CN104816401B - 石蜡的造粒设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石蜡的造粒设备及方法，从根本上解决了现有石蜡造粒设备占地面积大、工作效率低等问题，该设备包括入料机构、成型机构、切削机构，切削机构包括切刀转轴、若干设置在切刀转轴上的切刀，其技术要点是：所述切刀转轴通过轴承限位在导流板中心，切刀位于导流板底部；下支撑壳固定在导流板上，锥形模板、支撑板限位在下支撑壳内，锥形模板包括位于中心的分流锥以及位于分流锥底部的凸缘结构，锥形模板、支撑板之间设有固定在支撑板上的与锥形模板之间留有间隙的锥形罩；凸缘结构上周向设置若干成型导管，导流板上周向设有若干与成型导管出料口相对应出料孔。

Description

石蜡的造粒设备及方法

技术领域

本发明涉及一种造粒设备及方法，应用于常温为固体，且软化点、熔点相对较低的单质或者混合物造粒，尤其用于石蜡的造粒。

背景技术

目前石蜡运输一般以固态为主，通常采用块或颗粒状。其中，现有块状石蜡连续成型机生产工艺中采用制冷机组与成型机配套提供冷源，使其逐渐从液态冷凝成固态蜡块。该工艺主要存在以下缺点：1)制冷机组电机功率大、能耗过高，2)制冷机组占地面积大，3)块腊尺寸大造成冷却速度不一致容易引起裂纹、凹陷。

石蜡的造粒普遍采用钢带法，即由注蜡机将熔化好的蜡通过喷嘴滴到钢带上，通过钢带循环往复的直线运动使粒状石蜡慢慢冷却，最后成型。由于石蜡的比热大、不易冷却，难以兼顾装置尺寸和生产效率，从而造成了占地面积大、设备造价高等缺陷，而由于结构设计中采用了大量钢带，易导致钢带跑偏、钢带两边磨损等问题，推高了后期维护成本。

为解决上述问题，曾设计出卧式螺杆挤出造粒法，经混合、捏和的低软化点物料在螺杆输送、挤压作用下，从机头开孔模板挤出，再经过干燥或冷却得到颗粒成品，从而将粉状产品制成均匀的颗粒产品，如授权公告号为CN204160655U的实用新型专利，公开了“一种新式石蜡造粒机”，板式换热器出蜡口与液蜡搅拌机连接，搅拌机筒壁有夹层水套Ⅲ，液蜡搅拌机通过调节阀垂直安装在料槽上，料槽筒壁设置夹层水套Ⅱ，料槽安装在水平放置的螺杆挤出机一端的上部，螺杆挤出机筒壁有夹层水套Ⅰ，挤出器具有夹层水套Ⅳ，后三个夹层水套为连体，夹层水套控制液蜡温度；螺杆挤出机与切料机水平相对，螺杆挤出机内安装螺杆和螺旋铰龙，对液蜡施加切削压力。虽然该技术方案在一定程度上优化了原有造粒工艺，但是，由于石蜡软化点在55℃左右，在采用螺杆挤出造粒时，常规挤出机挤出的石蜡难以在短时间冷却成型，切断后又会粘结在一起结成团，导致造粒无法实现。

此外，申请公布号为CN103358417A的发明专利申请提供了“一种松香、石蜡、氯化钾低软化点混合物的造粒工艺方法”，该技术方案通过将块状的松香粉碎过40目筛；将粉碎后的松香、石蜡、氯化钾按一定重量比混合；将混合物料加入立式挤条机挤成条状，挤出的条状物料先通过风冷；风冷后的物料落在旋转钢带上再进行水冷；经过充分冷却后的条状物料通过整形机整形，该方法采用挤出机挤出条状物后在钢带上冷却后再切断，虽然实现了低软化点物料中含有氯化钾无机盐的造粒，提高了颗粒均匀性，但由于冷却效率过低，必须加长钢带，仍无法避免占地面积过大这一问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生产出均匀美观颗粒的石蜡造粒设备及方法。

本发明的技术方案如下：该石蜡的造粒设备，包括入料机构、成型机构、切削机构，切削机构包括切刀转轴、若干设置在切刀转轴上的切刀，其技术要点是：所述切刀转轴通过轴承限位在导流板中心，切刀位于导流板底部；下支撑壳固定在导流板上，锥形模板、支撑板限位在下支撑壳内，锥形模板包括位于中心的分流锥以及位于分流锥底部的凸缘结构，锥形模板、支撑板之间设有固定在支撑板上的与锥形模板之间留有间隙的锥形罩；凸缘结构上周向设置若干成型导管，导流板上周向设有若干与成型导管出料口相对应出料孔，锥形模板与锥形罩之间构成空腔I，锥形罩与支撑板之间构成空腔II，支撑板与导流板之间构成空腔III，空腔I～III分别连通贯穿切刀转轴的导管d、e、f；上支撑壳上固定有带夹套结构的机筒，机筒上设有与机筒内壁相连通的导管c，机筒与上支撑壳之间设有滤板，机筒内同轴设有具腔螺杆，螺杆上安装有旋转接头，旋转接头上设有螺杆内腔的开口a，旋转接头上设有与螺杆腔底部相连通的导管b，螺杆外壁上设有绞龙叶片；

