RU2156159C2 - Drum granulator - Google Patents
Drum granulator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2156159C2 RU2156159C2 RU97117402/12A RU97117402A RU2156159C2 RU 2156159 C2 RU2156159 C2 RU 2156159C2 RU 97117402/12 A RU97117402/12 A RU 97117402/12A RU 97117402 A RU97117402 A RU 97117402A RU 2156159 C2 RU2156159 C2 RU 2156159C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- screw
- cone
- drum
- granulator
- diameter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Combined Means For Separation Of Solids (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гранулированию и сушке материалов и может быть использовано в химической и смежных отраслях промышленности, в частности в производстве гранулированных минеральных удобрений. The invention relates to granulation and drying of materials and can be used in chemical and related industries, in particular in the production of granular mineral fertilizers.
Известен барабанный гранулятор (см. Шахова Н.А. и др. Исследование тепло- и массообмена в промышленных грануляторах-сушилках. Химическая промышленность, 1974, N 2), содержащий вращающийся барабан с подъемно-лопастной насадкой, обратным шнеком и конусным классификатором, загрузочную камеру с форсункой для ввода раствора и патрубки ввода порошкообразного материала и теплоносителя и разгрузочную камеру. A drum granulator is known (see Shakhova N.A. et al. Investigation of heat and mass transfer in industrial granulator dryers. Chemical Industry, 1974, No. 2), comprising a rotating drum with a lifting paddle nozzle, a reverse screw and a cone classifier, a loading a chamber with a nozzle for introducing a solution and nozzles for introducing powdered material and a coolant and an unloading chamber.
Недостатки данного барабанного гранулятора заключаются в получении продукта неоднородного гранулометрического состава вследствие низкой эффективности разделения материала в конусном классификаторе. The disadvantages of this drum granulator are the receipt of a product of an inhomogeneous particle size distribution due to the low separation efficiency of the material in the cone classifier.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому гранулятору является барабанный гранулятор (см. а.с. СССР N 1169724, кл. В 01 J 2/12), содержащий вращающийся барабан, укрепленные на его поверхности лопатки, обратный шнек, конусный классификатор и установленный в нижней части классификатора в слое материала вращающийся шнек, загрузочную камеру с патрубками для ввода теплоносителя и ретура и форсункой для распыливания раствора, разгрузочную камеру с патрубками для вывода теплоносителя и продукта. The closest in technical essence to the proposed granulator is a drum granulator (see AS USSR N 1169724, class B 01 J 2/12), containing a rotating drum, vanes mounted on its surface, a return screw, a cone classifier and installed in the lower part of the classifier in the material layer is a rotating auger, a loading chamber with nozzles for entering the coolant and retur and a nozzle for spraying the solution, an unloading chamber with nozzles for removing the coolant and product.
Его недостатком является низкий выход товарной фракции вследствие малоэффективного классифицирующего действия вращающегося шнека, имеющего нерациональные геометрические параметры, По этой причине часть мелкой фракции попадает в готовый продукт, а часть крупной фракции обратным шнеком возвращается на повторное укрупнение. Its disadvantage is the low yield of the product fraction due to the ineffective classifying action of the rotating screw having irrational geometric parameters.For this reason, part of the small fraction gets into the finished product, and part of the large fraction is returned to the repeated enlargement with the reverse screw.
Задачей изобретения является повышение выхода товарной фракции за счет оптимальных условий разделения продукта в конусном классификаторе путем обеспечения подпора для мелкой фракции. The objective of the invention is to increase the yield of product fraction due to optimal conditions for the separation of the product in the cone classifier by providing backwater for the fine fraction.
