EA022123B1 - Устройство для гранулирования и способ его использования - Google Patents

Abstract

Устройство для гранулирования материалов, подходящих для этого, имеет вращающийся гранулирующий диск, наклоненный к горизонтали, который приводится в движение двигателем. Гранулирующий диск включает в себя основание и боковую стенку, при этом эффективная высота боковой стенки может изменяться. Боковая стенка состоит из внутренней обечайки боковой стенки и внешней обечайки боковой стенки, при этом внутренняя обечайка боковой стенки регулируется по высоте относительно внешней обечайки боковой стенки.

Description

Изобретение представляет собой устройство для гранулирования веществ, подходящих для этого, например, путем агломерации, которое облегчает обслуживание, хранение и обработку данных веществ. Например, может быть улучшена сыпучесть, а также снижено количество образуемой пыли.

Хотя изобретение будет описано ниже в основном со ссылкой на производство окатышей железной руды, используемых в производстве стали (в сталеплавлении), устройство для гранулирования может также быть использовано для агломерации или гранулирования других веществ, пригодных для этого. Например, вторичные материалы, такие как удобрения, пыль из фильтров, а также другие смеси или остаточные материалы могут быть гранулированы для более удобного обращения и/или для предотвращения слеживания с целью получения простого в использовании продукта переработки.

Из предшествующего уровня техники известны гранулирующие приспособления как устройства, способные надежно перерабатывать вещества, например, порошкообразные или тонкоизмельченные, то есть материалы, подходящие для получения гранул. Например, из патента ΌΕ 2917279 известен гранулятор, имеющий круглый диск с окружным ободом, который вращается вокруг наклонной оси. Предварительно смешанный материал для гранулирования и опционно связывающий реагент подаются на диск. Лопатки распределителя вещества, находящиеся над диском, поддерживают постоянный уровень нижнего слоя сыпучего вещества. Под воздействием вращательных движений диска вещество гранулируется. Полученные гранулы классифицируются. Гранулы, которые еще не достаточно агломерированы, возвращаются на начальную стадию.

Механизм гранулирования, описанный в патенте ΌΕ 2917279, работает надежно. Путем изменения скорости вращения диска и регулировки подачи связывающего реагента рабочие параметры могут быть изменены таким образом, что позволяют регулировать параметры работы устройства для гранулирования в различных условиях в зависимости от поставленной цели.

Недостатком известного механизма, однако, является наличие малого количества переменных параметров и сравнительно узкие пределы возможного изменения настроек операционного управления.

В связи с сезонными различиями влажности окружающей среды и разными условиями хранения гранулированного материала одни и те же эксплуатационные условия приводят к различным размерам готовых гранул.

В устройстве из патента ДР 07068148 представлен другой диск, используемый в процессе гранулирования. Заявитель не осведомлен о наличии на рынке устройств для гранулирования, аналогичных 1Р 07068148. В описании ДР 07068148 указано, что размер гранул измеряется через определенные промежутки времени. Предполагается, что готовые гранулы будут производиться в пределах желаемого размера диаметром от 5 до 15 мм. Чтобы сохранить необходимый диаметр гранул, скорость вращения, угол наклона гранулирующего диска и объем рабочего пространства корректируются по мере необходимости при помощи изменения высоты боковой стенки.

Различные попытки заявителя сконструировать гранулирующий диск с телескопической расширяемой боковой стенкой, служащей для изменения размера рабочего пространства, не дали желаемых результатов. Как правило, порошкообразное вещество, помещенное для дальнейшего гранулирования, в конечном итоге затвердевало между боковыми стенками, которые перемещаются в противоположных направлениях. Следовательно, это препятствует изменению высоты.

Впоследствии был рассмотрен вариант регулируемой боковой стенки с глухой торцевой крышкой (сильфонная крышка). Однако такой вариант вряд ли приемлем, несмотря на то, что сильфон может в течение многих лет выдерживать непрерывно возникающие в ходе функционирования нагрузки.

В своей основе данная система гранулирования позволяет надежно изменять объем рабочего пространства.

Следовательно, задачей настоящего изобретения является создание устройства для гранулирования, в котором рабочее пространство можно изменять и постоянно надежно приспосабливать к различным условиям операции.

Эта задача решена устройством для гранулирования, в котором представлены признаки из п.1. Способ использования согласно описанию изобретения является предметом п.14. Предпочтительные варианты конкретных изобретений представлены в дополнительных пунктах формулы. Дополнительные преимущества и конструкции изобретения могут быть взяты из приведенных ниже вариантов.

Устройство гранулирования согласно описанию изобретения включает в себя по меньшей мере один вращающийся диск для гранулирования, наклоненный к горизонтали. Диск для гранулирования может управляться при помощи двигателя. Гранулирующий диск содержит по меньшей мере одно основание и одну боковую стенку. Основание и боковая стенка образуют рабочее пространство. Процесс гранулирования происходит в рабочем пространстве. Объем рабочего пространства изменяется путем изменения эффективной высоты боковой стенки. Боковая стенка включает в себя внутреннюю обечайку боковой стенки и наружную обечайку боковой стенки. При этом внутрення обечайка боковой стенки связана с устройством, позволяющим точно регулировать высоту относительно внешней обечайки боковой стенки.

Устройство для гранулирования согласно описанию изобретения имеет много преимуществ. Неожиданно было обнаружено, что перемещаемая внутренняя обечайка боковой стенки устройства приво- 1 022123 дит к желаемому результату. Однако при наличии регулируемой внешней обечайки боковой стенки многочисленные попытки регулировки оказались невозможными. На данный момент очень удивляет тот факт, что устройство работает с регулируемой внутренней обечайкой боковой стенкой, так как внутренняя обечайка постоянно подвергается воздействию гранулируемых материалов.

