гранулятор

Формула изобретения

Гранулятор, содержащий формообразователь в виде перфорированного диска с отверстиями, имеющими цилиндрический формообразующий поясок в верхней части, ширина которого составляет 0,1-0,2 толщины перфорированного диска, отношение толщины перфорированного диска к диаметру формообразующего пояска составляет 0,5-0,83 или 1,2-1,7, загрузочный бункер с запитывающим валком, расположенные над перфорированным диском, сплошной опорный диск с окном для разгрузки, расположенный под перфорированным диском и примыкающий к его поверхности, нагреватель в виде кольцевого сектора, размещенный в промежутке между бункером и окном для разгрузки, отличающийся тем, что отверстия в перфорированном диске выполнены ступенчатыми, верхняя ступень которых выполняет функцию формообразующего пояска, диаметр нижней ступени отверстий больше диаметра их верхней ступени на 0,1-0,2 толщины перфорированного диска, а переходная поверхность между верхней и нижней ступенями отверстий выполнена конической с углом конусности 50-180^o или с галтелью радиусом, равным 0-0,16 толщины перфорированного диска.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехническому производству, а именно к устройствам гранулирования активных масс электродов химических источников тока.

Известен гранулятор (А.с. 1792733 СССР), содержащий загрузочный бункер, запитывающий валок, установленный в бункере, формообразователь, выполненный в виде диска, к поверхности которого примыкает прессующий элемент, выполненный в виде сплошного диска с окном для разгрузки. Перфорированный и сплошной диски расположены соосно. Гранулятор снабжен нагревателем, выполненным в виде кольцевого сектора и размещенным над формообразователем в промежутке между бункером и окном разгрузки.

Гранулятор позволяет получать гранулы активных масс химических источников тока стабильных размеров и физико-механических свойств. Однако при гранулировании высокопористых масс, обладающих повышенной адгезией к конструкционным сталям, наблюдается зависание гранул в отверстиях перфорированного диска, что приводит к нарушению процесса разгрузки гранулятора, значительным потерям электродной массы и снижению производительности за счет увеличения времени на очистку перфорированного диска гранулятора. Кроме этого любые изменения конструкции гранулятора, уменьшающие потери материала при гранулировании и потери времени, связанные с очисткой перфорированного диска гранулятора, по возможности, не должны увеличивать трудоемкость изготовления гранулятора и уменьшать срок его службы.

Известен гранулятор (патент РФ 2168362, опубл. 10.06.2001), содержащий загрузочный бункер, запитывающий валок, установленный в бункере, формообразователь, выполненный в виде диска, к поверхности которого примыкает прессующий элемент, выполненный в виде сплошного диска с окном для разгрузки. Перфорированный и сплошной диски расположены соосно. Отверстия перфорированного диска выполнены в форме усеченного конуса, расходящегося книзу и имеют в верхней части цилиндрический формообразующий поясок, ширина которого составляет 0,1-0,2 толщины перфорированного диска, отношение толщины перфорированного диска к диаметру формообразующего пояска составляет 0,5-0,83 или 1,2-1,7, а угол конусности отверстий равен 6-10 град. Гранулятор снабжен нагревателем, выполненным в виде кольцевого сектора и размещенным над формообразователем в промежутке между бункером и окном разгрузки.

Гранулятор позволяет сократить потери материала при гранулировании и потерь времени, связанных с очисткой перфорированного диска гранулятора, но изготовление перфорированного диска такого гранулятора трудоемко и требует специального инструмента для выполнения конических отверстий. При изнашивании отверстий довольно быстро увеличивается толщина формующего пояска, а это приводит к необходимости его замены.

Перед авторами стояла задача уменьшения трудоемкости изготовления перфорированного диска и увеличения срока его службы при обеспечении малых потерь материала при гранулировании и потерь времени, связанных с очисткой перфорированного диска гранулятора.

