow meters are used due to pigment buildup in the equipment for flow measurement as well as buildup in the feed chute 20 where measurements are taken. Thus, solid feed rates can unknowingly be variable. This variability can re sult in inefficient energy use and substandard product. The variability can have the same adverse effect on TiOj grinding even where the flow meter is used to 25 control the feed rate of Ti02 to the fluid energy mill. Disclosure of the Invention Now an apparatus has been discovered that avoids the adverse effects of the prior art and permits a more efficient use of fluid energy for grinding and 30 provides an improved quality of product. The present apparatus is an improvement in the apparatus of the prior art. Accordingly, it has now been found that in a ' fluid energy mill of the confined vortex type for 35 comminuting pulverulent solids having in combination DUP050301999 3 a disc-shaped chamber defined by a pair of opposing circular-shaped axial walls and a peripheral wall, a multiplicity of inlets extending through the peripheral wall and aligned for directing gaseous fluid into the 5 chamber tangentially to a circle whose radius is smaller than the radius, of the chamber, means for charging pulverulent solids to the chamber at the peripheral wall and discharge means for withdrawing pulverulent solids and gaseous fluid along the axis of 10 the chamber, the improvement wherein the fluid energy mill is provided with means for measuring the differ ential pressure between the discharge and feed of the mill through openings in the chamber peripheral wall and in the discharge means, each opening provided with 15 a means for purging into the mill to prevent pluggage. Furthermore, it was found that the grinding of TiC^ pigment particles by feeding said particles into a fluid energy mill at a rate that will maintain a constant differential pressure within the fluid 20 energy mill of from 100-600 inches of water resulted in advantages over prior known methods. In the case where superheated steam is the fluid energy that is fed to a fluid energy mill, the steam pressure is converted to velocity as the steam 25 expands in the jets and nozzles. The jets and nozzles are positioned around the grinding chamber in such a way that the steam jets force the steam and solid particulate to move in a vortex within the chamber. The speed at which the steam and particulate solids 30 travel around the chamber is the tangential velocity. The tangential velocity decreases when the particulate solids are introduced into the steam be cause the solids are accelerated at the expense of the kinetic energy of the steam. The greater the 35 solids feed rate the greater the reduction in tangen tial velocity. Tangential velocity is further reduced 3 DUP050302000 4 by the additional friction in the case where the solids are more difficult to grind and are therefore retained in the grinding chamber longer. Tangential velocity is therefore a function of steam flow, pigment feed rate 5 and pigment grindability. Grinding energy in the field of pigments has traditionally been defined as the ratio of steam flow to solid pigment feed rate (S/P) for fluid energy mills. From the preceding discussion it is evident that tan10 gential velocity is directly proportional to steam flow and inversely proportional to the pigment feed rate, hence a direct measure of grinding energy. Although tangential velocity cannot be measured directly, the differential pressure between the grinding chamber 15 periphery and gas outlet can be measured and is, in fact, a function of tangential velocity. Differential pressure therefore defines the grinding energy. Control of differential pressure permits con trol of grinding energy, which in turn controls product 20 quality. In controlling differential pressure, pigment feed rate is chosen as the manipulated variable. Pig ment feed is chosen because of difficulties in measur ing it directly, and because at constant steam rate where production is maximized, the differential 25 pressure becomes primarily a function of pigment feed. The speed of the pigment feeder is adjusted to maintain a constant AP. The control action is inverse to the pigment feed since the differential pressure is in versely proportional to the pigment feed rate. As 30 differential pressure increases, additional feed is provided by speeding up the feed of solids. The in creased feed rate decreases AP. Likewise, a drop in AP would require a decrease in the feed of solids in order to increase AP to the desired level. The feed rate can 35 be manually changed or can be automatically adjusted. 