ГРАНУЛЯТОР Российский патент 2015 года по МПК B01J2/10 

Изобретение относится к грануляции порошкообразных материалов с жидким связующим и может быть использовано при производстве строительных материалов, а также в химической, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен гранулятор, содержащий эластичную обечайку, размещенный в ней вал с лопастями, патрубок для загрузки порошкообразного материала, форсунку для распыления жидкого связующего, насос и жесткую обечайку, установленную снаружи эластичной обечайки с образованием между ними кольцевой камеры, подсоединенной к насосу посредством пульсатора (авторское свидетельство SU №1005879, МПК B01J 2/10, опубл. 23.03.83 г.).

Недостатком гранулятора является низкая прочность гранул.

Известно также устройство для гранулирования порошкообразных материалов, содержащее вертикальный корпус с патрубками для подачи порошкообразного и жидкого компонентов в верхней части и разгрузочным патрубком в нижней части, концентрически размещенный в корпусе приводной вал с укрепленными на нем лопатками, причем с целью повышения прочности гранул путем обеспечения их одновременного смешивания и обкатывания на концах лопаток закреплены криволинейные козырьки в виде части полого цилиндра или усеченного конуса (авторское свидетельство SU №1386275, МПК B01J 2/10, опубл. 07.04.88 г.).

Недостатком данного устройства является то, что гранулы попадают на криволинейный козырек лопаток, обладая высокой скоростью, складывающейся из линейной скорости лопаток и скорости гранул, развиваемой центробежной силой за время прохождения ими длины прямолинейной части лопаток. Это влечет за собой низкую надежность устройства, связанную с разрушением козырьков лопаток.

Наиболее близким заявляемому является гранулятор порошкообразных материалов, содержащий неподвижный корпус, состоящий из нескольких секций, с загрузочным и выгрузочным патрубками, распылитель связующего и установленный внутри корпуса вал с укрепленными на нем мешалками и разгонными дисками (авторское свидетельство SU №1230664, МПК B01J 2/10, опубл. 15.05.86 г.).

Недостатком устройства является невысокая прочность гранул, получаемых с помощью данного устройства, что препятствует их использованию при производстве строительных материалов.

Техническим результатом изобретения является повышение прочности гранул.

Указанный технический результат достигается тем, что в грануляторе порошкообразных материалов, содержащем вертикальный цилиндрический корпус с загрузочным и выгрузочным патрубками, распылитель связующего и установленный внутри корпуса вал с укрепленными на нем мешалками и разгонными дисками, согласно заявляемому изобретению внутренняя поверхность цилиндрического корпуса, формирующая камеру грануляции, выполнена в виде расположенных ярусами тороидальных поверхностей, сопряженных друг с другом, кроме того, мешалки выполнены в виде лопастей, закрепленных непосредственно на разгонных дисках, а распылитель связующего выполнен в виде форсунок, соединенных с насосом-дозатором.

Каждый ярус камеры грануляции представляет собой поверхность вращения дуги образующей окружности вокруг оси корпуса.

Центральный угол α между касательными к образующей окружности тороидальной поверхности в концах дуги равен 126÷162°.

Форсунки для распыления связующего подведены не менее чем к двум верхним ярусам камеры грануляции.

Разгонные диски и форсунки расположены по высоте яруса в его верхней трети.

Сущность технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено устройство для гранулирования порошкообразных материалов, продольный разрез;

- на фиг. 2 - вид А на фиг. 1;

- на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг. 2.

Устройство для гранулирования порошкообразных материалов содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, в котором установлен вал 2, связанный с приводом 3. Для подачи порошка в гранулятор предусмотрен патрубок загрузки 4, расположенный в верхней части корпуса. Для подвода жидкого связующего устройство содержит систему орошения, подающую воду в камеру грануляции 5 и включающую форсунки 6, связанные с насосом-дозатором 7.

По всей высоте вала 2 установлены разгонные диски 8 с лопастями 9, предназначенные для создания закрученного потока порошка, воздуха и связующего, обеспечивающего смешение исходного порошка со связующим, столкновение смешиваемых компонентов друг с другом, способствующее сцеплению частиц порошка и образованию центров грануляции.

Внутренняя поверхность цилиндрического корпуса 1, формирующая камеру грануляции 5, выполнена в виде расположенных ярусами и сопряженных друг с другом тороидальных поверхностей, каждая из которых представляет собой поверхность вращения дуги образующей окружности вокруг оси корпуса. Грануляция и упрочнение гранул осуществляется за счет их обкатывания по тороидальным поверхностям камеры грануляции 5 при их перемещении с яруса на ярус.

Экспериментально было установлено, что наиболее благоприятные условия для грануляции, упрочнения гранул и перемещения гранулируемого материала с яруса на ярус камеры грануляции создаются, когда центральный угол α между касательными к образующей окружности тороидальной поверхности в концах дуги равен 126÷162°. В этом случае гранула, обкатываясь по одному из ярусов с тороидальной поверхностью, вылетает на следующий ярус камеры грануляции и попадает на нижестоящий разгонный диск, не бомбардируя вал.

