Гранулятор Советский патент 1983 года по МПК B01J2/02 

Изобретение относится к устройствам для гранулирования расплавов с ошроким диапазоном вязкости и может быть использовано в хнкшческой, неф:те симической,. пищевой и других отраС лях прО1«яш1енности. Известно устройство для образования капель жидкости с широким диапазоном вязкости, содержащее емкость, в дне которой- ВБотолнены отверстия, втулки, :установленшле в отверстиях дна емкости и снабженные одним или несколькими отверстиями, выполненными в стенках втулок вблизи дна емкости, плунжеры, установленные во втулках и укрепленные на пластине, соединенной с приводом возвратно-поступательного движения. Площадь отверстий в стенках втулок рассчитана в соответствии с {расходом И;Вязкос1тью жидкости. При ходе плунжеров вверх, последние OTKFOJBeuoT отверстия во втулках и расплав из емкости поступает в каналы сопел (втулок). При опускании плунжеров отверстия во втулках перекрываются и поток жидкости в канал прекращается (или уменыцается), а отсеченные порции расплава выталкива ются из гранулятора наружу (на охлаж дающую поверхность или в охлаждающую среду) LI. Недостатком данного устройства является то, что площадь сечения отверстий, соединяющих каналы сопел с общей емкостью, рассчитана в соответствии с расходом и вязкостью гранулируемого продукта и является в конструкции неизменной. Позтому при работе с продуктами, вязкость которых в процессе работы может изменяться, напри мер, из-за нестабильности температу-. ры и других технологических параметров или термореактивных свойств некоторых продуктов (таких как многие нефтеполимерные и искусственные смолы, например, октофоры, трифенол, новолачные фенолформальдегидные смолы и др.) гранулометрический состав получаемого продукта не постоянен. . Это происходит потому, что расплав продуктас изменившейся в процессе работы вязкостью (у термореактивных расплавов значение вязкости, может очень быстро изменяться в несколько раз) будет поступать через отверстия, соединякяцие каналы сопел с общей емкостью с другой, отличной от первоначальной, скоростью. В связи с этим в каналы сопел поступает большее или меньшее, по сравнению с первоначальным, количество продукта, который при обратном ходе плунжеров выталкивается из сопел наружу и превращается в гранулы. Устранить этот недостаток (выравнить грансостав по отнсяиению к первоначальному или заданному) можно лишь, если быстро изме|нить площадь сечения (диаметры) отверстий, соединяющих каналы сопел с общей емкостью, а сделать это в данной конструкции не представляется возможным, так как необходима остановка гранулятора и замена втулок с отверстиями.

Известен гранулятор, содержащий обогреваемую емкость с перфорированным дном, трубки с прорезями в их стенках вблизи дна, плунжеры., устано ленные в трубках и связанные с приводом возвратно-поступательного движения, пластину с пазами, которые пропущены плунжеры, механизм под ема и опускания пластины на втулки, укрепленные на пластине, охватывающи трубки и перекрывающие прорези в трубках 2 ,

Недостатком этого устройства является низкая надежность устройства пр повынении производительности за счет увеличения как количества рабочих элементов, так и частоты движения плунжеров (более 350 ходов в минуту) Это объясняется тем, что трубки, в которых перемещаются плунжеры,жестко закреплены в отверстиях дна, а плунжеры закреплены в плите, связанной с приводом возвратно-поступательного движения. После изготовления отверстия в дне расположены отнс рительно друг друга с некоторым допуском. Плунжеры расположены в пЯите также с некоторым допуском. Кроме того, трубки закреплены в дне с некоторьом отклонением от перпендикулярности, а плунжеры имеют свои отклонения от перпендикулярности. Вследствие всех этих факторов плунжеры входят в трубки с некоторым усилием, которое тем больше, чем больше количество плунжеров и трубок.

Данный недостаток, в определенной мере, можно уменьшить, если увеличить зазоры между трубками и плунжерами, однако это приводит к нарушению гранулометрического состава, что неприемлемо.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является гранулятор, содержащий обогреваемую емкость с патрубками для ввода расп лава и перфорированным дном, втулки, установленные над выходными отверстиями дна с возможностью вертикального перемещения, плунжеры, установленные во втулках и укрепленные на плите, привод возвратно-поступательного движения, связанный с плитой.

пластину с отверстиями, установленную в емкости с возможностью вертикального перемещения, а плунжеры пропущены через отверстия в пластине и соединены с втулками-посредством соединения шип-винтовой паз.

