устройство для гранулирования удобрений

Формула изобретения

Устройство для гранулирования удобрений, содержащее цилиндрическую емкость со штуцером для вывода готового продукта и подвода теплоносителя через форсунки, разделенную на загрузочную камеру со шнеком и камеру сушки гранул посредством классификатора в виде решетки из биметалла и отверстиями в форме усеченного конуса с большим основанием в сторону плоского ножа, установленный под решеткой плоский нож с приводом вращения, причем привод вращения снабжен регулятором скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт и регулятором давления с датчиком давления, при этом регулятор давления включает блок сравнения и блок задания, причем блок сравнения соединен с входом электронного усилителя, оборудованного блоком нелинейной обратной связи, а выход электронного усилителя соединен с входом магнитного усилителя с выпрямителем, который на входе подключен к регулятору скорости привода вращения плоского ножа в виде блока порошковых электромагнитных муфт, кроме того, датчик давления расположен перед форсунками в камере для сушки гранул, отличающееся тем, что на внутренней поверхности каждой из форсунок в виде суживающегося сопла выполнены винтообразные канавки, расположенные от входного к выходному отверстиям и касательные которых имеют направление по ходу движения часовой стрелки, а на внутренней поверхности камеры сушки гранул выполнены винтообразные канавки, касательные которых имеют направление против хода движения часовой стрелки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому и лесному хозяйству, а именно к производству гранулированного удобрения преимущественно из отходов производства, например дефекта сахарных заводов или смеси дефекта и чернозема, смываемого с корнеплодов свеклы.

Известно устройство для гранулирования удобрений (см. патент РФ № 2217228, МПК B01J 2/20, опубл. 27.11.2003), содержащее цилиндрическую емкость со штуцером для вывода готового продукта и подвода теплоносителя через форсунки, разделенную на загрузочную камеру со шнеком и камеру сушки гранул посредством классификатора из биметалла и отверстиями в форме усеченного конуса с большим основанием в сторону плоского ножа, установленный под решеткой плоский нож с приводом вращения.

Недостатком является снижение качества готовой продукции при изменении размеров гранул из-за отсутствия регулирования соотношения скорости среза плоским ножом продавливаемого вращающимся шнеком удобрения и подъемной силы вращающегося горячего теплоносителя, обусловленной его давлением на выходе из форсунок, тангенциально расположенных в нижней части камеры сушки.

Известно устройство для гранулирования удобрений (см. патент РФ № 2417832, МПК B01J 2/20, опубл. 10.05.2011), содержащее цилиндрическую емкость со штуцером для вывода готового продукта и подвода теплоносителя через форсунки, разделенную на загрузочную камеру со шнеком и камеру сушки гранул посредством классификатора в виде решетки из биметалла и отверстиями в форме усеченного конуса с большим основанием в сторону плоского ножа, установленный под решеткой плоский нож с приводом вращения, причем привод вращения снабжен регулятором скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт и регулятором давления с датчиком давления, при этом регулятор давления включает блок сравнения и блок задания, причем блок сравнения соединен с входом электронного усилителя, оборудованного блоком нелинейной обратной связи, а выход электронного усилителя соединен со входом магнитного усилителя с выпрямителем, который на входе подключен к регулятору скорости привода вращения плоского ножа в виде блока порошковых электромагнитных муфт, кроме того, датчик давления расположен перед форсунками в камере для сушки гранул.

Недостатком технического решения является снижение качества гранул в общей массе удобрения в виде готового продукта при длительной эксплуатации устройства, что обусловлено наличием застойных зон как в нижней части камеры сушки, так и, особенно, в месте расположения плоского ножа. При этом в застойных зонах не только практически отсутствует вращательное движение горячего газового потока, но и снижается его температура (см. например, стр.192, Исаченко В.П. Теплопередача М.: Энергоиздат, 1981, 416 с.). Это в конечном итоге ухудшает эффективность работы устройства из-за возрастания степени вероятности налипания продавливаемых через решетку гранул на внутреннюю цилиндрическую поверхность камеры сушки, а также коагуляции их между собой перед выходом в качестве готового продукта.

Технической задачей предлагаемого изобретения является поддержание заданного качества гранулирования удобрения при наличии застойных зон в камере сушки путем турбулизации пограничного слоя на внутренней цилиндрической поверхности посредством выполнения винтообразных канавок с направлением касательной, противоположным по отношению к направлению вращения потока горячего воздуха на выходе из форсунок камеры сушки гранул.

