Гранулятор с улучшенной системой подачи и способ образования гранулированного материала

Изобретение относится к оборудованию для образования гранулированного материала. Гранулятор содержит матрицу с цилиндрической внутренней поверхностью, имеющей множество отверстий, и по меньшей мере два цилиндрических валка. Валки имеют возможность перемещения по цилиндрической поверхности матрицы. В результате между валками и указанной поверхностью образуются клинообразные пространства. В грануляторе предусмотрена система подачи гранулируемого материала, содержащая по меньшей мере два трубопровода. Трубопроводы по одному связаны с каждым из по меньшей мере двух валков. Каждый трубопровод имеет боковое отверстие для подачи материала в клинообразное пространство. Боковое отверстие, длина которого равна длине валка, продолжается аксиально вдоль трубопровода. По меньшей мере один трубопровод обеспечивает подачу материала непосредственно в клинообразное пространство, которое расположено в более высоком положении в камере матрицы, чем указанный трубопровод. В результате подаваемый гранулируемый материал равномерно распределяется по всем валкам вдоль всей ширины каждого из них. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к гранулятору и способу образования гранулированного материала, причем гранулятор содержит: матрицу, имеющую цилиндрическую внутреннюю поверхность с множеством отверстий, выполненных в ней и продолжающихся наружу матрицы, объем, ограниченный указанной внутренней цилиндрической поверхностью, образующей камеру матрицы. Гранулятор дополнительно содержит по меньшей мере два цилиндрических валка, выполненных с возможностью перемещения по указанной внутренней цилиндрической поверхности матрицы, совершая перекатывание, и приводное средство для побуждения относительного вращения матрицы и валков так, что валки будут перемещаться по внутренней цилиндрической поверхности матрицы, тем самым образуя клинообразные пространства между валками и внутренней цилиндрической поверхностью матрицы. Гранулятор также содержит систему подачи для подачи гранулируемого материала в камеру матрицы.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Грануляторы с валками, которые взаимодействуют с цилиндрической матрицей, имеющей множество круглых отверстий, традиционно используются для производства гранул для корма скота или древесных гранул, которые используются в котлах или дровяных печах, например, используемых в бытовых или системах центрального отопления.

Проблема с широко используемыми грануляторами заключается в том, что гранулируемый материал подается непосредственно в цилиндр матрицы, и в связи с этим за счет влияния силы тяжести имеет тенденцию накапливаться на «дне» камеры матрицы. Это вызывает большие нарушения баланса в грануляторе, так как не все валки подпитываются одним и тем же количеством материала, причем, более того, материал может быть неравномерно распределен вдоль ширины валка. Эти нарушения баланса приводят к увеличенному износу конструктивных элементов гранулятора, в особенности его подшипников. В конечном итоге, это будет приводить к более сложной работе по обслуживанию гранулятора, который бесполезен при обслуживании, и значительно уменьшает срок его службы.

Для преодоления этих трудностей предложены несколько решений. Например, в US 4162881 раскрыт гранулятор с двумя распложенными в ряд валками, которые расположены в соответственных первой и второй полусферах (разделенных вдоль вертикальной осевой линии) вращения вертикальной вращаемой цилиндрической матрицы гранул, имеющей множество отверстий. Гранулируемый материал подается в независимые первый и второй трубопроводы для каждого валка. Первый трубопровод размещает гранулируемый материал в первой полусфере выше первого валка, тогда как второй трубопровод подает гранулируемый материал также в первой полусфере вращения ниже первого валка. Таким образом, такой материал изначально помещается на элементе матрицы из трубопровода и доставляется во время вращения центробежной силой ко второму валку. Гранулируемый материал не подается непосредственно в клинообразное пространство между валком и внутренней цилиндрической поверхностью матрицы. Это подразумевает, что не весь материал, поданный вторым трубопроводом, доставляется ко второму валку. В связи с этим материал имеет тенденцию накапливаться на дне камеры матрицы, что снова будет приводить к нарушениям баланса, обсуждаемым выше. Другой недостаток указанного гранулятора заключается в том, что он не позволяет использовать традиционный защитный механизм в виде срезного пальца, так как трубопроводы будут предотвращать свободное вращение валков, если срезной палец переломлен.

В US 3932091 раскрыт гранулятор для создания пищевых гранул из мучного продукта. Этот гранулятор содержит несколько подающих труб, по одной на каждый валок экструзии, причем каждая труба продолжается аксиально через внутреннюю область кольцеобразной матрицы между валками и вблизи внутренней поверхности кольцеобразной матрицы. Мучной продукт подается в эти трубы винтовыми конвейерами. Каждая труба подачи имеет боковое отверстие, имеющее ту же аксиальную длину, что и связанный валок и имеющее периферийную ширину, которая постепенно увеличивается внутрь. Подразумевается, что это ведет к равномерному распределению мучного продукта по длине валка и эффективной ширине кольцеобразной матрицы.

В EP 0371519 раскрыт гранулятор с двумя валками, установленными на валах валков, имеющих эксцентриковый выступ. Эти валки также снабжены цилиндропоршневым средством для регулирования расстояния между валками и внутренней цилиндрической поверхностью матрицы. Это цилиндропоршневое средство снабжено внутренними датчиками положения для измерения указанного расстояния.

В FR 2548957 раскрыт гранулятор, применяющий срезной предохранительный палец, который выполнен с возможностью срезания в случае случайного блокирования системы.

Более того, документы US 3807926, US 4711622, US 3045280 и GB 857133 раскрывают различные механизмы подачи для грануляторов.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, задачей настоящего изобретения является обеспечение гранулятора с улучшенной системой подачи, посредством которого нарушения баланса, присущие известным в уровне техники устройствам, обсуждаемым выше, уменьшаются.

