УСТАНОВКА ГРАНУЛЯЦИИ КОМПОЗИЦИОННЫХ СМЕСЕЙ
APPARATUS FOR GRANULATING COMPOSITE MIXTURES

Изобретение относится к производству активных углей, в частности для получения "сырых" гранул и может быть использовано в электроугольной, комбикормовой и других отраслях промышленности для грануляции композиционных смесей путем смешения пылевидной основы и жидкого связующего /или пластификатора/.
Известна установка для грануляции угольно-смоляных паст при получении "сырых" гранул в производстве активных углей, содержащая линии подачи жидкого и пылевидного компонентов в смеситель через патрубки ввода, шнековый гранулятор с приемным бункером, причем рабочий вал гранулятора имеет винтообразную форму с равными диаметрами подпрессовочной и протирочной частей и установлен в системе упорного и радиального подшипников /см. АС СССР № 226979 заявка №3103346 от 17.12.1984, кл. В28В 3/22, С01В 31/14, опубл. 20.06.2006/.
Недостатком известной установки является ее сложность, высокая металлоемкость и ненадежность в работе.
Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и количеству совпадающих признаков является установка для грануляции композиционных смесей при получении "сырых" угольно-смоляных гранул, содержащая дозатор угольной пыли с промежуточным бункером патрубком ввода пылевидного компонента, дозатор связующего с входным и выходным патрубками, лопастный двухвальный смеситель, причем оба патрубка ввода компонентов расположены над осью смесителя на уровне его лопастей и установлены на расстоянии 0,12-0,15 его длины от края загрузочной части и шнековой гранулятор с приемным бункером, объем которого равен 0,17-0,20 объема смесителя, а диаметры подпрессовочной и протирочной частей /головок/ равны, при этом все узлы установки расположены на отдельных площадках вдали друг от друга /см. АС №1839985 А1, заявка №3119327/15 от 09.07.1985, кл. B01J 2/00, опубл. 20.06.2006/.
Недостатком прототипа является низкий выход "сырых" гранул на стадии грануляции, сложность компановки узлов и деталей и, как следствие, большие габариты при равной производительности.
Техническим результатом /целью изобретения/ является повышение выхода "сырых" гранул с установки, а также значительное упрощение компановки узлов и деталей для снижения ее габаритов.
Поставленная цель достигается предложенной установкой, содержащей дозаторы пылевидного и жидкого компонентов, патрубки ввода пылевидного и жидкого компонентов, лопастной двухваловый смеситель, шнековый гранулятор, отличающаяся тем, что шнековый гранулятор состоит из рабочей камеры, винтовой насадки, имеющей подпрессовочную и протирочную части, и фильерной матрицы, причем отношение диаметров витка подпрессовочной части шнека и последнего витка протирочной части шнека равно 1,8-2,2, патрубок ввода жидкого компонента расположен над одним из валов смесителя и смещен от середины вала на расстояние, равное 0,40-0,45 его длины, а патрубок ввода пылевидного компонента расположен по центральной оси смесителя, смеситель снабжен опрокидывающим устройством, а гранулятор снабжен приемным бункером, предназначенным для приема полученной в смесителе пасты, имеющим объем, равный 1,2-1,5 объема смесителя, причем гранулятор и смеситель расположены на одной раме, причем патрубки ввода жидких и пылевидных компонентов расположены на расстоянии от лопастей смесителя, равном 0,70-0,75 высоты лопастей.
Отличие предложенной установки от прототипа заключается в том, что шнековый гранулятор состоит из рабочей камеры, винтовой насадки, имеющей подпрессовочную и протирочную части, и фильерной матрицы, причем отношение диаметров витка подпрессовочной части шнека и последнего витка протирочной части шнека равно 1,8-2,2, патрубок ввода жидкого компонента расположен над одним из валов смесителя и смещен от середины вала на расстояние, равное 0,40-0,45 его длины, а патрубок ввода пылевидного компонента расположен по центральной оси смесителя, смеситель снабжен опрокидывающим устройством, а гранулятор снабжен приемным бункером, предназначенным для приема полученной в смесителе пасты, имеющим объем, равный 1,2-1,5 объема смесителя, причем гранулятор и смеситель расположены на одной раме, причем патрубки ввода жидких и пылевидных компонентов расположены на расстоянии от лопастей смесителя, равном 0,70-0,75 высоты лопастей.
