RU2412753C1

RU2412753C1 - Vibratory-centrifuge granulator

Info

Publication number: RU2412753C1
Application number: RU2009135800/05A
Authority: RU
Inventors: Татьяна Николаевна Ильина (RU); Татьяна Николаевна Ильина; Максим Владимирович Севостьянов (RU); Максим Владимирович Севостьянов; Евгений Александрович Шкарпеткин (RU); Евгений Александрович Шкарпеткин; Владимир Иванович Уральский (RU); Владимир Иванович Уральский
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2011-02-27

Abstract

FIELD: process engineering. ^ SUBSTANCE: invention relates to production of granules from powder materials and may be used in production of construction materials, chemical and petrochemical industries, power engineering, etc. Proposed granulator comprises foundation supporting loading hopper, material pretreatment device made up of compaction rollers with compacting shaped surface coupled with drive, and moving frame. Cylindrical drums are rigidly secured on the frame in vertical plane and furnished with central transverse bulkhead. ^ EFFECT: preset strength and density of granules as well as preset physical and mechanical properties. ^ 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для получения гранул, преимущественно из порошкообразных материалов, и может быть использовано в химической, нефтехимической, медицинской, строительных материалов и других отраслях промышленности.The invention relates to a device for producing granules, mainly from powdered materials, and can be used in chemical, petrochemical, medical, construction materials and other industries.

Известно устройство для гранулирования порошкообразных материалов, патент №2209661, МПК B01J 2/12 от 10.08.2003 г., включающее раму, водило с основным валом и приводом, формующие барабаны с подшипниками, дополнительный вал с зубчатым колесом и независимым приводом, центральное зубчатое колесо, установленное на раме с возможностью вращения вокруг своей оси, сателлиты, водила и барабаны, загрузочный бункер с дозатором, компрессором, загрузочным трубопроводом и разгрузочным приемником, причем концы распределительной части загрузочного трубопровода сообщены с барабанами через отверстия в их крышках.A known patent is № 2209661, IPC B01J 2/12 of 08/10/2003, including a frame, carrier with a main shaft and a drive, forming drums with bearings, an additional shaft with a gear wheel and an independent drive, a central gear wheel mounted on the frame with the possibility of rotation around its axis, satellites, carrier and drums, a loading hopper with a dispenser, a compressor, a loading pipe and a discharge receiver, the ends of the distribution part of the loading pipe with obscheny drum through the holes in their caps.

Недостатком известного устройства является невозможность гранулирования различных по плотности и крупности исходных материалов, отсутствие возможности их предварительной подготовки и однотипность совершаемого движения формующих барабанов, что замедляет процесс формования гранул, снижает эффективность процесса и отрицательно влияет на качество получаемого продукта.A disadvantage of the known device is the inability to granulate source materials of various densities and coarseness, the lack of the possibility of their preliminary preparation and the uniformity of the perfect movement of forming drums, which slows down the process of forming granules, reduces the efficiency of the process and negatively affects the quality of the resulting product.

Известен также гранулятор по а.с. 1662667, МПК B01J 2/12 от 15.07.91, включающий соединенные между собой наружный барабан и соосно установленный в нем внутренний цилиндрический барабан, снабженный на загрузочном конце подпорным кольцом и устройством для ввода гранулируемого материала и на противоположном разгрузочном конце - перфорированной обечайкой для отсева мелкой фракции и возврата ее в наружный барабан, привод вращения и раму, а также вибратор, соединенный с наружным барабаном и рамой посредством шарнира, и соединенный также шарниром с внутренним барабаном. При этом на внутреннем барабане установлена перфорированная труба для подачи горячего воздуха, на торце перфорированной обечайки закреплен раструб, наружный барабан выполнен в виде усеченного конуса, а внутренний барабан укреплен в наружном посредством упругих элементов.A granulator according to A.S. is also known. 1662667, IPC B01J 2/12 of 07.15.91, including an outer drum connected together and an inner cylindrical drum coaxially mounted in it, provided with a retaining ring at the loading end and a device for introducing granular material and at the opposite unloading end with a perforated shell for fine screening fraction and return it to the outer drum, a rotation drive and a frame, as well as a vibrator connected to the outer drum and the frame by means of a hinge, and also connected by a hinge to the inner drum. At the same time, a perforated pipe for supplying hot air is installed on the inner drum, a bell is fixed at the end of the perforated shell, the outer drum is made in the form of a truncated cone, and the inner drum is fixed in the outer by elastic elements.

