Гранулятор для пастообразных материалов

 

(72) Авторы изобретения

В.И. Иурахвер, Э.Е.Палей, В.В. Хвощев -В.,Б.: Амигуд

I

Дзержинский филиал Всесоюзного Научно-исспедевахельского и конструкторского института химического машиностроения " (7!) Заявитель (54) ГРАНУЛЯТОР ДЛЯ ПАСТООБРАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к устройствам для формования пастообразных материалов в гранулы и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях

3 промышленности.

Известен гранулятор, содержащий цилиндрическую перфорированную вращающуюся матрицу, установленные в отверстиях матрицы толкатели, копир:, установленный внутри матрицы зксцеитрично относительно нее, с которым взаимодействуют толкатели, средство для подачи гранулируемого материала в,отверстиях матрицы fl).

Однако при работе граиулятора отверстия матрицы заполняются грану лируемым1материалом при одновременном утапливании толкателей за.счет . давления материала на глубину, соот.ветствующую высоте гранулы, При з:ои. сопротивление движению толкателей в разных отверстиях может быть pasличным и иногда может превышать усиФ лие, передаваемое пастой на толкатель прн его движении во внутрь матрицы.

Указанное обстоятельство может быть причиной получения. гранул разных по высоте, а также выключения из рабочего цикла некоторых отверстийв случае заклинивания в них толкатетт лей, т.е. возврат толкателей во внутрь матрицы за счет усилий, развиваемых формуемой средой, не дает полной гарантии их перемещения до поверхности копира, особенно в случае формования абразивных паст с пониженной вязкостью (чем больше вязкость, тем больше давление формуемой среды на толкатели).

Таким образом, известный гранулятор обладает невысокой надежностью, Известно устройство для получения гранул таблеток, содержащее цилиндрическую перфорированную вращающую- . ся матрицу, установленные в ее отверстиях рядами, параллельными образую" щей, трлкатели с головками, контакти874151 рующими с копиром, конир, выполнен ный в виде барабана, установленного внутри матрицы эксцентрично относительно нее с Иозможностью вращения.

На наружной поверхности барабана укреплены профильные кольца Т вЂ” образной формы, между которыми расположены головки толкателей(), Недостатком известного гранулятора является низкая надежность, что 1î предопределяет малый ресурс рабочего времени между ремонтами.

Кинематический и силовой анализы принципиальной схемы этого устройства показывают, что усилия возййкающие 15 в течение рабочего цикла и передающиеся на толкатели, сосредоточены в контактных точках соприкасающихся между собой головок толкателей и барабана, что вызывает напряжение, 20 значительно превышающее допустимые нормы для используемых в настоящее время материалов.

В течение периода выталкивания . гранул толкатели контактируют торца- 25 ми своих головок с цилиндрической поверхностью барабана на линии только в случае их горизонтального расположения, т.е. на прямой, проходящей через центры вращения матрицы и бара- зв бана. .Во всех остальных положениях торцы толкателей имеют с поверхностью обоймы точечный контакт. Поскольку давление, развиваемое формуемой средой в рабочей зоне, достигает

100 кг/см и более, напряжения в

2 точках контакта оказываются гораздо больше допускаемых,и следствием этого является разрушение материала бараба- 4О на и толкателя в точках соприкосновения.

В реальных условиях промышленного производства каждая среда, присутствующая в пасте, неминуемо попадает в зазоры между поверхностью толкателя и поверхностью отверстий матрицы.

При остановках машины, неизбежных в технологическом цикле, жидкость, насьпценная солями и к тому же содержащая тонкую взвесь частиц пасты, кристаллизуется, и движение толкате-,. лей в отверстиях требует значительных усилий, соизмеримых с усилием, действующим на толкатели в зоне фор- $5 мования.

При возврате толкателей в крайнее положение от наружной поверхности матрицы внутрь, движение обеспечивается за счет связи их с барабаном посредством колец Т-образного сечения.

Контакт головки толкателя по кольцу происходит в двух противоположных точках. Такой контакт крайне неудовлетворительно сказывается на работоспособности гранулятора, так как кольца и толкатели представляют как бы одно целое твердое тело, хотя толкатель совершает вращательное движение вокруг одного центра, а кольца — вокруг другого центра, смещенного относительно первого на величину эксцентриситета е. При этом точки одного и того же твердого тела в один и тот же момент должны вращаться вокруг разных центров вращения что невозможно.

В результате кольца коробятся до эллипсовой формы, кромки колец становятся выщербленными, головки толкателей сжатыми, сами толкатели изогну- . тыми.

