Устройство для формования гранул из расплава

2U03T24 34
СОЗВ 19/00 ВО и 2/00 В29В 9/10
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ГРАНУЛ ИЗ РАСПЛАВА Полезная модель относится, преимущественно, к стекольной промышленности и может быть применена для формования мелких изделий из расплава, в частности, гранул водорастворимых стеклоудобрений.
Из уровня техники известны устройства для гранулирования материалов, находящихся в расплавленном состоянии. Конструктивные особенности каждого из устройств для получения гранул определены поставленными
целями и способами, которые реализованы в известных устройствах.
Известно устройство получения гранул, в котором реализован способ гранулирования стекломассы, в котором грануляция осуществляется путем дробления расплава стекломассы струями воды под давлением. (Патент США № 4329164 «Способ гранулирования стекломассы, публ. ИЗР, 1983, № 2). Данное устройство не может быть применено для получения мелких изделий из водорастворимых стекол из-за потерь, возникающих при частичном растворении стекла, а также из-за ухудшения экологии производства.
Известно также устройство для гранулирования расплавов, содержащее вращающийся корпус с перфорированной боковой стенкой, коаксиально питающую и распределительную трубы. (Авт.свид. СССР JV2 1613157
«Устройство для гранулирования расплавов, публ. БИ, 1990, № 48). Данное устройство предназначено для дробления расплава на капли при работе в грануляционных башнях, имеющих большие габариты, материалоемкость и энергопотребление, что не позволяет получать готовый продукт в виде твердых гранул. Кроме того, гранулометрический состав получаемой продукции с помощью данного устройства не контролируется и может иметь нежелательные фракции.
- . - г: . Известно устройство для получения гранулята из текучих вязких масс. (Патент РФ № 2100196 С1 «Устройство для получения гранулята, 1997). Данное устройство содержит направляющие барабаны, огибающую их бесконечную перфорированную ленту, на которой установлена загрузочная емкость со сливными отверстиями и с прилегающей к ленте наружной поверхностью. Сливные отверстия прерывисто открываются или закрываются посредством периодически двигающейся мимо них перфорированной ленты. С помощью данного устройства вязкие массы приводят в каплеобразное состояние, капли при этом застывают или загустевают.
Данное устройство не обеспечивает стабильное получение гранул заданного гранулометрического состава, поскольку при подаче вязкой массы на
перфорированную ленту происходит ее растекание по верхней и нижней поверхностям ленты, что приводит к образованию остаточной пленки и формированию, гранулята неоднородного по размерам и форме. Кроме того, устройство не технологично, т.к. требует проведения дополнительных операций по удалению и сбору оставшейся на перфорированной ленте вязкой массы, а также по контролю и обеспечению натяжения ленты.
Известно устройство для формования мелких  изделий, которое реализовано в прокатно-формовочной мащине для выработки ковровомозаичных стеклянных плиток. (Зубанов В. А. и др. «Механическое оборудование стекольных и ситалловых заводов, Москва. Машиностроение, 1984, стр.284).
Данная конструкция принята в качестве ближайшего аналога.
Известное устройство содержит питатель стекломассы, пару гладких валков и пару рифленых валков с ножевыми выступами. Валки соединены с приводом.
На первой паре валков стекломасса несколько охлаждается, загустевает и из нее формуется пластичная лента. Лента проходит между рифлеными валками второй пары и с помощью режущих выступов надрезается с двух сторон на отдельные плитки, при этом рез происходит не на полную глубину, а
с сохранением остаточной пленки 0,5 - 0,6 мм. Данная операция выполняет две функции:
не позволяет на этом этапе рассыпаться ленте,
предохраняет режущие выступы рифленых валков от быстрого износа.
Эта двойная функция неприемлема при производстве отдельных гранул, например, стеклоудобрений, в котором целесообразно получать готовые
гранулы при минимальном износе оборудования. Для получения гранул значительно более мелких, чем плитки потребовалось бы прокатывать более тонкую ленту на первой паре валков, что могло бы привести к деформации и разрыву ленты.