Недостатком описанного гранулятора также является отсутствие предподготовки гранулируемого материала и возможности его постадийного гранулирования, а также однообразность движения формующего барабана.A disadvantage of the described granulator is also the lack of pre-treatment of the granulated material and the possibility of its stepwise granulation, as well as the uniformity of movement of the forming drum.

Наиболее близким техническим решением является устройство для гранулирования по а.с. №1030003, МПК B01J 2/00 от 23.07.83, содержащее цилиндрический барабан, привод, коленчатый вал, на котором закреплен барабан, средство для подачи гранулируемого материала и средство для выгрузки гранул, бункер и сборник, причем продольная ось барабана совпадает с осью коленчатого вала, параллельной оси его вращения, средство для подачи гранулируемого материала выполнено телескопическим, жестко закреплено на внешней цилиндрической поверхности барабана и шарнирно связано с бункером.The closest technical solution is a device for granulation by A. with. No. 1030003, IPC B01J 2/00 of 07.23.83, containing a cylindrical drum, a drive, a crankshaft on which a drum is fixed, means for feeding granular material and means for unloading granules, a hopper and a collector, the longitudinal axis of the drum coinciding with the axis of the crankshaft shaft parallel to the axis of rotation, the means for feeding the granular material is made telescopic, rigidly fixed to the outer cylindrical surface of the drum and pivotally connected to the hopper.

В известном устройстве также отсутствует возможность предподготовки материала, что не позволяет перерабатывать различные по плотности и крупности исходные материалы и снижает эффективность процесса гранулирования, а также, несмотря на большую по сравнению с аналогами подвижность рамы, несущей формующий барабан, однообразность траектории перемещения формующего барабана, что отрицательно влияет на эффективность и качество гранулирования материала.The known device also lacks the possibility of pre-treatment of the material, which does not allow to process raw materials of various densities and sizes and reduces the efficiency of the granulation process, and also, despite the greater mobility of the frame carrying the forming drum, the uniformity of the trajectory of movement of the forming drum, which negatively affects the efficiency and quality of the granulation of the material.

Задачей, стоящей перед настоящим изобретением, является расширение технологических возможностей устройства, заключающихся в возможности гранулирования различных по плотности и грансоставу исходных материалов, а также повышения эффективности и качества гранулирования.The challenge facing the present invention is to expand the technological capabilities of the device, consisting in the possibility of granulation of different density and granular composition of the starting materials, as well as improving the efficiency and quality of granulation.

Поставленная задача решаетсяThe problem is solved

А - путем обеспечения предварительной подготовки исходного материала за счет снабжения гранулятора дополнительным устройством предподготовки, размещенным после приемного бункера, включающим два пресс-валка с профильной прессующей поверхностью;A - by providing preliminary preparation of the starting material by supplying the granulator with an additional pre-treatment device located after the receiving hopper, including two press rolls with a profile pressing surface;

Б - путем обеспечения постадийной обработки материала за счет снабжения гранулятора блоком формования, состоящим из трех цилиндрических барабанов, сообщенных между собой и жестко закрепленных на раме в вертикальной плоскости;B - by providing step-by-step processing of the material by supplying the granulator with a molding unit consisting of three cylindrical drums, interconnected and rigidly mounted on the frame in a vertical plane;

