Спосіб гранулювання й пристрій для його здійснення

1. Спосіб гранулювання вибраної речовини у рідкому стані, в якому цю рідку речовину подають в обертовий ківш (15) для гранулювання, розташований всередині грануляційної вежі (1), що вміщає задану рідку масу зазначеної речовини та має перфоровану бічну стінку (15а), через яку рідку речовину розпилюють з ковша для гранулювання у грануляційну вежу у вигляді струменів рідини, який відрізняється тим, що струмені рідини піддають вібрації у напрямку осі (А-А) грануляційної вежі (1), у той час як вібрацію рідкої маси, що міститься у ковші (15), в основному виключають, причому струменям рідини вібрацію передають в результаті впливу вібрації на перфоровану бічну стінку (15а), а інші частини ковша для гранулювання ізольовані від зазначеного впливу вібрації. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як речовину вибирають сечовину. 3. Пристрій для гранулювання рідкої або напіврідкої речовини, що містить грануляційну вежу (1) і розташований всередині вежі обертовий ківш (15) для гранулювання, з'єднаний із засобами (10) для подачі зазначеної речовини та обертовим приводним валом (14) і включає рамну частину (15b, 15с) і перфоровану бічну стінку (15а), а також з'єднаний з відповідними викликаючими вібрацію засобами (26), призначеними для створення вібрації, для впливу в основному у напрямку осі (А-А) грануляційної вежі (1), який відрізняється тим, що зазна 2 (19) 1 3 97532 4 9. Пристрій за п. 8, який відрізняється тим, що перша пружна шайба (44) і друга пружна шайба (42) мають багатошарову структуру. 10. Пристрій за п. 4 або 5, який відрізняється тим, що зазначене гнучке(і) з'єднання виконане(і) із компенсуючим з'єднанням(и). 11. Пристрій за п. 4 або 5, який відрізняється тим, що гнучке(і) з'єднання виконане(і) зі сполучним(и) елементом(ами), що має(ють) придатну товщину для функціонування як фільтр для впливів вібрації. 12. Пристрій за будь-яким з пп. 4-11, який відрізняється тим, що гнучке з'єднання (42, 44) між перфорованою бічною стінкою (15а) ковша (15) і його рамною частиною (15b, 15c) виконане в основному гнучким у напрямку осі (А-А) ковша, але по суті жорстким у напрямку крутіння з можливістю передачі крутного моменту. 13. Пристрій за п. 12, який відрізняється тим, що він додатково включає приводний фланець (24), з'єднаний з обертовим валом (14), і має периферійну ділянку (24b), прикріплену до перфорованої бічної стінки (15а) ковша (15). 14. Пристрій за п. 13, який відрізняється тим, що приводний фланець (24) пружно опирається у напрямку (А-А) осі на нижній кінець обертового вала (14) за допомогою передбачених пружних засобів (32, 33). 15. Пристрій за п. 13 або 14, який відрізняється тим, що зазначені вище викликаючі вібрацію засоби (26) безпосередньо пов'язані зі приводним фланцем (24). 16. Пристрій за будь-яким з пп. 3-15, який відрізняється тим, що викликаючі вібрацію засоби (26) є пневматичними засобами з подачею стисненого повітря за повітропроводом (27), коаксіальним з обертовим валом (14). Область техніки, до якої належить винахід Даний винахід в основному належить до гранулювання рідкої або напіврідкої речовини. Зокрема, винахід стосується способу гранулювання, в якому рідка речовина подається в обертовий ківш (посудина/камеру) для гранулювання, розташований у грануляційній вежі, що вміщає рідку масу зазначеної речовини, що подається, й має перфоровану бічну стінку, і зазначена рідка речовина у вигляді струменів рідини розпилюється з ковша для гранулювання через перфоровану бічну стінку у грануляційну вежу. Винахід стосується також пристрою, придатного для здійснення вищевказаного способу. Краща область застосування винаходу - одержання гранул або сферичних часток сечовини. Рівень техніки Гранулювання речовини, що подається, яка перебуває у