СУШИЛКА-СМЕСИТЕЛЬ Российский патент 2005 года по МПК F26B11/04 F26B3/12 

Изобретение относится к технике сушки суспензии ультрадисперсной фракции перхлората аммония с размером частиц менее 2 микрон при изготовлении смесевого твердого ракетного топлива. Аппарат может быть использован при сушке других суспензий, содержащих дисперсионную среду и дисперсную фазу.

Изготовление вышеуказанной фракции производится путем измельчения перхлората аммония в жидкой среде с последующим удалением ее методом сушки. Перхлорат аммония является хорошо растворимым в воде веществом и легко адсорбирует влагу из окружающего воздуха. По этой причине не удается получать ультрадисперсную фракцию перхлората аммония методом сухого измельчения, так как происходит сильное агрегирование частиц. Сверхтонкое измельчение достигается только в жидкой среде в присутствии поверхностно-активного вещества. В качестве жидкой фазы используются вещества, не растворяющие перхлорат аммония.

Известны широко применяемые для сушки суспензий распылительные сушилки (см. книгу М.В.Лыкова "Сушка в химической промышленности", Москва, Химия, 1970 г.).

Однако применение их для сушки суспензии ультрадисперсной фракции перхлората аммония затруднено из-за:

- забивки распылительных форсунок или дисков легко агрегирующим порошком;

- опасности попадания чувствительной к механическим воздействиям ультрадисперсной фракции перхлората аммония в уплотнение быстровращающегося диска;

- сложности конденсации выходящих из сушилки паров легколетучей жидкой среды из смеси ее с воздухом;

- усложнения пылеочистных устройств, связанных с уносом частиц с теплоносителем;

- невозможности совмещения в одном аппарате сушки и смешения.

Указанных недостатков лишен аппарат для сушки и смешения материалов по патенту Великобритании №1168691, класс F₄G; В1_с, F₄V (F26_в) заявл.07.02.68 г., принятому авторами за прототип. Аппарат по указанному патенту имеет вращающийся горизонтальный цилиндрический барабан с греющей рубашкой, внутри которого расположены продольные подвижные скребки для рыхления материала и предотвращения налипания его на стенку. Материал загружается с одного конца барабана и выгружается с другого.

В этом аппарате не достигается эффективное перемешивание, так как не создаются встречные потоки частиц в осевом направлении, отсутствует устройство для распыла суспензии, способствующее улучшению массообмена и устранению комкообразования. Подвижные скребки не в полной мере обеспечивают разрушения мелких комочков. Наличие трущихся пар внутри барабана создает определенную опасность при обработке чувствительной к механическим воздействиям ультрадисперсной фракции перхлората аммония. Хорошее перемешивание указанной фракции крайне необходимо, чтобы получить воспроизводимые баллистические и физико-механические характеристики смесевого твердого ракетного топлива.

Технической задачей данного изобретения является улучшение эффективности сушки и смешения при изготовлении ультрадисперсной фракции перхлората аммония, устранение комкования ее, повышение безопасности процесса сушки, снижение потерь жидкой среды.

Технический результат достигается за счет того, что у обогреваемого полого горизонтального барабана, представляющего собой цилиндр с четырьмя отсеченными объемами, торцы закрыты стенками, перпендикулярными оси барабана, а отсеченная часть закрыта симметрично расположенными под углом сегментными стенками, в одну из полых цапф вставлена труба с рубашкой, заканчивающаяся эластичной полой трубкой со щелевыми прорезями по длине для подачи суспензии в аппарат, через другую полую цапфу проходит коленообразное сопло из концентрически расположенных труб, внутренняя труба заканчивается перфорированным наконечником, сопло выполнено поворотным, которое поворачивают в сторону вращения на угол, равный углу обрушения порошка при вращении барабана, а в процессе сушки его устанавливают вертикально коническим наконечником вверх.

Вышеуказанное исполнение торцевых стенок барабана обеспечивает перекрестное движение ультрадисперсной фракции перхлората аммония и хорошее перемешивание ее.

Эластичная насадка в линии подачи суспензии способствует тонкому распылению суспензии и уменьшает склонность к комкообразованию. Эластичность насадки устраняет забивку прорезей благодаря деформированию их кромок при повышении давления суспензии в насадке. В аппарат перед началом подачи суспензии загружают эластичные тела в виде цилиндров. Они предназначены для разрушения возможно образующихся комков в процессе сушки. В начале процесса сушки они исключают непосредственное попадание суспензии на стенки аппарата, предотвращая налипание и коркообразование.

Коническая форма наконечника сопла исключает возможность защемления эластичных тел между стенкой и насадкой при вращающемся барабане.

При вращении барабана ультрадисперсная фракция перхлората аммония увлекается в сторону вращения за счет сил трения и при определенном угле поворота происходит обрушение.

Для обеспечения полноты выгрузки продукта сопло поворачивают в сторону вращения на величину, равную углу обрушения. Самая низкая концентрация ультрадисперсной фракции перхлората аммония в аэросмеси в аппарате будет в верхней зоне. Поэтому для уменьшения уноса продукта в процессе сушки сопло поднимают вертикально вверх, чтобы наконечник его находился в верхней зоне аппарата.

