Обертовий віброгранулятор розплавів

1 Обертовий віброгранулятор розплавів, що включає корпус із патрубком для подачі розплаву, циліндричну камеру з чашоподібним перфорованим днищем, що має отвори для витікання розплаву, розташовані на різній висоті і на різних відстанях від осі обертання камери так, що осі отворів спрямовані в різні боки під різними кутами до горизонту, які змонтовані з можливістю обертання від приводу на порожнистому валу, встановленому в підшипниковому вузлі, джерело вібрацій для дроблення струменів розплаву на краплі, що включає вібратор і шток із диском-випромінювачем на КІНЦІ та розподільник розплаву, який відрізняється тим, що перфороване чашоподібне днище має на периферії виконаний разом із ним низькочастотний фільтр вібрацій у вигляді одного або декількох кільцевих гофрів, власна частота коливань якого менше робочої частоти джерела вібрацій, і який розміщений між циліндричною камерою і чашоподібним днищем 2 Обертовий віброгранулятор розплавів за п 1, який відрізняється тим, що він має привід для обертання камери і перфорованого днища з отворами витікання з частотою обертання для забезпечення рівномірності напору розплаву перед Винахід відноситься до техніки гранулювання розплавів у грануляційних баштах і може бути використаний в ХІМІЧНІЙ промисловості у виробництвах гранульованої аміачної селітри, сечовини, складних добрив Відомий обертовий віброгранулятор розплавів (див авторське посвідчення СРСР №182685 09 6 1966), що містить корпус із підшипниковим вузлом, у якому закріплений порожній вал із можливістю його обертання навколо вертикальної осі На порожньому валі закріплена осесиметрична самими верхніми і самими нижніми отворами витікання, що обумовлена рівнянням де n-частота обертання камери, об /хв, дприскорення сили ваги, м/с2, Н- різниця рівнів розташування самих верхніх і самих нижніх отворів витікання в метрах, R-i і F 2 - ВІДПОВІДНО найбільша і ? найменша відстань самих верхніх і самих нижніх отворів витікання від осі обертання камери, в метрах 3 Обертовий віброгранулятор розплавів за одним із пп 1-2 , який відрізняється тим, що перфорована частина чашоподібного днища виконана у формі чверті тора, параболоїда обертання або частини кульової поверхні 4 Обертовий віброгранулятор розплавів за одним із пп 1-3, який відрізняється тим, що центральна частина чашоподібного перфорованого днища жорстко зв'язана з джерелом вібрацій за допомогою штока 5 Обертовий віброгранулятор розплавів за одним із пп 1-2, який відрізняється тим, що центральна частина чашоподібного перфорованого днища зв'язана з джерелом вібрацій за допомогою гідродинамічного зв'язку шляхом установки дискавипромінювача з малим зазором над центральною частиною внутрішньої поверхні чашоподібного днища на відстані від 1 до 25 розмірів товщини днища камера з чашеподібним днищем у нижній частині У чашеподібному днищі є отвори для витікання розплаву, що розташовані на різних рівнях і спрямовані в різні боки під різними кутами до обрію Для подачі розплаву в порожнину осесиметричної обертової камери на корпусі є патрубок, а усередині камери розподільник розплаву Є вібраційна система для вібраційного дроблення струменів розплаву на краплі При подачі в обертову камеру розплаву і при одночасній роботі вібраційної системи, розплав О (О 46121 витікає з отворів витікання у вигляді струменів Струмені розплаву дробляться на краплі при впливі вібрацій і розкидуються при обертанні чашеподібного днища по перетину грануляційної башти Падаючи у башті вниз назустріч потокові охолоджуючого повітря, краплі розплаву кристалізуються, перетворюючись у тверді сферичні гранули Одночасне використання вібрацій і обертання камери з чашеподібним днищем з отворами витікання дозволило інтенсифікувати теплообмін у грануляційній башті і поліпшити гранулометричний склад одержуємого гранульованого продукту Однак стабільно одержати монодисперсний склад гранул на цьому грануляторі в широкому діапазоні навантажень не вдасться Це пояснюється недостатньо рівномірним розподілом розплаву за допомогою розподільника, особливо на