СПОСОБ ГРАНУЛЯЦИИ ПОРОШКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАНУЛЯЦИИ
POWDER PELLETIZING AND PELLETIZER TO THIS END

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к способу грануляции порошка и устройству для грануляции. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу контейнерной грануляции ротационного типа и устройству для грануляции.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны многочисленные виды способов грануляции порошка, например, способы барабанной грануляции, способы агитационной грануляции, способы экструзионной грануляции, способы компрессионной грануляции, способы грануляции в псевдоожиженном слое, способы грануляции дроблением и подобные.
Среди вышеуказанного, способ агитационной грануляции представляет собой способ, в котором целевые гранулированные частицы получаются путем передачи скалывающих, разминающих и уплотняющих воздействий на исходный материал порошка, путем добавления жидкости или связующего к исходному материалу порошка и приведения перемешивающих лопастей различных форм во вращение. Например, подобный способ агитационной грануляции раскрывается в Публикации No. S61-5946 прошедшей экспертизу Японской заявки на полезную модель (Japanese Examined Utility Model Application Publication No. S61-5946).
В этом способе агитационной грануляции исходные материалы порошков могут быть точно перемешаны за короткое время, и может быть получен сравнительно крупный продукт (гранулированные частицы) со сравнительно однородным размером частиц даже в случае множества типов исходного материала порошка. Соответственно, способ агитационной грануляции используется для грануляции различных видов исходных материалов порошков, например, лекарств, продуктов питания, пестицидов, кормов, удобрений, минеральных веществ и тому подобного.
Однако в смешивающем грануляторе агитационного типа, раскрытом в Публикации No. S61-5946 прошедшей экспертизу Японской заявки на полезную модель (Japanese Examined Utility Model Application Publication No. S61-5946) воздействие сильных сил сжатия и сил сдвига на порошок является результатом вращения перемешивающих лопастей, которые вращаются с высокой скоростью, и, кроме того, грануляция осуществляется посредством сил адгезии связующего вещества, такого как вода, при добавлении связующего к порошку. Соответственно, возникает жесткая адгезия (фиксация) между внутренней стороной контейнера и перемешивающими лопастями.
Кроме того, увлажненный порошок прижимается к поверхностям стенок контейнера за счет центробежной силы, которая передается от перемешивающих лопастей, и, следовательно, порошок также прилипает к этим поверхностям. Такая адгезия была отмечена, в частности, в случаях грануляции, где использовался порошок с большим удельным весом или с малым размером частиц.
В результате, операция снятия адгезионного слоя должна выполняться во время процесса эксплуатации; альтернативно, операция снятия адгезионного слоя должна выполняться после выгрузки продукта (перед загрузкой следующего исходного материала). Это было проблематично по причине связанной с этим меньшей эффективности работы и производительностью труда, и подобным образом оказалось проблематичным из-за связанным с этим более низкой степенью извлечения продукта и непостоянством размеров частиц продукта.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В свете вышеизложенных сведений из уровня техники объектом настоящего изобретения является создание способа грануляции порошка и устройства для грануляции, которые обеспечивают более высокую эффективность работы и производительность труда и повышенную степень извлечения продукта посредством устранения адгезии порошка к внутренней стенке контейнера, и где непостоянство размеров частиц продукта устраняется до предела.
Для достижения вышеуказанной цели первый способ грануляции порошка по настоящему изобретению включает: расположенные множества скребков таким образом, чтобы они примыкали или приблизились близко к внутренней стороне имеющего дно цилиндрического контейнера, который вмещает порошок; и грануляцию порошка в контейнере путем приведения внутренней нижней поверхности контейнера во вращение в горизонтальной плоскости.
Используемый в данном документе термин "близко к" обозначает максимально возможную близость, но без полного примыкания.
Второй способ грануляции порошка по настоящему изобретению представляет собой первое изобретение, в котором порошок гранулируется в контейнере путем приведения внутренней нижней поверхности контейнера во вращение в горизонтальной плоскости в состоянии, когда скребки зафиксированы.
Третий способ грануляции порошка по настоящему изобретению является первым изобретением, в котором порошок в контейнере гранулируется путем приведения внутренней нижней поверхности контейнера во вращение в горизонтальной плоскости, в то время как скребки приводятся в движение вдоль внутренней стороны контейнера.
В первом-третьем способах грануляции порошка по настоящему изобретению содержащий порошок контейнер приводится во вращение для грануляции порошка, и, следовательно степень адгезии порошка к внутренней стороне контейнера уменьшается. Соответственно, может быть уменьшено количество операций снятия адгезионного слоя, операций снятия во время процесса или операций снятия адгезионного слоя после выгрузки продукта (перед следующей загрузкой исходного материала); увеличиваются эффективность работы и производительность труда, увеличивается степень извлечения продукта, и размер частиц продукта становится более однородным.
Поскольку используется множество скребков, тем самым уменьшается нагрузка от слоя порошка, действующая на каждый скребок, и, следовательно, может быть увеличен срок службы скребков. Увеличение числа скребков приводит к увеличению степени перемешивания порошка и увеличению турбулентности. Соответственно усиливается грануляционный эффект.
Четвертый способ грануляции порошка по настоящему изобретению представляет собой любое от первого до третьего изобретение, в котором контейнер приводится во вращение с внешней линейной скоростью, варьирующейся от 1 до 5 м/с.
В способе грануляции порошка в соответствии с четвертым изобретением контейнер вращается с низкой скоростью, и, следовательно, нагрузка на устройство может быть уменьшена, а срок службы устройства увеличен.
Для достижения вышеуказанной цели, пятое устройство для грануляции порошка по настоящему изобретению имеет конфигурацию, в которой множество скребков расположено таким образом, чтобы примыкать или приближаться близко к внутренней нижней поверхности цилиндрического контейнера так, чтобы внутренняя нижняя поверхность вращалась в горизонтальной плоскости, и таким образом, чтобы примыкать или приближаться близко к внутренней боковой стороне, которая прилегает к внутренней нижней поверхности.
