RU2765418C2

RU2765418C2 - Method for granular material granulation, granulator for granular material with flat die

Info

Publication number: RU2765418C2
Application number: RU2020122104A
Authority: RU
Inventors: Петер ПЕЦЯР; Роман ФЕКЕТЕ; Мариан ПЕЦЯР; Оливер МАЧО
Original assignee: Словацкий технический университет в Братиславе
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2018-12-08
Publication date: 2022-01-31
Also published as: EP3720593A1; RU2020122104A; WO2019111236A1; RU2020122104A3; SK8256Y1; SK2722017U1

Abstract

FIELD: materials granulation.

SUBSTANCE: granulation of the material takes place by cutting and/or breaking apart portions of the agglomerate at the edges of the holes, preferably at the edges of the holes opposite the approaching blade. Granulator of granular material with a flat matrix with a drive device, complete with a motor with a gear wheel, a shaft, a feed hopper and an unload hopper, is made at least in the form of a single-level structure, in which at the first level the shaft is attached to an inner casing with a set of blades reaching the outer casing and resting on a flat matrix, while the blades are located relative to the plane of the flat matrix at an angle of inclination alpha from 5 to 50°. In a two-level granulator design, the first level follows the second level in the vertical direction, and the shaft can be common to both levels. The flat die is made in the form of a sieve or a perforated sheet with the shape of holes from a triangle to a semicircular ellipse with an inclined, strongly conical shape, or a perforated sheet with round holes.

EFFECT: obtaining granules of the required size without the formation of a large amount of dust or powdery particles at high productivity.

14 cl, 8 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение описывает гранулятор зернистого материала с плоской матрицей, а также новый способ грануляции твердого и/или полутвердого агломерата для получения гранулята требуемого размера. Изобретение относится к области машиностроения, химии, пищевой или фармацевтической промышленности, а также к технологиям вторичной переработки материалов.The invention describes a flat die granulator and a novel process for granulating a solid and/or semi-solid agglomerate to obtain a granulate of the desired size. The invention relates to the field of mechanical engineering, chemistry, food or pharmaceutical industry, as well as to technologies for the recycling of materials.

Предшествующий уровень техникиPrior Art

Порошковые многокомпонентные материалы представляют собой системы, состоящие из соприкасающихся друг с другом частиц, при этом они образованы частицами твердой, жидкой и газовой фаз. Грануляция представляет собой процесс агломерации 3-фазной смеси с мелкозернистой твердой фазой, характеризуемой, как минимум, одним механизмом связывания частиц, образующих субстанцию.Powder multicomponent materials are systems consisting of particles in contact with each other, while they are formed by particles of solid, liquid and gas phases. Granulation is the process of agglomeration of a 3-phase mixture with a fine-grained solid phase, characterized by at least one mechanism of binding particles forming a substance.

Один из способов грануляции представляет собой процесс дробления существующих более крупных частиц в гранулят с точно определенными размерами частиц. Данный способ состоит из нескольких этапов, при этом на первом этапе из материала производится агломерат с требуемыми физическими свойствами, определяющими жесткость, прочность, твердость, растворимость и другие характеристики. Данная операция может представлять собой одноосное брикетирование, грануляцию, уплотнение между гладкими и профилированными цилиндрами или экструзию, при этом промежуточный продукт представляет собой не точно определенные по размеру частицы, а гранулы, экструдаты различной длины или, соответственно, гладкую бесконечную полосу. Полученный промежуточный продукт необходимо измельчить в устройствах, служащих для получения гранул определенного размера. До настоящего времени для такого процесса использовались мельницы, в основном, ножевые, молотковые или штифтовые. Для измельченного материала характерно образование большого количества порошка (или пыли), так как используемые мельницы характеризуются высокой частотой вращения рабочего органа (молотков/лопаток). Данный материал требует сортировки и его можно подвергнуть повторной процедуре агломерации в виде вторичного сырья. Однако при большой доле порошка, повторно подвергающегося агломерации, возникает циркуляция большого количества материала, что требует изготовления устройств большей емкости.One method of granulation is the process of crushing existing larger particles into granules with precisely defined particle sizes. This method consists of several stages, while at the first stage an agglomerate is produced from the material with the required physical properties that determine rigidity, strength, hardness, solubility and other characteristics. This operation can be uniaxial briquetting, granulation, compaction between smooth and profiled cylinders or extrusion, whereby the intermediate product is not exactly sized particles, but granules, extrudates of various lengths or, respectively, a smooth endless strip. The resulting intermediate product must be crushed in devices that serve to obtain granules of a certain size. So far, mills, mainly knife, hammer or pin mills, have been used for this process. The crushed material is characterized by the formation of a large amount of powder (or dust), since the mills used are characterized by a high rotational speed of the working body (hammers / blades). This material requires sorting and can be re-agglomerated as a recycled material. However, with a large proportion of the powder re-agglomerated, a large amount of material is circulated, which requires the manufacture of devices with a larger capacity.