Регулируемая внешняя обечайка боковой стенки, как например, в ΙΡ 07068148, также имеет тенденцию к заеданию из-за материала, застревающего внутри, и из-за утечки. Следовательно, надежное функционирование в течение многих лет и десятилетий не представляется возможным. Регулируемая обечайка боковой стенки, которая в соответствии с описанием изобретения находится внутри, тем не менее надежно работает даже при высоких нагрузках.

Существенным преимуществом устройства для гранулирования согласно описанию изобретения является то, что объем рабочего пространства можно изменять в течение длительного периода времени, в частности, во время эксплуатации. Рабочее пространство, которое, как правило, представляет собой камеру с открытым верхом, в целом определяется основанием и боковой стенкой. Возможность изменять размер рабочего пространства позволяет значительно и эффективно влиять на время нахождения вещества внутри устройства. При этом может быть увеличена производительность и доля выхода полезной фракции гранул.

Так как структура используемого материала меняется с течением времени, а также материал отличается по происхождению, условиями хранения и влажности, то обрабатываемые материалы отличаются друг от друга. Следовательно, все вышеперечисленные факторы приводят к формированию гранул разного размера, твердости и компактности, что является нежелательным. Изобретение обеспечивает непрерывное автоматическое регулирование большого количества параметров, в том числе эффективной высоты боковой стенки, таким образом, что позволяет добиться желаемого результата.

Кроме того, возможно изменять диаметр рабочего пространства с целью его увеличения. Как правило больший диаметр рабочего пространства при других неизменных параметрах приводит к увеличению производительности, в то время как меньшее рабочее пространство приводит к снижению производительности. Таким образом, производительность производства гранул может варьироваться посредством изменения диаметра рабочего пространства.

При увеличении высоты рабочего пространства увеличивается время нахождения вещества в устройстве, а следовательно производятся гранулы большего размера. В то же время при уменьшении высоты рабочего пространства время нахождения вещества в устройстве сокращается, что ведет к производству гранул меньшего размера.

Немаловажным фактом является то, что изменение времени пребывания вещества в устройстве, а также возможное изменение других параметров позволяет влиять на компактность и пористость производимых гранул.

Существенным преимуществом устройства для гранулирования согласно описанию изобретения является то, что эффективная высота боковой стенки может быть быстро изменена: в частности, она может быть отрегулирована в зависимости от гранулируемого материала, от его текущих свойств и/или от свойства производимых гранул. Это позволяет более гибко и быстро реагировать на имеющиеся в настоящее время требования. Производительность устройства для гранулирования согласно описанию изобретения может быть значительно увеличена, а количество брака значительно снижено. Рабочее пространство, в частности, ограничено эффективной высотой боковой стенки и основанием. Рабочее пространство, которое, как правило, представляет собой пространство с открытым верхом, может быть увеличено путем увеличения эффективной высоты боковой стенки. Это увеличение возможно осуществить путем поднятия боковой стенки или, например, за счет опускания всего основания либо его части.

В процессе гранулирования сыпучие материалы наносятся на гранулирующий диск и, как правило, совершают некоторое количество оборотов вместе с диском, прежде чем готовая гранула выходит через боковую стенку.

Под агломерацией в настоящее время понимается превращение мелких и мелкозернистых материалов в гранулы, имеющие улучшенные транспортные, и/или перерабатывающие, и/или функциональные свойства. Решающим фактором в процессе агломерации являются силы притяжения между частицами. Сила притяжения действует между частицами, например, в виде капиллярных сил в жидких и твердых веществах и в виде Ван-дер-Ваальсовых сил.

Рабочее пространство гранулирующего диска образует наклоненный вращающийся плоский цилиндрический резервуар. Помещенное вещество захватывается вращающимся резервуаром (с заранее выбранными параметрами, такими как, скорость вращения и угол наклона) и перемещается в наивысшею точку диска, откуда скатывается на слой материала. Для наилучшего образования гранул сверху на вещество может распыляться связывающий реагент.

При гранулировании мельчайшие частицы, как правило, сначала располагаются около нижней части гранулирующего диска. При установлении связи молекул в жидком веществе образуются ядра гранул, которые перемещаются на дно поверх слоя мельчайших частиц. Этот процесс роста гранул может сопровождаться непрерывным распадом гранул. Благодаря доминированию сил адгезионного взаимодействия частицы и ядра гранул накапливаются до тех пор, пока агломерат не становится достаточно большим,

- 2 022123 для того чтобы выйти через боковую стенку или за пределы края диска под действием силы тяжести. Благодаря данному эффекту сегрегации гранулы, произведенные в гранулирующем диске, могут содержать зерна очень близкого размера.

Лопатки могут быть использованы для предотвращения комкования материала в рабочем пространстве. Следовательно в стационарных или динамических системах может дополнительно устанавливаться вертикальный элемент для более тщательного перемешивания материала.

Тем не менее, даже с учетом регулировки скорости вращения угла наклона и добавления связующих реагентов, воды и т.п., определенная часть полученных гранулы будет иметь диаметр, отличный от желаемого. Слишком маленькие и слишком большие гранулы могут быть возвращены обратно в процесс и переработаны.

Изобретенное устройство для гранулирования, в котором эффективная высота боковой стенки регулируется внутренней обечайкой боковой стенки, позволяет заметно увеличить долю гранул необходимого размера. Таким образом, эффективность устройства для гранулирования увеличивается, что позволяет получить значительно большее количество произведенных гранул. При неизменных размерах и условиях эксплуатации доля качественно произведенных гранул значительно возрастает.

