RU165649U1 - Устройство для гранулирования удобрений - Google Patents

Abstract

Устройство для гранулирования удобрений, содержащее цилиндрическую емкость со штуцером для вывода готового продукта и подвода теплоносителя через форсунки, разделенную на загрузочную камеру со шнеком и камеру сушки гранул посредством классификатора в виде решетки из биметалла и отверстиями в форме усеченного конуса с большим основанием в сторону плоского ножа, установленный под решеткой плоский нож с приводом вращения, причем привод вращения снабжен регулятором скорости вращения в виде порошковых электромагнитных муфт и регулятором давления с датчиком давления, при этом регулятор включает блок сравнения и блок задания, причем блок сравнения соединен с входом электронного усилителя, оборудованного блоком нелинейной обратной связи, а выход электронного усилителя соединен с выходом магнитного усилителя с выпрямителем, который на входе подключен к регулятору скорости привода вращения плоского ножа в виде блока порошковых магнитных муфт, кроме того, датчик давления расположен перед форсунками в камере для сушки гранул, при этом между штуцером подвода теплоносителя и форсунками расположен термоэлектрический генератор, выполненный в виде корпуса с проходным каналом для теплоносителя и комплексом дифференциальных термопар, причем горячие концы дифференциальных термопар расположены внутри корпуса термоэлектрического генератора, кроме того, вход проходного канала для теплоносителя термоэлектрического генератора соединен со штуцером для подвода теплоносителя, выход его соединен через трехходовой клапан с форсунками, отличающееся тем, что профиль проходного канала для теплоносителя корпуса

Description

МПК B01J 2/20

Устройство для гранулирования удобрений

Полезная модель относится к сельскому и лесному хозяйству, а именно к производству гранулированного удобрения преимущественного из отходов производства, например, дефекта сахарных заводов или смеси дефекта и чернозема, смываемого с корнеплода свеклы.

Известно устройство для гранулирования удобрений (см. патент РФ №2417832, МПК B01J 2/20, опубл. 10.05.2011), содержащее цилиндрическую емкость со штуцером для вывода готового продукта и подвода теплоносителя через форсунки, разделенную на загрузочную камеру со шнеком и камеру сушки гранул посредством классификатора в виде решетки из биметалла и отверстиями в форме усеченного конуса с большим основанием в сторону плоского ножа, установленный под решеткой плоский нож с приводом вращения, причём привод вращения снабжен регулятором скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт и регулятором давления с датчиком давления, при этом регулятор давления включает блок сравнения и блок задания, причем блок сравнения соединен с входом электронного усилителя, оборудованного блоком нелинейной обратной связи, а выход электронного усилителя соединен с входом магнитного усилителя с выпрямителем, который на входе подключен к регулятору скорости привода вращения плоского ножа в виде блока порошковых электромагнитных муфт, кроме того, датчик давления расположен перед форсунками в камере для сушки гранул.

Недостатком технического решения является энергоемкость получения гранул в общей массе удобрения в виде готового продукта при длительной эксплуатации устройства, что обусловлено необходимостью дополнительного использования электрической энергии для дежурного освещения помещения, в котором находится устройство для гранулирования удобрений, а также питания систем автоматизации и контроля получения гранул.

Известно устройство для гранулирования удобрений (см. патент РФ №2482907, МПК B01J 2/20, опубл. 27.05.2013), содержащее цилиндрическую емкость со штуцером для вывода готового продукта и подвода теплоносителя через форсунки, разделенную на загрузочную камеру со шнеком и камеру сушки гранул посредством классификатора в виде решетки из биметалла и отверстиями в форме усеченного конуса с большим основанием в сторону плоского ножа, установленный под решеткой плоский нож с приводом вращения, причем привод вращения снабжен регулятором скорости вращения в виде порошковых электромагнитных муфт и регулятором давления с датчиком давления, при этом регулятор включает блок сравнения и блок задания, причем блок сравнения соединен с входом электронного усилителя оборудованного блоком нелинейной обратной связи, а выход электронного усилителя соединен с выходом магнитного усилителя с выпрямителем, который на входе подключен к регулятору скорости привода вращения плоского ножа в виде блока порошковых магнитных муфт, кроме того, датчик давления расположен перед форсунками в камере для сушки гранул, при этом между штуцером подвода теплоносителя и форсунками расположен термоэлектрический генератор, выполненный в виде корпуса с проходным каналом для теплоносителя и комплексом дифференциальных термопар, причем горячие концы дифференциальных термопар расположенных внутри корпуса термоэлектрического генератора, кроме того, вход проходного канала для теплоносителя термоэлектрического генератора соединен со штуцером для подвода теплоносителя, выход его соединен через трехходовой клапан с форсунками.