В публикации CN 204122070 U описывается гранулятор с плоской матрицей и рядом отверстий. Материал пластичной консистенции перемещается через цилиндры, катящиеся по плоской матрице. При этом прокатывающиеся цилиндры функционируют как мельница в местах, где на плоской матрице присутствуют отверстия, следовательно, такую конструкцию нежелательно использовать при переработке более твердых материалов по причине нежелательного дробления материала в пыль.CN 204122070 U describes a flat die granulator with a series of holes. Material of plastic consistency moves through cylinders rolling on a flat matrix. At the same time, the rolling cylinders function as a mill in places where holes are present on a flat die, therefore, this design is undesirable when processing harder materials due to undesirable crushing of the material into dust.

Таким образом, необходимо решение, предусматривающее использование гранулятора с плоской матрицей для переработки приготовленного агломерата в гранулят требуемого размера без образования большого количества пыли или порошкообразных частиц. Устройство должно иметь высокую производительность и быть простым в применении, а отдельные параметры процесса должны легко контролироваться.Thus, a solution is needed to use a flat die granulator to process the prepared agglomerate into a granulate of the required size without generating a large amount of dust or powdery particles. The device should have high performance and be easy to use, and individual process parameters should be easy to control.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Вышеописанные недостатки в значительной степени устраняются за счет применения способа грануляции зернистого материала в форме грануляции предварительно подготовленного твердого и/или полутвердого агломерата, где твердый и/или полутвердый агломерат помещается на плоскую матрицу с рядом отверстий, через которые проходит агломерат, который непрерывно перемещается по плоской матрице в соответствии с описываемым изобретением, суть которого заключается в том, что плоская матрица и как минимум одна наклонная лопатка находятся во взаимно относительном вращательном движении. Нижняя часть лопатки во время относительного вращательного движения выталкивает частицы агломерата к отверстиям в плоской матрице, в результате чего, по меньшей мере, с частью агломерата грануляция происходит путем разрезания и/или разрушения частиц агломерата на кромках отверстий, предпочтительно тех, которые расположены противоположно приближающейся лопатке. При относительном вращательном движении как минимум одна наклонная лопатка опирается на плоскую матрицу. Перерабатываемый агломерат распадается на частицы, размер которых соответствует отверстиям в плоской матрице. Затем переработанный агломерат падает в пространство под плоской матрицей.The disadvantages described above are largely eliminated by applying a method of granulating granular material in the form of granulating a pre-prepared solid and/or semi-solid agglomerate, where the solid and/or semi-solid agglomerate is placed on a flat matrix with a number of holes through which the agglomerate passes, which continuously moves along the flat matrix in accordance with the described invention, the essence of which lies in the fact that a flat matrix and at least one inclined blade are in mutual relative rotational motion. The lower part of the blade during the relative rotational movement pushes the agglomerate particles to the holes in the flat matrix, as a result of which at least part of the agglomerate is granulated by cutting and/or breaking the agglomerate particles at the edges of the holes, preferably those located opposite to the approaching blade . With relative rotational motion, at least one inclined blade rests on a flat matrix. The processed agglomerate breaks up into particles, the size of which corresponds to holes in a flat matrix. The recycled agglomerate then falls into the space below the flat die.

Относительное вращательное движение между плоской матрицей и как минимум одной лопаткой может быть обеспечено вращением лопатки или нескольких лопаток на неподвижной плоской матрице, либо плоская матрица может вращаться под неподвижной лопаткой или несколькими неподвижными лопатками, а также сочетанием двух вышеупомянутых вариантов, при этом скорость вращения может дифференцированно регулироваться.The relative rotational movement between the flat die and at least one blade can be provided by rotating the blade or several blades on a fixed flat die, or the flat die can be rotated under a fixed blade or several fixed blades, as well as a combination of the two above options, while the rotation speed can be differentially be regulated.

Значимый эффект процесса грануляции согласно описываемому изобретению обусловлен возникновением сдвиговых напряжений в частицах агломерата, которые перемещаются по поверхности плоской матрицы, где они ударяются о кромки отверстий, вследствие чего наклон лопатки или нескольких лопаток обеспечивают вдавливание распавшейся частицы в отверстие, что приводит к калибровке размера частицы в соответствии с размером отверстия.The significant effect of the granulation process according to the described invention is due to the occurrence of shear stresses in the agglomerate particles that move along the surface of a flat matrix, where they hit the edges of the holes, as a result of which the inclination of the blade or several blades ensures that the decomposed particle is pressed into the hole, which leads to the calibration of the particle size in according to hole size.

Предпочтительно проводить регулировку, при которой лопатка или несколько лопаток наклонены к плоскости плоской матрицы в диапазоне от 5° до 50°. В данном случае лопатка обеспечивает разрезание агломерата на кромке отверстия, продавливание разрезанной частицы через отверстие, а также проталкивание полученного материала на плоскую матрицу, при этом лопатка не повреждает оставшийся необработанный материал. Наиболее эффективным является угол наклона от 20° до 30°, в частности, 25°.It is preferable to carry out an adjustment in which the blade or several blades are inclined to the plane of the flat matrix in the range from 5° to 50°. In this case, the spatula cuts the agglomerate at the edge of the hole, pushes the cut particle through the hole, and also pushes the resulting material onto a flat die, while the spatula does not damage the remaining raw material. The most effective is the angle of inclination from 20° to 30°, in particular 25°.