4 DUPO50302001 5 As pointed out previously, differential pres sure responds to changes in pigment grindability. If a pigment becomes more difficult to grind, for whatever reason, the differential pressure will be depressed and 5 therefore require a reduction in the feed of solids to the mill. This occurrence of more difficult to grind solids heretofore would pass unknown through the mill with the result that the particle size of the product would be too large and the gloss of the TiC^ pigment 10 would be too low. Now for the first time the drop in AP can be used to avoid this decrease or loss in gloss. A drop in AP is a warning that the pigment particles require more grinding and therefore must be retained in the mill longer to reach the required particle size. 15 The ability to make corrections in feed rate based on AP therefore offers an advantage over prior known opera tions in the achievement of a uniform quality product. Additionally, control of solids feed rate with AP is more reliable than a manual control of 20 solids that is based on a direct measurement of the solids flow rate. Flow meters tend to be inaccurate. They; are subject to drift, plugging, fouling, etc. The pressure taps of this invention may also plug but the probability of pluggage is less. This is due to 25 the maintaining of a constant purge flow through the tap lines. If, however, there is a plugging of the pressure tap lines, it will be apparent immediately. Corrective measures can be taken immediately to assure uniform quality of product. The grinding of the pres30 ent process also permits a TiC>2 reduction in grinding energy of about 5-10% over that required heretofore. The novel feature of the apparatus of the invention and the use of said apparatus to grind TiC>2 pigment is the concept of relating differential pressure 35 to feed rate and the control of feed rate to provide constant AP across the mill. 5 DUP050302002 6 Detailed Description of the Drawings The invention will be further described with reference to the drawings. Figure lisa vertical cross section of the apparatus of the invention. Figure 5 2 is a horizontal cross section of the apparatus of Figure 1 normal to the axis at the inlet jet level. Referring now to Figure 1 and Figure 2, 1 is a source of fluid, which in the case of superheated steam has temperature and pressure controlling capabil10 ities. The preferred fluid is superheated steam. A fluid header 2 encircles the peripheral wall 4 of cir cular grinding chamber 5. Nozzles 3, of which only three are shown, interconnect the header and the grinding chamber. Each nozzle 3 enters the peripheral 15 wall 4 of the chamber at an angle such that the exten sion of the nozzle axis is tangent to a circle about the center of the chamber which has a radius smaller than the radius, R, of the chamber. A multiplicity of these nozzles is advantageously used. The chamber 5 20 is shown to be relatively disc shaped, its actual dimensions being determined by the upper and lower circular plates 7 and 8 and peripheral wall 4. A venturi feeding device 9 serves to introduce the solid material to be ground to the chamber, it being aligned 25 somewhat tangentially to facilitate flow of the solids 25 and fluid into the chamber vortex. The fluid is intro duced to the venturi by nozzle 10 and serves to entrain and carry solids into the grinding chamber. The cylin drical discharge opening 6 carries fluid and ground 30 solids out of the grinding chamber. Pressure tap line 12 senses the pressure in the discharge opening. Pressure tap line 11 senses the pressure at the peri phery of the grinding chamber. The AP is the differ ential pressure across the mill. Purges with a non35 condensable fluid are applied to each pressure tap line 6 DUP050302003 7 to prevent pluggage thereof. The AP is maintained at the desired value by adjusting the feed of solid mate rial into the mill. The process of the present invention com5 prises feeding solid particulate TiC>2 particles- to the fluid energy mill described above. The fluid of the present process is superheated steam. The flow of TiC>2 solids to the mill may be delivered by any of many known means, e.g., belt feeder, screw feeder, pneumatic 10 feeder, etc. The means for solids delivery are not critical. The feed rate, however, must be adjustable. The process of the present invention therefore comprises controlling the flow of TiC>2 solids and/or the flow of superheated steam to provide a constant AP across the 15 mill. However, it is preferred to control the flow of Ti02 solids and not the superheated steam flow so that production can be maximized. The AP across the mill must be held constant at a pressure value of from 100-600 inches of water 20 depending on the degree of comminuting of the Ti02 . solids. The particular AP at which the process can be operated depends on the specific use for which the TiC>2 is intended, the gloss or particle size required and the geometry and size of the mill. Accordingly, 25 therefore, the AP for some Ti02 applications is 250-375 inches of water and 300-400 inches of water for others and 350-450 inches of water for still others. The apparatus of the present invention per mits grinding of particulate solids more efficiently. 