УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДАВЛИВАНИЯ ТЕКУЧИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2007 года по МПК B01J2/20 

Изобретение относится к устройству для выдавливания текучих материалов, содержащему вращающийся цилиндрический барабан, снабженный по всей периферии сквозными отверстиями, неподвижно расположенное внутри барабана подающее устройство для материалов и связанную с внутренней периферией барабана в нижней части сопловую планку с проточным каналом, который сообщен с подающим устройством и по которому материалы подаются с равномерным распределением по осевой длине барабана к сквозным отверстиям, выдавливаются сквозь них в виде капель, падают на проходящую под барабаном транспортирующую и/или охлаждающую ленту и затвердевают на ней.

Из ЕР 0145839 А2 известно устройство такого рода, у которого перфорированный барабан проходит по периферии внутреннего цилиндра, снабженного аксиально питаемым с торцевой стороны подающим каналом, проходящей параллельно ему частичной камерой и вставленной в паз на внешней периферии этого цилиндра сопловой планкой, снабженной множеством расположенных аксиально на расстоянии друг от друга отверстий, которые сообщены со сквозной, образующей выходную камеру канавкой в сопловой планке, прилегающей к внутренней периферии вращающегося перфорированного барабана.

Устройства такого рода оказались крайне выгодными для гранулирования определенных материалов. Производительность таких устройств, однако, ограничена, поскольку скорость вращения таких барабанов, имеющих, как правило, диаметр порядка 80 мм, не может быть произвольно увеличена из-за возникающих центробежных сил.

Оказалось, что, в частности, при гранулировании осаждающихся продуктов, например суспензий, внутреннее пространство, в частности, в зоне сопловой планки, в зоне ее сквозных отверстий склонно к засорению, и поэтому образуются остатки, которые могут нарушить ход процесса, и потому должны удаляться через равные интервалы времени. Произвольное увеличение сквозных отверстий, в свою очередь, привело бы к неуправляемому выдавливанию материалов, вследствие чего желаемое каплеобразование в месте выхода над охлаждающей лентой не достигалось бы.

В основе настоящего изобретения лежит поэтому задача нахождения решения, с помощью которого расход выдавливаемых материалов можно было бы согласовать соответственно с желаемыми расходуемыми количествами без необходимости сквозных отверстий разных диаметров в сопловой планке, не ожидая из-за этого крупных проблем в отношении очистки сопловой планки.

Для решения этой задачи в устройстве описанного выше рода предложено расположить в проточном канале сопловой планки, по меньшей мере, одну закрепленную одной стороной и отстоящую вбок подпорную полоску, свободная кромка которой образует со стенкой проточного канала проходную щель. Это выполнение простым образом обеспечивает согласование количества протекающего материала в выходной зоне сопловой планки за счет того, что проходную щель поддерживают более или менее широкой, что возможно за счет простой замены подпорной полоски. При этом такая замена относительно проста благодаря лишь одностороннему закреплению, и становится также возможным относительно просто произвести очистку. К тому же можно избежать сквозных отверстий в сопловой планке, согласуемых по своему диаметру с выдавливаемым количеством материала. Проточный канал в сопловой планке может иметь большее сечение и, поскольку определяющая проходящее количество проходная щель расположена позади этих проточных каналов, служит своего рода успокоительным участком для подачи выдавливаемых масс. Эти проточные каналы также не склонны к засорению благодаря своему большему сечению.

Оказалось также предпочтительным, если проходная щель лежит на стороне сопловой планки, которая, если смотреть в направлении вращения барабана, образует переднюю кромку сопловой планки. За счет этого выполнения относительно простым образом достигается то, что вся выходная канавка сопловой планки, противоположная внутренней периферии вращающегося барабана, заполняется выдавливаемым материалом, так что в зависимости от ширины этой выходной канавки в распоряжении может быть также достаточно времени, чтобы выдавливаемые материалы проникли через сквозные отверстия вращающегося барабана и упали в виде капель.

В усовершенствование изобретения подпорную полоску можно простым образом закрепить с помощью винтов, которые с открытой стороны выходной канавки пропущены через отверстия в зоне кромки подпорной полоски. Этот вид крепления прост и обеспечивает быструю замену. Предпочтительным образом также две подпорные полоски могут быть расположены друг за другом так, что их проходные щели лежат на противоположных сторонах. Таким образом, возникает своего рода лабиринт, через который должна протекать выдавливаемая масса до достижения сквозных отверстий вращающегося барабана. Это приводит к успокоению течения, что является решающим для безупречного каплеобразования, в частности тогда, когда особенно желателен высокий расход.

