способ усреднения свойств партии гранулированного сыпучего материала

Формула изобретения

СПОСОБ УСРЕДНЕНИЯ СВОЙСТВ ПАРТИИ ГРАНУЛИРОВАННОГО СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА, включающий предварительное смешение, послойное накопление с последующим смешением, отличающийся тем, что, с целью сокращения технологического цикла и повышения степени однородности смеси в объеме формируемой партии, поток материала, поступающего в накопитель, разгружают на последующее смешение всеми слоями одновременно по координате накопления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к смешению различных видов гранулированных материалов и, в частности может быть использовано для смешения и формирования партий гранулированных полиэтилена, полипропилена, полистирола и других гранулированных полимеров.

В настоящее время для смешения сыпучих гранулированных материалов в различных отраслях промышленности используются следующие способы:

гравитационное смешение с использованием стационарных бункерных установок, где смешиваемый материал движется под действием сил гравитации, многократно циркулируя в системе бункеров и перераспределяясь в объеме всей партии смеси;

гравитационно-инерционное смешение с использованием вращающихся барабанов (барабанные смесители);

вибрационное смешение с использованием различных вибрирующих устройств (лотков, труб и т.д.);

смешение за счет принудительного воздействия на смесь различных движущихся механизмов (лопастей, шнеков, винтов и др.);

пневматическое смешение за счет псевдоожижения материала под действием газа (воздуха).

Вышеизложенные способы, кроме первого, для смешения материала требуют значительных внешних энергозатрат, а также вызывают разрушение частиц материала и его пыление в процессе смешения. Последнее обстоятельство затрудняет, а в ряде случаев исключает использование указанных способов для смешения гранулированных материалов.

Общим недостатком всех указанных способов является также и то, что для формирования крупных партий материала требуется отдельно смесительное и отдельно накопительное оборудование, а также громоздкая система транспортных средств.

Для смешения, в частности, гранулированного полиэтилена в основном используют пневматические, барабанные и циркуляционные смесители, что приводит к дополнительным энергозатратам и значительному пылению и "мочаливанию" продукта.

Наиболее близким известным техническим решением (прототипом) по отношению к предлагаемому способу является способ смешения материала [2]

Однако известный способ имеет следующие недостатки. Истечение накопленного материала происходит через дискретные отверстия труб из локальных зон емкости, при этом в истекающем потоке не обеспечивается одновременное перемешивание всех накопленных в емкости слоев материала, а происходит частичное перераспределение отдельных слоев из локальных зон между собой. Слои материала, находящиеся между отверстиями, через которые отбирается продукт, в данный период времени совершенно не участвуют в процессе перемешивания, а их истечение происходит по мере израсходования материала из емкости и оседания всего накопленного столба. Это приводит к тому, что в истекающем потоке смеси свойства материала изменяются во времени, вызывая соответствующую неоднородность свойств общей смеси. Этим обусловлено необходимость многократного пропускания (или циркуляции) материала через емкость, т.е. для достижения требуемой однородности смеси необходимо увеличить продолжительность технологического цикла усреднения свойств материала в объеме накопленной партии. В частности, при смешении гранулированных полиэтилена, полипропилена, полистирола в пневмоциркуляционных смесителях кратность пропускания материала через смеситель составляет 3-5 раз, что вызывает значительное разрушение и пыление материала.

Целью изобретения является сокращение технологического цикла и повышение степени однородности смеси в объеме формируемой партии.

На фиг. 1 а, б, в представлена принципиальная схема способа усреднения свойств партии сыпучего гранулированного материала; на фиг. 2 а, б, в, г, д приведены возможные варианты организации разгрузки накопителя, обеспечивающие одновременную разгрузку всех слоев материала через непрерывную щель, охватывающую все слои накопленного материала.

Предлагаемый способ может быть реализован следующим образом (фиг. 1а). Поток поступающего в накопитель 1 материала под действием гравитационных сил самотеком проходит через статический усреднитель 2, где за счет перераспределения гранул с потоке происходит предварительное усреднение свойств материала в потоке, и материал поступает в накопитель 3 и наслаивается "слой на слой", образуя множество единичных слоев, в каждом из которых все свойства материала усреднены. Если бы поток поступающего материала предварительно не перемешивался, то в каждом единичном слое свойства материала изменялись бы по ширине слоя (см. фиг. 1б, точки 7, 8, 9).

Таким образом, в накопителе 3, объем которого не менее объема формируемой партии смеси, набирается масса материала, свойства которого необходимо усреднить по всему набранному объему. Каждый единичный i-й слой в накопителе образован перераспределением гранул материала, составляющих часть исходного потока. Поскольку исходный поток перемешивается перед поступлением в накопитель, каждый единичный слой по сечению накопителя обладает одинаковыми, но своими усредненными свойствами.

В результате в накопителе 3 набрано h единичных слоев материала, в каждом из которых свойства усреднены и постоянны по сечению накопителя (см. точки 10, 11, 12, фиг. 1б), но указанные свойства меняются от слоя к слою по ходу накопления (по высоте или длине накопителя), составляя все разнообразие свойств материала в пределах накопленной партии (см. точки 13, 14, 15 фиг. 1в).

Далее производят одновременную разгрузку всех накопленных слоев материала из накопителя (например, через боковую непрерывную щель 4), образуя в разгрузочной трубе 15 поток смеси, в котором присутствуют гранулы из всех слоев, чем обеспечивается стабильное присутствие всех возможных свойств накопленного материала за весь период разгрузки в выгружаемом потоке смеси. Для надежного усреднения свойств материала в выгружаемом потоке и повышения качества смеси его дополнительно пропускают под действием гравитационных сил самотеком через статический усреднитель 6, где завершается процесс смесеобразования и усреднения свойств материала в пределах формируемой партии.

Графики, приведенные на фиг. 1б, 1в, наглядно поясняют процессы, происходящие в предлагаемом способе.

Точки 13, 14, 15 на фиг. 1в характеризуют изменения свойств материала по накопленным слоям по координате накопления их в накопителе. Свойства материала значительно меняются от слоя к слою.

Точки 7, 8, 9 на фиг. 1б характеризуют изменения свойства материала в единичном слое, если бы поток материала не усреднялся предварительно перед поступлением в накопитель, а точки 10, 11, 12 на фиг. 1б характеризуют свойства материала в единичном слое после предварительного усреднения свойств потока перед поступлением в накопитель. Свойства предварительно не усредненного потока значительно меняются по ширине слоя (по сечению аппарата), после предварительного усреднения свойства в слое выравниваются.

Возможные варианты организации разгрузки накопителя через непрерывную щель, охватывающую все слои накопленного гранулированного материала, показаны на фиг. 2:

загрузка емкости и боковая выгрузка ее (фиг. 2в);

загрузка и выгрузка конической и наклонной емкостей (фиг. 2д, г).

На фиг. 2а загружаемый материал располагают в n слоях, в которых распределены различные его свойства, затем с помощью затворного устройства производят его одновременную выгрузку всеми слоями через непрерывную щель и перемешивание всех n слоев, благодаря чему в выгружаемом потоке происходит перемешивание материала по всем n слоям. При этом все слои материала, наслоенные в вертикальном направлении, разгружаются одновременно под действием гравитационных сил в единый поток, что интенсифицирует процесс смешения всей наклонной массы материала и повышает степень однородности смеси в объеме всей формируемой партии.