Боковая стенка гранулирующего диска может быть представлена в виде простой или сложной системы. Боковая стенка может включать в себя внутреннюю обечайку боковой стенки и внешнюю обечайку боковой стенки. Также возможен вариант телескопической конструкции боковой стенки, состоящей из двух и более элементов.

В частности, представляется возможным сделать так, что основание устройства и боковая стенка будут подвижны и смогут перемещаться относительно друг друга. Основание или, по крайней мере, его часть может быть подвижно относительно стационарной обечайки боковой стенки. Предпочтительно также, чтобы и основание, и внутренняя обечайка боковой стенки были подвижны, по крайней мере частично.

Кроме того, представляется возможным сделать только часть основания регулируемым по высоте, например центральную, внутреннюю, внешнюю или другую часть.

В предпочтительных вариантах имеется по крайней мере одно регулировочное устройство, предназначенное для изменения эффективной высоты боковой стенки. В частности, предпочтительным для регулирования высоты боковой стенки является гидравлическое устройство. Также возможно наличие двигателя, который позволяет регулировать высоту боковой стенки при помощи шпиндельного привода или зубчатой рейки. В случае большого размера устройства для гранулирования с большой производительностью, гидравлические устройства регулирования обладают рядом преимуществ, так как они могут передавать больше усилий. С другой стороны шпиндельные приводы гибки в своем использовании, что позволяет расположить несколько шпиндельных приводов по периметру гранулирующего диска по мере необходимости.

В данном конкретном варианте внутренняя обечайка боковой стенки предусматривает регулировку высоты при помощи нескольких нажимных стержней. Например, при помощи нажимных стержней устройство для регулирования высоты может воздействовать на обечайку боковой стенки по центру или располагаться в нескольких местах. Также возможно установить на один или несколько нажимных стержней шпиндели, в которых согласованно друг с другом работают соответствующие регулировочные двигатели. Предпочтительно, чтобы нажимные стержни проходили через подшипники, в частности линейные подшипники, для уменьшения трения.

В предпочтительных вариантах изобретения угол наклона гранулирующего диска выполнен изменяемым и, в частности, регулируемым. Угол наклона гранулирующего диска можно предпочтительно изменять по меньшей мере во время паузы. Или даже можно изменять угол наклона гранулирующего диска в процессе работы и, в частности, даже в автоматическом режиме.

По крайней мере одно приводное устройство устанавливается в изобретении для регулировки угла наклона гранулирующего диска.

Особенно предпочтительно наличие возможности изменения эффективной высоты боковой стенки гранулирующего диска в автоматическом режиме, как минимум во время паузы, но лучше во время работы. Это позволяет в ходе работы быстро приспособить эффективную высоту боковой стенки гранулирующего диска к текущим условиям и/или требованиям.

Желательно в изобретении является наличие по крайней мере одного датчика для определения текущей высоты боковой стенки. Также при помощи привода, регулирующего высоту боковой стенки, возможно измерять ее высоту автономно с помощью преобразования абсолютного угла поворота шпинделя.

В предпочтительной конструкции изобретения присутствует по крайней мере один датчик, предназначенный для определения размеров и/или формы произведенных гранул. Например, вместо размера гранул может быть определена массовая и/или объемная доля произведенных гранул, находящихся в желаемом диапазоне диаметров, который может быть задан. Или же может быть определена массовая доля гранул слишком большого и/или слишком маленького диаметра. Определение диаметра произведенных гранул возможно с использованием, например, методов оптического измерения.

- 3 022123

Желательно измерять по крайней мере один параметр гранулируемого материала, например, может быть измерено количество влаги, содержащейся в материале. Также возможно измерить большое количество химических и физических свойств гранулируемого материала. В частности, возможно, измерить объем поступающего материала, подлежащего гранулированию.

Путем измерения одного или нескольких параметров гранулируемого материала и привязки этих параметров к текущим параметрами работы и размеру производимых гранул, могут быть улучшены и даже оптимизированы рабочие показатели процесса при помощи управляющего устройства.

В частности возможно измерить по крайней мере один параметр гранулируемого материала и измерить размер или другой параметр готовых гранул для соответствующей регулировки эффективной высоты боковой стенки и/или скорости гранулирующего диска и/или угла наклона гранулирующего диска, то есть для достижения наибольшей производительности. Максимальная скорость гранулирующего диска, как правило, ограничивается для того, чтобы формирующиеся гранулы могли скатываться.

Также представляется возможным изменять количество добавок и/или добавляемой воды или других жидкостей и твердых веществ. Например, может регулироваться количество добавляемого связующего реагента. Связывающий реагент можно добавлять к материалу, подлежащему гранулированию, или наносить на гранулирующий диск до поступления на него гранулируемого материала.

По крайней мере по меньшей мере одна лопатка установлена на гранулирующем диске. Такое распределение служит для регулирования толщины слоя в основании и/или управление толщиной слоя материала в целом.

Желательно, чтобы внешняя обечайка боковой стенки и внутренняя обечайка боковой стенки располагались на расстоянии друг от друга, по крайней мере, в секциях. Ширина зазора между секциями должна быть не менее 1 мм, желательно более 5 мм. Ширина зазора должна быть больше чем 1/2000 и желательно больше чем 1/1000 внешнего диаметра боковой стенки. В конкретной конфигурации устройства диаметром 7,5 м ширина зазора между секциями должна составлять от 5 мм до 20 мм. Ширина зазора между секциями зависит от обрабатываемого продукта.