малих навантаженнях, коли рівень розплаву в камері малий і розплав падає з деякої висоти на вільну поверхню розплаву, створюючи турбулентність перед отворами витікання Це часто приводить до турбулизацм струменів розплаву і до їх розпаду на полідисперсні краплі Недостатня також і потужність використовуваної вібраційної системи у вигляді акустичної сирени Особливо недостатність потужності виявляється при відносно великих навантаженнях (більше ЗО тон на годину по розплаву) Відомий також обертовий віброгранулятор, у котрому істотно поліпшений розподіл розплаву і застосована більш ефективна вібраційна система, (див авт свід СРСР № 1713167, B01J/02 11 12 87) Зазначений вище обертовий віброгранулятор є найбільш близьким до цього винаходу по технічній суті й ефекту, що досягається, і тому він прийнятий за прототип Цей обертовий віброгранулятор включає корпус із патрубком для подачі розплаву, циліндричну камеру з жорстко закріпленим або привареним перфорованим чашеподібним днищем, що має отвори для витікання розплаву, порожній вал, встановлений у підшипниковому вузлі, джерело вібрацій для дроблення струменів розплаву на краплі, розподільник розплаву для його розподілу і ламинаризацм перед отворами витікання Цей обертовий віброгранулятор працює таким способом При безупинній подачі розплаву по патрубку через розподільник в обертову осесиметричну циліндричну камеру з перфорованим чашеподібним днищем і при одночасній роботі джерела вібрацій на визначеній частоті розплав заповнює обертову камеру Вільна поверхня розплаву приймає форму параболоїда обертання Над кожним отвором витікання, розміщеним у чашеподібному днищі, встановлюється деякий напір, рівний висоті шару розплаву над цим отвором по вертикалі Під дією цього напору розплав витікає з отворів витікання у виді струменів, що у безпосередній близькості від отворів розпадаються на краплі при впливі вібрацій Краплі розплаву з початковою швидкістю, рівній векторній сумі швидкості витікання розплаву й окружної швидкості отвору витікання, розбрасуються в грануляційній башті Падаючи в грануляційній башті вниз по різних траєкторіях назустріч потокові охолоджуючого повітря, краплі розплаву кристалізуються, охолоджуються й у вигляді твердих сфери чних часток безупинно вивантажуються з грануляційної башти Однак, одержати на цьому грануляторі рівномірні великі краплі (гранули) діаметром 2,6 - 4мм не вдасться через нестабільність розпаду струменів Це пояснюється тим, що при роботі вібраційної системи вібрації, що накладаються на чашеподібне днище, жорстко закріплене на циліндричній камері, передаються через це жорстке кріплення циліндричній камері, а через, неї іншим елементам конструкції віброгранулятора У результаті різні елементи конструкції віброгранулятора можуть почати вібрувати на різних частотах і видавати шум Ці шуми і хаотичні коливання камери й елементів конструкції віброгранулятора, відбиваються і через жорстке кріплення впливають на чашеподібне днище, створюючи різні інтенсивності і частоти коливань на різних ділянках цього днища Режим одержання монодисперсних крапель розплаву порушується, й утворюються полідисперсні краплі різного розміру, а також велика КІЛЬКІСТЬ пилу Додатковою причиною неможливості одержання рівномірних крапель (гранул) є те, що привід в обертання чашеподібного днища не забезпечує того, щоб напір розплаву над самими верхніми і самими нижніми отворами витікання у чашеподібному днищі був однаковий Це приводить до того, що швидкість витікання розплаву з різних отворів може розрізнятися в декілька разів, що порушує режим вібраційного дроблення струменів розплаву на рівномірні (монодисперсні) краплі В основу винаходу поставлено завдання створення такої конструкції обертового віброгранулятора, що забезпечувала б одержання рівномірних гранул, у тому числі гранул великого діаметра (до 2,6 - 4мм) Поставлене завдання вирішується тим, що у відомому обертовому віброгрануляторі, включаючому корпус із патрубком для подачі розплаву, циліндричну камеру з чашеподібнім перфорованим днищем, що має отвори для витікання розплаву, розташовані