УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУШКИ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1995 года по МПК F26B3/28 

Изобретение относится к сушильным установка, в частности для сушки различных материалов, преимущественно сельскохозяйственных сыпучих продуктов, например, зерна или сена.

В холодных сушильных аппаратах осушающий воздух дополнительно нагревают при тяжелых условиях сушки, чтобы улучшить осушающему воздуху способность связывания воды. Добавочный нагрев может быть получен с помощью электрических или работающих на топливе нагревателей, а также посредством теплообменников, соединенных с нагревательными системами.

Известны устройства утилизации энергии солнечного излучения для нагрева осушающего воздуха. Известно устройство, в котором использована пленка, проницаемая для солнечных лучей, выполненная, например, из пластика или стекла, при этом осушающий воздух берут из пространства, ограниченного этой пленкой. Известно также использование в таких устройствах структуры, проницаемой для воздуха, например, тонких досок, сетки, вуали и т.п. через которые засасывается осушающий воздух, посредством чего эти структуры отдают часть энергии солнечного излучения, сосредоточенной в них, проходящему через них осушающему воздуху.

Известно устройство для сушки различных материалов, содержащее сушильную камеру, имеющую боковые стенки с воздушными щелями, покрывающие средства, установленные над высушиваемым материалом с образованием вентиляционного воздушного пространства, воздушный трубопровод под высушиваемым материалом, ограниченный внизу землей, а наверху перфорированной стенкой, и нагнетательный двигатель для подачи воздуха через воздушный трубопровод.

В этом устройстве покрывающие средства выполнены в виде стационарного двухскатного кровельного перекрытия, образованного системой зачерненных корытообразных элементов, над которыми в коньковой части перекрытия с зазором относительно этих элементов, установлена прозрачная стенка, имеющая щель. Эта щель перекрыта другими перевернутыми корытообразными элементами, образующими совместно с первыми элементами ниши для забора воздуха.

Во всех описанных выше конструктивных решениях осушающий воздух заставляют протекать через собирающую структуру перед поступлением его в материал, который нужно высушить. Однако, поскольку излучение собирают, используя материал структуры, то часть энергии солнечного излучения, порядка 40-90% остается всегда в этом материале, утилизируемая же энергия излучения составляет лишь 10-60% Кроме того, известное устройство характеризуется сложностью конструкции, что увеличивает его стоимость.

Цель изобретения разработка конструкции устройства для сушки различных материалов, в котором бы покрывающие средства, обеспечивая защиту высушиваемого материала от дождя, позволяли бы подводить к этому материалу энергию солнечного излучения в максимально возможном объеме.

Цель достигается тем, что устройство для сушки различных материалов, содержащее сушильную камеру, имеющую боковые стенки с воздушными щелями, покрывающие средства, установленные над высушиваемым материалом с образованием вентиляционного воздушного пространства, воздушный трубопровод под высушиваемым материалом, ограниченный внизу землей, а наверху перфорированной стенкой, и нагнетательный двигатель для подачи воздуха через воздушный трубопровод, дополнительно содержит, по меньшей мере, одну роликовую трубку для сворачивания на нее покрывающих средств и, по меньшей мере, один набор роликовых трубок, с опорой на которые расположены покрывающие средства. Целесообразно при этом устройство дополнительно оснастить механизмом вращения роликовой трубки для сворачивания на нее покрывающих средств и механизмом блокировки вращательного движения. Для повышения эффективности сушки желательно также устройство оснастить механизмом ворошения высушиваемого материала, выполненным в виде барабанообразного удлиненного цилиндра с выступами на его поверхности, взаимодействующего с приводным двигателем посредством зубчатой передачи, имеющей зубчатое колесо, установленное на валу цилиндра, и зубчатую планку, прикрепленную к боковым стенкам камеры с возможностью перемещения в вертикальном и горизонтальном направлениях.

Устройство для сушки различных материалов благодаря оснащению его системой роликовых трубок для сворачивания, разворачивания и опоры на них покрывающих средств, характеризуется высокой эффективностью утилизации солнечной энергии в положении, когда покрывающие средства свернуты, и надежную защиту высушиваемого материала от атмосферных осадков в положении, когда эти средства развернуты.

Двойная задача покрывающих средств, укрытие от дождя и обеспечение воздействия солнечного излучения, легко достижима, поскольку обе ее части выполняются в разные моменты времени, т.е. они не являются альтернативными друг другу. Устройство имеет простую конструкцию и характеризуется невысокой стоимостью.

