УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОРЦИОННОГО СУХОГО ВСПУЧИВАНИЯ ГРАНУЛ ПОЛИСТИРОЛА

Полезная модель относится к технологическому оборудованию для получения из гранул полистирола (бисерного), содержащих изопентан и пентан, гранулированного пенополистирола, применяющегося в строительстве в качестве теплоизоляционных засыпок и плит, для изготовления пенополистироловых формованных изделий для теплоизоляции и упаковок, в качестве компонента композиционных формованных изделий, а также в литейном производстве для изготовления газифицируемых пеномоделей при литье по газифицируемым моделям (ЛГМ).
Известно устройство для непрерывного вспучивания гранул полистирола ПСВ, включающее резервуар (емкость), систему подачи и вывода гранул, средства для регулирования расхода гранул и газового теплоносителя, типа горячего углекислого газа, воздуха, азота, фриона 114, снабженное средством для турбулизации газа, а также расположенный на крышке емкости вентилятор (А.с. СССР №680628, МКИ B29D 27/00. 1979).
Недостатками данного устройства являются прилипание гранул к днищу емкости, скученность и слипание гранул в газовом потоке, предотвращение (устранение) образования которых требует увеличения мощности системы рециркуляции, возникающие при закручивании газового потока, центробежные силы вызывают прижимание и прилипание гранул к горячим стенкам емкости.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для непрерывного сухого вспучивания гранул полистирола ПСВ, содержащие емкость с размещенным в ней вибрирующим поддоном и средство нагрева гранул в воздушной среде, в котором вибрирующий поддон выполнен с отогнутыми по периметру вверх отбуртовками, имеющими отверстия, края отбуртовок отогнуты по контуру наружу и прилегают к стенкам емкости, а средство нагрева гранул выполнено в виде системы принудительной рециркуляции воздуха через емкость, сквозь отверстия в отбуртовках поддона с электронагревателем воздуха, размещенным вне емкости, в системе рециркуляции воздуха (Патент РФ №2160184, МПК В29С 67/20, В29С 44/02, В29В 13/02, В29В 9/16. 2000).
Основными недостатками данного устройства являются скопления, слипания гранул пенополистирола и заклинивания (заторы) в местах расположения загрузочных патрубков, что приводит к остановке процесса, система сортировки в виде двух разгрузочных патрубков не обеспечивает разделение гранул по размерам (величинам их диаметров), сложность и энергоемкость (электронагреватель, электроприводы воздуходувки и мешалки) конструкции, сильный шум от вибрирующего поддона.
В этой связи важнейшей задачей является создание нового типа устройства для порционного сухого вспучивания гранул полистирола, пригодного для получения в промышленных и однородного по плотности и размерам лабораторных условиях порций (партий) гранулированного пенополистирола, однородного по плотности и размерам гранулометрического состава, несложного и компактного по конструкции, удобного в эксплуатации (обслуживании), экономичного, экологичного и пожаробезопасного.
Техническим результатом заявляемого устройства является создание нового устройства для порционного сухого вспучивания гранул полистирола с вращающимся горизонтальным полигональным каркасом и размещенной в нем емкости в виде перфорированного контейнера с загрузочно-выгрузочным окном с использованием в качестве средства нагрева электровоздухонагревателя типа технического (промышленного фена) для формирования направленного потока горячего воздуха на контейнер, обеспечивающего интенсификацию технологического процесса, получения качественного гранулированного пенополистирола, имеющего простую конструкцию, удобного и надежного в эксплуатации, позволяющего исключить операцию сушки.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для порционного сухого вспучивания гранул полистирола, содержащие емкость и средство для сухого нагрева гранул в воздушной среде, снабжено горизонтальным жестким полигональным каркасом, установленным жестко на валу с возможностью вращения, выполненным из прутков в виде сетки, имеющим в плоскости открытого торца направленную к оси отбуртовку и выступы со скосами и уступами, закрепленными на краях с внутренней стороны в шахматном порядке, а емкость, расположенная внутри каркаса, выполнена в виде перфорированного, тонкостенного, оребренного с внешней стороны контейнера цилиндрической формы с загрузочно-выгрузочным окном и перфорированной крышкой, с возможностью вращения, качания и встряхивания, а средство нагрева выполнено в виде электровоздухонагревателя, обеспечивающего направленный поток горячего воздуха на перфорированный контейнер.
Причем каркас выполнен цилиндрической формы.
При этом контейнер снабжен выступами, закрепленными снаружи на краях в шахматном порядке.
Создание устройства для порционного сухого вспучивания гранул полистирола с вращающимся горизонтальным полигональным жестким каркасом и размещенным в нем перфорированным, тонкостенным, оребренным контейнером с использованием в качестве средства нагрева электровоздухонагревателя, формирующего направленный поток горячего воздуха на контейнер с загруженными гранулами вспучиваемого полистирола, позволяющего разработать новый технологический процесс сухого вспучивания гранул полистирола, обеспечивающего получение порций высококачественной товарной гранульной продукции, готовой сразу к применению, имеющего несложную, компактную конструкцию, экономичного, удобного и безопасного при эксплуатации.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено устройство для порционного сухого вспучивания гранул полистирола, снабженное вращающимся горизонтальным жестким полигональным каркасом с размещенным в нем перфорированным контейнером; на фиг.2 и 3 - расположение выступов со скосами в поперечных краевых сечениях I-I, II-II (на фиг.1) каркаса в чередующемся шахматном порядке; на фиг.4 - вырыв «В» (на фиг.1) - увеличено оребрение контейнера 8 снаружи в виде сопряжения продольных и поперечных ребер; на фиг.5 - каркас 1 цилиндрической формы, а на фиг.6 - контейнер 8, снабженный выступами, закрепленными снаружи на краях в шахматном порядке.