Кроме того, барабан и кольца, смещенные относительно матрицы на величину е, проскальзывают относительно головок толкателей на величину 2 е, Критический угол заклиниваний, т.е. угол между касательной, проведенной к барабану в точке касания головки толкателя с ней, и плоскостью торца головки зависит от величины нагрузки, скорости вращения и в значительной степени до величины эксцентриситета.

Прн величинах е, близких к нулю, и незначительных нагрузках условий работы почти нормальные, так как проскальзывание мало, угол заклинивания близок к нулю.

Однако при значениях е, необходимых для,нолучщния гранул Иысотой более б мм, величина угла заклиниsamer имеет критическое значение и весь Механизм работает в крайне тяжелых условиях, что приводит, вопервых, к изгибу толкателей, во-вторых, к нарушению свободного проскальзывания барабана и колец, что является непременным условием работы гранулятора, в третьих, к разрушению поверхности матрицы, следы которого видны после одного оборота ее (т.е. одного рабочего цикла), в четвертью, к заклиниванию пары

"толкатель-отверстия". Поэтому величина е ограничена критическими значениями угла заклинивания.

87415 I

Цель изобретения — повышение на" дежности гранулятора.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено подпятниками и на наружной поверхности бараба- 5 на под каждым рядом толкателей выполнены канавки, в которых установлены, с возможностью поворота относительно продольной оси канавки, подпятники, опорная поверхность ко-. торых выполнена плоской и контактирует с IIJIocK0H торцевой поверхностью головок топкателей, и матрица с барабаном связаны водилом. Верхняя часть головок толкателей выполнена сферической и контактирует с профильными кольцами, имеющими в сечении форму трапеции, боковые ребра которой выполнены с радиусом сферы головок толкателей.

Использование в устройстве подпятников, установленных в канавках барабана и имеющих плоскую опорную поверхность, обеспечивает постоянный контакт толкателей с опорной поверхностью по плоскости 1 вместо точечного контакта в известном устройстве ). при повороте подпятника в канавке. Поэтому нагрузка при работе рассредоточивается на всю опорную поверхность что снижает контактные напряжения, уменьшая износ и предотвращая разрушение материала толкателя и подпятиика. Угол заклинивания отсутствует, поэтому заклинивание толкателей в отверстиях при значительных величинах е не происходит. Изгиба и разру-. шения материала толкателя и барабана также не происходит. Становится .возможным получение гранул большой вы 4О соты.

Выполнение на барабане канавок сечение которых имеет форму полукруга или треугольников, обеспечивает Возможность углового смещения подпят» 4 никон, соответствующей формы, предотвращающего образование угла заклини" вания. Силы давления действуют строго вдоль оси толкателя и подпятника предотвращая изгиб толкателя. Вып<щ кение подпятника с плоской поверхностью шириной не менее о +2е (@6 диаметр головки толкателя, е - экс центриситет) необходимо для того,: чтобы при проскальзывании толкателя по подпятнику иа величину 2 е контакт ях был по полной поверхности голоВйи толкателя. Взаимосвязь толкателя верхняя часть головки которого выпблиена сферической, с профильными кольцами, рабочая поверхность которых выполнена с тем же радиусом сферы, что и головка толкателя, заменяет точечные контакты линейным, снижая контактные напряжения и предотвращает изгиб толкателей.

На фиг.l изображен гранулятор (общий вид У в разрезе на фиг.2— разрез А-А на фиг.l; на фиг.3 — вариант выполнения устройства с коническими подпятниками.

Гранулятор состоит иэ матрицы I, запитывающего валка 2, бункера 3, исходного материала, ножа 4.

В матрице I выполнены отверстия

5, в которых установлены толкатели .б, связанные головками У с подпятниками 8, установленными в канавках 9 барабана 10., эксцентрично установленного относительно оси матрицы на эксцентрике ll, смонтированном на неподвижной оси 12. Иежду головкамн толкателей установлены профильные кольца 13. Для обеспечения вращения подпятников и толкателей с одинаковой скоростью, на матрице жестко установлено водило 14 взаимодействующее с барабаном 10 и приводящее его во вращательное движение., Подпятники имеют плоскую опорную поверхность 15.

Гранулятор работает следующим образом.

Гранулируемый продукт из бункера

3 поступает в зазор между матрицей

1 и валком 2 и последнии запитывается в отверстия 5 матрицы I уплотняется под действием возникающего давления и форМуется в монолитную гранулу законченной формы. В этот момент тол- . катель 6 находится в крайнем оттянутом положении внутри матрицы и его ось проходит через центры вращения матрицы I и барабана 10. При этом плоскость головки 7 толкателя опирается на плоскость подпятника 8 в центре его, а сам .подпятник центрально установлен в канавке 9 барабана. При повороте матрицы на 90 ось толкателя и ось барабана не находятся на одной линии. Однако за счет подвижного подпятника, который может совершать угловое перемещение, плоскость головки толкателя параллельна плоскости подпятника, следовательно, толкатель опирается всей своей поверхностью иа подпятник. Величина проскальэыcf ваник при угле поворота в ЧО равна

874151

l0 !