Вращающиеся лопатки находятся в аналогичных устройствах для переработки материалов, которые обычно используются в качестве питателей, распределителей или разделителей материала, иногда они устанавливаются в загрузочном бункере, где они выравнивают материал, поступающий на матрицы, размещенный под загрузочным бункером. В описываемом изобретении лопатки выполняют функцию механического разрушения во взаимодействии с кромками отверстий. Описываемый способ предусматривает перемещение предварительно приготовленного твердого и/или полутвердого агломерата на плоскую матрицу, при этом размеры частиц материала превышает размеры отверстий плоской матрицы. Термины «твердый или полутвердый» означают то, что частицы агломерата могут быть разрезаны и/или измельчены, то есть, агломерат не имеет пастообразной или пюреобразной консистенции. Это позволяет создавать необходимое напряжение сдвига и разрезающее напряжение в частице при попадании частицы между кромкой отверстия и краем лопатки. Естественно, передача усилия от лопатки к конкретной частице не обязательно должна быть прямой, она может производиться путем контакта с другими частицами агломерата.Rotary vanes are found in similar material handling devices that are commonly used as feeders, distributors or material separators, sometimes they are installed in the feed hopper where they level the material entering the dies placed under the feed hopper. In the described invention, the blades perform the function of mechanical destruction in interaction with the edges of the holes. The described method involves moving a pre-prepared solid and/or semi-solid agglomerate onto a flat matrix, while the particle size of the material exceeds the dimensions of the holes of the flat matrix. The terms "solid or semi-solid" mean that the particles of the agglomerate can be cut and/or crushed, that is, the agglomerate does not have a pasty or puree-like consistency. This allows you to create the necessary shear stress and cutting stress in the particle when the particle enters between the edge of the hole and the edge of the blade. Naturally, the transfer of force from the blade to a particular particle does not have to be direct, it can be done by contact with other particles of the agglomerate.

В соответствии с характеристиками перерабатываемого агломерата относительное вращение между плоской матрицей и лопаткой или несколькими лопатками, соответственно, может быть изменено во время обработки, при этом данное изменение может быть предпочтительным в некоторых ситуациях, если наклон лопатки изменяется в процессе грануляции материала. Уменьшение угла наклона лопаток увеличивает усилие, направленное в сторону нормали плоской матрицы, таким образом, увеличивается и часть силы, которая выталкивает измельченные частицы через отверстия плоской матрицы.According to the characteristics of the agglomerate being processed, the relative rotation between the flat die and the paddle or multiple paddles, respectively, can be changed during processing, and this change may be preferable in some situations if the blade slope changes during material granulation. Reducing the angle of inclination of the blades increases the force directed towards the normal of the flat matrix, thus increasing the part of the force that pushes the crushed particles through the holes of the flat matrix.

Для достижения оптимальных результатов грануляции предпочтительно повторять процесс в несколько этапов с различной геометрией плоской матрицы или с другой геометрией лопатки или лопаток, соответственно, при этом предпочтительно, чтобы материал, выходящий из отверстий первой плоской матрицы, падал непосредственно на вторую ступень, то есть, на вторую плоскую матрицу с лопаткой или несколькими лопатками. Постепенная переработка материала лопатками в два или более этапа дает преимущество в виде высокой производительности при максимально точном достижении требуемых размеров получаемого гранулята.In order to achieve optimal granulation results, it is preferable to repeat the process in several stages with different flat die geometries or with different blade or blade geometries, respectively, while it is preferable that the material exiting the openings of the first flat die falls directly onto the second stage, i.e. onto a second flat die with a blade or multiple blades. Gradual processing of the material with blades in two or more stages gives the advantage of high productivity with the most accurate achievement of the required dimensions of the resulting granulate.

Недостатки уровня развития техники в значительной степени устраняются конструкцией гранулятора и использованием плоской матрицы для постепенного отсоединения твердого и/или полутвердого агломерата. Гранулятор укомплектован корпусом в форме окружности, приводом, загрузочным бункером и плоской матрицей с рядом отверстий в соответствии с описываемым изобретением, предусматривающим наличие как минимум одной лопатки, которая может вращаться в корпусе гранулятора таким образом, чтобы лопатка или несколько лопаток вращались рядом над поверхностью плоской матрицы. Плоская матрица должна иметь круглую или округлую горизонтальную поверхность. В устройстве должны быть установлены как минимум две лопатки, радиально прикрепленные к ведущему вертикально ориентированному валу, ось которого соответствует середине плоской матрицы. Лопатки могут быть прикреплены непосредственно к валу или к внутренней цилиндрической плоскости, прикрепленной к валу.The shortcomings of the state of the art are largely eliminated by the design of the granulator and the use of a flat die to gradually detach the solid and/or semi-solid agglomerate. The granulator is equipped with a circle-shaped body, a drive, a feed hopper and a flat die with a number of holes in accordance with the described invention, providing for at least one blade that can rotate in the granulator body so that the blade or several blades rotate side by side over the surface of the flat die . A flat matrix should have a round or rounded horizontal surface. The device must be equipped with at least two blades, radially attached to the leading vertically oriented shaft, the axis of which corresponds to the middle of the flat matrix. The blades may be attached directly to the shaft or to an internal cylindrical plane attached to the shaft.

