Гранулятор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сеюз Сееетскнк

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОА4У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 06.05.81 (2i) 3283S87/23-26 51) М.Кл. с присоединением заявки ¹â€” (23) ПриоритетВ О 2/02

Государственный квинтет

СССР но делан нзебретеннй н открытнй (53) УДК 66 ° 099. 2 (088.8) Опубликовано 23,0283. Бюллетень N9 7

Дата опубликования описания 230283 (72) Авторы изобретения

В.Н.Сахаров, И.Н.Барышев, И.A Егоров, В.Н.Мордашов, Г.Х. Новаков и Н.Н. Поздеев t

a . .,;.,! 1

Дзержинский филиал Научно-исследовательск, "pry,:;,--, --..., 1 и конструкторского института химического машиностроения (73) Заявитель (54 ) ГРАНУЛЯТОР

Изобретение относится к устройствам для гранулироваиия расплавов с широким диапазоном вязкости и может быть использовано в хиьыческой, нефтехимической, пищевой и других отраслях промаапенности.

Известно устройство для образования капель жидкости с широким диапазоном вязкости, содержащее емкость, в дне которой-выполнены отверстия,,втулки, установленные в отверстиях дна емкости и снабженные одним или несколькими отверстиями, выполненными в. стенках втулок вблизи дна емкости, плунжеры, установленные во втулках и укрепленные на пластине, соединенной с приводом возвратно-поступательного движения. Площадь отверстий в стенках втулок рассчитана в соответствии с расходом и вяэкос тью жидкости.

При ходе плунжеров вверх, последние открывают отверстия во втулках и расплав из емкости поступает в icaналы сопел (втулок). При опускании плунжеров отверстия во втулках перекрываются и поток жидкости в канал прекращается (или уменьшается), а отсеченные порции расплава выталкиваются из гранулятора наружу (на охлаждающую., поверхность или в охлаждающую среду) 1 j.

Недостатком -данного устройства является то, что площадь сечения отверстий, соединяющих каналы сопел с общей емкостью, рассчитана в соответствии с расходоМ и вязкостью гранулируемого продукта и является в конструкции неизменной. Поэтому при работе с продуктами, вязкость которых в процессе работы может изменяться, напри мер, из-за нестабильности температу- . ры и других технологических параметpos или термореактивных свойств некоторых продуктов (таких как многие нефтеполимерные и искусственные смолы, например, "октофоры", "трифенол", новолачные фенолформальдегидные смолы и др.) гранулометрический состав получаемого продукта не постоянен.

Это происходит потому, что расплав продукта с изменившейся в процессе работы вязкостью (у термореактивных расплавов значение вязкости. может очень быстро изменяться.в несколько раз) будет поступать через отверстия, соединяющие каналы сопел с общей емкостью с другой, отличной от первоначальной, скоростью. В связи с этим в каналы сопел поступает боль997783 шее или меньшее, по сравнению с первоначальным, количество продукта, который при обратном ходе плунжеров выталкивается иэ сопел наружу и превращается в гранулы. Устранить этот недостаток (выравнить грансостав по отношению к первоначальному или заданному) можно лишь, если быстро изме нить площадь сечения (диаметры) от верстий, соединяющих каналы сопел с общей емкостью, а сделать это в дан-. ной конструкции не представляется возможным, так как необходима полная остановка гранулятора и замена втулок с отверстиями, Известен rpанулятор, содержащий обогреваемую емкость с перфорированным дном, трубки с прорезями в их стенках вблизи дна, плунжеры, установленные в трубках и связанные с приводом возвратно-поступательного движения, пластину с пазами, через которые пропущены плунжеры, механизм подьема и опускания пластины на втулки, укрепленные на пластине, охватывающие трубки и перекрывающие прорези в трубках (2 ). 25

Недостатком этого устройства является низкая надежность устройства при повышении производительности за счет увеличения как количества рабочих элементов, так и частоты движения

ЗО плунжеров (более 350 ходов в минуту), Это объясняется тем, что трубки, в которых перемещаются плунжвры,жестко закреплены в отверстиях дна, а плунжеры закреплены в плите, связанной с

40 приводом возвратно-поступательного движения. После изготовления отверстия в дне расположены относительно друг друга с некоторым допуском.