В устройстве для грануляции порошка по пятому изобретению содержащий порошок контейнер приводится во вращение для грануляции порошка. Таким образом, это позволяет предотвратить рост адгезированного продукта, и даже когда порошок прилипает к внутренней поверхности, это позволяет быстро соскабливать адгезированный продукт. В результате, степень извлечения гранулированных частиц может быть увеличена, и непостоянство размеров частиц продукта (гранулированных частиц) может быть устранено.
Скребки располагаются в виде их множества, и, следовательно, воздействующая на каждый скребок нагрузка от слоя порошка снижается, и срок службы скребков может быть увеличен. Увеличение числа скребков приводит к увеличению степени перемешивания порошка и увеличению турбулентности. Соответственно усиливается грануляционный эффект.
Шестое устройство для грануляции порошка по настоящему изобретению представляет собой пятое изобретение, в котором скребки расположены раздельно так, чтобы примыкать или приближаться близко к внутренней нижней поверхности и внутренней боковой стороне, с которыми контактирует загружаемый в цилиндрический контейнер порошок.
В устройстве для грануляции порошка в соответствии с шестым изобретением скребки надежно приходят в контакт с порошком, который загружен в цилиндрический контейнер. Следовательно, весь порошок испытывает грануляционный эффект, и степень извлечения продукта еще больше увеличивается.
Седьмое устройство для грануляции порошка по настоящему изобретению представляет собой пятое изобретение, в котором скребки расположены раздельно так, чтобы примыкать или приближаться близко к внутренней нижней поверхности, внутренней боковой стороне и углу между обоими этими поверхностями цилиндрического контейнера.
В устройстве для грануляции порошка в соответствии с седьмым изобретением, скребки расположены примыкающими к внутренней нижней поверхности, внутренней боковой стороне и углу между обоими этими поверхностями цилиндрического контейнера. Таким образом, порошок в углу можно надежно соскрести и гранулировать.
Восьмое устройство для грануляции порошка по настоящему изобретению представляет собой пятое изобретение, в котором скребки, которые расположены так, чтобы примыкать или приближаться близко к внутренней нижней поверхности цилиндрического контейнера, расположены раздельно для внутренней периферии и внешней периферии контейнера.
В устройстве для грануляции порошка в соответствии с восьмым изобретением скребок для внутренней периферии приводит порошок, который присутствует в центральной части цилиндрического контейнера (включая порошок, который возвращается к внутренней периферийной части другими скребками), к движению активно по направлению к внешней периферийной части высокой линейной скоростью (более высоким гранулирующим эффектом), и на внешней периферийной части образуется слой порошка. В результате может быть увеличен грануляционный эффект.
Девятое устройство для грануляции порошка по настоящему изобретению представляет собой восьмое изобретение, в котором в центральной части цилиндрического контейнера вместо скребка для внутренней периферии сформирована коническая или по существу полусферическая часть вкладыша.
В устройстве для грануляции порошка в соответствии с девятым изобретением порошок, который присутствует в центральной части цилиндрического контейнера (включая порошок, который возвращается во внутреннюю периферийную часть скребками), может быть приведен в движение активнее по направлению к внешней периферийной части цилиндрического контейнера, в котором создается грануляционный эффект без скребка, расположенного в центральной части цилиндрического контейнера. В результате число расположенных скребков может быть уменьшено, и устройство может быть упрощено.
Десятое устройство для грануляции порошка по настоящему изобретению представляет собой любое от пятого по девятое изобретение, в котором скребки расположены в положении, в котором передний конец их наклонен так, чтобы быть обращенным в направлении вращения цилиндрического контейнера.
В устройстве для грануляции порошка в соответствии с десятым изобретением передние концы скребков не заклиниваются с внутренней поверхностью цилиндрического контейнера, даже когда первые примыкают к последней. Таким образом, это позволяет предотвратить повреждение как скребков, так и средств привода.
Порошок в цилиндрическом контейнере уплотняется на внутренней стороне скребками и между двумя сторонами образуется уплотненный слой исходного материала порошка. Однако постоянная вынуждающая сила, прикладываемая к скребкам, преобразуется в силу сдвига, действующую на адгезионный слой, и, следовательно, любой адгезионный слой порошка, который будет образовываться на внутренней поверхности цилиндрического контейнера, вынужден сразу отслаиваться под действием вышеупомянутой силы сдвига. В результате может быть увеличен грануляционный эффект.
Одиннадцатое устройство для грануляции порошка по настоящему изобретению представляет собой любое от пятого по десятое изобретение, в котором скребки прикреплены к раме машины или подобному устройству для грануляции посредством стержней.
В устройстве для грануляции порошка в соответствии с одиннадцатым изобретением, положение и угловая ориентация скребков могут быть легко изменены посредством деформации стержней.
Двенадцатое устройство для грануляции порошка по настоящему изобретению представляет собой любое от пятого по одиннадцатое изобретение, в котором скребки примыкают к внутренней стороне цилиндрического контейнера под действием вынуждающей силы пружин, или скребки вынуждаются отходить от внутренней стороны цилиндрического контейнера, когда предварительно заданная нагрузка или большая прилагается к скребкам.
В устройстве для грануляции порошка в соответствии с двенадцатым изобретением скребки вынуждаются отходить от внутренней стороны цилиндрического контейнера под действием вынуждающей силы пружин, даже когда предварительно заданная нагрузка или большая воздействует на скребки, например, из-за гранулированных частиц, которые застряли между скребками и внутренней стороной цилиндрического контейнера. Это позволяет уменьшать степень износа и повреждение скребков.
Тринадцатое устройство для грануляции порошка по настоящему изобретению представляет собой любое от пятого по двенадцатое изобретение, в котором скребки расположены на одинаковом расстоянии в окружном направлении цилиндрического контейнера.
В устройстве для грануляции порошка в соответствии с тринадцатым изобретением, число скребков может быть увеличено. В результате, вероятность порошка вступить в контакт со скребками в единицу времени, т.е. степень перемешивания порошка скребками, может быть увеличена, а время грануляции может быть сокращено.