Поставленная задача решена тем, что в грануляторе, содержащем загрузочный бункер, запитывающий валок, установленный в бункере, формообразователь, выполненный в виде перфорированного диска, к поверхности которого примыкает прессующий элемент, выполненный в виде сплошного диска с окном для разгрузки, причем перфорированный и сплошной диски расположены соосно, нагреватель, выполненный в виде кольцевого сектора и размещенный над формообразователем в промежутке между бункером и окном разгрузки, отверстия перфорированного диска выполнены ступенчатыми, в виде двух ступеней - верхней и нижней, с переходной поверхностью между ними. При этом верхняя ступень имеет меньший диаметр и выполняет функцию формообразующего пояска, а диаметр нижней ступени отверстий ₁ больше диаметра d верхней ступени на (0,1-0,2) толщины перфорированного диска H. Переходная поверхность между верхней и нижней ступенями отверстий выполнена конической или с галтелью - радиусным сопряжением торца нижней ступени и ее цилиндрической поверхностью диаметром d₁, причем угол конусности переходной поверхности (угол между образующими) составляет 50-180 град., а радиус сопряжения переходной поверхности с галтелью равен 0-0,16 толщины перфорированного диска.

Сущность изобретения поясняется фиг.1-3, где представлена схема гранулятора, и фиг.4 и 5), на которых показана форма отверстий перфорированного диска. На чертежах: d - диаметр верхней ступени отверстий; t - ширина верхней ступени отверстий; Н - толщина перфорированного диска; d₁ - диаметр нижней ступени отверстий; - угол конусности переходной поверхности; R - радиус галтели - сопряжения нижней ступени с торцевой поверхностью этой ступени отверстий.

Гранулятор состоит из формообразующего устройства, выполненного из двух прижатых друг к другу дисков - верхнего перфорированного 1 и нижнего сплошного 2 с окном 3 для разгрузки гранул, загрузочного бункера 4 с запитывающим валком 5 и нагревателя 6, расположенного над перфорированным диском и примыкающего к его поверхности. Нагреватель 6 выполнен в виде кольцевого сегмента и размещен в промежутке между бункером 4 и окном для разгрузки 3. Перфорированный диск имеет ступенчатые отверстия с конической переходной поверхностью (фиг. 4) или с радиусными сопряжением - галтелью (фиг.5). Отношение толщины Н перфорированного диска к диаметру d верхней ступени отверстий равно 1,2-1,7 или 0,5-0,83 (H/d = 0,5-0,83 или H/d = 1,2-1,7), ширина верхней ступени отверстий t равна (0,1-0,2) толщины перфорированного диска Н (t = (0,1-0,20) Н), а диаметр нижней ступени отверстий d₁ больше диаметра d верхней ступени на (0,1-0,2) толщины перфорированного диска Н. Угол конусности конической переходной поверхности между верхней и нижней ступенями отверстий (угол между образующими) составляет 50-180 град., а радиус сопряжения переходной поверхности с галтелью равен 0-0,16 толщины перфорированного диска.

Гранулятор работает следующим образом.

Загрузочный бункер заполняется гранулируемой массой. Включают вращение запитывающего валка и перфорированного диска. Масса запитывающим валком, установленным в бункере, впрессовывается в отверстия перфорированного диска, к поверхности которого примыкает сплошной диск, выполняющий функцию дна отверстий. Далее при вращении перфорированного диска отверстия, заполненные массой, попадают в зону нагревателя, где производится сушка массы. Во время сушки в результате усадки массы происходит отрыв массы от стенок отверстий и превращается в отдельные гранулы. При прохождении отверстий над окном разгрузки гранулы выпадают из них.

При отношении H/d от 0,83 до 1,2 после отрыва гранул наблюдается зависание части гранул в отверстиях, так как такие гранулы достаточно легко проворачиваются под действием сил трения на их торцах, происходит деформирование гранул, скалываются их края, т.е. наблюдается разрушение части гранул.

При отношениях H/d от 0,5 до 0,83 и от 1,2 до 1,7 положение гранул в отверстиях стабилизируется, проворачивания и зависания их в отверстиях не наблюдается.

При отношении H/d, большем 1,7 и меньшем 0,5, затрудняется подача и транспортировка гранул. Большая относительная длина или малая относительная толщина гранул способствует их зависанию в бункерах подачи. Кроме того, такие гранулы легко дробятся.