К недостаткам известной конструкции следует отнести то, что при получении мелких изделий (гранул) без остаточной пленки возникает вероятность запинания гранул во впадинах рифленых валков, что потребует проведения трудоемкой операции по удалению полученных гранул.
В то же время возникает вероятность образования воздушных карманов во впадинах рифленых, валков, что может нарушить форму и размеры гранул, т.е. их гранулометрический состав.
При производстве стеклоудобрений суш;ествует необходимость формования стекол с различными химическими составами и физическими свойствами: температура загустевания, скорость загустевания, поверхностное натяжение, вязкость, склонность к запинанию, склонность к кристаллизации.
На основании проведенных исследований водорастворимых стеклоудобрений для гранул определены достаточно жесткие требования к их форме и размерам, т.е. к их гранулометрическому составу. Получаемые гранулы должны иметь минимальный разброс по диаметру, например, 4 мм+.1 мм.
Конструкция устройства ближайшего аналога не позволяет формовать гранулы из стекол с таким широким спектром физических свойств, а также обеспечивать стабильные характеристики получаемого продукта по гранулометрическому составу.
Задачей настоящей полезной модели является создание конструкции устройства, обеспечивающей повышение качества конечного продукта по гранулометрическому составу, а также повышение надежности устройства в случае формования стекол с различными химическими составами и с различными .физическими свойствами расплава при сохранении производительности устройства.
Поставленная задача решается следующим образом.
Предлагается устройство для формования гранул из расплава, включающее питатель, пару валков, расположенных параллельно друг другу, привод. В отличие от ближайшего аналога конструкция устройства снабжена полым формующим барабаном, по меньшей мере одним охладителем, и по меньшей мере одним выталкивателем гранул. Цилиндрическая стенка формующего барабана расположена между валками без зазоров и выполнена с формующими ячейками, а ось. вращения формующего барабана установлена параллельно осям вращения валков и соединена с приводом.
Наличие в конструкции устройства полого формующего барабана, расположение его цилиндрической стенки между валками без зазоров обеспечивает стабильное распределение подаваемого из питателя расплава по формующим ячейкам барабана.
Дополнительно этому способствует, в частности, выполнение формующих ячеек в виде сквозных отверстий, а также выполнение формы ячеек в виде, например, усеченного конуса, большее основание которого расположено на внешней поверхности формующего барабана.
Данная конструкция позволяет в один прием формовать отдельные гранулы без риска повреждения и износа деталей устройства. Форма и размер гранул соответствуют форме и размеру формующих ячеек барабана, что обеспечивает получение гранул с заданными параметрами по гранулометрическому составу.
надежности устройства в случае формования гранул из стекол различного химического состава с различными физическими свойствами расплава.
В зависимости от химического состава и физических свойств расплава в конструкцию устройства введены следующие дополнительные усовершенствования:
1.По меньшей мере один охладитель выполняет функции охладителя гранул. Данный охладитель установлен за валками по ходу вращения формующего барабана, выполнен по меньшей мере из двух частей, по меньшей мере одна из которых расположена с внутренней стороны формующего барабана. Другая часть охладителя гранул расположена с внешней стороны формующего барабана.
Практически для всех марок стекол необходимо охлаждение цилиндрической стенки формующего барабана, что предотвращает вытекание стекла из ячеек на внутреннюю поверхность барабана. Охлаждение внутренней поверхности формующего барабана обеспечивает получение гранул без образования остаточной пленки (облоя), препятствующей последующему удалению гранул.
Охлаждение внутренней и внешней поверхностей формующего барабана особенно  в случае формования высокотемпературных стекол и стекол с низкой скоростью загустенания.
Дополнительное охлаждение порций стекломассы позволяет ускорить отвод тепла от расплава, обеспечивая затвердевание гранул за короткое время. Это позволяет сохранить производительность устройства при работе с высокотемпературными стеклами на уровне производительности установки при переработке низкотемпературных стекол.
2.Для стекол с малым коэффициентом термического расширения и, следовательно, с малой термической усадкой по меньшей мере один выталкиватель гранул выполнен пневматическим, установлен за охладителем по ходу вращения формующего барабана и расположен внутри формующего барабана.
