Гранулятор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОАФУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфез СфеетсинкСфцналистичаскихРеспублик ц 997783(23) ПриоритетОпубликовано 230283. Бюллетень М 2 7 1511 М. Кп,з В 01 4 2/02 Государственный каиятет СССР яв делан язебретеяяй я открытейДата опубликования описания 2302.83(54) ГРАНУЛЯТОР Изобретение относится к устройствам для гранулирования расплавов с широким диапазоном вязкости и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях провеааленности.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 вязкостью жидкости.При ходе плунжеров вверх, последние открывают отверстия во втулках и расплав из емкости поступает в каналы сопел (втулок), При опускании плунжеров отверстия во втулках перекрываются и поток жидкости в канал прекращается (или уменьшается), а отсеченные порции расплава выталкиваются нз гранулятора наружу (на охлаждающую., поверхность или в охлаждающуюсреду) 1 1,Недостатком .данного устройства является то, что площадь сечения отверстий, соединяющих каналы сопел с общей емкостью, рассчитана в соответствии с расходоМ и вязкостью гранулнруемого 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 другик технологических парамет-. ров или термореактивных свойств некоторых продуктов (таких как многие нефтеполимерные и искусственные смолы, например, фоктофорыф, "трифенол" новолачные Фенолформальдегидные смолы и др.) гранулометрический состав получаемого. продукта не постоянен. Это происходит потому, что расплав продуктас 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 Составитель Р.Горяиноваактор Н.Пушненкова Техред Е.Харитончик рректор С. Шекмар 99 б/9 Тираж 535ВНИИПИ Государственного комитета ССно делам изобретений и открытий113035, Иосква, Ж, Раумская наб. ПОдп е ка де илиал ЛЛП "Патент",. г.ужгород, ул.Проектная, 4шее 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 1 нить площадь сечения (диаметры) отверстий, 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 гранулятор, 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 1, 25Недостатком 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 отнщ:ительно 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 тиями дна с возможностью вертикального перемещения, плунжеры, установленные во втулках и укрепленные на плите, привод возвратно-поступательного движения, связанный с плитой, б 5 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 1 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 выходые отверстия дна. Втулки при этом за счет соединения с плунжером по типу шип-винтовой паэ 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 крайнее нижнее положение, выталкиваются 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 втЯки расплава, т,е. грансостав 33. Недостатком данного устройства является недостаточно высокая производительность, что при работе с расплавами в диапазоне вязкостей 50- 400 сст, чтобы не происходило самопроизвольного опускания втулок при ходе плунжеров вверх, угол подъема винтовой линии должен быть не более 20-45Однако 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 необходимости 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, плунжеры,.установленные во втулках, пропущенные через отверстия в пластине и укрепленные на плите, привод возвратно-поступательного движения. связанный сплитой, плунжеры снабжены 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 втулкиКроме 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 А-А на Фиг,1;на фиг,3-6 - узелна фиг.1 (с различными вариантами выполнения упругого элемента в виде винтовой пружины и шарика, винтовой пружины. и двух шариков, плоской пружины упругого кольца соответственно); на Фиг.7 разрез Б-Б на фиг.6 на фиг.8 - узелна 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 плунжера; на Фиг,11 - то же, при .среднем положении плунжера при его движении вниз.Гранулятор содержит обогреваемую емкость 1 с патрубками 2 ввода расплава, перфорированное дно 3 с выход(с помощью гаек 24) рабочего ходавтулок 13 на определенную одинаковуювеличину (т.е. регулировка грануло метрического состава продукта).Гранулятор работает следующим образом.