В усовершенствование изобретения подпорную полоску можно также расположить под углом к направлению притока материалов так, чтобы свободная кромка полоски лежала ниже по потоку от закрепленной кромки. Подпорная полоска служит тогда дефлектором, который также может привести к успокоению течения вытекающих материалов. В частности, у такого выполнения также в усовершенствование изобретения может быть предусмотрено, что обращенная от выходной канавки сопловой планки сторона подпорной полоски противоположна выступам на дне канавки, которые образуют с подпорной полоской, по меньшей мере, одну, предпочтительно, однако, несколько лежащих друг за другом в направлении течения подпорных щелей. Эти лежащие друг за другом в направлении течения места дросселирования в зависимости от вязкости и характера выдавливаемого материала могут быть использованы также в качестве средств успокоения течения.

Изобретение обеспечивает также прохождение больших количеств материалов без возможности попадания характеристики течения, например за счет повышения числа Рейнольдса, в зону турбулентности и ухудшения безупречного каплеотделения.

В усовершенствование изобретения предусмотрено, что отношение диаметров сквозных отверстий к диаметру барабана составляет более 1:150 и что между сопловой планкой и аксиально проходящей внутри барабана подающей трубой, которая, однако, не заполняет внутреннее пространство барабана, расположена промежуточная деталь с соединительным каналом, в котором предусмотрен, по меньшей мере, один подпорный участок для дополнительного успокоения и распределения по осевой длине протекающих материалов. Этот соединительный канал может быть выполнен в усовершенствование изобретения в виде сквозного почти по всей осевой длине барабана канала, который клинообразно сужается в направлении течения. Оказалось, что за счет такого выполнения, при котором по сравнению с известными до сих пор конструкциями может быть предусмотрен существенно больший диаметр вращающегося барабана, могут безупречно стекать каплями также существенно большие количества материалов, поскольку характеристика течения выдавливаемых материалов остается в ламинарной области и не приходится ожидать опасности того, что процесс каплеотделения не произойдет желаемым образом. При этом достигается также то преимущество, что из-за заметно большего диаметра вращающегося барабана, который может составлять примерно 250 мм, может быть достигнута также чрезвычайная стабильность и более высокая прочность, даже если толщина материала барабана существенно не увеличивается по сравнению с известными конструкциями. Эта более высокая прочность позволяет реализовать большие осевые длины и тем самым большую ширину ленты, так что производительность может быть повышена также за счет этих мер. Благодаря большим диаметрам вращающегося барабана скорость его вращения, несмотря на повышение производительности, можно поддерживать в том же диапазоне, в котором можно управлять также центробежными силами, так что новое устройство для образования гранулята за счет меньших окружных скоростей также не склонно радиально разбрызгивать прилипший снаружи к барабану материал.

Применение больших диаметров барабана обеспечивает также внутри барабана достаточно места, так что такое устройство становится очень удобным в монтаже, даже если внешние габариты увеличиваются. Аксиально проходящая во внутренней полости барабана подающая труба должна быть снабжена отдельным нагревательным устройством. Однако внутри барабана остается достаточно места для такого устройства, которое может проходить также по радиально проходящей и ведущей к сопловой планке промежуточной детали.

Изобретение поясняется ниже с помощью примеров выполнения и изображено на чертежах, на которых представляют:

- фиг.1 - схематично сечение устройства согласно изобретению в виде так называемого ротоформера;

- фиг.2 - частичный вид по стрелке II используемой в устройстве по фиг.1 сопловой планки;

- фиг.3 - разрез сопловой планки по линии III-III на фиг.2;

- фиг.4 - вид сверху сопловой планки по стрелке IV, причем как и на фиг.2, предусмотренные по фиг.1 другие детали отсутствуют;

- фиг.5 - продольный разрез другой формы выполнения изобретения, у которой по сравнению с фиг.1 вращающийся барабан имеет существенно больший диаметр;

- фиг.6 - в увеличенном виде поперечное сечение устройства по фиг.5 по линии VI-VI;

- фиг.7 - частичный вид по стрелке IX используемой в форме выполнения по фиг.6 сопловой планки, однако без подпорной полоски, без служащей для размещения сопловой планки промежуточной детали и без вращающегося барабана;

- фиг.8 - схематичное изображение разреза формы выполнения по фиг.5 по линии VIII-VIII;

- фиг.9 - вид сопловой планки и промежуточной детали в форме выполнения по фиг.6 по стрелке IX, причем вращающийся барабан отсутствует, и показана только его часть;

- фиг.10 - вид сверху промежуточной детали устройства по фиг.6 по стрелкам X;

- фиг.11 - поперечное сечение сопловой планки аналогично изображению фиг.6, однако в другой форме выполнения;

- фиг.12 - поперечное сечение другой формы выполнения сопловой планки;

- фиг.13 - еще одну форму выполнения сопловой планки аналогично фиг.11 и 12.

