Спосіб гранулювання або агломерування

Реферат: Даний винахід належить до способу гранулювання або агломерування, який включає наступні етапи: компоненти, які підлягають гранулюванню або агломеруванню, вводять в ємність пристрою для гранулювання та/або агломерування та перемішують компоненти за допомогою інструмента для гранулювання та/або агломерування, причому інструмент містить кріпильний вал та в основному дископодібний елемент з діаметром d, який прикріплений до нього, та містить верхню поверхню, нижню поверхню та периферичну поверхню, яка з'єднує верхню та нижню поверхні. Для того, щоб представити спосіб гранулювання або агломерування, згідно з яким можна досягти бажаного результату гранулювання або агломерування значно скоріше та, головним чином, зі значно тоншим гранульованим матеріалом зі значно вищим виходом у діапазоні від 0,1 до 0,8 мм, згідно з винаходом, запропоновано, що периферична поверхня містить ряд по суті V-подібних канавок, які проходять паралельно осі вала. UA 108927 C2 (12) UA 108927 C2 UA 108927 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Даний винахід відноситься до способу ґранулювання або агломерування. Ґранулювання та агломерування є відомим з галузі технології виробництва. При ґранулюванні отримують ґранульований матеріал, тобто вільно текуче тверде тіло у вигляді ґранул, з одного або декількох компонентів. При агломеруванні діапазон розміру часток зміщується до більших розмірів, таким чином являючи собою процес, обернений до здрібнювання. Відомо, що при ґранулюванні або агломеруванні відповідні компоненти та будь-які добавки поміщають у змішувач та змішують разом за допомогою інструмента для перемішування. Інструменти для перемішування, часто використовувані з цією метою, містять ряд плечей, встановлених на центральному валу, які проходять радіально назовні та нахилені під кутом вперед або назад на своїх радіально зовнішніх кінцях. Проте було показано, що тривалість перемішування, необхідна для отримання бажаного результату ґранулювання або агломерування з використанням таких інструментів та пристроїв, є занадто великою. Крім того, за допомогою відомих інструментів можливим є лише отримання ґранульованих матеріалів з розподілом ґранул за розмірами у діапазоні 0,1 – 2,0 мм або більше. Вихід ґранульованих матеріалів у діапазоні менш ніж 1,0 мм є відносно низьким при 30-60 %. З цієї причини для тонко ґранульованих матеріалів у діапазоні розмірів переважно від 0,1 до 0,8 мм використовують розпорошувальні ґранулятори, які забезпечують вихід майже 100 %. Таким чином, виходячи з описаного рівня техніки, метою даного винаходу є забезпечення способу ґранулювання або агломерування, здійснюючи який можна отримати необхідний результат ґранулювання або агломерування значно скоріше та, головним чином, зі значно тонкішим ґранульованим матеріалом зі значно більшим виходом в діапазоні від 0,1 до 0,8 мм. Згідно з винаходом такої мети досягають завдяки способу ґранулювання або агломерування, який відрізняється тим, що включає наступні етапи: компоненти, які підлягають ґранулюванню або агломеруванню, вводять в ємність пристрою для ґранулювання та/або агломерування та перемішують компоненти за допомогою інструмента для ґранулювання та/або агломерування, причому інструмент містить кріпильний вал та в основному дископодібний елемент з діаметром d, який прикріплений до нього та містить верхню поверхню, нижню поверхню та периферичну поверхню, яка зє'днує верхню та нижню поверхню, при цьому периферична поверхня містить ряд по суті V-подібних канавок, які проходять паралельно до осі вала. Несподівано, було виявлено, що спосіб, в якому використовують такий інструмент забезпечує значно кращі результати, зокрема при ґранулюванні, а також при агломеруванні. Оскільки даний винахід було розроблено в основному для ґранулювання, далі винахід описаний виключно у звя'зку з ґранулюванням. Проте було виявлено, що при агломеруванні також були отримані переважні результат, так що це прямо вказує на те, що інструмент та спосіб також можна застосовувати для агломерування. В одному особливо переважному варіанті здійснення