Способ получения гранул и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК B01J2/20 

Изобретение касается получения гранул из различных материалов.

На фиг, 1 показана схема осуществления предлагаемого способа, при котором вязкая масса вытекает вниз через отверстия и принимается движущейся ниже поверхностью; на фиг. 2 - первый этап начинающегося процесса формирования капель в отверстиях с последующим движением по-, верхности; на фиг. 3 - второй этап осуществления способа, при котором выходящая из отверстий частичная масса отводится в сторону поверхности; на фиг. 4 - момент времени, в который частичная масса отрывается от отверстия; на фиг. 5 - поперечное сечение вращающегося трубчатого элемента устройства для рентабельного осуществления способа с охлаждающим элементом в виде ленты; на фиг. 6 - поперечный разрез трубчатого элемента с охлаждающим элементом в виде валика.

На фиг. 1 схематически изображен вращающийся в направлении стрелки 1 вокруг оси 2 валик 3, который может периодически подниматься в вертикальном направлении (в направлении вертикальной стрелки). Валик 3 может перемещаться при этом своей поверхностью 4 в изображенное штриховой линией положение, в котором эта поверхность 4 располагается весьма близко к имеющему форму сопла выходному отверстию 5 резервуара 6 с жидкой вязкой массой 7. Поддерживаемая при определенной температуре масса имеет такую вязкость, что вследствие воздействия силы тяжести медленно и по каплям вытекает из выходного отверстия 5. При этом над валиком 3 в области, проходящей через ось 2 вертикальной плоскости, располагается не одно выходное

00

ю

CJ

VI ю о

.

со

отверстие 5, а целый ряд выходных отверстий, которые проходят в основном вдоль образующей валика 3.

Вследствие возвратно-поступательного движения валика 3 в направлении стрелки, при котором ось 2 поднимается в позицию 2. еще не вышедшие полностью из отверстий 5 формирующиеся капли улавливаются перед их отрывом, принимаются поверхностью 4 и захватываются в направлении стрелки 1. Валик 3 может быть охлаждающим, так что захваченные поверхностью 4 и прилипающие к поверхности частицы массы могут охлаждаться и отвердевать в процессе движения на поверхности валика 3. Они могут сниматься с помощью скребка 8 в направлении стрелки 9.

Основные этапы выхода вязкой массы 7 из резервуара схематически изображены на фиг. 2-4. На фиг. 2 показано, как под влиянием силы тяжести в области выходного отверстия 5 возникает частичная масса 10, приблизительно соответствующая куполу капли. Поверхность 4 расположена на этом этапе осуществления способа на незначительном расстоянии от купола частичной массы 10.

В соответствии с фиг.З поверхность 4,, которая перемещается в указанном стрелкой 1 направлении слева направо, поднимается затем в изображенное нт фиг.2 штриховой линией положение; в результате чего она входит в соприкосновение с несколько вышедшей вниз частью купола частичной, массы 10, Вследствие присущей ей вязкости частичная масса прилипает к поверхности 4 и при движении поверхности 4 как в направлении стрелки вертикально вниз, так и в направлении стрелки 1 вправо может вытягиваться из отверстия настолько, что в соответствии с изображенным на фиг.4 проходящая первоначально в форме жгута 11 частичная масса приобретает форму вязкого жидкотекучего сгустка 12 с разрываемым соединением с расположенной выше и продолжающей вытекать из отверстия 5 вязкой массой. Первоначально сохранившаяся на сгустке 12 в месте разрыва, вершина опускается вследствие еще сохранившейся текучести назад к сгустку и под влиянием сил поверхностного натяжения приобретает приблизительно линзорбраз- ную форму, в которой масса затем, как это показано на фиг.1, отвердевает на поверхности 4 в форме таблетки-гранулы. .

За счет такого принудительного вытягивания вязкой массы из отверстия удается забирать весьма малые количества массы, в результате чего изготовленные с помощью

нового способа таблетки могут иметь очень малые размеры.,

На фиг.5 внешний трубчатый элемент

13установлен с возможностью вращения концентрически на внутреннем неподвижном трубчатом элементе 14 цилиндрической формы, имеющем внутри отверстие 15 и два отверстия 16 соответственно для подвода подлежащей обработке массы 17 и для под0 вода среды, осуществляющей теплообмен. Все три отверстия 16 и 15 оснащены на одной торцовой стороне внутреннего трубчатого элемента 14 внешним приспособлением и закрыты с другой торцовой стороны.