Плунжеры расположены в плите также с некоторым допуском. Кроме того, трубки закреплены в дне с некоторым отклонением от перпендикулярности, а плунжеры имеют свои отклонения от перпендикулярности. Вследствие всех этих факторов плунжеры входят в трубки с некоторым усилием, которое тем больше, чем больше количество плунжеров и трубок.

Данный недостаток, в определенной мере, можно уменьшить, если увеличить зазоры между трубками и плунжерами, однако это приводит к нарушению гранулометрического состава, что неприемлемо.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является гранулятор, содержащий обогреваемую емкость с патрубками для ввода расплава и перфорированным дном, втулки, установленные над выходными отверс- 60 тиями дна с возможностью вертикального перемещения, плунжеры, установленные во втулках и укрепленные на плите, привод возвратно-поступательного движения, связанный с плитой, 65 пластину с отверстиями, установленную в емкости с возможностью вертикального перемещения, а плунжеры пропущены через отверстия в пластине и соединены с втулками-посредством соединения шип-винтовой паэ.

При ходе плунжеров вверх шипы плунжеров воздействуют на верхние грани винтовых пазов втулок и поднимают их до упора в регулировочную ластину, зафиксированную неподвижно.

При этом между нижними концами втулок и дном гранулятора образуются зазоры, в которые начинает затекать расплав. При дальнейшем движении плунжеров вверх до крайнего верхнего положения в нижних частях втулок образуются свободные объемы, в которые, эа счет создаваемого плунжерами разрежения, засасывается расплав продукта и тем самым предотвращается его вытекание через выход..ые отверстия дна. Втулки при этом за счет соединения с плунжером по типу шип-винтовой паз надежно удерживаются в верхнем положении, что обеспечивает засасывание во втулки одинаковых порций расплава. При ходе плунжеров вниз шипы плунжеров воздействуют (нажимают) на нижние грани винтовых пазов втулок, заставляя последние, все одновременно, опуститься до упора в дно гранулятора. Тем самым отсекаются каждый раз одинаковые порции расплава, которые при дальнейшем движении плунжеров вниз в кр ай нее нижнее положение, выт алки ваются в виде капель через выходные отверстия наружу, на охлаждаемую поверхность или в охлаждающую среду. РегулировЬчная пластина ограничивает величину подъема втулок и тем самым определяет количество засасываемого во втфЬки расплава, т.е. грансостав (.3 ).

Недостатком данного устройства является недостаточно высокая производительность, что при работе с расплавами в диапазоне вязкостей 50400 сст, чтобы не происходило самопроизвольного опускания втулок при ходе плунжеров вверх, угол подъема винтовой линии должен быть не более

20-45 ° Однако при частоте хода плунжеров более 100 в минуту, при данных углах подъема винтовой линии, начинается сильный износ кромок винтовых пазов из-за возрастающей энакопеременной пульсирующей нагрузки — давления на них со стопоны шипов. Таким образом, при работе в данном диапазоне вязкостей расплавов 50-400 сст наблюдается снижение производительности из-за вынужденного ограничения частоты хода плунжеров (не более 100) и сильный износ рабочих элементов гранулятора, что приводит к необхо997783 димости их частой замены на новые н снижает надежность работы гранулятора.

Недостатком устройства является также сложная технология изготовле:ния рабочих элементов (плунжер-втулка), связанная с прорезанием винтовых пазов в рабочих элементах и обязательной термообработкой и шлифовкой последних.

Цель изобретения — повьыение производительности и надежности в работе.

Указанная цель достигается тем, что в грануляторе, содержащем обогреваемую емкость с патрубком для ввода расплава и перфорированным дном, .втулки, установленные над выходными отверстиями дна, пластину с отверстиями, установленную в емкости с возможностью вертикального перемещения, уплунжеры,.установленные во втулках, пропущенные через отверстия в пластине и укрепленные на плите, привод возвратно-поступательного движения. связанный c ïëèòîé, плунжеры снаб.жены упругими элементами и в каждом плунжере в зоне установки, втулки выполнено по крайней мере одно отверстие или углубление, в котором установлен упругий элемент, контактирующий с внутренней поверхностью втулки

Кроме того, при выполнении в плунжере углубления упругий элемент выполнен в виде винтовой пружины.и шарика.