канавки характеризуються глибиною канавки t, при цьому t складає від 0,05 до 0,4, переважно від 0,1 до 0,3 та найпереважніше від 0,15 до 0,25 діаметра d дископодібного елементу. Канавки, по-перше, не мають бути занадто глибокими для того, щоб забезпечувати належне переміщення ґранульовуваного матеріалу у радіальному напрямку назовні уздовж верхньої та нижньої поверхні дископодібного елементу, та, по-друге, не мають бути занадто мілкими, оскільки бажаний ефект ґранулювання по суті відбувається всередині канавки або на краях, утворених верхньою або нижньою поверхнею та стінками канавки. Таким чином, канавки проходять від верхньої поверхні до нижньої поверхні дископодібного елементу. Тому краї, утворені стінками канавки та верхньою або нижньою поверхнею дископодібного елементу, мають бути максимально загострені, тобто радіус закруглення має бути менш ніж 1 мм. У додатковому особливо переважному варіанті здійснення щонайменше одна стінка канавки виконана щонайменше частково з твердішого матеріалу, ніж дископодібний елемент. Як вже було зазначено, бажаний ефект ґранулювання досягається здебільшого завдяки канавкам, що може призвести до підвищеного зношування стінок канавки та зокрема країв, утворених стінками канавки та верхньою та нижньою поверхнею дископодібного елементу. Таким чином, передбачено виконання стінки канавки щонайменше частково, краще у частині, яка межує з периферичною поверхнею, з твердішого матеріалу. Так, дископодібний елемент може бути армований, наприклад, твердим сплавом (карбідом), керамічним матеріалом або елементом із загартованої сталі. Альтернативно або разом з цим стінка канавки дископодібного елементу містить заглиблення, у якому розміщують зношуваний елемент переважно з твердішого матеріалу. 1 UA 108927 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Елементи, розміщені у заглибленні, можуть бути міцно або з можливістю зняття прикріплені до дископодібного елементу. Причому коли зношувані елементи вже зношені, їх можна просто замінити. Альтернативно, вся радіальна зовнішня область дископодібних елементів, які містять канавки, може бути виготовлена з твердішого матеріалу. Також було виявлено, що ефект ґранулювання можна навіть додатково прискорити, коли твердіший матеріал або зношуваний елемент виступає за межі верхньої поверхні та/або нижньої поверхні, та/або периферичної поверхні на відстань a, оскільки потім ефект ґранулювання досягають виключно завдяки частині, виготовленій з твердішого матеріалу. В цьому випадку відстань a має бути менше, ніж товщина e дископодібного елементу. Крім того, для багатьох застосувань може бути переважним, якщо стінка канавки містить щонайменше дві частини, відокремлені одна від одної, виготовлені з твердішого матеріалу, ніж дископодібний елемент, або два вставлених зношувальних елементи, краще з твердішим матеріалом, або зношувальні елементи, які виступають за межі верхньої поверхні та/або нижньої поверхні в обох частинах. Більш того, було виявлено, що ефект ґранулювання можна покращити, якщо верхня поверхня у кільцевій частині, яка проходить від периферичної поверхні на глибину канавки t у напрямку вала, не міститиме елементу, який виступає по напрямку осі вгору за межі стінок канавки або за межі елементу, виготовленого з твердішого матеріалу, прикріпленого на або в стінках канавки. Дослідження з використанням різноманітної геометрії інструмента показали, що виступи, які проходять по напрямку осі вгору на верхню сторону дископодібного елементу та не межують безпосередньо зі стінками канавки, створюють гірший контакт ґранульованого матеріалу з поверхнею диска, що по суті погіршує ефект ґранулювання. Найкращим чином, щонайменше, на верхній поверхні дископодібного елементу у кільцевій частині, яка проходить від периферичної поверхні на 0,35, або найкращим чином на 0,45 діаметра дископодібного елементу у напрямку вала, не розташовано жодного елементу – окрім твердішого матеріалу, який може бути присутнім,– який виходить за межі верхньої поверхні дископодібного елементу. В ідеальному випадку лише кріпильний вал виступає за межі верхньої поверхні дископодібного