Недостатком является снижение качества выхода готового продукта при длительной эксплуатации вследствие уменьшения потенциала термоЭДС, обеспечивающего энергосберегающую работу системы автоматизированного контроля и регулирования подачи шнеком массы удобрения, а также процесса классификации плоским ножом из-за отклонения от нормированных значений скорости вращения привода устройства для гранулирования удобрений. При этом снижение термоЭДС обусловлено уменьшением вырабатываемого каждым элементом комплекта дифференциальных термопар электрического потенциала из-за падения, по мере движения теплоносителя в проходном канале, его температура в процессе перемещения от входа к выходу, то есть охлаждения потока теплоносителя, контактирующего с «горячими» концами комплекта дифференциальных термопар.

Технической задачей полезной модели является поддержание заданного значения потенциала термоЭДС на каждом элементе комплекта дифференциальных термопар по ходу движения охлаждающего от воздействия окружающей среды горячего теплоносителя, это достигается за счет сохранения постоянства температурного воздействия на «горячие» концы дифференциальных термопар, путем дополнительного воздействия теплоты трения возникающей вследствие возрастания скоростного напора при перемещении потока теплоносителя от входа к выходу проходного канала.

Технический результат достигается тем, что устройство для гранулирования удобрений содержит цилиндрическую емкость со штуцером для вывода готового продукта и подвода теплоносителя через форсунки, разделенную на загрузочную камеру со шнеком и камеру сушки гранул посредством классификатора в виде решетки из биметалла и отверстиями в форме усеченного конуса с большим основанием в сторону плоского ножа, установленный под решеткой плоский нож с приводом вращения, причем привод вращения снабжен регулятором скорости вращения в виде порошковых электромагнитных муфт и регулятором давления с датчиком давления, при этом регулятор включает блок сравнения и блок задания, причем блок сравнения соединен с входом электронного усилителя оборудованного блоком нелинейной обратной связи, а выход электронного усилителя соединен с выходом магнитного усилителя с выпрямителем, который на входе подключен к регулятору скорости привода вращения плоского ножа в виде блока порошковых магнитных муфт, кроме того, датчик давления расположен перед форсунками в камере для сушки гранул, при этом между штуцером подвода теплоносителя и форсунками расположен термоэлектрический генератор, выполненный в виде корпуса с проходным каналом для теплоносителя и комплексом дифференциальных термопар, причем горячие концы дифференциальных термопар расположенных внутри корпуса термоэлектрического генератора, кроме того, вход проходного канала для теплоносителя термоэлектрического генератора соединен со штуцером для подвода теплоносителя, выход его соединен через трехходовой клапан с форсунками, при этом профиль проходного канала для теплоносителя корпуса термоэлектрического генератора выполнен в виде комбинированного сопла с короткой суживающейся частью, находящейся в зоне входа проходного канала и расширяющейся частью, расположенной до его выхода.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для гранулирования удобрений, на фиг.2- разрез решетки классификатора, на фиг.3- корпус термоэлектрического генератора с проходным каналом для теплоносителя, профиль которого имеет вид комбинированного сопла.

