Вибрационный гранулятор для порошкообразных материалов

 

Использование: получение гранул высокого качества из порошкообразных материалов в химической, пищевой, медицинской и других отраслях промышленности. Сущность изобретениягранулятор содержит наклонный лоток, вибровозбудители, расположенные параллельно поперек лотка, бункер для загрузки порошки, устройство для подачи жидкого связующего компонента Порошок поступает в лоток через подпружиненный желоб с датчиком перемещений, на поверхности лотка образуется псеедоожиженный слой материала В материал в виде капель вводят связующее. Под действием капиллярных сил образуются гранулы, которые выталкиваются из лотка Вибровозбудители совершают колебания синхронно и синфазно, но с различными поочередно изменяющимися амплитудами Для обеспечения необходимых режимов колебаний гранулятор снабжен системой управления Зил. у Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5l)s В 01 J 2/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР 3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

1 (21) 4823485/26 (22) 26.03.90 (46) 23.07.92. Бюл, Q 27 (71) Воронежский инженерно-строительный ийститут (72) М.А.Берман и Л,Г.Гольденберг, (56) Патент США М 3311680, кл. 2-64 — 37, 1967.

Патент ПНР М 102712, кл. 8 01 J 2./18, 1979, (54) ВИБРАЦИОННЪ|Й ГРАНУЛЯТОР ДЛЯ

ПОРОШКООБРАЗНЪ|Х МАТЕРИАЛОВ (57) Использование: получение гранул высокого качества из йорошкообразных материалов в химической, пищевой. медицинской и других отраслях промышлвнйости. Сущность изобретения: гранулятор содержит

Изобретение относится к устройствам для сухого или мокрого гранулирования порошкообраэных материалов и может быть использовайо в химической, пищевой. медицинской и других отраслях материального производства.

Известен вибрационный гранулятор для поровкообраэных материалов, содержащий наклонный лоток, устройство для подачи жидкого связующего компонента и возбудитель продольных колебаний лотка.

В известном грануляторе материал загружается на днище лотка. Под действием продольных колебаний лотка материал переходит в псевдоожиженное состояние и ув- . лажняется распыленным связующим компонентом. Образовавшиеся гранулы, достигнув определенных размеров, ссыпаются по лотку вниз на выгрузку.

„„ЯЦ„„1748850 А1

2 йаклойный лоток, вибровозбудители, расположенг|ые параллельно поперек лотка, бункер для Загрузки порошка, устройство для подачи жидкого связующего компонента, Порошок поступает в лоток через подпружи- . неннйй желоб с датчиком перемещений, на поверхности лотка образуется псевдоожиженный слой материала. В материал в виде капель вводят связующее. Под действием капиллярных сил образуются гранулы, которые выталкиваются иэ лотка. Вибровозбудители совершают колебания синхронно и синфазно, но с различнйми поочередно изменяющимися амплиТудами, Для обеспечения необходимых режимов колебаний гранулятор снабжен системой управления, 3 ил.

Недостатками известного гранулятора являются низкая пройзводительность вследствие малой интенсивности смешения гранулируемого матерйала "со связующим компонентом и низкое качество гранул, icoторые, не приобретая сферической формы, имеют незначительную прочност6, Более близким по технической сущности является вибрационный гранулятор для порошкообразных материалов, содержащий наклонный лоток, устройство для подачи жидкого связующего компонента, возбудитель продольных колебаний лотка, установленный с наклоном к его днищу, и два возбудителя поперечных колебаний лотка.

В известном грануляторе лоток совершает прямолинейные колебания в продольном направлении и крутйльйые колебания в поперечном направленйи, Благодаря этому

1748850 удлиняются и усложняются траектории и второго сумматоров, а выходы через перобразующихся гранул, т.е. обеспечивается вый и второй усилители мощности — соответпрактическая реализация факторов, спо- ственно с основным и дополнительным собствующих повышению производитель- возбудителями, первые входы сумматоров ности процесса гранулообразования, 5 соединены с задатчиком базовой длйтельПоскольку удлинение и усложйение траек- ности импульсов, вторые входы — соответст- .. торий образующихся гранул являются фак- венно с выходами nepaoroи второго ключей,. торами, влияющими также на качество первый вход первого ключа непосредственгранул, в известном грануляторе увеличива- но. а первый вход второго ключа через элеется выход гранул сферической формы, име- 10 мент НЕ подключены ко второму генератору ющих повышенную прочность. импульсов, вторые входы первого и второго

