Устройство для гранулирования

 

Использование: получение гранул из жидких и расплавленных материалов. Сущность изобретения: в корпусе 1 над выходными отверстиями 3 последовательно размещены сильфоны 5, закрытые пластинами 6 и 7. Пластины 6 закреплены на неподвижном основании 8. Пластины 7 жестко укреплены на планке 9 и связаны со штоком 10. Каждый сильфон 5 имеет каналы 11, 13 для сообщения с атмосферой. От совершающих возвратно-поступательное движение штока 10 и планки 9 сильфоны 5 периодически сжимаются и растягиваются, создавая тем самым колебания давления определенной частоты в корпусе, заполненном жидким материалом. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для получения капель из жидких и расплавленных материалов и может быть использовано в химической, нефтехимической, химико-фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен гранулятор (а. с. СССР N 997783, кл. В 01 J 2/02 от 1981 г.), содержащий обогреваемую емкость с патрубком для ввода расплава и перфорированным дном, втулки, установленные над выходными отверстиями дна, пластину с отверстиями, расположенную в емкости с возможностью вертикального перемещения, плунжеры, установленные во втулках, пропущенные через отверстия в пластине и укрепленные на плите, привод возвратно-поступательного движения, связанный с плитой. В каждом плунжере в зоне установки втулки выполнено углубление, в котором установлен упругий элемент, контактирующий с внутренней поверхностью втулки.

При работе при ходе плунжеров вверх втулки поднимаются до упора в неподвижную регулировочную пластину. При этом между нижними концами втулок и дном гранулятора образуются зазоры, через которые при дальнейшем движении плунжеров вверх во втулки засасываются порции расплава. При обратном движении плунжеров вниз втулки опускаются до упора в дно гранулятора. При этом порции расплава, находящиеся во втулках, отсекаются от общей массы расплава и при дальнейшем движении плунжеров вниз отталкиваются в виде отдельных капель через перфорации дна наружу.

Недостатком известного устройства является низкая надежность в работе вследствие быстрого износа из-за значительного трения контактирующих между собой рабочих элементов. Износ рабочих элементов в свою очередь приводит к появлению значительных утечек через образующиеся зазоры, что нарушает также и равномерность грансостава продукта на выходе.

Кроме того, известное устройство затруднительно применить для переработки термореактивных расплавов, т.к. попавший во время пуска в зазоры между втулками и плунжерами жидкий материал оказывается в застойных зонах и с течением времени полимеризуется под воздействием температуры. Это приводит к возрастанию трения в зазорах между втулками и штоками, что вызывает необходимость значительного увеличения мощности привода, снижает срок службы рабочих элементов и ресурс до чистки, а также значительно затрудняет процесс очистки устройства при остановках.

Известно, кроме того, устройство для получения твердых частиц (заявка ФРГ N 2557541, кл. B 01 J 2/04, 1978 г. - прототип), содержащее корпус с выходными соплами и входным патрубком жидкости. Перед входным патрубком жидкости установлена камера с регулируемым объемом, через которую в корпус подается жидкий гранулируемый материал. Камера выполнена в виде совершающего возвратно-поступательное движение от привода жесткого кольца с закрепленными на нем с разных сторон сильфонами с различными диаметрами.

При работе при возвратно-поступательном движении жесткого кольца объем камеры периодически изменяется, что вызывает поочередное усиление и прекращение истечения из сопел, которое приводит к образованию отдельных капель гранулируемой массы.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность из-за снижения величины создаваемых перепадов давления в емкости вследствие того, что при возвратно-поступательном движении кольца уменьшение объема сильфона, закрепленного с одной стороны кольца, компенсируется в определенной степени увеличением объема сильфона, закрепленного с другой стороны кольца. Это приводит к тому, что перепады давления в корпусе происходят недостаточно резко, что затрудняет применение известного устройства для переработки расплавов с повышенной вязкостью, т.е. снижает технологические возможности.

Другим недостатком известного устройства является значительная неравномерность размеров получаемых капель, особенно при необходимости расположения выходных сопел в одну линию, например, для нанесения капель при гранулировании на ленточных и барабанных кристаллизаторах (охладителях). При этом для получения на выходе капель одинакового размера требуется выполнение выходных сопел с увеличением их диаметра по мере удаления от камеры с регулируемым объемом, или, как рекомендуют авторы известного технического решения, снабжение выходных сопел специальными подводящими каналами различного диаметра. Это вызывает значительные затруднения при проектировании и изготовлении этих устройств. При эксплуатации в случае изменения подачи жидкого материала на входе размер капель на выходе из сопел изменяется и поддержание одинакового размера капель крайне затруднительно. При забивке подводящих к соплам каналов посторонними включениями или закристаллизовавшимся в них расплавом необходима полная разборка устройства для очистки этих каналов, что занимает длительное время, увеличивает простои, т.е. снижает надежность в работе.

