RU2108872C1 - Unit for continuous application of coats on disperse materials - Google Patents

Abstract

FIELD: application of coats on disperse materials. SUBSTANCE: unit is provided with cylindrical conical chamber, film-forming agent sprayer and upper and lower disks. Upper disk is reciprocating and lower disk is rigidly secured to rotating member for delivery of material into air flow; it is made in form of bladed rings. Branch pipe for introducing the starting material is fitted above sprayer coaxially relative to ferrule. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для непрерывного нанесения покрытий, в частности для формирования защитной пленки на поверхности дисперсных материалов. Оно может быть использовано в химической промышленности для капсулирования и кондиционирования минеральных удобрений, в фармацевтической промышленности для нанесения покрытий на лекарственные препараты, в сельском хозяйстве при обработке семян протравителями и микродобавками, а также в других отраслях народного хозяйства. The invention relates to devices for continuous coating, in particular for the formation of a protective film on the surface of dispersed materials. It can be used in the chemical industry for encapsulating and conditioning mineral fertilizers, in the pharmaceutical industry for coating pharmaceuticals, in agriculture for seed treatment with dressing and microadditives, as well as in other sectors of the national economy.

Нанесение покрытий путем обработки поверхности дисперсных материалов растворами и суспензиями может быть осуществлено в устройствах, реализующих различные технологические режимы. Выбор условий ведения процесса формирования пленки зависит от характера движения и контакта материальных потоков, а также их физико-химических свойств. Coating by treating the surface of dispersed materials with solutions and suspensions can be carried out in devices that implement various technological modes. The choice of conditions for conducting the process of film formation depends on the nature of the movement and contact of material flows, as well as their physico-chemical properties.

Известно устройство для нанесения покрытий на мелкодисперсные сферы [1], содержащее наклонную поверхность с пористым эластомерным покрытием и канавками для покрывающей жидкости. При скатывании мелкодисперсных сфер по наклонной поверхности между параллельными волнообразными стенками происходит нанесение на них покрывающей жидкости. A device for coating finely dispersed spheres [1] is known, comprising an inclined surface with a porous elastomeric coating and grooves for the coating liquid. When rolling finely dispersed spheres on an inclined surface between parallel wavy walls, a coating liquid is applied to them.

Известно устройство для нанесения покрытия на гранулы [2], содержащее корпус с установленными в нем вибрирующими наклонными полками и форсунками, расположенными под каждой полкой, для распыления поверхностно-активных веществ. При свободном падении гранул сплошным потоком на последовательно расположенные вибрирующие наклонные полки гранулы материала подбрасываются вверх веерообразно и витают в зоне опыления. Здесь они интенсивно перемешиваются и при этом на них наносится поверхностно-активное вещество с помощью форсунок. A device for coating granules [2], comprising a housing with vibrating inclined shelves and nozzles located under each shelf for spraying surface-active substances, is known. In the case of free fall of granules in a continuous stream onto sequentially located vibrating inclined shelves, granules of material are thrown up fan-shaped and wander in the pollination zone. Here they are intensively mixed and at the same time a surfactant is applied to them using nozzles.

Общими недостатками известных устройств являются:
- затруднение организации именно потока монослоя частиц;
- сложность получения равномерной поверхности покрытия;
- снижение адгезионных свойств покрытия при испарении растворителя;
- разрушение образовавшейся пленки при касании частиц волнообразных стенок или вибрирующих полок.Common disadvantages of the known devices are:
- difficulty in organizing precisely the flow of a monolayer of particles;
- the difficulty of obtaining a uniform coating surface;
- decrease in adhesive properties of the coating during evaporation of the solvent;
- destruction of the formed film when touching particles of wave-like walls or vibrating shelves.

Известно устройство для нанесения покрытий при вращении [4]. Оно состоит из узла вращения, оканчивающегося подложкой, сопла для подачи пленкообразующего агента на центральную часть лицевой поверхности подложки, которая обдувается воздухом, поступающим из каналов, образованных раструбом и расположенных соосно оси вращения подложки. A device for coating during rotation [4]. It consists of a rotation unit terminating in a substrate, a nozzle for supplying a film-forming agent to the central part of the front surface of the substrate, which is blown by air coming from the channels formed by the bell and aligned with the axis of rotation of the substrate.

При работе устройства на опорный слой материала набрызгивается вязкое вещество, которое под действием центробежной силы размазывается и обдувается воздухом. When the device is operating, a viscous substance is sprayed onto the support layer of the material, which is smeared and blown by air under the action of centrifugal force.