开口a、导管e通过三通换向阀Fc同时与冷却水或蒸汽系统相连，导管b、d通过三通换向阀Fb同时与冷却水或蒸汽系统相连，导管c通过三通换向阀Fa与物料或压缩空气系统相连，导管f通过二通换向阀Fd与冷却气系统相连。

优选的，所述绞龙叶片刚好与机筒内壁相配合，绞龙叶片与机筒内壁之间形成若干环形槽，各环形槽通过气体或液体输送管分别与换热系统相连。

优选的，所述上支撑壳与机筒之间通过锁紧环固定。

优选的，机筒的夹套结构由上至下等间隔设有与冷却水系统相连通的带有节流阀的进水口以及与进水口相对设置的出水口。

本发明另提供一种使用石蜡的造粒方法，其技术要点是，包括以下步骤：

1)调整三通换向阀Fb接入蒸汽系统，加热支撑壳和机筒，熔化设备中的残留杂质，转动螺杆的同时调整三通换向阀Fa接入压缩空气系统，残留杂质在自身重力和压缩空气的作用下排出，并干燥机筒；

2)调整三通换向阀Fb接入冷却水系统、二通换向阀Fd接入冷却气系统，使支撑壳和机筒冷却，调整三通换向阀Fa接入物料系统，在螺杆转动作用下，将石蜡挤出成型，控制机筒和螺杆内腔的温度使石蜡在机筒中温度由上至下由70℃降低至59℃；通过锥形模板后，调整三通阀门Fb、Fc通过管道e、f控制成型导管的温度梯度使物料降到35℃以下；

3)调整切断刀转速，将条状物料切断成指定尺寸；

4)调整三通换向阀Fa为常闭状态，停止物料供应，在螺杆旋转产生的压力作用下，机筒中的剩余物料继续挤出，待全部物料均挤出后，调整三通换向阀Fb、Fc为常闭状态，即完成一批次生产。

优选的，所述步骤2)中，在机筒水冷区I出口将石蜡温度控制在59～62℃，在分流水冷区II出口将石蜡温度控制在56～59℃，在导管中水冷区III出口将石蜡温度控制在45～50℃，在导管气冷区IV出口将石蜡温度控制在30～35℃。

本发明和现有技术相比具有如下的特点和有益的效果：锁紧环实现了机筒与锥形模板的快拆快装，保证物料成型截面形状的快速更换。调整切刀的转速可以实现物料颗粒长度的变化。通过立式石蜡造粒，解决了现有石蜡成型中能耗高、占地面积大的问题；通过两次强制冷却，即水冷和风冷，解决了低软化点物料冷却成型中的粘连问题；借助高压气体引导实现冷却物料挤出中阻塞问题；造出的颗粒均匀美观，且通过更换锥形模板可以实现颗粒尺寸及截面形状的变化。

附图说明

图1为本发明的造粒设备的结构示意图；

图2为图1沿A-A线的的剖视结构示意图。

附图标记说明：1旋转接头，2螺杆，3机筒，4环形槽，5节流阀，6螺杆内腔，7滤板，8锁紧环，9上支撑壳，10锥形模板，11锥形罩，12成型导管，13支撑板，14下支撑壳，15螺母，16导流板，17轴承，18切刀转轴，19切刀，Fa、Fb、Fc三通换向阀，Fd二通换向阀，Fe减压阀。

具体实施方式

以下结合图1～2详细阐述本发明的具体内容。该石蜡造粒设备采用立式结构，其主要包括入料机构、成型机构(或挤出机构)、切削机构。其中，入料机构包括带夹套结构的机筒3、设置在机筒3上部与机筒3内壁相连通的导管c、设置在机筒3底部的滤板7、同轴设置在机筒3内的具腔螺杆2、安装在螺杆2上的旋转接头1，旋转接头1上设有与螺杆腔底部相连通的导管b，螺杆内腔6在旋转接头1上设有开口a，螺杆2外壁上设有绞龙叶片，绞龙叶片刚好与机筒3内壁相配合，绞龙叶片与机筒3内壁之间形成若干环形槽4，环槽数量随机筒长度增加而增加，每个区独立控制以保持全机筒温度曲线的灵活性。机筒的夹套结构由上至下等间隔设有通过三通换向阀Fb与冷却水系统相连通的带有节流阀5的进水口，以及与进水口相对设置的出水口，出水口通过三通换向阀Fc与回水管路相连通。各环形槽分别对应一定数量的进水口和出水口，通过控制每个环型槽所对应夹套中的介质流动速度实现区域冷却效率的变化，从而保证了整个机筒冷却效果。