на різній висоті і спрямовані в різні боки під різними кутами до обрію, змонтовані з можливістю їхнього обертання від приводу на порожньому валі, встановленому в підшипниковому вузлі, джерело вібрацій для дроблення струменів розплаву на краплі, що містить вібратор та шток із диском-випромінювачем на КІНЦІ, розподільник розплаву для його розподілу і ламинаризацм перед отворами витікання, що відрізняється тим, що, ВІДПОВІДНО до винаходу, чашеподібне днище має на периферії виконаний разом із ним низькочастотній фільтр вібрацій у вигляді однієї або декількох кільцевих гофрів, власна частота коливань котрого разом із чашеподібним днищем менше робочої частоти джерела вібрацій, причому фільтр вібрацій розміщений між чашеподібним днищем і камерою Передбачене застосування приводу для обертання камери і перфорованого днища з отворами витікання з частотою обертання, що забезпечує рівність напору розплаву перед самими верхніми і самими нижніми отворами витікання й обумовленої по рівнянню 46121 об /хв де п - частота обертання камери (обертання в хвилину), g - прискорення сили ваги, м/с2, Н - різниця рівнів розташування самих верхніх і самих нижнього отворів витікання, м, R-i і F 2 - ВІДПОВІДНО ? найбільша і найменша відстань самих верхніх і самих нижніх отворів витікання від осі обертання камери, м Передбачене використання чашеподібного днища, перфорована частина якого виконана у формі чверті тора, параболоїда обертання або частини кульової поверхні Передбачено механічний або гідродинамічний зв'язок джерела вібрацій із центральною частиною чашеподібного днища Наявність на периферії чашеподібного днища виконаного разом із ним низькочастотного фільтра вібрацій у вигляді однієї або декількох кільцевих гофрів, власна частота коливань якого разом із чашеподібним днищем менше робочої частоти джерела вібрацій, і який розміщений між циліндричною камерою і чашеподібним днищем, запобігає передачі вібрацій на циліндричну камеру і на елементи конструкції обертового віброгранулятора Це запобігає виникненню шкідливих вібрацій елементів конструкції і їхньому негативному впливу на процес дроблення струменів розплаву на рівномірні краплі Струмені розплаву під дією робочої частоти вібратора при стабільній швидкості витікання розплаву будуть розпадатися на рівномірні краплі строго розрахункового розміру Оскільки при наявності фільтра вібрацій енергія вібратора не буде витрачатися на вібрування циліндричної камери й елементів конструкції гранулятора, необхідна потужність вібратора і його габарити можуть бути зменшені в декілька разів Використання приводу обертового віброгранулятора з частотою обертання, обумовленій по рівнянню об /хв дозволяє вирівняти напори розплаву перед отворами витікання, стабілізувати швидкості витікання розплаву з отворів і одержати максимально рівномірні краплі (гранули) як великого діаметра (2,6 - 4мм), так і ( при необхідності) максимально рівномірні гранули малого діаметра Це пояснюється тим, що при такій частоті обертання чашеподібного днища з отворами витікання збільшення рівня вільної поверхні за рахунок відцентрової сили над самими верхніми отворами буде в точності дорівнювати різниці рівнів розташування самих верхніх і самих нижніх отворів витікання Н РІВНІСТЬ напорів забезпечує стабільність швидкостей витікання розплаву і рівність діаметрів одержуваних гранул Виконання перфорованої частини чашеподібного днища у формі чверті тора, параболоїда обертання або частини кульової поверхні, як показала практика, забезпечує одержання рівномірних гранул Будь-яка із зазначених форм чашеподібного днища може бути кращою в тих або інших конкретних умовах виробництва Жорстке з'єднання центральної частини чаше подібного днища з джерелом вібрацій за допомогою трубчастого штока (див фіг 2) дозволяє накладати вібраційні коливання як на тонкостінне, так і на товстостінне обертове чашеподібне днище з малими втратами потужності вібрацій З'єднання штока, жорстко закріпленого на обертовому чашеподібному днищі з необертовим або обертовим джерелом вібрацій здійснюється за допомогою рухливої