Устройство для гранулирования удобрений состоит из цилиндрической емкости 1, содержащей загрузочную камеру 2 со шнеком 3, камеру для сушки гранул 4 со штуцерами 5 вывода готового продукта и штуцером 6 для подвода теплоносителя, форсунок 7, тангенциально расположенных в нижней части камеры сушки гранул 4 и соединенных со штуцером 6 подвода теплоносителя, классификатора в виде съемных решеток из биметалла 8 с отверстиями 9, выполненными в виде усеченного конуса с меньшим основанием 10 и большим основанием 11, и с расположенным под ним плоским ножом 12 с приводом 13 вращения. Классификатор делит емкость 1 на камеры 2 и 4. Привод 13 вращения снабжен регулятором скорости 14 в виде блока рожковых электромагнитных муфт и регулятором 15 давления с датчиком 16 давления, при этом регулятор давления 15 содержит блок сравнения 17 и блок задания 18, причем блок сравнения 17 соединен с входом электронного усилителя 19, оборудованного блоком нелинейной обратной связи 20, а выход электронного усилителя 19 соединен с входом магнитного усилителя 21 с выпрямителем, который на выходе подключен к регулятору скорости 14 в виде блока порошковых электромагнитных муфт привода 13 вращения плоского ножа 12, при этом датчик 16 давления расположен перед форсунками 7 в камере. Между штуцером 6 для подвода теплоносителя и форсунками 7 расположен термоэлектрический генератор 22, выполненный в виде корпуса 23 с проходным каналом 24 для теплоносителя и комплектом дифференциальных термопар 25. «Горячие» концы 26 дифференциальных термопар 25 расположены внутри проходного канала 24 для теплоносителя, а их «холодные» концы 27 укреплены на поверхности 28 корпуса 23 термоэлектрического генератора 22. В ход 29 проходного канала 24 для теплоносителя термоэлектрического генератора 22 соединен со штуцером 6 для подвода теплоносителя, а его выход 30 соединен через трехходовой клапан 31 с форсунками 7. Профиль проходного канала 24 для теплоносителя корпуса 23 термоэлектрического генератора 22 выполнен в виде комбинированного сопла 32 с короткой суживающейся 33 частью, находящейся в зоне входа 29 проходного канала 24 и расширяющейся 34 части, расположенной до выхода 30 проходного канала 24.

Устройство для гранулирования удобрений работает следующим образом

Теплоноситель с температурой значительно превышающий температуру окружающей устройство для гранулирования удобрений по мере перемещения от входа 29 и проходного канала 24 к его выходу 30 интенсивно охлаждается. Это приводит к тому, что «горячие» концы 26 каждого элемента комплекта дифференциальных термопар 25 имеют различную, убывающую по длине проходного канала 24 температуру. Следовательно, образуются на каждом элементе комплекте дифференциальных термопар 25 электрический потенциал, определяющий разностью температур «холодных» концов 27, имеющих постоянное значение под воздействием температуры окружающей среды, и уменьшающейся температурой теплоносителя, изменяется в сторону снижения по ходу движения теплоносителя от входа 29 до выхода 30 проходного канала 24. В результате наблюдается падение термоЭДС термоэлектрического генератора, в результате нарушается нормированные параметры системы автоматизированного контроля и регулирования и, как следствие, снижение качества готового продукта.

Для поддержания постоянства температурного воздействия охлаждающегося теплоносителя на «горячие» концы 26 комплекта дифференциальных термопар 25, осуществлено движение скоростного напора движущегося потока теплоносителя с выполнением профиля проходного канала 24, поступает в короткую суживающуюся 33 часть комбинированного сопла 32 с заданной температурой и контактирует с первым по ходу движения потока элементов комплекта дифференциальной термопары 25, создавая нормированный (по условию работы термоэлектрического генератора 22) электрический потенциал. Конструктивное выполнение короткой суживающейся 33 части проходного канала 24 в виде комбинированного сопла 32 сводит воздействие окружающей среды к минимизации на движущийся поток теплоносителя и он практически не охлаждается.

Дальнейший переход теплоносителя в расширяющуюся 34 часть комбинированного сопла 31 способствует увеличению его скорости- эффект сопла Лаваля (см. ,например, стр. 191 Нащокин В.В Техническая Термодинамика и теплопередача. М. : Высшая школа 1980 - 469с., ил.) и скорость движущегося потока возрастает как следствие этого , увеличивается энергия удара потока теплоносителя при контакте с « горячими» концами 26 с выделением теплоты удара (см. , например, Седов Л.И. Механика сплошных сред.- М. : Недра, 1970-469с., ил.), что и компенсирует снижение температуры теплоносителя, походу его применения от входа 29 до выхода проходного канала 24. В результате поддерживается постоянство значений температурного воздействия по всей длине проходного канала 24 с последующим нормированным получением термоЭДС термоэлектрического генератора 22 при длительной эксплуатации.

