ГРАНУЛЯТОР

Полезная модель относится к гранулированию расплавов, в частности, к гранулированию сложных удобрений и азотных удобрений с разными добавками в грануляционных башнях, и может быть использована в производстве аммиачной селитры или карбамида с добавками и в производстве сложных удобрений типа азот - фосфор - калий - кальций.
Известен гранулятор вихревого типа, содержащий полую цилиндрическую камеру с перфорированным днищем с отверстиями истечения. В середине неподвижного перфорированного днища имеется лопастная турбинка [Холин Б.Г. Центробежные и вибрационные грануляторы плавов и распылители жидкости, - М., Машиностроение, 1977, с.82, рис.47].
Плав подают в полоть неподвижного перфорированного днища, и лопастной турбинкой плаву задают вращение, создающее вращательное вихревое движение плава и препятствующее агломерации частиц добавки в полости перфорированного днища и забивке отверстий истечения.
Недостатком этого гранулятора является то, что капли удобрения, получаемые из распадающихся струй, двигаются один за другим по одинаковым или близким траекториям. Это приводит к столкновению некоторых капель и их слиянию, что снижает равномерность получаемых гранул. Кроме того, при движении капель из любого отверстия по близким траекториям ухудшается теплообмен в грануляционной башне и увеличивается вероятность налипания не закристаллизованных капель в нижней части грануляционной башни.
Известен также центробежный вибрационный гранулятор, содержащий корпус в форме обратного конуса, коаксиально закрепленного на полом вращающемся валу, устройство с предварительным распределителем для подачи расплава в корпус. В середине корпуса на валу установлен распределитель расплава в виде обратного конуса с перфорированной боковой поверхностью, в середине которого установлены перфорированные лопатки. Между корпусом и распределителем коаксиально размещен уравнитель скорости потока. Корпус гранулятора соединен с валом при помощью фланцевого соединения. На днище корпуса установлен вибратор так, что направление создаваемой им вибрации совпадает с плоскостью, перпендикулярной оси вращения корпуса. На боковой поверхности корпуса выполнены сферические лунки с отверстием в каждой лунке. Отверстия выполнены таким образом, что их оси размещены нормально к поверхностям лунок и лежат в плоскостях, перпендикулярных оси вращения корпуса. Кроме того, оси отверстий в разных лунках имеют
разный угол наклона к векторам окружных скоростей движения отверстий [декларационный патент Украины на изобретение №53971, B 01 J 2/02, 2002].
За счет того, что отверстия в разных лунках выполнены под разными углами к векторам окружных скоростей движения отверстий происходит более равномерное орошение поперечного сечения грануляционной башни, однако указанный гранулятор не может гранулировать сложные удобрения из-за забивки отверстий истечения.
Наиболее близким по техничной сущности к заявляемой полезной модели является вращающийся виброгранулятор расплавов, содержащий корпус с патрубком для подачи расплава в кольцевой коллектор с кольцевым каналом для дальнейшей подачи расплава в нижнюю часть цилиндрической камеры. В нижней части кольцевого канала вмонтирована рулонная гофрированная насадка для ламинаризации расплава перед его входом в распределитель. В распределителе имеются напорные лопатки для придания расплаву вращательного движения и для его нагнетания через перфорированный цилиндр. Сетка предназначена для остаточной ламинаризации и контрольной фильтрации потока расплава перед его выходом в полость перфорированного чашевидного днища с отверстиями для истечения струй расплава. Отверстия истечения размещены на разном расстоянии от вертикальной оси вращения цилиндрической камеры и чашевидного днища на разных уровнях. Оси отверстий истечения направлены в разные стороны под разными углами к горизонту, что необходимо для распределения капель (гранул) по разным траекториям и для интенсификации процесса теплообмена в грануляционной башне. На периферии чашевидное днище имеет низкочастотный фильтр вибраций в виде одной или нескольких кольцевых гофр, собственная частота колебаний которого вместе с чашевидным днищем меньше рабочей частоты источника вибраций, причем низкочастотный фильтр вибраций размещен между чашевидным днищем и цилиндрической камерой. С помощью конусного днища, лопастей, кольца и болтов с втулками цилиндрическая камера с чашевидным днищем закреплена к полому валу, установленному в подшипниковом узле и имеющему шкив для привода вращения. Фланцевое соединение предназначено для присоединения к полому валу всех вращающихся частей. Имеется вибратор с резонатором, штоком и диском -излучателем, установленный над внутренней центральной частью чашевидного днища с зазором [патент Украины на изобретение №46121, B 01 J 2/02, 1999].
При роботе этого гранулятора получают практически равномерные гранулы, одновременно улучшая процесс их охлаждения в полете по разным траекториям в грануляционной башне за счет вращения чашевидного днища с цилиндрической камерой. Однако недостатком указанного гранулятора является довольно быстрая забивка отверстий истечения при попытке гранулировать сложные удобрения или плавы с добавками.
В основу полезной модели поставлена задача создать такую конструкцию гранулятора, которая позволила бы гранулировать сложные удобрения и азотные удобрения с разными добавками, в том числе суспензии, без частого забивания отверстий истечения, без налипания и ухудшения равномерности гранул, а также интенсифицировать процесс охлаждения гранул, что, в свою очередь, повысило бы качество получаемого продукта.
