PL248735B1 - Urządzenie planetarne do obróbki gazowo-cieplnej - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest urządzenie planetarne do obróbki gazowo-cieplnej. Urządzenie składa się z podłączonego do silnika wału napędowego, złożonego z nieruchomego wału zewnętrznego (1.1), wewnątrz którego znajduje się podłączony do silnika obrotowy wał wewnętrzny (1.2), na którego końcu zamocowana jest rama składająca się z podstawy (2.1) i dwóch ułożonych prostopadle do niej i w jednym kierunku ramion (2.2, 2.3), pomiędzy którymi za pomocą trzpieni (2.4, 2.5) zamocowana jest w sposób obrotowy klatka (3) ze ścianami z siatki (3.1). Pierwszy trzpień (2.4) połączony jest za pomocą przekładni stożkowej (4) z wałem pośrednim (5) zamocowanym obrotowo i równolegle do pierwszego ramienia (2.2). Wał pośredni (5) połączony jest za pomocą przekładni (6) z łącznikiem bez końca w postaci łańcucha lub pasa do nieruchomego wału zewnętrznego (1.1). Wał napędowy (1) zamocowany jest w drzwiach (7.1) lub ścianie (7.2) hermetycznej komory (7) i uszczelniony uszczelką pierścieniową (7.3). Rama z klatką (3) znajduje się wewnątrz hermetycznej komory (7), wewnątrz której znajdują się grzejniki (8). Do hermetycznej komory (7) podłączona jest pompa próżniowa (9). Do hermetycznej komory (7) podłączone jest poprzez reduktor ciśnienia (10) źródło gazu (11).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie planetarne do obróbki gazowo-cieplnej tworzyw polimerowych z możliwością dostosowania rozstawu ramy ramienia do klatki o różnych wymiarach zewnętrznych.

Suszenie jest głównym celem przygotowania tworzywa polimerowego do dalszego przetwórstwa. Metoda ta polega na tym, że tworzywo polimerowe poddaje się działaniu ciepła przez odpowiednio dobrany czas. Nośnikiem tego ciepła jest zazwyczaj ogrzane powietrze. Podstawowym celem suszenia tworzywa polimerowego jest odparowanie zawartej w im wilgoci. Suszenie tworzywa powinno odbywać się w warunkach umożliwiających szybkie i równomierne odparowanie wilgoci. Utrzymanie stabilnych warunków takiego suszenia jest dość trudne, gdyż tworzywa polimerowe mają niski współczynnik zarówno przewodzenia, jak i przejmowania ciepła. Również intensywność odparowywania wilgoci w całej objętości tworzywa jest nie jednakowa. Dopuszczalna wilgotność tworzyw termoplastycznych, przetwarzanych różnymi metodami, wynosi od 0.01 do 0.3%. Wilgotność tworzyw utwardzalnych zawiera się w granicach od 3 do 5%. Zakres temperatur suszenia mieści się w przedziale od 60 do 120°C. Czynnikiem suszącym jest na ogół ogrzewane powietrze. Podczas suszenia tworzyw podatnych na utlenienie oraz suszonych w wysokich temperaturach, jako czynnik ogrzewający należy stosować azot. Procesy suszenia prowadzone są głównie w suszarkach taśmowych, tunelowych, komorowych i promiennikowych.

Z opisu patentowego nr US20150013179 [A1] znana jest suszarka posiadająca dwie okrągłe płyty, perforowane, zamontowane poziomo i obracające się w przeciwnych kierunkach względem siebie wokół wydrążonej centralnej osi Z. Każda płyta jest zamknięta w cylindrycznej indywidulanej komorze. Środki przenoszące proszek do suszenia są umieszczone między płytami. Komora jest zaopatrzona w otwór wlotowy i wylotowy gorącego powietrza. Gorące powietrze jest wdmuchiwane do wnęki i jest rozprowadzane równolegle do każdej komory przez pierwszy otwór do wprowadzania gorącego powietrza. Gorące powietrze przepływa przez okrągłe perforowane płyty przed odprowadzeniem przez drugi otwór będący w obwodowej ścianie każdej komory. W praktyce taki system jest podobny do suszarki taśmowej, której liniowy ruch został zastąpiony przez ruch obrotowy rozłożony na kilku poziomach ze środkami do przenoszenia proszku z jednej płyty do drugiej. Taki układ obrotowy zapewnienia oszczędność miejsca w porównaniu do liniowej suszarki taśmowej. Suszarka przeznaczona jest do suszenia cząstek organicznych np. pochodzenia rolno-spożywczego, takich jak zboża lub odpady stosowane jako paliwo.