30

40

Формула изобретения

1. Граиулятор для пастообразных материалов, содержащий цилиндрическую перфорированную вращающуюся матрицу, 55 предельному значению — величине эксцентриситета е. В этой точке головка толкателя смещена на е и находится на плоскости подпятника в .крайнем левом положении. р О

На участке от 0 до 90 толкатель в своем движении по окружности отстает от подпятника.

При дальнейшем повороте от 90 о о до 180 толкатель, выталкивания гранулу из отверстия, догоняет подпятник и яа угле в 180о устанавливается центральное относительно него, а ось

его проходит через центры вращения матрицы и эксцентричного барабана.

При этом надо отметить, что на этом участке толкатель всегда контактировал с подпятником по плоскости.

О

На угле в" 180 гранула полностью вытолкнута из отверстия матрицы и снимается ножом 4. При повороте мато 0 рицы от )80 до 270 профильные кольца 13 начинают возвращать во внутрь матрицы вышедшие заподлицо с матрицей толкатели, которые при своем вра щательном движении начинают опережать о подпятник и к 270 занимают на нем крайнее переднее положение, контактируя всей плоскостью.

При дальнейшем повороте от 270

Ь до 360 толкатели занимают первонао чальное положение, и цикл повторяется.

Таким образом, начиная с угла в

90 до угла 270@ головка толкателя проскользнула по всей .поверхности подпятника, контактируя всегда полной поверхностью за счет поворота подпятника, Вызванные нагрузками напряжения гораздо меньше допускаемых контактных напряжений, а углы заклинивания вообще отсутствуют, соответственно нет и изгибающих моментов. Толкатель совершает строго поступательное движение по отверстию матрицы беэ заклинивания.

Использование заявленного гранулятора по сравнению с эксплуатируемыми грануляторами этого типа для пастообразных материалов позволяет повысить надежность его в работе, увеличить срок службы, уменьшить количество простоев в год, сократить время на ремонт и наладку. установленные в ее отверстиях рядами, параллельными образующей, толкатели с головками, кинематически связанными с копиром, копир, выполненный в виде барабана и установленный внутри матрицы эксцентрично относительно нее, и профильные кольца, укрепленные на копире, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с.целью повышения надежности гранулятора, он снабжен подпятниками и на наружной поверхности барабана под каждым рядом толкателей выполнены канавки, в которых установлены с воэможностью поворота относительно продольной оси канавки подпятяика, опорная поверхность которых выполнена плоской и контактирует с плоской торцевой поверхностью головок толкателей, и матрица с барабаном связаны между собой с помощью водила.

2. Гранулятор по п.!, о т л ич а ю шийся тем, что ширина плоской поверхности подпятяика составляет яе менее M+2e, где d диаметр головки толкателя, е-величина эксцентриситета.

3. Гранулятор по п. l, о т л ич а ю шийся тем, что канавки и взаимодействующие с ними поверхности. подпятников выполнены цилиндрическими.

4. Гранулятор по и. l, о т л ич а ю шийся тем, что канавки и взаимодействующие с ними поверхности подпятников выполнены коническими, причем угол конуснос5и подпятника больше угла конусности канавки.

5, Гранулятор по и ° l о т л ич а ю шийся тем, что жн снабжен профильными кольцами, установленными на копире.

6. Граиулятор по п.5, о т л ич а ю шийся тем, что верхняя часть головок выполнена сферической и контактирует с профильными нольцами, имеющими в сечении форму трапеции, боковые ребра которой выполнены с радиусом сферы головок толкателей.

Источники информации, принятые во .внимание при экспертизе.

l. Авторское свидетельство СССР

В 686747, кл. В 01 Т 2/20, 1974, 2. Авторское свидетельство СССР

В 2081339/26, кл. В Ol J 2/20, 1974 (прототип).

874)5) Составитель Р, ГоряиирВа

Редактор П. Ортутай Техред M.Рейвес Корректор А» Дзятко

Заказ 9)2Т7)3 Тираж 570 . Подписное

ВНИИПИ Государственно о комитета СССР по делам изобретений и открытий

)!3035, Москва, Ж-35, Раушская иаб.р д. 4/5 аилиал ППП Патент, г. Укгорон, ул. Проектная, е