УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАПСУЛИРОВАНИЯ ЗЕРНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2004 года по МПК B01J13/02 

Изобретение относится к области капсулирования твердых тел и может быть использовано в строительной, химической и других отраслях промышленности.

Известно устройство для капсулирования зернистого материала, содержащее вибрирующую камеру с твердыми телами и связанную с установкой для виброцентробежного разделения (а.с.СССР № 404501, кл В 01 J 13/02, 1972 г.).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути и достигаемому результату является устройство для капсулирования зернистого материала, включающее несущую станину, электропривод, камеру, установленную на упругих подвесках и соединенную с вибратором (а.с.СССР № 621394, кл. В 01 J 13/02, 1977г.).

Однако капсуляция зернистого материала в известных устройствах, осуществляемая при избытке капсулирутощего вещества в вибрирующих горизонтальных камерах, приводит к агломерации и слипанию капсулируемого материала, что снижает эффективность процесса, кроме того, для разделения получаемых капсул и удаления избытка капсулирующего вещества в известных устройствах предусматривают либо установку для виброцентробежного разделения, либо пространственную решетку внутри камеры, что усложняет схему капсулирования и снижает производительность.

Цель изобретения - повышение производительности, расширение диапазона применения, упрощение технологического процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для капсулирования зернистого материала, включающем несущую станину, электропривод и камеру, установленную на упругих подвесках и связанную с вибратором, камера выполнена в виде вертикально ориентированного усеченного конуса с верхним основанием - крышкой камеры и нижним основанием - ее дном диаметром 0,4-0,6 диаметра верхнего основания, при этом высота камеры составляет 0,5-0,8 диаметра верхнего основания; внутри камеры и соосно с ней размещена труба диаметром 0,1-0,25 диаметра верхнего основания, введенная в камеру на глубину 0,8-0,95 ее высоты; на боковой поверхности камеры на уровне 0,8-0,9 ее высоты от дна размещено выгрузочное отверстие; крышка камеры снабжена загрузочной воронкой, размещенной соосно с камерой и жестко соединенной с трубой; при этом вибратор выполнен в виде двух вибровозбудителей с дебалансами, оси вращения которых могут менять угол наклона к вертикальной плоскости в пределах от 0 до 30 градусов в противоположные стороны. Причем на внутренней боковой поверхности камеры размещена спираль Архимеда, выполненная в виде металлических полос, раскручивающихся от выгрузочного отверстия против вращательного движения камеры.

Сущность изобретения заключается в том, что за счет вертикальной ориентации оси камеры и изменяемых углов ориентации к вертикальной плоскости осей вращения дебалансов вибровозбудителей камера вибрирует таким образом, что ее ось описывает в горизонтальной плоскости окружность с небольшим радиусом, а частицы зернистого материала совершают вращательно-колебательные движения с большими (до 10 g) знакопеременными ускорениями, вектор которых направлен вверх под некоторым углом к вертикали, благодаря чему происходит интенсивное перемешивание зернистого материала с капсулирующим веществом и равномерное обволакивание капсулирующим веществом поверхности зернистого материала. За счет интенсивных движений в горизонтальной и вертикальной плоскостях исключается агломерация и слипание частиц материала.

На фиг.1 схематично показано предлагаемое устройство для капсулирования зернистого материала; на фиг.2 – устройство, вид А.

Устройство содержит камеру 1 в виде усеченного конуса с плоским дном, закрепленную на раме 2 и подвешенную на упругих подвесках 3 на несущей станине 4. Камера закрыта крышкой 5 с соосно расположенной и закрепленной на ней загрузочной воронкой 6, соединенной с трубой 7. На боковой поверхности камеры имеется выгрузочное отверстие 8 с направлящим лотком. На раме 2 с нижней стороны подвешены два вибровозбудителя 9, выполняющие роль вибратора, с дебалансами 10, оси вращения которых могут менять угол ориентации к вертикальной плоскости, проходящей через ось камеры, от 0 до ±30 градусов. Дебалансы 10 соединены гибкими муфтами 11 с электродвигателями 12.

На внутренней боковой поверхности камеры закреплены металлические полоски 13, образующие спираль Архимеда.