Недостатками известного гранулятора ключей объединены и через преобразоваявляются относительно низкое абсолютное . тель перемещение — напряжение соединезначение производительности, достйгае- ны с датчиком перемещения желоба. мое при осуществлении в нем процесса гра- 15 На фиг.1 изображен гранулятор, общий нулообразования, и относительно неболь- вид; на фиг.2 — функциональная схема вибшой выход гранул сферической формы, Пер- рационного гранулятора; на фиг.3 — эпюры вый недостаток обусловлен тем, что колеба- сигналов на выходах элементов устройства, ния в продольному направленйи" являются Вибрационный гранулятор для порошпрямолинейными, т.е; не имеют сложной 20 кообраэных материалов (фиг.1) содержит формы, способствующей повышению про- наклонный лоток 1, основной возбудитель 2 изводительности процесса гранулообразо- продольных колебаний, дополнительный вания, а также тем, что в известном возбудитель 3 продольных колебаний, устагрануляторе отсутствует корректированйе новленные поперек лотка с наклоном к его параметров колебаний при появлении воз- 25 днищу, бункер 4 для загрузки пороШка, уст- . мущений — изменений расхода материала, ройство для подачи жидкого связующего поступающего в лоток, изменений свойств компонента, включающее патрубок 5 и дисгранулируемого материала и связующего пергирующий элемент 6 s виде решетки, .. компонента. Второй недостаток обусловлен Гранулятор также содержит йодпружинентем, что в известном грануляторе не проис- 30 ный желоб 7 с датчиком 8 его перемещения; ходит значительного усложнения траекто- преобразователь 9 перемещение — напря« рий образующихСя-гранул.. жение, йервыйгенератор10импульсов,втоЦелью изобретения является повыше- рой генератор 11 импульсов, первый ние производительности процесса грануло- сумматор 12, второй сумматор 13, первый образования и качества гранул. . 35 регулятор 14 длительности импульсов, втоПоставленная цель достигается тем,.что рой регулятор 15 длительности импульсов, вибрационный гранулятор для порошкооб- первый ключ 16, второй ключ 17, первый разных материалов, содержащий йаклон- усилитель 18 мощности, второй усилитель ный лоток, средство для подачи жидкого 19мощностиизадатчик20баэовойдлитель- . связующего компонента, бункер для подачи 40 ности импульсов, элемент НЕ 21. порошкообразного материала и возбуди- . На фиг,3 обозначено: U< — напряжение тель продольных колебаний лотка установ- на выходе преобразователя 9 перемещение —. ленный с наклоном к его днищу, снабжен напряжение; Uz — напряжение на выходе продольным возбудителем продольных ко- первого усилителя 18 мощности; Оз — напрялебаний лотка, а также подпружиненным 45 жение на выходе второго усилителя 19 мощ-. желобом с датчиком его перемещений, пре- ности; U4 — напряжейие на выходе второго образователем перемещение - напряже- . генератора 11 импульсов; 05 — ап яжение ние, двумя генераторами импульсов. двумя на выходе элемента НЕ 21. Лт — базовая сумматорами; двумя ключами, двумя регу- длительность импульсов напряжения Uz u ляторами длительности импульсов, двумя 50. U3; Ль -скорректированная длительность

II » усйлителями мощности, эадатчиком базо- импульсов напряжения 02 и Оз. вой длительности импульсов и элементом Вибрационнйй гранулятор для порошНЕ, при этом дополнительный возбудитель кообразных материалов работает следую- " расположен параллельно основному возбу- щим образом.,: дителю поперек лотка, желоб установлен 55 Порошкообразныйматериалиэбуйкера между лотком и бункером, первый генера- 4 поступает в подпружиненный желоб 7, устор импульсов подключен к первым входам тановленный наклонно, откуда ссыпается в первого и второго регуляторов длительно- верхнюю зону наклонного лотка 1. Под дейсти импульсов, вторые входы которых сое- ствием вибрационных колебаний, сообщаединены соответственно с выходами первого