Сушилка-смеситель (см. фиг.1) состоит из горизонтального полого барабана 1 с греющей рубашкой 2. В торцевых стенках имеются полые цапфы 3, 4, опирающиеся на подшипники 5, установленные в приводе барабана и опоре сопла. Вращение барабана осуществляется через шестерню 6. Муфта 7 служит для подачи горячей воды в рубашку и отвода ее. В цапфу 3 вставлена неподвижная труба 8 для подачи суспензии, заканчивающаяся эластичным насадком 15 с прорезями 16, расположенными по длине барабана (см. фиг.2). Через цапфу 4 пропущено поворотное коленообразное сопло 10 из двух концентрических труб, опирающееся на подшипник 11. Поворот сопла производится пневмоцилиндром с помощью рычага 12. Торец сопла 10 с коническим наконечником 9 расположен вблизи стенки барабана, благодаря чему сохраняется минимальный зазор между стенкой и вершиной наконечника при вращении аппарата. Барабан частично заполнен эластичными телами 14, например из полиуретана, не взаимодействующего с компонентами суспензии.

Аппарат работает следующим образом. В барабан загружают эластичные тела, после чего включают вращение барабана и подачу воды в рубашку. Затем сопло поднимают в верхнее положение и начинают подачу суспензии насосом, которая распыляется через насадок. Наклонные торцевые стенки барабана, распыление суспензии через насадок, наличие эластичных тел интенсифицируют процесс сушки и смешения, препятствуют корко- и комкообразованию. В случае забивки прорезей насадка высохшим порошком их проходное сечение уменьшается, что вызывает возрастание давления в насадке и деформирование кромок прорезей, в результате которых происходит самоочистка. Пары жидкой среды удаляются через отверстия наконечника сопла из верхней, наименее запыленной зоны барабана, что уменьшает унос частиц ультрадисперсной фракции перхлората аммония с парами. После заполнения барабана сухой ультрадисперсной фракцией перхлората аммония на 0,3-0,4 объема барабана сопло опускают в нижнее положение. Для выгрузки порошка в межтрубное пространство сопла подают сжатый осушенный воздух, который при входе в аппарат через слой порошка производит разрыхление его с образованием аэросмеси. Аэросмесь через отверстия наконечника поступает в центральную трубу сопла и выводится из аппарата в осадитель, где происходит отделение ультрадисперсной фракции перхлората аммония от воздуха. Выгрузку порошка осуществляют при непрерывном вращении барабана, благодаря чему, а также малому зазору между вершиной наконечника и стенкой барабана невыгружаемый остаток сводится к минимуму.

Применение предлагаемого изобретения позволяет достичь следующих преимуществ:

- ускорить процессы сушки и смешения;

- устранить корко- и комкообразование:

- обеспечить безопасность;

- ликвидировать забивку распыливающего насадка;

- обеспечить полноту выгрузки высушенной ультрадисперсной фракции перхлората аммония;

- высокой технологичности в изготовлении сушилки-смесителя.

Испытание модельного варианта сушилки-смесителя показали надежность ее и подтвердили вышеуказанные преимущества.

Изобретение относится к технике сушки суспензии ультрадисперсной фракции перхлората аммония с размером частиц менее 2 микрон при изготовлении смесевого твердого ракетного топлива, а также при сушке других суспензий, содержащих дисперсную среду и дисперсную фазу. Сушилка-смеситель представляет собой вращающийся барабан с греющей рубашкой в виде цилиндрического корпуса с четырьмя отсеченными объемами, каждая торцевая поверхность закрыта стенкой, перпендикулярной оси, а отсеченная часть закрыта симметрично расположенными под углом сегментными стенками. В одну из полых цапф вставлена труба с рубашкой, заканчивающаяся с закрытым торцом эластичной трубкой с прорезями по длине. Через другую цапфу проходит коленообразное сопло из концентрических труб. Внутренняя труба сопла соединена с коническим перфорированным наконечником. Сопло выполнено поворотным на 180 градусов. Изобретение должно повысить эффективность сушки и смешивания, устранить комкование, снизить потери. 2 ил.

Сушилка-смеситель в виде вращающегося горизонтального барабана с греющей рубашкой, отличающаяся тем, что барабан представляет собой цилиндр с четырьмя отсеченными объемами, каждая торцевая поверхность закрыта стенкой, перпендикулярной оси барабана, а отсеченная часть закрыта симметрично расположенными под углом сегментными стенками, в одну из полых цапф вставлена труба с рубашкой, заканчивающаяся с закрытым торцом эластичной трубкой с прорезями по длине для подачи суспензии, через другую цапфу проходит коленообразное сопло из концентрических труб, внутренняя труба соединена с коническим перфорированным наконечником, сопло выполнено поворотным, которое устанавливают в сторону вращения под углом, равным углу обрушения порошка при вращении барабана, а в процессе сушки располагают вертикально коническим наконечником вверх.