压实制粒机

压实制粒机

本发明涉及一种压实制粒机，它用于连续压实制粒以及能够在滚桶内供应至少一种流体的条件下同时混合至少一种粉状或糊状原料。

在许多生产或处理粉状原料的产业中，为了使这些原料减少粉尘提高它们的流动性，使它们更容易配料或者一般来说更容易处理，或者使它们具有所要求的外形，需要进行一种成粒或团块处理，通过这种处理，使原有的颗粒和/或小的团块颗粒粘合在一起，以便于较大团块颗粒的形成。在可能添加干燥的粉状组分采用糊状原料生产颗粒时，它可能也是有意义的。

采用这种加工方法的工业部分有洗涤剂行业、化肥行业和食品、饲料、烟草行业以及医药、冶金行业。

通过使用作为干燥或生产过程的一部分或作为一种预处理的各种不同的措施，以及利用自然存在或由供应适宜的液态或气态添加剂而提供的结合力可以得到团化颗粒。

正如在喷雾干燥或在流化床中后续处理时所完成的过程一样，许多种团化过程要求降低物料的粉末密度，也称为总重，它不能符合一些产品的要求，尤其是为此而增加了包装和运输费用。除此之外还有其它原因，例如洗涤剂行业的消费者倾向于使用浓缩度高的产品，而生产该种产品需要使用粉末密度相当大的组成成份。

众所周知，当按一种特定比率选择洗涤剂成份时，可以通过添加一种作为结合剂的表面活性剂对喷雾干燥处理后的粉状物料进行机械处理从而得到粉末密度较大的洗涤剂团块，这大概是由于机械处理产生了原有颗粒间的间隙空间非常小的密实团块。

公开的丹麦专利申请号1823/89中公开了这样的处理过程，在该专利申请中，计划在团化或成粒过程中，原料通过一个水平或轻微倾斜的混合滚桶，其内部设置一个带有几个径向冲击工具的中央旋转轴。该混合滚桶本身是固定的，因此原料通过该滚桶的通道只能由上述冲击工具控制。

已知有关的一些装置包括一个水平的旋转混合滚桶，滚桶内与该圆筒的轴线平行的一个搅拌轴设置在该圆筒下部的一侧，并以该滚桶旋转的方向进行旋转，参见日本专利申请号79-23438(发布号80-116690)。所述装置用于生产表面层为水溶性磷酸的磷酸盐化肥，而最重要的工作是要在磷酸盐颗粒上分布液体磷酸。尤其是，由于混合轴只能相当慢地旋转，而且该装置的设计不能有效地控制物料在该装置中适当的停留时间及由此产生的颗粒尺寸，所以很明显这个已知的装置并不适用于目的在于获得高密度密实的团化颗粒的有效的压实制粒。另外，该装置也不适用于处理由非常小以至不能自由流动的颗粒组成的原料。

除此之外，还已知许多混合装置。在这些混合装置中，对将要混合的原料施加大的剪切力(剪切力大的混合机)，而且它们还设置有一个快速旋转叶轮，如在喷射一种合适的液体时它们还可以用于进行团化处理。然而，事实上这里存在着这些装置分批操作的问题，这不能适应大规模的工业生产。

在洗涤剂行业内，用于团化和压实处理的一些装置中还包括一种可以将在V-形室内的混合和叶轮的冲击结合起来的装置。然而，这些装置的压实能力并不能达到所要求的水平。

需要有一种能将下列性能或特征结合起来的制粒机：1.连续运转2.能够得到比使用只装有一条处理原料通道的已知装置得到的团块更为密实的团块3.大的生产能力4.能够得到小的颗粒尺寸分布范围，和5.采用简单的操作就可以加工差别很大的原料的通用性。

已经证明，能够满足要求2和4即得到颗粒尺寸分布范围小的更为密实的团块并不只是必须提供机械加工作为先决条件，即提供充分的加工能力以得到有效的压实效果，而且在很大程度上还必须使进行加工的原料与加工过程中使用的团化流体非常均匀地润湿或接触。

在已知的包括一个滚桶的该类装置中，制粒流体通过喷嘴以液体或蒸汽的形式输出且后者在粉状原料上凝结，这些喷嘴设置在该装置运行过程中存在大量粉末的地方或者设置在粉末上面，适于在滚桶翻滚时向粉末层形成的表面上分布流体。由于粉末的翻转速度受到限制，则喷射或凝结在粉末物料上的液体的分布是不充分的，靠近粉末层表面的颗粒得到充分润湿，而处于粉末层深处的颗粒在到达发生润湿作用的表面层之前不得不加入由滚桶长时间旋转造成的翻滚过程。因此，已知装置在获得均匀润湿方面远远不能达到最佳条件的要求。