成型机构包括锥形模板10、通过螺栓固定的上支撑壳9和下支撑壳14、限位在下支撑壳14内的支撑板13、固定在下支撑壳14底部的导流板16，上支撑壳9与机筒3之间通过锁紧环8固定，锥形模板10包括位于中心的分流锥以及位于分流锥底部的凸缘结构，凸缘结构限位在上、下支撑壳9、14之间，锥形模板10、支撑板13之间设有固定在支撑板13上的与锥形模板10之间留有间隙的锥形罩11，凸缘结构上周向均布若干成型孔，若干竖直设置的成型导管12螺纹连接在锥形模板10的成型孔底部。成型导管12贯穿支撑板13后通过螺母15固定，导流板16上周向设有若干与成型导管12出料口相对应出料孔，成型导管12与出料孔之间留有间隙，锥形模板10与锥形罩11之间构成空腔I，锥形罩11与支撑板13之间构成空腔II，支撑板13与导流板16之间构成空腔III，空腔I～III分别连通贯穿切刀转轴18的导管d、e、f。成型导管12为中空柱状结构，可根据造粒形状的要求而自由更换锥形模板10和成型导管12的形状，如成型导管12的内孔可为圆形、方形等形状，锥形模板10的成型孔与成型导管内孔截面形状一致。

切削机构包括通过轴承17限位在导流板16中心的切刀转轴18、安装在切刀转轴18上位于导流板16底部的切刀19，切刀19的刀头覆盖导流板16出料孔。

开口a、导管e通过三通换向阀Fc同时与冷却水或蒸汽系统相连，导管b、d通过三通换向阀Fb同时与冷却水或蒸汽系统相连，导管c通过三通换向阀Fa与物料或压缩空气系统相连，导管f通过二通换向阀Fd与冷却气系统相连。其中，三通换向阀Fa和Fb、二通换向阀Fd前端还设有减压阀Fe。

物料冷却分为挤入段、成型压实段和压出段，挤入段为机筒水冷区I，由水冷完成；成型压实段为分流水冷区II，由水冷完成；压出段包括两个部分，导管水冷区III和导管气冷区IV，分别由冷却水和冷却气完成。(机筒水冷区I主要是指机筒冷却段，分流水冷区II主要是指上支撑壳冷却段，导管水冷区III主要是指成型导管12入口至支撑板13冷却段，导管气冷区IV主要是指支撑板13至导流板16冷却段，切段区V主要是指导流板16以下部分。)

采用上述设备的造粒方法主要包括以下步骤，以58#石蜡造粒为例说明本发明的实施过程：

1)调整三通换向阀Fb接入蒸汽系统，通过蒸汽将支撑壳和机筒内腔加热，使设备中的残留杂质熔化，启动螺杆2，螺杆2转动的同时调整三通换向阀Fa接入压缩空气系统，残留杂质在自身重力和压缩空气的双重作用下沿机筒、分流罩、成型导管12排出，排净后继续用压缩空气持续吹机筒，达到干燥的目的；

2)调整三通换向阀Fb接入冷却水系统、二通换向阀Fd接入冷却气系统，使支撑壳和机筒冷却，调整三通换向阀Fa接入物料系统(经过蒸馏的58#液态石蜡)，液体石蜡在螺杆作用下沿着机筒的环形槽4向下流动，同时，通过控制螺杆内壁及机筒外壁的各进水口节流阀5的流速保证机筒温度梯度下降，在机筒水冷区I出口将石蜡温度控制在59～62℃。物料经过锥形模板10的分流锥，在分流水冷区II出口将石蜡温度控制在56～59℃，通过锥形模板10的成型孔后经成型导管12挤出，调整三通阀门Fb、Fc通过管道e、f控制成型导管12的温度梯度，在导管中水冷区III出口将石蜡温度控制在45～50℃，使条状石蜡进一步收缩和硬化；气体通过导管和导流板16的间隙带动石蜡向下移动，最后在导管气冷区IV出口将石蜡温度控制在30～35℃。冷却气体通过冷却气体接口f进入，导管气冷区IV的空腔III与外部之间具有唯一的排气孔(倒锥形的导液孔)，导管气冷区IV的冷却空气对条状物料起到引导作用，因此在冷却成型导管12中的物料的同时，可通过间隙将物料顶出，进而提高生产效率。