Для достижения вышеуказанной цели, четырнадцатое устройство для грануляции порошка по настоящему изобретению имеет конфигурацию, в которой множество скребков расположено на раме машины или подобном подвижно в радиальном направлении по отношению к внутренней нижней поверхности, которая вращается в горизонтальной плоскости, и в вертикальном направлении по отношению к внутренней боковой стороне, которая плавно сопрягается с внутренней нижней поверхностью цилиндрического контейнера, таким образом, что передние концы множества скребков примыкают или приближаются близко к внутренней нижней поверхности и внутренней боковой стороне цилиндрического контейнера.
В устройстве для грануляции порошка в соответствии с четырнадцатым изобретением скребки приводятся в движение, и, следовательно, площадь поверхности контакта между скребками и порошком может быть уменьшена. При этом может быть уменьшена нагрузка, действующая на скребки, и срок службы устройства может быть увеличен.
Пятнадцатое устройство для грануляции порошка по настоящему изобретению представляет собой четырнадцатое изобретение, в котором скребки расположены на одинаковом расстоянии в окружном направлении цилиндрического контейнера.
В устройстве для грануляции порошка в соответствии с пятнадцатым изобретением, число скребков может быть увеличено. В результате, вероятность порошка вступить в контакт со скребками в единицу времени, т.е. степень перемешивания порошка скребками, может быть увеличена, а время грануляции может быть сокращено.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 представляет собой чертеж вида сверху, принципиально иллюстрирующий вариант устройства для грануляции для осуществления способа грануляции порошка в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 2 представляет собой принципиальный чертеж в разрезе части Фиг. 1 по линии II-II;
Фиг. 3 представляет собой принципиальный чертеж в разрезе части Фиг. 1 по линии III-III;
Фиг. 4 представляет собой принципиальный чертеж в разрезе части Фиг. 2 по линии IV-IV;
Фиг. 5 представляет собой принципиальный чертеж в разрезе, иллюстрирующий угловую ориентацию скребка в соответствии с настоящим изобретением по отношению к примыкающей поверхности и иллюстрирующий поток порошка;
Фиг. 6 представляет собой принципиальный чертеж в разрезе, иллюстрирующий модификацию контейнера в устройстве для грануляции порошка в соответствии с настоящим изобретением;
Фис. 7 представляет собой набор чертежей, принципиально иллюстрирующих другой вариант устройства для грануляции для осуществления способа грануляции порошка в соответствии с настоящим изобретением, где Фиг. 7(А) представляет собой чертеж вида сверху, а Фиг. 7(B) - чертеж продольного разреза.
НАИЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ грануляции порошка и устройство для грануляции в соответствии с настоящим изобретением подробно описываются ниже на основании вариантов со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Устройство 10 для грануляции порошка в соответствии с настоящим изобретением, показанное на Фиг. 1-4, содержит: цилиндрический контейнер 11, днище которого вращается в горизонтальной плоскости; средства привода 12, которые приводят во вращение цилиндрический контейнер 11 через вал 12а, который закреплен на центральной оси вращения цилиндрического контейнера 11; и множество скребков 13, 14, 15, которые расположены таким образом, чтобы вступать в контакт с внутренней нижней поверхностью 11а цилиндрического контейнера 11 и с внутренней боковой стороной 11b, которая гладко прилегает к части периферийного края вышеупомянутой внутренней нижней поверхности.
Здесь, внутренняя нижняя поверхность 11а цилиндрического контейнера 11 представляет собой круглую плоскую пластину, а внутренняя боковая сторона 11b, которая прилегает к ней, сформирована так, чтобы по существу быть перпендикулярной внутренней нижней поверхности 11а. Секция уменьшенного диаметра, имеющая диаметр, уменьшающийся кверху, может быть обеспечена в верхней части внутренней боковой стороны 11b. Верхняя часть цилиндрического контейнера 11 может находиться в открытом состоянии, как показано на фигуре. Альтернативно, нижеописанная закрытая структура может быть получена, когда крышка крепится к раме машины.
Устройство для грануляции 10 имеет конфигурацию, в которой скребки 13 состоят из двух скребков 13а, 13b, которые представляют собой лентовидные пластины в виде дуг. Скребки 13а, 13b обеспечиваются расширяющимися в радиальном направлении внутренней нижней поверхности 11а цилиндрического контейнера 11 таким образом, что промежуточная секция (выступающая секция) в продольном направлении выступает в направлении, противоположном направлению вращения цилиндрического контейнера 11.
В скребке 13b, расположенном на внешней периферийной стороне, в особенности, концевая часть скребка 13b, которая находится на внешней периферийной стороне, предпочтительно расположена таким образом, чтобы быть наклоненной в сторону дальнейшего направления вращения цилиндрического контейнера 11, в так называемое стреловидное состояние, нежели чем концевая часть, которая предусмотрена на центральной части цилиндрического контейнера 11. Причиной этого является то, что такая конфигурация дает больший грануляционный эффект.
Два скребка 13а, 13b расположены таким образом, что скребки 13а, 13b занимают всю площадь вращения внутренней нижней поверхности 11а цилиндрического контейнера 11.
Высота скребков 13а, 13b меньше, чем высота слоя порошка, в то время когда исходный материал порошка загружают в цилиндрический контейнер 11, и варьируется в зависимости от размера устройства и высоты слоя порошка. Высота скребков 13а, 13b устанавливается, например, до около 10 мм, в случае, когда устройство имеет внутренний объем 65 литров.
Скребки 13а, 13b крепятся к соответствующим нижним концам стержней 17а, 17b. Стержни 17а, 17b расширяются кверху, так что верхние концевые части стержней 17а, 17b изогнуты под прямыми углами по отношению к скребкам 13а, 13b в направлении, противоположном направлению вращения цилиндрического контейнера 11. Верхние концы стержней 17а, 17b шарнирно опираются на соответствующие валы 20а, 20b, которые фиксируются в горизонтальном направлении, в верхней части стоек 19а, 19b, которые расположены на раме 18 машины. Один соответствующий конец каждого из удлинителей 21а, 21b связан с соответствующим верхним концом каждого стержня 17а, 17b, а другие концы удлинителей 21а, 21b, размещены поверх пружин 22а, 22b, которые расположены между удлинителями 21а, 21b и рамой 18 машины. Соответственно, скребки 13а, 13b приводятся в контакт (примыкают) с внутренней нижней поверхностью 11а цилиндрического контейнера 11 под действием вынуждающей силы пружин 22а, 22b.