Вибровозбудители 9 с дебалансами 10 и электродвигателями 12 расположены на двух подвижных платформах 14, закрепленных верхними частями с помощью осей 15 на раме 2. Каждая из платформ 14 может менять угол наклона к вертикальной плоскости в одну из противоположных сторон от вертикальной плоскости, т.е. одна из платформ 14 может располагаться под углом от 0 до 30 градусов по одну сторону от вертикальной плоскости, а другая расположена под тем же углом по другую сторону от вертикальной плоскости. Наклоны платформ 14 производят болтами 16, а после установки платформ под определенным углом они намертво закрепляются к раме 2 при помощи болтов 17.

При необходимости капсулировать материалы другими капсулирующими веществами болты 17 ослабляют, а болтами 16 подбирают угол наклона платформ 14, затем болтами 17 закрепляют платформы к раме 2.

Устройство работает следующим образом: зернистый материал, например керамзит, засыпают в загрузочную воронку 6 и трубу 7, туда же заливают раствор капсулирующего вещества, например цементный раствор, в расчетном количестве на объем загружаемого в камеру керамзита. При включении электродвигателей 12 дебалансы 10 начинают вращаться и камера 1 начинает совершать вращательно-колебательные движения с одновременным воздействием вибрации на камеру, за счет чего зернистый материал из загрузочной воронки трубы начинает перемещаться в объем камеры 1 и смешиваться с капсулирующим веществом. При дальнейшей загрузке в воронку 6 и трубу 7 материал перемешивается с капсулирующим веществом, заполняет камеру 1 и, поднимаясь при этом до уровня выгрузочного отверстия 8, покрываясь равномерной, прочной и плотной оболочкой-капсулой, выгружаются из камеры, а излишек капсулирующего вещества стекает вниз.

При работе капсулирующее вещество в необходимом количестве вводится вместе с зернистым материалом и накапливается на дне камеры.

Движение вверх капсулированного материала создается за счет подпора зернистого материала, поступающего в камеру по загрузочной воронке и трубе, и наклона поверхности конусообразной камеры, которые способствуют движению капсулированного зернистого материала, ведущего себя как виброкипящая жидкость в сообщающихся сосудах, к выгрузочному отверстию. При таком движении вверх частицы материала до выгрузки обкатываются и трутся между собой в объеме камеры, равномерно обволакиваясь капсулирующим веществом, излишки которого стекают вниз на дно камеры.

Из выгрузочного отверстия выгружаются капсулированные частицы с равномерной, плотной и прочной оболочкой - капсулой до тех пор, пока в загрузочную трубу подается зернистый материал.

Спираль Архимеда на внутренней поверхности камеры повышает интенсивность перемешивания вследствие увеличения времени окатывания частиц материала вплоть до выгрузки их через выгрузочное отверстие.

Угол наклона осей дебалансов вибровозбудителей к вертикальной плоскости выбирают в зависимости от размеров гранул и плотности капсулирующего материала и вязкости капсулирующего вещества.

Параметры устройства подобраны экспериментально и определяются в зависимости от производительности устройства, плотности зернистого материала и вязкости капсулирующего вещества.

Так, при капсуляции керамзита цементным раствором высоту камеры выбирают в пределах 0,5 диаметра верхней части камеры (D), а диаметр дна 0,4 D. При этих параметрах камеры материал легче будет подниматься вверх до выгрузочного отверстия за счет подпора в загрузочной воронке. Устройство будет иметь большую производительность при наклоне осей дебалансов под углом от 0 до 5 градусов, т.к. нет необходимости дополнительно перемешивать материал, чтоб исключить залипания и повысить качество капсуляции, т.к. в меньшем объеме камеры раствор будет большей толщины, а плотный керамзит будет полнее окунаться в цементный раствор. Так как гранулы керамзита имеют размеры до 20 мм, то щель между разгрузочной трубой и дном нужно выбирать побольше, т.е. углубление загрузочной трубы в камеру брать в пределах 0,8 h (высоты камеры).

При уменьшении водоцементного отношения раствора, т.е. при использовании более вязкого цементного раствора, угол наклона осей вращения дебалансов нужно брать в пределах 5-15 градусов для более интенсивного перемешивания гранул керамзита с густым раствором и повышения качества капсуляции.