Одна часть теплоносителя с температурой свыше 100°C (см., например, Кассен П.В., Гришаев И.Г. Основы техники гранулирования. М.: Химия , 1982. 282 с.), необходимой для сушки удобрений, поступает через штуцер 6 на выход 29 проходного канала 24 для теплоносителя корпуса 23 термоэлектрического генератора 22, где контактирует с «горячими» концами 26 дифференциальных термопар 25 , после чего через выход 30 направляется к трехходовому каналу 31 для смешивания со второй частью теплоносителя , разделенного после штуцера 6. В результате контакта теплоносителя с «горячими» концами 26 комплекта дифференциальных термопар 25, а «холодных» концов 27 - с воздухом помещения температурой от 15 до 20°C (в соответствии со СНиП 23-01-29 Строительная климатология. М.: Стройиздат, 2001), т.к. они расположены на поверхности 28 корпуса 23, на каждом элементе комплекта дифференциальных термопар 25 при использовании в качестве термопар, например, хромель- копеля возникает термоЭДС до 6,96 мВ (см., например, Иванова, Г.М Теплотехнические измерения и приборы. М.: Энергоатомиздат, 1984.230 с.). А это позволяет получить напряжение на выходе термоэлектрического генератора 22 в пределах 12-36 В (см., например, Технические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент. Справочник./Под. Общ. Ред. В.М.Зорина. М.: Энергоатомиздат, 1980.560 с.), что вполне достаточно для дежурного освещения помещения, в котором размещено устройство для гранулирования удобрений, и/или питания схем автоматизации и контроля процесса гранулирования удобрения. Следовательно, не требуется дополнительных затрат электрической энергии для дежурного освещения и/или схем автоматизации и контроля, что снижает энергоемкость и соответственно стоимость готового продукта.

Вторая часть теплоносителя, разделенного после штуцера 6, поступает к трехходовому каналу 31,где смешивается с первой частью теплоносителя, поступающего из выхода 30 проходного канала 24, и далее к форсункам 7 и в камеру сушки гранул 4. В камере сушки гранул 4 смешанный поток теплоносителя закручивается под действием избыточного давления, образуя вращающейся горячий газовый поток, величина подъемной силы которого определяется размером гранул, продавливаемых через решетку.

Качество сушки в камере сушки гранул 4 характеризуется длительностью витания гранул под воздействием избыточного давления вращающегося горячего газового потока теплоносителя, регулируемого регулятором давления 15, соединенного с датчиком давления 16.

При изменении размеров гранул, например уменьшении их, сокращается необходимая величина подъемной силы вращающегося горячего газового потока для обеспечения качественной сушки, т.е. длительности витания гранул в камере сушки гранул 4 до удаления через штуцеры 5 вывода газового продукта, что соответствует снижению давления теплоносителя, регистрируемого датчиком давления 16. При этом сигнал, поступающий с датчика давления 16,становится меньше, чем сигнал блока задания 18, и на выходе блока сравнения 17 появится сигнал положительной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 19 одновременно с сигналом от блока отрицательной обратной связи 20. В результате в электронном усилителе 19 компенсируется нелинейность характеристики привода 13 вращения плоского ножа 12. Сигнал с выхода электронного усилителя 19 поступает на вход магнитного усилителя 21, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на регулятор скорости вращения 14 в виде блока порошковых электромагнитных муфт. Положительная полярность сигнала электронного усилителя 19 вызывает увеличение тока возбуждения на входе магнитного усилителя 21.