Z opisu wzoru użytkowego nr CN212378449[U] znane jest rozwiązanie konstrukcyjne suszarki łopatkowej z obiegiem wewnętrznym, która składa się z dwóch cylindrów suszących, które są zespawane ze sobą w układzie góra-dół. W każdym cylindrze suszącym umieszczony jest kwadratowy wydrążony wał obrotowy. Na jednym końcu każdego kwadratowego wydrążonego wału obrotowego umieszczony jest na stałe posuwisto-zwrotny pręt śrubowy. Suszarka ma zwartą budowę i dużą powierzchnię wymiany ciepła w jednostce objętości. Łopatki w kształcie klina umożliwiają ciągłą wymianę ciepła, poprawiają przenoszenie ciepła oraz wydajność suszenia materiału. Suszarki łopatkowe są szeroko stosowane do suszenia materiałów proszkowych, granulowanych, w przemyśle petrochemicznym, chemicznym, metalurgicznym, spożywczym oraz medycznym.

W opisie patentowym nr CN104990386 [A] znane jest rozwiązanie konstrukcyjne maszyny do mieszania, granulowania i suszenia leków. Urządzenie suszące jest umieszczone w dolnej części korpusu cylindra i zawiera wały obrotowe, przegrody i źródło ciepła. Wały obrotowe znajdują się w dolnej części portu wylotowego i są połączone z silnikiem zewnętrznym. Przegrody są rozmieszczone na wałach obrotowych, a między przegrodami znajdują się rowki do umieszczania cząstek. Cząstki wpadają do rowków na wałach obrotowych, wały obrotowe obracają się powodując ruch i całkowicie wysuszone cząstek.

W opisie patentowym nr JP03160571 [U] opisane jest rozwiązanie konstrukcyjne do suszenia próżniowego typu cyrkulacyjnego. Urządzenie posiada obszar roboczy, obrotową ramę oraz zespół napędowy do napędzania cylindra i obrotowej ramy. Obszar roboczy zawiera cztery podobszary: wstępnego podgrzewania materiału, podgrzewania, suszenia i wyładowywania materiału. W obszarze roboczym zainstalowana jest obrotowa rama, która posiada cztery przestrzenie magazynowe odpowiadające każdemu podobszarowi. Podczas obrotu ramy obrotowej, każdy cylinder przemieszcza się z aktu alnego podobszaru do sąsiedniego podobszaru. Zaletą suszenia próżniowego jest skrócenie całkowitego czasu suszenia materiału. Suszarka przeznaczona jest do suszenia materiałów ziarnistych i sproszkowanych.

W opisie patentowym nr WO2098132580 [A1] znane jest rozwiązanie konstrukcyjne suszarki posiadającej przenośnik ślimakowy w perforowanym kanale. Ogrzane powietrze przepływa przez obudowę i przechodzi przez kanał w celu wysuszenia materiału ziarnistego, który jest transportowany z wlotu do wylotu za pomocą przenośnika ślimakowego. Kanał może być wykonany albo z siatki drucianej, albo z materiału arkuszowego posiadającego wiele utworzonych w nim otworów. Przenośnik ślimakowy może obracać się w kanale lub może być przymocowany do kanału lub przenośnik ślimakowy i kanał mogą obracać się niezależnie od siebie. Przenośnik ślimakowy umożliwia transport materiału wzdłuż jego długości. Suszarka przeznaczona jest do materiałów ziarnistych, takich jak orzechy, nasiona, ziarna lub fasola.

Z opisu patentowego nr KR2010016626[A] znane jest rozwiązanie konstrukcyjne suszarki odśrodkowej typu pionowego. Suszarka zawiera pionowe, tłoczone cylindryczne sito połączone z pionową obudową i łopatkowym wirnikiem zorientowanym wewnątrz cylindrycznego sita do przenoszenia zawiesiny wody i cząstek żywicy polimerowej do góry w suszarce. Siły odśrodkowe wywierane na cząstki stałe przez wirnik powodują, że cząstki uderzają w sito, aby odprowadzać wodę na zewnątrz przez sito, podczas gdy wysuszone cząstki są odprowadzane z górnego końca suszarki, a woda jest odprowadzana z dolnego końca obudowy.

Z opisu patentowego nr JP2008121969 [A] znane jest rozwiązanie konstrukcyjne suszarki do suszenia proszku i ziaren poprzez ogrzewanie powietrzem o wysokiej temperaturze. Suszarka zbudowana jest z cylindra suszącego, elementów mieszających obracających się wokół wału obrotowego. Element mieszający jest nachylony w celu wypychania proszku i ziaren. Zaproponowane rozwiązanie poprawa wydajność suszenia proszku i ziaren.

