Устройство для скоростного гранулирования

Полезная модель относится к устройствам для непрерывного гранулирования порошкообразных увлажненных материалов и может быть использована в химической, микробиологической, фармацевтической промышленности, а также при производстве и использовании углеродных наноматериалов. Устройство для скоростного гранулирования содержит неподвижный горизонтально расположенный корпус, патрубки для загрузки исходной смеси и выгрузки готовых гранул, вал установленный в подшипниковых опорах соосно с корпусом, закрепленные на валу рабочие органы, каждый из которых состоит из стержня и лопатки, привод вращения вала. Устройство снабжено узлом загрузки исходной смеси выполненным в виде шнекового экструдера с приводом вращения шнека и перфорированной фильерой на выходе, а также вращающимся в плоскости параллельной плоскости фильеры ножом с приводом вращения и установленным непосредственно за фильерой, соосно со шнеком экструдера. Вращение шнека экструдера может осуществляется от привода гранулятора, а нож может быть жестко соединен со шнеком. Для уменьшения размера заготовок, поступающих в корпус для последующего гранулирования может быть, дополнительно установлен по крайней мере еще один нож, причем центральные углы между ножами, по направлению вращении и против направления вращения равны. Положительный эффект заключается в повышении однородности готовых гранул по размерам и плотности.

Полезная модель предназначена для непрерывного гранулирования порошкообразных увлажненных материалов и может быть использована в химической, микробиологической, фармацевтической промышленности, а также при производстве и использовании углеродных наноматериалов.

Аналогом данной модели является устройство для гранулирования содержащее неподвижный горизонтально расположенный корпус, патрубки для загрузки исходной смеси и выгрузки готовых гранул, вал установленный в подшипниковых опорах соосно с корпусом, лопатки установленные на валу, привод вращения вала (см. авторское свидетельство SU 1816494 В01J 2/10 БИ 19 23.05.1993).

Однако, в таком устройстве сложно обеспечить одинаковый размер гранул, поскольку в данном грануляторе не предусмотрено обеспечение одинакового размера гранул, подлежащих дальнейшему уплотнению.

Прототипом данной модели является устройство для непрерывного гранулирования содержащее неподвижный горизонтально расположенный корпус, патрубки для загрузки исходной смеси и выгрузки готовых гранул, вал установленный в подшипниковых опорах соосно с корпусом, закрепленные на валу рабочие органы, каждый из которых состоит из стержня и лопатки (см. авторское свидетельство SU 1830280 В01J 2/10 БИ 28 30.07.1993).

Основной недостаток устройства заключается в том, что при гранулировании порошкообразных материалов с малой насыпной плотностью и склонных к уплотнению, например катализатор, для синтеза нановолокон или углеродные нановолокна «Таунит», при гранулировании получаются гранулы не только разного размера, но и разной плотности..

Задачей изобретения является повышение однородности гранул по размерам и плотности.

Поставленная задача решена следующим образом. Устройство для скоростного гранулирования, содержащее неподвижный горизонтально расположенный корпус, патрубки для загрузки исходной смеси и выгрузки готовых гранул, вал установленный в подшипниковых опорах соосно с корпусом, закрепленные на валу рабочие органы, каждый из которых состоит из стержня и лопатки, привод вращения вала, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено узлом загрузки исходной смеси, выполненным в виде шнекового экструдера с приводом вращения шнека и перфорированной фильерой на выходе, а также вращающимся в плоскости параллельной плоскости фильеры ножом с приводом вращения и установленным непосредственно за фильерой, соосно со шнеком экструдера.

При реализации устройства по п.2 отличающееся тем, что вращение шнека экструдера осуществляется от привода гранулятора, а по п.3 нож жестко соединен со шнеком. При реализации устройства по п.4 дополнительно установлен по крайней мере еще один нож, причем центральные углы между ножами, по направлению вращения и против направления вращения равны.

Сущность заявленного решения поясняется чертежами, на которых изображены: фиг.1 - общий вид скоростного гранулятора; фиг.2 - вариант вращения шнека экструдера от привода гранулятора при жестком соединении ножа со шнеком экструдера; фиг.3 - вариант установки дополнительных ножей.