Теоретически, зазор между секциями позволяет переработанному продукту пройти наружу, так как во время работы уровень перерабатываемого материала поднимается в вертикальном направлении до тех пор, пока не дойдет до верхней кромки внешней боковой стены. Лабиринтообразный зазор тем не менее надежно защищает продукт от выскальзывания наружу в случае переработки типичных материалов.

Зазор обладает некоторыми положительными свойствами. Он позволяет большие допустимые отклонения при производстве гранулирующего диска. Кроме того, зазор обеспечивает свободное перемещение двух обечаек боковых стенок относительно друг друга. Усложнение регулировки высоты из-за трения обечаек боковой стены друг с другом, и в частности, блокирование обечаек боковой стенки, может быть надежно предотвращено.

В описании способа использования изобретения для гранулирования материалов, подходящих для этого, задействован, по крайней мере, один наклоненный к горизонтали и приводящийся в движение приводом диск, состоящий из основания и боковой стенки. Эффективная высота боковой стенки изменяется в зависимости от рабочих параметров и/или свойств материала. Внутренняя обечайка боковой стенки и внешняя обечайка боковой стенки позволяют устанавливать эффективную высоту боковой стенки.

Согласно описанию изобретения данный способ использования имеет много преимуществ. Существенным преимуществом является то, что пропускная способность гранулирующего диска может изменяться, причем даже в ходе работы. Эффективная высота боковой стенки гранулирующего диска напрямую определяет количество поступающего материала, подлежащего гранулированию, а также время нахождения материала на гранулирующем диске.

Также эффективная высота боковой стенки регулируется в зависимости от качества производимых гранул, от скорости вращения и/или угла наклона гранулирующего диска. Предпочтительно настраивать параметры в зависимости от качества гранулируемого материала.

Во всех конфигурациях высота и/или устанавливаемый угол лопаток, служащих для распределения материала, могут регулироваться по желанию. В частности, высота регулируется в зависимости от текущих условий эксплуатации.

Доля поставляемого связующего реагента и/или других добавок регулируется в зависимости от качества гранулируемого материала и/или готовых гранул.

Другие преимущества и особенности настоящего изобретения могут быть взяты из примерных вариантов, которые будут описаны ниже со ссылкой на прилагаемые схемы.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

Фиг. 1 - общий вид в перспективе первого устройства для гранулирования;

фиг. 2 - вид сбоку в разрезе устройства для гранулирования на фиг. 1;

фиг. 3 - зона В в увеличенном масштабе с боковой стенкой с первой настройкой высоты;

фиг. 4 - зона В с боковой стенкой со второй настройкой высоты;

фиг. 5 зона В с боковой стенкой с третьей настройкой высоты;

фиг. 6 - двигатель, предназначенный для вращения гранулирующего диска в соответствии с фиг. 1; фиг. 7 - увеличенный схематический поперечный разрез конструкции боковой стенки гранулирую- 4 022123 щего диска в соответствии с фиг. 1;

фиг. 8 - вид в перспективе второго варианта устройства для гранулирования;

фиг. 9 - вид сбоку в разрезе устройства для гранулирования в соответствии с фиг. 8;

фиг. 10 - увеличенный фрагмент боковой стенки устройства для гранулирования в соответствии с фиг. 8 с первой настройкой высоты;

фиг. 11 - увеличенный фрагмент боковой стенки устройства для гранулирования в соответствии с фиг. 8 со второй настройкой высоты.

Со ссылкой на фиг. 1 -7 ниже описывается первый вариант настоящего изобретения. На фиг. 1 показан вид в перспективе всего устройства для гранулирования 1, в которое входит гранулирующий диск 3. Гранулирующий диск 3 установлен под углом 18 к горизонтали при помощи зубчатой рейки 38. Устройство для гранулирования 1 предназначено для больших производственных объемов. А именно достигается пропускная скорость 25 и даже 50 метрических тонн в час. При необходимости данные системы показывают пропускную скорость более 100 метрических тонн в час.

Как видно из фиг. 2, гранулирующий диск 3 размещен с возможностью вращения вокруг оси вращения 8 и приводится в движение двигателем 4 с приводом. Двигатель 4 - это электрический двигатель 41, в настоящее время представляющий собой синхронный двигатель 41. Электрический двигатель 41 оснащен непрерывно намагничивающимся ротором, который синхронно приводится в движение под действием вращающегося магнитного поля в статоре.

В выбранном примерном варианте выполнения электрический двигатель 41 содержит постоянные магниты для генерации магнитного поля в роторе. В работе электрический двигатель 41 показывает скорость, синхронную приложенному переменному напряжению. В этом способе скорость электрического двигателя 41, который имеет определенное количество пар полюсов, связана с частотой приложенного переменного напряжения, необходимого для достижения синхронной работы.

Для настройки или изменения скорости электрического двигателя 41, а, следовательно, скорости гранулирующего диска 3, установлен усилитель 34, который управляется устройством управления 24 для генерации переменного напряжения соответствующей частоты, которое подается на электрический двигатель 41. Усилитель 34 способен без преобразователя управлять электрическим двигателем 41, и, в частности, содержит по меньшей мере один сервоусилитель или сам сконструирован как сервоусилитель.

Использование электрического двигателя 41 дает значительные преимущества, так как большой вращательный момент может быть с высокой эффективностью получен при низких скоростях вращения. Также возможно использование электрического двигателя в асинхронном режиме.