На фиг. 1 изображено устройство для сушки различных материалов; на фиг. 2 то же, поперечный разрез; на фиг. 3 конструкция нижней части устройства; на фиг. 4 узел I на фиг. 2; на фиг. 5 узел II на фиг. 2, вариант с огибаемыми концами стропил; на фиг. 6 промежуточная опора для роликовой трубки, частичный разрез; на фиг. 7 механизм ворошения, вид сбоку; на фиг. 8 вид по стрелке А на фиг. 7; на фиг. 9 схема размещения механизма ворошения в устройстве для сушки; на фиг. 10 вариант осуществления фрикционной блокировки роликовых трубок; на фиг. 11 роликовая трубка с приводом вращения и датчиками автоматической системы управления ее положения.

Изображенное на фиг. 1 и 2 устройство для сушки различных материалов, например сена или зерна, содержит сушильную камеру 1, имеющую боковые стенки 2 с воздушными щелями 3, покрывающие средства 4 из гибкого материала, установленные над высушиваемым материалом 5 с образованием вентиляционного воздушного пространства 6. Устройство содержит также воздушный трубопровод 7 под высушиваемым материалом 5, ограниченный снизу землей, сверху перфорированной стенкой 8. В трубопроводе 7 установлен нагнетательный двигатель 9 для прокачивания воздуха через трубопровод 7. Кроме того устройство содержит роликовую трубку 10 для сворачивания на нее покрывающих средств 4, проходящую по всей длине сушильной камеры 1 снаружи нее, и вторую роликовую трубку 11, расположенную симметрично трубке 10 с противоположной боковой стороны сушильной камеры 1. Каждая из трубок 10 и 11 снабжена приводом 12 вращения. Покрывающие средства 4 скреплены одним краем с роликовой трубкой 10 и противоположным краем с помощью тяг лент или шнуров с трубкой 11. Основу всей конструкции сушильной камеры 1 образуют стропила 13, причем нижняя часть этой конструкции подробно показана на фиг. 3.

Для уменьшения трения при перемещении покрывающих средств 4 (фиг. 4) над коньком сушильной камеры 1 расположена свободно вращающаяся роликовая трубка 14. Таких трубок по ходу перемещения покрытия 4 может быть несколько, однако в описываемом примере показана одна.

Учитывая тот факт, что покрывающее средство 4 в развернутом положении должно защищать просушиваемый материал и от косого дождя, оставляя, однако, щели 3 открытыми для воздушного потока, стропила 13 (фиг. 5, б) покрывающих средств, а также покрывающие средства 4 сами выполнены выходящими как достаточно длинные карнизы за уровень стен 2. Если зерно оставляется в сушильной камере также на зиму, то щели 3 для воздушного потока должны быть также защищены от пурги или снега. Эта защита легко может быть выполнена при помощи отгибания концов стропил 13 до уровня стен 2 (фиг. 5, а). В положении сушки отогнутые стропила могут быть опять подняты вверх в положение (фиг. 5, б), посредством чего опять формируется щель 3 для воздушного потока. Отгибаемые концы связаны со стропилами посредством шарниров 15 и оснащены фиксирующими штифтами 16 и 17 для положений "а" и "б" отгибаемых концов соответственно.

Промежуточная поддержка роликовых трубок 11 и 14 (фиг. 6) может быть легко осуществлена, потому что покрывающие средства не создают препятствий для поддержки, но поддержка роликовой трубки 10, позволяющей сворачиваться в рулон покрывающим средством 4, выполнена посредством приспособления (фиг. 6). Роликовая трубка 10 помещена в широкую выемку, сформированную несколькими легко вращающимися маленьким роликами 18 по периметру роликовой трубки 10, которыми эта роликовая трубка поддерживается.

Благодаря такой конструкции поддержка направлена главным образом книзу сушильной камеры или зависит от существующих нагрузок. Опора не воспринимает нагрузок, направленных вверх, но в ситуациях, когда они имеются, или в положении покрытия, когда дует сильный ветеp и покрывающие средства освобождены из свернутого рулона, может и должна быть использована крепкая опора, блокирующая также вращательное движение роликовой трубки, как например, связывание или другая опора.

Для более равномерного просушивания материала 5 устройство просушивания снабжено механизмом 19 ворошения (фиг. 7 и 8). Механизм 19 выполнен в виде барабанообразного удлиненного цилиндра 20 с выступами 21 на его поверхности, взаимодействующего с мощным приводным двигателем 22 посредством зубчатой передачи, имеющей зубчатое колесо 23, установленное на валу 24 цилиндра 20. Механизм 19 содержит также зубчатую планку 25, связанную со стенками 2. Вращательный момент от двигателя 22 через зубчатую шестерню 26 или фрикционную передачу 27 с клиновым ремнем и через вал 24 и планетарную передачу передается цилиндру 20 механизма 19 ворошения. Положение шкива 28 и мощного двигателя 22 может регулироваться с помощью удлиненных отверстий 29 и 30. Связь планки 25 передачи со стеновой конструкцией выполнено с возможностью перемещения в вертикальном и горизонтальном направлениях (фиг. 8) с помощью элементов 31-35, позволяя, следовательно, "плавающую" работу. Панель 35 может быть использована для крепления к стене 2, чтобы избежать повреждений стены.