Из научно-технической и патентной литературы авторам неизвестна установка для грануляции композиционных смесей, в которой шнековый гранулятор состоит из рабочей камеры, винтовой насадки, имеющей подпрессовочную и протирочную части, и фильерной матрицы, причем отношение диаметров витка подпрессовочной части шнека и последнего витка протирочной части шнека равно 1,8-2,2, патрубок ввода жидкого компонента расположен над одним из валов смесителя и смещен от середины вала на расстояние, равное 0,40-0,45 его длины, а патрубок ввода пылевидного компонента расположен по центральной оси смесителя, смеситель снабжен опрокидывающим устройством, а гранулятор снабжен приемным бункером, предназначенным для приема полученной в смесителе пасты, имеющим объем, равный 1,2-1,5 объема смесителя, причем гранулятор и смеситель расположены на одной раме, причем патрубки ввода жидких и пылевидных компонентов расположены на расстоянии от лопастей смесителя, равном 0,70-0,75 высоты лопастей.
Расположение патрубка ввода пылевидного компонента по центральной оси смесителя приводит к тому, что компонент /углеродсодержащее сырье/ сначала растекается по вогнутому дну смесителя, а затем одновременно захватывается всеми его лопастями и выбрасывается на верх смесителя в фонтанирующем режиме равномерно по всему объему смесителя.
Расположение патрубков ввода жидких и пылевидных компонентов в смесителе от лопастей на расстоянии 0,70-0,75 их высоты позволяет оптимизировать распыление капелек жидкого компонента /например, разогретой смолы/ и частичек /обычно 50-100 мкм/ пылевидного компонента для улучшения их контакта между собой. При расположении патрубков ввода компонентов на расстоянии от лопастей, меньшем 0,70 их высоты, паста в смесителе становится "сырой", а при расположении патрубков ввода компонентов на расстоянии от лопастей больше 0,75 их высоты она получается "сухой", что в обоих случаях ухудшает условия грануляции.
Винтовая насадка гранулятора, состоящая из протирочной и подпрессовочной частей, обеспечивает плавное уплотнение паст без нарушения сдвига слоев, что повышает выход "сырых" гранул. Причем если соотношение диаметров подпрессовочной и протирочной /последнего витка/ головок меньше 1,8, то давление грануляции снижается и выходящие из фильерной матрицы "сырые" гранулы имеют низкую прочность, а при соотношении диаметров подпрессовочной и протирочной /последнего витка/ головок больше 2,2, происходит затирание отверстий в фильере и грануляция прекращается.
Изготовление приемного бункера пасты с объемом, равным 1,2-1,5 объема смесителя, обеспечивает равномерное давление смеси компонентов /пасты/ в рабочей части подпрессовывающей камеры, что позволяет получить "сырые" гранулы стабильного качества, при величине объема приемного бункера меньше 1,2 объема смесителя могут возникать перебои в запасе пасты, а при величине объема приемного бункера больше 1,5 объема смесителя снижается давление пасты в рабочей камере подпрессовывающей части, что в обоих случаях также снижает выход "сырых" гранул с гранулятора.
И, наконец, расположение смесителя и гранулятора на одной раме снижает объем и металлоемкость установки и снижает уровень вибрации, что обеспечивает надежность ее работы.
Таким образом, использование указанных признаков в предложенном устройстве позволяет повысить выход "сырых" гранул на стадии грануляции, улучшить их прочностные свойства и значительно упростить компановку узлов и деталей для снижения габаритов установки. Предложенное устройство работает во взаимосвязи всех его элементов, и эффект повышения выхода "сырых" гранул достигается на конечной стадии - грануляции.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображен общий вид установки, на фиг.2 - вид лопастного двухвалового смесителя сверху.