1748850 мых лотку 1 двумя параллельно установлен- лебаниям лотка в грануляторе по схеме ными поперек лотка возбудителями 2 и 3. прототипа). Если же возбудители 2 и 3 соматериалприводитсявпсевдоожиженноесо- . вершают колебания синхронно, синфаэно. стояние. Одновременно через патрубок 5 в но с различными амплитудами, значения кокамеру, образованную решеткой 6 и лотком 5 торых периодически изменяются (т,е, ког а сдают под напором связующую жид- наодномвозбудителеамплитудаколебаний ,, когда кость. Из отверстий в решетке 6 жидкость повышена, на другом она остается без изме поступает- в материал каплями равного нений и наоборот), то в продольном направраэмера. Капли жидкости обволакиваются лении вознйкают крутильные колебания порошком, образуя под действием капил- 10 лярных сйл сферические зародыши гранул лотка, поскольку уско ения А аР (А — амплиа колебаний со- астота колебаний), соПод действием вибрации в продольном здаваемые возб ителя ми и периодически изменяются по величине. При нии о раэующиеся гранулы перемещаются к верхнему концу лотка, достиг- 15 ЭТОМ КРУтИЛЬНЫЕ КОЛЕбаНИЯ. В ПРОДОЛЬНОМ направлении возникают в наклоннои плоподнимаются на поверхность слОя пброш- 3 П кообр зног материал и по этой пове хно- осколькУ колебательные пРоцессы сти скать в ются в нижнюю стьло а П" сУммиРУютсЯ геометРически, кРУтильные движенйи вниз гранулы дополнительно об- 20 волакиваются порошком, приобретая не б никающие в наклонной плоскости, пРоходЯщей через возбудители 2 и 3, можно рассматривать как геометрическую сумму двух крутильных колебаний, первые из котостепенно скатываются вниз, уплотняясь 25 при ом, так как кол чество орошка бы- ыскости, е совпадающей с плоскостью, вает. Гранулы беэ порошка выкатйваются пРоход щей чеРез возбУдители 2 и 3, а вторые происходят в пойеречном направлении, Таким образом, специфической особеинулятора в том, что траектории движения 30 „„„- „сте образующихся гранул усложняются. Услож- из двух возбудителей, установленных попетого, что лотку сообщают крутильные колебан я как в продольном, так и в поперечном шающих синхРонно-синфазные колебаниЯ с периодически изменяющейся амплитудой, является возможность получения крутильдит к тому что длина лийий скатывания обных колебаний как в и о поперечном направлениях с использованием лишь двух возбудителей колебаний, поверхности материала, За счет этого за- 40 данные размеры прибр„„о, " "- Особенности импУльсы напРЯжений и2 и 03 (фиг.З), необходймые для создания колебапроизводительность гранулятора. Одновре- ний возбУдителей 2 и 3; постУпают на воэбУменнозасчетусложнениятраекторийгра- """"" """ðîнно и синфазно. ато нули приобретают сферическую форму т е 45 д ""ае"я тем, что первичным источником импульсов U2 и Оз является общий для обоих возбудителей элемент — первый генера как B продолвном так и в попербчном на- правлениях используются основной воэбу-, те тельности импульсов и первыи усилитель 18 тельный возбудитель 3 продольных колеба- . мощности постУпают на возбудитель 2 и че ний и элементы системы управления, вве- . рез второй регулятор 15 длительности имде ной в гранулятор. Если возбудители 2 и пУльсов и втоРой Усилитель 19 мОЩности—