5 Отверстия 16 могут быть соединены между собой.

Внутренний трубчатый элемент 14 имеет несколько проходящих вниз перпендикулярно к центральной оси отверстий 18,

0 сообщенных с проходящим в. продольном направлении в трубчатом элементе 14 пространством 19с направленным вниз расши- , рением, в которое вставлена сопловая планка 20, удерживаемая от выпадения ее

5 боковыми направляющими выступами 21. Планка 20 вставляется с торцовой стороны в ее соответствующую направляющую 22. Она оснащена рядом обращенных вниз отверстий 23, которые периодически совпада0 ют с отверстиями 24, равномерно распределенными по периметру внешнего трубчатого элемента 10. Внешний трубчатый элемент 13 вращается вокруг внутреннего неподвижного трубчатого элемента 14,

5 Он приводится в действие известным обра- зом и вращается в направлении стрелки 25 вокруг внутреннего трубчатого элемента 14. В левой половине трубчатого элемента

14его внешняя стенка выполнена частично 0 эксцентрической, в результате чего образуется эксцентрический зазор 26 между внешним трубчатым элементом 13 и внутренним трубчатым элементом 14, служащий для выработки в этой области обусловленного вра5 щением трубчатого элемента 13 разрежения, используемого для втягивания вовнутрь материала, который еще находится на внешнем периметре трубчатого элемента 13, через входящие в область зазора

0 26 отверстия 24. Напротив зазора 26 расположен нагревательный блок 27 с двумя отверстиями 28, которые служат для пропускания среды для теплообмена или для встраивания нагревательных стержней,

5 образующих вместе с внешним периметром трубчатого элемента 13 сужающуюся вниз часть 29, которая дополнительно к разрежению в зазоре 26 способствует дальнейшему продавливанию вовнутрь еще находящегося на внешнем периметре материала через

отверстия 24, прежде чем эти отверстия достигнут области 30 оболочки внутреннего трубчатого элемента 14, в котором расположена сопловая планка 31.

Ниже образованного трубчатыми элементами 13 и 14 так называемого ротационного формовочного устройства в качестве транспортировочной ленты предусмотрена проходящая в направлении стрелки 1 слева направо стальная лента 32. которая проходит перпендикулярно направлению отверстий 18 и положению отверстий 23 ниже ротационного формовочного устройства. Стальная лента 32 находится на столь незначительном расстоянии от внешнего периметра внешнего вращающегося трубчатого элемента 13, что его поверхность принимает выходящую из обоих совмещаемых отверстий 23 и 24 каплеобразную массу 10, которая прилипает к поверхности ленты 32 и при последующем движении ленты 32 в направлении стрелки 1, а также при вращении внешнего трубчатого элемента 13 в,направлении стрелки 25 по меньшей мере частично выдавливается из отверстий 24. Отверстия 24 закрываются после вывода из области 30. Остальная часть еще находящейся в них массы захватывается в направлении вверх. Скорость вращения внешнего трубчатого элемента 13 в направлении стрелки 25 и скорость движения стальной ленты 32 в направлении 1 согласуются при этом между собой таким образом, что из отверстий 24 извлекается желаемая частичная масса. Как правило, скорости согласуются так, что скорость движения ленты приблизительно соответствует окружной скорости вращения трубчатого элемента 13.

В отличие от известных способов изготовления таблеток, при которых желателен полный выход массы в форме капель из отверстий, масса забирается из отверстий иным образом. Из-за принудительного извлечения массы отверстия могут иметь меньший размер и, следовательно, меньшее количество массы, которая к тому же частично транспортируется вверх через вновь закрытые отверстия, как это указано выше. Количество оставшейся на стальной ленте 32 массы весьма незначительно. С помощью данной конструкции могут изготавливаться микротаблетки, размер которых составляет 0,5-3 мм. С этой целью необходимо обеспечить возможность регулировки расстояния между стальной лентой 32 и периметром внешнего трубчатого элемента в пределах 0.5-2 мм, причем расстояние должно изменяться в зависимости от продукта и вязкости, Расстояние между

лентой 32 и ротационным формовочным ус тройством должно регулироваться в этих пределах, что несложно достичь регулированием положения всего ротационного формовочного устройства в целом относительно станины для направления ленты.