Способ приведения в контакт скребков 13а, 13b с внутренней нижней поверхностью 11а цилиндрического контейнера 11 не ограничивается вынуждающей силой пружин 22а, 22b. Может быть выбран подходящий способ, который включает в себя, например, контроль давлением воздуха с помощью пневмоцилиндра, контроль крутящим моментом электродвигателя, или на основе заданной нагрузки весом.
Скребок 14 выполнен в виде узкой удлиненной пластины или удлиненного твердого цилиндрического тела. Часть переднего конца скребка 14 имеет скругление кривизны, сравнимое с углом 11c между внутренней боковой стороной 11b и внутренней нижней поверхностью 11а цилиндрического контейнера 11, как показано на Фиг. 4. Часть переднего конца скребка 14 наклонно расположена с наклоном сверху, т.е. в направлении вращения и внешнем периферийном направлении цилиндрического контейнера 11 таким образом, чтобы примыкать к углу 11с.
Скребок 14 крепится к нижнему концу стержня 23. Стержень 23 расположен расширяющимся кверху таким образом, что часть верхнего конца стержня 23 изогнута под прямыми углами по отношению к скребку 14 в направлении, противоположном направлению вращения цилиндрического контейнера 11. Верхний конец стержня 23 шарнирно опирается на вал 20а, прикрепленный к стойке 19а, которая расположена на раме 18 машины. Один конец удлинителя 26 соединен с верхним концом стержня 23, а другой размещен поверх пружины 27, которая расположена между удлинителем 26 и рамой 18 машины. Таким образом, скребок 14 примыкает к углу 11с цилиндрического контейнера 11 под действием вынуждающей силы пружины 27.
Скребок 15 сформирован из лентовидной пластины. Скребок 15 расположен стоящим в продольном направлении таким образом, чтобы примыкать к внутренней боковой стороне 11b цилиндрического контейнера 11.
Скребок 15 крепится к нижнему концу стержня 29 стяжкой 28. Стержень 29 расположен расширяющимся кверху параллельно скребку 15. Верхний конец стержня 29 шарнирно опирается на подшипник 32, который прикреплен крепежом 31 к стойке 30, которая расположена на раме 18 машины. Один конец удлинителя 33 соединен с верхним концом стержня 29, а другой конец удерживается в горизонтальном направлении пружиной 35, которая устанавливается между удлинителем 33 и секцией 34 приема пружины, которая установлена на раме 18 машины. Таким образом, скребок 15 приводится в контакт с внутренней боковой стороной 11b цилиндрического контейнера 11 под действием вынуждающей силы пружины 35.
Альтернативные способы приведения в контакт скребка 14 с углом 11с цилиндрического контейнера 11 и альтернативные способы приведения в контакт скребка 15 с внутренней боковой стороной 11b цилиндрического контейнера 11 идентичны способам приведения в контакт скребков 13а, 13b с внутренней нижней поверхностью 11а цилиндрического контейнера 11.
В конфигурации расположения скребков А (13а, 13b, 15), которая используется в варианте, как показано на Фиг. 5, их передний конец "а" предпочтительно расположен по отношению к примыкающей поверхности B (внутренняя нижняя поверхность 11а и внутренняя боковая сторона 11b) цилиндрического контейнера 11 таким образом, что передний конец «а» наклонен в сторону направления примыкающей поверхности B (в сторону направления вращения цилиндрического контейнера 11). В результате, передний конец "а" скребков А не заклинивается примыкающей поверхностью В, даже когда передний конец "а" скребков А примыкает к примыкающей поверхности В. Таким образом, это позволяет предотвратить повреждение как скребков, так и средств привода.
Далее будет пояснен способ грануляции порошка с помощью устройства 10 для грануляции порошка в соответствии с настоящим изобретением.
Предварительно заданное количество исходного материала порошка загружают в цилиндрический контейнер 11 устройства 10 для грануляции, выполненного, как описано выше, и цилиндрический контейнер 11 приводится во вращение вышеописанными средствами привода 12 (например, двигателем). В этом случае скорость вращения цилиндрического контейнера 11 произвольна, но обычно устанавливается с внешней линейной скоростью от 1 до 5 м/с. Это очень медленная скорость по сравнению с внешней линейной скоростью от 10 до 15 м/с в описанном выше обычном смешивающем грануляторе агитационного типа. В результате, загрузка в устройство 10 для грануляции в соответствии с настоящим изобретением может быть уменьшена, и срок службы устройства может быть увеличен.
Центробежная сила, которая возникает в ответ на вращение цилиндрического контейнера 11, воздействует на порошок, который загружен в цилиндрический контейнер 11, и порошок приводится в движение к части периферийного края цилиндрического контейнера 11. В то же время, чем ближе порошок расположен к цилиндру внутренней нижней поверхности 11а цилиндрического контейнера 11, тем меньше центробежная сила, которая воздействует на порошок, и, таким образом, порошок остается на месте; однако порошок принудительно двигается вдоль лентовидной пластины скребка 13а в область грануляции C тороидальной формы на внешней стороне двухточечной штрихпунктирной линии.
Средства для приведения порошка в непосредственной близости от центра цилиндрического контейнера 11 в активное движение в область грануляции С не ограничиваются вышеуказанным скребком 13а, и коническая или по существу полусферическая упорная часть 36 может быть сформирована в центральной части цилиндрического контейнера 11, как показано на Фиг. 6.