рідкому стані (наприклад, диспергованого або розчиненого у рідкій фазі, або навіть у розплавленому стані) здійснюється у циліндричній вежі, відомій також як грануляційна вежа або колона для отвердівання крапельок розпиленої рідини (гранвежа), в якій створюють спадний потік маленьких крапельок вищевказаної речовини й забезпечують висхідний потік, який рухається у протитечії, відповідного охолодного газоподібного середовища (наприклад, повітря), завдяки чому падаючі краплі затвердівають, утворюючи в основному сферичні гранули. Відомий спосіб створення вищевказаного спадного потоку маленьких крапельок полягає у подачі рідкої речовини у перфоровану ємність, відому також як ківш для гранулювання. Ківш для гранулювання звичайно розташований у верхній частині грануляційної вежі й обертається навколо вертикальної осі грануляційної вежі. Основна проблема при здійсненні процесу гранулювання полягає в одержанні монодисперсного потоку, тобто потоку крапельок рідини, що мають (у міру можливості) однакову форму, переважно сферичну, і однаковий розмір. Тверді гранули, отримані з монодисперсного потоку, що ма ють однакову форму й розмір, є продуктом вищої якості. Відомо, що для підвищення однорідності крапельок рідини варто піддавати струмені рідини деякому збурюванню, що допомагає розбивати струмені рідини на крапельки. Відомо, що з цією метою використовується обертовий і вібруючий ківш для гранулювання, в якому струмені рідини піддаються збурюванню у вигляді вібрації, спрямованої за вертикальною віссю вежі. В US-A-4585167 розкривається спосіб поділу рідкого продукту на краплі з використанням перфорованої ємності, а також розкривається спосіб, що забезпечує обертання й вібрацію цієї ємності для приведення струменів рідини у стан збурювання. У наведеному нижче описі термін "спосіб, що забезпечує вібрацію" в основному відноситься до способу гранулювання, в якому, як зазначено вище, рідку речовину, яка підлягає гранулюванню, подають у ківш для гранулювання з перфорованою бічною стінкою й цей ківш для гранулювання вібрує у напрямку вертикальної осі грануляційної вежі, для того щоб створити збурюваний вплив для струменів рідини й сприяти утворенню крапельок однакового розміру. Встановлено, що вібрація ковша й рідини, що втримується у ньому, прискорює наближення до монодисперсного потоку, тобто вібруючий ківш забезпечує одержання гранул з більше однорідним гранулометричним складом у порівнянні з не вібруючим ковшем, що обертається з тією же швидкістю. Проте, постійно існує потреба у поліпшенні монодисперсії крапельок, особливо при великій частоті обертання, коли важче забезпечити монодисперсний потік. Зокрема, важче одержати гарну монодисперсію при частоті обертання більше 50-80 обертів за хвилину (об./хв). Варто розуміти, що вищевказане значення 5080 об./хв наведено для приклада й може змінюватися залежно від умов. У будь-якому випадку, середнє або великогабаритне встаткування через економічні причини вимагає великої частоти обер 5 тання ковша, а саме, 200-300 об./хв. Як правило, більша частота обертання потрібна для досягнення гарної продуктивності, особливо на великих установках, де рекомендується мати один ківш у центрі вежі, а не декілька ковшів з малою частотою обертання. Тому все ще існує потреба у підвищенні ефективності вищезгаданого способу зі забезпеченням вібрації при будь-якій частоті обертання, але, у першу чергу, при більшій частоті обертання, необхідній на великих установках. Сутність винаходу Технічне завдання, що лежить в основі даного винаходу, полягає в тому, щоб задовольнити вищевказані потреби, тобто знайти спосіб і створити придатний пристрій для поліпшення монодисперсії крапельок рідини при здійсненні способу гранулювання у грануляційній вежі, оснащеній обертовим і вібруючим ковшем для