При медленном процессе грануляции гранулятор разрушает предварительно подготовленные агломераты, соответственно, в процессе уплотнения, брикетирования или экструзии. Конструкция гранулятора твердых частиц с плоской матрицей предусматривает использование приводного устройства, укомплектованного двигателем и шестерней, оканчивающейся валом, при этом на входе установлен загрузочный бункер для входящего материала, а на выходе - разгрузочный бункер для требуемой фракции гранул. Конструкция может быть как минимум одноуровневой, при этом на первом уровне вал крепится к внутренней поверхности корпуса с набором симметрично расположенных лопаток, доходящих до внешнего кожуха и опирающихся на плоскую матрицу. Лопатки наклонены относительно плоскости плоской матрицы под углом alpha от 5° до 50°, предпочтительно от 20° до 30°. Для переработки различных видов материала можно выбрать подходящий тип плоской матрицы, которая может представлять собой сито, перфорированный лист (металлическую пластину) с формой отверстий от треугольника до полукруглого эллипса с наклонной, сильно конической формой, или перфорированный лист с круглыми отверстиями. Кромки отверстий могут выступать в верхней части плоскости, и желательно, чтобы они были сделаны путем вдавливания в матрицу. Такие выступающие кромки могут быть частью плоской матрицы, при этом их ориентация выбирается таким образом, чтобы лопатка вдавливала частицу агломерата в отверстие со стороны, противоположной стороне ориентированной поднятой кромки.With a slow granulation process, the granulator breaks down the pre-prepared agglomerates, respectively, in the process of compaction, briquetting or extrusion. The design of the flat die solids granulator involves the use of a drive unit equipped with a motor and a gear ending in a shaft, with a hopper for the incoming material installed at the inlet and an unloading hopper for the required fraction of granules at the outlet. The design can be at least single-level, while at the first level the shaft is attached to the inner surface of the housing with a set of symmetrically located blades reaching the outer casing and resting on a flat matrix. The blades are inclined relative to the plane of the flat matrix at an angle alpha from 5° to 50°, preferably from 20° to 30°. For the processing of various kinds of material, a suitable type of flat die can be selected, which can be a sieve, a perforated sheet (metal plate) with a hole shape from a triangle to a semicircular ellipse with an oblique, highly conical shape, or a perforated sheet with round holes. The edges of the holes may protrude in the upper part of the plane, and it is desirable that they be made by pressing into the matrix. Such raised edges may be part of a flat die, with their orientation chosen such that the paddle forces the agglomerate particle into the hole from the side opposite the side of the oriented raised edge.

Прилегающее расположение лопатки или нескольких лопаток к плоской матрице может обеспечивать плотное соприкосновение нижнего края лопатки с поверхностью плоской матрицы, однако, износ лопаток не должен приводить к попаданию осколков лопаток или плоской матрицы. Расположение лопаток или нескольких должно обеспечивать возможность вращения таким образом, чтобы между нижним краем лопатки и твердыми верхними точками плоской матрицы оставался небольшой зазор.The adjoining location of the blade or several blades to the flat matrix can ensure close contact of the lower edge of the blade with the surface of the flat matrix, however, the wear of the blades should not lead to the ingress of fragments of the blades or the flat matrix. The location of the blades or several should allow rotation in such a way that a small gap remains between the lower edge of the blade and the hard upper points of the flat matrix.

Гранулятор с плоской матрицей также может быть изготовлен в виде многоуровневого устройства в случае затруднительной или невозможной грануляции на одном уровне. В этом случае уровни располагаются вертикально, а вал обычно является общим для обоих уровней. Многоуровневая конструкция также может использоваться, когда характеристики вращения на разных уровнях различаются, например, при использовании двух концентрических валов. Принцип многоуровневой грануляции соответствует принципу одноуровневой грануляции. Для повышения производительности можно увеличить количество лопаток, однако, это эффективно только до определенной производительности, когда возникает ситуация, при которой материал застревает между лопатками и вращается вместе с ними. В данном случае дальнейшее увеличение количества лопаток нежелательно, однако, можно использовать параллельное соединение нескольких грануляторов с плоской матрицей. Количество лопаток можно выбрать в соответствии с размером плоской матрицы, поскольку увеличение диаметра плоской матрицы при заданном количестве лопаток приводит к увеличению их взаимного окружного расстояния.The flat die granulator can also be made as a multi-level device in case it is difficult or impossible to granulate on one level. In this case, the levels are arranged vertically, and the shaft is usually common to both levels. The stacked design can also be used when the rotational characteristics of the different levels are different, such as when using two concentric shafts. The principle of multi-level granulation corresponds to the principle of single-level granulation. To increase productivity, you can increase the number of blades, however, this is only effective up to a certain capacity, when there is a situation in which the material gets stuck between the blades and rotates with them. In this case, a further increase in the number of blades is undesirable, however, parallel connection of several flat die granulators can be used. The number of blades can be selected in accordance with the size of the flat matrix, since an increase in the diameter of the flat matrix with a given number of blades leads to an increase in their mutual circumferential distance.