В результате повышается момент от привода 13 и при вращении шнека 3 увеличенная масса перемещается к съемным решеткам из биметалла 8 с отверстиями 9, выполненными в виде усеченного конуса. Увеличение количества удобрения, проталкиваемого через отверстия 9 съемных решеток из биметалла 8 от меньшего основания 10 к большому основанию 11, приводит к возрастанию размеров решеток гранул. Удобрения, выходящие большего основания 11 отверстий 9, выполненных в виде усеченного конуса, срезается ножом 12, перемещающимся практически без зазора по поверхности классификатора. Полученные гранулы в результате взаимного воздействия подъемной силы вращающегося горячего потока теплоносителя и силы тяжести витают в полости камеры для сушки гранул 4, интенсивно сушатся и, приобретая меньший вес (часть влаги из гранул при контакте и теплоносителем испаряется), перемещаются к периферии вращающегося горячего газового потока и через штуцеры 5 выходят в виде готового продукта.
В связи с тем, что температура теплоносителя, контактирующего со съемными решетками из биметалла 8, более высокая, чем температура удобрения, поступающего на гранулирование, то наблюдается термовибрация съемных решеток из биметалла 8. В этом случае совместное воздействие как интенсивной турбуленции потока теплоносителя, обусловленной резким изменением направления движения его в камере для сушки гранул 4 и при выходе из штуцеров 5, так и термовибрации съемных решеток из биметалла 8 , практически устраняет случайное наливание гранулированного удобрения как на поверхности съемных решеток из биметалла 8 со стороны плоского ножа 12, так и к самой поверхности ножа.

При увеличении размеров гранул выше нормированных (рассчитанных из соотношения скорости привода 13 вращения или подачи удобрения шнеком 3 к съемным решеткам из биметалла 8 классификатора, и давления теплоносителя, поступающего из форсунок 7), возрастает величина подъемной силы вращающегося горячего газового потока, т.к. возросла тяжесть гранул, а качественная их сушка определяется заданным временем витания в камере для сушки гранул 4. В результате возрастает давление теплоносителя, поступающего из штуцера 6 к форсункам 7, что и регистрируется датчиком давления 16. При этом сигнал, поступающий с датчика давления 16, становится больше, чем сигнал блока задания 18, и на выходе блока сравнения 17 появится сигнал отрицательной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 19 одновременно с сигналом от блока отрицательной обратной связи 20. Сигнал с выхода электронного усилителя 19 поступает на вход магнитного усилителя 21, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на регулятор скорости вращения 14 в виде блока порошковых электромагнитных муфт. Отрицательная полярность сигнала электронного усилителя 19 вызывает уменьшение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 21. В результате уменьшается момент от привода 13 и при вращении шнека 3 уменьшенная масса удобрений перемещается к съемным решеткам из биметалла 8, и соответственно наблюдается уменьшение размеров гранул с последующим выходом в виде готового продукта через штуцеры 5.
Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в том, что выполнение проходного канала теплоносителя корпуса термоэлектрического генератора с профилем в виде комбинированного сопла обеспечивает получение заданного значения термоЭДС при длительной эксплуатации, что способствует нормированным параметрам работы системы и автоматизированного контроля и регулирования привода устройства гранулирования удобрений с последующим получением готового продукта.

Claims (1)

1. Устройство для гранулирования удобрений, содержащее цилиндрическую емкость со штуцером для вывода готового продукта и подвода теплоносителя через форсунки, разделенную на загрузочную камеру со шнеком и камеру сушки гранул посредством классификатора в виде решетки из биметалла и отверстиями в форме усеченного конуса с большим основанием в сторону плоского ножа, установленный под решеткой плоский нож с приводом вращения, причем привод вращения снабжен регулятором скорости вращения в виде порошковых электромагнитных муфт и регулятором давления с датчиком давления, при этом регулятор включает блок сравнения и блок задания, причем блок сравнения соединен с входом электронного усилителя, оборудованного блоком нелинейной обратной связи, а выход электронного усилителя соединен с выходом магнитного усилителя с выпрямителем, который на входе подключен к регулятору скорости привода вращения плоского ножа в виде блока порошковых магнитных муфт, кроме того, датчик давления расположен перед форсунками в камере для сушки гранул, при этом между штуцером подвода теплоносителя и форсунками расположен термоэлектрический генератор, выполненный в виде корпуса с проходным каналом для теплоносителя и комплексом дифференциальных термопар, причем горячие концы дифференциальных термопар расположены внутри корпуса термоэлектрического генератора, кроме того, вход проходного канала для теплоносителя термоэлектрического генератора соединен со штуцером для подвода теплоносителя, выход его соединен через трехходовой клапан с форсунками, отличающееся тем, что профиль проходного канала для теплоносителя корпуса термоэлектрического генератора выполнен в виде комбинированного сопла с короткой суживающейся частью, находящейся в зоне входа проходного канала, и расширяющейся частью, расположенной до его выхода.

   

Images