Задача изобретения достигается тем, что в барабанном грануляторе, содержащем вращающийся барабан, укрепленные на его поверхности лопатки, обратный шнек, конусный классификатор и установленный в нижней части классификатора в слое материала вращающийся шнек, загрузочную камеру с патрубками для ввода теплоносителя и ретура и форсункой для распыливания раствора, разгрузочную камеру с патрубками для вывода теплоносителя и продукта, шнек имеет переменный диаметр, уменьшающийся по направлению к узкому основанию конуса и переменный шаг, уменьшающихся в противоположном направлении. Причем диаметр шнека и его шаг определяются следующим образом:
Si = Smax (dmin/di)2
Максимальный шаг и минимальный диаметр определяются из условия транспортирования мелкой фракции в узком торце конуса по формуле
где dmin - минимальный диаметр шнека равный диаметру шнека постоянного сечения, рассчитываемого по производительности;
dmax= dminl/(D-Dk - максимальный диаметр шнека; l - длина участка барабана, занятого классификатором; D, Dk - диаметры широкого и узкого оснований конуса; Li, Lш - длина шнека текущая и общая; Q - производительность шнека по мелкой фракции, м3/ч; n - частота вращения шнека, об/мин; φ - коэффициент заполнения полости шнека материалом.The objective of the invention is achieved in that in a drum granulator containing a rotating drum, blades mounted on its surface, a return screw, a cone classifier and a rotating screw installed in the lower part of the classifier in the material layer, a loading chamber with nozzles for introducing the coolant and reture and a spray nozzle solution, an unloading chamber with nozzles for the removal of coolant and product, the screw has a variable diameter, decreasing towards the narrow base of the cone and a variable pitch, smart in the opposite direction. Moreover, the diameter of the screw and its pitch are determined as follows:
S i = S max (d min / d i ) 2
The maximum pitch and minimum diameter are determined from the condition of transportation of the fine fraction in the narrow end of the cone according to the formula
where d min - the minimum diameter of the screw equal to the diameter of the screw of constant cross section, calculated by productivity;
d max = d min l / (DD k is the maximum diameter of the screw; l is the length of the section of the drum occupied by the classifier; D, D k are the diameters of the wide and narrow bases of the cone; L i , L w is the length of the screw current and total; Q - fine screw capacity, m 3 / h; n - screw rotation frequency, rpm; φ - coefficient of filling of the screw cavity with material.
На фиг. 1 изображен барабанный гранулятор, продольный вертикальный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А по фиг. 1. In FIG. 1 shows a drum granulator, a longitudinal vertical section; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.
Барабанный гранулятор состоит из вращающегося барабана 1, на внутренней поверхности которого установлены лопатки 2, обратный шнек 3, конусный классификатор 4 загрузочной камеры 5, снабженной патрубками для ввода ретура 6 и теплоносителя 7 и форсункой 8 для распыливания раствора, и разгрузочной камеры 9, имеющей патрубки для отвода отработанного теплоносителя 10 и вывода гранулированного продукта 11. В нижней части классификатора в слое материала установлен вращающийся шнек 12. Шнек 12 жестко укреплен на вращающемся валу 13, установленном в опорах 14 стоек. The drum granulator consists of a rotating drum 1, on the inner surface of which there are blades 2, a return screw 3, a
Барабанный гранулятор работает следующим образом. Drum granulator works as follows.