5
3.Для стекол со склонностью к залипанию но меньшей мере один выталкиватель гранул вынолнен механическим в виде барабана с выступами, расположенными на его цилиндрической поверхности, при этом барабан установлен с возможностью вращения вокруг своей оси, а выступы выполнены соизмеримо и расположены соответственно ячейкам формующего барабана.
4.Для высокотемпературных стекол по меньшей мере один охладитель
является охладителем формующего барабана. Охладитель формующего барабана установлен с внутренней стороны формующего барабана и расположен перед питателем по ходу вращения формующего барабана.
При формовании высокотемпературных стекол формзтощий барабан после освобождения от гранул остается чрезмерно разогретым, даже при наличии охладителя гранул и пневматического выталкивателя гранул. При приеме расплава формующим барабаном внутренняя стенка формующего барабана должна иметь температуру, обеспечивающую загустевание расплава в ячейках. Это необходимо, чтобы внутренний валок обеспечивал лишь поддержку от вытекания уже загустевшей стекломассы без прилипания.
Таким образом, указанный охладитель обеспечивает высокую стабильность температуры внутренней поверхности формующего барабана, формование гранул без облоя, а также полное заполнение формующих ячеек барабана, что определяет получение конечного продукта со стабильным гранулометрическим составом.
5.При формовании высокотемпературных стекол поступающий в ячейки расплав должен сохранять высокую текучесть при контакте с внешней поверхностью формующего барабана. Для этого внешняя поверхность формующего барабана должна иметь достаточно высокую температуру, обеспечивающую эту текучесть.
С целью стабилизации высокой температуры внешней поверхности формующего барабана перед формованием высокотемпературных стекол, с внешней стороны формующего барабана может быть установлен нагреватель, расположенный перед питателем по ходу вращения формующего барабана.
Наличие нагревателя обеспечивает стабильное распределение расплава по всем кольцевым рядам формующих ячеек, а также надежное заполнение ячеек, что определяет .получение качественного конечного продукта с заданным гранулометрическим составом.
Совокупность перечисленных признаков достаточна для достижения указанного технического результата.
Полезная модель изображена на чертеже. Устройство содержит питатель расплава 1, пару гладких параллельных валков 2, полый формующий барабан 3. Цилиндрическая стенка формующего барабана 3 расположена между валками 2 без зазоров, при этом ось вращения формующего барабана 3 установлена параллельно осям вращения валков 2 и соединена с приводом (на чертеже не
показан). На цилиндрической стенке формующего барабана 3 выполнены формующие ячейки 4.
Формующие ячейки 4 могут быть выполнены в виде сквозных отверстий, иметь форму усеченного конуса, большее основание которого обращено к внешней поверхности формующего барабана 3. Ячейки 4 могут быть расположены кольцевыми рядами на цилиндрической стенке формующего барабана 3. Кроме того, ячейки 4 формующего барабана 3 могут быть выполнены разно великими. Нри этом ячейки большего диаметра должны быть размещены по периферическим кольцевым рядам, а меньшего диаметра - по центральным кольцевьш рядам формующего барабана 3.
Цилиндрическая стенка формующего барабана 3 может быть выполнена, например, из чугуна.
Охладитель гранул выполнен из по меньшей мере двух частей 5 (на чертеже показаны две части), одна из которых расположена с внутренней стороны цилиндрической стенки формующего барабана 3, а другая - с внешней стороны формующего барабана 3. Охладитель гранул 5 установлен за валками 2 по ходу вращения формующего барабана 3.
Выталкиватель гранул 6 выполнен пневматическим, установлен за охладителем гранул 5 по ходу вращения формующего барабана 3 и расположен внутри формующего барабана 3.
Устройство также может содержать механический выталкиватель гранул 7, выполненный в виде барабана с выступами 8, расположенными на его цилиндрической стенке.
С внутренней стороны формующего 3 перед питателем 1 по ходу вращения формующего барабана 3 расположен охладитель 9 внутренней поверхности формующего барабана 3.