Электрический двигатель 41 не требует особого ухода, что является существенным преимуществом по сравнению с высокоскоростными асинхронными двигателями, которые зачастую использовались в прототипе устройства для гранулирования. Датчики скорости вращения двигателя, как правило, не нужны и соединительные элементы в виде резиновых буферов или подобных могут отсутствовать. Применение многоступенчатой передачи также не требуется. Небольшое количество отдельных компонентов снижает работу по техническому обслуживанию и обеспечению запасными частями. Кроме того, непосредственное изнашивание снижается, а использование трансмиссионного масла становится ненужным. Энергоэффективность повышается в связи с отсутствием потери энергии в муфтах и сложной трансмиссии. Более того, электрический двигатель 41 менее подвержен сбоям, в связи с тем, что в нем использовано меньшее количество механических компонентов.

В другой конфигурации вместо электромагнитов можно использовать постоянные магниты, генерирующие магнитное поле в роторе. Подача питания происходит за счет электрических токосъемных колец.

Также могут быть использованы трехфазные синхронные двигатели, на которые установлены соответствующие датчики, фиксирующие положение двигателя. Обычно на две фазы подается ток, а третья фаза остается обесточенной. Соответственно, переключение отдельных фаз создает вращающееся магнитное поле, которое приводит в движение двигатель.

Для сокращения отдельных датчиков для определения направления вращения можно также использовать одну из фаз, которая должна быть обесточенной, чтобы, таким образом, управлять направлением и скоростью вращения двигателя. Такая концепция использования наименьшего количества датчиков для приводов еще больше снижает требования к техническому обслуживанию и снижает возможность появления неисправностей.

В качестве альтернативного варианта возможно использование других принципов работы электропривода, таких как асинхронные электродвигатели со сцеплением и трансмиссией или другие приводные устройства.

В устройстве для гранулирования 1 электрический двигатель 41 снабжен приводным валом 36, в котором имеются звездочки привода 40, которые сцепляются с зубчатой шестеренкой 35 гранулирующего диска 3. Так как число зубьев шестеренки 35 значительно больше, чем число зубьев звездочки привода 40, то во время работы гранулирующий диск 3 вращается значительно медленнее, чем вал 36 электрического двигателя 41. Гранулирующий диск диаметром 7,5 м обычно достигает скорости вращения примерно 2-10 об/мин, а в частности 4-7 об/мин. Обычно окружная скорость составляет от 1 до 5 м/с. Пред- 5 022123 почтительно, чтобы окружная скорость составляла около 2 м/с.

Если рассматривать гранулирующий диск 3 перпендикулярно его поверхности и разделить его нижнюю поверхность как циферблат часов, гранулируемый материал 2 помещается в область примерно между 4 и 5 ч и вращается по часовой стрелке относительно рабочего пространства. Сброс готовой гранулы, как правило, происходят примерно между 7 и 9 ч. Гранулируемые материалы обычно вращаются несколько раз на гранулирующем диске 3 перед тем как выбрасываются готовые гранулы. Время нахождения гранулируемого материала 2 зависит, среди прочего, от диаметра гранулирующего диска 3, от скорости вращения гранулирующего диска 3 и от высоты боковой стенки.

Рабочее пространство 50 гранулирующего диска 3 в настоящее время фактически сформировано наклонным вращающимся плоскодонным цилиндрическим контейнером. Помещенные вещества 2 увлекаются вращающимся гранулирующим диском (в зависимости от условий эксплуатации, устанавливается скорость вращения и установочный угол 18), вверх до самой высокой точки диска, откуда скатываются в основание и опять увлекаются наверх. Для создания более благоприятных условий образования гранул из материала 2 сверху может распыляться связывающий реагент и/или вода. В известных системах, как правило, после незапланированной остановки требуется очистить вручную часть гранулирующего диска, в связи с тем, что нагрузки, возникающие при запуске заполненного гранулирующего диска, слишком высоки для трансмиссии. Только увеличение количества компонентов привода может устранить данный недостаток, что по своей сути является дорогостоящим вариантом. В противоположность этому, благодаря своей структуре, электрические двигатели могут подвергаться значительным перегрузкам в начальной фазе.

Вал 8 двигателя 4 оснащен звездочкой 40. Вал 8 сцепляется с зубчатой шестерней 35 гранулирующего диска. Зубчатая шестерня 35 прочно соединена с гранулирующим диском 3 таким образом, что, нет необходимости в дополнительной ступени трансмиссии между электрическим двигателем 41 и гранулирующим диском 3.

Как правило, гранулирующий диск 3 устанавлен под углом 18 наклона 40-70° к горизонтали. Обычно устанавливается угол 50-60°, который зависит от конкретной программы и свойств гранулируемого материала. В конкретном варианте и при заданных операционных параметрах может устанавливаться угол 18, равный 56-57°.

Угол наклона 18 гранулирующего диска 3 в настоящее время можно постоянно автоматически корректировать, в том числе во время работы, посредством резьбового шпинделя 51, приводимого в действие двигателем привода.

Скоростью вращения гранулирующего диска 3 также можно постоянно управлять. Принцип использования одного и более электрических двигателей 41 позволяет запустить диск даже при полной загрузке. Это является значительным преимуществом по сравнению с другими известными гранулирующими дисками, многие из которых позволяют начать работу, только если диск заполнен наполовину или пуст.

В связи с наклонным положением гранулирующего диска 3 большие гранулы собираются в нижней части диска. Верхняя часть гранулирующего диска 3 оснащена лопатками 33, которые гарантируют, что уровень наполнения гранулируемым материалом 2 не превысит заранее заданного уровня или в случае необходимости, измененного уровня и обеспечивают скатывание гранул.