Согласно настоящему изобретению, вышеупомянутая и другие задачи решаются посредством гранулятора для образования гранулированного материала, причем этот гранулятор содержит следующие главные части:

матрицу, имеющую цилиндрическую внутреннюю поверхность с множеством отверстий, выполненных в ней и продолжающихся наружу матрицы, объем, ограниченный указанной внутренней цилиндрической поверхностью, образующей камеру матрицы,

по меньшей мере два цилиндрических валка, выполненных с возможностью перемещения по указанной внутренней цилиндрической поверхности матрицы, совершая движении качения,

приводное средство для побуждения относительного вращения матрицы и валков так, что валки будут перемещаться по внутренней цилиндрической поверхности матрицы, тем самым образуя клинообразные пространства между валками и внутренней цилиндрической поверхностью матрицы,

систему подачи, содержащую по меньшей мере два трубопровода, по одному связанному с каждым из по меньшей мере двух валков, продолжающихся в камере матрицы, причем каждый из трубопроводов имеет боковое отверстие для подачи гранулируемого материала в клинообразные пространства между валками и внутренней цилиндрической поверхностью матрицы, боковое отверстие продолжается аксиально вдоль трубопровода и имеет продолжение, которое равно длине валков, причем по меньшей мере один из трубопроводов выполнен с возможностью подачи гранулируемого материала непосредственно в клинообразное пространство, которое расположено в более высоком положении в камере матрицы, чем указанный трубопровод.

Выполнением бокового отверстия в трубопроводе продолжающимся аксиально вдоль него и имеющим продолжение, которое равно длине валков, достигается равномерное распределению гранулируемого материала по внешней цилиндрической поверхности валков. Это позволяет более эффективно использовать гранулятор, так как в этом процессе используется практически вся длина валков. Более того, равномерное распределению гранулируемого материала по всем длинам валков дает равномерное распределение нагрузки на отдельный валок. Для баланса усилий, действующих на отдельные конструктивные части гранулятора, важно, чтобы по меньшей мере два валка были расположены симметрично внутри камеры матрицы. Таким образом, одно из клинообразных пространств будет расположено в более высоком положении, чем трубопровод, подающий в него гранулируемый материал. Отсюда, подачей гранулируемого материала непосредственно в клинообразное пространство, которое расположено в более высоком положении в камере матрицы, чем указанный трубопровод, из которого он подается, достигается подача гранулируемого материала непосредственно в то положение, где он необходим, и проблемы, отмеченные выше касательно гранулируемого материала, имеющего тенденцию скапливаться на дне камеры матрицы, в связи с этим полностью снимаются или по меньшей мере значительно уменьшаются. Соответственно, гранулятор согласно изобретению не страдает от нарушений баланса, испытываемых известными в уровне техники грануляторами, например, гранулятором, раскрытым в US 4162881, что приводит к значительно уменьшенному износу его подшипников. Этот значительно увеличивает срок службы гранулятора, а также уменьшает необходимость в затруднительном и трудоемком обслуживании. Таким образом, система подачи гранулятора согласно настоящему изобретению может быть рассмотрена, как улучшение системы подачи, известной из US 4162881.

Согласно варианту осуществления, гранулятор может содержать по меньшей мере три валка и по меньшей мере три связанных трубопровода. Это будет значительно увеличивать гранулируемый материал, обрабатываемый гранулятором, посредством по меньшей мере одного дополнительного валка. Однако

, если валки являются слишком маленькими, они будут иметь тенденцию проскальзывания на внутренней цилиндрической поверхности матрицы, что будет приводить к нарушениям баланса и в итоге полной остановке гранулятора. Отсюда, слишком много валков в любой данной матрице уже является не благоприятным. Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления гранулятор содержит три валка. Таким образом достигается оптимальное отношение между радиусом валков и радиусом внутренней цилиндрической поверхности матрицы, при котором производительность гранул оптимизирована, и в то же время обеспечена надежное протекание процесса гранулирования.

Предпочтительно, по меньшей мере один из трубопроводов, который выполнен с возможностью подачи гранулируемого материала непосредственно в клинообразное пространство, которое расположено в более высоком положении в камере матрицы, чем указанный трубопровод, выполнен с возможностью выталкивания гранулируемого материала через его боковое отверстие в направлении вверх.

Гранулятором согласно изобретению может быть гранулировано большое множество материала. Например, гранулы могут быть применены в комбикормовой промышленности, нефтяной промышленности, мукомольном производстве или в гранулировании отрубей, и для производства кормов для скота. Он хорошо пригоден для гранулирования продуктов из тонкоизмельченного люцернового сена, образованных дегидратацией листовой части бобовых. Такие материалы из бобовых растений включают градацию размеров и плотностей частиц с участком, содержащим жилы листьев, и участком стеблей с латентным адгезивным материалом, активируемым под действием контакта с водой.

Для многих гранулируемых материалов, таких как сено, предпочтительно обеспечивать нагретую воду в форме пара или т.п. для продукта до или одновременно с гранулированием. Это может быть выполнено несколькими различными технологиями. Одна технология включает бункер, который подает материал в узел подающего винта, направляющий гранулируемый материал в узел смешивающего винта, в котором добавляются пар и/или другие жидкости. Таким образом, смоченный гранулируемый материал направляется в по меньшей мере два трубопровода.