Z opisu patentowego nr US3764258[A] znane jest rozwiązanie konstrukcyjne urządzenia do ogrzewania lub suszenia sproszkowanego lub ziarnistego materiału. Urządzenie zbudowane jest z obrotowego bębna wyposażonego w dwustopniowe lub wielostopniowe ostrza podnoszące oraz układu rur grzewczych o owalnym przekroju poprzecznym. Ostrza podnoszące w sposób ciągły przenoszą materiał w górę, a następnie rozsypują go na rurach grzewczych. Przedstawione rozwiązanie konstrukcyjne ma na celu transportowanie jak największej ilości materiału do ogrzania w rozkładzie możliwie równym we wszystkich przejściach między rurami grzejnymi, tak aby optymalny transfer ciepła był osiągany przez ciągły opadający ruch cząstek.

Celem wynalazku jest poprawa efektywności i skrócenie czasu obróbki gazem i suszenia w atmosferze innej niż powietrze materiałów w formie granulek, pastylek, płatków i nieregularnych kawałków, poprzez zapewnienie ciągłego ruchu materiału.

Istotą urządzenia planetarnego do obróbki gazowo-cieplnej tworzyw polimerowych jest to, że składa się z wału napędowego złożonego z nieruchomego wału zewnętrznego, wewnątrz którego znajduje się podłączony do silnika obrotowy wał wewnętrzny, na którego końcu zamocowana jest rama. Rama składa się z podstawy i dwóch ułożonych prostopadle do niej i w jednym kierunku ramion, pomiędzy którymi za pomocą trzpieni zamocowana jest w sposób obrotowy klatka ze ścianami z siatki. Pierwszy trzpień połączony jest za pomocą przekładni stożkowej z wałem pośrednim zamocowanym obrotowo i równolegle do pierwszego ramienia. Wał pośredni połączony jest za pomocą przekładni z łącznikiem bez końca w postaci łańcucha lub pasa do nieruchomego wału zewnętrznego. Wał napędowy zamocowany jest w drzwiach lub ścianie hermetycznej komory i uszczelniony uszczelką pierścieniową, a rama z klatką znajduje się wewnątrz hermetycznej komory, w której umieszczone są grzejniki. Do hermetycznej komory podłączona jest pompa próżniowa oraz źródło gazu poprzez reduktor ciśnienia.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest aktywne i ciągłe przemieszczanie się materiału, wynikające z ruchu obrotowego klatki względem głównej osi obrotu i pomocniczej osi obrotu, zapewniając jednakowy dostęp gazu do wszystkich cząstek poddawanych obróbce-gazowo cieplnej. Dodatkowo istnieje możliwość usunięcia z hermetycznej komory powietrza i wypełnienie jej dowolnym gazem, przez co można prowadzić proces suszenia materiałów aktywnych chemicznie w atmosferze gazów obojętnych lub modyfikować powierzchnię materiału poprzez zastosowanie gazów reaktywnych. Proces może być prowadzony również w podwyższonej temperaturze i przy podwyższonej wartości ciśnienia, aby w razie potrzeby zwiększyć kinetykę zachodzących reakcji. Ponadto urządzenie planetarne do obróbki gazowo-cieplnej obniża energochłonność procesu obróbki gazem, dzięki zapewnieniu efektywnej cyrkulacji ciepłego powietrza wynikającej z obrotu względem dwóch osi jednoczenie, co prowadzi do znaczącego skrócenia czasu trwania cyklu obróbki gazem. Urządzenie planetarne do obróbki gazowo-cieplnej jest stabilne i niezawodne w działaniu oraz bezpieczne w użyciu, gdyż mieszanie materiału odbywa się bez udziału operatora i bez stosowania mechanicznych układów mieszających. Konstrukcja urządzenia planetarnego do obróbki gazowo-cieplnej umożliwia montaż klatek o różnych rozmiarach i prowadzenie obróbki gazem wsadów o różnej objętości i eliminuje konieczność zwiększania parku maszynowego w celu obróbki gazem większej ilości materiału.

Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania na schematycznym rysunku w przekroju.