Порошок, который движется по направлению к области грануляции С, меняется в зависимости от центробежной силы, которая воздействует на порошок, и в зависимости от характеристик самого порошка. Порошок поднимается по внутренней боковой стороне 11b цилиндрического контейнера 11 и остается там, образуя слой порошка, высота скопления которого увеличивается по направлению к части периферийного края. Слой порошка движется вращательно вместе с цилиндрическим контейнером 11. Однако скребки 13b, 15, 14 расположены таким образом, чтобы примыкать к внешней периферийной части внутренней нижней поверхности 11а, а также к внутренней боковой стороне 11b и углу 11с между обеими поверхностями цилиндрического контейнера 11. Таким образом, порошок в цилиндрическом контейнере 11 обязательно контактирует с любым из скребков 13b, 15, 14 один раз в каждом вращении цилиндрического контейнера 11. Следующие воздействия оказывают влияние на порошок, когда последний приходит в контакт со скребком 13b, 15, 14.
Сначала, скребок 13b вызывает прижимание части порошка, который присутствует в области грануляции С на внутренней нижней поверхности 11а цилиндрического контейнера 11, к внутренней нижней поверхности 11а цилиндрического контейнера 11, но большая часть порошка поднимается над местом в направлении скребка 13b и вызывает тем самым перенос во внешнем периферийном направлении с наскребом, чтобы упасть на слой порошка на внешней периферийной части. Скребок 14 вызывает возврат части порошка, который присутствует в углу 11c цилиндрического контейнера 11, в направлении центра цилиндрического контейнера 11, а остальной порошок закручивается вверх вдоль внутренней боковой стороны 11 и падает на слой порошка на внешней периферийной части при выполнении так называемого движения в виде скрученного каната. Скребок 15 вызывает прижимание части порошка, который присутствует в непосредственной близости от внутренней боковой стороны 11b цилиндрического контейнера 11, к внутренней боковой стороне 11b цилиндрического контейнера 11, но большая часть порошка соскабливается с внутренней боковой стороны 11b, поднимается над пластиной скребка 15, закручивается тем самым вверх в направлении центра цилиндрического контейнера 11 и падает, будучи широко разбросанной на слой порошка в области грануляции С при осуществлении движения в виде скрученного каната.
Порошок в цилиндрическом контейнере 11 энергично перемешивается и смешивается при комбинированном воздействии, сообщаемом скребками 13b, 14, 15, сдвигом, кручением и уплотнением, идентичным тем, что и от перемешивающих лопастей смешивающего гранулятора агитационного типа за один раз для каждого вращения цилиндрического контейнера 11.
Порошок, который возвращается в направлении центра (внутрь двухточечной штрихпунктирной линии) цилиндрического контейнера 11 скребками, в свою очередь, перемещается принудительно в регион грануляции С скребком 13а и претерпевает вышеописанное комбинированное воздействие.
Далее, связующее, такое как вода или подобное, распыляется при заданной скорости подачи, например, посредством одной форсунки (не показано) на слой порошка в области грануляции C. В связи с этим, связующее прилипает к поверхности частиц порошка, которые перемешиваются и смешиваются, и образуются начальные рыхлые агрегаты за счет прерывистого жидкого моста вокруг точек контакта между частицами. Эти агрегаты затем постепенно уплотняются, и в результате пустоты между частицами становятся все меньше; далее порошок слипается и связывается с периферией агрегата, или, альтернативно, агрегаты слипаются и связываются друг с другом, и постепенно растут крупные частицы.
При этом, агрегаты, которые содержат связующее, прижимаются к внутренней стороне цилиндрического контейнера 11 скребками А, и формируется адгезионный слой исходного материала порошка (агрегаты) между передним концом «а» скребков А и примыкающей поверхностью B цилиндрического контейнера 11. Однако постоянная вынуждающая сила, приложенная к скребкам А, преобразуется в силу сдвига, воздействующую на адгезионный слой, и, следовательно, любой адгезионный слой порошка, который будет образовываться на внутренней стороне цилиндрического контейнера 11, принуждается к отслаиванию сразу посредством вышеуказанной силы сдвига.
Гранулированные частицы и подобные, являющиеся большими, стремятся быть сжатыми между передним концом «а» скребков А и примыкающей поверхностью В цилиндрического контейнера 11. В результате, скребки 13а, 13b, 14, 15 отходят от внутренних сторон 11а, 11b, 11с в направлении двухточечной штрихпунктирной линии, как показано на Фиг. 2 и Фиг. 3, против вынуждающей силы соответствующих пружин 22а, 22b, 27, 35, даже если нагрузка равная или большая, чем предварительно заданная нагрузка, воздействует на скребки A. Следовательно, срок службы и повреждение скребков 13а, 13b, 14, 15 уменьшаются.
После прекращения подачи связующего цилиндрический контейнер 11 продолжает вращение в течение заданного времени; когда гранулированные частицы достигают желаемого размера частиц, вращение цилиндрического контейнера 11 прекращают и процесс грануляции заканчивается.
Фиг. 7 представляет собой чертеж, принципиально иллюстрирующий другой вариант устройства для грануляции для осуществления способа грануляции порошка в соответствии с настоящим изобретением.
Устройство 40 для грануляции порошка в соответствии с настоящим изобретением содержит: цилиндрический контейнер 41, днище которого вращается в горизонтальной плоскости; средства привода 42, которые приводят цилиндрический контейнер 41 во вращение посредством вала 42а, который закреплен на центральной оси вращения цилиндрического контейнера 41; множество скребков 43, 44, которые расположены таким образом, чтобы вступать в контакт с внутренней нижней поверхностью 41а вышеуказанного цилиндрического контейнера 41 и с внутренней боковой стороной 41b, которая гладко прилегает к части периферийного края вышеупомянутой внутренней нижней поверхности; и механизмы перемещения 45, 46 для перемещения скребков 43, 44.
Устройство 40 для грануляции порошка идентично устройству 10 для грануляции порошка вышеописанного варианта в том, что внутренняя нижняя поверхность 41а вышеописанного цилиндрического контейнера 41 представляет собой круглую плоскую пластину, такую, что внутренняя боковая сторона 41b, которая прилегает к ней, по существу перпендикулярна внутренней нижней поверхности 41а; секция меньшего диаметра, имеющая диаметр, уменьшающийся кверху, может находиться в верхней части внутренней боковой стороны 41b; верхняя часть вышеописанного цилиндрического контейнера 41 может быть в открытом состоянии, как показано на фигуре; и нижеописанная закрытая структура может быть получена, когда крышка крепится к раме машины.