Согласно предпочтительному варианту осуществления, гранулируемый материал представляет собой древесину, обеспеченную с маленькими размерами частиц, например, в виде опилок или опилкообразных древесных частиц или незначительно больших древесных частиц. Гранулируемый материал имеет размер частиц предпочтительно менее 5 мм, более предпочтительно между 1,5 и 3 мм. Гранулирование древесных частиц является значительно более трудным, чем гранулирование кормовых продуктов питания, которые содержат крахмал, так как крахмал будет действовать как связующий материал, связующий материал вместе. Например, он требует обычно 50-70 кВт·ч для гранулирования одной тонны древесины, тогда как он требует только между 7 и 20 кВт·ч для гранулирования одной тонны кормового материала.

Гранулятор может дополнительно содержать средство для углового регулирования каждого из трубопроводов вокруг его продольной оси, тем самым регулируя направление, в котором гранулируемый материал выходит через боковое отверстие. Тем самым достигается то, что подача гранулируемого материала в камеру матрицы может быть точно отрегулирована, например, в зависимости от других конструктивных частей гранулятора.

Предпочтительно, эти трубопроводы имеют круглое поперечное сечение, и каждый содержит винтовой конвейер, имеющий вал, сужающийся в направлении подачи.

В предпочтительном варианте осуществления гранулятор может дополнительно содержать приводные средства для приведения в движение винтовых конвейеров, которые продолжаются в трубопроводах независимо друг от друга. Тем самым получают, что количество гранулируемого материала, которое подается в клинообразные пространства, может быть отдельно регулируемым.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления, гранулятор может дополнительно содержать приводные средства для динамического регулирования скорости каждого из винтовых конвейеров независимо друг от друга и в зависимости от измерения по меньшей мере одного рабочего состоянии гранулятора. Этим достигается, что определенное количество гранулируемого материала, которое подается к каждому отдельному валку или в каждое отдельное клинообразное пространство, может быть остановлено или уменьшено, если какой-либо особый валок по какой-то причине не способен гранулировать материал, подаваемый к нему и, тем самым значительно уменьшать риск повреждения гранулятора. Также в том случае, когда один валок имеет слишком мало гранулируемого материала для работы, далее это может приводить к нарушениям баланса в грануляторе и соответственным проблемам, описанным выше. Таким образом, указанным вариантом осуществления также достигнуто, что определенное количество материала, подаваемого в любой из валков любого из клинообразных пространств, может быть при необходимости увеличено.

Согласно варианту осуществления, трубопроводы являются соединяемыми в общее средство подачи материала.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления, винтовые конвейеры в трубопроводах приводятся в движение с фиксированной относительно высокой угловой скоростью, например, 370 оборотов в минуту. Исследования показали удивительно хорошие результаты для угловой скорости в интервалах между 300 оборотов в минуту и 500 оборотов в минуту. Каждый из трубопроводов (и, тем самым каждый винтовой конвейер) соединен с отдельными бункерными средствами, которые, в свою очередь, питаются отдельными дозирующими конвейерами, которые питают каждое из указанных отдельных бункерных средств. В дополнительном варианте осуществления каждый из этих дозирующих конвейеров функционально соединен со средством управления для отдельного регулирования подачи гранулируемого материала в каждое отдельное бункерное средство, связанное с каждым отдельным трубопроводом в зависимости от по меньшей мере одного рабочего состояния гранулятора.

Согласно предпочтительному варианту осуществления, каждый из валков может быть установлен на валу валка, имеющем участок эксцентрикового выступа, посредством чего возможно регулировать расстояние между матрицей и валками в случае неисправной работы одного из валков. Например, каждый из валов валков может быть снабжен защитным механизмом в виде срезного пальца так, что в случае перегрузки одного из валков этот палец будет переломлен, и далее вал валка будет вращаться вокруг его эксцентриковой оси, тем самым увеличивая расстояние между валком и внутренней цилиндрической поверхностью матрицы и таким образом предотвращая повреждение гранулятора. Предполагается, что защитный механизм этого вида точно также эффективен, как и защитные механизмы в виде срезного пальца гранулятора, известного в уровне техники. Однако настоящий защитный механизм не сталкивается с проблемами защитных механизмов известного уровня техники, так как внутри матрицы валки не могут свободно вращаться, посредством чего исключается, что они будут сталкиваться с трубопроводами в случае перегрузки одного из валков.

Согласно еще одному другому варианту осуществления гранулятора согласно изобретению, каждый из валков установлен на валу валка, и каждый из валов валков функционально соединен с позиционирующим средством для отдельного регулирования расстояния между каждым валком и цилиндрической внутренней поверхностью матрицы в зависимости от измерения по меньшей мере одного рабочего состояния гранулятора.

При использовании валки подвергаются воздействию больших радиальных усилий. Эти усилия вызваны давлением, которое создается между валками и внутренней цилиндрической поверхностью матрицы, когда гранулируемый материал сжимается между ними. Эти усилия в общем пропорциональны количеству материала, которое подано к каждому отдельному валку. Таким образом, если в одно и то же время к каждому валку подается неодинаковое количество гранулируемого материала, тогда эти усилия не будут уравновешивать друг друга. При этом гранулятор будет испытывать нарушения баланса. Разница в этих усилиях формирует результирующее усилие, которое будет воздействовать на конструктивные элементы, от которых валки и матрица отстранены, в особенности подшипники будут подвергаться существенному изнашиванию.