Цель изобретения - повышение равномерности грансостава на выходе и надежности в работе.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройстве для гранулирования, содержащем корпус с патрубком для подачи жидкого материала и выходными соплами, средство для создания пульсирующего давления на жидкий материал, выполненное в виде расположенных последовательно сильфонов, привод возвратно-поступательного движения; сильфоны выполнены с одинаковыми размерами, закрыты с обеих сторон сплошными пластинами и размещены в корпусе по всей его длине над выходными соплами на одинаковой высоте от этих сопел и одинаковом расстоянии друг от друга, при этом пластины, закрывающие сильфоны с одной стороны, жестко связаны между собой и с приводом возвратно-поступательного движения, а пластины, закрывающие сильфоны с противоположной стороны, закреплены на основании, неподвижно установленном в корпусе, причем в этих пластинах и в основании выполнены каналы, связывающие полости сильфонов с атмосферой.

Благодаря тому, что сильфоны выполнены с одинаковыми размерами, закрыты с обеих сторон сплошными пластинами и размещены в корпусе по всей его длине над выходными соплами на одинаковой высоте от этих сопел и одинаковом друг от друга, при этом пластины, закрывающие сильфоны с одной стороны, жестко связаны между собой и с приводом возвратно-поступательного движения, а пластины, закрывающие сильфоны с противоположной стороны, закреплены на основании, неподвижно установленном в корпусе, достигаются одинаковые условия истечения гранулируемого материала из всех сопел. При этом обеспечивается равномерный грансостав продукта на выходе, отпадает необходимость в выполнении по длине корпуса сопел с разными выходными диаметрами или снабжение сопел подводящими каналами разного диаметра, что повышает удобство в изготовлении и надежность в работе.

За счет того, что пластины, закрывающие сильфоны с одной стороны, жестко свя- заны между собой и с приводом возвратно-поступательного движения, а пластины, закрывающие сильфоны с противоположной стороны, закреплены на основании, неподвижно установленном в корпусе, обеспечивается создание в корпусе перепадов давления значительной величины при небольшой величине хода рабочего элемента (штока) привода возвратно-поступательного движения. За счет этого обеспечивается надежное каплеобразование - гранулируемого материала в широком диапазоне вязкости и существенно снижается скорость движения рабочего элемента привода, что также повышает его срок службы, т.е. повышает надежность в работе.

С другой стороны, так как при малом ходе рабочего элемента привода удается достичь высоких перепадов давления в корпусе, можно значительно увеличить скорость рабочего элемента привода и тем самым повысить производительность устройства для гранулирования за счет применения в качестве привода, например, вибраторов электродинамического типа, обладающих к тому же высокой долговечностью за счет отсутствия трущихся деталей, и таким образом еще более повысить надежность работы устройства в целом и расширить его технологические возможности.

Высокая эффективность заявляемого устройства поясняется следующим примером. Например, если взамен нескольких сильфонов, в корпусе установить один длинный закрытый с концов сильфон, то для изменения его объема на величину "ΔV" необходимо возвратно-поступательное движение штока привода величиной "t". Если же в корпусе установить десять закрытых с концов аналогичного диаметра сильфонов в соответствии с настоящей заявкой, то эта же величина "t" хода штока привода даст общее изменение объема 10 ˙ΔV, т.е. в 10 раз большее. Это обеспечивает создание в корпусе значительных перепадов давления и гранулирование жидкостей со значительно более высокой вязкостью, чем у известных устройств, т.е. обеспечивается значительное расширение области использования.

За счет того, что в пластинах и в основании, неподвижно установленных в корпусе, выполнены каналы, связывающие полости сильфонов с атмосферой, устраняется сопротивление газовой среды, находящейся в полости сильфонов при колебании подвижных пластин, что с одной стороны увеличивает долговечность сильфонов, а с другой стороны позволяет уменьшить мощность привода и влияние на работу привода давления газовой среды в полости сильфонов, которое в закрытой полости сильфона значительно зависит от температуры гранулируемой жидкости. Таким образом, сообщение полости сильфонов с атмосферой, устраняет зависимость работы устройства от изменения температуры гранулируемой жидкости в корпусе, что также способствует поддержанию высокой равномерности грансостава продукта на выходе.