Поставленная задача решается тем, что в грануляторе, содержащем корпус с патрубком для введения плава или суспензии, узел подшипников, в котором смонтирован внешний полый вал со шкивом для привода, на внешнем полом валу смонтирована вращающаяся цилиндрическая камера с перфорированным днищем, которое имеет фланцевое соединение и в котором выполнены отверстия истечения, расположенные на разной высоте и на разном расстоянии от оси вращения вращающейся цилиндрической камеры так, что оси отверстий истечения направлены в разные стороны под разными углами к горизонту, вибратор и шток с диском-излучателем, согласно полезной модели в узле подшипников по оси внешнего полого вала добавочно установлен внутренний вал со шкивом для привода, на внутреннем валу в середине перфорированного днища с зазором от него размещены радиальные лопасти, выполненные с возможностью вращения со скоростью, отличной от скорости перфорированного днища, а вибратор размещен на цилиндрической камере.
Перфорированное днище может быть выполнено в виде параболоида, цилиндра, конуса, тора или сферической поверхности.
Питание вибратора осуществлено с помощью муфты-коллектора.
Возможность вращения лопастей со скоростью, отличной от скорости вращения цилиндрической камеры, создает в середине цилиндрической камеры вихревой поток плава с градиентом скорости возле внутренней поверхности оболочки, который препятствует забиванию отверстий вытекания и позволяет разбрасывать капли гранулируемого плава или суспензии по разным траекториям в грануляционной башне, что улучшает условия теплообмена и интенсификацию процесса охлаждения, ускоряя процесс кристаллизации плава, и уменьшает вероятность налипания капель в грануляционной башне.
Полезная модель иллюстрируется рисунком, где изображен гранулятор в осевом разрезе.
Гранулятор содержит корпус 1 с патрубком 2 для введения плава или суспензии, узел подшипников 3, в котором смонтированы любым известным способом внешний полый вал 4 и внутренний вал 5. Валы 4 и 5 установлены с возможностью их вращения с разной регулируемой скоростью как по величине, так и по направлению. Для привода валов 4 и 5 имеются шкивы 6 и 7 соответственно.
На внешнем полом валу 4 смонтирована цилиндрическая камера 8 с перфорированным
днищем 9, выполненным в виде параболоида, конуса, тора либо сферической поверхности с отверстиями 10 истечения, размещенными на разной высоте и на разном расстоянии от оси вращения вращающейся цилиндрической камеры 8 так, что оси отверстий 10 вытекания направлены в разные стороны под разными углами к горизонту.
На внутреннем валу 5 смонтированы лопасти 11 с зазором от внутренней поверхности перфорированного днища 9 цилиндрической камеры 8. Перфорированное днище 9 имеет фланцевое соединение 12. Для получения более равномерных капель установлен вибратор 13 определенной частоты и шток с диском-излучателем 14. Питание вибратора 13 осуществляется с помощью муфты-коллектора (не показано) известным способом.
Гранулятор работает следующим образом.
Гранулируемый плав или суспензию подают в патрубок 2 корпуса 1 и далее в цилиндрическую камеру 8 и полость перфорированного днища 9 с лопастями 11 в середине. Перфорированное днище 9 и лопасти 11 приводят во вращение с расчетными разными оборотами. При вращении лопасти 11 передают вращательное движение плаву или суспензии, находящейся в полости перфорированного днища 9. Под действием центробежной силы плав принимает форму вращающегося полого цилиндра, а у внутренней поверхности перфорированного днища 9 перед отверстиями 10 истечения создается давление Р, которое с достаточной точностью определяется по уравнению:
де: ω - угловая скорость вращения лопастей 11;
ρ - плотность гранулируемой жидкости;
1
R - внутренний радиус перфорированного днища 9 в пределах отверстия 10 истечения;
2
R - радиус свободной поверхности жидкости в перфорированном днище 9.
Под действием давления Р плав или суспензия будет вытекать из отверстий 10 истечения в виде струй, которые под действием случайных возмущений и вибраций, создаваемых вибратором 13, будут распадаться на капли достаточно равномерного диаметра. Падая с высоты башни и охлаждаясь воздухом, проходящим через башню, капли кристаллизуются, превращаясь в гранулы - твердые частицы шарообразной формы достаточно равномерного диаметра. При роботе гранулятора лопасти 11 вращаются со скоростью, отличной от скорости перфорированного днища 9, поэтому во внутренней поверхности перфорированного днища 9 создается градиент скорости гранулируемой жидкости. Это содействует разрушению конгломератов частичек твердых добавок в середине перфорированного днища 9 и предупреждению частых забивок отверстий 10 истечения.
При этом перфорированное вращающееся днище 9 непрерывно изменяет направление
полета струй и гранул гранулируемой жидкости и разбрасывает их по разным траекториям, что содействует интенсификации процесса охлаждения гранул и практически ликвидирует слияние капель гранулируемого продукта в полете и их налипания в нижней части башни. Это повышает качество продукта и улучшает условия работы.
Ликвидация образования конгломератов в полости перфорированного днища 9 за счет относительного движения плава или суспензии и перфорированного днища 9 предупреждает забивание отверстий 10 истекания, а вращение перфорированного днища 9 содействует разбрызгиванию капель плава или суспензии по разньм траекториям, что улучшает охлаждение гранул в башне. При этом ликвидируются частые остановки башни для очистки гранулятора и ликвидируются налипания.