Другая проблема гранулятора, относящегося к виду, обсуждаемому выше, заключается в том, что он может работать, только если вращаются валки. В нормальных рабочих условиях валки будут вращаться вместе с матрицей за счет сил трения между внутренней цилиндрической поверхностью матрицы, гранулируемым материалом и валками. Если слишком большое количество гранулируемого материала подается к валку, или если гранулируемый материал не вызывает достаточно большое трение, тогда валок будет иметь тенденцию скользить вместо этого вращения и в связи с этим не будет способен толкать материал через отверстия в матрице. Если в такой ситуации материал и дальше подается в камеру матрицы, и, в частности, к скользящему валку, тогда в частности клинообразное пространство будет переполняться и забиваться. Обычно такая неисправность будет значить, что гранулятор должен быть открыт и камера матрицы полностью опустошена от гранулируемого материала до того, как он может быть запущен снова.

Таким образом, по меньшей мере одно рабочее состояние гранулятора, в отношении к описанию различных вариантов осуществления, отмеченных выше, предпочтительно представляет собой угловую скорость вращения валка и/или физическое расстояние между валком и внутренней цилиндрической поверхностью матрицы, но также может включать в себя или быть другими рабочими условиями гранулятора.

Если угловая скорость вращения валка замедляется, то это указывает на то, что он начинает скользить, что опять же указывает на тот факт, что этот особый валок подвержен слишком большому количеству гранулируемого материала. Далее, эта информация может быть использована для замедления винтового конвейера в трубопроводе, который питает этот особый валок и/или она может быть использована для регулирования положения валка так, что он перемещается от внутренней цилиндрической поверхности матрицы.

Подобным образом, если измерение физического расстояния между валком и внутренней цилиндрической поверхностью матрицы показывает, что оно увеличивается, это может указывать на то, что этот особый валок питается слишком большим количеством гранулируемого материала. Далее, эта информация может быть использована для уменьшения скорости винтового конвейера в трубопроводе, который питает этот особый валок и/или она может быть использована для регулирования положения валка так, что он перемещается еще дополнительно от внутренней цилиндрической поверхности матрицы для того, чтобы предотвращать поломку гранулятора.

В любом из вариантов осуществления, обсуждаемых вышепозиционирующее средство может содержать гидравлическое цилиндропоршневое средство. Посредством гидравлического цилиндропоршневого средства максимальное усилие на любом отдельном валке может быть определено посредством выходного отверстия. Это подразумевает, что возможно во время процесса гранулирования усилие будет по существу постоянным, пока не будет достигнуто максимальное усилие. По сравнению с этой ситуацией, подпружиненный валок будет оказывать нарастающее усилие, противодействуя увеличивающейся нагрузке на валок.

Согласно предпочтительному варианту осуществления, расстояние между валком и внутренней цилиндрической поверхностью матрицы динамически регулируется в зависимости от измерения давления масла в гидравлической системе, связанной с гидравлическим цилиндропоршневым средством, которое функционально соединено с этим особым валком.

Например, устанавливая давление масла в гидравлической системе в значение, приблизительно равное 10% выше уровня, который необходим для изготовления особых гранул, будет возможно ограничивать нарушения баланса в системе четко определенным низким уровнем. Суммарная эффективность этого заключается в том, что гранулятор будет испытывать меньшую нагрузку или напряжение, чем грануляторы, которые известны в уровне техники.

Гранулятор, например, система валков, средство измерения, приводное средство и позиционирующее средство, может быть по меньшей мере частично саморегулируемым. Предпочтительно, гидравлическое давление в особом цилиндропоршневом средстве, которое функционально соединено с особым валком, установлено в фиксированное значение. Если далее валок подвергается воздействию усилия давления, которое превосходит это фиксированное значение гидравлического давления, тогда этот особый валок перемещается от внутренней цилиндрической поверхности матрицы. Таким образом, так называемый слой необработанного гранулируемого материала остается на внутренней цилиндрической поверхности матрицы. В связи с этим этот слой будет послан к следующему валку, который далее будет толкать гранулируемый материал через отверстие в матрице, или также этот второй валок будет перемещен от внутренней цилиндрической поверхности матрицы, а материал отправлен к следующему валку (или обратно к первому валку в варианте осуществления только с двумя валками) в грануляторе. Если все валки перемещены от внутренней цилиндрической поверхности матрицы, это может указывать на то, что гранулятор нагружен сверх его емкости, т.е. он питается слишком большим количеством гранулируемого материала, после чего подача гранулируемого материала в камеру матрицы гранулятора может быть уменьшена, пока давление масла в гидравлической(их) системе(ах) снова не станет ниже ранее установленного фиксированного значения, при котором он способен поддерживать положение валка в его корректном рабочем положении.

В дополнительном варианте осуществления гранулятора согласно изобретению винтовой конвейер в каждом из трубопроводов может содержать первую секцию, содержащую шнековый винт, и вторую секцию, содержащую множество изогнутых вытесняющих пластин, причем указанные пластины имеют увеличенную кривизну в направлении к шнековому винту и длину, соответствующую длине бокового отверстия в трубопроводах.

Вышеотмеченные и дополнительные задачи также выполняются способом образования гранул в грануляторе, содержащем цилиндрическую камеру матрицы, причем способ включает в себя этапы, на которых:

подают гранулируемый материал в цилиндрическую камеру матрицы через по меньшей мере два трубопровода, по одному связанному с каждым из по меньшей мере двух валков внутри камеры матрицы, причем трубопроводы продолжаются в камеру матрицы,

относительно вращают матрицу и по меньшей мере два валка, тем самым побуждая валки перемещаться по внутренней цилиндрической поверхности матрицы, совершая перекатывание, тем самым образуя клинообразные пространства между валками и внутренней цилиндрической поверхностью матрицы, посредством чего гранулируемый материал толкается через множество отверстий, выполненных во внутренней цилиндрической поверхности матрицы и продолжающихся наружу матрицы,

выталкивают гранулируемый материал непосредственно в клинообразное пространство между валками и внутренней цилиндрической поверхностью матрицы через боковое отверстие в каждом из по меньшей мере двух трубопроводов, причем боковое отверстие продолжается аксиально вдоль трубопровода и имеет продолжение, которое равно длине валков.