При ходе плунжеров вверх шипы |Плунжеров воздействуют на верхние грани винтовых пазов втулок и подни|Мают их до упора в регулировочную пластину, зафиксированную неподвижно При этом между нижними концами втулок и дном гранулятора образуются 1зазоры, в которые начинает затекать расплав. При дальнейшем движении плунжеров вверх до крайнего верхнего положения в нижних частях втулок образуются свободные объемы, в которые, за счет создаваемого плунжерами разрежения, засасывается- расплав продукта и тем самым предотвращается -его вытекание через выход-.ые отверстия дна. Втулки при этом за счет соединения с плунжером по типу шип-винтовой паз надежно удерживаются в верхнем положении, что обеспечивает засасывание во втулки одинаковых порций расплава. При ходе плунжеров вниз шипы плунжеров воздействуют (нажимают) на нижние грани винтовых пазов втулок, заставляя последние, все одновременно, опустится до упора в дно гранулятора. Тем самым отсекаются каждый раз одинаковые порции расплава, которые при дальнейшем движении плунжеров вниз в крайнее нижнее положение, выталкиваются в виде, капель через выходные отверстия наружу, на охлаждаемую поверность или в охлаждающую среду. РегулировЬчная пластина ограничивает величину подъема втулок и тем самым определяет количество засасываемого во вт501ки расплава, т.е. грансостав 3 1.

Недостатком данного устройства является недостаточно высокая произ,водительность, что при работе с расплавами в диапазоне вязкостей 50400 ест, чтобы не происходило самопроизвольного опускания втулок при ходе плунжеров вверх, угол подъема винтовой линии должен быть не более 20-45°. Однако при частоте хэда плунжеров более 100 в минуту, при данных углах подъема винтовой линии, начинается сильный износ кромок винтовых пазов из-за возрастающей знакопеременной пульсирующей нагрузки - давления на них со стороны шипов. Таким образом, при работе в данном диапазоне вязкостей расплавов 50-400 ест наблюдается снижение производительности из-за вынужденного ограничения частоты хода плунжеров (не более 100 и сильный износ рабочих элементов гранулятора, что приводит к необходимости их частой замены на новые и снижает надежностьработы гранулятора.

Недостатком устройства является также сложная технология изгхэтовления рабочих элементов (плунжер-втулка), связанная с прореэанием винто- , вых пазов в рабочих элементах и обязательной термообработкой и шлифовкой последних.

Цель изобретения - -повышение производительности и надежности в работе.

Указанная цель достигается тем, что в грануляторе, содержащем обогреваемую емкость с патрубком для ввода расплава и перфорированным дном, втулки, установленные над выходными отверстиями дна, пластину с отверстиями, установленную в емкости с возможностью вертикального перемещения, плунжерыу установленные во втулках, пропущенные через отверстия в пластине «укрепленные на плите, привод возвратно-поступательного движения, связанный с плитой, плунжеры снабжены упругими элементами ив каждом плунжере в зоне установки .втулки выполнено по крайней мере одно отверстие или углубление,, в котором установлен упругий элемент, контактирующий с внутренней поверхностью втулки,

Кроме того, при выполнении в плунжере углубления упругий элемент выполнен в виде винтовой пружины и шарика.,

При вьшолнении в плунжере сквозного отверстия упругий элемент .выполнен в виде винтовой пружины и двух шариков.

При выполнении углубления в плунжере в виде продольного паза, упругий элемент выполнен в виде плоской пружины.

При выполнении в плунжере углубления в виде кольцевой проточки упругий элемент выполнен в виде УПРУгого кольца.

При этом упругий элемент выполнен из износостойкого синтетического материала. Например капрона.

На фиг.1 изображен гранулятор, разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;иа фиг.3-6 - узел I на фиг.1 (с различными вариантами выполнения упругого элемента в виде винтовой пружины и шарика, винтовой пружины и двух шариков, плоской пружины упругого кольца соответственно); на фиг.разрез Б-Б на фиг.6; на фиг.8 - узел I на фиг.1 (при нижнем положении плунжера); на фиг.9 то же, при :.$ среднем положении плунжера при дви- . жении его вверх; на фиг.10 - то же, при верхнем положении плунжера; на фиг.11 - то же, при .среднем положении плунжера при его движении вниз.