30 Apparatus of the prior art do not effectively provide as uniform a grind of.solids and at as low steam to pigment ratios, e.g., a reduction of at least 5% in energy. The process of the present invention permits 35 the grinding of Ti02 more efficiently and provides for 7 DUP050302004 8 the preparation of Ti02 having less of the larger more difficult to grind particles which results in improved gloss as well as more uniform gloss. The process also provides a more efficient use of energy, e.g., a reduc tion of at least 5% in energy as compared to conven tional fluid energy mills. The description of the fluid energy mills described in U.S. Patents 3,462,086 and 3,726,484 are hereby incorporated herein by reference. 8 DUP050302005 10 TITLE Fluid Energy Mill With Differential Pressure Means ABSTRACT OF THE DISCLOSURE 5 A fluid energy mill of the confined vortex type for comminuting pulverulent solids, said mill provided with means for measuring the differential pressure between the discharge and the feed of the mill through openings in the chamber peripheral wall and in' 10 the discharge means, each opening provided with means for purging into the mill to prevent pluggage thereof and a process for using the mill to grind solid Ti02 by maintaining a constant differential pressure between 100-600 inches of water. CH 1175 10 DUP050302006 DUPO 50302007 CH 1175 MEXICO DECLARATION OP TRUTH MADE UNDER PROTEST (AFFIDAVIT) The undersigned who is (are) interested in filing an application for patent or for a certificate of invention in respect of an invention related to DSCLARACION 3AJO PROTESTA OE DECTR VERDAD El (los) suscrito(s) interesado(s) en solicitar- en Mexico una patents de invencion con respecto a una in vencion relativa a declare (s) under protest to tell the truth that, with relation to the date of its first filing seeking protec tion, or on this date, the hest method known by him (theta) for practicing said invention is declara(n) bajo protesta de decir verdad que con relacion a la fecha de su- primer deposito buscando proteccion, o a esta fecha, el mejor metodo conocido por el (ellos) para lievar a la prdctica la citada in vencion ea x[ that conventionally used for manu facturing the goods covered by said invention; 1 | el convencional para la mamifactura de los objetos a que la misma se refiere; ] tnat mentioned in cne spec meat ion -- of such invention that is prepared to form part of a Mexican applica tion for a patent or for a certifi cate of invention; 2 [ el mencionado eh la descrLpcion de tal invencion que esta preparada para formar parte de la solicitud mexicana de paten te o certificado de invencion; 1 particularly the method described in example No. or in claim NO. This declaration is filed in order to be considered as an integral part of the said specification, in accordance with the provisions of Articles 17 and 79 of the Law of Inventions and Trademarks that is in force in Mexico since February 11, 1976. j particularmente el metodo des3 crito en el ejemplo No. o en la -clausula No. ---------------------------------------------------------: Esta deelaracion se presents para ser considerada parte Integra de la citada descxipcion de la inven cion, de acuerdo con lo dispuesto en los Articulos 17 y 79 de la Ley de Invenciones y Marcas vigente en Mexico desde el 11 de febrero de 1976. Signed by applicant(s) on December 15, 1981 in the city of Wilmington, State of Delaware, United States of America Firmado por el (los) el dia en la ciudad de Applicant(s) Solicitante (s) solicitante (s) E. 1. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY s/ A. N. Siedy Asst. Secretary - Patent Board s/ Kimberly L, Stollar (Witness) Attest; s/ D. J, HellmannDAA~ Asst. Secretary of the Company N3e?57.0l DUP050302008 7aJ-, Jt- c ft- ms DIRECCION GENERAL DE DESARROLLO TECNOLOGICO srerconMeCrMNTtAo omeoycsoTmReiJaUcio TITULO DE PATENTE DE. MEJORAS NUMERO 159Q71 TITULAR (E3): E* I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY INVENTO: "MEJORAS EN UN HQLINO PARA DIVIDIR SOLIDOS PULVERULENTOS CLASE I Mir: HQ2C 19/12 CLASE MX: INVENTOR (ESI-. ANTHONY JOHN COOHBE NUMERO: 192468 PRIORIDAD: US SOLtCITUO FECHA LE6AL: 28 OE A8RIL OE 1962 NUMERO: 258872 HORA: 13(28 FECHA: 29 OE ABRIL DE 1981 EN NOMBRE DEL C. PRESIDENTS OE LOS ESTADOS UN I DOS MEXICANOS, ESTA PATENTE CONCEDE A SU TITULAR PRIVILE6I0 EXCLUSIVO DE EXPLOTACION DEL INVENTO RECLAMANOO EN EL CAPITULO REIVINDICATORtO DE LA DESCRIPCION T TIENE UNA VI6ENCIA DE CATORCE AAOS A PARTIR DE LA FECHA DE EXPEDICION DE ESTE TITULO. MEXICO, D.F..A. 14 .oe. ABRIL .DE 19 89 > POR ACUEROO DEL^SECRETARIO DE COMERCIO Y FOMENTO INDUSTRIAL RTO VILLARREAL GONOA N36757.02 DU P 050302009 SECRETABIA DE COMEROO Y FOMENTO INDUSTRIAL' DIRECCION GENERAL DE JNVENCIONES MARCAS Y OESAHROLLO TECNOLOGICO I "MEJORAS EITUN MOLINO PARA DIVIDIR SOLIDOS PULVERULENTOS" Inventor: Anthony John Coombe, sdbdito britSnico, domiciliado en Route Z, MeEwen,' Tennessee 37101, E.U.A. Cansaj^hijnte: .1. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY, corporacidn delAsj|s$ado> derrDelaware, E.U.A.,. doraiciliada en TQih' Market Street, Wilmington, Delaware, E.U.A. ^36757.03 DUP05030201 0 SECRETARIA DE COM?^0 Y FOMENTO INDUSTRIAL DIRECCION GENERAL DE in v e n c io n e s ma r c a s t ngSAEROLLO TECNOLOC1CO EXTRA-CTO DE IA PESCRIPCIOK . Se describe un molino que utiliza la energia de vp, fluidor del tipo de torbellino raantenido en un ^spacio limitsdo, para aividir finamente sdlidos pulvarulentos, es- tando provisto dicbo molino de an medio para medir la pre- 8idn> diferencial. entre la descarga y la entrSda del molino g#?. a travds de unos orificios forinados en Is pared perifgrica >da-1#-, camera y en el dispositive de descarga, estando pro- lis^| cada orificio de un medio de purge gm el molino con . ' 7 --- > T\ 1 "l t' ^ fin de evitar su obturacidiir y. se describe tambign an v-ifemyrVfp* m ,para atjlizar el: molino cos el fin de- trltuj* " V- mr.--[ il X&T fiOrt sdlido manteniemdo.una presidn diferencial constan -w 'B ' `-U jIL * .A i&, texi|`Clnida entre 254 y 1.5:24 cm de agua (100-600 pulgadas de..agu&). .. .. . AM.B.*"I"T*""O* *T*E' ,.nOiQKii"I"C""O...ml111fHLA1nnsIEw.V11 ERC_.I.O....K. ixresente i^vencidn se refiere a un molino mWgjgyilf.;.::'. - %yHBi A>A>, ^.^gy^iy^l^.lS.^ergia'.da- un fluid* del tipo de torbellino !sn|up espacip.. liaitado, provisto de un dispositi- :* ^Ofe^ei^madir. la..prasifia difere&cial a travgs del molino y ^re tapbign a.la. trituracidm de TiOg. en forma de par 4 con. el molino en cuestida para obtener TiO^ de un brill meiorado con una utilizacidn eficaz de la energia. AKTBCEPEKTBS PE IA,,TECKICA 1, .... - Se conocen y se utiliza^mol^rtOS-. que emple&n la. de un fluidOf del tipo; de torbellino mantenido en tm . 1 * - 1*4**, S Iswr-'v - ' I-V&tw M . #& <- . * l :>S . /: /. / DU P05 0302011 <-)SARROLLO TECNOLOGICO espacio liraitado, en industrias tales corao las industrias ae los pigmentos, cosmlticpS j pl^sticos, en raz<5n de su rendi- miento y de su economfa para divi&ir finamente s6lidos en forma de particular, la patente de los Estados Unidos ndmero 2.032.827 describe detalladamente modelos de estos molinos. De.manera general se.describe en la patente de los Estados Unidos, numero 3.462.086 up molino que utiliza ! r > ( 'r: i. L J 0-;.: . i.i-r U\... .c-- la energia de un fluido, del tipo de torbellino mantenido en ' energy a de .un- i -.u -o _ is ar-i .. .. .:. un espacio limitado, bajo la forma de una yariante de una c riCa<Uv". eft UfVJ JS-i.itiU-a . P.ftU.-iK. r ~ - aSM basics en form* fit disco fCddada per dos placas circula , ^r.cvaUaw 1;? -a-aa-: < -; ~ res generaimenta paralelas que definen unas paredes axiales , eon-1% ssoliiv f. con un reborde anular que define una pared perifrica. la al i,m is^fcallinia qw>. .us?- 1$j s. ia *" turn de la c&aara en sentido axial as sustancialmente infe- .. lo Xar>-:.`> da an <-zv cr.; forma.- da '..-ra: a... ; rior .a su diariietro. Alrededor de'la circupferencia de la pa- s%s.t>:; par. $> .. orai a.'i-v red pertfrica estn dispuestos un cierto ndmero de boqui- &<s* J?- <?r.a .ffv. - ' : ^tasiiiMsf^ineisente separa&as para inypetar un fluido, el trjftqiMUNMfc 710,, el res.Aisifervto Z?; trito..- -- ----- la energia de trituracion, y uno o varies LCVa oSEfl#r? `TS*V'# * * v--^ ` entrada p$ra introducir los sdlidos particula I y c-1 r.-... - res ,,que5 barf de ser trituradps. El fluids y los sdlidos en acton, ceoa *634$** *k fomst 4$ ^"i-'.vuuas. fofma de partfcttlas se inyectan tangettcialmente respecto a Jje rf.r. c SR. au e&aij' a;- . aX la circunferencia. de un clrculo qu tiene un di&aetro infe" W&- de sclidcs'-tiendt- s-r uv&gulsr- cvuitnd-: rior al de la circunferencia de la c&napa. Un conducto coa- i|Cdid03feSi..o. caadai. .