Расплав смолы поступает через патрубок 2 ввода расплава в обогреваемую 50 емкость 1. От эксцентрикового механизма (не показан) возвратно-поступательное движение передается плите 9,и от нее соответственно плунжерам 12.Когда плунжер х 2 находится в крайнем нижнем положении у дна грануля-тора, втулка 13 при этом упирается идно 3 гранулятора над выходным отверстием 4При.ходе плунжера 12вверх вместе с ним поднимается втулка13 до упора в регулировочную пласти ну 10, зафиксированную неподвижно(фиг.9). Подъем втулки 13 вместе сплунжером 12 происходит эа счет того,что втулка 13 подпружинена к плунжеру за счет сжатия пружины 14 н не за висит от вязкости расплава. При подь 5 10 1520 2530 3540 ными отверстиями 4; съемную крйаку 5 с двумя направляющими б, в которых проходят два штока 7, соединенные сверху коромыслом 8, а снизу - .Ф плитой 9, регулировочную пластину 10 с отверстиями 11, расположенную подплитой 9, плунжеры 12, которые про- ходят через отверстия 11 в регулировочной пластине 10 и прикреплены к плите 9, и надетые на плунжеры с небольшим зазором втулки 13, Втулки 13 могут свободно перемещаться по плунжерам 12, но за счет упругих элементов, роль которых выполняют, например, пружины 14 н шарики 15, установленные в углублениях 16 плунжеров 12, надежно удерживаются на последних в любом из положений (Фиг.8- 11). 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 отверстии 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 крышку 5 наружу и закреплены в кронштейнах 23, установленных неподвижно на крышке 5. С помощью гаек 24, навернутых на концы штоков 22 и установленных в кронштейнах 23, регулировочную пластину 10 можно перемещать по высоте. Диаметр отверстий 11 в регулировочной пластине 10 больше диаметров плунжеров 12, но меньше наружныхдиаметров втулок 13. Таким образом, назначение регулировочной пластины 10 - ограничение величины хода втулок 13, а также быстрая регулировка,Ф и/и устройства Показатели Известные Предлагаемое). 2 ) Частота ходовплунжеров,мнн 300 300 300 Ррансостав,Ъ 7-8 мщ 4 более 8 мм менее 7 мм 3 Средняя производительность одного рабочего элемента, кг/ч 12,2 13,9 14 Износ, мм Задирырабочихповерхностей.Заклинивания 0,030 0,018 Частота ходовплунжеров вминуту 400 400 Ррансостав,% 90 91 еме втулки 13 до упора в регулировочную пластину 10 между нижним концом,втулки и дном гранулятора образуетсязазор 25 величиной У, в который начииает затекать расплав 26При дальнейшем движении плунжера вверх докрайнего верхнего положения (фиг.10)в нижней части втулки 13 образуетсясвободный объем 27, в который за счетсоздаваемого 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 12надежно удерживается в верхнем положении около регулировочной пластины10, самопроизвольное опускание втулкиисключается. Таким образом, при наличии в грануляторе нескольких рабочихэлементов плунжер-втулка и обеспечении их упругими элементами все втулкинезависимо от вязкости расплава,изменяющейся в процессе работы, поднимаются одновременно и надежно удерживаются в верхнем положении у регули ровочной пластины 10 на протяжениивсего времени при ходе плунжероввверх. Таким образом, во все втулкизасасываются одинаковые порции расплаза.При ходе плуижера 12 вниз он увлекает эа собой подпружиненную втулку13, заставляя последнюю опускатьсядо упора в дно грануляторафиг,11).Тем самым отсекаются каждый раз одинаковые порции расплава, которые при О дальнейшем движении плуйжера 12 внизв крайнее нижнее положение (фиг.12)выталкиваются через выходное отверстие 4. Ори этом за счет постоянноговоздействия упругого элемента на 5 втулку 13, последняя надежно прижатак дну гранулятора, что исключает возможные утечки расплава из объема 27обратно внутрь емкости гранулятора.Вытолкнутая из объема 27 порция расщ 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 предлагаемого устройств.997783 10 Продолжение таблицы 6 лукжер,9 п/п Устройства Известные Износ, мм 0,042 0,020 аев е е 500 500 89 90 22,3 22,8 0,058 0,024 Износ, мм 600 600 87 89 27,1 26,3 0,076 0,028 Износ, мм 0,028 Показатели более 8 мч менее 7 мм Средняя про- изводительность одного рабочего элемента,кг/ч Частота ходовплунжеров вминуту Грансостав,Фменее 7 ммболее 8 мм Средняя производительность одногорабочего элемента,кг/ч Частота ходовплунжеров вминуту Грансостав,Вболее 8 ммменее 7 мм Средняя проиводительность одного рабочего элемента, кг/ч 33 23 Предлагаемое ааднрырабочих поверхностей.