гранулювання, зокрема, при великій частоті обертання зазначеного ковша. У даному винаході зазначене завдання вирішене у способі гранулювання визначеної вибраної речовини у рідкому стані, в якому зазначена рідка речовина подається в обертовий ківш для гранулювання, розташований всередині грануляційної вежі, що вміщає рідку масу вищевказаної речовини, що подається, й має перфоровану бічну стінку, і через цю перфоровану бічну стінку рідка речовина у вигляді струменів рідини розпилюється з ковша для гранулювання у грануляційну вежу, який відрізняється тим, що струмені рідини піддаються вібрації у напрямку осі грануляційної вежі, у той час як вібрація маси рідини, що міститься у ковші, в основному виключається, причому вібрація передається струменям рідини в результаті її впливу на перфоровану бічну стінку, але виключається вплив вібрації на інші частини ковша для гранулювання. Переважно, це здійснюється шляхом впливу на перфоровану бічну стінку відповідних засобів, що викликають вібрацію, і шляхом створення ковша, який в основному має рамну частину (каркас) і перфоровану бічну стінку, яка відносно вібрації не пов'язана з рамною частиною. У даному описі висловлювання "відносно вібрації не пов'язана" означає, що перфорована бічна с гінка пов'язана з рамною частиною ковша за допомогою сполучних засобів, які по суті нездатні передавати викликаючий вібрацію вплив, або вона механічно від'єднана від рамної частини ковша. Переважно, перфорована бічна стінка пов'язана з рамною частиною за допомогою гнучкого з'єднання, здатного працювати як механічний фільтр для викликаючих вібрацію впливів, переданих на перфоровану бічну стінку викликаючими вібрацію засобами. Крім того, у даному винаході пропонується пристрій для гранулювання рідкої або напіврідкої речовини вищеописаним способом, що включає грануляційну вежу й обертовий ківш для гранулювання, розташований у цій вежі й з'єднаний зі засобами подачі зазначеної речовини й з обертовим валом, причому ківш для гранулювання складається з рамної частини й перфорованої бічної стінки й з'єднаний з відповідними викликаючими віб 97532 6 рацію засобами, здатними створювати вібрацію в основному у напрямку осі грануляційної вежі, який відрізняється тим, що викликаючі вібрацію засоби з'єднані з перфорованою бічною стінкою ковша й між перфорованою бічною стінкою ковша і його рамною частиною є відповідне гнучке з'єднання, причому зазначене гнучке з'єднання здатне працювати як механічний фільтр відносно впливу вібрації, завдяки чому робота викликаючих вібрацію засобів викликає вібрацію перфорованої бічної стінки, тоді як рамна частина ковша по суті ізольована від цього впливу вібрації. У кращому варіанті конструкції вищеописаного пристрою рамна частина ковша для гранулювання включає верхню основу й нижню основу; перфорована бічна стінка з'єднана з верхньою основою за допомогою першого гнучкого з'єднання, а також з'єднана з нижньою основою за допомогою другого гнучкого з'єднання. Крім того, ківш може включати комплект імпелерів (лопатей), що забезпечують тверде з'єднання верхньої основи з нижньою основою. Більше переважно, якщо вищевказані перше й друге гнучке з'єднання виконані за допомогою першої пружної шайби (кільця), прикріпленої до верхньої кріпильної частини перфорованої бічної стінки й до верхньої основи, і за допомогою другої пружної шайби, прикріпленої до нижньої кріпильної частини бічної стінки й до нижньої основи ковша. Пружні шайби переважно виготовлені з еластомеру. Відповідно до іншого варіанта винаходу пружні шайби можуть мати багатошарову структуру. В іншому варіанті конструкції (не показаний) гнучке з'єднання між перфорованою бічною стінкою ковша і його рамною частиною виконане за допомогою одного або декількох придатних з'єднань з проміжним сильфоном (сильфонним компенсатором) або