Гранулятор содержит обогреваемую емкость 1 с патрубками 2 ввода расплава, перфорированное дно 3 с выходными отверстиями 4, съемную крышку 5 с двумя направляющими 6, в которых проходят два штока 7, соединенные ;сверху коромыслом 8, а снизу г плитой 9, регулировочную пластину 10 с отверстиями 11, расположенную под плитой 9, плунжеры 12, которые проходят через отверстия 11 в регулировочной пластине 10 и прикреплены к плите 9, и надетые на плунжеры с небольшим зазором втулки 13. Втулки

0 13 могут свободно перемещаться по плунжерам 12, но за счет упругих элементов, роль которых выполняют, например, пружины 14 и шарики 15, установленные в углублениях 16 плунже5ров 12, надежно удерживаются на последних в любом из положений (фиг.811). Упругий элемент выполнен из износостойкого синтетического материала, например капрона.

0

Упругий элемент может быть выполнен в виде двух шариков 15 и пружины 14, установленных в сквозном отверстии 17 (фиг.4), в виде плоской пружи)ны 18,. установленной в продольном пазу 19 (фиг. 5). в виде пружинного

5 кольца 20 (фиг.б), установленного в кольцевой проточке 21, Регулировочная пластина 10 имеет два штока 22, которые выведены через крыику 5 наружу и закреплены в кронштейнах

0 23, установленных неподвижно на крышке 5. С помощью гаек 24, навернутых на концы штоков 22 и установленных в кронштейнах 23, регулировочную пластину 10 можно перемещать по вы5соте. Диаметр отверстий 11 в регулировочной пластине 10 больше диаметров плунжеров 12 , но меньше наружных диаметров втулок 13. Таким образом,назначение регулировочной пластины

0 10 - ограничение величины хода втулок 13, а также быстрая регулировка (с помощью гаек 24) рабочего хода втулок 13 на определенную одинаковую величину (.т.е. регулировка гранулометрического состава продукта).

5

Гранулятор работает следующим образом.

Расплав смолы поступает через патрубок 2 ввода расплава в обогреваемую емкость 1. От эксцентрикового механиз0ма (не .показан) возвратно-поступательное движение передается плите 9 . и от нее соответственно плунжерам 12.

Когда плунжер х2 находится в крайнем нижнем положений у дна грануля5тора, втулка 13 при этом упирается в дно 3 гранулятора над выходным отверстием 4. При ходе плунжера 12 вверх вместе с ним поднимается втулка 13 до упора в регулировочнуюпласти0ну 10, зафиксированную неподвижно (фиг.9). Подъем втулки 13 вместе с плунжером 12 происходит за счет того, что втулка 13 подпружинена к плунжеру за счет сжатия пружины 14 и не за5висит от вязкости расплава. При подьеме втулки 13 до упора в регулировочную пластину 10 между нижним концом ,втулки и дном гранулятора образуется зазор 25 величиной (Л, в который начиНает затекать расплав 26. При дальнейшем движении плунжера вверх до крайнего верхнего положения (фиг.10) в нижней части втулки 13 образуется свободный объем 27, в который за счет создаваемого плунжером разрежения засасывает расплав продукта, и тем самым предотвращается его вытекарие че рез выходное отверстие 4 дна 3 гранулятора. Втулка при этом за счет постоянного воздействия на ее внутреннюю поверхность упругого элемента (пружины 14 и шарика 15) плунжера 12 надежно удерживается в верхнем положении около регулировочной пластины 10, самопроизвольное опускание втулки исключается. Таким образом, при нгшични в грануляторе нескольких рабочих элементов плунжер-втулка и обеспече НИИ их упругими элементами все втулки независимо от вязкости расш1ава,изменяющейся(, е процессе работы, поднимаются одновременно и надежно удерживаются в верхнем положении у регули- ровочной пластины 10 на протяжении всего при ходе плунжеров вверх. Таким образом, во все втулки засасываются одинаковые порции рас плава. При ходе плунжера 12 вниз он увлекает за собой подпружиненную втулку 13, заставляя последнюю опускать.ся до упора в дно гранулятора фиг.11). Тем самым отсекаются каждый раз оданаковые порции- расплава, которые при дальнейшем движении плунжера 12 вниз в крайнее нижнее положение (фиг.12) выталкиваются через выходное отверс тие 4. этом за счет постоянного воздействия упругого элемента на втулку 13f последняя надежно прижата к дну гранулятора, что исключает возможные утечки расплава из о&ъема 27 обратно, внутрь емкости гранулятора. Вытолкнутая из объема 27 порция раоплава в виде капли падает в о)(лаждающую среду или на,охлаждающую поверхность и превращается в гранулу. В таблице представлены сравнительные результаты испытаний пря одинаковых условиях известных и предлагаемого устрсэйств.