елементу. Верхня поверхня дископодібного елементу переважно не пошкоджена та максимально пласка та гладенька. Оскільки, як правило, інструмент згідно з винаходом не можна встановити безпосередньо над нижньою частиною ємності, може бути доцільним для багатьох застосувань, якщо нижня поверхня міститиме щонайменше один та переважно щонайменше два елементи для створення завихрення, які виходять за межі нижньої поверхні в осьовому напрямку, при цьому елементи для створення завихрення переважно мають такий самий кутовий інтервал у кільцьовому напрямку. Отже, наприклад, елемент для створення завихрення може бути прикріплений на кожному "переділі", утвореному між двома сусідніми канавками дископодібного елементу. Альтернативно, також буде можливим прикріпити відповідні елементи для створення завихрення на кожному другому, третьому або четвертому "переділі". У додатковому особливо переважному варіанті здійснення забезпечені канавки, розташовувані на однаковій відстані одна від одної у кільцьовому напрямку. Також було виявлено, що переважно відношення ширини канавки до відстані між канавками у кільцьовому напрямку більше, ніж 0,05, переважно від 0,1 до 5 та найкращим чином від 0,3 до 2. Для багатьох застосувань може бути переважним, якщо інструмент матиме два дископодібні елементи, які розташовані на кріпильному валу та розташовані на відстані одне від одного в осьовому напрямку. Очевидно, також можна забезпечити більш ніж два дископодібних елементи. В основному, інструмент згідно з винаходом можна застосовувати у будь-якій ємності. Вісь ємності може бути розташована, наприклад, вертикально, горизонтально або під кутом відносно до вертикалі. Гарні властивості ґранулювання були відмічені при використанні вертикальних ємностей, в яких інструмент концентрично обертається навколо власної осі у фіксованому положенні або обертається несиметрично відносно до середньої частини ємності навколо центру змішувача та навколо власної осі. Проте інструмент згідно з винаходом знаходить найкраще застосування у пристрої для ґранулювання та/або агломерування з поворотною ємністю, при цьому інструмент для ґранулювання та/або агломерування згідно з винаходом розташований у поворотній ємності та найкращим чином не обертається разом з ємністю. Іншими словами, ємність обертається в той 2 UA 108927 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 час, як кріпильний вал інструмента для ґранулювання залишається по суті у тому ж положенні. Проте інструмент для ґранулювання може обертатися навколо осі вала. В цьому випадку вісь обертання ємності та вісь вала переважно розташовані паралельно одна до одної, найкращим чином вісь обертання ємності та вісь вала відокремлені відстанню одна від одної. Крім того, переважним є, коли вісь обертання ємності знаходиться дещо під кутом відносно до вертикалі. В цьому випадку, кути нахилу від 5° до 30° виявились особливо переважними. Додаткові переваги, ознаки та вірогідні застосування стануть зрозумілими з даного опису переважних варіантів здійснення. на фіг. 1 зображений перший варіант здійснення інструмента для ґранулювання, використовуваного згідно з винаходом; на фіг. 2 зображений другий варіант здійснення інструмента для ґранулювання, використовуваного згідно з винаходом; на фіг. 3 зображений третій варіант здійснення інструмента для ґранулювання, використовуваного згідно з винаходом; на фіг. 4 зображений четвертий варіант здійснення інструмента для ґранулювання, використовуваного згідно з винаходом; на фіг. 5 зображений пя'тий варіант здійснення інструмента для ґранулювання, використовуваного згідно з винаходом; на фіг. 6 зображений шостий варіант здійснення інструмента для ґранулювання, використовуваного згідно з винаходом; на фіг. 7 зображений сьомий варіант здійснення інструмента для ґранулювання, використовуваного згідно з винаходом; на фіг. 8 зображений восьмий варіант здійснення інструмента для ґранулювання, використовуваного згідно з винаходом; на фіг. 9 зображений девя'тий варіант здійснення інструмента для ґранулювання, використовуваного згідно з винаходом; на фіг. 10 зображений десятий