При выполнении в плунжере сквозного отверстия упругий элемент выполнен в виде винтовой пружины и двух шариков.

При выполнении углубления в плунжере в виде продольного паза, упругий элемент выполнен в виде плоской пружины.

При выполнении в плунжере углубления в виде кольцевой проточки упругий элемент выполнен в виде упругого кольца.

При этом упругий элемент выполнен из износостойкого синтетического материала, например капрона.

На фиг.1 изображен гранулятор, разрез; на фиг.2 - разрез A-А на фиг.1;на фиг.3-6 — узел на фиг.1 (с различными вариантами выполненияупругого элемента в виде винтовой пружины и шарика, винтовой пружины. и двух шариков, плоской пружины упругого кольца соответственно); на фиг.7 разрез В-В на фиг.6 на фиг.8 — узед на фиг.1 (при нижнем положении плунжера); на фиг.9 «. то же, при среднем положении плунжера при движении его вверху на фиг.10 - то же, при верхнем положении плунжерау на фиг.11 - то же, при среднем положении плунжера при его движении вниз.

Гранулятор содержит обогреваемую емкость 1 с патрубками 2 ввода расплава, перфорированное дяо 3 с выход(с помощью гаек 24) рабочего хода втулок 13 на определенную одинаковую величину (т.е. регулировка грануло45 метрического состава продукта) .

Граяулятор работает следующим образом.

Расплав смолы поступает через патрубок 2 ввода расплава в обогреваемую

5р емкость 1. От эксцентрикового механизма (не показан) возвратно-поступательное движение передается плите 9, и от нее соответственно плунжерам 12.

Когда плунжер х2 находится в край-. нем нижнем положении у дна грануля- тора, втулка 13 при этом упирается в дно 3 гранулятора яад выходным отверстием 4 ° При.ходе плунжера 12 вверх вместе с ним поднимается втулка

13 до упора в регулировочную пласти60 ну 10, зафиксированную неподвижно (фиг.9). Подъем втулки 13 вместе с плунжером 12 происходит эа счет того, что втулка 13 подпружинена к плунжеру за счет сжатия пружины 14 н не за65 висит от вязкости расплава. При подь5

40 ными отверстиями 4; съемную крйаку

5 с двумя направляющими б, в которых проходят два штока 7, соединенные сверху коромыслом 8, а снизу — .

4 плитой 9, регулировочную пластину 10 с отверстиями 11, расположенную под плитой 9, плуяжеры 12, которые про- ходят через отверстия 11 в регулировочяой пластине 10 и прикреплены к плите 9, и надетые на плунжеры с не бал ыаим з аз ором вт ул ки 13 . Втул ки

13 могут свободно перемещаться по плунжерам 12, но за счет упругих элементов, роль которых выполняют, например, пружины 14 и шарики 15, установленные в углублениях 16 плунжеров 12, надежно удерживаются на последних в любом из положений (фиг.811). Упругий элемент выполнен нз износостойкого синтетического матернала, например капрона.

Упругий элемент может быть выполнен в виде двух шариков 15 и пружины

14, установленных в сквозном отверс тии 17 (фиг.4), в виде плоской пружины 18,. Установленной в продольном па- зу 19 (фиг.5). в виде пружинного кольца 20 (фиг.б), установленного в кольцевой проточке 21. Регулировочная пластина 10 имеет два штока 22, которые выведены через крыаку 5 наружу и закреплены в кронштейнах

23, установленных неподвижно на крьпаке 5. С помощью гаек 24, навернутых на концы штоков 22 и установленных в кронштейнах 23, регулировочную пластину 10 можно перемещать по высоте. Диаьйтр отверстий 11 в регулировочной пластине 10 больше диаметров плунжеров 12, но меньше наружных диаметров втулок 13. Таким образом,. назначение регулировочной пластины

10 - ограничение величины хода втулок 13, а также быстрая регулировка

997783

Плунжер,,Ф п/и устройства

Показатели

Известные

Йредлагаемое

Е33

$2)

Частота ходов плунжеров,мнн 300

300

300

Ррансостав,Ъ

7-8 ми

4 более 8 мм менее 7 мм

Средняя производительность одного рабочего элемента, кг/ч

12,2

13,9

Износ, мм

Задиры рабочих поверхностей.