Согласно предпочтительному варианту осуществления способа, по меньшей мере два валка и по меньшей мере два связанных трубопровода составляют в точности три валка и в точности три связанных трубопровода.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления способа, по меньшей мере один из трубопроводов выдавливает гранулируемый материал в направлении вверх непосредственно в клинообразное пространство, которое расположено в более высоком положении в камере матрицы, чем указанный трубопровод.

Согласно другому варианту осуществления, способ может дополнительно включать в себя этап, на котором регулируют направление, в котором гранулируемый материал выдавливается через боковое отверстие, наклонным регулированием каждого из трубопроводов вокруг его продольной оси.

Согласно дополнительному варианту осуществления, способ может включать в себя этап, на котором подают гранулируемый материал в каждый из трубопроводов посредством отдельных бункерных средств (38, 40, 42), соединенных с каждым из трубопроводов.

Согласно дополнительному варианту осуществления, способ может включать в себя этап, на котором отдельно регулируют подачу гранулируемого материала в каждое отдельное бункерное средство в зависимости от по меньшей мере одного рабочего состояния гранулятора дозирующими конвейерами, подающими гранулируемый материал в каждое отдельное бункерное средство.

Согласно дополнительному варианту осуществления, способ может включать в себя этап, на котором снабжают каждый из валков валом валка, имеющим эксцентриковый выступ.

Согласно дополнительному варианту осуществления, способ может включать в себя этап, на котором снабжают каждый из валов валков срезным предохранительным пальцем, выполненным с возможностью разрушения в ответ на состояние перегрузки гранулятора.

Согласно дополнительному варианту осуществления, способ может включать в себя этап, на котором регулируют расстояние между валком и внутренней цилиндрической поверхностью матрицы гидравлическим цилиндро-поршневым средством.

Согласно дополнительному варианту осуществления, этап регулирования расстояния между валком и внутренней цилиндрической поверхностью матрицы может быть выполнен в зависимости от измерения давления масла в гидравлической системе, связанной с гидравлическим цилиндропоршневым средством.

Альтернативно, перемещение и/или положение отдельных цилиндров подвергается мониторингу, и цилиндропоршневое средство всех валков будет регулироваться в зависимости от измеренного давления масла, которое имеет вся система.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Дополнительное понимание свойств и преимуществ настоящего изобретения может быть достигнуто путем ссылки на оставшиеся разделы описания и чертежи. Далее, предпочтительные варианты осуществления изобретения объяснены более подробно со ссылкой на чертежи, на которых:

Фиг.1 схематически иллюстрирует вариант осуществления гранулятора согласно изобретению,

Фиг.2 показывает отдельный трубопровод,

Фиг.3 показывает систему подачи для гранулятора, имеющего три валка,

Фиг.4 иллюстрирует поперечное сечение, показывающее эксцентриковый вал валка,

Фиг.5 иллюстрирует другое поперечное сечение той же конфигурации, что показана на фиг.4,

Фиг.6 показывает предпочтительный вариант осуществления гранулятора с улучшенной системой подачи, и

Фиг.7 показывает вариант осуществления винтового конвейера, используемого в каждом из трубопроводов.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых показаны примерные варианты осуществления изобретения. Однако изобретение может быть выполнено в различных формах и не должно подразумеваться, как ограниченное вариантами осуществления, приведенными здесь. Точнее, эти варианты осуществления обеспечены так, что это раскрытие будет детальным и полным и будет полностью выражать объем охраны изобретения для специалиста в области техники. Одинаковые ссылочные позиции относятся к одинаковым элементам. Таким образом, одинаковые элементы не будут описаны подробно в отношении к описанию каждой фигуры.

На фиг.1 схематически проиллюстрирован вариант осуществления гранулятора 2 согласно изобретению. Проиллюстрированный гранулятор 2 содержит матрицу 4, имеющую цилиндрическую внутреннюю поверхность 6 с множеством отверстий 8, выполненных в ней и продолжающихся наружу матрицы 4, объем, ограниченный указанной внутренней цилиндрической поверхностью 6, определяет камеру 10 матрицы.

В проиллюстрированном варианте осуществления, гранулятор 2 содержит три валка 12, 14 и 16. Таким образом оптимальное отношение между радиусом валков 12, 14, 16 и радиусом внутренней цилиндрической поверхности 6 матрицы 4 является достигаемым, при котором производительность гранул оптимизирована и в то же время обеспечена надежное протекание процесса гранулирования.

Валки 12, 14, 16 являются цилиндрическими и выполнены с возможностью перемещения по указанной внутренней цилиндрической поверхности 6 матрицы 4, совершая перекатывание, как проиллюстрировано стрелкой на валках 12, 14, 16. Матрица 4 также вращается в том же направлении, что и валки 12, 14, 16, как проиллюстрировано стрелкой, расположенной выше указанной матрицы 4.

Несмотря на то, что не проиллюстрировано в представленном схематическом изображении гранулятора 2, он также содержит приводное средство для побуждения относительного вращения матрицы 4 и валков 12, 14, 16 так, что валки 12, 14, 16 будут перемещаться по внутренней цилиндрической поверхности 6 матрицы 4, тем самым образуя клинообразные пространства 18, 20, 22 между валками 12, 14, 16 и внутренней цилиндрической поверхностью 6 матрицы 4.