--a-son do- lf? acusfcuac; ' ' xial que comunica directamei^e con la c^mara de trituraci6n aq.uipo.4c modi^ r;-. de Cpufal y- teaov- ; ' Birve como dispositivo de descarga pare los sdlidos finamen .... &. ,m3 ^garatw-c.te' <lan:i^iv *c.vnan -.In* --v ^ > ri'wtiyididos. In la-patente de 16s Estados Unidos, ni&nero 'TtSS.'tsmda&fee M alife-^utac-iOa?. cC&avliSSss- .-i.- I DUP05 0302012 -4- SECRETARIA DE GOMEIK3Q i POMENTO rNDTISTHMg ; DJHSCCION GENEHAfi tNVENCIONES g'k. '1SSARBOLLO TECNOLOfiCBQCj 3.726,484 uiias _ discontinuidades paraxialmente simltricas que sobresalen a partir de las paredes axiales de la cgma- ra,. impiden la descarga de partfculas de taraano excesivo antes de su reduccidn al tamafio deseado. la circulaci6n de los s&Lidos en forma de par ticulas hasta el moilntirse' controls para permitir una tri- turacidn efieaz de los sdlidos. los molinos que utilizan energla de un fiuido combinan la trituracidn con la clasi- ficacidn en una sola clmara. Cuando el fiuido penetra tan- gencialmente en la periferia de la c&nara, con5untamente con los sSlidos que ban de ser divididos finamente, se crea " la % ..e-r. .- un torbellino que hace que las perticulas sean barridas a lo largo de un trayectd en forma de espiral y salen firtal- mente por el orificier de salida. Greneralmente se mantiene constante el, caudal de alunentacion con fiuido. Para la el 'i*endWieirto de trituracifin y la ca disco*&Af fxidr- \:t. * : i .. . esl&n afectados por la relation entre ' '&^apaeartas--' v .>:- _ , , -- * . ----- ; eexl;- GcaBUuQd3aJl. deJaUl.itfentaeion con fiuido y el caudal de alimen M. M fit facio# con solides en forma de partfculas. ' ' 1 pe raanera general, en el caso de TiD_, el cau- 'in % -'o j .; -z; - 1 de solidos tiende a ser irregular cuando se utilizan sPi&'circitlo. cuy-c Mio' ~r $ medidorea de caudal en razon de la acvuttulacion de pigment 0 M'.S^6ditivo pare- hi. jsn ^' _ . ' .Jett/ -el equipo de medicion de caudal y tambien en el conduct o d; alimentacidn donde se efectdan las mediciones. Por tanto, Ibsi caudate s de alioentacidn con -SOlidos pueden variar de ` g; ' fe;- DUPO 50302013 5 SECRETARIA PEC^SBgKI y f o men t o iNOtrerwAfa . DfflECCION. in v e n c io n e s MggLln OESABROLLO TECNOLQSH** manera imprevista. Este cardeter variable puede dar lugar a una utilizac<5n ineficaz de la energia yarn producto de calidad inferior a las normas. Esta variabilidad puede tener el mismo efecto perjudicial sobre la trituraci3n del TiOgi, incluso cuando se utiliza un medidor de caudal para controlar el caudal de alimentacifin de TiO^ en el molino que utiliza la energia de un fluido. . BE3C HIPC ION GENERAL DE LA INVEKCIOF Se 3aa descubierto ahora un aparato que evita los efectos perjudiciales de la tdcnica anterior y que permite una utilizacidn mds eficaz de la energia del fluido para la trituracidn, proporcionando al mismo tiempo un producto de mejor calidad. El presente aparato es una mejora del aparato de la tdcnica anterior. . Bor consiguiente,. se ha descubierto que en un mo lino que utiliza la energia de un fluido del tipo de torbelli no msuatenido en un espacio limitadOr para dividir finaraente J1s. s<5li<lqs.pulverulentos, que incluye en combinacidn una edmara en fortaa dehisce definida por un par de paredes axiales de form^eireular opuestas y una pared periflrica, una multipli eidad,-de orificios de entrada que se extienden a travds de la pared perifdrica y que estdn alineados para dirigir el fluido gaseoso en dL interior delacdmaratangencialmente a m cireulo cuyo radio es inferior al radio ae la edmara, ^un dispositivo para- introducin' en: la edmara los. sdlicfos pulm nil DUP05Q302014 -6 - SECHkTAHIA DE COMERCJG i FOMENTO INDUSTRIAL d ih e c c io n g e n e r a l DE INVENCIONES MAHfiAtj <g nESAfiROLLO TSXt-sOLOSICO verulenfcos en la pared perifdrica de la misma y un dispositi vo de descarga para extraer los s&Lidos pulverulentos y el fluid gaseoso a lo largo del eje de la cdmara, mya mejoxa qe consiste enque se data el molino que utiliza la pnergfa de un fluido de un dispositivo para medir la presidn diferen dial entre-la. descarga y la entrada del molino a travls de **nos (Jrif^eioe formados en la.pared perifdrica de la edmara y en el dispositivo de descarga,, estando:; provisto eada ori- ficio, ,de undispositiyo da purge en el molino para evitar su oT^vaca^Sn*1 .. .. . . ,:!i. -.if,4 >,.n .....Epaf otra pai^e,.^e'Jba.-de'Scub'ierto- que la tritura- cidn e las pertfculas. dnpigaenljq daTiG^ mediante; la intro .euun ,9Pl&w* utilise la eaergfai.de ,.i^,.sflnido con ;un .paudal capaz de mantener una pre si&OL . constsgkte de 254-2.524 cm de agua (10p-600 . pulgadas ^j|gj^,;en el.,interior del molino, permite Cbtener ciertas ventajfaa .respectp. a los mltodos onocidos, de..la tc~ def i;Vi'A., tr- e.