ГЕЛИОСУШИЛКА Российский патент 1995 года по МПК F26B3/28 

Изобретение относится преимущественно к сельскому хозяйству, а именно к сушильной технике, использующей солнечную энергию для сушки обрабатываемых продуктов радиационным и кондуктивным способами одновременно или раздельно, и допосевной обработки семян, и может быть использовано в домашних условиях для сушки различных сельскохозяйственных продуктов, для искусственного завяливания зеленого чайного листа и сушки чая, табачных листьев и овощей, у которых свободной частью являются листья (зелень, сельдерей, капуста белокачанная), нарезанных фруктов, кожуры цитрусовых (апельсина, мандарина и т. п. ), винограда, а также для допосевного стимулирования семян, клубней картофеля, семенного зерна, бульбочек чеснока, лекарственных растений, саженцев и т. д. путем облучения их и может найти применение на чайных фабриках первичной переработки, а пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Известна гелиосушилка, содержащая корпус со светопрозрачной крышей и отражателем над ней и горизонтальный замкнутый транспортер внутри для перемещения высушиваемого материала, установленные под верхней лентой транспортера нагревательные элементы [1].

Однако известная гелиосушилка является недостаточно эффективной из-за низкого КПД использования солнечной энергии в результате его невысокой концентрации отражателем при сушке сельскохозяйственной продукции и отсутствии возможности автоматического ориентирования гелиосушилки по солнцу в течение всего рабочего дня. Отсутствует контроль необходимой степени высушивания продукта, что может приводить к его пересушке и порче, особенно при сушке лекарственных трав и растений. Гелиосушилка эксплуатируется без прокачки через высушиваемый продукт нагретого воздуха (отсутствует вентилятор или подобное устройство), что не позволяет проводить сушку продуктов на сквозняке проветриванием в отсутствии солнца. В этом случае используются нагреватели, что приводит к перерасходу электроэнергии и возможному созданию в замкнутом пространстве парникового эффекта, затрудняющего высушивание. В гелиосушилке отсутствует возможность предпосевной обработки семян с помощью УФ-излучения.

Наиболее близкой по технической сущности является гелиосушилка преимущественно для сельскохозяйственных продуктов, содержащая сушильную камеру, снабженную электрическим источником тепловой энергии, воздухоотводящим каналом и выходным патрубком и вентилятором, и гелионагреватель воздуха, состоящий из корпуса в виде ящика, шарнирно укрепленного в верхней части сушильной камеры с возможностью изменения его угла наклона подъемным устройством, причем гелионагреватель имеет двойное днище, представляющее собой воздухозаборный канал, один конец которого соединен с воздухозаборным патрубком, а другой посредством воздухопровода - с вентилятором, воздухоотводящий канал установлен под днищем, имеющим с ним общую стенку, а выходной патрубок расположен под воздухозаборным патрубком.

Однако известная гелиосушилка является недостаточно эффективной из-за невысокого КПД использования солнечной энергии в результате отсутствия возможности автоматического ориентирования гелиосушилки по солнцу в азимутальной плоскости в течение всего светового дня. Ручное ориентирование на колесах требует постоянного присутствия человека и довольно затруднительно при значительных габаритах гелиосушилки и высушиваемой массы продукта. Отсутствует контроль необходимой степени высушивания продукта, что может приводить к его пересушке и порче, особенно при сушке лекарственных трав и растений. Допускается высокий перерасход электроэнергии от электрического источника энергии и вентилятора. В гелиосушилке отсутствуют возможность предпосевной обработки семян с помощью видимого и УФ-излучения, а также транспортное устройство для перемещения продуктов в процессе сушки.

Достигаемым техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей гелиосушилки путем проведения предпосевной обработки семян при повышении КПД.