Гранулятор 2 также содержит систему подачи, содержащую три трубопровода 24, 26, 28, по одному связанному с каждым из валков 12, 14, 16, продолжающихся в камере 10 матрицы, каждый из трубопроводов 24, 26, 28 имеет боковое отверстие для подачи гранулируемого материала 30 в клинообразные пространства 18, 20, 22 между валками 12, 14, 16 и внутренней цилиндрической поверхностью 6 матрицы 4. Трубопровод 28, который связан с валком 16, выполнен с возможностью подачи гранулируемого материала 30 непосредственно в по существу клинообразное пространство 22, которое расположено в более высоком положении в камере 10 матрицы, чем указанный трубопровод 28.

На фиг.2 схематически проиллюстрирован один трубопровод 24. Трубопровод 24 снабжен боковым отверстием 32, которое продолжается аксиально вдоль трубопровода 24. Продолжение этого бокового отверстия 32 равно длине валка 12.

Трубопровод 24 имеет круглое поперечное сечение и содержит винтовой конвейер 34, имеющий вал, сужающийся в направлении подачи. С винтовым конвейером 34 функционально соединены приводные средства 36 для приведения в движение винтового конвейера 34. Эти приводные средства 36 являются предпочтительно управляемым электродвигателем.

В принципе, другие трубопроводы 26, 28 подобны этому трубопроводу и в связи с этим не будут проиллюстрированы отдельно. Этим достигается, что определенное количество гранулируемого материала 30, которое подается в клинообразные пространства 18, 20, 22, может быть отдельно регулируемым посредством управления приводными средствами, связанными с каждым из винтовых конвейеров.

На фиг.3 проиллюстрирован вид сбоку системы подачи для гранулятора 2 на фиг.1. Система подачи содержит три трубопровода 24, 26, 28, при этом каждый из трубопроводов 24, 26, 28 соединен со связанными бункерными средствами 38, 40, 42 для подачи гранулируемого материала в трубопроводы 24, 26, 28. Бункерные средства 38, 40, 42 соединены с общей подачей материала.

Как проиллюстрировано на фиг.4, согласно предпочтительному варианту осуществления, каждый из валков 12 может быть установлен на валу 44 валка, имеющем участок 43 эксцентрикового выступа, посредством чего возможно регулировать расстояние между внутренней цилиндрической поверхностью 6 матрицы 4 и валками 12 в случае неисправности одного из валков 12. Например, каждый из валов 44 валков может быть снабжен защитным механизмом в виде срезного пальца так, что в случае перегрузки одного из валков 12, этот палец будет ломаться, и вал 44 валка далее будет вращаться вокруг его эксцентриковой оси 48, тем самым увеличивая расстояние между валком 12 и внутренней цилиндрической поверхностью 6 матрицы 4,и таким образом предотвращая повреждение гранулятора 2. Во время нормальной работы валок 12 будет вращаться вокруг его центральной оси 46. Предполагается, что защитный механизм этого вида точно также эффективен, как и защитные механизмы в виде срезного пальца гранулятора, известного в уровне техники. Однако настоящий защитный механизм не сталкивается с проблемами защитных механизмов известного уровня техники, так как внутри матрицы 4 валки 12 не могут свободно вращаться, посредством чего исключается их столкновение с трубопроводами 24, 26, 28 в случае перегрузки одного из валков 12, 14, 16.

Фиг.5 иллюстрирует другое поперечное сечение той же конфигурации, что показана на фиг.4.

Фиг.6 показывает предпочтительный вариант осуществления гранулятора 2 с улучшенной системой подачи. Матрица 4 (не показана) расположена внутри корпуса 50 матрицы. Каждый из винтовых конвейеров в трубопроводах (не показаны) приводится в движение электродвигателем 36 с фиксированной относительно высокой угловой скоростью. Каждый из трубопроводов (и тем самым каждый винтовой конвейер) соединен с отдельными бункерными средствами 38, 40, 42, в свою очередь, питаемые отдельными дозирующими конвейерами 52, 54, 56, которые питают каждое из указанных отдельных бункерных средств 38, 40, 42. Каждый из дозирующих конвейеров 52, 54, 56 приводится в движение отдельным электродвигателем 58.

В дополнительном варианте осуществления каждый из этих электродвигателей 58 может быть функционально соединен со средствами управления для отдельного регулирования угловой скорости соответственного дозирующего конвейера 52, 54, 56 и, тем самым подачи гранулируемого материала в каждое отдельное средство 38, 40, 42 загрузки, связанное с каждым отдельным трубопроводом в зависимости от по меньшей мере одного рабочего состояния гранулятора. Это рабочее состояние представляет собой предпочтительно обнаружение перегрузки гранулятора 2 и может, в частности, быть любым из рабочих состояний, отмеченных выше или в разделе «раскрытие изобретения». Каждый из дозирующих конвейеров 52, 54, 56 выполнен в виде винтовых конвейеров, при этом они предпочтительно соединены с общим средством подачи материала посредством отдельных бункерных средств.