Автоматическая блокировка вращательного движения для обеих роликовых трубок 10 и 11 может быть устроена так, что усилие пружины 36 (фиг. 10) автоматически стопорит вращательное движение, поджимая обойму 37 к боковой поверхности трубки 10 (11), и эта блокировка освобождается посредством превышения усилия пружины 36 электромагнитом 38, который создает желаемую задержку тока намагничивания посредством опережающего включения электрического двигателя для любой роликовой трубки 10 (11).

Работа приводов 12 (фиг. 11) вращения функционирующих в качестве приводов перемещения покрывающих средств 4, может быть связана с автоматическим управлением с помощью измерительного прибора, измеряющего относительную влажность воздуха, посредством чего превышение порогового значения влажности включает привод 12 роликовой трубки 11 в работу и после срабатывания концевого выключателя прекращает эту работу. Возможно использование в качестве концевого выключателя датчика 39 предельного положения, который встроен в край покрывающих средств 4, кроме того имеется еще датчик 40, соединенный с приводом 12 перемещения, взаимодействующий с датчиком 39 и останавливающий вращение.

Устройство для сушки используют следующим образом.

Подлежащий высушиванию материал помещают в сушильную камеру 1 на перфорированную стенку 8. В солнечную погоду покрывающее средство 4 сворачивается в рулон на роликовую трубку 10, которая приводится во вращение с помощью привода. При этом материал 5, который нужно высушить выставляется под прямое солнечное излучение (показано стрелками 41 на фиг. 2). Энергия солнечного излучения, направленная в материал 5, повышает температуру в поверхностных частях материала благодаря действию излучения и поглощающей способности материала, выпаривая воду из материала в области, подверженной воздействию излучения. Материал в свою очередь распределяет объем повышенного нагрева в окружающей атмосфере, повышая температуру воздуха. Относительная влажность нагретого воздуха уменьшается, а, следовательно, в соответствии с таблицей Mollier улучшается способность связывания воды или эффект сушения. Влажность в поверхностных частях относительно быстро снижается до состояния равновесия с относительной влажностью в окружающей атмосфере и результат начинает препятствовать высушиванию более глубоких слоев. Для утилизации излучения полезно установить непосредственную связь излучения и влажности друг с другом. Это может быть достигнуто двумя путями. Во-первых, пропусканием воздушного потока через слой материала под низким давлением по направлению внутрь от поверхности, посредством чего поглощенное излучение передает свое тепло воздушному потоку, протекающему через него, и тепло передается с воздушным потоком в еще более влажные части материала, выпаривая из него воду в соответствии с равновесием между относительной влажностью воздуха и влажностью материала. Во-вторых, перемещением влажного материала соответственно выпаривающему действию излучения посредством ворошения к поверхности. Под материал, который нужно высушить помещен трубопровод 7 распределения воздуха, через который с помощью двигателя 9 нагнетается осушающий воздух с протеканием через материал для выборочной сушки, или в направлении засасывания с отрицательным давлением, или в направлении нагнетания с избыточным давлением. Обычно выгодно, особенно в солнечную погоду, в качестве первичного рабочего направления использовать направление с отрицательным давлением, так как утилизация энергии излучения более глубокими слоями происходит автоматически, и для использования вспомогательного рабочего направления, главным образом в неустойчивую погоду, и для уравнивания разности между различными слоями материала по влажности, рабочего направления с избыточным давлением. Когда покрывающие средства 4 находятся в положении покрытия, величина излучения, достигающего материала, незначительна, и величина излучения в неустойчивую погоду, особенно в дождь, не очень велика.

Рабочее направление с избыточным давлением выгодно использовать для материалов, повторяющееся ворошение которых относительно легко осуществить, или когда не стремятся, чтобы излучение достигло более глубоких частей.

Необходимая часть, полагающаяся при работе сушильной камеры, включает в себя легко перемещаемые покрывающие средства 4, функционирующие в покрывающем или развернутом положении в качестве укрытия от дождя и обеспечивающие в свернутом в рулон положении воздействие прямого солнечного излучения на материал, подлежащий высушиванию.

В покрывающих средствах 4 расположенных на стропилах 13 (фиг. 2), рабочее направление с отрицательным давлением также возможно, когда покрытие имеет место. Через щели 3 подается достаточно воздуха для создания воздушного потока под покрывающими средствами 4. При сушке материалов, чувствительных к ущербу качества, таких как зерно, когда стремятся при сушке правильно использовать погоду, осуществляют в соответствии с погодными условиями преобразование покрывающих средств в покрывающее положение и в свернутое положение посредством чего покрывающие средства находятся в положении свернутыми в рулон или вытягиваются с помощью вращательного движения роликовой трубки 11 посредством лент или веревок, чтобы получить укрытие от дождя.