Решение предпочтительно, если лопатки распределены по углам равномерно, при этом лопатки могут быть распределены с разным интервалом и могут иметь наклон под разными углами в диапазоне от 5° до 50°.The solution is preferably if the blades are evenly distributed at the corners, while the blades can be distributed at different intervals and can be inclined at different angles in the range from 5° to 50°.

Для повышения гибкости устройства лопатки могут быть сконструированы таким образом, чтобы они имели регулируемый наклон. Угол наклона можно отрегулировать до начала процесса обработки материла в соответствии с особенностями агломерата либо во время процесса.To increase the flexibility of the device, the blades can be designed to have an adjustable inclination. The angle of inclination can be adjusted before the start of the material processing process in accordance with the characteristics of the agglomerate or during the process.

Для обеспечения максимальной точности управления процессом обработки материала гранулятор может быть оборудован датчиком крутящего момента между системой вращения с как минимум одной лопатки и плоской матрицей. Контроль крутящего момента позволяет косвенно диагностировать процессы, связанные с касательными напряжениями и трением агломерата во время его движения по плоскости плоской матрицы.In order to ensure maximum precision in controlling the material handling process, the granulator can be equipped with a torque sensor between the rotation system with at least one blade and a flat die. Torque control makes it possible to indirectly diagnose the processes associated with tangential stresses and friction of the agglomerate during its movement along the plane of a flat matrix.

Преимущества конструкции гранулятора зернистого материала с плоской матрицей, описанного в настоящем изобретении, очевидны, исходя из внешних эффектов. В целом, можно сказать, что оригинальность предлагаемого устройства заключается в том, что специальная конструкция гранулятора с плоской матрицей может применяться при грануляции агломерата с получением требуемого размера фракции при минимальном образовании порошка или пыли в условиях медленной обработки материала. Предложенный способ грануляции является экономным по отношению к обрабатываемому материалу, а конструкция устройства для обработки является надежной. The design advantages of the flat die particulate material granulator described in the present invention are evident from external effects. In general, it can be said that the originality of the proposed device lies in the fact that the special design of the flat die granulator can be used for agglomerate granulation to obtain the required fraction size with minimal formation of powder or dust under conditions of slow material processing. The proposed granulation method is economical in relation to the material being processed, and the design of the processing device is reliable.

Описание чертежейDescription of drawings

Гранулятор зернистого материала с плоской матрицей, описанный в настоящем изобретении, также изображен на чертежах, где на Фигуре 1 приведена принципиальная схема устройства. На Фигуре 2 показан физический принцип проталкивания агломерата через плоскую матрицу, которая представляет собой: а) сито, б) просечно-вытяжной лист, в) перфорированный лист. Стрелка показывает направление движения лопатки относительно частицы агломерата. На Фигуре 3 приведена базовая комплектация одноуровневого гранулятора с плоской матрицей. На Фигуре 4 изображен комплект двухуровневого гранулятора с двумя плоскими матрицами, расположенными одна под другой. На Фигуре 5 - плоская ситообразная матрица гранулятора с меньшими ситовыми отверстиями. На Фигуре 6 изображена плоская ситообразная матрица гранулятора с большими ситовыми отверстиями. На Фигуре 7 изображена плоская матрица гранулятора из перфорированного листа с отверстиями в форме треугольника или полуэллипса с наклонной сильно конической формой. На Фигуре 8 приведена плоская матрица гранулятора из перфорированного листа с круглыми отверстиями.The flat die particulate material granulator described in the present invention is also shown in the drawings, where Figure 1 is a schematic diagram of the device. The Figure 2 shows the physical principle of pushing the agglomerate through a flat matrix, which is: a) a sieve, b) an expanded metal sheet, c) a perforated sheet. The arrow shows the direction of movement of the blade relative to the agglomerate particle. The Figure 3 shows the basic configuration of a single-level granulator with a flat matrix. Figure 4 shows a set of two-level granulator with two flat matrices located one below the other. Figure 5 is a flat sieve matrix granulator with smaller sieve holes. The figure 6 shows a flat sieve matrix granulator with large sieve holes. Figure 7 shows a flat matrix of a perforated sheet granulator with holes in the form of a triangle or semi-ellipse with an inclined strongly conical shape. Figure 8 shows a flat die granulator made of perforated sheet with round holes.

Цифры в точках размеров на правой стороне фигур 5-8 представляют собой размеры в миллиметрах для примерного отображения размеров конструкции плоской матрицы, но их нельзя толковать как ограничение объема защиты. The numbers in the dimension points on the right side of Figures 5-8 are dimensions in millimeters to approximate the dimensions of the flat matrix design, but should not be construed as limiting the scope of protection.

