УСТРОЙСТВО ДЛЯ СКОРОСТНОГО ГРАНУЛИРОВАНИЯ

Полезная модель предназначена для непрерывного гранулирования порошкообразных увлажненных материалов и может быть использована в химической, микробиологической, фармацевтической промышленности, а также при производстве и использовании углеродных наноматериалов.
Аналогом данной модели является устройство для гранулирования содержащее неподвижный горизонтально расположенный корпус, патрубки для загрузки исходной смеси и выгрузки готовых гранул, вал установленный в подшипниковых опорах соосно с корпусом, лопатки установленные на валу, привод вращения вала (см. авторское свидетельство SU №1816494 В01J 2/10 БИ №19 23.05.1993).
Однако, в таком устройстве сложно обеспечить одинаковый размер гранул, поскольку в данном грануляторе не предусмотрено обеспечение одинакового размера гранул, подлежащих дальнейшему уплотнению.
Прототипом данной модели является устройство для непрерывного гранулирования содержащее неподвижный горизонтально расположенный корпус, патрубки для загрузки исходной смеси и выгрузки готовых гранул, вал установленный в подшипниковых опорах соосно с корпусом, закрепленные на валу рабочие органы, каждый из которых состоит из стержня и лопатки (см. авторское свидетельство SU №1830280 В01J 2/10 БИ №28 30.07.1993).
Основной недостаток устройства заключается в том, что при гранулировании порошкообразных материалов с малой насыпной плотностью и склонных к уплотнению, например катализатор, для синтеза нановолокон или углеродные нановолокна «Таунит», при гранулировании получаются гранулы не только разного размера, но и разной плотности..
Задачей изобретения является повышение однородности гранул по размерам и плотности.
Поставленная задача решена следующим образом. Устройство для скоростного гранулирования, содержащее неподвижный горизонтально расположенный корпус, патрубки для загрузки исходной смеси и выгрузки готовых гранул, вал установленный в подшипниковых опорах соосно с корпусом, закрепленные на валу рабочие органы, каждый из которых состоит из стержня и лопатки, привод вращения вала, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено узлом загрузки исходной смеси, выполненным в виде шнекового экструдера с приводом вращения шнека и перфорированной фильерой на выходе, а также вращающимся в плоскости параллельной плоскости фильеры ножом с приводом вращения и установленным непосредственно за фильерой, соосно со шнеком экструдера.
При реализации устройства по п.2 отличающееся тем, что вращение шнека экструдера осуществляется от привода гранулятора, а по п.3 нож жестко соединен со шнеком. При реализации устройства по п.4 дополнительно установлен по крайней мере еще один нож, причем центральные углы между ножами, по направлению вращения и против направления вращения равны.
Сущность заявленного решения поясняется чертежами, на которых изображены: фиг.1 - общий вид скоростного гранулятора; фиг.2 - вариант вращения шнека экструдера от привода гранулятора при жестком соединении ножа со шнеком экструдера; фиг.3 - вариант установки дополнительных ножей.
Устройство для скоростного гранулирования содержит корпус 1, патрубки для загрузки исходной смеси 2 и выгрузки готовых гранул 3, вал 4, закрепленные на нем рабочие органы, каждый из которых состоит из стержня 5 и лопатки 6, шнековый экструдер со шнеком 7 и приводом 8, перфорированную фильеру 9, установленную на выходе из экструдера, нож 10 с приводом вращения 11. Вращение вала гранулятора осуществляется приводом 12.
Устройство работает следующим образом. Исходная смесь, представляющая собой увлажненный порошкообразный материал, подается в экструдер. В экструдере исходная смесь дополнительно перемешивается, уплотняется и продавливается через отверстия в фильере. На выходе из отверстий фильеры образуются жгуты, которые вращающимся ножом разрезаются на заготовки в виде цилиндров одинаковой длины. Заготовки через узел загрузки 2 попадают в корпус гранулятора. При многократных ударах лопатками 6 заготовки уплотняются, а при последующем движении (обкатывании) по внутренней поверхности корпуса заготовки принимают шарообразную форму, т.е. превращаются в шарообразные гранулы. За счет наклона лопаток к поперечным сечениям корпуса осуществляется перемещение гранул вдоль оси. В конечном итоге гранулы высыпаются из корпуса через патрубок 3. Таким образом, рыхлый увлажненный порошкообразный материал превращается в плотные и твердые гранулы.
Основное отличие предложенного устройства от существующих в том, что в корпус загружаются заготовки одинакового размера и плотности, что существенно повышает однородность гранул по размерам и плотности. Размер и плотность гранул на выходе регулируются: размером заготовок; плотностью заготовок; скоростью вращения вала гранулятора; размером лопаток; углом наклона лопаток к поперечным сечениям корпуса. Размер заготовок регулируется соотношением скоростей вращения шнека и ножа. Плотность заготовок регулируется скоростью вращения шнека и сопротивлением фильеры.
Для сокращения числа приводов, вращение шнека экструдера может осуществляться от привода гранулятора (см. фиг.2).
В процессах, где не требуется изменять размер заготовок, т.е. всегда осуществляется гранулирования одного и того же продукта, нож может быть жестко соединен со шнеком экструдера (см. фиг2).
При общем приводе вращения шнека экструдера и ножа, для уменьшения длины заготовок дополнительно устанавливаются ножи (см. фиг.3). Центральные углы между ножами, по направлению вращения и против направления вращения равны.
K
P
Л
В
-1
Исследования предлагаемого устройства и сравнение его с прототипом проводили на грануляторе, который имел следующие параметры: внутренний диаметр корпуса D=140 мм; длина корпуса L=120 мм; число рядов лопаток N=6; число лопаток в одном ряду N=4; диаметр вала D=мм; угловая скорость вращения вала ω=(50-150) с; угол поворота лопатки относительно поперечного сечения α=(0…90°). Конструкция установки позволяла за счет установки кольца изменять внутреннюю длину корпуса от 120 мм до 20 мм, а также изменять количество лопастей в одном ряду.
Результаты скоростного гранулирования на лабораторной установке показали, что при использовании предлагаемого устройства диапазон изменения гранулометрического состава готовых гранул, по сравнению с гранулами полученными на прототипе сократился на 30%, а диапазон изменения плотности гранул на 45%. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет достичь поставленную цель - повышение однородности гранул по размерам и плотности.