在物料被抛起在滚桶内的空间中的同时，如果滚桶内的物料和送入的团化流体进行接触就可以得到更为均匀的接触，以至于粉末颗粒在这种接触的时候相互并不接触。由此，如同在已知的在流化床中进行的团化过程情况下要比颗粒处于相互接触时发生的这种接触能得到更为均匀的润湿。当一个被抛在空中的颗粒与一滴液体接触时，这滴液体均匀地分布在该颗粒的表面。然而，如果一滴液体撞击物料且物料处在颗粒相互接触的状态，则这滴液体将首先浸入颗粒间的间隙，并由此形成非常不规则的和不均匀的团块。

这种概念用于根据本发明制成的比任何已知装置都好的制粒机，它能够结合上面列出的1～5项要求。根据本发明该制粒机有以下特征：i)一个可以绕大体上水平的纵向轴线旋转的滚桶，上述滚桶的长度大于它的直径，并在一端装有输入糊状或粉状原料的装置，在相反的一端装有排出颗粒的装置，ii)一个与滚桶纵轴线平行且延伸穿过滚桶全长的轴，它偏心设置在滚桶内低于滚桶纵轴线的高度上，并在滚桶底部部分的旋转方向相对于穿过纵轴线的垂直平面横向移动，上述轴全长的至少大部分处于滚桶内并装有压实装置，当该轴旋转时，距离该轴最远的压实装置的部分通过距离该轴最近的滚桶内壁部分的邻近区域，iv)使滚桶围绕它的纵轴线旋转的装置和使上述轴以同一方向和一定的旋转次数进行旋转的装置，这个旋转次数可以调整到这样一个值，即在制粒机运行过程中它比滚桶用于抛起滚桶内翻转的物料所需的旋转次数大10到1000倍，这样一来，如果不受压实装置影响的话，翻转的物料被抛起穿过滚桶内产品所处区域外的一条通道。

iv)在滚桶内固定设置的至少一个刮板，它用于清除滚桶内壁上的物料以便使它与压实装置抛起的物料混合，v)用于在物料以抛起状态通过的滚桶部分内分布至少一种流体的至少一个喷嘴。

根据本发明制粒机的优选实施例和具体内容在参考附图的条件下在下列从属权利要求中明确说明并作详细解释：

图1是穿过本发明制粒机实施例的系统的纵向视图，图2示意地显示在图1中箭头II-II指示的地方和方向看到的同一实施例的截面视图，图3是图1和2所示制粒机颗粒出口端的部分横切的透视图。

图4是一个草图，它显示根据本发明物料在制粒机的一个截面上的滚动，且相对于图1至图3中所示实施例的结构有轻微变动。

根据本发明制粒机附图中显示的实施例包括一个圆筒形滚桶1，它装有滚轴2并由滚轴2来控制。

在显示的实施例中，滚桶是水平的，但是它也可以支撑起来并在图1中向右边的方向轻微倾斜，以促进要进行加工的原料通过滚桶。可以利用相反方向的轻微倾斜来对滚桶的填充程度进行一定的控制，但是对于滚桶填充程度的控制最好由下面将要叙述的其它装置来保证。

从图2中可以清楚地看到，显示的实施例中滚桶装有一个齿圈3，可以利用与齿圈啮合的一个齿轮4使滚桶旋转，上述齿轮由一个电动机5来驱动。该电动机在运行中一般可以向滚桶提供25～30米/分钟的圆周速度，最好是50米/分钟左右。

在滚桶的一端设有入口装置6以输入糊状或粉状原料，在另一端设有回收颗粒的装置，上述装置包括一个溢流边7，它的高度由屏蔽板8的移动来调整，还有一个下部滑动门9用于排出大的颗粒和团块，并用来排空滚桶。

通过入口装置6输入的原料不一定必须处于干燥和自动流动状态，它可以是潮湿的，如以将在滚桶中分解的滤饼的形式输入。当原料为一种糊剂输入时，如用作颜料或作为工业陶瓷一种成份的金属氧化物，可以同时输入一种干燥的粉状原料，从而减轻了干燥量并因此降低了整个加工过程的能量消耗。