Скрежет.Заклини- вание12 997783 Продолжение таблицы Плунжер,Р и/и устройства Показатели Известные Предлагае мое 3 2 Частота ходовплунжеров вминуту 700 Грансостав,Ъ7-8 ммболее 8 ммменее 7 мм 87 Средняя производительность одногорабочего элемента, кг/ч 31,4 0,032 Износ, мм Частота ходовплунжеров вминуту 800 Грансостав,% 85 более 8 мм менее 7 мм Средняя производительностьодного рабочегоэлемента, кг/ч.35,6 0,036 Износ, ммеОпределение величины максимального износа производилось через сточасов работы на рабочем продукте, вкачестве которого применялось индустриальное масло вязкостью 40-,60 сст.Определение максимальной производительности при заданном гранулометрическом составе количество гранулразмером 7-8 мм не менее 80-90) производилось на рабочем продукте, вкачестве которого использовалась канифольная смола с вязкостью 40500 сст, после 100 ч работы на масле.Количество плунжеровб штук,Плунжеры располагаются в один рядс шагом 30 мм. Износ плунжеров. измеряется микрометром рычажным типа МРс ценой деления 0,002 мм,Состояние рабочих поверхностейплунжеров, трубок и втулок определя 0 лось визуально.Плунжеры выполнены из стали 13 Х 13,втулки и трубки - из стали 12 Х 18 Н 10 Т.Упругий элемент предлагаемого устрой-.ства содержит винтовую пружину и двашарика, установленных в сквозномпоперечном отверстии плунжера (Фиг.4). Работоспособность известного гра-,нулятора 33 ограничена частотойходов плунжеров, равной 300 ходов в 6 О.минуту, из-за сильных задиров рабочих поверхностей пазов втулок и частых заклиниваний.Работоспособность гранулятора поизвестному устройству 2) ограничена Я частотой ходов плунжеров, равной13 14, 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 12при частоте ходов плунжеров, равной 600 ходов в минуту. Таким образом, предложенное устройство обладает более высокой производительностью и надежностью по сравнению с устройствами 23 и 33Таким образом, эа счет упругих элементов при наличии нескольких рабочих элементов нлунжер-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 180- 200 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 изобретения1. Гранулятор, содержащий обогреваемую емкость с патрубком.для ввода расплава и перфорированным дном,втулки, установленные над выходнымиотверстиями дна, пластину с отверстиями, расположенную в емкости с возможностью вертикального перемещения,плунжеры, установленные во втулках,пропущенные через отверстия в пластине и укрепленные на плите, приводвозвратно-поступательного движении,связанный с плитой, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыше ния производительности и надежности: в работе, плунжеры снабжены упругими элементами и в каждом плунжере взоне установки втулки выполнено покрайней мере одно отверстие или уг15 лубление, в котором установлен упругий элемент, контактирующий с внут-.. ренней поверхностью втулки.2, Гранулятор по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что при выпол 29 венин в плунжере углубления упругийэлемент выполнен в виде винтовой пружины и шарика.3. Гранулятор по п.1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что при выполнении25 в плунжере сквозного отверстия упругий элемент выполнен в виде винтовойпружины и двух шариков,4. Гранулятор по п.1, о т л и ч аю щ и й с я т 6 м, что при выполнениив плунжере углубления в виде продольного паза упругий элемент выполнен ввиде плоской пружины.5. Гранулятор по п.1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что при выполнениив плунжере углубления в виде кольцевой проточки упругий элемент выполненв виде кольца.6. Гранулятор по пп.4 и 5, о т л ич а ю щ и й с я тем, что упругийэлемент выполнен из износостойкого40 синтетического материала,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент, Франции Р 1378327,4 кл. В 01 1, 1964.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2948321/23-26,кл. В 01 Э 2/02, 1980.3. Авторское свидетельство СССРу по заявке Р 2748693/23-26,л. В 0 1 1 2/02, 1979 (прототип),