При капсуляции менее плотного материала, например гранул пенополистирола в цементном растворе, боковая поверхность камеры должна быть более крутой. Диаметр дна выбирают в пределах 0,6 D для увеличения объема камеры. Пенополистирол нужно дольше и более интенсивно перемешивать в растворе, т.е. высоту камеры нужно брать в пределах 0,8 D, a угол наклона осей дебалансов в пределах от 10 до 20 градусов в зависимости от вязкости цементного раствора. Гранулы пенополистирола имеют меньшие размеры, т.е. щель между трубой и дном можно брать поменьше, т.е. длину трубы брать в пределах 0.95Н. При этом уровень раствора в загрузочной трубе будет повыше, а смоченные гранулы пенополистирола будут при вибрации выдавливаться в объем камеры. При капсуляции пенополистирола или отходов картонных и бумажных производств и других раствором жидкого стекла углы наклона осей вращения дебалансов к вертикальной плоскости нужно увеличить до ±30 градусов. За счет этого вектор ускорения частиц и капель капсулирующего вещества будет иметь большую вертикальную составляющую, которая повысит интенсивность перемешивания и качество капсуляции.

При увеличении углов наклона осей вращения дебалансов более 30 градусов повысится вертикальная составляющая и уменьшится вращательная составляющая вибрации камеры, что снизит интенсивность перемешивания и увеличит возможность агломерации и слипания частиц.

При диаметре дна более 0,6, т.е. при более крутой боковой поверхности камеры, зернистый материал дольше будет подниматься до выгрузного отверстия, при диаметре менее 0,4 D уменьшится объем камеры. При высоте, камеры более 0,8 D, уменьшится производительность устройства. При высоте, меньшей 0,5 D, качество капсуляции будет низкой из-за быстрой выгрузки материала.

Уровень выгрузного отверстия 0,8-0,9 высоты камеры определяется необходимостью повысить рабочий объем камеры, т.е. производительностью, и стремлением дать зернистому материалу при вибрациях загружаться и выгружаться подобно жидкости в сообщающихся сосудах.

При приведенных конструктивных параметрах устройство имеет наибольшую производительность и высокое качество капсуляции зернистых материалов различной плотности капсулирующими веществами различной вязкости, а процесс капсуляции будет простым, без дополнительных приспособлений и устройств.

Изобретение может быть использовано в химической и строительной промышленности. Устройство содержит камеру 1 в виде усеченного конуса с плоским дном. Камера 1 закреплена на раме 2 и подвешена на упругих подвесках 3 на несущей станине 4. Высота камеры 1 составляет 0,5-0,8 диаметра ее верхнего основания, представляющего собой крышку 5. На крышке 5 соосно расположена загрузочная воронка 6, соединенная с трубой 7. Диаметр трубы 7 равен 0,1-0,25 диаметра крышки 5. Труба 7 введена в камеру 1 на глубину 0,8-0,95 ее высоты. На боковой поверхности камеры 1 расположено выгрузочное отверстие 8 на уровне 0,8-0,9 ее высоты от дна. Нижнее основание - дно камеры 1 имеет диаметр 0,4-0,6 диаметра крышки 5. На раме 2 подвешены вибровозбудители 9 с дебалансами 10, оси вращения которых могут менять угол ориентации к вертикальной плоскости, проходящей через ось камеры 1, от 0 до ±30°. Дебалансы 10 соединены с электродвигателями 12 гибкими муфтами 11. На внутренней боковой поверхности камеры 1 закреплены металлические полоски 13, образующие спираль Архимеда, раскручивающуюся от выгрузочного отверстия 8 против вращательного движения камеры 1. Изобретение позволяет повысить производительность устройства, упростить процесс, обеспечить высокое качество капсулирования зернистых материалов различной плотности капсулирующими веществами различной вязкости. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для капсулирования зернистых материалов, включающее несущую станину, электропривод, камеру, установленную на упругих подвесках и соединенную с вибратором, отличающееся тем, что камера выполнена в виде вертикально ориентированного усеченного конуса с верхним основанием-крышкой камеры и нижним основанием - ее дном диаметром 0,4-0,6 диаметра верхнего основания, при этом высота камеры составляет 0,5-0,8 диаметра верхнего основания; внутри камеры и соосно с ней размещена труба диаметром 0,1-0,25 диаметра верхнего основания, введенная в камеру на глубину 0,8-0,95 ее высоты; на боковой поверхности камеры на уровне 0,8-0,9 ее высоты от дна размещено выгрузочное отверстие; крышка камеры снабжена загрузочной воронкой, размещенной соосно с камерой и жестко соединенной с трубой; при этом вибратор выполнен в виде двух вибровозбудителей с дебалансами, оси вращения которых могут менять угол наклона к вертикальной плоскости в пределах от 0 до 30° в противоположные стороны.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что камера снабжена спиралью Архимеда, размещенной на внутренней боковой поверхности камеры и выполненной в виде металлических полос, раскручивающихся от выгрузочного отверстия против вращательного движения камеры.