Подведение форсунок не менее чем к двум верхним ярусам камеры грануляции обеспечивает оптимальное смачивание жидким связующим гранулируемого материала с интенсивным образованием центров грануляции. Подача жидкого связующего на нижних ярусах нецелесообразна, так как может привести к снижению прочности гранул.

Расположение разгонных дисков и форсунок по высоте яруса в его верхней трети также создает наиболее благоприятные условия для смешения исходного порошка со связующим и столкновения смешиваемых компонентов друг с другом. Выгрузка образовавшихся гранул осуществляется через лоток 10, расположенный в нижней части корпуса.

Гранулятор работает следующим образом.

Вертикальный вал 2 приводится во вращение приводом 3. Исходный порошкообразный материал, подлежащий грануляции, подают в камеру грануляции 5 через патрубок загрузки 4, расположенный в верхней части корпуса. Для образования гранул из порошкового материала с большим содержанием мелкой фракции необходима связующая жидкость, способствующая сцеплению частиц порошка. В качестве связующего могут применяться различные жидкости, в частности - вода, подаваемая в камеру грануляции 5 системой орошения, включающей форсунки 6, связанные с насосом-дозатором 7. При вращении вала 2 порошковый материал, подаваемый в камеру грануляции 5, и связующая жидкость, поступающая в камеру грануляции 5 от насоса-дозатора 7 через форсунки 6, попадают на лопасти 9 разгонных дисков 8, благодаря которым создается завихрение и турбуляция смешиваемых компонентов, что приводит к их столкновению друг с другом. Вода, попавшая в слой порошка, под воздействием капиллярных сил начинает распространяться во все стороны, заполняя поры между отдельными частицами, сцепляя их и образуя смоченные ядра - центры грануляции.

Разгонные диски 8 с лопастями 9, установленные по всей высоте ротора 2, разгоняют гранулируемый материал и отбрасывают его на тороидальные поверхности камеры грануляции 5. Под действием сил тяжести гранулируемый материал перемещается сверху вниз с одного яруса на другой. В процессе обкатывания по тороидальным поверхностям гранулятора и в результате многократных ударов о вращающиеся лопасти ротора отдельные частички материала, перемещаясь, укладываются более плотно. При этом избыточная влага выдавливается на поверхность комочка, благодаря чему становится возможным дальнейшее присоединение к такому комку сухих частичек, то есть рост гранулы. В момент перекатки гранул через мелкие частички материала происходит толчок в направлении центра гранулы. Развивающееся при этом давление способствует формированию сферической формы гранул. В процессе столкновения часть неровностей гранул разрушается за счет возникающего срезывающего усилия, а прочно прилипшие частички вдавливаются внутрь гранулы. При работе гранулятора внутри комка создается определенная минимальная толщина водных пленок, соответствующая величине приложенных динамических и статических нагрузок. При этом дальнейшее выделение воды на поверхность комка прекращается, гранула перестает расти и ее прочность становится максимальной для данного режима грануляции.

По завершении процесса уплотнения и стабилизации гранул они подаются к лотку выгрузки 10.

Таким образом, конструкция гранулятора обеспечивает упрочнение гранул и расширяет функциональные возможности их использования при производстве строительных материалов, получаемых из гранулированного сырья методом полусухого прессования.

Изобретение относится к грануляции порошкообразных материалов с жидким связующим и может быть использовано при производстве строительных материалов, а также в химической, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности. Устройство для гранулирования порошкообразных материалов содержит вертикальный цилиндрический корпус, в котором установлен вал, связанный с приводом. Для подачи порошка в гранулятор предусмотрен патрубок загрузки, расположенный в верхней части корпуса. Для подвода жидкого связующего устройство содержит систему орошения, подающую воду в камеру грануляции и включающую форсунки, связанные с насосом-дозатором. По всей высоте вала установлены разгонные диски с лопастями, предназначенные для создания закрученного потока порошка, воздуха и связующего, обеспечивающего смешение исходного порошка со связующим, столкновение смешиваемых компонентов друг с другом, способствующее сцеплению частиц порошка и образованию центров грануляции. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Гранулятор порошкообразных материалов, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с загрузочным и выгрузочным патрубками, распылитель связующего и установленный внутри корпуса вал с укрепленными на нем мешалками и разгонными дисками, отличающийся тем, что внутренняя поверхность цилиндрического корпуса, формирующая камеру грануляции, выполнена в виде расположенных ярусами тороидальных поверхностей, сопряженных друг с другом, кроме того, мешалки выполнены в виде лопастей, закрепленных непосредственно на разгонных дисках, а распылитель связующего выполнен в виде форсунок, соединенных с насосом-дозатором.

2. Гранулятор порошкообразных материалов по п. 1, отличающийся тем, что каждый ярус камеры грануляции образован вращением дуги образующей окружности вокруг оси корпуса.

3. Гранулятор порошкообразных материалов по п. 1, отличающийся тем, что центральный угол α между касательными к образующей окружности тороидальной поверхности в концах дуги равен 126÷162°

4. Гранулятор порошкообразных материалов по п. 1, отличающийся тем, что форсунки подведены не менее чем к двум верхним ярусам камеры грануляции.

5. Гранулятор порошкообразных материалов по п. 1, отличающийся тем, что разгонные диски и форсунки для распыления связующего расположены по высоте яруса в его верхней трети.