3 совершают колебания синхронно (т.е

Одинаковыми чаСтотами) синфазно (т,е с 55 одинаковыми фазами) и с одинаковыми а - . рам 4 и 15 через их первые входы. плитудами. то движение обоих возбудите- (ф совершать прямолинеййые колебания в кои задатчика 20 базовой длительности продольном направлении (анало чные ко- импульсов сигнал с которого через пер1748850 . 8 вый сумматор 12 поступает на второй вход поверхность слоя материала, что также сни- . первого регулятора 14 длительности им- .. жает интенсивность процесса гранулообрапульсов и через второй сумматор 13 — на зования и качество гранул, " . второй вход второго регулятора 15 длитель- Для формирования корректирующего ности импульсов. Нэ сумматоры 12 и 13 сиг- 5 сигнала, пропорционального расходу nîñòóнал с эадатчика 20 базовой длительности пающего материала, между бункером 4 и импульсов поступает через их первые входы лотком 1 установлен подпружиненный на- (сигнал с выхода задатчика 20 поступает в клойный желоб 7; перемещение которого в виде напряжения постоянного тока фикси- вертикальном направлении пропорциорованного уровня), Базовая длительность 10 нально расходу йоступающего материала. импульсов определяется свойствами грану- Желоб 7 жестко связан с датчиком 8 его лируемого материала. Длительйость им- перемещения, с которого сигнал поступает пульсов Uz и Оз определяет амплитуду на преобразователь 9 "перемещенйе"- наколебаний лотка.. пряжение". На выходе преобразователя 9

Второй характерной особенностью гра- 15 "перемещение — напряжение" формируется нулятора является то, что величина перио- сигнал в виде напряжения постоянного тока дического приращения длител ьн ости 0 (фиг,З), уровень которого линейно завиимпульсов Uz и Оз т,е, величина периодиче- сит от расхода пбстуйающега на гранулиро Э ского приращения амплитуды колебаний вание материала. . возбудителей 2 и 3, является не постоянной, 20 . С выхода преобразователя 9 перемеще-. наперед заданной величиной, а корректйру- ние .— напряжение напряжение U> через ется в зависимости от расхода материала, первый ключ 16 поступает на второй вход поступающего на лоток а именно, при уве- первого сумматора 12, а через второй ключ личенйи расхода матерйала длительность 17 — на второй вход второго сумматора 13. импульсов UQ и 03 увеличивается. Соответ- 25 В сумматорах12и13 найряжение0 сумми-, ствейно увеличивается амплитуда колеба- - руется с напряжением, поступающим с заний лотка 1.. -:. " .-:, датчика 20 базовой длительности

Изменение расхода материала является импульсов, Это приводит к увелйчению длидля гранулятора возмущающим воздействи- тельности импульсов Uz u Uj до значений ем и обусловлено трудностью обеспечения 30 At> (фиг,3) и соответственно к увеличению

li равномерной подачи мелкодйсперсного: амплйтуды колебаний лотка, Напряжение (порошкообразного) материала даМе при ус- ..: U 1 на первый и второй ключи 16 и 17 посту-. тановке на входе в гранулятор управляемых пает через их вторые (сигнальные) входы. питателей, В тех же случаях, когда материал . Поочереднзя подача корректирую(цих поступает доетаточно равномерно, необхо- 35 сигналов на первый и второй сумматоры 12 дймость в изменении расхода возникает из- "и,3 осуществляется за счет соответствуюза изменения свойств гранулируемого щей коммутации первого и второго ключей материала и связующего компойента, . 16 и 17,которой уйравлНют второй генератор

Экспериментальные исследования гра- 11 ймпульСов и элемент НЕ 21, Формируюйулятора показывают, что при измейении 40 щееся на выходе второто генератора 11 имрасхода поступающего материала целесо- .пульсов напряжение 04(фиг.3) поступает на образно изменять амплитуду колебаний первый (управляющий) вход nepeoro ключа лотка, ибо поддержание постоянной амп- 16 и периодически открйвэет его. При оглитуды колебаний лотка при переменном крытом первом ключе 16 корректирующий расходе поступающего материала отрица- 45 сигнал с вйхода преобразователя 9 "перетельйо влйяет как на йроиэводительность мещение — найряжение" поступает на перпроцесса гранулообразования, так и на ка- вый сумматор.12. Поскольку на первый чество гранул. Например, при небольшом (управляющий) вход второго. ключа 17 сиграсходе материала, т.е. при небольшой тол- нал с вйхода второго генератор 11 импульщйне слоя материала на лотке, и больших 50.сов rloeтупaeт через элемент НЕ 21 (на его амплитудах колебаний образующиеся гра- выходе формируется напряжение 05, фиг.3), нулы перемещаются созначительным отры - при открытом первом ключе 16второй вом от поверхности материала, Это снижает ключ 17 закрыт и наоборот,, интенсивность процесса гранулообразова- Такая коммутацйя ключей 16 и 17 обесния и приводит к образованию несфериче- 55 печивает поочередную подачу корректируских гранул, Наоборот, при большом" ющего сигнала на первый и второй расходе материала, т.е. при значительной сумматоры 12 и 13, В соответствии С коммутолщине слоя материала на лотке, и неболь- тацией ключей периодически изменяется ших амплитудах колебаний образовавшие- амплитуда колебаний вибровозбудителей 2 ся зародыши гранул не поднимаются на й3.