В - за счет закрепления рамы на эксцентриковых валах, соединенных между собой промежуточным валом и связанных с приводом, которые закреплены в неподвижных опорах, размещенных на станине, и соединения с ползунами вертикальных направляющих опорных стоек.B - by securing the frame on eccentric shafts connected to each other by an intermediate shaft and connected to the drive, which are fixed in fixed supports placed on the bed, and connecting to the sliders of the vertical guides of the support posts.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что гранулятор снабжен дополнительным устройством предподготовки, расположенным после приемного бункера и выполненным в виде двух прессующих валков с профильной формующей поверхностью. Средство для перемещения барабанов по окружности выполнено в виде двух соединенных между собой промежуточным валом и связанных с приводом эксцентриковых валов, закрепленных в опорах, размещенных на станине и соединенных с ползунами вертикальных направляющих опорных стоек. Ползуны связаны с рамой, на которой закреплены барабаны. Формующее устройство выполнено в виде блока из трех сообщенных между собой цилиндрических барабанов, жестко закрепленных на раме в вертикальной плоскости и оснащенных поперечными центральными перегородками; верхний из барабанов, выполненный с разгрузочными окнами на торцах, содержит размещенные по обе стороны перегородки, наклонные вибролотки, угол наклона к горизонту которых составляет β=5-10°, подпружиненные и направленные в сторону разгрузочных окон; средний формующий барабан содержит размещенные попарно по обе стороны центральной перегородки усеченные конусы, расположенные по длине его корпуса, большими основаниями в сторону перегородки, выполненные с изменяемым углом наклона боковой образующей конуса к горизонтали в приделах γ=1÷3°; нижний формующий барабан, сообщенный со средним посредством центрального соединительного патрубка, содержит расположенные по обе стороны центральной перегородки усеченные конусы, выполненые с изменяемым углом наклона боковой образующей конуса к горизонтали в пределах φ=2÷4, они направлены меньшими основаниями в сторону центральной перегородки, а на торцевых поверхностях нижнего формующего барабана жестко закреплены тороидальные камеры, создающие дополнительный объем. Формующие цилиндрические барабаны жестко закреплены на подвижной раме. Рама своей нижней частью закреплена на шейках эксцентриковых валов, а верхней частью соединена с ползунами вертикальных направляющих, что позволяет формующим барабанам, жестко закрепленным на раме, совершать сложные движения в различных направлениях.The essence of the invention lies in the fact that the granulator is equipped with an additional pre-treatment device located after the receiving hopper and made in the form of two press rolls with a profile forming surface. The tool for moving the drums around the circle is made in the form of two interconnected by an intermediate shaft and associated with the drive of the eccentric shafts, mounted in supports placed on the frame and connected to the sliders of the vertical guides of the support posts. The sliders are connected to the frame on which the drums are fixed. The forming device is made in the form of a block of three cylindrical drums interconnected, rigidly fixed to the frame in a vertical plane and equipped with transverse central partitions; the top of the drums, made with unloading windows at the ends, contains inclined vibratory traps located on both sides of the partition, the angle of inclination to the horizon of which is β = 5-10 °, spring-loaded and directed towards the unloading windows; the middle forming drum contains truncated cones placed in pairs on both sides of the central partition, located along the length of its body, with large bases towards the partition, made with a variable angle of inclination of the side generatrix of the cone to the horizontal in the aisles γ = 1 ÷ 3 °; the lower forming drum, in communication with the middle through the central connecting pipe, contains truncated cones located on both sides of the central partition, made with a variable angle of inclination of the lateral generatrix of the cone to the horizontal within φ = 2 ÷ 4, they are directed by smaller bases towards the central partition, and toroidal chambers are rigidly fixed on the end surfaces of the lower forming drum, creating an additional volume. The forming cylindrical drums are rigidly fixed to the movable frame. The frame with its lower part is fixed to the necks of the eccentric shafts, and the upper part is connected to the sliders of the vertical guides, which allows the forming drums rigidly fixed to the frame to make complex movements in different directions.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами.The invention is illustrated graphic materials.

На фиг.1 изображена схема общего вида формующего устройства;Figure 1 shows a diagram of a General view of the forming device;

На фиг.2 представлен вид формующего устройства и привода гранулятора;Figure 2 presents a view of the forming device and the drive of the granulator;

На фиг.3 вид устройства предподготовки.Figure 3 is a view of the pre-treatment device.