Для достижения технического результата в гелиосушилке, содержащей сушильную камеру для высушиваемых продуктов с установленными внутри камеры электрическим источником энергии, а на входе - вентилятором, и гелионагреватель воздуха, шарнирно установленный на опоре с возможностью слежения за солнцем в зенитальной плоскости и выполненный в виде корпуса, разделенного перегородкой на верхний воздухозаборный канал и нижний воздухоотводящий, при этом каналы одним концом сообщены с атмосферной, а другим - соответственно с входом и выходом сушильной камеры. Рабочая поверхность гелионагревателя снабжена покрытием из материала с высокоотражающей в видимой области солнечного спектра и высокопропускающей в инфракрасной области способностью, при этом гелионагреватель установлен на опоре с возможностью слежения за солнцем в азимутальной плоскости и оптически сопряжен с высушиваемым продуктом.

Сушильная камера может быть снабжена транспортирующим устройством для высушиваемых продуктов и источником ультрафиолетового облучения высушиваемых продуктов.

Гелиосушилка может дополнительно содержать систему автоматического регулирования влажности и температуры воздуха, состоящую из датчика увлажнения, выполненного в виде двух электродов и двухкаскадного усилителя релейного действия с программными устройством или прерывателем, подключенным к регулятору температуры с датчиком и задатчиком, электрически соединенному выходами с источником тепловой энергии и с электродвигателем вентилятора.

На чертеже представлена принципиальная схема гелиосушилки.

Гелиосушилка содержит сушильную камеру 1 для высушиваемых продуктов 2 с установленными внутри камеры 1 электрическим источником 3 энергии, а на выходе - вентилятором 4, и гелионагреватель воздуха, шарнирно установленный на опоре 5 с возможностью слежения за солнцем в азимутальной и зенитальной плоскостях и оптически сопряженный с высушиваемыми продуктами 2 и выполненный в виде корпуса 6, разделенного перегородкой на верхний воздухозаборный канал 7 и нижний воздухоотводящий канал 3, с рабочей поверхностью гелионагревателя, снабженной покрытием 9 из материала с высокоотражающей в видимой области солнечного спектра и высокопропускающей в инфракрасной области способностью, при этом каналы 7, 8 одним концом сообщены с атмосферой, а другим соответственно с входом и выходом сушильной камеры 1. Сушильная камера 1 снабжена транспортирующим устройством 10 для высушиваемых продуктов 2 и источником 11 их ультрафиолетового облучения. Гелиосушилка содержит также систему автоматического регулирования влажности и температуры воздуха в камере 1, состоящей из датчика 12 увлажнения, выполненного в виде двух электродов, и двухкаскадного усилителя релейного действия с программным устройством или прерывателем, подключенным к регулятору 13 температуры с датчиком и задатчиком, электрически соединенному выходами с источником 3 тепловой энергии и электродвигателем вентилятора 4.

Гелиосушилка работает следующим образом.

Перед началом эксплуатации в загрузочное устройство транспортирующего устройства 10 помещают влажный продукт 2. С помощью специального программного устройства устанавливают на автоматическом регуляторе влажности датчика 12 необходимую для достижения в процессе сушки влажность продукта 2. На задатчике регулятора 13 устанавливают температуру, при которой необходимо проводить просушивание продукта 2. После этого включают при необходимости (наличие солнца) систему слежения гелионагревателя за солнцем 14 в азимутальной и зенитальной плоскостях. По сигналу с датчика 12, контролирующего влажность в сушильной камере 1, и отличную от заданной на автоматической регуляторе влажности, через регулятор 13 включается вентилятор 4, обеспечивающий просушивание продукта 2 потоком воздуха до нужной влажности. При наличии солнечного изучения в результате попадания солнечного излучения на рабочую поверхность гелионагревателя ИК-часть солнечного спектpа пропускается через нее и обогревает воздух в воздухозаборном канале 7, засасываемом в сушильную камеру 1 с помощью вентилятора 4, а отраженная от покрытия 9 видимая часть солнечного спектра облучает одновременно высушиваемый продукт 2 с помощью того же гелионагревателя.