Примеры реализацииImplementation examples

Естественно, отдельные варианты реализации изобретения приведены только в целях иллюстрации и не могут интерпретироваться как ограничение объема технических решений. Специалисты в данной области техники смогут найти эквиваленты для конкретных реализаций технического решения при помощи обычных экспериментов. Данные эквиваленты также попадают в приведенную ниже патентную формулу. Специалисты в данной области не будут иметь проблем с проектированием оптимальной конструкции и выбором соответствующих элементов, поэтому такие особенности не подлежат подробному рассмотрению.Naturally, individual embodiments of the invention are given for illustrative purposes only and cannot be interpreted as limiting the scope of technical solutions. Those skilled in the art will be able to find equivalents for particular implementations of the technical solution through routine experimentation. These equivalents also fall within the claims below. Those skilled in the art will have no problem designing the optimum design and selecting the appropriate elements, so such features are not subject to detailed discussion.

Изображенные соотношения отдельных элементов устройства, а также определенные размеры отверстий в плоской матрице представляют собой конкретные примеры, но их нельзя толковать как ограничение объема защиты. Устройство привода, а также примеры размещения и направления отдельных частей устройства приведены только в целях иллюстрации. The depicted ratios of the individual elements of the device, as well as the specific dimensions of the holes in the flat matrix, are specific examples, but they should not be interpreted as limiting the scope of protection. The drive device, as well as examples of the placement and direction of individual parts of the device, are provided for illustration purposes only.

Пример 1Example 1

В данном примере реализации изобретения описана базовая конструкция гранулятора зернистого материала с плоской матрицей 5, как показано на Фигуре 3. Конструкция гранулятора зернистого материала с плоской матрицей 5 включает привод, который укомплектован двигателем и шестерней 1, оканчивающейся валом 4. Также она включает рабочее пространство между внешним кожухом 2 и внутренним кожухом 3. На входе в рабочее пространство имеется загрузочный бункер 6 для подачи входящего материала, а на выходе - разгрузочный бункер 7 для выгрузки гранул требуемой фракции. К валу 4 прикреплен внутренний кожух 3 с набором симметрично распределенных лопаток 9, доходящих до внешнего кожуха 2 и опирающихся на плоскую матрицу 5, расположенную в нижней части рабочего пространства. Лопатки 9 имеют наклон относительно плоскости плоской матрицы 5, в данном примере угол наклона alpha = 25°. В одной из конструкций плоская матрица 5 представляет собой сито, как показано на Фигуре 5, с диаметром проволоки 0,7 мм и размером отверстия 8 = 1,6 мм. На Фигуре 6 изображено сито с диаметром проволоки 1,1 мм и размером отверстия 8 = 2,5 мм. В качестве альтернативы, плоская матрица 5 может представлять собой перфорированный лист с отверстиями 8, форма которых варьируется от треугольной до полуэллиптической формы со скошенной, сильно конической поверхностью, как показано на Фигуре 7, с толщиной листа = 1 мм, шагом на одной оси = 18 мм, шагом на другой оси = 6,5 мм и диаметром отверстия 8 = 2,5 мм. Кромки отверстия 8, противоположные направлению движения лопатки 9, направлены вверх, следовательно, создаваемое нажатием избыточное давление постепенно в направлении движения лопатки 9 переходит в плоскость плоской матрицы 5. Форма отверстий 8, напоминающая форму отверстий терки, непосредственно создает опору для захвата части агломерата при его перемещении лопаткой 9.This exemplary embodiment of the invention describes the basic design of a flat die granulator 5 as shown in Figure 3. The design of a flat die granulator 5 includes a drive that is equipped with a motor and a gear 1 ending in a shaft 4. It also includes a working space between an outer casing 2 and an inner casing 3. At the entrance to the working space there is a loading bin 6 for supplying the incoming material, and at the exit there is an unloading hopper 7 for unloading the granules of the required fraction. An inner casing 3 is attached to the shaft 4 with a set of symmetrically distributed blades 9 reaching the outer casing 2 and resting on a flat matrix 5 located in the lower part of the working space. The blades 9 are inclined relative to the plane of the flat matrix 5, in this example, the angle of inclination alpha = 25°. In one design, the flat die 5 is a sieve, as shown in Figure 5, with a wire diameter of 0.7 mm and a hole size of 8 = 1.6 mm. Figure 6 shows a sieve with a wire diameter of 1.1 mm and a hole size of 8 = 2.5 mm. Alternatively, the flat die 5 may be a perforated sheet with holes 8 varying in shape from triangular to semi-elliptical with a beveled, highly conical surface as shown in Figure 7, sheet thickness = 1 mm, single axis pitch = 18 mm, pitch on the other axis = 6.5 mm and hole diameter 8 = 2.5 mm. The edges of the hole 8, opposite to the direction of movement of the blade 9, are directed upwards, therefore, the excess pressure created by pressing gradually in the direction of movement of the blade 9 passes into the plane of the flat matrix 5. paddle movement 9.

В качестве альтернативы, плоская матрица 5 может представлять собой перфорированный лист с круглыми отверстиями 8, как показано на фигуре 8, при этом, лист имеет толщину 0,6 мм, диаметр отверстия 8 = 2,5 мм, а шаг отверстий 8 находится в пределах 3,8 мм.Alternatively, the flat die 5 may be a perforated sheet with round holes 8 as shown in Figure 8, the sheet having a thickness of 0.6 mm, a hole diameter 8 = 2.5 mm, and the pitch of the holes 8 being within 3.8 mm.