варіант здійснення інструмента для ґранулювання, використовуваного згідно з винаходом; на фіг. 11 зображений одинадцятий варіант здійснення інструмента для ґранулювання, використовуваного згідно з винаходом; на фіг. 12 зображений дванадцятий варіант здійснення інструмента для ґранулювання, використовуваного згідно з винаходом; на фіг. 13 зображений тринадцятий варіант здійснення інструмента для ґранулювання, використовуваного згідно з винаходом, та на фіг. 14 - 16 зображений чотирнадцятий варіант здійснення для винаходу. На фіг. 1 зображений перший варіант здійснення винаходу на виді зверху. Інструмент 10 складається з дископодібного елементу 11, який в центрі містить отвір 13, за допомогою якого дископодібний елемент 11 можна прикріпити до кріпильного вала (не зображений). Дископодібний елемент 11 містить верхню поверхню, яка зображена на фіг. 1, та нижню поверхню, яка спрямована до площини аркушу, та периферичну поверхню, яка зє'днує верхню поверхню та нижню поверхню. Периферична поверхня містить велику кількість V-подібних канавок 12 з глибиною канавки t. Ширина канавки дорівнює b, та відстань від канавки до канавки дорівнює a. Діаметр дископодібного елементу 11 дорівнює d. Стінки канавки утворені таким чином, щоб бутизагостреними, тобто площі зє'днання між верхньою та нижньою поверхнею та стінками канавки не містять фасок, проте мають дуже малий радіус скруглення. Кожна з сусідніх канавок розташована з кроком 18° одна від одної у кільцьовому напрямку. На фіг. 2 зображений другий варіант здійснення винаходу, в якому інструмент 20 також містить отвір 23, використовуваний для прикріплення інструмента до кріпильного вала. Другий варіант здійснення відрізняється від першого варіанту здійснення в основному тим, що надано значно більше канавок 22. Відповідно, канавки виконані з кроком 11,25° одна від одної у кільцьовому напрямку. На фіг. 3 зображений третій варіант здійснення винаходу. Інструмент 30 складається з дископодібного елементу. В цьому випадку, знову ж, надано центральний отвір 33 для прикріплення до кріпильного вала (не зображений). У цьому варіанті здійснення також виконані два кола різьбових отворів 34 та 35, в яких можна прикріпити один або декілька елементів для створення завихрення (не зображені) на нижню поверхню інструмента 30. 3 UA 108927 C2 5 10 15 20 25 30 35 На фіг. 4 зображений четвертий варіант здійснення винаходу, в якому канавки 42 виконані несиметрично у поперечному перерізі. Крім того, основа канавки містить пласку частину. На фіг. 5 зображений пя'тий варіант здійснення винаходу, у якому ширина канавки настільки велика, що відстань між двома сусідніми канавки стає мінімальною. У разі варіанту здійснення інструмента 60, зображеному на фіг. 6, канавка 62 містить одну по суті пласку стінку канавки та одну опукло-вигнуту стінку канавки. На фіг. 7 зображений сьомий варіант здійснення інструмента 70 згідно з винаходом. На фіг. 8 - 11 зображені від восьмого до одинадцятого варіанти здійснення винаходу. Варіанти здійснення відрізняються в залежності від геометрій канавки та різноманітних ширин та глибин канавок. На фіг. 12 зображений додатковий переважний варіант здійснення. Інструмент 120 містить дископодібний елемент 121 з великою кількістю канавок 122. Кожна канавка 122 містить на одній стінці канавки заглиблення 125, яке надано для розміщення матеріалу, який є переважно більш твердий на відміну від матеріалу дископодібного елементу 121. В цьому випадку можна вставити, наприклад, твердий сплав (карбід). Вставлений твердий сплав (карбід) може проходити як за межі верхньої поверхні, так і за межі нижньої поверхні в осьовому напрямку, та за межі периферичної поверхні. На фіг. 13 зображений тринадцятий варіант здійснення винаходу, у якому глибина канавки є дуже малою. На фіг. 14 - 16 зображений чотирнадцятий варіант здійснення винаходу. На фіг. 14 зображений вид у перспективі інструмента 140. Інструмент 140 містить два дископодібних елементи 141 та 146, які обидва розташовані на кріпильному валу 147. Вони віддалені один від одного на відстань в осьовому напрямку. Обидва дископодібні елементи 141, 146 