Фиг.7 показывает вариант осуществления винтового конвейера 34, используемого в каждом из трубопроводов 24, 26, 28. Винтовой конвейер 34 содержит две главные секции. Одна первая секция содержит шнековый винт 60, имеющий сужение в направлении подачи для подачи гранулируемого материала 30 в камеру 10 матрицы через трубопровод 24, 26, 28. Вторая секция винтового конвейера 34 содержит множество (в проиллюстрированном примере шесть) вытесняющих пластин 62 для вытеснения гранулируемого материала через боковые отверстия 32 трубопроводов 24, 26, 28. Длина этих вытесняющих пластин вдоль вала 63 винтового конвейера равна или приблизительно равна длине боковых отверстий 32 трубопроводов 24, 26, 28. Эти вытесняющие пластины 62 имеют изогнутую часть с увеличенной кривизной в направлении к шнековому винту 60. Посредством такой кривизны вытесняющих пластин 62 достигается более равномерное распределение гранулируемого материала 30 по всей длине валков 12, 14, 16, посредством чего достигается более эффективное использование всей рабочей емкости гранулятора 2, при этом вся нагрузка на валки 12, 14, 16 сбалансирована более равномерно.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

2 - Гранулятор

4 - Матрица

6 - Внутренняя цилиндрическая поверхность матрицы

8 - Отверстия в матрице

10 - Камера матрицы

12, 14, 16 - Валки

18, 20, 22 - Клинообразные пространства

24, 26, 28 - Трубопроводы

30 - Гранулируемый материал

32 - Боковое отверстие в трубопроводе

34 - Винтовой конвейер

36 - Приводное средство для приведения в движение винтового конвейера

38, 40, 42 - Бункерное средство для питания трубопроводов гранулируемым материалом

43 - Участок эксцентрикового выступа вала валка

44 - Вал валка

46 - Центральная ось валка

48 - Эксцентриковая ось валка

50 - Корпус матрицы

52, 54, 56 - Дозирующие конвейеры

58 - Приводные средства дозирующих конвейеров

60 - Шнековый винт

62 - Вытесняющая пластина

63 - Вал винтового конвейера

1. Гранулятор (2) для формования гранулированного материала, содержащий:
матрицу (4), имеющую внутреннюю цилиндрическую поверхность (6) с множеством выполненных в ней отверстий (8), продолжающихся наружу матрицы (4), и объем, ограниченный указанной внутренней цилиндрической поверхностью (6), образующей камеру (10) матрицы,
по меньшей мере два цилиндрических валка (12, 14, 16), выполненных с возможностью осуществления движения качения по указанной внутренней цилиндрической поверхности (6) матрицы (4),
приводное средство для обеспечения относительного вращения матрицы (4) и валков (12, 14, 16) для перемещения валков (12, 14, 16) по внутренней цилиндрической поверхности (6) матрицы (4) с образованием клинообразных пространств (18, 20, 22) между валками (12, 14, 16) и внутренней цилиндрической поверхностью (6) матрицы (4),
систему подачи, содержащую по меньшей мере два трубопровода (24, 26, 28), по одному связанных с каждым из по меньшей мере двух валков (12, 14, 16) и продолжающихся в камеру (10) матрицы, причем указанные трубопроводы (24, 26, 28) имеют круглое поперечное сечение, каждый из них содержит винтовой конвейер (34), имеющий вал, сужающийся в направлении подачи, и выполнен с боковым отверстием (32) для подачи гранулируемого материала (30) в клинообразные пространства (18, 20, 22) между валками (12, 14, 16) и внутренней цилиндрической поверхностью (6) матрицы (4), причем упомянутое боковое отверстие (32) продолжается аксиально вдоль трубопровода (24, 26, 28) и имеет длину, которая равна длине валков (12, 14, 16), отличающийся тем, что по меньшей мере один из трубопроводов (24, 26, 28) выполнен с возможностью выталкивания гранулируемого материала (30) через его боковое отверстие (32) в направлении вверх непосредственно в клинообразное пространство (22), которое расположено в более высоком положении в камере матрицы, чем указанный трубопровод (28), при этом винтовой конвейер (34) имеет первую секцию, содержащую шнековый винт (60), и вторую секцию, содержащую множество изогнутых вытесняющих пластин (62), выполненных с кривизной, которая увеличивается в направлении к шнековому винту (60), и длиной, соответствующей длине бокового отверстия (32) в трубопроводах (24, 26, 28).

2. Гранулятор (2) по п.1, содержащий по меньшей мере три валка (12, 14, 16) и по меньшей мере три связанных трубопровода (24, 26, 28).

3. Гранулятор (2) по п.1 или 2, дополнительно содержащий средство для углового регулирования каждого из трубопроводов (24, 26, 28) вокруг его продольной оси для регулирования направления, в котором гранулируемый материал (30) выдавливается через боковое отверстие (32).

4. Гранулятор (2) по п.1, дополнительно содержащий приводное средство (36) для приведения в движение винтовых конвейеров (34) независимо друг от друга.

5. Гранулятор (2) по п.1, дополнительно содержащий приводное средство (36) для динамического регулирования скорости каждого из винтовых конвейеров (34) независимо друг от друга в зависимости от измеренной величины по меньшей мере одного условия рабочего состояния гранулятора (2).

6. Гранулятор (2) по п.1, дополнительно содержащий отдельные бункерные средства (38, 40, 42), соединенные с каждым из трубопроводов (24, 26, 28), причем каждое из отдельных бункерных средств (38, 40, 42) соединено с дозирующим конвейером (52, 54, 56) для подачи гранулируемого материала (30) в каждый отдельный трубопровод (24, 26, 28).

7. Гранулятор (2) по п.6, в котором каждый из указанных дозирующих конвейеров (52, 54, 56) функционально соединен со средством управления для отдельного регулирования подачи гранулируемого материала (30) в каждое отдельное бункерное средство (38, 40, 42), связанное с каждым отдельным трубопроводом (24, 26, 28), в зависимости от по меньшей мере одного условия рабочего состояния гранулятора.

8. Гранулятор (2) по п.1, в котором каждый из валков (12, 14, 16) установлен на валу (44) валка, имеющем эксцентриковый выступ.

9. Гранулятор (2) по п.8, в котором каждый из валов (44) валков функционально соединен с позиционирующим средством для отдельного регулирования расстояния между каждым валком (12, 14, 16) и цилиндрической внутренней поверхностью (6) матрицы (4) в зависимости от измеренной величины по меньшей мере одного условия рабочего состояния гранулятора (2).