- 'v.. y,; se utiliz^ yapoiireoalentadp para sumini ta^r-Ji^p fluido qu^> -sd,introduce en.m molino que ij.de un fluid ^laJ pfesi4% del g&por, se % ^jr^poidad- cuandu eleivapor se s^ansiona en las .. tjoqaillf.^ ji-jLa^^pteeras , .las- boqui.l|a.' y- vjas ^t.o%ejp|. estdn . }'; de la, pdmarp. de 't$.;inaiie~ de 'vapor,fftijliguen el- yappr y, las, partf- J$! .k\-- Jj/'J . >U- DUP05030201 5 -7- SECRETAHXA DE COMERQQ X t'OMENTO INDUSTRIAL . DIHECCION GENERAL CH l.NVENCIONES JIARCAS S* JRSAfthOM.O TE twins sdlidas a desplazarse en forma- de torbeliino en el in torior de la c&nara. la velocidad a la cual el vapor y los ndlLdos en forma de partfculas se desplazan alrededor de la oitmnra es la velocidad tangencial. la velocidad tangencial disminuye cuando los sj5 HldOD en forma de particulas se introducen en el vapor por- que los sdlidos estn sometidos a una aceleracidn obtenida pot' tnedio de la energia cindtica del vapor, la reduccidn de In velocidad tangencial es tanto m5s elevada cunto ms im- portnnte es el caudal de alimentacidn con sdlidos. la velo- otfind tangencial es reducida todavfa ms por la friccidn su plwuoritaria cuando los sdlidos son mds dificiles de triturar y quedan as! retenidos mds tiempo en la cdmara de tritura tion. Per consiguiente, la velocidad tangencial es funcidn ft! caudal de vapor, del caudal de alimentacidn pon pigmeH- i>0 y de la triturabilidad del pigmento. ' ' Eh la industria de los pignentos, la energia `. \\\. :* r-- trituracidn ha sido definida tradicionalmente como la r Iftotofo'entre el caudal de vapor y el caudal de alimentacx<5n Pm pimento sdlido (S/P) en el caso de los molinos que uti la energia' de un fluido. Basdndose en lo que antecede, elaro que la velocidad tangencial e# directamCnte pro- iwoional ai caudal de vapor e inversamente proporcional al dnudftt de- alimentacidn con pignento, lo que permits bbfcener Iildici6n directa de la energfa de trituracidn. Aunque DUP050302016 ~8- SECHBTARI& > Y FOMEKta DIRECCION C3ENERjSifJJE ^ INVENCaONBO^j^gj^ ' 1 la velocidad tangencial no puede sermedida directamenter es : posible medir la preside diferancial entre la periferia de la cemara de trituracidn y el orificio de salida del gas,, y de hecho, es una funcidn de velocidad tangencial* la pre~ si6n diferencial define por tanto la energia de tritunaciSn. . .El control de la preside diferencial .permite com ^ro'oetr la energ^a de trituracidn, la cual, a su. vez, contro ls la calidad del produeto. Para eontrolay la greei^a, dife- rencial se elige como variable manipulada el caudal de ali- ' -que' ei- - r- '* nSentae idn con pigment o. la., alimentacidn con pigments, ha si do elegida en razdn de las dificultades que se experimental! pa- ra medirla directamenta y, perdue al caudal constants de va- jpor ciue permite obtener la, pnoduccidn m^xijna,,.^. .prreeidn di- Tw y* j c_:,'l"- r * .'I * c?-'Viil* C' _ .s.'s *. < ' ferencial pasa a ser principalmente una funcidn de la alimen tacidn con pigmento. la velocida$ de^^diijppei^iypg de,. alimen- tacidn con pigmento se ajusta para mantener una A P constan- te. lie accion de control es inverse de la. alimeniacidn con :*Maeatsaii4h* VK-b pi^Kmtp bueste que la presion diferencial, ea inversamente propO^idaa`1 al caudal de alimentaci$n con pigmento. Cuando eara--ii;^pSffigxXT/''U'` . ..ceircea sxatorr-jfv - . la pifesi'dfe diferencial aumenta, se proporciona, una alimeixta- cidn ma importante acelerando la introduccidn de Xos sfili- *:v. b. >a- ( ..s. das. El mayor caudal de alimentacidn disminuye. la & P. Be la . ilCi It; edlfdoe V-'.--'"-:. ' V ;j;-. V, v r A>T.v. . misma manera, una reducei6n de A P aeceeita una reduccidn de ,los sdlides.. lc.3 ex.-" -,:*r ,z.: alimentacion con sdlidos para elevar, laf A P hasta. el nivel : ^ . ;-- " deseado. El caudal de alimentacidn puede ser cambiado manual PS'-fbr-. *" mm DUP050302017 -9- j i . < SECRETARY* DE COMERCIO Y FOMENTO INDUSTRIAL. DIRECCION GSKEBAIi&BL in v e n c io n e s mMWMLIA nESARROELO VSBSSSmm mente o puede ser ajustado de mamera automdtica. Como se ha indicado mds arriba, la presidn difjs renci&l responde a los cambios de triturabilidad del pigmen to. Si. por cualquier motivo que sea se hace Bids dificil tri tuyar el pigmento, la. presi fin diferencial disminuiri y por taut ser precise reducir el caudal de introduccifin de los ' p.. ii .is? vrr-.. P. sdlidos en el molino. .Este fenfimeno del increment o de la di. fioultai experimentada para triturar los sfilidos pasaba de- sapercibida en los molinos de la tficnica anterior, haciendo - ijss5e.d v" '"?U pru rz is. . s', que el tamafio de partfeulfes del producto sea excesivo y que u?u. . . v irxt-Ure ?ii' ^8 arasPw . .: . el brillo del pigment de TiO. sea insufieiente. Ahora por * se^fits la xrvonoaft .v perm^e^-gu-ii.