Множество параметров влияют на правильное функционирование устройства и требуемое качество гранул, как показано на Фигурах 1 и 2. Основными параметрами являются вращение вала 4 и угол наклона alpha лопатки 9 на плоской матрице 5. Другими параметрами являются: максимальный диаметр внешнего кожуха 2 гранулятора и минимальный диаметр внутреннего кожуха 3 гранулятора, который связан с окружной скоростью. Другим важным параметром является ширина и количество лопаток 9, а также толщина и тип плоской матрицы 5. Many parameters affect the correct functioning of the device and the required quality of the granules, as shown in Figures 1 and 2. The main parameters are the rotation of the shaft 4 and the angle alpha of the blade 9 on the flat die 5. Other parameters are: the maximum diameter of the outer casing 2 of the granulator and the minimum diameter the inner casing 3 of the granulator, which is associated with peripheral speed. Another important parameter is the width and number of blades 9, as well as the thickness and type of flat matrix 5.

Плоскую матрицу 5, установленную в корпусе устройства, можно быстро и безопасно отсоединить и заменить. Корпус гранулятора может быть изготовлен в виде модуля, который может быть соединен с другими модулями для создания многоуровневого гранулятора. Также можно управлять конструкцией многоуровневого гранулятора, как конструкцией одноуровневого гранулятора, при отсоединении плоских матриц других уровней.The flat matrix 5 installed in the body of the device can be quickly and safely detached and replaced. The body of the granulator can be made in the form of a module, which can be connected with other modules to create a multi-level granulator. It is also possible to control the multi-level granulator design as a single-level granulator design while detaching flat dies of other levels.

Пример 2Example 2

В данном примере реализации изобретения описана конструкция двухуровневого гранулятора зернистого материала с плоской матрицей 5, как показано на Фигуре 4. Конструкция изготовлена на основе одноуровневого гранулятора таким образом, что второй уровень следует за первым уровнем в вертикальном направлении, а вал 4 является общим для обоих уровней.This exemplary embodiment of the invention describes the design of a two-level granulator of granular material with a flat matrix 5, as shown in Figure 4. The design is made on the basis of a single-level granulator in such a way that the second level follows the first level in the vertical direction, and the shaft 4 is common to both levels. .

В данной конструкции лопатки 9 первого и второго уровня имеют одинаковое вращение. Плоская матрица 5 первого уровня будет иметь более крупные отверстия 8, чем плоская матрица 5 следующего уровня.In this design, the blades 9 of the first and second levels have the same rotation. The first level flat die 5 will have larger holes 8 than the next level flat die 5.

Пример 3Example 3

Гранулятор, приведенный в данном примере, согласно Фигуре 1, имеет элементы, описанные в примере 1, при этом он также оснащен датчиком крутящего момента 10, который обеспечивает контроль динамических параметров, влияющих на процесс обработки агломерата.The granulator shown in this example, according to Figure 1, has the elements described in example 1, while it is also equipped with a torque sensor 10, which provides control of the dynamic parameters that affect the processing of the agglomerate.

Пример 4Example 4

Гранулятор имеет неподвижную группу из трех лопаток 9, угол наклона которых можно установить по центру в диапазоне от 0° до 60°. Лопатки 9 размещены на центральном приводе, а также закреплены во внешнем кожухе 2. Плоская матрица 5 с отверстиями 8 имеет возможность вращения внутри оси привода лопаток 9. Также плоская матрица 5 устанавливается с возможностью скольжения в вертикальном направлении таким образом, чтобы при заданном угле наклона лопаток 9 верхняя плоскость плоской матрицы 5 опиралась на нижний край лопаток 9. Повороты плоской матрицы 5 контролируются генератором частоты. Устройство позволяет гибко изменять геометрию гранулятора. Установка плоской матрицы 5 на направляющих позволяет проводить ее замену.The granulator has a fixed group of three blades 9, the angle of inclination of which can be set in the center in the range from 0° to 60°. The blades 9 are placed on the central drive, and are also fixed in the outer casing 2. The flat matrix 5 with holes 8 can rotate inside the axis of the drive of the blades 9. Also, the flat matrix 5 is installed with the possibility of sliding in the vertical direction so that at a given angle of inclination of the blades 9, the upper plane of the flat matrix 5 rested on the lower edge of the blades 9. The rotations of the flat matrix 5 are controlled by a frequency generator. The device allows you to flexibly change the geometry of the granulator. Installing a flat matrix 5 on the guides allows you to replace it.

Промышленное применениеIndustrial Application

Промышленное применение гранулятора зернистого материала с плоской матрицей, описанного в настоящем изобретении, очевидно. Его можно использовать в различных отраслях промышленности, в основном, в химической, пищевой или фармацевтической промышленности, а также в технологиях вторичной переработки материалов.The industrial application of the flat die particulate material granulator described in the present invention is obvious. It can be used in various industries, mainly in the chemical, food or pharmaceutical industries, as well as in materials recycling technologies.