Устройство состоит из горизонтального, жесткого, полигонального (например, 8-гранного) каркаса 1, выполненного из прутков 2 в виде сетки. В плоскости открытого торца имеется отбуртовка 3, направленная к центральной оси. На краях каркаса 1 с внутренней стороны в шахматном порядке закреплены выступы 4 со скосами 5 и уступами 6. Внутри каркаса 1 расположен перфорированный, тонкостенный (из теплопроводного материала, например, алюминия), с оребрением 7 (вырыв «В») в виде сопряжения продольных и поперечных ребер контейнер 8 цилиндрической формы, с загрузочно-выгрузочным окном и перфорированной крышкой 9. В стенках контейнера 8 и крышки 9 имеются отверстия 10. Оребрение 7, теплоемкий и теплопроводный материал контейнера 8 обеспечивают его быстрый нагрев, аккумулирование тепла и передачу его в рабочее пространство для инициирования процесса вспучивания. Каркас 1 жестко установлен на валу 11 привода с возможностью вращения. На некотором расстоянии от каркаса 1 с контейнером 8 установлен электровоздухонагреватель 12, обеспечивающий направленный поток горячего воздуха на перфорированный контейнер 8. Снаружи система каркас 1 - контейнер 8 с зазором закрыта защитным экраном 13 с щелевым продольным отверстием 14 вверху.
Каркас 1 выполнен цилиндрической формы (фиг.5 и фиг.6), а контейнер 8 снабжен выступами 4, закрепленными снаружи на краях в шахматном порядке (фиг.5 и фиг.6).
Работа данного устройства заключается в следующем. Загруженный гранулами бисерного полистирола контейнер 8 закрывается крышкой 9 и помещается в каркас 1, к которому от привода через вал 11 придается вращательное движение. Включается электровоздухонагеватель 12 и создаваемый (формируемый) им поток горячего воздуха, регулируемый по температуре в пределах от нормальной (20°С) до 500-600°С и выше, направляется на контейнер 8, обтекает и омывает его, проходя и заполняя полость, образуемую защитным экраном, и через щелевое отверстие попадает в вытяжной зонд. Вращательное движение каркаса 1 под влиянием сил гравитации и трения передается контейнеру 8, который то одним, то другим краем наезжая по скосу 5 на выступ 4, а затем соскакивая с уступа 6 совершает качание и мягкие удары - встряхивания о грани каркаса 1.
Поток горячего воздуха, формируемый электровоздухонагревателем 12, проходя через ячейки пруткового сетчатого каркаса 1, контактируя с контейнером 8 (омывая его) и проникая через отверстия 10 внутри него, нагревает стенки контейнера 8 и его рабочее пространство до температуры вспучивания гранул бисерного полистирола - 95-105°С.
Сложное движение контейнера 8: вращение, качание, удар-встряхивание, совершаемые последовательно, предаются (приводят в движение гранулы полистирола) гранулам полистирола, в результате которого они периодически соприкасаются с горячей внутренней поверхностью контейнера 8, затем отрываются от нее, переходят во взвешенное (парящее) состояние (положение) и вновь контактируют с горячей внутренней поверхностью и так, проходя многократно повторяющиеся циклы, гранулы полистирола постепенно прогреваются и вспучиваются до необходимых заданных значений удельной плотности и размеров (диаметров). Идентичные усредненные температурные условия для вспучивания, создающиеся в рабочем пространстве контейнера 8, непрерывное ворошение нагреваемых вспучиваемых гранул препятствует слипанию и прилипанию к внутренней горячей поверхности контейнера 8, способствует их равномерному вспучиванию, обеспечивает однородность гранулометрического состава получаемого гранулированного пенополистирола.
После окончания процесса вспучивания гранул полистирола останавливают каркас 1, извлекают контейнер 8, открывают крышку 9 и выгружают гранулы полученного пенополистирола.
Оптимальный режим вспучивания поддерживается регулированием температуры и продолжительности процесса. Выделяющиеся при вспучивании гранул полистирола изопентан и пентан в присутствии кислорода воздуха окисляются, становятся почти безвредными и выходят через вентиляционное отверстие в крышке 9 в полость, образуемую защитным экраном 13.
Работа устройства с каркасом 1 цилиндрической формы и контейнером 8, снабженным выступами 4, закрепленными на краях в шахматном порядке (фиг.5 и фиг.6) аналогична работе устройства с горизонтальным жестким полигональным каркасом 1 и контейнером без выступов 8 (фиг.1-3).
Устройство пригодно для использования его как в строительстве для производства строительных материалов из гранул вспененного полистирола, полученных из гранул бисерного полистирола (марок ПСВ, ПСВ-С, ПСЭ-1 и др.), так и в литейном производстве для изготовления разовых газифицируемых пеномоделей для ЛГМ из гранул вспененного полистирола, полученных из гранул бисерного полистирола (марок ПСВ-Л и др.). Оно позволяет получать недовспененные гранулы и в случае необходимости производить их довспенивание.
Таким образом, предлагаемое устройство для порционного сухого вспучивания гранул полистирола позволяет создать интенсифицированный технологический процесс получения качественных гранул пенополистирола с однородной плотностью и одинаковыми размерами. Оно имеет простую, компактную конструкцию, экономично, удобно, надежно и безопасно при эксплуатации, может быть использовано в промышленности и лабораторных (при малогабаритном варианте) целях.