Заклинивания

0,030

0,018

Частота ходов плунжеров в минуту

400

400

Грансостав,%

7-8 мм

91 еме втулки 13 до упора в регулировочную пластину 10 между нижним концом ,втулки и дном гранулятора образуется зазор 25 величиной У, в который начийает затекать расплав 26 ° При дальнейшем движении плунжера вверх до крайнего верхнего положения (фиг.10) в нижней части втулки 13 образуется свободный объем 27, в который за счет создаваемого плунжером разрежения засасывает расплав продукта, и тем самым предотвращается его вытекание через выходное отверстие 4 дна 3 гранулятора. Втулка при этом эа счет постоянного воздействия на ее внутреннюю поверхность упругого элемента (пружины 14 и шарика 15) плунжера 12 надежно удерживается в верхнем положении около регулировочной пластины

10, самопроизвольное опускание втулки исключается. Таким образом, при наличии в грануляторе нескольких рабочих элементов .плунжер-втулка и обеспече« нии их упругими элементами все втулки независимо от вязкости расплава,из« меняющейся в процессе работы, поднимаются одновременно и надежно удерживаются в верхнем положении у регули ровочной пластины 10 на протяжении всего времени при ходе плунжеров вверх. Таким образом, во все втулки засасываются одинаковые порции рас плаза.

При ходе плуижера 12 вниз он увлекает эа собой подпружиненную втулку

13, заставляя последнюю опускаться до упора в дно гранулятора фиг.11).

Тем самым отсекаются каждый раз одинаковые порции. расплава, которые при о дальнейшем движении плуйжера 12 вниз в крайнее нижнее положение (фиг. 12) выталкиваются через выходное отверс тне 4. Ори этом за счет постоянного воздействия упругого элемента на

35 втулку 13, последняя надежно прижата к дну гранулятора, что исключает возможные утечки расплава из объема 27 обратно внутрь емкости гранулятора.

Вытолкнутая из объема 27 порция рас- . щ плаза в виде капли падает в охлаждающую среду или на,охлаждающую поверхность и превращается в гранулу.

В таблице представлены сравнительные результаты испытаний при одинаковых условиях известных и предпагаемзm устройств.

997783

Продолжение таблицы йлукжер, в п/и

Известные

Износ, аве

0,042

0,020

500

500

90

22,3

22,8

0,058

0,024

Износ, мм

600

600

89

27,1

26,3

0,076

0,028

Износ, мм

0,028

Показатели более 8 мч менее 7 мм

Средняя производительность одного рабочего элемента,кг/ч

Частота ходов плунжеров s минуту

Грансост as, Ф менее 7 мм более 8 мм

Средняя производительь™ ность одного рабочего элемента,кг/ч

Частота ходов плунжеров в минуту

Грансостав,В более 8 мм менее 7 мм

Средняя производительность одного рабочего элемента, кг/ч

Устройства (З3 Г2) аадиры рабочих поверхностей.

Скрежет.

Заклинивание

Предлагае-: мое

997783

Продолжение таблицы Плунжер, Р n/è устройства

Показатели

Известные

Предлагае-- мое (33 Гг

Частота ходов плунжеров в минуту

700

Грансостав,Ъ

7-8 мм более 8 мм менее 7 мм

Средняя производительность одного рабочего элемента, кг/ч

31,4

0,032

Износ, мм

Частота ходов плунжеров в минуту

800

Грансостав,%

85 более 8„мм менее 7 мм

Средняя производительность одного рабочего элемента, кг/ч.35,6

0,036

Износ, мм

Определение величины максимального износа производилось через сто часов работы на рабочем продукте, в качестве которого применялось индустриальное масло вязкостью 40-,60 сст.

Определение максимальной производительности при заданном гранулометрическом составе (количество гранул размером 7-8 мм не менее 80-903) производилось на рабочем продукте, в качестве которого использовалась канифольная смола с вязкостью 40500 сст, после 100 ч работы на масле.

Количество плунжеров б штук.

Плунжеры располагаются в один ряд с шагом 30 мм. Износ плунжеров измеряется микрометром рычажным типа MP с ценой деления 0,002 мм.

Состояние рабочих поверхностей плунжеров, трубок и втулок определя р лось визуально.