Гранулятор содержит станину 1 с закрепленным на ней приемным бункером 2. После бункера на станине на горизонтальном валу 3 установлены прессующие валки 4 с профильной прессующей поверхностью, связанные с приводом 5 (фиг.1). Валки установлены с возможностью изменения угла взаимного расположения в пределах α=45-90° (фиг.2). На станине 1 неподвижно закреплены опорные стойки 6, несущие вертикальные направляющие 7 с ползунами 8, с которыми посредством шарниров 9 своей верхней частью связана рама 10, нижней частью, в свою очередь, связанная с эксцентриковыми валами 11, закрепленными в неподвижных опорах 12.The granulator comprises a bed 1 with a receiving hopper 2 mounted on it. After the hopper, press rolls 4 with a profile pressing surface connected to the drive 5 are installed on the horizontal shaft 3, connected to the drive 5 (Fig. 1). The rolls are installed with the possibility of changing the angle of relative position within α = 45-90 ° (figure 2). Support struts 6 are fixedly fixed on the bed 1, bearing vertical guides 7 with sliders 8, with which the frame 10 is connected with its upper part via hinges 9, the lower part, in turn, connected with the eccentric shafts 11 fixed in the fixed supports 12.

Эксцентриковые валы 11 соединены между собой промежуточным валом 13, взаимодействующие посредством зубчатой передачи 14, и связаны с основным регулируемым приводом (не показан). На раме 10 жестко закреплены в вертикальной плоскости цилиндрические барабаны 15, 16 и 17, представляющие собой формующее устройство (фиг.1, 2). Внутри каждого из барабанов установлена центральная поперечная перегородка 18, разделяющая барабан на две равные камеры (фиг.1). Верхний формующий барабан 15 выполнен с разгрузочными окнами 19 на торцовых поверхностях. Внутри барабана 15, по обе стороны перегородки 18, установлены подпружиненные наклонные лотки 20, угол наклона к горизонтали которых составляет β=5÷10°, зависящий от плотности гранулируемого материала, и они направлены в сторону разгрузочных окон 19. Внутри среднего формующего барабана 16, соединенного эластичными патрубками 21 с верхним барабаном 15, по обе стороны от перегородки 18, для заполнения барабана гранулятом до необходимого уровня, попарно размещены усеченные конусы 22, причем пары установлены большими основаниями в сторону перегородки 18. Нижний формующий барабан 17, сообщенный с средним посредством центрального соединительного патрубка 23 содержит, расположенные по обе стороны перегородки усеченные конусы 24, направленные меньшими основаниями в сторону перегородки 18. На торцовых поверхностях формующего барабана 17 размещены тороидальные камеры 25 и разгрузочное устройство 26 (фиг.1).The eccentric shafts 11 are interconnected by an intermediate shaft 13, interacting by means of a gear train 14, and connected to a main adjustable drive (not shown). On the frame 10, cylindrical drums 15, 16 and 17 are rigidly fixed in a vertical plane, which are a forming device (Figs. 1, 2). Inside each of the drums, a central transverse partition 18 is installed, dividing the drum into two equal chambers (Fig. 1). The upper forming drum 15 is made with unloading windows 19 on the end surfaces. Inside the drum 15, on both sides of the partition 18, spring-loaded inclined trays 20 are installed, the angle of inclination to the horizontal of which is β = 5 ÷ 10 °, depending on the density of the granulated material, and they are directed towards the discharge windows 19. Inside the middle forming drum 16, connected by elastic pipes 21 with the upper drum 15, on both sides of the partition 18, to fill the drum with granulate to the required level, truncated cones 22 are placed in pairs, and the pairs are installed with large bases towards the partition 18. The lower forming drum 17, in communication with the middle one through the central connecting pipe 23, contains truncated cones 24 located on both sides of the partition and directed by smaller bases toward the partition 18. Toroidal chambers 25 and a discharge device 26 are placed on the end surfaces of the forming drum 17 (FIG. .one).

Гранулятор работает следующим образом.The granulator works as follows.