Конвейер 28 передает гранулируемый материал 2 на гранулирующий диск 3. Сенсорное устройство 21 фиксирует по крайней мере одно свойство гранулируемого материала. Например, могут быть определены диаметр каждой гранулируемой частицы или диаметр выпускаемых гранул. Также можно определить содержание влаги в гранулируемом материале или другие его свойства.

В зависимости от свойств гранулируемого материала, а также в зависимости от размеров выпускаемых гранул и/или других свойств готовых гранул, добавка 25 или несколько добавок 25 могут наноситься на гранулирующий диск 3 или на конвейер 28 через устройство подачи 32 добавки с целью содействия формированию гранул 22 или для создания подходящих свойств готовой гранулы 22.

Готовые гранулы 22 покидают гранулирующий диск 3 через верхний край боковой стенки 6 и перемещаются транспортирующим устройством 27, которое показано только схематически. Сенсорное устройство 20 может фиксировать, например, методом оптического измерения диаметры 26 отдельных готовых гранул 22 или диаметры выпускаемых гранул и/или один и/или несколько других параметров.

В частности, произведенные гранулы 22 сортируются при помощи соответствующего экрана с отверстиями, через которые выходят гранулы только одной фракции. В данном конкретном варианте устройства для окомкования железорудного концентрата диаметр окатышей варьируется от 9 до 12,5 мм. При диаметре гранулирующего диска 7,5 м достигается пропускная способность в 100 -150 метрических тонн железной руды в час.

В связи с сегрегацией или эффектом несмешивания, который заставляет большие частицы подниматься вверх, доля гранул нужного размера, покидающих гранулирующий диск, составляет 70-75%.

Подаваемый материал в процессе окомкования железорудного концентрата состоит из гранул диаметром менее 100 мкм.

Устройство для гранулирования 1 включает в себя боковую стенку 6, эффективная высота 7 кото- 6 022123 рой изменяется, а в настоящее время регулируется даже во время работы. Большая эффективная высота 7 боковой стенки 6 обеспечивает более длительное нахождение гранулируемого материала 2 на гранулирующем диске 3, с тем, чтобы дать возможность адаптироваться к преобладающим в настоящее время условиям. В случае изменения параметров это позволяет очень гибко и быстро приспособить в процессе работы с установленными операционными параметрами устройства для гранулирования 1. Таким образом, любые негативные последствия изменения условий в отношении доли пригодных гранул могут быть уравновешены.

Поскольку характерное время нахождения гранулируемого материала 2 на гранулирующем диске 3 находится в пределах нескольких минут, то возможно очень быстро реагировать на изменяющиеся условия. Если, однако, количество влаги увеличивается в процессе подъема гранул в верхнюю точку, то время, в течение которого формируются готовые гранулы, будет увеличиваться и может занимать несколько часов.

В целом устройство для гранулирования 1 позволяет существенно улучшить свойства готовых гранул. Изменение эффективной высоты 7 боковой стенки 6, равно как изменение количества добавляемых связывающих реагентов и регулировка скорости вращения, позволяют свободно влиять на размер производимых гранул. Увеличение эффективной высоты 7 боковой стенки 6 позволяет увеличить время нахождения гранул при неизменной скорости вращения, что позволяет значительно увеличить выпуск пригодных гранул в случае, если ранее они были слишком малы. По аналогии то же самое происходит в обратном случае.

В целом это преимущество обеспечивает значительное увеличение эффективности и производительности системы. Кроме того, возможность изменения высоты 7 боковой стенки 6 ведет к тому, что могут устанавливаться различные параметры в широких пределах, обусловленные различными материалами и требованиями (например, размер, толщина) к материалам, которые будут гранулироваться в той же системе.

На фиг. 3-5 показаны различные настройки эффективной высоты 7 боковой стенки 6. Внутреннюю обечайку 9 боковой стенки 6 можно регулировать по высоте, в то время как внешняя обечайка 10 боковой стенки зафиксирована. Регулировка высоты боковой стенки 6 в настоящее время происходит при помощи регулирующего устройства 14, которое представляет собой гидравлическое устройство 15, с несколькими гидравлическими цилиндрами 37, которые управляются устройством управления 24, в случае необходимости автоматически поднимают или опускают внутреннюю обечайку 9 боковой стенки до требуемой высоты. Неожиданно было обнаружено, что внутренняя регулируемая обечайка 9 боковой стенки 6 обеспечивает постоянную надежную работу. Во время эксплуатации не возникает заклинивания подвижной боковой стенки 6, хотя, когда эффективная высота уменьшается, боковая стенка 6 соприкасается с материалами, находящимися на гранулирующем диске, или отталкивает их от внешней обечайки 10 боковой стенки.

В положении, показанном на фиг. 3, эффективная высота 7 соответствует самому низкому положению 29. На фиг. 4 боковая стенка показана на средней высоте 30, а на фиг. 5 показана максимально возможная высота 31. В этом случае боковая стенка может быть установлена на высоте от 50 до 90 см. Конструкция устройства позволяет также устанавливать большую высоту.

Фиг. 6 представляет собой отдельное изображение двигательного устройства 4, представленного электрическим двигателем 41. На фиг. четко показана звездочка привода 40 на электрическом двигателе 41. Усилительный блок 34, который вызывает срабатывание одной фазы, показан на фиг. 2.

На фиг. 7 показан увеличенный схематический разрез конструкции боковой стенки гранулирующего диска в соответствии с фиг. 1. Фиг. 7 не соответствует масштабу, а, следовательно, нельзя подробно рассмотреть и описать его функции.