Технический результат достигается тем, что устройство для гранулирования удобрений, содержащее цилиндрическую емкость со штуцером для вывода готового продукта и подвода теплоносителя через форсунки, разделенную на загрузочную камеру со шнеком и камеру сушки гранул посредством классификатора в виде решетки из биметалла и отверстиями в форме усеченного конуса с большим основанием в сторону плоского ножа, установленный под решеткой плоский нож с приводом вращения, причем привод вращения снабжен регулятором скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт и регулятором давления с датчиком давления, при этом регулятор давления включает блок сравнения и блок задания, причем блок сравнения соединен с входом электронного усилителя, оборудованного блоком нелинейной обратной связи, а выход электронного усилителя соединен с входом магнитного усилителя с выпрямителем, который на входе подключен к регулятору скорости привода вращения плоского ножа в виде блока порошковых электромагнитных муфт, кроме того, датчик давления расположен перед форсунками в камере для сушки гранул, при этом на внутренней поверхности каждой из форсунок в виде суживающегося сопла выполнены винтообразные канавки, расположенные от входного к выходному отверстиям и касательные которых имеют направление по ходу часовой стрелки, а на внутренней поверхности камеры сушки гранул выполнены винтообразные канавки, касательные которых имеют направление против хода часовой стрелки.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства, на фиг.2 - разрез решетки классификатора, на фиг.3 - внутренняя поверхность форсунки в виде суживающегося сопла, на фиг.4 - внутренняя поверхность камеры сушки гранул с криволинейными канавками.

Устройство состоит из цилиндрической емкости 1, содержащей загрузочную камеру 2 со шнеком 3, камеру для сушки гранул 4 со штуцерами 5 вывода готового продукта и штуцером 6 для подвода теплоносителя, форсунок 7, тангенциально расположенных в нижней части камеры сушки гранул 4 и соединенных со штуцером 6 подвода теплоносителя, классификатора в виде съемных решеток из биметалла 8 с отверстиями 9, выполненными в виде усеченного конуса с меньшим основанием 10 и большим основанием 11, и с расположенным под ним плоским ножом 12 с приводом 13 вращения. Классификатор делит емкость 1 на камеры 2 и 4. Привод 13 вращения снабжен регулятором скорости 14 в виде блока порошковых электромагнитных муфт и регулятором 15 давления с датчиком 16 давления, при этом регулятор давления 15 содержит блок сравнения 17 и блок задания 18, причем блок сравнения 17 соединен с входом электронного усилителя 19, оборудованного блоком нелинейной обратной связи 20, а выход электронного усилителя 19 соединен с входом магнитного усилителя 21 с выпрямителем, который на выходе подключен к регулятору скорости 14 в виде блока порошковых электромагнитных муфт привода 13 вращения плоского ножа 12, при этом датчик 16 давления расположен перед форсунками 7 в камере. На внутренней поверхности 22 каждой форсунки 7 в виде суживающегося сопла выполнены винтообразные канавки 23, расположенные от входного 24 к выходному 25 отверстиям, касательные которых имеют направление по ходу часовой стрелки (см. например, стр.509, Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М., 1965, 875 с.). На внутренней поверхности 26 камеры сушки гранул 4 выполнены винтообразные канавки 27, касательные которых имеют направление против хода движения часовой стрелки.

Устройство работает следующим образом.

Теплоноситель с температурой, необходимой для сушки удобрения, поступает через штуцер 6 к форсункам 7, выполненным в виде суживающегося сопла. По мере перемещения от входного отверстия 24 по винтообразным канавкам 23, касательные которых имеют направление по ходу часовой стрелки, поток теплоносителя закручивается и с возросшей скоростью из выходного отверстия 25, вращаясь по часовой стрелке, поступает в камеру сушки гранул 4 и в камере сушки гранул 4 закручивается под воздействием избыточного давления, образуя вращающийся горячий газовый поток, величина подъемной силы которого определяется размером гранул, продавливаемых через решетку 12.

Вращающийся в объеме камеры сушки гранул 4 по часовой стрелке горячий газовый поток своим пограничным слоем перемещается по расположенным по внутренней поверхности 26 винтообразным 7, касательные которых имеют направление против хода часовой стрелки, и поток горячего теплоносителя в пограничном слое закручивается в том же направлении.

В результате вблизи внутренней поверхности 26 камеры сушки гранул 4 наблюдается контактирование вращающихся в противоположных направлениях потоков горячего теплоносителя, что приводит к появлению микровзрывов (см. например, Меркулов В.П. Вихревой эффект и его применение в технике. Самара, 2002. 367 с.), а это практически устраняет появление застойных зон, т.е. препятствует как налипанию гранул удобрений на внутреннюю поверхность 26 камеры сушки 4, так и взаимному слипанию (коагуляции) гранул, особенно в месте расположения плоского ножа 12 из-за увеличения длительности витания гранул под дополнительным воздействием давления микровзрывов вращающихся в противоположные стороны потоков горячего теплоносителя как в объеме камеры сушки гранул, так и в пограничном слое непосредственно на ее внутренней поверхности 26.