Загрузка исходного материала производится через загрузочный бункер 2, затем через загрузочный патрубок материал попадает в устройство предподготовки, т.е. в прессующие валки 4, установленные под углом α=45-90°, так как при α<45° затрудняется загрузка материала в барабан, а при α>90° ухудшается равномерность подачи материала. Установленные на общем валу 3, получающие вращение от электропривода 5 (фиг.1, 3), где благодаря профилированной прессующей поверхности происходит предварительное формование гранул различной формы и размеров из материалов различного состава и плотности. Образовавшиеся зародыши гранул через загрузочный патрубок попадают в верхний барабан 15, перемещение которого осуществляется в вертикальной плоскости. Затем по вибролоткам 20, установленным под наклоном к горизонтали β=5-10° (при β<5° ухудшается транспортирующая способность вибролотка, а при β>10° значительно увеличивается скорость перемещения материала в верхнем барабане, что приведет к переполнению среднего барабана), через загрузочные окна 19 и эластичные соединительные патрубки 21 зародыши гранул поступают в средний барабан 16 с усеченными конусами 22, где происходит их скатывание. В среднем барабане 16 осуществляется перемещение материала по элипсовидной траектории, а усеченные конусы установлены внутри барабана для лучшего скатывания, т.к. они придают движению материала осевую составляющую. Усеченные конусы 22 выполнены с углом наклона образующей к горизонтали γ=1-3°, т.к. при γ<1° значительно ухудшается пропускная способность среднего барабана, а при γ>3° уменьшается время нахождения материала в барабане, что не обеспечивает качественного гранулирования на данной стадии. Далее гранулят, через центральный соединительный патрубок 23, попадает в барабан, содержащий усеченные конусы 24. В нижнем барабане 17 перемещение материала происходит по круговой траектории. Затем гранулы попадают в тороидальные камеры 25, где происходит интенсивное формование гранул. В этом барабане усеченные конусы 24 выполнены с углом наклона образующей к горизонтали φ=2-4°, т.к. при φ<2° наблюдается недостаточное питание тороидальных камер, а при φ>4° происходит переполнение их гранулятом и уменьшается время обработки, что отрицательно сказывается на придании гранулам сферической формы и упрочнении их поверхностного слоя. Выгрузка готового продукта осуществляется через разгрузочное устройство 26 (фиг.1).The feed is loaded through the feed hopper 2, then through the feed nozzle the material enters the pre-treatment device, i.e. into the press rolls 4 installed at an angle α = 45-90 °, since at α <45 ° loading of the material into the drum is difficult, and at α> 90 ° the uniformity of the material supply is worsened. Installed on a common shaft 3, receiving rotation from an electric drive 5 (Figs. 1, 3), where, thanks to a profiled pressing surface, granules of various shapes and sizes are preformed from materials of various compositions and densities. The resulting granule nuclei through the loading pipe fall into the upper drum 15, the movement of which is carried out in a vertical plane. Then, along the vibratory trays 20, installed at an inclination to the horizontal β = 5-10 ° (at β <5 °, the transporting ability of the vibratory tray deteriorates, and at β> 10 ° the speed of material movement in the upper drum increases significantly, which will lead to overfilling of the middle drum), through the loading windows 19 and the elastic connecting pipes 21, the granule nuclei enter the middle drum 16 with truncated cones 22, where they roll. In the middle drum 16, the material is moved along an ellipsoidal path, and the truncated cones are installed inside the drum for better rolling, because they give an axial component to the movement of the material. The truncated cones 22 are made with the angle of inclination of the generatrix to the horizontal γ = 1-3 °, because at γ <1 °, the throughput of the middle drum significantly deteriorates, and at γ> 3 °, the residence time of the material in the drum decreases, which does not provide high-quality granulation at this stage. Next, the granulate, through the central connecting pipe 23, enters a drum containing truncated cones 24. In the lower drum 17, the material is moved in a circular path. Then the granules enter the toroidal chambers 25, where the granules are intensively formed. In this drum, the truncated cones 24 are made with an angle of inclination of the generatrix to the horizontal of φ = 2-4 °, because at φ <2 °, insufficient supply of toroidal chambers is observed, and at φ> 4 ° they overflow with granulate and reduce processing time, which negatively affects the spherical shape of granules and hardening of their surface layer. Unloading of the finished product is carried out through the unloading device 26 (figure 1).