На фиг.1 видно, что изображенный в поперечном сечении ротоформер состоит, в принципе, из трех частей: во первых из неподвижного цилиндрического внутреннего тела 1, имеющего аксиально проходящий подающий канал 2 для гранулируемого материала с радиально ответвляющимся от этого подающего канала 2 проточным каналом 3 и примыкающей к нему выемкой 4, проходящей до внешней периферии внутренней части 1, а также из сопловой планки 5, установленной в этой выемке 4 с возможностью радиального перемещения; из вращающегося вокруг цилиндрического внутреннего тела 1 барабана 6 и из проходящей под этим барабаном охлаждающей и транспортирующей ленты 7. Внутреннее тело 1 снабжено двумя проходящими параллельно подающему каналу нагревательными каналами 8, а пружина 9 сжатия в выемке 4 давит на сопловую планку 5 радиально наружу, так что она прилегает к внутренней периферии вращающегося барабана 6.

Сопловая планка 5, в свою очередь, еще раз изображена на фиг.2-4, где видно, что она снабжена соединительными отверстиями 10, которые переходят в сквозные отверстия 11 немного меньшего диаметра. Эти сквозные отверстия 11 заканчиваются в канавкообразной выемке 12, открытой к вращающейся внутренней периферии барабана. В этой выемке закреплена подпорная полоска 13 с помощью винтов 14, которые проходят в зоне боковой кромки через полоску 13 и ввинчены в тело сопловой планки 5. Винты 14 доступны при этом с открытой стороны выемки 12. Незакрепленная и свободная кромка 13а подпорной полоски 13 образует со стенкой 12а выемки 12 проходную щель 15 шириной s. Эта проходная щель 15 представляет собой место дросселирования проходящего по подающему каналу 2, отделяемого каплями материала и вместе с обусловленной температурой вязкостью гранулируемого материала и давлением определяет форму возникающих капель 16, которые затвердевают на ленте 17, а затем могут быть известным образом упакованы.

Как хорошо видно, ширина s щели 15 определяется шириной подпорной полоски 13. Видно также, что эта подпорная полоска 13 может быть помещена в сопловую планку 5 простым образом. Благодаря хорошей доступности без проблем возможна также очистка, если она потребуется.

На фиг.5 и 6 изображена другая форма выполнения так называемого ротоформера, у которого отсутствует направляющая вращающегося барабана 60 на периферии внутреннего тела 1, как на фиг.1. Перфорированный барабан 60, более того, надет в зоне обеих своих торцевых сторон на фланцы 20, 21, которые, в свою очередь, установлены своими ступицами на вальные концы 22, 23, аксиально отстоящие от подающей трубы 24, которая проходит в полости барабана 60 коаксиально ему на расстоянии от его внутренней периферии. Соединенная с фланцем 20 ступица 25 удерживается при этом на подшипнике 26, соединенном с неподвижными опорами 27. Ступица 25 снабжена также приводным колесом 28, которое посредством ремня (не показан) или цепного привода 29 и приводного электродвигателя 30 может быть приведено во вращение. Бальный конец 23 подающей трубы 24 выполнен в виде трубы, охватывающей коаксиально проходящую внутреннюю трубу 31 (фиг.8), которая служит подающим каналом для гранулируемых материалов и заканчивается в трубчатом подающем канале 24. Гранулируемый материал подают по стрелке 32 снаружи. Во избежание охлаждения материала или для его темперирования предусмотрен нагрев трубы 31 и подающей трубы 24, который образован двумя ограниченными вальным концом 23, подающей трубой 31 и перегородкой 33 (фиг.8) внутренними пространствами 34, 35 и охватывающими внутреннюю подающую трубу 24 полостями 34а, 35а (фиг.6). Нагревательную среду подают по стрелке 36 в пространство 34, она протекает через него и полость 34а до концевой стенки 37, а затем ее возвращают ко входу, где она покидает пространство 35 по стрелке 38 через соответствующий сливной патрубок.

Бальный конец 22 подающей трубы 24 удерживается в подшипнике 39 также на неподвижной опоре 27 и служит для опирания ступицы фланца 21.