Качество сушки в камере сушки гранул 4 характеризуется длительностью витания гранул под воздействием избыточного давления вращающегося горячего газового потока теплоносителя, регулируемого регулятором давления 15, соединенного с датчиком давления 16.

При изменении размеров гранул, например уменьшения их, сокращается необходимая величина подъемной силы вращающегося горячего газового потока. Для обеспечения качественной сушки, т.е. длительности витания гранул в камере сушки гранул 4 до удаления через штуцеры 5 вывода готового продукта, что соответствует снижению давления теплоносителя, регистрируемого датчиком давления 16. При этом сигнал, поступающий с датчика давления 16, становится меньше, чем сигнал блока задания 18, и на выходе блока сравнения 17 появится сигнал положительной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 19 одновременно с сигналом от блока отрицательной обратной связи 20. В результате в электронном усилителе 19 компенсируется нелинейность характеристики привода 13 вращения плоского ножа 12. Сигнал с выхода электронного усилителя 19 поступает на вход магнитного усилителя 21, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на регулятор скорости вращения 14 в виде блока порошковых электромагнитных муфт. Положительная полярность сигнала электронного усилителя 19 вызывает увеличение тока возбуждения на входе магнитного усилителя 21.

В результате повышается момент от привода 13 и при вращении шнека 3 увеличенная масса перемещается к съемным решеткам из биметалла 8 с отверстиями 9, выполненными в виде усеченного конуса. Увеличение количества удобрения, проталкиваемого через отверстия 9 съемных решеток из биметалла 8 от меньшего основания 10 к большему основанию 11, приводит к возрастанию размеров гранул. Удобрения, выходящие из большего основания 11 отверстий 9, выполненных в виде усеченного конуса, срезаются плоским ножом 12, перемещающимся практически без зазора по поверхности классификатора. Полученные гранулы в результате взаимного воздействия подъемной силы вращающегося горячего потока теплоносителя и силы тяжести витают в полости камеры для сушки гранул 4, интенсивно сушатся и, приобретая меньший вес (часть влаги из гранул при контакте с теплоносителем испаряется), перемещаются к периферии вращающегося горячего газового потока и через штуцеры 5 выходят в виде готового продукта.

В связи с тем, что температура теплоносителя, контактирующего со съемными решетками из биметалла 8, более высокая, чем температура удобрения, поступающего на гранулирование, наблюдается термовибрация съемных решеток из биметалла 8. В этом случае совместное воздействие как интенсивной турбуленции потока теплоносителя, обусловленной резким изменением направления движения его в камере для сушки гранул 4 и при выходе из штуцеров 5, так и термовибрации съемных решеток из биметалла 8 практически устраняет случайное налипание гранулированного удобрения как на поверхности съемных решеток из биметалла 8 со стороны плоского ножа 12, так и самой поверхности ножа.

При увеличении размеров гранул выше нормированных (рассчитанных из соотношения скорости привода 13 вращения или подачи удобрения шнеком 3 к съемных решеткам из биметалла 8 классификатора и давления теплоносителя, поступающего из форсунок 7) возрастает величина подъемной силы вращающегося горячего газового потока, т.к. возросла тяжесть гранул, а качественная их сушка определяется заданным временем витания в камере для сушки гранул 4. В результате возрастает давление теплоносителя, поступающего из штуцера 6 к форсункам 7, что и регистрируется датчиком давления 16. При этом сигнал, поступающий с датчика давления 16, становится больше, чем сигнал блока задания 18, и на выходе блока сравнения 17 появится сигнал отрицательной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 19 одновременно с сигналом от блока отрицательной обратной связи 20. Сигнал с выхода электронного усилителя 19 поступает на вход магнитного усилителя 21, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на регулятор скорости вращения 14 в виде блока порошковых электромагнитных муфт. Отрицательная полярность сигнала электронного усилителя 19 вызывает уменьшение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 21. В результате уменьшается момент от привода 13 и при вращении шнека 3 уменьшенная масса удобрений перемещается к съемным решеткам из биметалла 8 и, соответственно, наблюдается уменьшение размеров гранул с последующим выходом в виде готового продукта через штуцеры 5.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в том, что выполнение форсунок в виде суживающихся сопел, с расположенными на их внутренней поверхности винтообразными канавками, имеющими направление касательной по ходу часовой стрелки, а выполнение на внутренней цилиндрической поверхности камеры сушки гранул винтообразных канавок, имеющих направление касательной против хода часовой стрелки, устраняет образование застойных зон, особенно в области размещения плоского ножа, обеспечивает поддержание качественного выпуска готового продукта при длительной эксплуатации и создает оптимальный температурный режим по всему объему камеры сушки гранул.