Недостатком этого устройства является периодичность работы и неполное использование раствора в слое материала. The disadvantage of this device is the frequency of operation and the incomplete use of the solution in the layer of material.

Известен аппарат для нанесения покрытий на дисперсные материалы в кипящем слое [5], который содержит вертикальный корпус, размещенное на нем распыляющее устройство, газораспределительную решетку, под которой расположены лопатки из эластичного материала, позволяющие плавно менять кривизну их профиля, и вентилятор, подсоединенный патрубком. A known apparatus for coating dispersed materials in a fluidized bed [5], which contains a vertical housing, a spray device placed on it, a gas distribution grid, under which are blades made of elastic material that allow smoothly changing the curvature of their profile, and a fan connected by a pipe.

При работе аппарата загружают определенный слой обрабатываемого материала и включают вентилятор, а лопаткам придают необходимую кривизну, обеспечивающую плавное изменение направления воздушного потока от центра к периферии аппарата для образования кипящего слоя частиц с переменной плотностью их распределения в слое. Затем включают распиливающее устройство и подают раствор пленкообразователя на частицы. После нанесения покрытия отключают подачу раствора и воздуха и выгружают покрытые частицы. When the apparatus is operating, a certain layer of the processed material is loaded and the fan is turned on, and the necessary curvature is imparted to the blades, providing a smooth change in the direction of the air flow from the center to the periphery of the apparatus to form a fluidized bed of particles with a variable density of their distribution in the layer. Then, a sawing device is turned on and a film former is applied to the particles. After coating, the flow of solution and air is turned off and coated particles are discharged.

К недостаткам аппарата относятся:
- периодичность режима работы;
- истирание образующегося на поверхности частиц покрытия из-за их интенсивного псевдоожижения и, как следствие, пылеунос.The disadvantages of the device include:
- frequency of operation;
- abrasion of the coating particles formed on the surface due to their intensive fluidization and, as a result, dust removal.

Известен способ и устройство для непрерывного формирования покрытий во вращающемся псевдоожиженом слое [3]. A known method and device for the continuous formation of coatings in a rotating fluidized bed [3].

Устройство состоит из цилиндрического резервуара с донной частью в виде вращающейся круглой пластины. Между стеной резервуара и внешним краем пластины образован зазор определенной величины для подачи нагретого воздуха. Над вращающейся пластиной установлены патрубки ввода исходного материала и распыленного пленкообразующего агента. Выгрузку образованных частиц осуществляют через патрубки, расположенные на заданной высоте псевдоожиженого слоя. The device consists of a cylindrical tank with a bottom in the form of a rotating circular plate. Between the wall of the tank and the outer edge of the plate, a gap of a certain size is formed to supply heated air. Above the rotating plate, nozzles for input of the starting material and the sprayed film-forming agent are installed. The formed particles are discharged through nozzles located at a predetermined height of the fluidized bed.

Принцип действия устройства заключается в следующем. The principle of operation of the device is as follows.

Исходный материал подают во вращающийся псевдоожиженный слой. Одновременно вводят в распыленном состоянии пленкообразующий агент, который контактирует с частицами псевдоожиженного слоя. При этом в зазор между стенкой резервуара и краем пластины подают нагретый воздух. Затем через разгрузочный патрубок выводят частицы продукта с сформированным покрытием со скоростью, равной скорости подачи исходного материала. The source material is fed into a rotating fluidized bed. At the same time, a film-forming agent is introduced in a sprayed state, which is in contact with the particles of the fluidized bed. In this case, heated air is supplied into the gap between the wall of the tank and the edge of the plate. Then, through the discharge pipe, particles of the product with the formed coating are withdrawn at a speed equal to the feed rate of the starting material.

Однако длительное интенсивное перемешивание частиц во вращающемся псевдоожиженном слое приводит к истиранию уже сформированной пленки. Это ведет к неравномерности покрытия в товарном продукте. К тому же имеют место значительные потери пленкообразующего вещества за счет истирания его с покрытых частиц, а также за счет неизбежного уноса мелкой фракции псевдоожижающим агентом. However, prolonged intensive mixing of particles in a rotating fluidized bed leads to abrasion of an already formed film. This leads to uneven coverage in a marketable product. In addition, there are significant losses of the film-forming substance due to its abrasion from the coated particles, as well as due to the inevitable entrainment of the fine fraction by the fluidizing agent.

Таким образом, хотя известны различные конструктивные решения для нанесения покрытий на дисперсные материалы, однако они являются не эффективными, допускают значительное истирание образующейся пленки и потери пленкообразующего вещества. Thus, although various structural solutions for coating dispersed materials are known, however, they are not effective, they allow significant attrition of the resulting film and loss of film-forming substance.