Ширина верхней ступени отверстий, выполняющей функцию формообразующего пояска, меньше 0,1Н приводит к тому, что формуется гранула диаметром, большим диаметра верхней части. Площадь контакта между гранулой и отверстием велика, и адгезионные силы на поверхности контакта достаточны для удержания гранул в отверстиях, поэтому нарушается стабильность процесса разгрузки гранул, гранулы не выпадают из отверстий. Увеличение ширины верхней ступени более 0,3Н также приводит к зависанию гранул в отверстиях.

При диаметре нижней ступени отверстий d₁, меньшем d+0,1H, наблюдается зависание гранул в отверстиях. При d₁, большем d+0,2H, растут потери массы за счет того, что гранулы легко перемещаются в отверстиях и скалываются их края. Отколовшиеся частицы массы попадают в зазор между поддерживающим и перфорированным дисками. Это проводит к необходимости частой остановки гранулятора для очистки дисков. Кроме этого, диски интенсивно изнашиваются.

Переходная поверхность между верхней и нижней ступенями отверстий выполнена конической или в виде галтели (радиусного сопряжения торца нижней ступени и ее цилиндрической поверхности диаметром d₁).

Для конической переходной поверхности угол конусности переходной части (угол между образующими) должен составлять 50-180 град. Если угол конусности этой зоны более 10-15 град., то процесс гранулирования стабилен, но при угле менее 50 град. радиальный износ верхней ступени отверстия сопровождается значительным увеличением ее ширины. Так увеличение диаметра d верхней ступени отверстий на 0,5 мм при угле конусности переходной зоны 130 град. сопровождается ростом ширины t верхней ступени отверстий на 0,23 мм, при углах 90, 50, 40 и 10 град. ширина t соответственно увеличивается на 0,5, 1,07, 1,37 и 5,72 мм. В последних двух случаях перфорированный диск нужно заменять из-за недопустимо большой ширины верхней ступени отверстий - формообразующей поверхности. Угол конусности может быть увеличен без ухудшения стабильности работы гранулятора до предельного значения, равного 180 град. По технологическим соображениям рекомендуется переходная зона в виде фаски с углом конусности 90-130 град. Такие отверстия легко изготавливать стандартным инструментом.

Радиус переходной поверхности для ступенчатого отверстия с галтелью должен составлять (0-0,16) толщины Н перфорированного диска. При большем радиусе сопряжения радиальный износ верхней ступени отверстия сопровождается значительным увеличением ее ширины, что приводит к необходимости частой смены перфорированного диска. Уменьшение радиуса сопряжения вплоть до предельного значения, равного 0, не ухудшает условия эксплуатации гранулятора.

Таким образом, оптимальными являются ступенчатые отверстия, имеющие следующие параметры:

- отношение толщины перфорированного диска к диаметру верхней ступени отверстий от 0,5 до 0,83 или от 1,2 до 1,7;

- ширина верхней ступени отверстий -0,1-0,3 толщины перфорированного диска;

- диаметр нижней ступени ступенчатых отверстий больше диаметра их верхней ступени на 0,1-0,2 толщины перфорированного диска.

Переходная поверхность отверстий должна быть выполнена конусной с углом конусности 50-180 град. либо с галтелью, радиус которой равен (0-0,16) толщины перфорированного диска.

Результаты испытаний позволяют судить о высокой стабильности процесса гранулирования. Гранулы не зависают в отверстиях перфорированного диска и не разрушаются в нем. Это позволяет исключить потери материала за счет зависания гранул в отверстиях перфорированного диска и забивание зазоpa между дисками гранулируемым материалом, что в свою очередь сокращает время на очистку гранулятора и повышает его реальную производительность. Кроме этого, диски со ступенчатыми отверстиями сохраняют свою работоспособность при значительно большем износе формообразующих поясков, чем диски с коническими отверстиями, т. е. они более долговечны и не требуют частой замены. Ступенчатые отверстия таких перфорированных дисков могут быть выполнены стандартным инструментом, и трудоемкость их невелика.

Как видно из описания, предлагаемый гранулятор обладает изобретательским уровнем.

Проведенный патентно-информационный поиск показал, что объектов, обладающих совокупностью основных отличительных признаков предлагаемого устройства, не обнаружено.

На основании вышеизложенного считаем, что предлагаемое устройство может быть защищено патентом Российской Федерации.