В указанном варианте опорная конструкция боковой стенки 6 состоит из нескольких направляющих скольжения, расположенных по окружности, каждая из которых состоит из направляющей трубки 45, в которую вставлено две и более втулки скольжения. Внутри втулок скольжения двигается направляющий стержень 46, который размещается в зависимости от желаемой высоты.

Пластины скольжения 42, сделанные в виде бронзовых перегородок, среди прочего служащие для стабилизации положений, крепятся к внутренней обечайке 9 боковой стенки 6, между внутренней обечайкой 9 боковой стенки и внешней обечайкой 10 боковой стенки 6. Бронзовые перегородки постоянно скользят по соответствующим пластинам 43, представляющим собой износостойкий лист какого-либо твердого металла, например сталь марки Нагйох, и прикреплены к внешней обечайки 10.

Обратное устройство с регулируемой внешней обечайкой боковой стенки оказалось не столь успешным, так как материалы застревают между двумя стенками. В этой конструкции боковая стенка заклинивала, следовательно, не могла быть обеспечена непрерывная работа с автоматической регулировкой боковой стенки. Кроме того, обрабатываемый материал на гранулирующем диске в таком устройстве, как правило, просыпается. Однако устройство с регулируемой внутренней обечайкой боковой стенки позволяет регулировать эффективную высоту 7 боковой стенки 6 во время работы, в то время как работа по гранулированию продолжается. Таким образом, возможен непрерывный процесс гранулирования, а также можно быстро реагировать на изменения условий. Возможна полностью автоматическая работа с

- 7 022123 управлением от датчиков. Также при необходимости возможно перемещать внутреннюю обечайку 9 боковой стенки 6 с целью изменения эффективной высоты 7.

Гранулирующий диск 3 плотно прилегает, хотя имеется радиальный зазор 52 между внутренней обечайкой 9 боковой стенки и внешней обечайкой 10 боковой стенки, ширина 54 которого составляет примерно 15 мм, и может быть шире или уже. В этом варианте устройства приемлемой является ширина зазора 54 в 5-20 мм. Благодаря лабиринтообразной структуре зазора между обечайками боковой стенки надежно предотвращен выход большого количества гранулируемого материала, и, в то же время, обеспечивается простая регулировка эффективной высоты 7 боковой стенки 6. Кроме того, ширина зазора большая, чем предполагаемый диаметр гранулы, предотвращает засорение зазора во время работы. Если во время вращения зазор оказывается выше уровня вещества, то частицы, проникающие в зазор, падают обратно на гранулирующий диск.

Обычно, устройство для гранулирования 1 для окомкования железной руды непрерывно работает в течение девяти месяцев, перед тем, как направляется на сервисное обслуживание. Тщательный ремонт может занять несколько недель. После гранулирующий диск 3 должен снова непрерывно работать в течение длительного периода времени без промежуточных остановок. Если в работе используется обычный асинхронный двигатель, то во время промежуточной остановки может потребоваться ручная очистка лопатой. Перед запланированными остановками необходимо сначала запустить пустой гранулирующий диск. Асинхронные двигатели, работающие на крупных предприятиях на высоких скоростях, не могут создавать необходимый крутящий момент на низких скоростях вращения. Только значительное и, следовательно, очень дорогое оснащение стандартного асинхронного двигателя может позволить перезапуск в наполненном состоянии. Работающие в настоящее время электрические двигатели позволяют запуск в наполненном состоянии, так как этот двигатель может набирать большой вращательный момент сразу после остановки. В конкретном примере при окомковании железной руды гранулирующим диском около 7,5 м, двигатель имеет номинальный крутящий момент более 40 кНм и максимальный краткосрочный крутящий момент более 60 кНм, который может быть использован, например, при запуске.

Со ссылкой на фиг. 8-11 показан другой вариант устройства для гранулирования 1 согласно описанию изобретения. В отличие от предыдущего варианта, в котором гранулирующий диск 3 имеет диаметр около 7,5 м гранулирующий диск 3 в варианте, показанном на фиг. 7, имеет диаметр около 1 м. Гранулирующий диск 3 состоит из основания 5 и боковой стенки 6, которая, в свою очередь, может регулироваться по высоте при помощи внутренней обечайки 9 боковой стенки, в то время как внешняя обечайка 10 боковой стенки 6 зафиксирована.

В данном варианте регулирующее устройство 14 оснащено шпиндельным приводом 17, который соединен с внутренней обечайкой 9 боковой стенки 6 стержневыми толкателями 11.

Как показано на фиг. 10 и 11, эффективная высота 7 боковой стенки может изменяться в пределах высоты 29 и высоты 30 для удовлетворения текущих потребностей.

В то время как электрический двигатель 41 из варианта, отображенного на фиг. 1-7, имеет мощность до 260 кВт, то двигатель с приводом, указанный на фиг. 8-11, имеет гораздо меньшую мощность. Обычно скорость гранулирующего диска увеличивается с уменьшением наружного диаметра, и, кроме того, во всех случаях она изменяется в зависимости от гранулируемого материала. Коэффициент скорости не обязательно зависит от диаметра.

В данном варианте опорной конструкции на боковой стенке расположены направляющие скольжения 47, состоящие из направляющей, в которую вставлены 2 и более втулки скольжения.

Кроме производства железорудных окатышей и других материалов, указанных изначально, эти устройства для гранулирования 1 могут использоваться для моющих средств и кормов, для переработки остатков, отходов, пыли от фильтров, органических веществ и шлаков, например, от электростанций. В представленном варианте изобретения сокращено энергопотребление, а доля высококачественных гранул заметно увеличилась. Уменьшена доля гранул нестандартного размера, и увеличена производительность. Свойства желаемых гранул могут улучшаться.