муфти будь-якої відомої конструкції, або за допомогою золотника Варіант встановлення диска-випромінювача над центральною частиною внутрішньої поверхні чашеподібного днища з зазором від 1 до 25 товщин днища дозволяє, як показали промислові випробування, найбільш просто і надійно передати енергію вібрацій перфорованому днищу розплаву від диска-випромінювача за рахунок їхнього гідродинамічного зв'язку і спростить обслуговування обертового віброгранулятора, так як при такому встановленні диска-випромінювача відпадає необхідність від'єднання джерела вібрацій від чашеподібного днища при кожному демонтажі днища У цьому випадку немає необхідності використування рухливої муфті або золотника Проведений заявником аналіз рівня техніки дозволив встановити, що аналоги, що характеризуються сукупностями ознак, тотожних всім ознакам заявленого пристрою, відсутні, отже, винахід, що заявляється, відповідає умові патентоспроможності "новизна" Результати пошуку відомих вирішень у даній і суміжних областях техніки з метою виявлення ознак, що збігаються з ВІДМІТНИМИ від прототипу ознаками пристрою, що заявляється, показали, що вони не випливають явним способом із рівня техніки 3 визначеного заявником рівня техніки не виявлена ВІДОМІСТЬ впливу на досягнення зазначеного результату перетворень, що передбачаються істотними ознаками винаходу Отже, винахід відповідає умові патентоспроможності "винахідницький рівень" Винахід ілюструється кресленнями, де на фіг 1 показаний осьовий розріз обертового віброгранулятора, на фіг 2 показаний варіант жорсткого кріплення штока вібратора і диска-випромінювача до центральної частини чашеподібного днища Обертовий віброгранулятор розплавів (див Фіг 1) містить корпус 1 із патрубком 2 для подачі розплаву в кільцевий колектор 3 із кільцевим каналом 4 для подальшої подачі розплаву в нижню частину циліндричної камери 5 У нижній частині кільцевого каналу 4 монтована рулонна гофрована насадка 6 для ламінаризацм розплаву перед його входом у розподільник 7 У розподільнику 7 є напірні лопатки 8 для придания розплаву обертального руху і для його нагнітання через перфорований циліндр Сітка 10 призначена для остаточної ламінаризацм і контрольної фільтрації потоку розплаву перед його входом у порожнину 11 перфорованого чашеподібного днища 12 з отворами 13 для витікання струменів розплаву Отвори витікання 13 розташовані на різній відстані від вертикальної осі обертання циліндричної камери 5 і чашеподібного днища 12 на різних рівнях Осі отворів витікання спрямовані в різні боки під різними кутами до обрію, що необхідно для розподілу крапель (гранул) по різних траєкторіях І для інтен 46121 сифікацм процесу теплообміну в грануляційній башті На периферії чашеподібне днище 12 має виконаний разом із ним низькочастотний фільтр вібрацій 14 у вигляді однієї або декількох кільцевих гофр, власна частота коливань котрого (фільтра) разом із чашеподібним днищем 12 менше робочої частоти джерела вібрацій Причому низькочастотний фільтр вібрацій розміщений між чашеподібним днищем 12 і циліндричною камерою 5 Це необхідно для запобігання передачі енергії вібрацій від чашеподібного днища 12 до циліндричної камери 5 і далі до корпуса 1 За допомогою конусного днища15, лопатей 16, кільця 17 і болтів 18 із втулками 19 циліндрична камера 5 із чашеподібним днищем 12 кріпиться до порожнього вала 20, що встановлений у підшипниковому вузлі 21 і має привід (шків) 22 для приводу в обертання, порожнього вала 20, циліндричної камери 5 із чашеподібним днищем 12, розподільника розплаву 7 Фланцеве з'єднання 23 призначене для приєднання до порожнього вала 20 всіх обертових частин Виступи 24 призначені для центрування циліндричної камери 5 і чашеподібного днища 12 при складанні віброгранулятора Є вібратор 25 із резонатором 26, штоком 27 і з диском- випромінювачем 28 Диск-випромінювач 28 встановлений над внутрішньою центральною частиною чашеподібного днища 12 із зазором, розмір якого лежить у межах від однієї до 25 товщин стінки чашеподібного днища Як показали результати стендових і промислових випробувань, при розмірі