Плунжеры выполнены из стали 13Х13, втулки и трубки — из стали 12Х18Н10Т.

Упругий элемент предлагаемого устрой-. ства содержит винтовую пружину и два шарика, установленных в сквозном поперечном отверстии плунжера (фиг.4).

Работоспособность известного гра-, нулятора 31 ограничена частотой ходов плунжеров, равной 300 ходов в

60.минуту, из-за сильных задиров рабо:чих поверхностей пазов втулок и час« тых заклиниваний.

Работоспособность гранулятора по известному устройству (2) ограничена частотой ходов плунжеров, равной

13 ,997783

600 ходов в минуту, также из-эа частых заклиниваний.

Максимальная достигнутая производительность одного рабочего элемента гранулятора равна 26,3 кг/ч.

Предлагаемое устройство работает стабильно при частоте 800 ходов в минуту. Производительность одного рабочего элемента составляет при этом

35,6 кг/ч, а износ рабочих элементов меньше, чем у гранулятора (2) при частоте ходов плунжеров, равной 600 ходов в минуту. Таким образом, пред ложенное устройство обладает более высокой производительностью и надежностью по сравнению с устройствами

f2> и (33

Таким образом, эа счет упругих элементов при наличии нескольких рабочих элементов илунжер-втулка происходит одновременное поднятие всех втулок в верхнее положение, во все втулки засасываются одинаковые порции расплава, которые затем одновременно отсекаются и выталкиваются наружу, образуя гранулы узкого фрак» .ционного состава.

Причем устраняются все указанные ранее недостатки прототипа, в частности, полностью устраняется зависимость работы втулок и плунжеров гра. нулятора от вязкости расплава, упрощается технология изготовления рабочих элементов, значительно возрастает надежность, так как износ рабочих элементов сведен к минимальному. Значительно возрастает предельно воэможная частота ходов плунжеров гранулятора по сравнению с прототипом. Максимально допустимая частота двойных ходов у прототипа составляет 180200 ходов в минуту-, у предлагаемой конструкции допустимая частота двойных ходов плунжера не менее 400 ходов в минуту. Таким образом, появляется возможность увеличения производительности гранулятора в 1,5-2,0 раза по сравнению с прототипом за счет увеличения скорости образования капель.

Формула изобретения

1. Гранулятор, содержащий обогреваемую емкость с патрубком-для ввода расплава и перфорированным дном, втулки, установленные над выходными отверстиями дна, пластину с отверстиями, расположенную в емкости с возможностью вертикального перемещения, плунжеры, установленные so втулках, пропущенные через отверстия в пластине и укрепленные на плите, привод возвратно-поступательного движении, связанный с плитой, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше® ния производительности и надежности

: в работе, плунжеры снабжены упругимн элементами и в каждом плунжере в зоне установки втулки выполнено по крайней мере одно отверстие или уг

15 лубление, в котором установлен упругий элемент, контактирующий с внут-. ренней поверхностью втулки.

2. Гранулятор по п.1, о т л и » ч а ю шийся тем, что при выпол3Q нении в плунжере углубления упругий элемент выполнен в виде винтовой пружины и шарика.

3. Гранулятор по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что при выполнении

25 в плунжере сквозного отверстия упругий элемент выполнен в виде винтовой пружины и двух шариков.

4. Гранулятор по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что при выполнении в плунжере углубления в виде продольного паза упругий элемент выполнен в виде плоской пружины.

5. Гранулятор по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что при выполнении в плунжере углубления в виде кольцевой проточки упругий элемент выполнен в виде кольца.

6. Гранулятор по пп.4 и 5, о т л ич а ю шийся тем, что упругий элемент выполнен из износостойкого синтетического материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент, Франции 9 1378327, 45 кл. В 01 J, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2948321/23-26, кл. В 01 J 2/02, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР

gg по заявке 9 2748693/23-26, л. В 0 1 J 2/02, 1979 (прототип).

997783

Составитель P . Горяинова

Редактор Н.Пушненкова Техред Е.Харитончик

Корректор С.Шекмар

Заказ 99б/9 Тираж 535

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раумская наб., д.4/5

Подписное

Филиал ЛЛП "Патент",. r.Ó êãîðoä, ул.Проектная, 4