Частота ходов плунжеров,мин

Грансост в,%

7-8 VM

более 8 мм

менее 7 мм

Средняя производительностьодного рабочего элемента, кг/ч

Частота ходов плунжеров в минуту

Грансостав,% 7-8 мм

300

92

5 3

13,9

14

400

400

90

91

бЬлее 8 мл менее 7 мл

Средняя производительность одного рабочего элемента, кг/ч

Износ, мм

Продолжение таблицы

4

5 4

б

0,042

0,020

. Частота ходов плунжеров в минуту

Грансостав,%

7-8 мм более 8 мм менее 7 мм

Средняя производительность одного рабочего элемента, кг/ч

Износ, мм

Частота ходов плунжеров в минуту

Грансостав,%

7-8 мм

более 8дММ

менее «7 мм

Средняя производительностьодного рабочего элемента, кг/ч

Износ, мм

Определение величины максимального износа производилось через сто часов работы на рабочем продукте, в качестве которого применялось индустриальное масло вязкостью 40-гбОсст

Определение максимальной производительности при заданном гранулометрическом составе (количество гранул размером 7-8 мм не менее 80-90%) производилось на рабочем продукте, в качестве которого использовалась канифольная смола с вязкостью 40500 ест, после 100 ч работы на масле.

Количество плунжеров б штук. Плунжеры располагаются в один ряд с шагом 30 мм. Износ плунжеров, измеряется микрометром рычажным типа МР с ценой деления 0,002 мм.

Продолжение таблицы

700

87

4 9

31,4 0,032

800

85 4 11

35,6 0,036

Состояние рабочих поверхностей плунжеров, трубок и втулок определяЛОСЬ визуально.

Плунжеры выполнены из стали 13X13, втулки и трубки - из стали 12Х18Н10Т. Упругий элемент предлагаемого устроит ства содержит винтовую пружину и два шарика, установленных в сквозном поперечном отверстии плунжера (фиг.4).

Работоспособность известного гра- , нулятора t3 ограничена частотой ходов плунжеров, равной 300 ходов в минуту, и:э-за сильных задиров рабочих поверхностей пазов втулок и частых заклиниваний.

Работоспособность гранулятора по известному устройству 2 ограничена частотой ходов плунжеров, равной

600 ходов в минуту,также из-за часых заклиниваний.

Максимальная достигнутая произвоительность одного рабочего элемента ранулятора равна 26,1 кг/ч,

Предлатаемое устройство работает стабильно при частоте 800 ходов в инуту. Производительность одного абочего элемента составляет при этом 5,6 кг/ч, а износ рабочих элементов еньше, чем у гранулятора 2 при.

астоте ходов плунжеров, равной 600 ходов в минуту. Таким образом, предоженное устройство обладает более высокой производительностью и надежностью по сравнению с устройствами t2J и СЗ .15

Таким образом, за счет упругих элементов при наличии нескольких рабочих элементов плунжер-втулка происходит одновременное поднятие всех втулок в верхнее положение, во все 20 втулки засасываются одинаковые порции расплава, которые затем одновременно отсекаются и выталкиваются наружу, образуя гранулы узкого фракционного состава.25

Причем устраняются все указанные ранее недостатки прототипа, в частности, полностью устраняется зависимость работы втулок и плунжеров гранулятора от вязкости расплава, упро- JQ щается технология изготовления рабочих элементов, значительно возрастает надежность, так как износ рабочих элементов сведен к кинимальному. Значительно возрастает предельно возмож- - ная частота ходов плунжеров гранулягрора по сравнению с прототипом. Максимально допустимая частота двойных у прототипа составляет 180200 ходов в минуту, у предлагаемой конструкции дс пустимая частота двои- 40 ных ходов плунжера не менее 400 ходов в минуту. Таким образом, появляется возможность увеличения производительности гранулятора в 1,5-2,0 раза по сравнению с прототипом за счет 45 увеличения скорости образования капель.

Формула изобретения

расплава и перфорированным дном, втулки, установленные над выходными отверстиями дна, пластину с отверстиями, расположенную в емкости с возможностью вертикального перемещения, плунжеры, установленные во втулках, пропущенные через отверстия в пластине и укрепленные на плите, привод возвратно-поступательного движения, связанный с плитой, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и надежности в работе, плунжеры снабжены упругими элементами и в каждом плунжере в зоне установки втулки выполнено по крайней мере одно отверстие или уг лубление, в котором установлен упругий элемент, контактирующий с внутт ренней поверхностью втулки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. В 01 J 2/02, 1980.

.«Л. В 01 J 2/02, 1979 (прототип).

rffJff f ff jrjff.M f Jfjrjr fjrf jrjr f Jffjffjr Jif.

юФтЗ

fftut.7

Фи&Ю

Фаг. 9

ф1гг.1Г