При вращении барабана 1 лопатки 2 создают завесу из частиц материала, на которую в прямотоке с теплоносителем форсункой 8 напыляют раствор материала. Укрупнившиеся частицы, продвигаясь по барабану, окатываются, уплотняются и сушатся. Попадая в конусный классификатор, материал распределяется следующим образом. Наиболее крупные частицы всплывают на поверхность завала, а мелкие погружаются внутрь него. По мере движения материала вдоль конуса происходит классификация частиц по крупности. При этом в центральной части слоя пересыпания сосредотoчивается мелкая фракция. Она захватывается вращающимся шнеком 12, установленным в центральной части слоя пересыпания, и транспортируется к широкому торцу конуса. После этого мелкая фракция захватывается обратным шнеком 3 и возвращается в головную часть барабана на доращивание. Крупные частицы, расположенные в верхней части скатывающегося слоя, выводятся из барабана за счет подпора продуктом перед классификатором. When the drum 1 rotates, the blades 2 create a veil of material particles, on which a solution of material is sprayed with a nozzle 8 in the forward flow path. The enlarged particles, moving along the drum, are rolled, compacted and dried. Getting into the cone classifier, the material is distributed as follows. The largest particles float to the surface of the blockage, while the smaller ones sink into it. As the material moves along the cone, particles are classified by size. At the same time, a fine fraction is concentrated in the central part of the overflow layer. It is captured by a rotating
В барабанном грануляторе реализуется эффект разделения полидисперсных частиц по размерам в слое при вращении барабана. Эффект заключается в том, что при вращении барабана крупные частицы скапливаются на поверхности скатывающегося слоя завала, а мелкие частицы погружаются внутрь слоя. Мелкая фракция, которая стремится занять место в центре слоя, транспортируется вращающимся шнеком к входному патрубку обратного шнека, которым возвращается на повторное укрупнение. Более крупная фракция удаляется от центра к периферии слоя и движется к выходу из барабана,
Использование эффекта разделения частиц по размерам в скатывающемся слое завала позволяет непрерывно направлять в зону гранулообразования преимущественно мелкую фракцию, что приводит к улучшению качества завесы. В результате повышается однородность гранулометрического состава продукта и выход товарной фракции.In the drum granulator, the effect of the separation of polydisperse particles by size in the layer during the rotation of the drum is realized. The effect is that when the drum rotates, large particles accumulate on the surface of the rolling debris layer, and small particles sink into the layer. The fine fraction, which tends to take a place in the center of the layer, is transported by a rotating screw to the inlet of the return screw, which returns to re-enlargement. The larger fraction is removed from the center to the periphery of the layer and moves to the exit of the drum,
Using the effect of particle size separation in the rolling layer of the blockage, it is possible to continuously direct mainly a small fraction into the granulation zone, which leads to an improvement in the quality of the curtain. As a result, the uniformity of the particle size distribution of the product and the yield of the product fraction increase.
Для выполнения своего функционального назначения элементы конструкции предлагаемого гранулятора должны иметь следующие геометрические параметры. To fulfill its functional purpose, the structural elements of the proposed granulator must have the following geometric parameters.
Толщина слоя материала в завале, в котором накапливается мелкая фракция, максимальная у широкого торца конуса, а у узкого торца толщина слоя с мелкой фракцией минимальная (см. Калашников В.А. Разработка и исследование конструкции барабанного гранулятора-классификатора и методика его расчета. Дисс. канд. техн. наук, М., 1980). The thickness of the material layer in the obstruction, in which the fine fraction accumulates, is maximum at the wide end of the cone, and at the narrow end, the thickness of the layer with the fine fraction is minimal (see V. Kalashnikov, Development and study of the design of the drum granulator-classifier and its calculation method. Diss Candidate of Technical Sciences, M., 1980).
Тогда в связи с функциональным назначением вращающегося шнека - транспортировать мелкую фракцию из зоны классификации к входному патрубку обратного шнека - он должен иметь переменные диаметр и шаг. Причем шнек должен иметь максимальный диаметр у широкого торца конуса (здесь толщина слоя мелкой фракции наибольшая) и постепенно уменьшаться до минимального диаметра у узкого торца конуса, т.е. диаметр шнека должен уменьшаться по направлению к узкому торцу конуса. В то же время для обеспечения постоянной производительности шнека по мелкой фракции его шаг должен изменяться в противоположном направлении - от максимальной величины у узкого торца конуса до минимальной у широкого торца. Then, in connection with the functional purpose of the rotating auger - to transport a small fraction from the classification zone to the inlet of the return auger - it must have variable diameter and pitch. Moreover, the screw should have a maximum diameter at the wide end of the cone (here the thickness of the fine fraction layer is greatest) and gradually decrease to a minimum diameter at the narrow end of the cone, i.e. the screw diameter should decrease towards the narrow end of the cone. At the same time, in order to ensure constant screw performance in the fine fraction, its pitch should be changed in the opposite direction - from the maximum value at the narrow end of the cone to the minimum at the wide end.