В случае, если датчик регулятора 13 показывает меньшую температуру в сушильной камере 1 для сушки продукта 2 заданной на задатчике, то осуществляется включение электрического источника 3. Подогретый таким образом воздух с помощью теплового потока от вентилятора 4 и электрического источника 3 до заданной на задатчике регулятора 13 температуры не требует дополнительного нагрева и при равенстве показаний температур на датчике текущей температуры и задатчике регулятора 13 последний осуществляет отключение электрического источника энергии 3.

В случае превышения температуры в сушильной камере 1, показываемой датчиком регулятора 13, над температурой, заданной на задатчике последнего при отключенном электрическом источнике энергии, регулятор 13 производит отключение вентилятора 4 для поддержания необходимого заданного уровня температуры.

В случае снижения в дальнейшем температуры в сушильной камере 1, показываемой датчиком регулятора 12, по сравнению с заданной температурой на задатчике происходит обратная последовательность подключения регулятором 13 вентилятора 4 и, если этого недостаточно, то и электрического источника 3. В процессе работы, таким образом, поддерживается заданная в задатчике регулятора 13 температура за счет периодического включения (отключения) вентилятора 4 и источника 3.

Нагретый таким образом воздух до заданной температуры подается через нижнюю часть сушильной камеры 1, где установлено транспортирующее устройство 10 с высушиваемыми продуктами 2, и нагревает их. В результате имеющаяся в продуктах 2 влага по капиллярам поднимается на поверхность, испаряется и дальше вместе с отработанным сушильным воздухом удаляется из сушильной камеры 1 через воздухоотводящий канал 8 в атмосферу, отдавая остаточное тепло через перегородку гелионагревателя воздуху, засасываемому в воздухозаборном канале 7. Одновременно через боковую поверхность сушильной камеры 1, выполненной из светопропускающей пленки, например полиэтилена или стекла, происходит облучение высушиваемого продукта 2 видимой частью спектра солнечного излучения, отраженного от покрытия 9 рабочей поверхности гелионагревателя. При этом высушивание и облучение продукта 2, размещенного на транспортирующем устройстве 10, установленного, как правило, наклонно, осуществляется в течение времени, необходимого для стимулирования, например, предпосевного прорастания семян, например бульбочек чеснока при 35^оС в течение 1-2 ч или клубней картофеля при 30^оС в течение 3-4 недель, или при яровизации озимой пшеницы - при 22^оС в течение 4-5 сут. Для предпосевного стимулирования при необходимости может быть использован источник 11. Например, для приживаемости саженцев эфиромасличной герани их облучают при 25-30^оС при периодическом перевертывания ежедневно равными дозами с суммарной дозой 20 ч и с общей облученностью 1,0 Вт/м², а также для допосевного стимулирования семян зерновых культур, повышения их урожайности и продовольственных качеств зерна. Для защиты человека от УФ-излучения при его использовании внутреннюю поверхность сушильной камеры 1 закрывают брезентовым чехлом. Скорость перемещения высушиваемого продукта 2 на транспортирующем устройстве 10 от загрузочного устройства к разгрузочному выбирают с учетом доведения при таком перемещении продукта 2 до необходимой кондиции.

При достижении высушиваемым продуктом 2 степени влажности, заданной на автоматическом регуляторе влажности датчика увлажнения 11, происходит подача сигнала с последнего через его электронную схему на регулятор 13 об отключении вентилятора 4 и электрического источника 3, если он был включен. Так, задаваемый при просушивании продукта 2 уровень влажности, например, для семян яровых культур соответствует при температуре сушки 30^оС - 15%. После просушивания продукта 2 до необходимого уровня влажности при заданной температуре производят его выгрузку через разгрузочное устройство транспортирующего устройства 10.

Наиболее эффективно гелиосушилка используется в районах с большим количеством солнечных дней в году. Режим работы гелиосушилки только от электрического источника энергии 3 целесообразно осуществлять в ночное время или в несолнечные дни, осуществляя только проветривание при необходимости с помощью вентилятора 4. В слабосолнечные дни гелиосушилку настраивают на работу с использованием как гелионагревателя, так и электрического источника 3. Аналогичным образом при заданной температуре до необходимого уровня влажности осуществляют сушку продуктов 2, представляющих собой зеленую массу, фрукты, овощи и т.д.

