Пристрій для охолоджування гранульованого технічного вуглецю

1. Пристрій для охолоджування гранульованого технічного вуглецю, що містить горизонтально розташований корпус і циліндровий вал з закріпленими на ньому перемішувальними елементами, розміщений в корпусі з можливістю обертання за допомогою приводу, при цьому корпус виконаний у вигляді несучого жолоба, утвореного вертикальними стінками і напівкруглим днищем, і обладнаний верхньою і торцевими кришками, завантажувальним і розвантажувальним патрубками, а перемішувальні елементи виконані у вигляді шнекових лопатей, закріплених уздовж циліндрового вала з заданим кроком, який відрізняється тим, що корпус і циліндровий вал виконані з рознімних секцій, що містять крайні і проміжні секції, корпус додатково обладнаний люком для подачі охолоджувального повітря, встановленим в зоні розвантажувального патрубка, і обмежувачами, закріпленими на вертикальних стінках проміжних секцій над циліндровим валом, завантажувальний патрубок виконаний з можливістю виводу через нього охолоджувального повітря, а шнекові лопаті перемішувальних елементів, крім розташованих в зонах завантажувального і розвантажувального патрубків, містять крізні отвори, виконані уздовж їх гвинтової лінії з зміщенням один відносно одного на кут a , і лопатки, закріплені в їх верхні х частинах паралельно подовжній осі циліндрового вала. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що напівкругле днище несучого жолоба виконано радіусом R, який дорівнює 210+5 мм. 3. Пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що обмежувачі виконані коробчастої форми і встановлені симетрично відносно вертикальної осі корпусу, при цьому частина нижньої поверхні обмежу 2 (19) 1 3 26364 Корисна модель належить до пристроїв для охолоджування сипких гранульованих і порошкоподібних матеріалів, зокрема, до технологічного устаткування для виробництва гранульованого технічного вуглецю, і може бути використана в нафтохімічній і інших галузях промисловості, пов’язаних з переробкою сипких матеріалів. Охолоджування гранульованого технічного вуглецю є заключною операцією технологічного процесу при його виробництві, що передує складуванню або відвантаженню як товарної продукції. Технологічний процес охолоджування полягає в зниженні температури гранульованого технічного вуглецю після сушки, що становить 120-180°С, до температури, безпечної для зберігання і транспортування, що не перевищує, як правило, 70°С. Відомий пристрій для охолоджування гранульованого технічного вуглецю і видалення з нього некондиційних гранул і грудок [Технический углерод. / В.И.Ивановский. - Омск: ОАО "Техуглерод", 2004. - 228с, - с.219], що містить корпус із завантажувальним патрубком, усередині якого розміщений сітчастий барабан, виконаний з можливістю обертання від електроприводу. Під сітчастим барабаном встановлені жалюзі і шлюзовий живильник для подачі охолодженого технічного вуглецю в бункер готової продукції. Охолоджування маси технічного вуглецю здійснюється за рахунок природного конвекційного теплообміну гранул з атмосферним повітрям. Недоліками відомого пристрою є: - низька ефективність процесу охолоджування і, відповідно, низька продуктивність, обумовлена залежністю тривалості процесу охолоджування від температури атмосферного повітря; - високе енергоспоживання, обумовлене тривалістю процесу природного конвекційного теплообміну маси гранульованого технічного вуглецю з атмосферним повітрям; - велика матеріаломісткість і висока вартість конструкції. Найближчим за технічною суттю до об’єкту, що заявляється, є пристрій для охолоджування типу гвинтового конвеєра [див., наприклад, патент RU №2167094 СІ, МПК 7 B65G33/14, дата публікації 20.05.2001], що містить горизонтально розташований корпус і циліндровий вал із змонтованими на ньому перемішувальними елементами, розміщений усередині корпусу з