Текущий диаметр шнека (при его общей длине, равной Lш) на любой длине Li может быть определен по формуле
Шаг шнека на любом произвольном его участке может быть вычислен как
Si = Smax(dmin/di)2
Максимальный шаг Smax и минимальный диаметр dmin шнека для наиболее полного исчерпывания мелкой фракции из классификатора должны определяться из условий транспортирования и обеспечения необходимой производительности по мелкой фракции в узком торце конуса по формуле
где Q - производительность шнека по мелкой фракции; n - частота вращения шнека, φ - коэффициент заполнения полости шнека материалом.The current diameter of the screw (with its total length equal to L W ) at any length L i can be determined by the formula
The screw pitch at any arbitrary portion of it can be calculated as
S i = S max (d min / d i ) 2
The maximum step S max and the minimum diameter d min of the screw for the most complete exhaustion of the fine fraction from the classifier should be determined from the conditions of transportation and ensure the necessary performance for the fine fraction in the narrow end of the cone according to the formula
where Q is the fine screw performance; n is the frequency of rotation of the screw, φ is the fill factor of the cavity of the screw material.
Для выполнения своего функционального назначения шнек устанавливается в конусном классификаторе так, что ось его вращения совпадает с центром циркуляции засыпки материала. To fulfill its functional purpose, the screw is installed in a cone classifier so that its rotation axis coincides with the center of circulation of the material backfill.
Существенность заявленных соотношений размеров шнека с точки зрения задачи изобретения - повышение выхода товарной фракции - показана экспериментальным путем. The materiality of the stated size ratios of the screw from the point of view of the objective of the invention — increasing the yield of the commercial fraction — is shown experimentally.
В качестве примера приведем экспериментальные данные по влиянию на выход товарной фракции новых элементов в коническом классификаторе. As an example, we give experimental data on the effect on the yield of a product fraction of new elements in a conical classifier.
Исследования проведены на лабораторном барабанном аппарате, геометрически подобном промышленному барабанному гранулятору, в условиях подобия силового поля. Конструкция лабораторной установки позволяла менять в хвостовой части классифицирующее устройство. В качестве исследуемого материала выбран гранулированный аммофос следующего гранулометрического состава: -1 мм - 33%; (+1)-(-2) мм - 33%; (+2)-(-5) мм - 33%. The studies were conducted on a laboratory drum apparatus, geometrically similar to an industrial drum granulator, under conditions of similarity to a force field. The design of the laboratory setup made it possible to change the classification device in the tail section. A granular ammophos of the following particle size distribution was selected as the test material: -1 mm - 33%; (+1) - (- 2) mm - 33%; (+2) - (- 5) mm - 33%.
Исследование заключалось в подаче материала через течку в аппарат и разделении его на две фракции: мелкую и крупную в отношении 1:2 соответственно, часть материала (в основном мелкая фракция) отбирается из классификатора обратным шнеком, а часть (в основном крупная фракция) выводится из классификатора за счет подпора продуктом перед классификатором. При исследовании получены следующие результаты.: Выход крупной (товарной) фракции,%: прототип 71 - 76, заявленное устройство 87 - 91. The study consisted of feeding material through the estrus into the apparatus and dividing it into two fractions: small and large in a ratio of 1: 2, respectively, a part of the material (mainly a small fraction) is selected from the classifier with a reverse screw, and a part (mainly a large fraction) is removed from classifier due to backwater product before the classifier. The study obtained the following results: The output of a large (commercial) fraction,%: prototype 71 - 76, the claimed device 87 - 91.