Регулировка высоты боковой стенки 6 позволяет существенно увеличить рабочее пространство гранулирующего диска 3, и адаптировать оборудование к текущим условиям. Устройство может постоянно и надежно функционировать в автоматическом режиме.

- 8 022123

Список обозначений позиций

1. устройство для гранулирования	26. диаметр
2. гранулируемый материал	27. транспортирующее устройсл
3. гранулирующий диск	28. конвейер
4. электродвигатель	29. высота
5. дно	30. высота
6. боковая стенка	31. высота
7. эффективная высота	32. устройство подачи реагента
δ. ось вращения	33. лопатка
9. внутренняя обечайка боковой	34. блок усилителя
стенки	35. шестерня
10. наружная обечайка боковой	36. вал
стенки	37. гидравлический цилиндр
11. толкатель	38. стойка
12. подшипник	39. втулки подшипника
13. линейный подшипник	40. звездочка
14. регулирующее устройство	41. электрический двигатель
15. гидравлическое устройство	42. направляющие пластины
17. привод шпинделя	43. контрпластины
18. угол наклона	44. трансмиссия
19. приводное устройство	45. направляющая трубка
20. сенсорное устройство	46. направляющий стержень
21. сенсорное устройство	47. направляющая скольжения
22. гранула	50. рабочее пространство
24. устройство управления	51. резьбовой шпиндель
25. добавка (реагент)	52.зазор 54. ширина зазора

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Claims (16)

1. Устройство для гранулирования (1) материалов (2), подходящих для этого, имеет по меньшей мере один гранулирующий вращающийся диск (3), наклоненный к горизонтали и приводимый в действие двигательным устройством (4), гранулирующий диск (3) состоит как минимум из одного основания (5) и одной боковой стенки (6), которые образуют рабочее пространство (50), размер которого можно изменять при помощи изменения эффективной высоты (7) боковой стенки (6), при этом боковая стенка состоит из внутренней обечайки (9) и внешней обечайки (10), отличающееся тем, что для изменения эффективной высоты (7) внутренняя обечайка (9) установлена с возможностью изменения положения относительно фиксированной внешней обечайки (10).

2. Устройство для гранулирования по п.1, отличающееся тем, что содержит по крайней мере одно регулирующее устройство (14), предназначенное для регулировки эффективной высоты (7) боковой стенки (6).

3. Устройство для гранулирования по п.1 или 2, отличающееся тем, что оснащено по меньшей мере одним управляемым приводом, предназначенным для регулирования эффективной высоты (7) боковой стенки (6).

4. Устройство для гранулирования по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что оснащено устройством автоматической регулировки эффективной высоты (7) боковой стенки (6), в том числе во время работы.

5. Устройство для гранулирования по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что оснащено по меньшей мере одним сенсорным устройством (20, 21).

6. Устройство для гранулирования по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что оснащено по меньшей мере одним управляющим устройством (24).

7. Устройство для гранулирования по п.6, отличающееся тем, что управляющее устройство (24) связано с устройством регулировки эффективной высоты (7) боковой стенки (6) при подаче на вход информации сенсорного датчика (20, 21).

8. Устройство для гранулирования по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что, по меньшей мере, внутренняя обечайка боковой стенки (9) оснащена несколькими стержнями (11) для регулировки высоты стенки (6).

9. Устройство для гранулирования по любому из пп.3-8, отличающееся тем, что оснащено по меньшей мере одним гидравлическим цилиндром, и/или одним шпиндельным приводом, и/или одной зубчатой рейкой для регулирования эффективной высоты (7) боковой стенки (6) по крайней мере частично.

10. Устройство для гранулирования по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что гранулирующий диск (3) установлен под углом наклона (18) и оснащен по меньшей мере одним при- 9 022123 водным устройством (19) для изменения этого угла.

11. Устройство для гранулирования по любому из пп.5-10, отличающееся тем, что оснащено по меньшей мере одним сенсорным устройством (20, 21), предназначенным для фиксации размера гранул (22) и/или для фиксации по крайней мере одного параметра гранулируемого материала (2).

12. Устройство для гранулирования по любому из пп.6-11, отличающееся тем, что оснащено устройством управления (24), предназначенным для контроля скорости вращения гранулирующего диска (3) и/или угла наклона (18) гранулирующего диска (3).

13. Устройство для гранулирования по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что между внутренней боковой обечайкой (9) и внешней обечайкой (10) выполнен зазор.

14. Способ гранулирования материалов (2), включающий в себя вращение гранулирующего диска (3), наклоненного к горизонтали под углом (18), с основанием (5) и боковой стенкой (6), при этом размер рабочего пространства (50) изменяют путем изменения эффективной высоты (7) боковой стенки (6) в зависимости от операционных параметров, отличающийся тем, что для изменения эффективной высоты (7) внутреннюю обечайку (9) боковой стенки перемещают по высоте относительно фиксированной внешней обечайки (10) боковой стенки (6).

15. Способ гранулирования материалов согласно предыдущему пункту, отличающийся тем, что эффективную высоту (7) боковой стенки (6) изменяют в зависимости от качества готовых гранул (22) и/или в зависимости от вида и качества подаваемых материалов.

16. Способ гранулирования материалов согласно двум предыдущим пунктам, отличающийся тем, что скорость вращения и/или угол наклона (18) гранулирующего диска (3) изменяют в зависимости от качества готовых гранул (22) и/или в зависимости от вида и качества подаваемых материалов.