можливістю обертання за допомогою приводу. Перемішувальні елементи зазначеного пристрою виконані у вигляді шнекових лопатей. Корпус складається з несучого жолоба, утвореного вертикальними стінками і напівкруглим днищем, і верхньої знімної кришки випуклої форми. При цьому корпус забезпечений завантажувальним і розвантажувальним патрубками. Охолоджування сипкого матеріалу, наприклад, гранульованого технічного вуглецю, здійснюється за рахунок природного конвекційного теплообміну металевого корпусу з атмосферним повітрям. У вказаному пристрої усунений ряд недоліків, властивих аналогу, зокрема, суттєво понижена матеріаломісткість і вартість конструкції. Окрім 4 цього виконання корпусу з напівкруглим днищем і верхньої знімної кришки випуклої форми дозволяє забезпечити рівномірне перемішування і виключити утворення пробок при подовжньому переміщенні маси технічного вуглецю. При цьому відоме технічне рішення має наступні недоліки: - низька ефективність процесу охолоджування і, відповідно, низька продуктивність, а також відсутність можливості для її регулювання, обумовлені залежністю тривалості процесу охолоджування від температури атмосферного повітря; - порівняно високе енергоспоживання, обумовлене тривалістю процесу природного конвекційного теплообміну металевого корпусу з атмосферним повітрям; - складність монтажу і технічного лудіння в процесі експлуатації. В основу корисної моделі поставлена задача створення такого пристрою для охолоджування гранульованого технічного вуглецю, в якому за рахунок іншого конструктивного виконання корпусу, циліндричного вала і перемішувальних елементів забезпечується підвищення ефективності процесу охолоджування при забезпеченні заданої продуктивності незалежно від температури атмосферного повітря і при одночасному зниженні енергоємності і матеріаломісткості пристрою і стабільності якісних показників гранульованого технічного вуглецю різних марок. Окрім цього, секційне виконання металевого корпусу і циліндрового ротора дозволяє знизити витрати на монтаж і технічне обслуго вування пристрою в процесі експлуатації. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для охолоджування гранульованого технічного вуглецю, що включає горизонтально розташований корпус і циліндровий вал із закріпленими на ньому перемішувальними елементами, розміщений в корпусі з можливістю обертання за допомогою приводу, при цьому корпус виконаний у вигляді несучого жолоба, утвореного вертикальними стінками і напівкруглим днищем, і обладнаний верхньою і торцевими кришками, завантажувальним і розвантажувальним патрубками, а перемішувальні елементи виконані у вигляді шнекових лопатей, закріплених уздовж циліндрового вала із заданим кроком, згідно корисної моделі корпус і циліндровий вал виконані з рознімних секцій, що містять крайні і проміжні секції, корпус обладнаний додатковим люком для подачі охолоджуючого повітря, встановленим в зоні розвантажувального патрубка, і обмежувачами, закріпленими уздовж вертикальних стінок проміжних секцій над циліндровим валом, завантажувальний патрубок виконаний з можливістю виводу через нього охолоджуючого повітря, а шнекові лопаті перемішувальних елементів, крім розташованих в зонах завантажувального і розвантажувального патрубків, містять крізні отвори, виконані уздовж їх гвинтової лінії із зміщенням один щодо одного на кут a, і лопатки, закріплені в їх верхніх частинах паралельно подовжній осі циліндрового вала. 5 26364 Для запобігання налипання гранул і стабілізації процесу переміщення і перемішування гранульованого технічного вуглецю напівкругле днище несучого жолоба виконано радіусом R, який дорівнює 210±5мм Доцільно, щоб обмежувачі були виконані коробчатої форми і встановлені симетрично відносно вертикальної осі корпусу, при цьому частина нижньої поверхні обмежувачів, розташованої над циліндровим валом, виконана радіусом R1, що