еквівалентних засобів, таких як шайби або інші сполучні елементи, що мають придатну товщину й (або) хвилястий профіль, щоб забезпечити певний ступінь гнучкості для здійснення необхідної фільтрації коливань. Загалом, фахівцям у даній області техніки повинно бути очевидно, що можна використовувати будь-яке гнучке з'єднання, придатне для фільтрації коливань і в основному, що виключає при цьому вібрацію рамної частини ковша. Відповідно до ще одного варіанта винаходу зазначене гнучке з'єднання між перфорованою бічною стінкою ковша і його рамною частиною є гнучким, в основному, у напрямку осі ковша, щоб працювати як фільтр, як описано вище, але по суті твердим у напрямку крутіння, тому може використовуватися для передачі обертаючого (крутного) моменту від рамної частини ковша до його бічної стінки. У ще одному кращому варіанті конструкції, пристрій включає нижній фланець, обпертий на обертовий вал, з'єднаний зі викликаючими вібрацію засобами й має периферійну ділянку, прикріплену до перфорованої бічної стінки ковша. В особливо кращому варіанті конструкції вищевказаний фланець пружно обпертий у напрямку осі на ниж 7 ній кінець обертового вала за допомогою однієї пружини або декількох пружин, що працюють як пружина(ни) повернення (у вихідне положення) або за допомогою еквівалентних пружних засобів, наприклад, амортизаторів (буферів), виготовлених з еластомеру. Викликаючі вібрацію засоби з'єднані зі зазначеним приводним фланцем (із провідними шпонковими пазами), переважно поміщені у закритий корпус, гак що вони діють безпосередньо на сам фланець. Крім того, можуть бути передбачені придатні засоби для гасіння коливань. В інших варіантах конструкції (не показані) перфорована бічна стінка, щоб уникнути витоку текучого середовища може бути механічно від'єднана від рамної частини ковша переважно за допомогою придатних засобів (прокладка або еквівалентні засоби). Частота вищевказаної вібрації залежить від рідкої речовини, що підлягає гранулюванню, і від інших параметрів і може бути задана відповідно до відомих критеріїв, які докладно не розглядаються. Краща область застосування - гранулювання сечовини. Було встановлено, що однорідність потоку краплі при здійсненні вищевказаного способу приведення у стан вібрації тільки периферійної бічної стінки ковша зненацька поліпшується при будьякій частоті обертання й, у першу чергу, при великій частоті обертання. Зокрема, одержання дуже гарного монодисперсного потоку сферичних крапельок, що мають однаковий розмір, відзначено при дуже великій частоті обертання, наприклад, 300 об./хв. Така гарна монодисперсія крапельок при великому числі об./хв. приводить до одержання кінцевого продукту, щонайбільше відповідаючого вимогам, поряд з високою продуктивністю. На додаток до переваг, що складаються у поліпшенні монодисперсії й підвищенні якості кінцевого продукту, даний винахід забезпечує зменшення маси, що приводиться у стан вібрації, у порівнянні з існуючими вібруючими ковшами, прирівнюючи її до маси перфорованої бічної стінки й невеликої кількості рідини. Існує цілий ряд переваг, пов'язаних зі зменшенням вібруючої маси. По-перше, у порівнянні з відомим рівнем техніки значно зменшуються впливи вібрації на опори й ризик механічної відмови (ушкодження). Наприклад, у вищезгаданому відомому рішенні, розкритому в US-A-4585167, ведучий вал випробовує сильну (механічну) напругу, піддаючись впливу й крутіння, і вібрації. По-друге, зменшена вібруюча маса дає можливість використовувати двигун меншого розміру, що викликає при цьому більше швидку вібрацію, у порівнянні з відомим пристроєм. Слід зазначити, що використовувані для повідомлення вібрації двигуни, розраховані на створення більших зусиль, звичайно обмежені порівняно низькою робочою частотою, у той час як викликаючі вібрацію