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 обработке 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 белокочанная), 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. п. , путем их облучения и может найти применение на чайных фабриках первичной переработки, в пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Известна гелиосушилка, содержащая корпус со светопрозрачной крышей и отражателем над ней и горизонтальный металлический ленточный замкнутый транспортер внутри для перемещения высушиваемого материала от загрузочного устройства к разгрузочному, установленные под верхней лентой транспортера нагревательные элементы, загрузочное и разгрузочное устройства, подключенные к скребковому транспортеру, установленному под ленточным транспортером [1].

Однако известная гелиосушилка является недостаточно эффективной из-за низкого КПД использования солнечной энергии в результате его невысокой концентрации отражателями при сушке сельскохозяйственной продукции и отсутствия возможности автоматического ориентирования гелиосушилки по солнцу в течение всего рабочего дня. Отсутствует контроль необходимой степени высушивания продукта, что может приводить к его пересушке, порче. Это особенно важно, например, при сушке лекарственных трав и других 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 отсутствие 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 [2].

Однако известная гелиосушилка является недостаточно эффективной из-за низкого КПД использования солнечной энергии в результате отсутствия его концентрации гелионагревателем при сушке сельскохозяйственной продукции и возможности автоматического ориентирования по солнцу гелиосушилки в азимутальной плоскости в течение всего рабочего 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 растений и т. п. Допускается перерасход электроэнергии от источника тепла и вентилятора. В гелиосушилке отсутствует возможность предпосевной обработки семян с помощью видимого и УФ-излучения, а также транспортное устройство для перемещения продукта в процессе сушки.

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

Для достижения нового технического результата в гелиосушилке, содержащей сушильную камеру для высушиваемых продуктов с установленными внутри камеры электрическим источником энергии, а на входе - вентилятором, и гелионагреватель, шарнирно укрепленный в верхней части сушильной камеры с возможностью слежения за солнцем в зенитальной плоскости, при этом нагревательный элемент гелионагревателя выполнен в виде воздухозаборного канала, одним концом сообщенного с атмосферой, а другим - с входом сушильной камеры, имеющей воздухоотводящий патрубок. Нагревательный элемент гелионагревателя снабжен параболоцилиндрическим концентратором, в фокусе которого он расположен и рабочая поверхность которого выполнена с покрытием из материала с высокоотражающей в инфракрасной области солнечного спектра и высокопропускающей в видимой области способностью. При этом гелионагреватель укреплен с возможностью слежения за солнцем в азимутальной плоскости и с возможностью освещения видимым излучением высушиваемых продуктов через поверхность концентратора.

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

Воздухозаборный канал может быть выполнен в виде трубы.

Гелиосушилка может дополнительно содержать систему автоматического регулирования влажности и температуры воздуха в камере, состоящей из датчика увлажнения, выполненного в виде двух электродов и двухкаскадного усилителя релейного действия с программным устройством и 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 энергии 3, а на входе - вентилятором 4, гелионагреватель, шарнирно укрепленный в верхней части сушильной камеры 1 с возможностью слежения за солнцем в азимутальной и зенитальной плоскостях. При этом нагревательный элемент гелионагревателя выполнен в виде трубчатого воздухозаборного канала 5, одним концом сообщенного с атмосферой, а другим - с входом сушильной камеры 1, имеющей воздухоотводящий патрубок 6, и снабжен параболоцилиндрическим концентратором 7, в фокусе которого он расположен, и рабочая поверхность которого выполнена с покрытием 8 из материала с высокоотражающей в инфракрасной области солнечного спектра и высокопропускающей в видимой области способностью, причем гелионагреватель укреплен с возможностью освещения видимым излучением высушиваемых продуктов 2 через поверхность концентратора 7. Сушильная камера 1 снабжена транспортирующим устройством 9 для высушиваемых продуктов 2 и источником 10 их ультрафиолетового облучения. Гелиосушилка содержит также систему автоматического регулирования влажности и температуры воздуха в камере 1, состоящей из датчика 11 увлажнения, выполненного в виде двух электродов и двухкаскадного усилителя релейного действия с программным устройством или прерывателем, подключенным к регулятору 12 температуры с датчиком и задатчиком, электрически соединенному выходами с источником 3 тепловой энергии и с электродвигателем вентилятора 4.

Гелиосушилка работает следующим образом.

Перед началом эксплуатации в загрузочное устройство транспортера 9 помещают влажный продукт 2. С помощью специального программного устройства устанавливают на автоматическом регуляторе влажности датчика 11 необходимую для достижения в процессе сушки влажность продукта 2. На задатчике регулятора 12 устанавливают температуру, при которой необходимо проводить просушивание продукта 2. После этого включают при необходимости систему 13 слежения гелионагревателя за солнцем в азимутальной и зенитальной плоскостях. По сигналу с датчика 11, контролирующего влажность в сушильной камере 1, отличную от заданной на автоматическом регуляторе влажности, через регулятор 12 включают вентилятор 4, обеспечивающий просушивание продукта 2 потоком воздуха до нужной влажности. В случае, если датчик регулятора 12 показывает меньшую температуру в сушильной камере 1 для сушки продукта 2 заданной на задатчике, то одновременно с вентилятором 4 происходит включение электрического источника 3. Подогретый таким образом воздух с помощью теплового потока от вентилятора 4 и электрического источника 3 до заданной на задатчике регулятора 12 температуры не требует дополнительного подогрева и при равенстве показаний температур на датчике текущей температуры и задатчике регулятора 1 последний осуществляет отключение электрического источника 3. При наличии солнечного излучения в результате попадания его на параболоцилиндрический концентратор 7 инфракрасная часть солнечного спектра отражается от покрытия 8, концентрируется и посылается в фокус, представляющий собой линию, проходящую по центральной оси параболоцилиндрического концентратора 7, по которой проложен трубчатый воздухозаборный канал 5. В результате такой концентрации происходит мощный прогрев воздуха в воздухозаборном канале 5 по всей длине последнего до высокой температуры и его дальнейшее засасывание вентилятором 4 в сушильную камеру 1. Как отмечалось выше, подогретый таким образом воздух может получать дополнительный подогрев с помощью электрического источника 3, если он подключен.