ОбозначенияNotation

1 - привод1 - drive

2 - внешний кожух2 - outer casing

3 - внутренний кожух3 - inner casing

4 - вал4 - shaft

5 - плоская матрица 5 - flat matrix

6 - загрузочный бункер6 - loading hopper

7 - разгрузочный бункер7 - unloading hopper

8 - отверстие8 - hole

9 - лопатка9 - scapula

10 - датчик крутящего момента10 - torque sensor

α (alpha) - угол наклона лопаткиα (alpha) - blade angle

Claims

1. A method for granulating a granular material by grinding a solid and / or semi-solid agglomerate, in which the solid and / or semi-solid agglomerate is placed on a flat matrix (5) made with a number of holes (8), at least one inclined blade (9) is located above the flat matrix (5) from above, and the flat matrix (5) and at least one inclined blade (9) are brought into mutual relative rotational motion with simultaneous movement of the agglomerate relative to the flat matrix (5), while the agglomerate is converted into particles, the size of which corresponds to the size of the holes (8) in a flat matrix (5) and which move through a series of holes (8) of a flat matrix (5), after which the agglomerate converted into particles enters the space under the flat matrix (5), characterized in that the formation of particles in the form of granules is carried out by forcing the agglomerate with the blade (9) through the holes (8) of the matrix (5) when the lower part of the blade (9) acts on the agglomerate , moving along the flat matrix (5) and thereby ensuring the interaction of the agglomerate with the holes (8) in the flat matrix (5) with the relative mutual rotational motion of the blade (9) and the matrix (5), while at least part of the agglomerate is granulated due to cutting and/or destruction of the agglomerate at the edges of the holes (8), mainly at the edges of the holes (8) located opposite to the direction of movement of the blade (9), and further forcing the blade (9) when moving through the holes (8).

2. Method for granulating granular material according to claim 1, characterized in that the blade (9) is installed obliquely relative to the flat die (5) with an inclination angle in the range from 5 to 50°, preferably from 20 to 30°.

3. The method of granulation of granular material according to any one of paragraphs. 1, 2, characterized in that the granulation is carried out on several matrices following each other at several levels, so that the material leaving the flat matrix (5) of one level falls onto the surface of the flat matrix (5) of the next level.

4. Method for granulating granular material according to claim 2, characterized in that the angle of inclination of the blade (9) changes during the rotational movement.

5. The method of granulation of granular material according to any one of paragraphs. 1, 2, 4, characterized in that the speed of mutual rotation of the blade (9) relative to the flat matrix (5) is changed.

6. Granulator of granular material for granulating agglomerate, containing at least one flat matrix (5) with holes (8), a drive device equipped with a motor with a gear (1) and a shaft (4), as well as a loading hopper (6) and an unloading hopper (7), while the granulator is made in the form of at least a single-level structure, with an inner casing (3) and a set of blades (9) attached to the shaft (4), reaching the outer casing (2) and located above the flat matrix (5) , characterized in that the blades (9) are installed with the possibility of destroying the agglomerate at the edges of the holes (8) of the matrix (5) and forcing the granules through the holes (8) due to the impact on the agglomerate by the lower part of the blades (9) with the relative rotational movement of the blades (9 ) and a matrix (5), the openings of which are located opposite to the direction of movement of the blades (9) and are installed obliquely relative to the flat matrix (5) at an angle of 5 to 50°, preferably from 20 to 30°, and the blades (9) have an adjustable th angle of inclination.

7. Granulator of granular material with a flat matrix according to claim 6, characterized in that it is made with several dies following each other at several levels, with the next level following the previous level in the vertical direction, and the shaft (4) is common for both levels.

8. Granulator granular material with a flat matrix according to any one of paragraphs. 6, 7, characterized in that the flat matrix (5) is a sieve.

9. Granulator granular material with a flat matrix according to any one of paragraphs. 6, 7, characterized in that the flat matrix (5) is a perforated sheet, in which the edges of the holes (8) are oriented relative to the blades (9) in such a way that they protrude upwards, while it is preferable that the protruding edges of the edges are formed by pressing.

10. Granulator granular material with a flat matrix according to any one of paragraphs. 6, 7, characterized in that the flat matrix (5) is a perforated sheet, preferably with round holes.

11. Granulator granular material with a flat matrix according to any one of paragraphs. 6, 7, characterized in that the flat matrix (5) is installed with the possibility of its replacement.

12. Granulator granular material with a flat matrix according to any one of paragraphs. 6, 7, characterized in that the blades (9) are distributed around the shaft (4) with the same angular pitch, the flat matrix (5) has a round shape, and the shaft (4) is oriented vertically.

13. Granulator granular material with a flat matrix according to any one of paragraphs. 6, 7, characterized in that it is equipped with a torque sensor (10) mounted to measure the torque between the blades (9) and the flat matrix (5).

14. Granulator granular material with a flat matrix according to any one of paragraphs. 6, 7, characterized in that it is configured to control the rotation of the shaft (4) with the blades (9).