При этом рычажный механизм, включающий ползуны 8, движущиеся по вертикальным направляющим 7, эксцентриковые валы 11, соединенные между собой параллельным им промежуточным валом 13, получающие вращение от основного привода (не показан), заставляет подвижную раму 10 с жестко закрепленными на ней формующими барабанами 15, 16 и 17 совершать колебательные движения по различной траектории, что значительно повышает эффективность и качество гранулирования.At the same time, the lever mechanism, including sliders 8, moving along vertical guides 7, eccentric shafts 11, interconnected by a parallel intermediate shaft 13, receiving rotation from the main drive (not shown), forces the movable frame 10 with forming drums 15 fixed to it , 16 and 17 to perform oscillatory movements along different trajectories, which significantly increases the efficiency and quality of granulation.

Использование предлагаемого вибрационно-центробежного гранулятора позволяет обеспечивать получение гранул из материалов различных по плотности и грансоставу, чем расширяет его технологические возможности, а также повышает эффективность и качество гранулирования.The use of the proposed vibration-centrifugal granulator allows for the production of granules from materials of different density and granular composition, thereby expanding its technological capabilities, as well as increasing the efficiency and quality of granulation.

Использование предлагаемого вибрационно-центробежного гранулятора позволяет обеспечивать получение:Using the proposed vibration-centrifugal granulator allows to obtain:

- гранулируемого материала заданной прочности и плотности за счет изменения кинематики движения формующих барабанов и величины динамического воздействия;- granular material of a given strength and density due to changes in the kinematics of motion of the forming drums and the magnitude of the dynamic effect;

- гранул с заданными физико-механическими характеристиками, плотностью, прочностью, размерами и др. из формуемых материалов с различными пластическими свойствами.- granules with predetermined physicomechanical characteristics, density, strength, size, etc. from molded materials with various plastic properties.

Таким образом, задачи, стоящие перед предлагаемым изобретением, решены.Thus, the challenges facing the invention are solved.

Claims

1. A vibration-centrifugal granulator containing a bed with a frame on which a forming device in the form of a cylindrical drum is rigidly fixed, a drive, means for feeding and unloading granulated material, a receiving hopper and means for moving the drum around a circle, the shaft axis of which coincides with the axis of the drum and parallel to the axis of its rotation, characterized in that it further comprises a pre-treatment device located after the receiving hopper, the forming device is made in the form of a block of three communicated between the cylindrical drums are rigidly fixed to the frame in a vertical plane and equipped with a central transverse partition, the means for moving the drums is made in the form of two interconnected by an intermediate shaft and connected to the drive by eccentric shafts, mounted in fixed bearings placed on the frame, while the device pre-treatment is made in the form of two press rolls with a profile forming surface, the frame with its lower part is fixed on the necks of the eccentric shafts, and the upper part is soy inena with the sliders of the vertical guides of the support posts, the upper of the cylindrical drums of the forming device, made with unloading windows at the ends, contains inclined vibratory trays located on both sides of the partition, spring-loaded and directed towards the unloading windows, the middle cylindrical drum contains placed in pairs on both sides the central septum truncated cones located along the length of its body, with large bases towards the septum, and the lower cylindrical drum, with bschenny with the second by a central connecting pipe, comprises on either side of central septum truncated cones directed smaller bases towards the latter, and on the lower end surfaces of the cylindrical drum are rigidly fixed toroidal chamber.

2. The granulator according to claim 1, characterized in that the angle of inclination of the axis of the driven press roll can vary relative to the horizontal plane passing through the axis of rotation of the lead press roll by an angle within the range of α = 45 ÷ 90 °.

3. The granulator according to claim 1, characterized in that the vibratory trays are installed at an angle to the horizon within β = 5 ÷ 10 °.

4. The granulator according to claim 1, characterized in that two pairs of truncated cones are installed inside the middle drum, made with a variable angle of inclination of the lateral generatrix of the cone to the horizontal within γ = 1 ÷ 3 °.

5. The granulator according to claim 1, characterized in that the cones of the lower drum are mutually opposed and are made with a variable angle of inclination of the lateral generatrix of the cone to the horizontal within φ = 2 ÷ 4 °.