Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАНУЛИРОВАНИЯ УДОБРЕНИЙ

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 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.

Недостатком технического решения устройства является большая энергоемкость получения гранул в общей массе удобрения при длительной эксплуатации. Это обусловлено широким изменением влажности готового продукта, что приводит к слипанию гранул, как на выходе из классификатора, так и по объему камеры для сушки гранул и, особенно, в месте расположения плоского ножа, в результате чего возрастает мощность на привод вращения плоского ножа.

Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение энергозатрат на привод вращения плоского ножа путем поддержания нормированной мощности при изменяющейся влажности удобрения, поступающего на гранулирование, посредством осуществления контроля поступающего по шнеку удобрения.

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 привод вращения снабжен регулятором влажности с датчиком влажности, при этом регулятор влажности включает блок сравнения и блок задания, причем блок сравнения связан 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 влажности расположен в загрузочной камере, перед классификатором в виде съемных решеток.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства, на фиг.2 - разрез решетки классификатора.

Устройство для гранулирования удобрений 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 съемной решетки 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. Кроме этого регулятор скорости 14 снабжен регулятором влажности 22 с датчиком влажности 23, при этом регулятор влажности 22 содержит блок сравнения 24 и блок задания 25, причем блок сравнения 24 соединен с входом электронного усилителя 26, оборудованного блоком нелинейной обратной связи 27, а выход электронного усилителя 26 соединен с входом магнитного усилителя 28 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 влажности 23 расположен в загрузочной камере 2 перед классификатором в виде съемной решетки из биметалла 8.

Устройство работает следующим образом.

По мере поступления массы удобрения в загрузочную камеру 2 и последующего перемещения по шнеку 3 к классификатору в виде съемной решетки из биметалла 8, датчиком влажности 23 фиксируется влажность удобрения. При этом с понижением влажности удобрения выше нормированной сигнал, поступающий с датчика влажности 23, становится больше, чем сигнал блока задания 25, и на выходе блока сравнения 24 появится сигнал отрицательной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 26 одновременно с сигналом от блока отрицательной обратной связи 27. В результате в электронном усилителе 26 компенсируется нелинейность характеристики привода 13 вращения плоского ножа 12. Сигнал с выхода электронного усилителя 26 поступает на вход магнитного усилителя 28, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на регулятор скорости вращения 14 в виде блока порошковых электромагнитных муфт.

Отрицательная полярность сигнала электронного усилителя 26 вызывает уменьшение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 28. В результате уменьшается момент от привода 13 и при вращении шнека 3 уменьшенная масса перемещается к съемной решетке из биметалла 8 с отверстиями 9, выполненными в виде усеченного конуса. Уменьшение количества удобрения, проталкиваемого через отверстия 9 съемной решетки из биметалла от меньшего основания 10 к большему основанию 11, приводит к уменьшению размеров гранул. Удобрения, выходящие из большего основания 11 отверстия 9, выполненного в виде усеченного конуса, срезаются плоским ножом 12, перемещающимся практически без зазора по поверхности классификатора. Полученные гранулы в полости камеры для сушки гранул 4 сушатся (большая часть влаги из гранул при контакте с горячим теплоносителем испаряется), перемещаются к периферии и через штуцеры 5 выходят в виде готового продукта.

При снижении влажности массы удобрения, поступающей в загрузочную камеру 2 с последующим перемещением по шнеку 3 к классификатору, от датчика влажности 23 на блок сравнения 24 регулятора влажности 22 поступает сигнал меньшей величины, чем сигнал от блока задания 25, и на выходе блока сравнения 24 появляется сигнал положительной полярности. В результате на вход электронного усилителя 26 поступает суммарный сигнал положительной полярности от блока сравнения и сигнал от блока отрицательной обратной связи 27, в связи с этим в электронном усилителе 26 компенсируется нелинейность характеристики привода 13 вращения плоского ножа 12. Сигнал с выхода электронного усилителя 26 поступает на вход магнитного усилителя 28, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает па регулятор скорости вращения 14 в виде блока порошковых электромагнитных муфт. Положительная полярность сигнала электронного усилителя 26 вызывает увеличение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 28.

В результате увеличивается момент от привода 13 и при вращении шнека 3 возрастает масса, перемещающаяся к съемной решетке из биметалла 8 с отверстиями 9, выполненными в виде усеченного конуса. Увеличение количества удобрения, проталкиваемого через отверстия 9 съемной решетки из биметалла 8 от меньшего основания 10 к большему основанию 11 приводит к возрастанию размеров гранул с меньшей влажностью, которые в полости камеры для сушки гранул контактируют с горячим потоком теплоносителя и через штуцеры 5 выходят в виде готового продукта.

Теплоноситель с температурой, необходимой для сушки удобрения, поступает через штуцер 6 к форсункам 7, выполненным в виде суживающегося сопла, и в камере сушки гранул 4 закручивается под воздействием избыточного давления, величина подъемной силы которого определяется размером гранул, продавливаемых через решетку 12.

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 съемной решетке из биметалла 8 с отверстиями 9, выполненными в виде усеченного конуса. Увеличение количества удобрения, проталкиваемого через отверстия 9 съемной решетки 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 съемной решеткой из биметалла 8, более высокая, чем температура удобрения, поступающего на гранулирование, то наблюдается термовибрация съемной решетки 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 съемной решетки из биметалла 8, практически устраняет случайное налипанне гранулированного удобрения как на поверхности съемной решетки 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 съемной решетке 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 съемной решетке 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 снабжение устройства для гранулирования удобрений регулятором влажности в виде блоков задания, сравнения и отрицательной обратной связи с электронным и магнитным усилителями, а также датчиком влажности, расположенным в загрузочной камере перед классификатором в виде съемных решеток, не только снижает энергоемкость процесса гранулирования при повышенной влажности удобрения (относительно нормированной) из-за налипания его на классификатор и, соответственно, требующей дополнительной мощности на привод шнека и плоского ножа, но также поддерживает номинально-расчетный тепловой процесс обработки удобрения в камере сушки различного размера гранул.