дорівнює радіусу R. Для запобігання налипання гранул і стабілізації процесу природного виходу готової продукції з корпусу шнекові лопаті виконані із зовнішнім діаметром, що забезпечує проміжок g з внутрішньою поверхнею напівкруглого днища несучого жолоба і нижньою поверхнею обмежувачів не більше ніж 10±1мм Доцільно, щоб шнекові лопаті були жорстко закріплені уздовж циліндрового вала з кроком Т, що становить 320±10мм Для стабілізації процесу природного виходу готової продукції з корпусу в зоні розвантажувального патрубка шнекові лопаті виконані з розривом l , що складає від 0,5Т до Т, при цьому крайні півтори витки виконано із зворотним навиванням. Для запобігання налипання гранул кромки шнекових лопатей, що розташовані біля торцевих кришок, виконані у вигляді ножів. Для підвищення інтенсивності охолоджування гранульованого технічного крізні отвори в шнекових лопатях виконані діаметром d, що дорівнює 60±1мм, при цьому їх центри розташовані на відстані г від подовжньої осі циліндрового вала, що дорівнює 150±1мм, із зміщенням на кут a, що становить 83-90°. Для підвищення інтенсивності перемішування і забезпечення однорідності маси технічного вуглецю в процесі її охолоджування лопатки шнекових лопатей закріплені над крізними отворами уздовж їх радіальних осей, при цьому зазначені лопатки виконані з криволінійним перерізом і встановлені таким чином, що їх увігн ута частина повернена до відповідних радіальних осей. Для зниження матеріаломісткості і зручності монтажу і демонтажу пристрою верхня кришка виконана плоскої форми і знімною. Для підвищення зручності монтажу і демонтажу пристрою в процесі експлуатації на верхній кришці додатково розміщені оглядові люки, кількість яких відповідає кількості рознімних секцій корпусу. Доцільно, щоб секції циліндрового вала були з’єднані між собою за допомогою карданних муфт. Сукупність загальних і відрізняючих суттєви х ознак корисної моделі, що заявляється, дозволяє реалізувати в пропонованому пристрої для охолоджування гранульованого технічного вуглецю підвищення ефективності процесу охолоджування при забезпеченні заданої продуктивності незалежно від температури атмосферного повітря і одночасному зниженні енергоємності і матеріаломісткості пристрою і стабільності якісних показників різних марок технічного вуглецю. 6 Секційне конструктивне виконання металевого корпусу і циліндрового ротора дозволяє також підвищити те хнологічність пристрою і понизити витрати на його монтаж і технічне обслуговування в процесі експлуатації, а також забезпечити універсальність пристрою, а саме, шляхом варіювання довжини при тих же поперечних розмірах залежно від температури атмосферного повітря. Інше виконання перемішувальних елементів забезпечує однорідність маси гранульованого технічного вуглецю при його охолоджуванні в процесі переміщення уздовж корпусу, а також виключає утворення пробок в зоні розвантаження, що позитивно впливає на стабільність процесу охолоджування. Сутність корисної моделі пояснюється представленими фігурами креслення, де на Фіг.1 представлений загальний вид пристрою; на Фіг.2 - циліндровий вал з перемішувальними елементами; на Фіг.3 - переріз А-А на Фіг.1 (поперечний переріз металевого корпусу з циліндровим валом), на Фіг.4 - вид Б на Фіг.1 (вузол з’єднання частин циліндрового вала). Пристрій для охолоджування гранульованого технічного вуглецю складається (Фіг.1) з горизонтально розташованого металевого корпусу 1 і циліндрового вала 2 із змонтованими на ньому перемішувальними елементами 3, розміщених усередині металевого корпусу 1 з можливістю обертання за допомогою приводу (не показаний). Металевий корпус 1 (Фіг.1, 3) складається з несучого жолоба 4 з напівкруглим днищем, виконаним радіусом R, що дорівнює 210±5мм, і вертикальних стінок висотою h, що становить 250±5мм, на зовнішніх фланцях 5 яких за допомогою болтових з’єднань (не