Как показано на фиг.6, внутри полость барабана 60, вращаемого по стрелке 40 так, что его окружная скорость имеет то же направление, что и движение ленты 7 по стрелке 41, имеет очень большой диаметр, так что во внутреннем пространстве барабана 60 возникает много места, которое делает монтаж устройства относительно простым. Большой диаметр барабана позволяет также сделать осевую длину барабана относительно большой, не сталкиваясь с проблемами прочности. Это, в свою очередь, означает, что ширину ленты 7 также можно выбрать относительно большой. Уже по этой причине возможно повышение производительности. Повышение производительности возможно также за счет выбранного большего диаметра барабана, поскольку имеется также возможность повышения окружной скорости без возрастания центробежных сил вследствие слишком высокой скорости вращения. К тому же зона барабана, обращенная к проходящей под ним ленте 7 и лежащая еще достаточно близко к ленте, с тем чтобы повлиять на процесс каплеотделения, также увеличивается за счет большей кривизны этой зоны барабана, так что и ширина сопловой планки, если смотреть в направлении 41 движения ленты 7, может быть существенно увеличена, что хорошо видно из сравнения фиг.1 и 6.

Для перекрытия расстояния между подающей трубой 24 и нижней частью барабана 60 предусмотрена промежуточная деталь 42, имеющая форму планки, приблизительно соответствующей ширине ленты 7. Промежуточная деталь 42, как показано на фиг.6 и 10, снабжена в обращенной к подающей трубе 24 зоне клинообразно сужающимся вниз входным участком 43, в который направлен дефлектор 44, закрепленный винтами 45 только на одной кромке аналогично подпорной полоске 13'. Между свободной кромкой дефлектора 44 и наклонной стенкой 43а клинообразного входного участка возникает зазор S₃, который может служить для дозирования поступающего в следующий участок количества отделяемого каплями материала. Клинообразный входной участок 43 переходит, как показано на фиг.7 или 10, в выполненное либо в виде цилиндрического отверстия 46, либо в виде удлиненного отверстия 46а отверстие в соединительной детали 47, входящей в выемку 48 промежуточной детали 42, в которой размещен также крепежный винт 49 для закрепления промежуточной детали 42 на трубе 24. В выемке 48 с параллельными стенками с возможностью перемещения расположена сопловая планка 50, отжимаемая пружиной 51 сжатия вниз и прижимаемая обоими своими ограничивающими канавкообразную выемку 12 коленами к внутренней периферии барабана 60. Одновременно соединительная деталь 47 удерживается пружиной 51 в своем положении.

Сопловая планка 50, как и сопловая планка 5, снабжена на расстоянии от своего основания подпорной полоской 13', свободная кромка которой образует со стенкой 12а зазор шириной S₁. Равным образом, как это уже пояснялось с помощью фиг.1, этот зазор может служить для дозирования выдавливаемой через отверстия 52 барабана 60 массы. Также здесь зазор S₁ расположен на стороне сопловой планки 50, которая, если смотреть в направлении 40 вращения барабана 60 или в направлении 41 движения ленты 7, является первой внутренней кромкой сопловой планки 50.

Как видно из фиг.6, можно разместить на дне канавкообразной выемки 12 также планкообразный выступ 53, который образует с подпорной полоской 13' дополнительный зазор шириной S₂. Этот зазор служит для успокоения протекающего материала, а также для того, чтобы протекающий материал скапливался перед этим зазором на успокоительном отрезке, лежащем здесь внутри проточного канала 46 и за дефлектором 44. Эта мера приводит к тому, что даже при относительно большом, в целом, расходе перерабатываемого материала сохраняются ламинарные течения, которые являются гарантией желаемого каплеобразования в зоне между обеими боковыми стенками сопловой планки 50.

На фиг.11-13 изображены другие выполнения сопловой планки 50, обозначенные поэтому поз.50а, 50b и 50с.

В случае фиг.11 сопловая планка 50а снабжена подпорной полоской 13' приблизительно так, как это описано в связи с фиг.6. Сквозные отверстия 43 и канавкообразная выемка 12 на фиг.11-13 подробно не показаны. На фиг.11 сопловая планка 50а снабжена второй подпорной полоской 13'', которая размещена также одной стороной, в этом случае на уступе 54, в зоне одного из колен С-образной сопловой планки 50а. Таким образом, подпорные полоски 13', 13'' образуют, каждая, с соответственно одной из стенок выемки 12 соответственно два проходных зазора, а между собой - лабиринтный проход для отделяемого каплями материала. Такое выполнение служит для успокоения течения, если это будет необходимо в зависимости от вязкости перерабатываемого материала.