---. . primer ve% es posibls utilizer la reduccifin de P para Za 3n$*ad *ie ~..yrKtm--JMcjpa;. la pare .u- *r; v evitar esta reduecifinopfirdidade brillo. Una reduccifin de "JiOQ, de np.v:<>:: .osdaa.ent* rsepeeso r- j.c -------' la & P indica que lam particular de pignento requieren una se neites^Lteiia- Ar.teriojsaei'-te. mayor tnituracifin y porptanto aeben permanecer mfis tiempo . la- norms. <il .srfnv. .- .n-.,: en el mplin para aleanzar el iamafco de particulas requeri- inviincion y i& ut i+xme&.&i ;Je &ic .apar&'co . .. do. la capacidad; de efectuar.correcciones en a. caudal de pi *seento iu_*. eaten oasado. an o j . alimeniiacidn,.basandose en la A.I*, constituye por tanto una la presion. dif*-;:-;-- .vvi . <:, venta5lKtgw a; laa operaeioses ae la tficnica anterior de. al2^appgi'.n'^--ea. cadr^lar ex .tMa.l di* .r-, . . [tr ua producto de alidad uniforms* s> mi. & a dei ..c; Adem^siv el? control de tsaudal de alimentacidn con MB ' R I?C :i &; Z ;. j k . JK Ki p Ui / s6lidos I^SigSnSErlaun?'e'i control manual la is?xa : : - Ae los sdlidos basado en una medici6n directs del caudal de refc"` ".i-*# -oc ;u.feU3#'*0. s.*** los sdlidos.-. Los nredidores de caudal tiepden a ser impreci- i la S.-S mz cc i sos. stn propensos a` deriya,'- Obturacidn, ensueiamiento, :1s 'ZhmJZM -lt :ds ^-y' n scci5n :p3i:pp!|^|P " , /st r ' " j- c" DUP050302018 10 - SECRETARY d e COMERCDO Y FOMENTO INDUSTBXAI, DIRECCION GENEKAEi KJffl. INVENCIONES f|4 OSSARROLLO etc. las tomas de presi6n de' la presente invencidn pueden taxation obturarse, pero esta probabilidad de obturacidn es menos. frecuente. Esto se debe a que se mantiene la eircula citfn de purga constante a travls de las tuberias de toma de presidn. Sin embargo, si se produce una obturacidn de las tuber!as de. toma de presidn, se pondra de manifiesto de modo irunediato. Unas medidas correctives podrn ser to- c j n y ' ' > . i` ' ' , i j' xnadas inmediatamente para garantizar la calidad uniforme del iproducto. la trituracidn de acuerdo con el procedimien to segiin la invencidn permite igualmente una reduccidn de la cantidad de energla necesaria para la trituracion del TiO_, de aproximadamente 5-10? respecto a la energia que ri <t t - ''. r-. .. . -i" : . t.n .... . se neeesitaba anteriormente. la caracteristics nueva del aparato segdn la invencidn y la utilizeddn de dicho aparato para triturar ' sue &irr.-*n.t''.one's r~~- ' - .c: rj-. i pignento a base.de TiO_, estan basados en el concepts que /.uvarlox4 & lilfe'd. or ". !V-y i- 2.~. :r. consists, en relacionar la presion diferencial con el caudal ' dirnofi^WhB!' % a: rr?.r de alimdntacion y en controlar el caudal de alimentacidn pa 5' eei mat-t1 ra obiter una P constante a trav|s del molino. ~" si:-ty ... SESCHIPUIQg DETALLAPA BE LOS DIBUJOS i r- Oi j : w.r - ,; " ------ La invencion se describira mas detalladamente dft 'fir* ':.l C1:1.1 ' l.r I'?*-, ; : baciendo referenda a los dibujos, en los cuales: .si ... ;* o--Li , la figura 1 es una vista en seecion transversal y- soportsr .Iff'* . ' >. , vertical del aparato segun la invencion; \ la figura 2 es una vista en seccidn transversal DU PO50302019 - 11 - oriental del.aparato de la flgura 1, SECRETARIA DE COMEBSH* I FOMENTO BfPUSTBUEt DIRECCION GENESAJ.UB [NVENCIONES MARHAg $ torQa&aR|Dq^^i^gpi rente al eje a la altura cLe la boquilla de entrada. - En las ifiguras t" y; 2 ss'.ve que la- refereneia 1 signa uaia fuente de fluiddy' el eual, en ease de' ser vapor j^e'carenta'd'o,' puede ser controlado respect a temperatura y |p?esibn.fluid preferidb es el^vapor reealentado. TJa co <fe ^lufdb" 2 rodea la "pared perifiMea M de la c&aara r'circular 5^ Uiias t oberas' 3. 'de las euales se solamente tres, interconetan &coleotor y la lra,''ae:?tl*itiiraei<5a.' 6#ii,'tblerer- 3 -peaetra -en-la^pared -pe, f,ffeVioa4?i'de''iI:''c&tara con uri &ig{lrtgl''que':;laprolo^^~ iffiit^dli^Sfe^de xtk 'toBer^seS fs^eate`"'a':dn-:circalo formado belrededor delicbntrd dd &&Mv&-'jFf'&oiS&dLQ- d#us;radibi:nfe ' af MSo`f'iledl'`:la'` bS&&rai' ^'^milriab4tfitbidd;fdfe'estai : sfe -utili5-fc repre Mnfa:;$afbeilr f'Brma ;aproxl3sada ;deiun ;di&eo determinantsse dlmensibiieS reale a pbrc medio de*ibsuplacas circulares:. tdpIriof^SflStf^Mer^'y 8-V':derla^pwSfirperif4rica 4^--Oa lfS^bll'^^^^>iiiimentabi4ii`: der;tipo^venturi-' sirve para ' sdlido quo' bap-de4sei*: triturado en la &lihado'' vox cierto': gral% en'sentad# fttngen3L&1 elxisuiliicl6&:-'^ldi!' *l$adfe*y' del*-' flui Wf5^e4*tll^45SSw'f e iiLbdiaarav El:,'flttldo''e intStoduoe en `pbiP Siedio* de la tobera 1 O" y sii^erfjara': arrstrar en la cfoara^de, trlturacidn. El ori~ t rnr.