позначені) закріплена верхня знімна кришка 6 плоскої форми. Між фланцями 5 і знімною кришкою 6 розміщені еластичні прокладки 7. Загальна довжина L металевого корпусу 1 складає 14000±10мм Металевий корпус 1 закріплений на основі за допомогою опор 8. Металевий корпус 1 включає шість рознімних секцій, дві крайні з яких 9 і 10 виконані завдовжки L1, що дорівнює 1500±10мм кожна, чотири проміжні 11 секції, три з яких виконані завдовжки L2, що дорівнює 3000±10мм, а одна - завдовжки L2, що дорівнює 2000±10мм. Кожна з вказаних секцій містить сполучні фланці 12 для збірки за допомогою болтових кріплень (не показані). Крайні секції 9 і 10 закриті торцевими кришками 13 і 14. На верхній знімній кришці 6 крайньої секції 9 встановлений круглий завантажувальний патрубок 15 діаметром D1, що дорівнює 325±5мм, який виконаний з можливістю виведення охолоджуючого повітря. В днищі протилежної крайньої секції 10 змонтований розвантажувальний патрубок 16 з прямокутним випускним отвором розміром 310x410мм, а над ним на верхній кришці 6 виконаний прямокутний люк 17 для подачі охолоджуючого повітря. Крім того, на верхній знімній кришці 6 проміжних секцій 11 встановлено чотири прямокутні оглядові люки 18, виконаних з ущільненнями. Патрубок 17 і люки 18 забезпечені кришками (не позначені). В проміжних секціях 11 під верхньою знімною кришкою 6 на внутрішній поверхні вертикальних 7 26364 стінок металевого корпусу 1 над циліндровим валом 2 закріплені обмежувачі 19 коробчатої форми. Обмежувачі 19 встановлені симетрично відносно вертикальної осі металевого корпусу 1, при цьому частина їх нижньої поверхні, розташована над циліндровим валом 2, виконана радіусом R1, рівним радіусу R. Циліндровий вал 2 (Фіг.1, 2) змонтований на підшипниках (не показані), розташованих в торцевих кришках 13, 14 і в муфтах 20, які опираються на кронштейни 21, і встановлений з можливістю обертання за допомогою приводу, що включає електродвигун і редуктор (не показані). Циліндровий вал 2 (Фіг.4) виконаний з порожнистої труби діаметром 76x3,5мм і складається з рознімних секцій, з’єднаних між собою за допомогою карданних муфт 22. Карданна муфта 22 (Фіг.4) включає дві втулки 23, закріплені болтовими кріпленнями (не позначені) на суміжних кінцях циліндрового вала 2, і кардан 24, який за допомогою болтових кріплень (не позначені) закріплений в пазах торців втулок 23. Середня частина кардана 24 виконана циліндрової форми і за допомогою підшипника коливання 25, вертикального кронштейна 26 і поперечної балки 27 пов’язана з протилежними вертикальними стінками металевого корпусу 1. Перемішувальні елементи циліндрового вала 2 (Фіг.2) виконані у вигляді шнекових лопатей 28 із зовнішнім діаметром D2, що дорівнює 400±5мм Вказані лопаті жорстко закріплені уздовж циліндрового вала 2 з кроком Т, що становить 320±10мм В зоні розвантажувального патрубка 16 шнекові лопаті 28 розташовані з розривом l , що дорівнює кроку гвинта Т, при цьому крайні півтора витка направлено назустріч виткам основної частини шнека. Крайні кромки шнекових лопатей 28, що розташовані біля торцевих кришок 13 і 14, виконані у вигляді ножів. Шнекові лопаті 28 (Фіг.3), окрім розташованих в зоні завантажувального 15 і розвантажувального 16 патрубків, зокрема, їх півтора витків, містять крізні отвори 29 і лопатки 30, закріплені в їх верхніх частинах паралельно подовжній осі циліндрового вала 2. Крізні отвори виконані діаметром d, що дорівнює 60±1мм, а центри отворів розташовані на відстані r від подовжньої осі циліндрового ротора 2, що дорівнює 150±1мм. При цьому крізні отвори 29 виконані уздовж гвинтової лінії із зміщенням їх один відносно одного на кут a, що становить 83-90° Шнекові лопаті 28 виконані із зовнішнім діаметром, що забезпечує проміжок g з внутрішньою поверхнею напівкруглого днища несучого жолоба і нижньою поверхнею обмежувачів не більше 10±1мм. Лопатки 30 виконані з криволінійним поперечним перерізом і встановлені таким чином, що їх увігн ута частина звернена до відповідних радіальних осей. Кривизна поперечного перерізу перемішувальних лопаток 30 виконана змінною із збільшенням її від отворів 29 до 2/3 їх довжини і подальшим плавним зменшенням, а відношення радіальних проекцій довжини перемішувальних лопаток 30 і висоти шнекових лопатей 28 складає 1:1,8 (не позначено). 