轴10与滚桶的轴线平行，并相对偏心地延伸穿过滚桶1，上述轴的每一端都支承在轴承11上。轴10设置在比滚桶轴线低的位置上，并相对轴线横向移动，它的位置位于在滚桶旋转的影响下原料聚集的区域。

大体上轴10的整个轴身都在滚桶内，并装有在实施例中以很多臂的形式显示的压实装置12，这些臂通过轴10的快速旋转向存在于滚桶内或在滚桶内产生的团块施加一个压实增加密度的作用。这种压实作用是最重要的，因为必要的混合和部分团化效果可由滚桶1的相对较慢的旋转得到。

轴10由一个电动机13驱动，如图1中使用的尺寸所示，该电动机具有相当大的功率和比驱动滚桶1的电动机5大得多的运转效能。

为了得到合乎要求的压实效果，极其重要的是压实装置12包括一个与它们的运行方向大体垂直的表面，而且它们一般设计成带有矩形截面的很多臂，以便获得必须的强度，该截面的最长尺寸在旋转方向。

除了对滚桶中的物料施加压实作用外，压实装置12的重要功能是抛起物料颗粒，如图4中概述的，这对于取得合乎要求的结果是至关重要的，并将在下面详细解释。

附图中示出轴10是中空的，而且它的相对电动机13的一端与供应一种或多种流体的装置(未显示)相连。

这种流体可以从该轴的中空内部通过未显示的开孔，最好以压力喷嘴的形式，排出进入到滚桶内部以便润湿那里存在的颗粒物料。特别是中空轴可以用于输入清洗液体以便在运转周期的间隙清洗该装置。通过使用散布的喷嘴就能达到非常有效的漂洗效果。

在滚桶的上部，至少要设置一个刮板14，它固定在离滚桶内壁非常近的地方，以便清除那里的物料。

在显示的实施例中，刮板带有许多喷嘴15，可以是压力喷嘴或最好是双流体喷嘴。喷嘴15可以单个或成组与供应导管16联接，以便可以分别向单个喷嘴或喷嘴组供应流体。供应导管16最好由加热套管环绕，以便供应在周围温度下容易凝固或过于粘稠的液体。

为了达到本发明的目的关键是以下列方式布置喷嘴15，即它们将流体输送到滚桶内物料以颗粒形式存在的区域，而这些颗粒被抛入空间且颗粒之间没有相互接触。

尽管存在使用蒸汽或水蒸汽作为团化流体的可能，但更普遍地是使用液体，因此，下面的叙述是以流体是一种液体为前提的。

优选的喷嘴布置能够有效地连续喷射互相不相溶的液体，如亲水性化合物的水溶液和有机溶剂中的疏水性化合物的溶液。

在显示的实施例中，示于图1中右边的滚桶部分的端部连接图3中部分切开显示的壳体17。在该壳体的顶部设置了一个排气支管18，在该装置运行时，利用未显示的装置通过它排出一定量的空气。由此可以维持一个稍微降低的压力，这造成了一个结果，即防止粉末出现在滚桶和壳体17间的连接处和滚桶与处在相反端的顶盖19之间的连接处，向内吹的空气流过这些地方以阻止从滚桶来的粉末达到密封衬圈(未显示)。

另外，通过排气支管18的排气在滚桶内造成的一个空气流可以用于在此处获得一种冷却效果，以便部分消除压实过程中释放出的热能。

作为对所述排气的补充或作为另一种选择，在滚桶和顶盖19或壳体17之间的连接处可以使用压缩空气送风，以防止粉末或颗粒进入密封装置。

在制粒机的一个典型应用中，它用于生产一种大体上无粉末的、由尺寸分布合乎要求且密度相当大的颗粒组成的洗涤剂，因此上述洗涤剂具有大的粉末密度。在物料的单一通道中，可以得到通常组分洗涤剂的粉末密度大于1.0g/ml。

主要的原料部分可以是一种喷雾-干燥的粉末，它包括成为成品部分的大多数组分，特别不溶于水或其它有关溶剂的组分。

由于根据本发明的制粒机还有强化混合的作用，对于洗涤剂的生产来说，没有必要要求提前通过喷雾-干燥或类似的方法将原料混合，而是各成份可以分别加入或作为一种未加工的机械混合物加入。