В устройстве 40 для грануляции скребок 43 выполнен в виде узкой удлиненной пластины или стержня. Передний конец (нижний конец) скребка 43 входит в контакт с внутренней нижней поверхностью 41а цилиндрического контейнера 41. Верхний конец скребка 43 соединен со стержнем 45а. Гайка 45b расположена на верхнем конце стержня 45а так, что винтовой стержень 45c, расположенный в горизонтальном направлении, накручивается на гайку 45b. Приводной вал двигателя 45d, который расположен на раме машины или подобном, соединен с концевой частью винтового стержня 45c.
В скребке 43, когда винтовой стержень 45c вращается в одном направлении, гайка 45b движется в одном аксиальном направлении винтового стержня 45c, и в ответ на это, передний конец движется в одном радиальном направлении внутренней нижней поверхности 41а цилиндрического контейнера 41, например, в направлении центра. Двигатель 45d приводится к обратному вращению, когда скребок 43 достигает центра внутренней нижней поверхности 41а цилиндрического контейнера 41. В этой связи, гайка 45b приводится в движение в другом аксиальном направлении винтового стержня 45c, и в ответ на это, передний конец скребка 43 движется в другом радиальном направлении внутренней нижней поверхности 41а цилиндрического контейнера 41, например, к периферийному краю.
Скребок 44 выполнен в виде узкой удлиненной пластины или стержня. Передний конец (внешний периферийный конец) скребка 44 контактирует с внутренней боковой стороной 41b цилиндрического контейнера 41. Скребок 44 соединен с удлинителем 46а прямоугольной формы в поперечном сечении.
Зубчатая рейка 46b сформирована на боковой стороне удлинителя 46а так, что зубчатая рейка 46b подвижно поддерживается на раме машины. Шестерня 46c зацепляется зубчатой рейкой 46b удлинителя 46а так, что шестерня 46c соединяется с приводным валом двигателя 46d, который расположен в, например, раме машины.
В скребке 44, когда шестерня 46с приводится во вращение в одном направлении двигателем 46d, удлинитель 46а, имеющий зубчатую рейку 46b, образованную на нем, движется в одном аксиальном направлении, и в ответ на это скребок 44 движется в одном вертикальном направлении внутренней боковой стороны 41b цилиндрического контейнера 41, например, вниз. Когда скребок 44 достигает нижнего конца (угла) внутренней боковой стороны 41b цилиндрического контейнера 41, двигатель 46d приводится во вращение в обратном направлении, в результате чего шестерня 46c вращается в другом направлении. В этой связи, удлинитель 46а, имеющий зубчатую рейку 46b, образованную на нем, движется в другом аксиальном направлении, и в ответ на это скребок 44 движется в другом вертикальном направлении внутренней боковой стороны 41b цилиндрического контейнера 41, например, вверх.
Предпочтительно, конфигурация расположения скребков А (43, 44) такова, что передний конец «а» расположен по отношению к примыкающей поверхности B (внутренняя нижняя поверхность и внутренняя боковая сторона) цилиндрического контейнера 41 таким образом, что передний конец «а» наклонен в направлении примыкающей поверхности B (в направлении вращения цилиндрического контейнера), как на Фиг. 5 вышеуказанного варианта. В результате, передний конец "а" скребков А не заклинивается примыкающей поверхностью В, даже когда передний конец "а" скребков А примыкает к примыкающей поверхности В. Таким образом, это позволяет предотвратить повреждение как скребков, так и средств привода.
Далее будет пояснен способ грануляции порошка с помощью устройства 40 для грануляции порошка в соответствии с настоящим изобретением.
Предварительно заданное количество исходного материала порошка загружают в цилиндрический контейнер 41 устройства 40 для грануляции, выполненного, как описано выше, и цилиндрический контейнер 41 приводится во вращение вышеописанными средствами привода 42 (например, двигателем). В этом случае скорость вращения цилиндрического контейнера 41 произвольна, но обычно устанавливается с внешней линейной скоростью от 1 до 5 м/с.
Центробежная сила, которая возникает в ответ на вращение цилиндрического контейнера 41, воздействует на порошок, который загружен в цилиндрический контейнер 41, и порошок движется к части периферийного края цилиндрического контейнера 41. Центробежная сила, которая воздействует на порошок, меньше в непосредственной близости от центра внутренней нижней поверхности цилиндрического контейнера 41, и слой порошка остается и формируется на той стороне. Чем ближе порошок к внутренней боковой стороне 41b, тем больше центробежная сила, которая воздействует на порошок, и порошок поднимается вдоль внутренней боковой стороны 41b, и остается на той стороне, так что слой порошка формируется по внутренней боковой стороне 41b.
Затем начинают работать двигатели 45d, 46d. В результате вращения двигателя 45d передний конец скребка 43 совершает возвратно-поступательные движения при постоянной скорости в обоих радиальных направлениях (от центра к углу 41c) внутренней нижней поверхности 41а, при вступлении в контакт с внутренней нижней поверхностью 41а цилиндрического контейнера 41. В результате вращения двигателя 46d передний конец скребка 44 совершает возвратно-поступательные движения при постоянной скорости в вертикальном направлении (от угла 41c к верхней стороне слоя порошка) внутренней боковой стороны 41b, при вступлении в контакт с внутренней боковой стороной 41b цилиндрического контейнера 41.