зазора в зазначених межах здійснюється ефективна передача вібрацій чашеподібному днищу 12 у вигляді осесиметричних хвиль, які поширюються від диска-випромінювача 28 до чашеподібного днища 12 і до розплаву Виконання чашеподібного днища 12 із плоскою центральною частиною 29 сприяє формуванню таких осесиметричных хвиль у більш широкому діапазоні робочих частот На СТІЙЦІ ЗО є пружний елемент 31 для підведення енергії до вібратора 25 У якості вібратора 25 може бути використаний електродинамічний, електричний або пневматичний вібратор У якості пружнього елемента 31 може використовуватися армований гумовий шланг, через який до вібратора 25 подається електрична енергія або стиснуте повітря Втулка 32 із фторопласта призначена для центрування штока 27 8 температурі вище температури кристалізації по патрубку 2 подається в кільцевий колектор 3 і по кільцевому каналу 4 через насадку 6, що ламінаризуе потік, надходить у порожнину розподільника розплаву 7 При взаємодії з напірними лопатями 8 розплаву надається обертальний рух і деякий напір Під ДІЄЮ ЦЬОГО напору розплав рівномірно проходить через отвори перфорованого циліндра 9 і далі через сітку 10 При цьому відбувається ламінаризація потоку розплаву Далі розплав надходить у порожнину 11 чашеподібного днища 12 Радіальні лопатки 16 остаточно вирівнюють швидкості обертання розплаву і чашеподібного днища 12 Частота обертання приводу встановлюється такою, щоб напір розплаву перед самими нижніми і самими верхніми отворами витікання, розміщеними в чашеподібному 12 був однаковий Під дією цього напору розплав витікає з всіх отворів 13 чашеподібного днища 12 у вигляді струменів Одночасно з подачею розплаву в роботу включається вібратор 25 Через шток 27 вібрації розрахункової частоти передаються диску-випромінювачу 28 Коливний диск-випромінювач 28 розташований над центральною частиною внутрішньої поверхні чашеподібного днища з зазором 1 - 25 товщин днища Цей розмір зазора, як показали проведені експерименти, забезпечує надійний гідродинамічній зв'язок диска-випромінювача 28 і центральної частини днища 29 У результаті такої гідродинамічної взаємодії, від центру днища по ньому поширюються регулярні осесиметрічні кільцеві бігуни хвилі Причому, ці хвилі поширюються як по чашоподібному днищу у вигляді бігучих хвиль пружних деформацій, так і в розплаві, що заповнює порожнину 11 У результаті на струмені розплаву, що витікають з отворів 13 накладаються регулярні збурення у вигляді звужень і стовщень При цьому хвилі деформації, збуджувані при вібраціях у чашеподібному днищі 12, фільтруються фільтром 14 і не передаються на камеру 5 і корпус 1 Це запобігає виникненню шумів і вібраційних перешкод У результаті струмені розплаву розпадаються в місцях звужень на строго рівномірні краплі Обертовим чашеподібнім днищем 12 рівномірні краплі розплаву розбрасуються по різних траєкторіях у грануляційну башту, де вони кристалізуються і охолоджуються, перетворюючись у гранул - частки сферичної форми Обертовий віброгранулятор розплаву працює наступним способом (див фіг 1) Віброгранулятор встановлюється у верхній частині грануляційної башти (не показана) Привід 22 із порожнім валом 20 приводиться в обертання з розрахунковою частотою від електродвигуна (не показаний) Одночасно від цього приводу з тією же частотою приводяться в обертання розподільник 7 із напірними лопатями 8, чашеподібне днище 12 з отворами витікання 13, циліндрична камера 5, сітка 10, радіальні лопатки 16 Розплав аміачної селітри при Ліквідація вібраційних перешкод за рахунок використання фільтра вібрацій, використання приводу віброгранулятора розплаву зі строго встановленою частотою обертання дозволили одержати до 99% рівномірних високоякісних гранул, у тому числі великого розміру (до 4х міліметрів), істотно підвищити надійність роботи гранулятора, зменшити необхідну потужність вібратора, в декілька разів зменшити утворення пилу Отже винахід, що заявляється, відповідає умові патентоспроможності "промислова новизна" 46121 •ja_ ФІГ 1 10 11 46121 Фіг. 2 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 12