Задачей изобретения является разработка конструкции установки для непрерывного нанесения покрытий на дисперсные материалы, позволяющей с высокой эффективностью осуществлять формирование покрытия при низком его истирании и снижении потерь пленкообразующего вещества. The objective of the invention is to develop the design of the installation for continuous coating of dispersed materials, which allows with high efficiency to carry out the formation of the coating with low abrasion and reduce losses of film-forming substances.

Поставленная задача решена конструктивным выполнением установки для непрерывного нанесения покрытий на дисперсные материалы, включающей камеру, разбрызгиватель пленкообразующего вещества и вращающийся элемент для подачи материала в воздушный поток, расположенные внутри камеры, а также патрубка вводы и вывода материала и воздуха, в которой камера выполнена цилиндроконической, вращающийся элемент расположен в верхней части камеры и выполнен в виде установленной на валу конической обечайки, имеющей днище в форме колеса с лопатками, внутри которой соосно с ней смонтирован разбрызгиватель, имеющий верхний, выполненный с возможностью поступательного движения, и нижний, жестко прикрепленный к колесу с лопатками, диски, причем патрубок ввода исходного материала установлен над разбрызгивателем соосно с обечайкой. The problem is solved by constructive installation for continuous coating of dispersed materials, including a chamber, a film-forming substance sprinkler and a rotating element for feeding material into the air flow located inside the chamber, as well as the inlet and outlet of the material and air in which the chamber is cylindrical, the rotating element is located in the upper part of the chamber and is made in the form of a conical shell mounted on the shaft, having a bottom in the form of a wheel with blades, which three coaxially mounted sprayer having an upper configured to forward movement, and a lower fixedly attached to the wheel with the blades, disks, and the input pipe of the starting material is mounted above the spray coaxially with the shell.

Изобретение позволяет получить следующие преимущества:
- повысить эффективность нанесения равномерного покрытия на частицы материала за счет применения комбинированных методов нанесения пленкообразующего вещества и надежного формирования монослоя материала:
- малое истирание образованной пленки на поверхности материала за счет краткого времени пребывания его в установке (4-5 с);
- снижение потерь пленкообразующего вещества за счет повышения его адгезии с материалом и организации однонаправленного потока обработанного материала и воздуха;
- позволяет достичь высокой производительности установки.The invention allows to obtain the following advantages:
- increase the efficiency of applying a uniform coating to the particles of the material through the use of combined methods of applying a film-forming substance and reliable formation of a monolayer of material:
- low abrasion of the formed film on the surface of the material due to its short residence time in the installation (4-5 s);
- reducing losses of the film-forming substance by increasing its adhesion to the material and the organization of a unidirectional flow of the treated material and air;
- allows to achieve high installation performance.

На чертеже приведена схема установки для непрерывного нанесения покрытий на дисперсные материалы. The drawing shows a diagram of an installation for continuous coating of dispersed materials.

Установка выполнена следующим образом. В верхней части цилиндроконической камеры 1 установлена конусная обечайка 2, имеющая днище в форме колеса 3 с лопатками. Внутри обечайки смонтирован соосно с ней разбрызгиватель, имеющий верхний диск 4, выполненный с возможностью поступательного движения для регулирования зазора, и нижний диск 5, выполненный с возможностью вращательного движения. При этом нижний диск жестко прикреплен к колесу с лопатками. Обечайка 2 установлена на валу 6, приводимом в движение от электродвигателя 7. Цилиндроконическая камера имеет соосно с валом патрубок 8 ввода материала, имеющий отвод 9, на котором установлен секторный питатель 10 с бункером 11 для исходного материала и приводом, состоящим из редуктора 12 и электродвигателя 13. Под этим патрубком расположен разбрызгиватель, соединенный гибким шлангом 14 с емкостью 15 для раствора пленкообразующего вещества. К цилиндрической части камеры тангенциально подсоединен воздуховод 16, содержащий электронагреватель 17 и центробежный вентилятор 18 с электродвигателем 19. Нижняя конусная часть камеры соединена с разгрузочным бункером 20, в верхней части которого выполнен выхлопной патрубок 21, а в нижней установлен затвор 22 для вывода обработанного материала. Installation is as follows. In the upper part of the cylinder-conical chamber 1, a conical shell 2 is installed, having a bottom in the form of a wheel 3 with blades. Inside the shell is mounted coaxially with it a sprinkler having an upper disk 4, made with the possibility of translational movement to regulate the gap, and a lower disk 5, made with the possibility of rotational movement. In this case, the lower disk is rigidly attached to the wheel with blades. The shell 2 is mounted on a shaft 6 driven by an electric motor 7. The cylindrical conical chamber has a material inlet pipe 8 coaxially with the shaft, having a tap 9, on which a sector feeder 10 is installed with a hopper 11 for the starting material and a drive consisting of a gearbox 12 and an electric motor 13. Under this nozzle is a sprinkler connected by a flexible hose 14 with a capacity 15 for a solution of a film-forming substance. An air duct 16 is tangentially connected to the cylindrical part of the chamber, containing an electric heater 17 and a centrifugal fan 18 with an electric motor 19. The lower conical part of the chamber is connected to a discharge hopper 20, in the upper part of which an exhaust pipe 21 is made, and a shutter 22 is installed in the lower part for outputting the processed material.