В случае превышения температуры в сушильной камере 1, показываемой датчиком регулятора 12, над температурой заданной в задатчике последнего при отключенном электрическом источнике 3 регулятор 12 производит также отключение и вентилятора 4 для поддержания необходимого заданного в задатчике уровня температуры. В случае снижения в дальнейшем температуры в сушильной камере 1, показываемой датчиком регулятора температуры 12, по сравнению с заданной температурой на задатчике происходит обратная последовательность подключения регулятором 12 вентилятора 4 и, если этого недостаточно, то и электрического источника 3. В процессе работы, таким образом, поддерживается заданная в задатчике регулятора 12 температура за счет периодического включения (отключения) вентилятора 4 и источника 3.

Нагретый таким образом до заданной температуры воздух подается через нижнюю часть сушильной камеры 1, где установлено транспортирующее устройство 9 с высушиваемыми продуктами 2, и нагревает их. В результате имеющаяся в продукте 2 влага по капиллярам поднимается на поверхность, испаряется и дальше вместе с отработанным сушильным воздухом удаляется из сушильной камеры 1 через воздухоотводящий патрубок 6 в атмосферу.

Одновременно через верхнюю часть сушильной камеры 1 через покрытие 8 гелиоцилиндрического концентратора 7, прозрачного для видимой области солнечного спектра, происходит облучение продукта 2 видимой частью спектра солнечного излучения. При этом облучение высушиваемого продукта 2, размещенного на транспортирующем устройстве 9, 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 семян при необходимости может быть использован источник 10 ультрафиолетового облучения, например, для приживаемости саженцев эфиромасличной герани их облучают при 25-30^оС при периодическом перевертывании 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 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 11, происходит подача сигнала с последнего через электронную схему на регулятор 12 об отключении вентилятора и электрического источника энергии, если он был включен. Задаваемый при просушивании продукта 2 уровень влажности, напри мер, для семян яровых культур соответствует при 30^оС - 15%.

Наиболее эффективно гелиосушилка используется в районах с большим количеством солнечных дней в году. Режим работы гелиосушилки только от электрического источника 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 заданного уровня влажности осуществляют сушку продуктов 2, представляющих собой зеленую массу, фрукты, овощи и т.п.

Новым достигаемым техническим результатом изобретения являются расширение функциональных возможностей 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, повышение КПД использования гелиосушилки на 10% за счет концентрации используемой солнечной энергии для обогрева воздуха, обеспечения самостоятельного слежения гелиосушилки за солнцем в течение светового дня, а также в результате экономии электроэнергии путем автоматического поддержания заданной температуры и сушки продуктов до заданной влажности при оптимальном использовании вентилятора и электрического источника энергии.

Автоматизированы система слежения и перемещение продукта по транспортирующему устройству.

Использование: в сельском хозяйстве для сушки обрабатываемых продуктов радиационным и кондуктивным способами одновременно или раздельно, и 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, воздухозаборным каналом 5, один конец которого соединен с воздухозаборным патрубком, а другой посредством воздухопровода - с вентилятором 4, и выходным патрубком. Гелионагреватель воздуха шарнирно укреплен в верхней части камеры 1 с возможностью изменения его угла наклона. Гелиосушилка содержит систему слежения гелионагревателя за солнцем. Гелионагреватель выполнен в виде параболоцилиндра 7 с покрытием рабочей поверхности из материала с высокоотражающей в инфракрасной области солнечного спектра и высокопропускающей в видимой области способностью и укреплен с возможностью слежения за солнцем в азимутальной плоскости и освещения пропускаемым видимым излучением продукта. При этом канал 5 оптически сопряжен с продуктами. В гелиосушилку может быть введено транспортирующее устройство для перемещения высушиваемого продукта от загрузочного устройства к разгрузочному, установленное с возможностью освещения продукта через гелионагреватель воздуха. В гелиосушилку может быть введен источник 11 ультрафиолетового облучения, установленный с возможностью облучения продукта. 4 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, шарнирно укрепленный в верхней части сушильной камеры с возможностью слежения за солнцем в зенитальной плоскости, при этом нагревательный элемент гелионагревателя выполнен в виде воздухозаборного канала, одним концом сообщенного с атмосферой, а другим - с входом сушильной камеры, имеющей воздухоотводящий патрубок, отличающаяся тем, что нагревательный элемент гелионагревателя снабжен параболоцилиндрическим концентратором, в фокусе которого он расположен и рабочая поверхность которого выполнена с покрытием из материала с высокоотражающей в инфракрасной области солнечного спектра и высокопропускающей в видимой области способностью, при этом гелионагреватель укреплен с возможностью слежения за солнцем в азимутальной плоскости и с возможностью освещения видимым излучением высушиваемых продуктов через поверхность концентратора. 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 воздухозаборный канал выполнен в виде трубы. 5. Гелиосушилка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит систему автоматического регулирования влажности и температуры воздуха в камере, состоящей 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.