При проведении описанного процесса формирования микротаблеток, которые при дальнейшем движении стальной ленты 32 в

направлении 1 отвердевают на ленте вследствие ее охлаждения с достижением конечной формы, применительно к некоторым продуктам вследствие их вязкости осуществляется протягивание нити 33 из отверстия

24 к позиции капель на ленте, которая становится тем длиннее, чем больше расстояние между периметром трубчатого элемента 13 и лентой 32. С целью предотвращения обрыва этих удлиняющихся нитей и их неконтролируемого обратного падения на ленту 32 с образованием там нежелательных заостренных сгустков на таблетках 34 предусмотрен валик 35 для намотки нити, который расположен с возможностью вращения вокруг своей оси 36 в направлении стрелки 37, т.е. с возможностью вращения в том же направлении, что и внешний трубчатый элемент 13. Периметр валика 35 для намотки нити расположен почти вплотную к

периметру трубчатого элемента .13, в этой области прилегания окружные поверхнЪсти трубчатого элемента 13 и валика 35 для нэмотки нити движутся по этой причине в противоположных направлениях. В связи с этим валик 35 для намотки нити снимает с периметра трубчатого элемента 13 прилипшую к нему нить 33 и обеспечивает защиту этих нитей в области ниже валика 35 для намотки нити от дальнейшего удлинения и, следовательно,от обрыва.

Валик 35 для намотки нити осуществляет намотку нитей в правой части своего периметра (нити 38) вновь на свой периметр и обеспечивает отвод нитей вверх и, следовательно, защиту от обратного падения нитей на ленту 32. После отвода нитей 38 внутреннее тепло отдельных микротаблеток 34 еще достаточно для того, чтобы обеспечить расплавление мест отрыва нитей. Охлажденные микротаблетки имеют поэтому закругленную форму. Разорванные валиком

35 нити наматываются на его верхнюю область периметра, подводятся валиком 35 в направлении стрелки 37 к периметру трубчатого элемента 13 и транспортируются с него на периметр влево, в область входной щели 29 и щели 26, откуда материал затем направляется к установке для повторного использования.

Способ предусматривает использование различных нагревательных устройств. Валик 35 для намотки нити может иметь концентрическое отверстие 39 для нагрева, если необходимо удерживать отведенные нити в достаточно жидкотекучем состоянии, с тем чтобы обеспечить возможность их повторной выдачи на поверхность трубчатого элемента 13. В целом нагрев валика 35 для намотки нити может оказаться ненужным. Тонкие намотанные нити, как правило, нагреваются также нагретой с помощью трубчатого элемента 14 поверхностью вращающегося трубчатого элемента 13 до такой температуры, что обеспечивается воз- можностью поддержания их в жидкотекучем состоянии.

Внешний трубчатый элемент 13 оснащен большим количеством отверстий 24 меньшего диаметра. Например, на 1 м дли- ны внешнего трубчатого элемента 13 может быть от 30000 до 6000 проходных отверстий 24. Такое количество обеспечивает возможность высокой производительности. Материал, который подлежит переработке в микротаблетки, должен иметь, как правило, вязкость более 1000 сР. Посредством регулирования температуры трубчатого элемента 14 эта желаемая вязкость может быть достигнута за немногими исключениями.

На фиг. 6 показано преобразовгнное по фиг.5 устройство, где вместо подвижной охлаждающей ленты 32 предусмотрен вращающийся охлаждающий валик 40, окружная поверхность 41 которого таким же образом, что и транспортировочная лента 32, движется под трубчатым элементом 13 так называемого ротационного формовочного устройства, которое выполнено в остальном идентично изображенному на фиг.5.

При этой форме исполнения образующиеся частичные массы 10, как это описано со ссылкой на фиг.1-4, принимаются поверхностью 41. которая в данном случае не нуждается в перемещении к отверстиям 24 или от них, так как осуществляется дозирование для периодически совмещаемых отверстий 31 и 24. Образующиеся на окружности поверхности 41 сгустки обусловливают, в зависимости от используемого материала, вытягивание нитей 33, которые, однако, не падают назад на поверхность 41, даже и без использования валика 35 для намотки нити (см.фиг.5), так как они захватываются сверху вращающимся против ча- совой стрелки трубчатым элементом 13 и обрываются. Если в соответствии с особенностями материала этого происходить не должно, то в этом случае, -как и в случае

исполнения по фиг.6, можно предусмотреть валик 35 для намотки нити в соответствии с фиг.5. Диаметр охлаждающего валика 40 выбирается, как правило, на порядок больше в сравнении с диаметром трубчатого элемента.