该装置也可用作一种压实团化反应器，例如用于进行洗涤剂行业使用的干燥-中和操作，在这种情况下，通过一个或多个喷嘴向滚桶内翻滚和抛起的纯碱喷射磺酸。

使用根据本发明的制粒机可以在通过入口6向滚桶内开始输入原料后，使滚桶1以图4中所显示的旋转方向旋转。

如果该装置中没有带有压实装置12的轴10，则粉状原料将会处在图2中阴影线和图4中虚线所指示的地方。

鉴于提到的滚桶的旋转速度一般相当于大约为50米/分钟的圆周速度，利用大功率的电动机13带动轴10旋转，其速度相应于压实装置12为500米/分钟-2000米/分钟的圆周速度，这除了造成粉末的压实效果之外，还能够以稳定的流量将粉末抛起在图2和图4中右上方所示的滚桶部分中。这个抛起非常广泛以致于颗粒象一块地毯一样连续流过所述区域，如图4所示。

在颗粒被这样抛起并穿过空气的同时，它们暴露在由喷嘴15喷入的流体下面，这比颗粒在滚桶下部相互接触的同时，流体和颗粒完成接触的情况更能使流体均匀地分布在颗粒上。

在装置12最有利地抛起以达到均匀润湿粉状原料的同时，上述装置完成了一个强有力的机械处理，由润湿形成的团决取得了较大的密度并具有较大的机械强度和比重。

应该注意到，对于取得所要求的结果起决定作用的流动类型可以通过由滚桶旋转造成的翻滚效果和由安装在轴10上的压实装置12造成的抛起和压实效果的结合进行调整。

当润湿的粉末受到由装置12与滚桶2内壁配合产生的压实作用时，它将易于非常稳固地粘在滚桶内壁上以至于在滚桶旋转过程中它不会仅仅因为重力的影响而离开滚桶。因此，重要的是刮板14要保证使物料脱离滚桶和落下，以便使之接着被抛起进行新的润湿和随后的压实。为此将刮板设置在轴10之上是有益的，而且由刮板刮下的物料直接落入压实装置通过的区域中。

当生产洗涤剂以及其它许多产品时，如果使用一种含有成品中所要求组分的溶液，或一种能够在溶液润湿的颗粒之间起结合剂作用的油性组分的溶液作为由喷嘴15输入到滚桶内的液体将是有益的。

然而，许多物料和物料的混合将具有固有的性能，那就是当仅仅用纯水或任何其它溶剂润湿时，它们获得了一种粘性，从而可以得到满意的团化效果以及后来的压实效果。

在上述类型的装置中存在着一种危险，例如供应液体的过量投入将突然导致大块的形成，这将严重地阻碍操作，并要花费时间进行装置的拆卸和清洗。

根据本发明该装置大大降低了这种危险，因为刮板14连续不断地清除可能出现在滚桶内壁上的任何粘的附着物，并使它们落入能够受到压实装置12影响的区域，而且这些压实装置12将有效地分解这种刮掉的附着物。

为了保证产品的流动性、以及它们粉末的灵活性或压制成粒的适应性，应该对压实的成粒颗粒提供一种涂层。通过使用该装置，在压实步骤中这将是可行的，可以将适用于产生涂层的一种溶液导入靠近出口开孔的那些喷嘴15，因此就不必进行一种专门的喷涂预处理。

作为用于保障或补充团化效果和后来的压实效果的供应液体，除上述液体之外，还可以使用不含溶剂的液体，即成品所要求的或可以接受的在正常温度下为油性的物质或者融化的物质。

如果液体包含或由一种溶剂组成，包括水在内该溶剂不能被化学反应或结晶过程所束缚，而且成品中不能带有这种溶剂，则根据本发明，在制粒机中处理之后一般将接着进行干燥，典型地是流化床干燥。

在从滚桶排出已成压实颗粒的产品之前，在制粒机内进行粉化加工(粉末喷涂)是有益的。为此，可以由未显示的装置将喷涂的粉末输入滚桶的出口端，穿过固定壳体17的这种装置可以是一种螺旋或气动投料系统。这种粉末喷涂可以在滚桶全长的大部分中进行，例如可以达75％。

可以通过溢流边7从滚桶向外排出压实的物料，溢流边的有效高度可以通过移动屏蔽板8来改变。因此，可以调整滚桶内物料的水平面和因而调整物料在滚桶内的平均停留时间，这对于取得合乎要求的颗粒尺寸是至关重要的。

通过溢流边7的颗粒向下落入壳体17的下部，并从那里被运走进行一种可能的后处理，比如上述的干燥，或者直接进行包装或被储存在货仓内。