На фиг.12 изображена сопловая планка 50b, у которой подпорная полоска 13' наклонена к происходящему в направлении оси 55 притоку, а именно так, что ее свободная кромка лежит в направлении течения ниже, чем закрепленная кромка. Подпорная полоска 13' служит также в качестве дефлектора. Она служит также для дросселирования протекающего материала и в этом выполнении может быть использована также в зависимости от характера течения и расхода перерабатываемого материала.

Это относится и к сопловой планке 50с на фиг.13, у которой подпорная полоска 13', как и на фиг.12, помещена под углом к направлению течения. Здесь, однако, выемка 12 сопловой планки 50с снабжена множеством расположенных друг за другом и направленных соответственно к подпорной полоске 13' ребер 56, образующих сами по себе с поверхностью подпорной полоски 13' сквозные зазоры. Также эта мера является мерой, которая может служить для успокоения течения и тем самым для того, чтобы на каплеобразование в устройстве аналогично фиг.6 нежелательным образом не влияли слишком большие скорости течения.

Изобретение относится к устройствам для выдавливания текучих материалов. Устройство для отделения каплями текучих материалов содержит перфорированный вращающийся барабан, неподвижно расположенное внутри барабана подающее устройство для материалов и связанную с внутренней периферией барабана сопловую планку с проточным каналом для подаваемых изнутри материалов. В этом проточном канале сопловой планки расположена, по меньшей мере, одна проходящая поперек направления течения подпорная полоска, образующая со стенкой проточного канала проходную щель, которая служит для дозирования отделяемого каплями материала и для успокоения течения перед выходной зоной. Технический результат заключается в возможности регулирования расхода гранулируемого материала и упрощении эксплуатации устройства. 10 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Устройство для выдавливания текучих материалов, содержащее вращающийся цилиндрический барабан (6, 60), снабженный по всей периферии сквозными отверстиями (52), неподвижно расположенное внутри барабана подающее устройство (2, 24) для материалов и связанную с внутренней периферией барабана в нижней части сопловую планку (5, 50, 50а, 50b, 50с) с проточным каналом (12), который сообщен с подающим устройством (2, 24) для подачи материалов с равномерным распределением по осевой длине барабана к сквозным отверстиям (52), через которые происходит выдавливание материала в виде капель, падающих на проходящую под барабаном транспортирующую и/или охлаждающую ленту (7) и затвердевающих на ней, отличающееся тем, что в проточном канале (12) сопловой планки (5, 50) расположена, по меньшей мере, одна закрепленная одной стороной и отстоящая подпорная полоска (13, 13'), свободная кромка которой образует со стенкой (12а) проточного канала проходную щель (15).2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что проходная щель (15) лежит на той стороне сопловой планки (5, 50), которая, если смотреть в направлении (40) вращения барабана (6, 60), образует переднюю кромку сопловой планки.3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что подпорные полоски (13, 13') закреплены винтами, которые доступны с открытой стороны выполненного в виде канавкообразного углубления (12) проточного канала сопловой планки.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на противоположных сторонах сопловой планки (50а) друг за другом расположены две подпорные полоски (13, 13') с одной проходной щелью каждая.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подпорная полоска (13, 13') расположена под углом к оси (55) приточного канала сопловой планки (50b, 50с) так, что свободная кромка полоски лежит ниже по потоку от закрепленной кромки.6. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что обращенная к основанию канавкообразной выемки (12) сопловой планки (50 с) сторона подпорной полоски (13') противоположна ребристым выступам (56), которые выступают из основания канавки и образуют с подпорной полоской (13'), по меньшей мере, одну, предпочтительно несколько лежащих друг за другом в направлении течения подпорных щелей.7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диаметр барабана (60) больше или равен 90 мм, при этом между сопловой планкой (50) и аксиально проходящей внутри барабана подающей трубой (24) расположена промежуточная деталь (42) с соединительным каналом (43, 46, 12), в котором предусмотрен, по меньшей мере, один подпорный участок для успокоения и распределения протекающего материала по осевой длине.8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что соединительный канал (43) выполнен в виде сквозного почти по всей осевой длине барабана (60) канала, который клинообразно сужается в направлении течения.9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что в промежуточной детали (42) предусмотрено несколько расположенных со смещением по отношению друг к другу в осевом направлении соединительных отверстий (46, 46а).10. Устройство по п.7, отличающееся тем, что толщина стенок барабана (60) составляет 1,5-5 мм, предпочтительно 2 мм.11. Устройство по п.7, отличающееся тем, что диаметр барабана составляет 90-1500 мм, предпочтительно 300-400 мм.