П р и м е р 1. Подвергают гранулированию древесную смолу (Collophonium), применяемую для печатных красок после ее растворения и смешивания с сажей и определенными добавками.

Добытую обычным способом древесную смолу перерабатывают в устройстве при вязкости 2000-3000 сП. Диаметр трубчатых элементов - около 1,25 мм, зазор между транспортным средством и вращающимся трубчатым элементом равен приблизительно 1 мм. При этих условиях изготавливают гранулы величиной около 1.2 мм, причем диаметр гранул колеблется между 1 и 1.6 мм.

Пример 2. При производстве добавок для моющих средств в моющие средства вводят душистые вещества (в виде гранул). Душистые вещества при переработке имеют вязкость порядка 6000 сП. Диаметр отвер- стий в трубчатом элементе составляет около 1,5 мм. Зазор между транспортным средством и трубчатым элементом равняется приблизительно 1 мм. В этом случае возникают гранулы из душистого материала величиной от 0.9 до 1,2 мм.

Благодаря этому выдерживается величина зерен самого моющего средства, которая характеризуется диаметром порядка 11 мм. В этом, случае гранулы душистых веществ для равномерного смешения с моющим средством должны иметь приблизительно ту же величину, что и гранулы самого моющего средства.

Формула из,обретения

1,Способ получения гранул, заключающийся в том, что вязкую текучую массу пропускают через отверстия, формируют из нее капли, которые затем охлаждают до затвердевания на транспортирующей поверхности, отличающийся тем, что, с целью получения гранул однородной сферической формы размерами до 1 мм, из отверстий извлекают частичные количества вязкой массы и формируют капли за счет непосредственного циклического контакта массы с транспортирующей поверхностью.

2.Устройство для получения гранул, содержащее наружный цилиндрический трубчатый элемент, имеющий по периферии сквозные отверстия исоединенный с приводом вращения внутренний цилиндрический трубчатый элемент, установленный неподвижно внутри наружного трубчатого элемента и имеющий сквозные отверстия, расположенные по образующей в его нижней части, и осевые каналы для подвода вязко- текущей массы, и средство для транспортировки, установленное с зазором под наружным трубчатым элементом, отличающееся тем, что, с целью получения гранул сферической формы однородного гранулометрического состава размерами до 1 мм, средство для транспортирования установлено с возможностью регулирования зазора относительно наружного трубчатого элемента в пределах от 0.5 до 2 мм.

3.Устройство по п.2, отличающее- с я тем, что средство для транспортирования выполнено в виде стальной ленты, охлаждаемой снизу.

4.Устройство по п.2, отличающее- с я тем, что средство для транспортирования выполнено в виде охлаждаемого валика.

5.Устройство по п.2, отличающее- с я тем, что оно снабжено вращающимся

валиком для намотки нитей, который расположен над средством для транспортирования в направлении перемещения после трубчатых элементов и прилегает к наруж- ному трубчатому элементу.

6.Устройство по п.5. отличающее- с я тем, что валик для намотки нитей снабжен средством для нагрева.

7.Устройство по п.6. отличающее- с я тем, что средство для нагрева выполнено

в виде расположенного внутри валика для намотки нитей канала для протекания через него среды для теплообмена.

8.Устройство по п.6, отличающее- с я тем, что средство для нагрева выполнено

в виде электрических нагревательных стержней.

9.Устройство по п.4, отличающее- с я тем, что охлаждаемый валик выполней охлаждаемым изнутри и имеет диаметр, превышающий диаметр наружного трубчатого элемента,

Сущность изобретения: устройство с двумя вращающимися один в другом трубчатыми элементами, оснащенными циклически совпадающими отверстиями, позволяет формировать капли материала, подведенного к внутреннему трубчатому элементу в жидкотекучей форме. Выработанные таким образом капли отвердевают затем на расположенной ниже охлаждающей ленте или валике, которые установлены с возможностью регулирования зазора относительно наружного трубчатого элемента. Предлагается отказаться от формирования капель и извлекать материал прикосновением ленты непосредственно к массе, вытекающей из отверстий вращающихся элементов. В результате обеспечивается возможность изготовления микротаблеток с существенно меньшими размерами. 2 с. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Фиг.1

5

юзогью} зз

.

/

ФигЛ

15

35

37

38

33

I V

32 34

Фиг. 5

Ik

и

п

13

гь

37

Фиг. 6