1748850

9 10

Элементы первого и второго генерато- клонный лоток, средство для подачи жидко- ров 10 и 11 импульсов выбрайы таким абра- го связующего компонента, бункер для подзом„что период следования импульсов на ачи порошкообразного материала в выходе второго генератора 11 импульсов в верхнюю часть лотка и возбудитель про10-20 раз превышает период следования 5 дальных колебаний лотка, уСтановленный с импульсов на выходе первого генератора 10 наклоном к его днищу, о т л и ч э ю шийся . импульсов. Это связано с тем, что измене- тем, что, с целью -повышения "йройзводиние амплитуды колебанйй вибровоэбудите- тельности процесса грайулообразования и лей йз-зэ инерционности, присущей . качества гранул, он снабжен дойолнительэлектромеханическим колебательным сис- 10 ным возбудителем продольных колебаний . темам, осуществляется за время; равное лотка,атакжеподпружиненнымжелобомс

10-20 периодам изменейия напряжения пи- . датчиком его перемещений, преобразова тания вибровозбудителей.: : .-:: -.:,: телем перемещейие — напряжение,: двумя

Предложенный гранулятор при pro гейераторами импульсов, двф4я сумматора- практическом осуществлении требует наи- 15 ми, двумя ключами, двумя регуляторами меньших эппаратурных затрат в случае, ког- длительности импульсов, двумя усйлителя" да в качестве первого и в1 орого ми мощности, эадатчиком базовой длительвибровоэбудителей 2 и 3 используются - ности импульсов и элементом. НЕ, при этом электромагнитные вибраторы. 8озможно дополнительный возбудитель расположен использование в качестве вибровозбудите- 20 параллельно основному возбудителю попе. лей вибраторов других видов, например, рек лотка; желоб установлен между лотком электродвигательнь)х с дебалансами, одна- и бункером, первый генератор импульсов ко при этом аппаратурные затратьг возра- пОдключен к первым входам первогои второстают." . : -, -:" .-: -::. .:. .:; -:.:;::::::- .:-.:.. Io регуляторов длйтельности импульсов, Крутильные колебания лотка как в про- 25 вторйе входы которых "соединены соответдольном, так и в поперечном направлениях -ственно с выходами йервого и второго сум. приводят также к устранению мертвых про-. - заторов, а выхбды через первый и второй странств в местах стыка днища лотка с его усилители мощности-соответственйос.осбортами и уменьшенйю налипания матери-. новным и дополйительным вибровоэбудитеала на внутренней поверхности лотка, что 30 лями; первые входы сумматоров соединены с дополнительно способствует повышению задатчиком базовой длительйости импульпроизводительности процесСа гранулооб- . сов, вторые входы — соответственно с выхо- разбванйя.,:,,, :.::-: ..;,:. ;.. дами первого vi второго ключей, первый

Экспериментальная проверка показы-: вход первого ключа непосредственно, а вает, что предложенные технические реше- 35 йервый вход второго" ключа через элемент ния повышают производительность: НЕ подключены к -второму генератору процесса гранулообраэования на 26 32 импульсов, вторые входйпервого и втоЙыход гранул сферической формы фракций рого ключей объедйнены и через преоб4-5 мм составляет 88-90 ..: ..: . разователь йеремещение" — напряжение

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 40 соединены с датчиком перемещения

Вибрационный гранулятор для порош-, желоба. коофразных материалов, содержащий наг,"

1748850

4ЬГ8

1748850. Составитель М.Берман

Техред М.Моргентал . Корректор П,Гереши

Редактор О.Головач

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2545 . Тираж . - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР, 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;, 4/5