10. Гранулятор (2) по п.1, в котором каждый из валков (12, 14, 16) установлен на валу (44) валка, причем каждый из валов (44) валков функционально соединен с позиционирующим средством для отдельного регулирования расстояния между каждым валком (12, 14, 16) и цилиндрической внутренней поверхностью (6) матрицы (4) в зависимости от измеренной величины по меньшей мере одного условия рабочего состояния гранулятора (2).

11. Гранулятор (2) по п.7, в котором по меньшей мере одно условие рабочего состояния гранулятора (2) представляет собой угловую скорость вращения валка (12, 14, 16) и/или физическое расстояние между валком (12, 14, 16) и внутренней цилиндрической поверхностью (6) матрицы (4).

12. Гранулятор (2) по п.9, в котором позиционирующее средство содержит гидравлическое цилиндропоршневое средство, причем расстояние между валком (12, 14, 16) и внутренней цилиндрической поверхностью (6) матрицы (4) регулируется в зависимости от измеренной величины давления масла в гидравлической системе, связанной с гидравлическим цилиндропоршневым средством.

13. Способ формования гранулированного материала в грануляторе (2), содержащем матрицу с цилиндрической камерой (10) и по меньшей мере два валка, включающий этапы, на которых:
подают гранулируемый материал (30) в цилиндрическую камеру (10) матрицы через по меньшей мере два трубопровода (24, 26, 28), имеющих круглое поперечное сечение, посредством винтового конвейера (34), имеющего вал, сужающийся в направлении подачи и расположенный в каждом из указанных трубопроводов (24, 26, 28), при этом один трубопровод (24, 26, 28) связан с каждым из по меньшей мере двух валков (12, 14, 16) внутри камеры (10) матрицы, причем трубопроводы (24, 26, 28) продолжаются в камеру (10) матрицы,
осуществляют относительное вращение матрицы (4) и по меньшей мере двух валков (12, 14, 16) для обеспечения движения качения валков (12, 14, 16) по указанной внутренней цилиндрической поверхности (6) матрицы (4) с образованием клинообразных пространств (18, 20, 22) между валками (12, 14, 16) и внутренней цилиндрической поверхностью (6) матрицы (4) и подают гранулируемый материал (30) через множество отверстий (8), выполненных во внутренней цилиндрической поверхности матрицы (4) и продолжающихся наружу матрицы (4),
выталкивают гранулируемый материал (30) непосредственно в клинообразные пространства (18, 20, 22) между валками (12, 14, 16) и внутренней цилиндрической поверхностью (6) матрицы (4) через боковое отверстие (32) в каждом из по меньшей мере двух трубопроводов (24, 26, 28), причем упомянутое боковое отверстие (32) продолжается аксиально вдоль трубопровода (24, 26, 28) и имеет длину, которая равна длине валков (12, 14, 16),
отличающийся тем, что
производят выдавливание гранулируемого материала (30) посредством по меньшей мере одного из трубопроводов (28) в направлении вверх непосредственно в клинообразное пространство (22), которое расположено в более высоком положении в камере (10) матрицы, чем указанный трубопровод (28), при этом винтовой конвейер (34) имеет первую секцию, содержащую шнековый винт (60), и вторую секцию, содержащую множество изогнутых вытесняющих пластин (62), выполненных с кривизной, которая увеличивается в направлении к шнековому винту (60), и длиной, соответствующей длине бокового отверстия (32) в трубопроводах (24, 26, 28), с обеспечением равномерного выпуска указанного гранулируемого материала (30) вдоль длины указанного бокового отверстия (32) в трубопроводах (24, 26, 28).

14. Способ по п.13, в котором используют три валка (12, 14, 16) и три связанных трубопровода (24, 26, 28).

15. Способ по п.13 или 14, дополнительно включающий этап, на котором регулируют направление, в котором гранулируемый материал (30) выдавливается через боковое отверстие (32), путем углового регулирования каждого из трубопроводов (24, 26, 28) вокруг его продольной оси.

16. Способ по п.13 или 14, дополнительно включающий этап, на котором подают гранулируемый материал (30) в каждый из трубопроводов (24, 26, 28) посредством отдельных бункерных средств (38, 40, 42), соединенных с каждым из трубопроводов (24, 26, 28).

17. Способ по п.16, дополнительно включающий этап, на котором отдельно регулируют подачу гранулируемого материала (30) в каждое отдельное бункерное средство (38, 40, 42) в зависимости от по меньшей мере одного параметра рабочего состояния гранулятора дозирующими конвейерами (52, 54, 56), подающими гранулируемый материал (30) в каждое отдельное бункерное средство (38, 40, 42).

18. Способ по п.13, дополнительно включающий этап, на котором снабжают каждый из валков (12, 14, 16) валом (44) валка, имеющим эксцентриковый выступ.

19. Способ по п.18, дополнительно включающий этап, на котором снабжают каждый из валов (44) валков срезным предохранительным пальцем, выполненным с возможностью разрушения при перегрузке гранулятора (2).

20. Способ по п.13, дополнительно включающий этап, на котором регулируют расстояние между валком (12, 14, 16) и внутренней цилиндрической поверхностью (6) матрицы (4) гидравлическим цилиндропоршневым средством.

21. Способ по п.20, в котором этап регулирования расстояния между валком (12, 14, 16) и внутренней цилиндрической поверхностью (6) матрицы (4) выполняют в зависимости от измеренной величины давления масла в гидравлической системе, связанной с гидравлическим цилиндропоршневым средством.