Экспериментальным путем установлено также, что изменение диаметра и шага вращающегося шнека в ту или иную сторону от заявленного соотношения приводит к уменьшению выхода товарной фракции. Отличие диаметра и шага шнека на любом его участке по длине от заявленных значений нарушает соотношение между встречными потоками мелкой и крупной фракций материала и становится причиной их дополнительного локального перемешивания. It was also established experimentally that changing the diameter and pitch of the rotating screw in one direction or another from the stated ratio leads to a decrease in the yield of the product fraction. The difference in diameter and pitch of the screw in any of its sections along the length from the declared values violates the ratio between the oncoming flows of small and large fractions of the material and becomes the reason for their additional local mixing.
Пример. В барабанном грануляторе, конструктивно аналогичном заявленному, с диаметром барабана 0,5 м и длиной 1,5 м в хвостовой части на длине 0,5 м установлен усеченный конус с углом наклона образующей к оси конуса, равным 12o. В нижней части конусного классификатора в слое материала установлен вращающийся шнек, имеющий производительность по мелкой фракции Q = 0,096 м3/ч и следующие геометрические размеры: dmax = 0,058 м; dmin = 0,04 м; Smax = 0,041 м; Smin = 0,022 м.Example. In a drum granulator, structurally similar to the claimed one, with a drum diameter of 0.5 m and a length of 1.5 m in the rear part at a length of 0.5 m, a truncated cone with an inclination angle of generatrix to the cone axis of 12 o is installed. In the lower part of the cone classifier, a rotating screw is installed in the material layer, having a fine fraction productivity Q = 0.096 m 3 / h and the following geometric dimensions: d max = 0.058 m; d min = 0.04 m; S max = 0.041 m; S min = 0.022 m.
Предлагаемый гранулятор, основанный на использовании эффекта разделения частиц по размерам в завале, позволяет организовать классификацию материала и противоточное движение мелкой и крупной фракций по длине классификатора - постоянно направлять мелкие частицы обратным шнеком на повторное укрупнение, а крупные выгружать из барабана. По сравнению с прототипом предлагаемый гранулятор обеспечивает получение продукта более однородного гранулометрического состава за счет улучшения качества завесы, а также увеличение выхода товарной фракции. The proposed granulator, based on the use of the effect of particle size separation in the blockage, allows you to organize the classification of the material and the countercurrent movement of small and large fractions along the length of the classifier - to constantly direct small particles with a reverse screw for re-enlargement, and to unload large ones from the drum. Compared with the prototype, the proposed granulator provides a product with a more uniform particle size distribution by improving the quality of the curtain, as well as increasing the yield of the product fraction.
Claims (1)
Si = Smax (dmin/di)2,
максимальный шаг и минимальный диаметр определяются из условия транспортирования мелкой фракции в узком торце конуса по формуле
где dmin - минимальный диаметр шнека, равный диаметру шнека постоянного сечения, рассчитываемого по производительности;
dmax = dminl/(D - Dk) - максимальный диаметр шнека;
l - длина участка барабана, занятого классификатором;
D, Dk - диаметры широкого и узкого торцов конуса;
Li, Lш - длина шнека текущая и общая;
Q - производительность шнека по мелкой фракции, м3/ч;
n - частота вращения шнека, об/мин;
φ - коэффициент заполнения полости шнека материалом.A drum granulator containing a rotating drum, vanes mounted on its surface, a return screw, a cone classifier and a rotating screw installed in the lower part of the classifier in a layer of material, a loading chamber with nozzles for entering the coolant and retour, and a nozzle for spraying the solution, an unloading chamber with nozzles for heat carrier and product outlet, characterized in that the screw has a variable diameter, decreasing towards the narrow end of the cone, and a variable pitch, decreasing in opposite nom direction, and the diameter of the screw d i and its pitch S i is determined as follows:
S i = S max (d min / d i ) 2 ,
the maximum pitch and minimum diameter are determined from the condition of transportation of the fine fraction in the narrow end of the cone according to the formula
where d min is the minimum diameter of the screw equal to the diameter of the screw of constant cross section, calculated by productivity;
d max = d min l / (D - D k ) is the maximum diameter of the screw;
l is the length of the section of the drum occupied by the classifier;
D, D k are the diameters of the wide and narrow ends of the cone;
L i , L W - screw length current and total;
Q - fine screw capacity, m 3 / h;
n - screw rotation frequency, rpm;
φ is the fill factor of the cavity of the screw material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97117402/12A RU2156159C2 (en) | 1997-10-15 | 1997-10-15 | Drum granulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97117402/12A RU2156159C2 (en) | 1997-10-15 | 1997-10-15 | Drum granulator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU97117402A RU97117402A (en) | 1999-07-20 |
| RU2156159C2 true RU2156159C2 (en) | 2000-09-20 |
Family
ID=20198252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97117402/12A RU2156159C2 (en) | 1997-10-15 | 1997-10-15 | Drum granulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2156159C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113926345A (en) * | 2021-10-29 | 2022-01-14 | 辽宁庆阳特种化工有限公司 | Energy-containing solid particle flooding and dissolving mixing device |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4219521A (en) * | 1978-11-30 | 1980-08-26 | Uop Inc. | Method of extruded catalyst manufacture |
| SU1761249A1 (en) * | 1990-05-07 | 1992-09-15 | Нижегородский политехнический институт | Drum granulator |
| RU2080169C1 (en) * | 1994-04-20 | 1997-05-27 | Нижегородский государственный технический университет | Drum granulator |
-
1997
- 1997-10-15 RU RU97117402/12A patent/RU2156159C2/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4219521A (en) * | 1978-11-30 | 1980-08-26 | Uop Inc. | Method of extruded catalyst manufacture |
| SU1761249A1 (en) * | 1990-05-07 | 1992-09-15 | Нижегородский политехнический институт | Drum granulator |
| RU2080169C1 (en) * | 1994-04-20 | 1997-05-27 | Нижегородский государственный технический университет | Drum granulator |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113926345A (en) * | 2021-10-29 | 2022-01-14 | 辽宁庆阳特种化工有限公司 | Energy-containing solid particle flooding and dissolving mixing device |
| CN113926345B (en) * | 2021-10-29 | 2023-12-01 | 辽宁庆阳特种化工有限公司 | Energy-containing solid particle drives and dissolves and mix same device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3808277A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR SPIRAL LAYER SPRAY GRANULATION | |
| CN105797959B (en) | Apparatus and method for silicon powder management | |
| CN108889409B (en) | Granular agent forming device, forming method and granular agent | |
| JP2009028707A (en) | Medium type powder processing equipment | |
| US6530534B1 (en) | Pneumatic comminution and drying system | |
| RU2156159C2 (en) | Drum granulator | |
| DE2160962B2 (en) | Drum dryer for drying sludge | |
| US20100133369A1 (en) | Grain size selection and/or matter drying apparatus | |
| US4055487A (en) | Drum-type sand classifier | |
| FR2602699A1 (en) | PNEUMATIC CLASSIFIER FOR THE SEPARATION OF PULVERULENT MATERIALS BY GRAVITY | |
| US20230296323A1 (en) | Device for producing expanded granulated material | |
| DE897977C (en) | Device for drying goods by means of hot gases | |
| JP5033148B2 (en) | Solid-liquid separator | |
| RU2182297C1 (en) | Drier with active hydrodynamics and fraction by fraction processing of materials | |
| RU2080169C1 (en) | Drum granulator | |
| RU163149U1 (en) | SCRUBBER - HUB | |
| RU2153392C1 (en) | Drum granulator | |
| RU57147U1 (en) | TUBE MILL | |
| RU2153393C1 (en) | Drum granulator | |
| RU2021021C1 (en) | Ball mill | |
| US8042691B2 (en) | Heavy particle separation | |
| JPS6099335A (en) | Rotary drum spray grainer | |
| JPS63137744A (en) | Continuous manufacture of granule from solid by fluidized substance bed | |
| RU2127636C1 (en) | Drum-type concentrator | |
| RU2228789C1 (en) | Drum-type grain mill |