С внещней стороны формующего барабана 3 перед питателем 1 по ходу вращения формующего барабана 3 расположен нагреватель 10.
Устройство работает следующим образом.
Расплав из питателя 1 поступает в зону контакта валков 2 и формующего барабана 3. При вращении валков 2 и формующего барабана 3 струя расплава распределяется между внешним валком 2 и формующим барабаном 3, заполняя ячейки 4 формующего барабана 3. Внутренний валок 2 удерживает расплав от вытекания из ячеек 4 внутрь формующего барабана 3.
Образовавщиеся в ячейках 4 порции стекломассы перемещаются формующим барабаном 3, остывают за счет теплоотдачи барабану 3 и окружающей среде. Дополнительно порции стекломассы могут охлаждаться с помощью охладителя гранул 5. Отвод тепла осуществляется за счет подачи теплоносителя, например, воздуха, воды, в охладитель 5 через штуцеры 11. Охладитель 5 обеспечивает затвердевание гранул за короткий период времени с высокой надежностью.
Дополнительное охлаждение с помощью охладителя гранул 5 обязательно при формовании высокотемпературных стекол и стекол с низкой скоростью загустевания. Данная операция обеспечивает сохранение производительности устройства при переработке высокотемпературных стекол на уровне производительности при работе с низкотемпературными стеклами.
По мере остывания порции стекломассы затвердевают, превращаясь в гранулы, форма которых соответствует форме отверстий. Остывшие гранулы уменьшаются в объеме за счет термической усадки и выпадают из формуюпцих ячеек 4 под влиянием силы тяжести.
В случае обработки стекол с малым коэффициентом термического расширения гранулы поступают в зону воздействия пневматического выталкивателя 6, где удаляются давлением сжатого воздуха.
При обработке стекол, склонных к залипанию, не все гранулы покидают формуюп1,ий барабан 3 в зоне пневматического выталкивателя 6, а переносятся формуюш,им барабаном 3 далее в зону механического выталкивателя 7. Барабан механического выталкивателя 7 враш,ается в ту же сторону, что и формуюпдий барабан 3. Выступы 8 механического выталкивателя плавно входят в ячейки 4 формующего барабана 3, воздействуют на залипшие гранулы и выталкивают их из ячеек 4, полностью освобождая барабан 3. Возможно применение механического выталкивателя 7 без пневматического выталкивателя 6.
Далее участок ячеек 4 формующего барабана 3 готов к приему стекломассы. G -целью создания оптимальных условий формования новых порций стекломассы необходимо для каждого вида стекла установить соответствующие температуры внутренней и внешней поверхностей цилиндрических стенок формующего барабана 3.
Практически для всех марок стекла требуется охлаждение внутренней поверхности формующего барабана 3. Это охлаждение осуществляется с помощью охладителя 9, обеспечивающего стабильную температуру благодаря циркуляции внутри него теплоносителя. Охладитель 9 может быть выполнен в виде пустотелого закрытого короба, прилегающего к внутренней поверхности формующего барабана 3, внутри которого циркулирует теплоноситель (вода, масло, воздух). Стабилизация температуры внутренней поверхности формующего барабана 3 с помощью охладителя 9 обеспечивает качественное формование гранул без облоя, полное заполнение формующих ячеек 4, что
позволяет получить стабильный гранулометрический состав продукта и надежное удаление гранул из ячеек 4.
При формовании высокотемпературных стекол с целью обеспечения равномерного растекания расплава после его подачи из питателя 1 на формующий барабан 3 и полномерного заполнения формующих ячеек 4 внешняя поверхность формующего барабана 3 перед контактом с расплавом подогревается с помощью нагревателя 10.
Устройство приводится во вращение приводом (на чертеже не показан), который соединен с осью вращения формующего барабана 3.
Полученные гранулы поступают на конвейер 12 или в специальный сборник гранул.
Таким образом, предложенная конструкция позволяет повысить качество конечного продукта по гранулометрическому составу, а также повысить надежность устройства в случае формования стекол с различными химическими составами и различными физическими свойствами расплава при сохранении уровня производительности устройства.