В ответ на движение скребка 43 часть порошка на внутренней нижней поверхности 41а цилиндрического контейнера 41 прижимается к внутренней нижней поверхности 41а цилиндрического контейнера 41 скребком 43, в то время как другая часть принудительно возвращается в направлении центра цилиндрического контейнера 41. Остальная часть порошка закручивается вверх по направлению к периферийному краю цилиндрического контейнера 41 и затем падает на слой порошка в окружном направлении цилиндрического контейнера 41. Скребок 44 прижимает часть порошка на внешней периферийной части цилиндрического контейнера 41 к внутренней боковой стороне 41b цилиндрического контейнера 41, и другая часть прижимается к внутренней нижней поверхности 41а цилиндрического контейнера 41, при этом остальная часть порошка закручивается вверх по внутренней боковой стороне 41b цилиндрического контейнера 41 и падает на порошок на внешней периферийной части цилиндрического контейнера 41 при выполнении так называемого движения в виде скрученного каната. Порошок в цилиндрическом контейнере 41 энергично перемешивается и смешивается при комбинированном воздействии, сообщаемом скребками 43, 44, сдвигом, кручением и уплотнением, идентичным тем, что вызываются перемешивающими лопастями смешивающего гранулятора агитационного типа.
Далее связующее, такое как вода или подобное, распыляется при предварительно заданной скорости подачи, например, посредством одной форсунки (не показано) на слой порошка в цилиндрическом контейнере 41. В этой связи, порошок подвергается такому же грануляционному эффекту, как описано выше, и порошок постепенно растет в крупные частицы. При этом агрегаты, которые включают связующее, прижимаются к внутренней стороне цилиндрического контейнера 41 скребками A. Адгезионный слой исходного материала порошка (агрегаты) образуется между передним концом «а» скребков А и примыкающей поверхностью B цилиндрического контейнера 41. Однако постоянная вынуждающая сила, приложенная к скребкам А, преобразуется в силу сдвига, воздействующую на адгезионный слой, и, следовательно, любой адгезионный слой порошка, который будет образовываться на внутренней стороне цилиндрического контейнера 41, принуждается сразу к отслаиванию вышеуказанной силой сдвига.
Скребки А двигаются все время в обоих радиальных направлениях и в вертикальном направлении внутренней боковой стороны цилиндрического контейнера 41. Таким образом, существует низкая вероятность заклинивания гранулированных частиц или подобного, увеличившихся до большого размера, между передним концом «а» скребков А и примыкающей поверхностью В цилиндрического контейнера 41, даже в случае когда скребки А являются упругими, и, следовательно, передний конец «а» отходит от примыкающей поверхности В. Следовательно, уменьшаются срок службы и повреждение скребков 43, 44.
После прекращения подачи связующего цилиндрический контейнер 41 продолжает вращение в течение заданного времени и продолжается возвратно-поступательное движение скребков 43, 44. Когда гранулированные частицы достигают желаемого размера, вращение цилиндрического контейнера 41 и возвратно-поступательное движение скребков 43, 44 прекращается, и процесс грануляции заканчивается.
Выше были описаны варианты способа грануляции порошка и устройства для грануляции в соответствии с настоящим изобретением, но настоящее изобретение не ограничивается каким-либо образом описанными выше вариантами и может охватывать, как само собой разумеется, всевозможные вариации и модификации, которые охватываются рамками технической идеи настоящего изобретения, изложенные в прилагаемой формуле изобретения.
Примеры
Ниже приведены примеры по настоящему изобретению и сравнительные примеры.
1. Тестируемое устройство
а. Устройство по настоящему изобретению
Устройство было выполнено путем размещения четырех скребков в цилиндрическом контейнере из нержавеющей стали с внутренним диаметром 600 мм. Положение расположения, формы и так далее скребков и подобного принципиально показано на Фиг. 1-5.
В устройстве, в частности, два скребка были размещены таким образом, чтобы занимать всю площадь вращения внутренней нижней поверхности цилиндрического контейнера, при этом один дополнительный скребок был расположен таким образом, чтобы примыкать к углу между внутренней нижней поверхностью и внутренней боковой стороной, а оставшийся скребок был расположен таким образом, чтобы примыкать к внутренней боковой стороне.
б. Обычное устройство
Использовали высокоскоростной смешивающий гранулятор агитационного типа (NMG-65L) производства Nara Machinery Co., Ltd.
Этот гранулятор имеет перемешивающие лопасти, которые вращаются с высокой скоростью, прикрепленные к цилиндрическому контейнеру из нержавеющей стали и имеющие внутренний диаметр 530 мм.
Перемешивающие лопасти включают три основные лопасти, имеющие ширину 90 мм и угол 15 градусов, которые расположены на одинаковом расстоянии в окружном направлении, на втулке диаметром 170 мм. Диаметр окружности наиболее удаленного от центра периферийного месторасположения перемешивающих лопастей составляет 526 мм, зазор между нижней частью лопасти и дном контейнера составляет 1 мм, и зазор между наиболее удаленным от центра периферийном месторасположением перемешивающих лопастей и боковой стороной контейнера составляет 2 мм.
2. Обрабатываемый продукт
3
Обрабатываемым продуктом являлся триоксид вольфрама (FI-WO, пр. A. L. M. T. Corp., имеющий средний размер частиц в диапазоне от 0,5 до 1,2 мкм).
3. Связующее
Использовалась только вода (добавлялась через одну распылительную форсунку).
4. Метод испытаний
Метод испытаний заключался в следующем.
а. Устройство по настоящему изобретению
1) Предварительно заданное количество (5 кг/партия) обрабатываемого продукта загружали в контейнер.
2) Вода в качестве связующего распылялась, в то время как контейнер приводился во вращение.
Число оборотов вращения контейнера составляло 50 об/мин. Скорость подачи воды составляла 150 мл/мин, и дозировка была установлена на 13%, 14% и 15%, как показано в Таблице 1.
3) После прекращения подачи воды, как показано в Таблице 1, контейнер приводили во вращение с числом оборотов 60 об/мин, 75 об/мин и 90 об/мин, и гранулировали соответствующие обрабатываемые продукты.
Время грануляции устанавливали как время, прошедшее с начала подачи воды, при проверке состояния грануляции обрабатываемых продуктов. Время грануляции показано в Таблице 1. Время подачи воды составило около 5 минут для дозировки 15%.
4) После окончания грануляции затем извлекли обрабатываемый продукт (гранулированный) чистящей щеткой с получением "гранулированного продукта", а оставшийся продукт, который сильно прилип к контейнеру, извлекли соскабливанием с получением "адгезионного продукта".