містять канавки 142. У кожному випадку одна стінка канавки кожної канавки 142 містить дві частини, виготовлені з твердішого матеріалу, наприклад з твердого сплаву (карбіду). Ці пластини 147 з твердого сплаву (карбіду) виходять за межі верхньої, нижньої та периферичної поверхні дископодібного елементу в осьовому та радіальному напрямку. Крім того, верхній дископодібній елемент 146 містить чотири U-подібні отвори 148, через які може текти ґранульовуваний матеріал до нижнього дископодібного елементу 141. На фіг. 15 зображений вид зверху нижнього дископодібного елементу 141. Можна побачити, що вставки 147 та 147' з твердого сплаву (карбіду) розташовані у відповідних заглибленнях у стінці канавки. Верхній дископодібний елемент 146, зображений на фіг. 16, містить відповідні U-подібні отвори 148, через які матеріал може текти зверху через отвір 148 до нижнього дископодібного елементу 141. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 50 55 1. Спосіб гранулювання або агломерування, який відрізняється тим, що включає наступні етапи: компоненти, які підлягають гранулюванню або агломеруванню, вводять в ємність пристрою для гранулювання та/або агломерування та перемішують компоненти за допомогою інструмента для гранулювання та/або агломерування, причому інструмент містить кріпильний вал та в основному дископодібний елемент з діаметром d, який прикріплений до нього, та містить верхню поверхню, нижню поверхню та периферичну поверхню, яка з'єднує верхню та нижню поверхні, при цьому периферична поверхня містить ряд по суті V-подібних канавок, які проходять паралельно до осі вала. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що канавки мають глибину канавки t, при цьому t становить від 0,05 до 0,4, переважно від 0,1 до 0,3 та найпереважніше від 0,15 та 0,25 діаметра d. 3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що щонайменше одна стінка канавки щонайменше частково виконана з твердішого матеріалу, ніж дископодібний елемент. 4. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що у стінці канавки дископодібного елемента виконане заглиблення, у яке вставлений зношуваний елемент. 5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що зношуваний елемент виступає за межі верхньої поверхні та/або нижньої поверхні, та/або периферичної поверхні на відстань а, при цьому відстань а, на яку зношуваний елемент виступає за межі верхньої поверхні, дорівнює або відрізняється від відстані а, на яку зношуваний елемент виступає за межі нижньої поверхні, та дорівнює або відрізняється від відстані а, на яку зношуваний елемент виступає за межі периферичної поверхні. 4 UA 108927 C2 5 10 15 6. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що щонайменше одна стінка канавки містить щонайменше два заглиблення, які відокремлені одне від одного, та у які у кожному випадку вставлений зношуваний елемент. 7. Спосіб за будь-яким з пп. 1-6, який відрізняється тим, що верхня поверхня у кільцевій частині проходить від периферичної поверхні щонайменше на глибину канавки t у напрямку вала, не містить жодного елемента, який проходить по напрямку осі за межі стінок канавки або зношуваного елемента, прикріпленого на або в стінках канавки. 8. Спосіб за будь-яким з пп. 1-7, який відрізняється тим, що нижня поверхня містить щонайменше один елемент для створення завихрення, який проходить за межі нижньої поверхні в осьовому напрямку. 9. Спосіб за будь-яким з пп. 1-8, який відрізняється тим, що канавки розташовані на однаковій відстані одна від одної у кільцевому напрямку. 10. Спосіб за будь-яким з пп. 1-9, який відрізняється тим, що надані щонайменше два дископодібні елементи, розташовані на відстані один від одного в осьовому напрямку. 11. Спосіб за будь-яким з пп. 1-10, який відрізняється тим, що вісь обертання ємності та вісь вала розташовані паралельно одна до одної. 12. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що ємність є поворотною. 5 UA 108927 C2 6 UA 108927 C2 7 UA 108927 C2 8 UA 108927 C2 9 UA 108927 C2 10 UA 108927 C2 11 UA 108927 C2 12 UA 108927 C2 13 UA 108927 C2 Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 14