двигуни, розраховані на високі частоти, можуть створювати обмежене зусилля, нездатне викликати вібрацію великої маси. Даний винахід дозволяє подолати це обмеження, наприклад, завдяки передачі високочастотних коливань на великий ківш для гранулю 97532 8 вання, що обертається з високою швидкістю. Крім того, знижується енергоспоживання. Додаткові ознаки й переваги винаходу будуть очевидні з наступного нижче опису не обмежуючого приклада його здійснення. Короткий опис креслень На фіг. 1 представлене схематичне зображення пристрою, запропонованого у даному винаході; на фіг. 2 представлене схематичне зображення у розрізі частини пристрою, показаного на фіг. 1. Кращий варіант здійснення винаходу Як видно з фіг. 1, представлений пристрій для гранулювання рідкої речовини, наприклад, сечовини, що включає грануляційну вежу 1, оснащену ковшем 15 для гранулювання. Ківш 15 для гранулювання розташований всередині вежі 1, причому поблизу її верхньої частини. Грануляційна вежа 1 має циліндричний корпус 2 з вертикальною віссю А-А й закрита з протилежних кінців опорною плитою (днищем) 3 і верхньою стінкою або панеллю 4. У основи корпуса 2 є трубопроводи 5 і 6 для створення безперервного висхідного потоку відповідного охолодного газоподібного середовища, наприклад, охолодного повітря, у вежу 1. На верхній панелі 4 змонтовані додаткові трубопроводи 7, 8 для випуску охолодного середовища й, можливо, парової фракції, що виділяється з гранулюємої речовини. Верхню стінку 4 у центральній частині перетинає циліндричний бункер у формі труби або трубопровід 9 для подачі рідкої речовини, що підлягає гранулюванню. Більше конкретно, трубопровід 9 за межами корпуса 2 має ділянку 9а, з'єднану зі трубопроводом 10 для подачі рідкої речовини, а всередині корпуса й ковша 15 для гранулювання (фіг. 2) - ділянку 9b з безліччю прорізів 13, розподілених на бічній поверхні, для подачі рідкої речовини у ківш 15. Трубопровід 9 закритий на протилежних кінцях нижньою трубною решіткою (дошкою) 12 і верхньою трубною решіткою. За віссю трубопроводу 9 проходить вал 14, з'єднаний з відповідним двигуном і з ковшем 15 для гранулювання, для передавання ковшу 15 обертового руху навколо вертикальної осі А-А з заданою частотою обертання. Зокрема, ківш 15 для гранулювання включає перфоровану бічну стінку 15а у формі зрізаного конуса й рамну частину, що у даному прикладі визначена верхньою основою 15b і нижньою основою 15с, які з'єднані за допомогою відповідного числа пластин 20 імпелера. Вал 14 підтримує раму ковша за допомогою стандартних засобів, наприклад, завдяки з'єднанню вала з нижньою основою 15с. Кінець вала 14, що перебуває нижче ковша 15, з'єднаний з нижнім фланцем 24, що має центральну ділянку 24а й периферійну ділянку 24b і підтримує корпус 25, в якому встановлено, по суті відомий, відповідний пристрій (або двигун) 26, що викликає вібрацію. Вал 14 міцно з'єднаний за допомогою придатної шпонкового з'єднання з фланцем 24 і ковшем 15. У цьому прикладі для міцного з'єднання між 9 валом 14 і нижньою основою 15с встановлена шпонка 21 (або еквівалентне їй з'єднання). Вищевказаний пристрій 26, що викликає вібрацію, переважно є пневматичним пристроєм, в яке по головному повітропроводі 27, що має загальну вісь з валом 14, і додатковому повітропроводу 28 через фланець 24 подається стиснене повітря. Пристрій 26, що викликає вібрацію, може також складатися з декількох викликаючих вібрацію вузлів, що приводяться у дію за допомогою відповідних повітропроводів, в які стиснене повітря подається по головному повітропроводі 27. Пристрій 26, що викликає вібрацію, міцно з'єднаний з фланцем 24, а саме, з його центральною ділянкою 24а, і здатний передавати вібрацію на зазначений фланець. Як видно з фіг. 2, фланець 24 пружно опирається у напрямку осі А-А на кінець вала 14 за допомогою