5) Оба полученные "гранулированный продукт" и "адгезионный продукт" были высушены в термостате с получением образцов для оценки.
Сушку проводили при температуре 120°C в течение 1 часа.
б. Обычное устройство
1) Предварительно заданное количество (5 кг/партия) обрабатываемого продукта загружали в контейнер.
2) Вода в качестве связующего распылялась при приведении перемешивающих лопастей во вращение.
Число оборотов вращения перемешивающих лопастей составляло 100 об/мин. Скорость подачи воды составляла 150 мл/мин, и дозировка была установлена на 12%, 13% и 15%, как показано в Таблице 2.
3) После прекращения подачи воды перемешивающие лопасти приводили во вращение с числом оборотов 100 об/мин, 200 об/мин и 300 об/мин, как показано в Таблице 2, и гранулировали соответствующие обрабатываемые продукты.
Время грануляции устанавливали как время, прошедшее с начала подачи воды, при проверке состояния грануляции обрабатываемых продуктов. Время грануляции показано в Таблице 2. Время подачи воды составило около 5 минут для дозировки 15%.
4) После окончания грануляции продукт извлекли открыванием выпускного отверстия при вращении перемешивающих лопастей со скоростью около 100 об/мин с получением "гранулированного продукта"; а оставшийся продукт, который прилип к контейнеру, извлекли соскабливанием с получением "адгезионного продукта".
5) Оба полученные "гранулированный продукт" и "адгезионный продукт" были высушены в термостате с получением образцов для оценки.
Сушку проводили при температуре 120°C в течение 1 часа.
5. Метод оценки
а. Выход гранул (непостоянство размеров частиц продукта)
Соответствующие полученные "гранулированные продукты" были просеяны на шейкере Ro-Tap (пр. Tanaka Kagaku Kikai). Фракция от 106 до 1000 мкм была принята за полученные гранулы. Результаты представлены совместно в Таблице 1 и Таблице 2.
Количество образца было принято около 100 г, а время просеивания - 10 минут. Во время просеивания не допускалось сотрясение в целях предотвращения разрушения гранулированного продукта при получении сильного удара.
б. Степень извлечения
Степень извлечения рассчитывали на основе полученного соответствующего "гранулированного продукта" и "адгезионного продукта". Результаты представлены совместно в Таблице 1 и Таблице 2.
Степень извлечения равна массовой пропорции "гранулированный продукт" по отношению к "гранулированный продукт" + "адгезионный продукт".
6. Результаты испытаний
Таблица 1
Устройство по настоящему изобретению
№
Число оборотов вращения контейне-ра (об/мин)
Дозировка воды (%)
Время про-цесса (мин)
Выход гранул (%)
Степень извлечения (%)
меньше 106 мкм
от 106 до 1000 мкм
больше 1000 мкм
Пример 1
75
15
12
5,2
56,6
38,2
98,8
Пример 2
60
15
19
9,1
70,4
20,5
98,7
Пример 3
90
15
9
6,4
61,5
32,1
99,4
Пример 4
75
13
34
68,7
26,5
4,8
97,7
Пример 5
75
14
25
9,4
63,6
27,0
97,9
Таблица 2
Обычное устройство
№
Число оборотов вращения переме-шивающих лопастей (об/мин)
Дози-ровка воды (%)
Время процес-са (мин)
Выход гранул (%)
Степень извле-чения (%)
меньше 106 мкм
от 106 до 1000 мкм
больше 1000 мкм
Ср. пример 1
100
15
21
3,7
62,4
33,9
66
Ср. пример 2
200
15
11
6,3
7,4
86,3
59
Ср. пример 3
300
15
9
2,9
8,3
88,8
54
Ср. пример 4
100
13
19
1,5
69,7
28,8
46
Ср. пример 5
100
12
34
61,6
19,0
19,4
55
7. Оценка
а. Выход гранул (вариабельность размеров частиц продукта)
При использовании устройства по настоящему изобретению выход гранул, имеющих целевой размер частиц в диапазоне от 106 до 1000 мкм, был высоким на уровне 60-70% во всех тестах за исключением образца 13% - наиболее низкой дозировки воды, даже при изменении числа оборотов контейнера и дозировки воды.
В случае использования обычного устройства выход гранул на уровне 60% мог быть получен в зависимости от условий испытаний. Тем не менее, доля более 1000 мкм была очень большой, и так называемые куски большого размера встречались в значительных количествах, когда изменяли число оборотов перемешивающих лопастей даже для той же дозировки воды.
Таким образом, установлено, что при использовании обычного устройства протекание грануляции является чрезмерно быстрым, и, следовательно, трудно контролировать размер частиц.
б. Степень извлечения
Не наблюдалось сильной адгезии обрабатываемого продукта к контейнеру ни в одном из тестов, где использовалось устройство по настоящему изобретению, и «гранулированные частицы" могут быть получены с высокой степенью извлечения, составляющей по существу 100%.
В случае использования обычного устройства, напротив, наблюдалась сильная адгезия с угловой частью между нижней стороной и боковой стороной контейнера со значительной мягкой адгезией с боковой поверхностью, и степень извлечения была на очень низких уровнях 40-60% (адгезия 1/3-1/2 от общего загруженного количества).
Из вышесказанного следует, что устройство по настоящему изобретению обладает отличающим эффектом по отношению к обычному устройству.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Описанные выше способ грануляции порошка и устройство для грануляции в соответствии с настоящим изобретением созданы для снижения числа операций по очистке адгезионного слоя, операций во время процесса эксплуатации или для снижения числа операций по очистке от адгезионного слоя после выгрузки продукта (перед следующей загрузкой исходного материала) и позволяют повысить эффективность работы и производительность труда, а также повысить степень извлечения продукта и большую однородность размеров частиц продукта. Соответственно, настоящее изобретение может быть широко использовано для грануляции исходного материала порошка различных типов, например, лекарств, продуктов питания, пестицидов, кормов, удобрений, минеральных веществ и подобного.