Установка работает следующим образом. В цилиндрическую камеру 1 по воздуховоду 16 вентилятором 18 подают нагретый до заданной температуры воздух. Коническая обечайка 2 с днищем в виде колеса с лопатками 3 и нижний диск 5 разбрызгивателя 5 вращаются с определенной скоростью. Раствор пленкообразующего вещества из емкости 15 по гибкому шлангу 14 поступает в разбрызгиватель и выходит через зазор между дисками 4 и 5, образуя факел. Частицы исходного материала из бункера 11 секторным затвором 10 подают в отвод 9, из которого они перетекают в патрубок 8 и из него попадают в факел. Здесь на них начинает образовываться покрытие. Предварительно обработанные таким образом частицы материала под действием воздуха, поступающего из колеса с лопатками 3, и центробежной силы, движутся в виде монослоя по внутренней поверхности обечайки 2 вверх. При этом происходит дальнейшее нанесение пленкообразующего вещества на поверхность частиц. Затем обработанные частицы материала равномерно поступают в цилиндроконическую камеру, где подхватываются потоком нагретого воздуха и подсушиваются. Installation works as follows. In the cylindrical chamber 1 through the duct 16, the fan 18 serves the air heated to a predetermined temperature. The conical shell 2 with the bottom in the form of a wheel with blades 3 and the lower disk 5 of the sprayer 5 rotate at a certain speed. The solution of the film-forming substance from the tank 15 through a flexible hose 14 enters the sprayer and exits through the gap between the disks 4 and 5, forming a torch. Particles of the source material from the hopper 11 sector shutter 10 is fed into the outlet 9, from which they flow into the pipe 8 and from it fall into the torch. Here they begin to form a coating. Pre-treated in this way particles of material under the action of air coming from the wheel with blades 3, and centrifugal force, move in the form of a monolayer on the inner surface of the shell 2 up. In this case, a further film-forming substance is applied to the surface of the particles. Then, the treated particles of material uniformly enter the cylindrical chamber, where they are picked up by a stream of heated air and dried.

Смесь готового продукта с воздухом через нижнюю конусную часть камеры поступает в разгрузочный бункер 20, где происходит их разделение. Отработанный воздух выводится через выхлопной патрубок 21, а продукт - через затвор 22. The mixture of the finished product with air through the lower conical part of the chamber enters the discharge hopper 20, where they are separated. The exhaust air is discharged through the exhaust pipe 21, and the product through the shutter 22.

Claims (1)

Установка для непрерывного нанесения покрытий на дисресные материалы, включающая камеру, разбрызгиватель пленкообразующего вещества и вращающийся элемент для подачи материала в воздушный поток, расположенные внутри камеры, а также патрубки ввода и вывода материала и воздуха, отличающаяся тем, что камера выполнена цилиндроконической, вращающийся элемент расположен в верхней части камеры и выполнен в виде установленной на валу конической обечайки, имеющей днище в форме колеса с лопатками, внутри которой соосно с ней смонтирован разбрызгиватель, имеющий верхний, выполненный с возможностью поступательного движения, и нижний, жестко прикрепленный к колесу с лопатками, диски, причем патрубок ввода исходного материала установлен над разбрызгивателем соосно с обечайкой. Installation for continuous coating of dispersed materials, including a chamber, a film-forming substance sprayer and a rotating element for feeding material into the air stream located inside the chamber, as well as material and air inlet and outlet nozzles, characterized in that the chamber is cylindrical, the rotating element is located in the upper part of the chamber and made in the form of a conical shell mounted on the shaft, having a bottom in the form of a wheel with blades, inside of which a spray is mounted coaxially with it an extractor having an upper one, made with the possibility of translational movement, and a lower one, rigidly attached to the wheel with vanes, discs, and the input pipe of the input material is mounted above the sprayer coaxially with the shell.