-,, to, i>a eaba^aov r-. i;o-l't7 'A*`>r^i -I:r DUP050302020 .r SECREfrTAABiUIAA DE E CQMERC3Q X EOMEOTO INDOSTHIAL DIOECCDiON GENEBtAl. DE; INVENaONES MARCA& T nSSAHHOLLO TECNODOGKSO ,6. deletes,earga de forma cillndrica arrastra el fluido sdlidos triturado's fuera de la camara de trituracidn. da.'toma de ppp^ifiai 12 detecta la preside en el descar^.^la to'berfa de,,toma de presidn ll de- eia la pf?dferda, id!^ la. edmara de tritura- Jf presi^tt,;d.if:ej>ec|.al.,f .traviSa del noliao. $f.:efec.tden ea ca- .der p^esidn .para impedir X&obturacidn. A -J( " --- 1 :n ... J. L ^$T`??? ?}fiel reglaje ^ ifeya bier*' . gf^v* co^^a present in- edUdas deup., fl^do que *>?* tt^ v^p^ recalentado. las partleulas sdlids de TiO pr, eualpiier medio co diap.ositim de aliro.entac.ldn del tipo , .m#t|l^ .^scat f|0*,P Sispositi ; v.; - *. . -'';el , .. . j^c^lfiientp de la preserve invenci&i consiste en contro- :. de v* obtener: .vtof^jk ^..constajit, a,, travfs del molino. Sin embargo*, es preferible controlar el caudal de i S' sF-sgg , I?.. m vVj t 1*1 \i~m iP-.fli it j m if a B Y* si IE* DUP050302021 - 13 - SECRETAHIA DE COMEROO ' T FOMENTO INDUSTRIAL DIRECCION GENERAL US) INVENCIONES MABGAS aA HESARHOLLO TOCMOBEMM particulas Bdlidas de TiOg y no el caudal de vapor recalentado, de tal manera que sea posible obtener la produccitfn maxima. . La P a travs del roolino debe mantenerse eonstante a un valor de presidn incluido entre 254 y 1.524 cm de agua (100-600 pulgadas de agua) en funcidn del grado de divisidn de las particulas sdlidas de TiOg. La B parti_ cular a la cual puede realizarse la operacidn dependera de la utilizacidn especafica prevista para el TiOg, del "brillo o del tamaSo de particulas que se necesitan, asi como de la geometria y de las dimensiones del molino. Por consiguiente, para ciertas aplicaciones del TiOg la P estd incluida en tre 635 y 952,5 cm (250 y 375 pulgadai# de agua, entre 762 y 1-.016 cm, de agua (300 y 400 pulgadas de agua) para otras, y entre 889 y 1.143 cm de agua (350 y 450 pulgadas de agua), para otras aplicaciones. j ; El aparato de la presente invencidn permite triturar. s^lidjOa,, en forma de particulas de manera msCs eficaz. Los ajgarato.s des la t4cnica anterior no proporeionan eficazmente uma trituracidn tan uniforme de los sdlidos con relaciones reducidas entre caudal de vapor y caudal de pigmento, es decir con una reduccidn de por lo menos el 5?J de la ener gfsrutilizada. \ 38$ procedimiento de la presente invencidn period te la trituracidn del- TiOg mSs eficazmente y permite prepa-- \ i* f '.3`isma-' ; desc:':. gacr ft. 7 -al * -c'-.--.. ' / : *' / -----------------------------------------' r f DUP050302022 rar Ti02 que tiene una menor cantidad de pa e mayor taraailo difidles de triturar, lo que da lug ejor bri- llo y a un brillo mSs uniforme. El procedimiento permite SECRETAiUA DE COMERCIQ tambiSn. utilizar la energia de manera .- con una reducciSn de energia de por loTgSL^^S&raciSn con los molinos convencionales que utilizan la energia de un fluido. La descripciSn de los molinos que utilizan la ener gia die un fluido que se da en las memorias de las patentes de los Estados Unidos, nfimeros 3,462,086 y 3.726.484 se incor pora aqui a titulo de referenda. HabiSndose descrito la invencidn como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en la siguiente: i i ! ! i KBIVINDiCACION 1. Mejoras en un molino para dividir s61idos pulve rulentos que utiliza la energia de un fluido, del tipo de tor bellino mantenido en un espacio limitado en comunieacidn con sdlidos pulverulentos, que tiene en combinacidn una cdmara en forma de disco, definida por un par de paredes axiales opuestas de forma circular y una pared perifdrica; una multiplicidad de orificios de entrada que se extienden a travis de una pared perifiSrica, los cuales estSn alineados para dirigir tangencial mente un fluido gaseoso en la cdmara hacia un circulo de radio menor al radio de la c&mara; cargadores para introducir sdli dos pulverulentos a la ccimara en la pared perifSrica de la misma' y descargadores para extraer a los sdlidos pulverulen-- tos y al fluido gaseoso a lo largo del eje de la cdmara, carac fQPSISPSOTn 'frprQ* DUP050302023 15 terizadas las mejoras en gue el molino EE COMERao RI@Paiuad&gia INVENCIQN^^MS^ia3 de un fluido estd provisto con un detectcnKsd^^r^Q^^^^W^Si f rencial entre la descarga y la alimentacidn del molino a trav^s de las orificios formados en la pared perifgrica de la c&nara; y cada orificio ddL descargador estd provisto con un sistema de purga para impedir su obturaciSn. En testimonio de lo cual firmo la presente en esta Ciudad de Mexico, D.F., el 28 de Abril de 1982. Por: E.I. DXJ' PONT DE NEMOURS AND COMPANY ic. BjQrn B. Vadillo Apoderado .. 0S- :,". z \j t << < * <*&&-...-- de. S'. I Ifl t: ia. DUP050302024 DUP050302025