першої пружини 32 і другої пружини 33. Замість зазначених пружин 32, 33 можуть використовуватися інші пружні засоби, наприклад, еластомери. Крім того, при необхідності можуть бути передбачені засоби для гасіння коливань. Периферійна ділянка 24b фланця 24 міцно з'єднана, наприклад, за допомогою болтів з нижньою кріпильною частиною 40 бічної стінки 15а, яка у даному прикладі являє собою металеве кільце, приварене до нижнього опорного кільця бічної стінки 15а, також виготовленого з металу. Для з'єднання зазначеної кріпильної частини 40 бічної стінки 15а з периферійною ділянкою нижньої основи 15с є пружна шайба 42. Пружна шайба 42, наприклад, має отвори, розподілені за колом на внутрішній і зовнішній поверхні, тому є перший комплект болтів для з'єднання ділянки 24b фланця 24 з кріпильною частиною 40 зі вставкою між ними пружної шайби 42 і другий комплект болтів для прикріплення пружної шайби 42 до основи 15с. Відповідно, верхнє опорне кільце бічної стінки 15а має кріпильну частину 43, а для з'єднання з верхньою основою 15b є пружна шайба 44. Товщина кріпильних частин 40 і 43 переважно більше товщини бічної стінки 15 а, для того щоб забезпечити місце для кріпильних засобів між зазначеними пружними шайбами, верхньою й нижньою основою ковша і його бічною стінкою. Фахівцям у даній області техніки повинно бути очевидно, що пружні шайби 42, 44 забезпечують гнучке з'єднання між перфорованою бічною стінкою 15а й іншими частинами ковша 15, а, саме, 97532 10 основами 15b і 15с, незважаючи на те, що бічна стінка 15а за допомогою фланця 24 міцно з'єднана з викликаючим вібрацію двигуном 26. Гнучке з'єднання, що забезпечується вищевказаними шайбами 42, 44, по суті працює як механічний фільтр для впливів вібрацій, тобто впливу вібрації, передані бічній стінці 15а, в основному не передаються основам 15b, 15с. Слід також зазначити, що шайби 42, 44 в основному є жорсткими (нерухомо закріпленими) у напрямку крутіння, тобто коли вал 14 обертається, вони здатні передавати обертаючий момент від нижньої основи 15с на фланець 24 і бічну стінку 15а. Пружні шайби 42, 44 переважно виготовлені з еластомеру. Як зазначено вище, в еквівалентних варіантах конструкції пристрою, запропонованого у винаході, гнучке з'єднання виконане за допомогою одного або декількох компенсуючих з'єднань, тобто два компенсуючих з'єднання змонтовані у тому же положенні, що й пружні шайби 42, 44. В інших варіантах конструкції бічна стінка 15а може бути також механічно відділена від рамної частини ковша. Запропонований у винаході пристрій працює у такий спосіб. Рідка речовина за трубопроводом 10 і через (має форму труби) бункер 9, подається в обертовий ківш 15 для гранулювання, що створює спадний потік F крапельок (фіг. 1) у вежу 1. Викликаючий вібрацію двигун 26 через фланець 24 передає вплив вібрації на перфоровану бічну стінку 15а у напрямку осі А-А. Пружні шайби 42, 44, що забезпечують гнучке з'єднання між бічною стінкою 15а й основами 15b, 15с, відносно впливів вібрації працюють як фільтри, в основному виключаючи вібрації інших частин ковша 15 (тобто всіх частин, крім перфорованої бічної стінки 15а). При зворотно-поступальному коливальному русі перфорованої бічної стінки 15а вібрація передається струменям рідини, що виходять з самої перфорованої бічної стінки. Вібрація створює збурювання (потоку), яке допомагає розбивати струмені рідини з утворенням потоку крапельок однакового розміру. Маса, що приводиться у стан вібрації, в основному обмежена масою бічної стінки 15а, фланця 24 і інших невеликих елементів (наприклад, кріпильних частин 40, 43 і болтів), у той час як основи 15Ь, 15с, імпелери 20 і значна кількість рідини, що міститься у ковші, не приводяться у стан вібрації. 11 97532 12 13 97532 14 Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601