Изобретение позволяет расширить функциональные возможности гелиосушилки за счет проведения предпосевной обработки семян путем их стимулирования облучением в видимой и УФ-областях солнечного спектра при одновременном просушивании продукта с помощью гелионагревателя и (или) электрического источника энергии, повысить КПД использования гелиосушилки на 5% за счет обеспечения самостоятельного слежения гелиосушилки за солнцем в течение светового дня, а также в результате экономии электроэнергии путем автоматического поддержания заданной температуры сушки продуктов до необходимого уровня влажности при оптимальном использовании вентилятора и электрического источника энергии.

Автоматизированы системы слежения и перемещения продукта по транспортирующему устройству.

Использование: в сушильной технике для сушки обрабатываемых продуктов радиационным и кондуктивным способами одновременно или раздельно, при допосевной обработке семян путем их стимулирования облучением, а также в пищевой, химической и других областях промышленности. Сущность изобретения: гелиосушилка содержит сушильную камеру 1, снабженную электрическим источником 3 тепловой энергии, вентилятором 4 и воздухоотводящим каналом 8. Гелионагреватель воздуха шарнирно укреплен с возможностью слежения за солнцем в зенитальной плоскости и состоит из корпуса с двойным днищем, представляющим собой воздухозаборный канал 7, один конец которого соединен с воздухозаборным патрубком, а другой посредством воздухопровода - с вентилятором 4. Воздухоотводящий канал 8 установлен под днищем, имеющим с ним общую стенку, а выходной патрубок - под воздухозаборным патрубком. Гелиосушилка содержит систему слежения за солнцем. Рабочая поверхность корпуса 6 гелионагревателя выполнена зеркальной с покрытием из материала с высокоотражающей в видимой области солнечного спектра и высокопропускающей в инфракрасной области способностью, при этом гелионагреватель установлен на опоре с возможностью слежения за солнцем в азимутальной плоскости в фокусе параболоцилиндра. В сушилку может быть введено транспортирующее устройство 10 для перемещения высушиваемого продукта от загрузочного устройства к загрузочному, установленное с возможностью освещения продукта через параболоцилиндр. В сушилку может быть введен источник ультрафиолетового облучения, установленный с возможностью облучения продукта. Воздухозаборный канал может быть выполнен в виду трубы. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. ГЕЛИОСУШИЛКА, содержащая сушильную камеру для высушиваемых продуктов с установленными внутри камеры электрическим источником энергии, а на входе - вентилятором и гелионагреватель воздуха, шарнирно установленный на опоре с возможностью слежения за солнцем в зенитальной плоскости и выполненный в виде корпуса, разделенного перегородкой на верхний воздухозаборный канал и нижний воздухоотводящий, при этом каналы одним концом сообщены с атмосферой, а другим - соответственно с входом и выходом сушильной камеры, отличающаяся тем, что рабочая поверхность гелионагревателя снабжена покрытием из материала с высокоотражающей в видимой области солнечного спектра и высокопропускающей в инфракрасной области способностью, при этом гелионагреватель установлен на опоре с возможностью слежения за солнцем в азимутальной плоскости и оптически сопряжен с высушиваемыми продуктами. 2. Гелиосушилка по п.1, отличающаяся тем, что сушильная камера снабжена транспортирующим устройством для высушиваемых продуктов. 3. Гелиосушилка по п.1, отличающаяся тем, что сушильная камера снабжена источником ультрафиолетового облучения высушиваемых продуктов. 4. Гелиосушилка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит систему автоматического регулирования влажности и температуры воздуха в камере, состоящую из датчика увлажнения, выполненного в виде двух электродов и двухкаскадного усилителя релейного действия с программным устройством или прерывателем, подключенным к регулятору температуры с датчиком и задатчиком, электрически соединенному выходами с источником тепловой энергии и с электродвигателем вентилятора.