В известных технических решениях не обнаружены указанные отличительные признаки в их совокупности.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство в разрезе; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Устройство для гранулирования содержит корпус 1 с патрубком 2 для подачи жидкого материала, выходными соплами (отверстиями) 3 с одинаковым диаметром и крышку 4. Внутрь корпуса 1 помещено средство для создания пульсирующего давления на жидкий материал, включающее расположенные на одинаковой высоте над выходными отверстиями (соплами) 3 последовательно размещенные по всей длине корпуса 1 на одинаковом расстоянии друг от друга сильфоны 5, закрытые с обеих сторон сплошными пластинами 6 и 7. Все пластины 6, закрывающие сильфоны 5 с одной стороны, жестко смонтированы на неподвижном основании 8, закрепленном на крышке 4 корпуса 1. Все пластины 7, закрывающие сильфоны 5 с противоположной стороны жестко связаны между собой планкой 9. Пластина 7 ближнего к крышке 4 сильфона 5 жестко связана штоком 10 с приводом возвратно-поступательного движения (на фиг. не показан). При этом для упрощения конструкции в пластине 6 этого сильфона выполнено сквозное отверстие 11 для прохода штока 10 наружу и одновременно связывающее полость этого сильфона с атмосферой, а пластина 6 этого сильфона неподвижно укреплена на крышке 4 корпуса 1 через герметизирующую прокладку 12. Для связи полостей остальных сильфонов 5 с атмосферой в пластинах 6 этих сильфонов выполнены каналы 13. Уплотнение корпуса 1 с крышкой 4 осуществляется прокладкой 14.

При работе жидкий гранулируемый материал подают через патрубок 2 в корпус 1 и полностью заполняют его. От привода (на фиг.не показан) возвратно-поступательное движение через шток 10 передается пластине 7 сильфона 5, закрепленного на крышке 4 корпуса 1, и от нее через планку 9 пластинам 7 остальных сильфонов 5. При ходе штока 10 влево (см. фиг.1) объем каждого сильфона 5 возрастает на одну и ту же величину, при ходе штока 10 вправо объем каждого сильфона 5 уменьшается на эту же величину. Это создает в корпусе 1 периодические равномерные по всему объему корпуса перепады давления, что вызывает образование на выходе из сопел отдельных капель жидкости одинакового размера.

Таким образом, благодаря предлагаемой конструкции средства для создания пульсирующего давления на жидкий материал, во всех выходных соплах корпуса независимо от его длины создаются одинаковые условия истечения гранулируемой жидкости, что обеспечивает высокую равномерность грансостава готового продукта. При этом выходные сопла выполняются с одинаковым диаметром, что значительно упрощает конструкцию и технологию изготовления устройства, повышает надежность и удобство в работе.

За счет того, что полости сильфонов связаны с атмосферой, в стенках сильфонов не создается дополнительных усилий от давления газовой среды, находящейся в полости этих сильфонов, которое, например, при гранулировании высокотемпературных расплавов может достигать значительной величины и приводить к нарушению целостности сильфонов. Это значительно повышает надежность устройства в работе. Кроме того, отсутствие сжатия воздуха в полости сильфонов позволяет значительно снизить мощность привода возвратно-поступательного движения, что также повышает экономичность устройства.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАНУЛИРОВАНИЯ, содержащее корпус с патрубком для подачи жидкого материала и выходными соплами, средство для создания пульсирующего давления на жидкий материал, выполненное в виде расположенных последовательно сильфонов, привод возвратно-поступательного движения, отличающееся тем, что сильфоны выполнены одинаковых размеров, закрыты с обеих сторон сплошными пластинами и размещены в корпусе по всей его длине над выходными соплами на одинаковой высоте от этих сопел и одинаковом расстоянии один от другого, при этом пластины, закрывающие сильфоны с одной стороны, жестко связаны между собой и с приводом возвратно-поступательного движения, а пластины, закрывающие сильфоны с противоположной стороны, закреплены на основании, неподвижно установленном в корпусе, причем в этих пластинах и в основании выполнены каналы, связывающие полости сильфонов с атмосферой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2