Устройство для скоростного гранулирования содержит корпус 1, патрубки для загрузки исходной смеси 2 и выгрузки готовых гранул 3, вал 4, закрепленные на нем рабочие органы, каждый из которых состоит из стержня 5 и лопатки 6, шнековый экструдер со шнеком 7 и приводом 8, перфорированную фильеру 9, установленную на выходе из экструдера, нож 10 с приводом вращения 11. Вращение вала гранулятора осуществляется приводом 12.

Устройство работает следующим образом. Исходная смесь, представляющая собой увлажненный порошкообразный материал, подается в экструдер. В экструдере исходная смесь дополнительно перемешивается, уплотняется и продавливается через отверстия в фильере. На выходе из отверстий фильеры образуются жгуты, которые вращающимся ножом разрезаются на заготовки в виде цилиндров одинаковой длины. Заготовки через узел загрузки 2 попадают в корпус гранулятора. При многократных ударах лопатками 6 заготовки уплотняются, а при последующем движении (обкатывании) по внутренней поверхности корпуса заготовки принимают шарообразную форму, т.е. превращаются в шарообразные гранулы. За счет наклона лопаток к поперечным сечениям корпуса осуществляется перемещение гранул вдоль оси. В конечном итоге гранулы высыпаются из корпуса через патрубок 3. Таким образом, рыхлый увлажненный порошкообразный материал превращается в плотные и твердые гранулы.

Основное отличие предложенного устройства от существующих в том, что в корпус загружаются заготовки одинакового размера и плотности, что существенно повышает однородность гранул по размерам и плотности. Размер и плотность гранул на выходе регулируются: размером заготовок; плотностью заготовок; скоростью вращения вала гранулятора; размером лопаток; углом наклона лопаток к поперечным сечениям корпуса. Размер заготовок регулируется соотношением скоростей вращения шнека и ножа. Плотность заготовок регулируется скоростью вращения шнека и сопротивлением фильеры.

Для сокращения числа приводов, вращение шнека экструдера может осуществляться от привода гранулятора (см. фиг.2).

В процессах, где не требуется изменять размер заготовок, т.е. всегда осуществляется гранулирования одного и того же продукта, нож может быть жестко соединен со шнеком экструдера (см. фиг2).

При общем приводе вращения шнека экструдера и ножа, для уменьшения длины заготовок дополнительно устанавливаются ножи (см. фиг.3). Центральные углы между ножами, по направлению вращения и против направления вращения равны.

Исследования предлагаемого устройства и сравнение его с прототипом проводили на грануляторе, который имел следующие параметры: внутренний диаметр корпуса D_K=140 мм; длина корпуса L=120 мм; число рядов лопаток N_P=6; число лопаток в одном ряду N_Л=4; диаметр вала D_В=мм; угловая скорость вращения вала =(50-150) с^-1; угол поворота лопатки относительно поперечного сечения =(090°). Конструкция установки позволяла за счет установки кольца изменять внутреннюю длину корпуса от 120 мм до 20 мм, а также изменять количество лопастей в одном ряду.

Результаты скоростного гранулирования на лабораторной установке показали, что при использовании предлагаемого устройства диапазон изменения гранулометрического состава готовых гранул, по сравнению с гранулами полученными на прототипе сократился на 30%, а диапазон изменения плотности гранул на 45%. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет достичь поставленную цель - повышение однородности гранул по размерам и плотности.

1. Устройство для скоростного гранулирования, содержащее неподвижно горизонтально расположенный корпус, патрубки для загрузки исходной смеси и выгрузки готовых гранул, вал, установленный в подшипниковых опорах соосно с корпусом, закрепленные на валу рабочие органы, каждый из которых состоит из стержня и лопатки, привод вращения вала, отличающееся тем, что гранулятор дополнительно снабжен узлом загрузки исходной смеси, выполненным в виде шнекового экструдера с приводом вращения шнека, и перфорированной фильерой на выходе, а также вращающимся в плоскости параллельной плоскости фильеры ножом с приводом вращения и установленным непосредственно за фильерой соосно со шнеком экструдера.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вращение шнека экструдера осуществляется от привода гранулятора.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нож жестко соединен со шнеком.

4. Устройство по пп.1-3, отличающееся тем, что дополнительно установлен, по крайней мере, еще один нож, причем центральные углы между ножами по направлению вращения и против направления вращения равны.