8 Робота пристрою для охолоджування гранульованого технічного вуглецю здійснюється таким чином. Гранульований технічний вуглець після сушки в сушильному барабані з температурою 120-180°С і насипною вагою до 400кг/м 3 поступає в пристрій для охолоджування через завантажувальний патрубок 15. Масова подача технічного вуглецю регулюється швидкістю обертання циліндрового вала 2, яка в даному прикладі виконання складає 27об/хв. Одночасно через вентиляційний люк 17 протитечією подається холодоагент-атмосферне повітря з температурою 20-30°С. Циркуляція повітря усередині металевого корпусу 1 забезпечується за рахунок розрядки, створюваної в завантажувальному люку 15 загальною системою аспірації технологічної лінії. Переміщення гранульованого технічного вуглецю усередині металевого корпусу 1 здійснюється шляхом обертання від приводу циліндрового вала 1 з шнековими лопатями 28, а поверхневий контакт його гранул з протитечією повітря забезпечується лопатками 30, які постійно перемішують масу технічного вуглецю, захоплюючи його нижні шари, розміщені між суміжними витками шнекових лопатей 28, і скидаючи їх вниз. Частина повітряного потоку, проходячи через крізні отвори 29, змішується з масою гранульованого технічного вуглецю і за рахунок конвективного теплообміну відбирає у нього зайве тепло. Напрям потоку повітря усередині металевого корпусу 1, у тому числі і в отвори 29, здійснюється обмежувачами 19. Нагріте до температури 60-80°С повітря, насичене пилом і дрібними фракціями технічного вуглецю, виводиться з металевого корпусу 1 через завантажувальний патрубок 15 в систему аспірації. Налипанню гранульованого технічного вуглецю на внутрішні поверхні металевого корпусу 1 запобігає виконання крайніх кромок шнекових лопатей 24 у вигляді ножів, а також нормованої величини проміжку g. Охолоджений до температури 50-70°С гранульований технічний вуглець самопливом вивантажується з металевого корпусу 1 через розвантажувальний патрубок 16 і подається далі на магнітного сепаратора, а після нього - в бункер готової продукції. Секційна конструкція металевого корпусу 1 і циліндрового вала 2 забезпечують універсальність пристрою для охолоджування гранульованого технічного вуглецю, створюючи можливість для варіювання його довжиною залежно від температури холодоагенту, наприклад, при різних температурах атмосферного повітря в літній і в зимовий періоди року, що дозволяє реалізовувати необхідну продуктивність при мінімальних енерговитратах. Зокрема, в зимовий період при низькій температурі охолоджуючого повітря може використовуватися пристрій для охолоджування з чотирьох секцій із загальною довжиною, наприклад, 9000мм, а в літній період - при більш високих температурах - до 14000мм. Технічне рішення випробуване на ВАТ «Кременчуцький завод технічного вуглецю» при отриманні різних марок технічного вуглецю. Пристрій для охолоджування гранул технічного вуглецю 9 26364 дозволяє при максимальному коефіцієнті заповнення металевого корпусу підвищити продуктивність охолоджування до 20м 3/год., що в 1,5-2,0 рази вище, ніж у пристрою-прототипу. За рахунок інтенсифікації процесу охолоджування і підвищен Комп’ютерна в ерстка М. Мацело 10 ня універсальності пристрою енергоспоживання процесу охолоджування понижено на 15-20%. При цьому на пристрої може здійснюватися охолоджування різних марок гранульованого технічного вуглецю і інших сипких матеріалів. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601