3)调速电机调节螺杆的转速来控制石蜡的挤出速度，调节切刀调速电机的转速控制石蜡颗粒的长度；

4)调整三通换向阀Fa为常闭状态，停止物料供应，在螺杆旋转产生的压力作用下，机筒中的剩余物料继续挤出，待全部物料均挤出后，调整三通换向阀Fb、Fc为常闭状态，即完成一批次生产。

热交换介质为水、蒸汽和压缩空气，物料及热交换介质循环系统通过减压阀Fe与外部循环系统连接，通过三通换向阀Fa、Fb、Fc、Fd、Fe实现热交换介质及物料的快速调整。

Claims (6)

1.一种石蜡造粒设备，包括入料机构、成型机构、切削机构，切削机构包括切刀转轴、若干设置在切刀转轴上的切刀，其特征在于：所述切刀转轴通过轴承限位在导流板中心，切刀位于导流板底部；下支撑壳固定在导流板上，锥形模板、支撑板限位在下支撑壳内，锥形模板包括位于中心的分流锥以及位于分流锥底部的凸缘结构，锥形模板、支撑板之间设有固定在支撑板上的与锥形模板之间留有间隙的锥形罩；凸缘结构上周向设置若干成型导管，导流板上周向设有若干与成型导管出料口相对应出料孔，锥形模板与锥形罩之间构成空腔I，锥形罩与支撑板之间构成空腔II，支撑板与导流板之间构成空腔III，空腔I～III分别连通贯穿切刀转轴的导管d、e、f；上支撑壳上固定有带夹套结构的机筒，机筒上设有与机筒内壁相连通的导管c，机筒与上支撑壳之间设有滤板，机筒内同轴设有具腔螺杆，螺杆上安装有旋转接头，旋转接头上设有螺杆内腔的开口a，旋转接头上设有与螺杆腔底部相连通的导管b，螺杆外壁上设有绞龙叶片；

开口a、导管e通过三通换向阀Fc同时与冷却水或蒸汽系统相连，导管b、d通过三通换向阀Fb同时与冷却水或蒸汽系统相连，导管c通过三通换向阀Fa与物料或压缩空气系统相连，导管f通过二通换向阀Fd与冷却气系统相连。

2.根据权利要求1所述的石蜡造粒设备，其特征在于：所述绞龙叶片刚好与机筒内壁相配合，绞龙叶片与机筒内壁之间形成若干环形槽，各环形槽通过气体或液体输送管分别与换热系统相连。

3.根据权利要求1所述的石蜡造粒设备，其特征在于：所述上支撑壳与机筒之间通过锁紧环固定。

4.根据权利要求1所述的石蜡造粒设备，其特征在于：机筒的夹套结构由上至下等间隔设有与冷却水系统相连通的带有节流阀的进水口以及与进水口相对设置的出水口。

5.一种使用权利要求1所述石蜡造粒设备的造粒方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)调整三通换向阀Fb接入蒸汽系统，加热支撑壳和机筒，熔化设备中的残留杂质，转动螺杆的同时调整三通换向阀Fa接入压缩空气系统，残留杂质在自身重力和压缩空气的作用下排出，并干燥机筒；

2)调整三通换向阀Fb接入冷却水系统、二通换向阀Fd接入冷却气系统，使支撑壳和机筒冷却，调整三通换向阀Fa接入物料系统，在螺杆转动作用下，将石蜡挤出成型，控制机筒和螺杆内腔的温度使石蜡在机筒中温度由上至下由70℃降低至59℃；通过锥形模板后，调整三通换向阀Fc、二通换向阀Fd通过管道e、f控制成型导管的温度梯度使物料降到35℃以下；

3)调整切断刀转速，将条状物料切断成指定尺寸；

4)调整三通换向阀Fa为常闭状态，停止物料供应，在螺杆旋转产生的压力作用下，机筒中的剩余物料继续挤出，待全部物料均挤出后，调整三通换向阀Fb、Fc为常闭状态，即完成一批次生产。

6.根据权利要求5所述的石蜡造粒方法，其特征在于：机筒冷却段为机筒水冷区I，上支撑壳冷却段为分流水冷区II，成型导管入口至支撑板冷却段为导管水冷区III，支撑板至导流板冷却段为导管气冷区IV，步骤2)中，在机筒水冷区I出口将石蜡温度控制在59～62℃，在分流水冷区II出口将石蜡温度控制在56～59℃，在导管水冷区III出口将石蜡温度控制在45～50℃，在导管气冷区IV出口将石蜡温度控制在30～35℃。