Установка включает в себя бункер пылевидного компонента 1, дозатор пылевидного компонента 2, патрубок ввода пылевидного компонента 3, емкость жидкого компонента /связующего или пластификатора/ 4, дозатор жидкого компонента 5, патрубок ввода жидкого компонента 6, электромоторы - 7, корпус смесителя 8, валы смесителя 9, лопасти смесителя 10, единую раму смесителя и шнекового гранулятора 11, рабочий вал гранулятора 12, подпрессовывающую винтовую насадку 13, протирочную винтовую насадку 14, рабочую камеру подпрессовывающей части 15, фильерную матрицу 16, поддон для приема "сырых" гранул 17, /сами "сырые" гранулы 18/, опрокидывающее устройство смесителя 19, упорный подшипник 20, рабочую камеру протирочной части 21 и приемный бункер пасты 22.
На фиг.1, 2 и 3 имеются следующие обозначения: вид А - вид сверху лопастного двухвалового смесителя; Н - длина лопасти смесителя, т.к. лопасти расположены на валу недиаметрально; h - расстояние патрубков ввода жидкого и пылевидного компонента от лопастей смесителя, причем h=0,70-0,75 Н; l - длина оси смесителя; L - расстояние патрубка ввода жидкого компонента от центральной оси смесителя, причем L=0,40-0,45l; D - диаметр витков подпрессовывающей части шнека гранулятора; d - диаметр последнего протирочного витка шнека гранулятора, причем d/D=1,8-2,2. Кроме того, приемный бункер гранулятора 22 имеет объем, равный 1,2-1,5 объема смесителя 8.
Установка работает следующим образом
На установку подается электропитание и включаются электромоторы 7, приводящие в движение дозаторы 2 и 5, валы смесителя 9 и вал гранулятора 12. Пылевидный компонент /угольная пыль, опилки, лигнин и т.д./ из бункера пылевого компонента 1 через дозатор пылевого компонента 2 попадает в патрубок дозатора пылевого компонента 3 ссыпается на дно и равномерно распыляется лопастями смесителя 10. Жидкий компонент из емкости 4 через дозатор жидкого компонента 5 попадает в патрубок жидкого компонента 6, расположенный над одним из валов смесителя 9 /смеситель - лопастный двухваловый, причем валы вращаются навстречу друг другу/, падает струей на вращающиеся лопасти 10, разбивается ими на мелкие капли и контактирует с пылевидными частицами. Процесс перемешивания компонентов в смесителе 8 длится 15-20 мин, после чего опрокидывающим устройством 19 при вращающихся валах 9 готовая паста выгружается в приемный бункер гранулятора 22, откуда при стабильной подаче попадает в рабочую камеру подпрессовочной части гранулятора 15, захватывается подпрессовывающей винтовой насадкой 13, установленной на рабочем вале гранулятора 12, закрепленном в упорном подшипнике 20, перемещается затем в рабочую камеру протирочной части 21 и протирочной винтовой насадкой 14, также установленной на рабочем валу гранулятора 12 с уменьшающимся диаметром витков /имеющей последний виток с диаметром d/, продавливается через фильеры, установленные в фильерной матрице 16 /обычно диаметр отверстий в этих фильерах 1-5 мм/. "Сырые" гранулы в виде нитей направляются на поддон 17, где самопроизвольно ломаются на гранулы 18 длиной 3-10 мм. Единая рама смесителя и шнекового гранулятора 11 предотвращает излишние вибрации установки и снижает ее габариты.
2
Эксплуатация модели предложенной установки показала, что выход "сырых" гранул составил 95-98%, при этом их прочность на раздавливание была 5-8 кг/см.
2
В тоже время эксплуатация прототипа /а.с. №1839985/ показала, что выход "сырых" гранул составил 75-80%, а их прочность на раздавливание была всего 2-3 кг/см.
Таким образом, предложенное устройство позволяет увеличить выход кондиционных "сырых" гранул в производстве активных углей на 15-23% и повысить их прочность в 1,6-4,0 раза, а за счет упрощения компоновки узлов и деталей габариты установки снижаются в 1,5-2,0 раза.