Urządzenie planetarne do obróbki gazowo-cieplnej w przykładzie wykonania składa się z wału napędowego 1 złożonego z nieruchomego wału zewnętrznego 1.1, wewnątrz którego znajduje się podłączony do silnika obrotowy wał wewnętrzny 1.2, na którego końcu zamocowana jest rama 2 składająca się z podstawy 2.1 i dwóch ułożonych prostopadle do niej i w jednym kierunku ramion 2.2, 2.3, pomiędzy którymi za pomocą trzpieni 2.4, 2.5 zamocowana jest w sposób obrotowy klatka 3 ze ścianami z siatki 3.1. Pierwszy trzpień 2.4 połączony jest za pomocą przekładni stożkowej 4 z wałem pośrednim 5 zamocowanym obrotowo i równolegle do pierwszego ramienia 2.2. Wał pośredni 5 połączony jest za pomocą przekładni 6 z łącznikiem bez końca w postaci łańcucha lub pasa do nieruchomego wału zewnętrznego 1.1. Wał napędowy 1 zamocowany jest w drzwiach 7.1 komory 7 i uszczelniony uszczelką pierścieniową 7.3. Rama 2 z klatką 3 znajduje się wewnątrz hermetycznej komory 7, wewnątrz której znajdują się grzejniki 8. Do komory 7 podłączona jest pompa próżniowa 9 oraz podłączone jest poprzez reduktor ciśnienia 10 źródło gazu 11. W ścianie 7.2 komory 7 umieszczony jest ciśnieniowy zawór bezpieczeństwa 12.

Działanie planetarnej suszarki zwłaszcza do tworzyw polimerowych polega na tym, że do otwartej klatki 3 wsypuje się odpowiednią ilość materiału w formie granulek, płatków, pastylek lub nieregularnych kawałków i zamyka klatkę 3. Następnie otwiera się drzwi komory 7.1, ramę 2 z klatką 3 wsuwa do komory 7 i zamyka drzwi komory 7.1. Obrotowy wał wewnętrzny 1.2 wprawiany jest w ruch obrotowy, a klatka 3 zaczyna wykonywać obrót względem głównej osi obrotu i pomocniczej osi obrotu. Prędkość obrotowa może być regulowana. Za pomocą pompy próżniowej 9 z komory 7 usuwane jest powietrze. Ze źródła gazu 11 poprzez reduktor 10 do komory 7 dostarczany jest właściwy gaz, w którym prowadzona będzie obróbka powierzchni lub suszenie, a ciśnienie gazu w komorze może być inne niż atmosferyczne. W razie przekroczenia dopuszczalnego ciśnienia wewnątrz komory zadziała ciśnieniowy zawór bezpieczeństwa 12. Jeśli zachodzi taka potrzeba mogą zostać uruchomione grzejniki 8, przez co następuje nagrzewanie atmosfery wewnątrz komory 7, temperatura może być regulowana w zależności od rodzaju materiału i jego poziomu wilgotności oraz rodzaju zastosowanego gazu. Po zakończeniu obróbki gazem atmosfera z wnętrza komory 7 może zostać usunięta za pomocą pompy próżniowej 7 lub rozhermetyzowana poprzez otwarcie drzwi 7.1 komory 7. Po wstrzymaniu ruchu obrotowe rama 2 z klatką 3 jest wysuwana z komory 7, a materiał usuwany z klatki 3.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie planetarne do obróbki gazowo-cieplnej znamienne tym, że składa się z wału napędowego (1) złożonego z nieruchomego wału zewnętrznego (1.1), wewnątrz którego znajduje się podłączony do silnika obrotowy wał wewnętrzny (1.2), na którego końcu zamocowana jest rama (2) składająca się z podstawy (2.1) i dwóch ułożonych prostopadle do niej i w jednym kierunku ramion (2.2, 2.3), pomiędzy którymi za pomocą trzpieni (2.4, 2.5) zamocowana jest w sposób obrotowy klatka (3) ze ścianami z siatki (3.1), przy czym pierwszy trzpień (2.4) połączony jest za pomocą przekładni stożkowej (4) z wałem pośrednim (5) zamocowanym obrotowo i równolegle do pierwszego ramienia (2.2), zaś wał pośredni (5) połączony jest za pomocą przekładni (6) z łącznikiem bez końca w postaci łańcucha lub pasa do nieruchomego wału zewnętrznego (1.1), przy czym wał napędowy (1) zamocowany jest w drzwiach (7.1) lub ścianie (7.2) hermetycznej komory (7) i uszczelniony uszczelką pierścieniową (7.3) tudzież rama z klatką (3) znajduje się wewnątrz hermetycznej komory (7), wewnątrz której znajdują się grzejniki (8).
2. 2. Urządzenie planetarne do obróbki gazowo-cieplnej według zastrz. 1 znamienne tym, że do hermetycznej komory (7) podłączona jest pompa próżniowa (9).
3. 3. Urządzenie planetarne do obróbki gazowo-cieplnej według zastrz. 1 znamienne tym, że do hermetycznej komory (7) podłączone jest poprzez reduktor ciśnienia (10) źródło gazu (11).