Поскольку материал, который нужно высушить, функционирует непосредственно как поглощающая поверхность, излучение не остается на собирающей структуре и для материала, который нужно высушить эффективность составляет до 100% Также нет необходимости в собирающей структуре, сбор осуществляется без потерь. При отсутствии собирающей структуры также отсутствует фрикционное сопротивление для осушающего воздуха, вызываемое собирающей структурой.

Беспокровное устройство и альтернативное рабочее направление с отрицательным давлением сушильного аппарата полезно и в том отношении, что, например, пыль в зерновом материале, которая должна при рабочем направлении с избыточным давлением накапливаться на поверхности зерна, отсасывается при отрицательном давлении наружу с потоком воздуха. Следовательно, зерно имеет существенно меньше пыли. В обычном холодном сушильном устройстве с избыточным давлением на поверхности слоя зерна формируется корка, особенно на начальной стадии сушки, которую необходимо постоянно ломать. Основой этого коркового образования является пылевой материал, собираемый на поверхности слоя зерна воздушным потоком и конденсация влаги на поверхностных слоях. Когда воздух, насыщенный влагой, выпускают в холодный внутренний воздух корпуса сушильной камеры, воздух достигает точки росы, водяные испарения конденсируются в виде капель росы и образуют вместе с пылевым материалом, возникшим на поверхности материала, плотную корку. В рабочем направлении с отрицательным давлением пыль отсасывается наружу из материала с воздушным потоком, и когда воздух выпускают из материала в относительно малое воздушное пространство воздушного трубопровода, где скорость движения несколько выше по сравнению с воздушным пространством в сушильном аппарате, и где температура воздуха соответствует температуре материала, точка росы не достигается и, следовательно, корка не образуется. Хотя фактически корка в этом случае не образуется, однако, возможно для выравнивания влажности между различными слоями материала использование рабочего направления с избыточным давлением как вспомогательного рабочего направления, если некоторые факторы требуют этого. Выравнивание, требуемое для влажности, может в некоторых ситуациях, главным образом в буфферных сушильных устройствах, имеющих мощный слой зерна, быть столь большим, что устраивают систематическую циркуляцию зерна из одной части сушильного устройства в другую или из одного сушильного устройства в другое. Необходимо заметить, что сушка происходит в направлении воздушного потока и что влажность растет в направлении воздушного потока.

В сушильном устройстве различия во влажности материала по его объему могут быть выровнены соответствующим изменением рабочего направления воздушного потока или путем ворошения материала с использованием механизма 19 ворошения. Сушильное устройство с подвижными покровными средствами 4 может быть легко наполнено непосредственно из зерноуборочного комбайна. Такое сушильное устройство также может быть немедленно разгружено, например, посредством зернового шнека.

Существенным преимуществом является также уменьшение стоимости.

Сушка распространяется всегда в направлении движения осушающего воздуха, и когда используют рабочее направление с отрицательным давлением, сушка распространяется сверху вниз, благодаря чему уже высушенный материал может быть выборочно удален с поверхности сушильного устройства в процессе сушки, и, следовательно, облегчена работа нагнетательной в утончившемся слое зерна.

Форма канала трубопровода 7 распределения воздуха в сушильном устройстве не является критичной для устройства сбора излучения.

Форма сушильной камеры, является она плоской или включает в себя высокий или низкий конек, или наполовину эллиптическая, не имеет существенного значения. Существенно, чтобы солнечные лучи могли свободно падать на материал, и чтобы излучение было утилизировано для более эффективной сушки, чем в поверхностных частях, посредством или отрицательного давления или ворошения слоя материала.

Сущность изобретения: устройство содержит сушильную камеру 1, в боковых стенках 2 которой выполнены воздушные щели 3. Над высушиваемым материалом 5 установлены покрывающие средства 4 с образованием вентиляционного воздушного пространства. Под высушиваемым материалом 5 установлен трубопровод 7, через который посредством двигателя 9 подается воздух. Покрывающие средства 4 выполнены с возможностью сворачивания посредством роликовых трубок 10 и 11, снабженных приводом 12 вращения. В солнечную погоду покрывающие средства 4 свернуты на трубки 10 (11). Двигатель 9 может работать как в режиме нагнетания, так и в режиме всасывания. Для эффективной сушки материала 5 используется механизм ворошения. 2 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУШКИ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее сушильную камеру, имеющую боковые стенки с воздушными щелями, покрывающие средства, установленные над высушиваемым материалом с образованием вентиляционного воздушного пространства, воздушный трубопровод под высушиваемым материалом, ограниченный внизу землей, а наверху перфорированной стенкой, и нагнетательный двигатель для подачи воздуха через воздушный трубопровод, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит по меньшей мере одну роликовую трубку для сворачивания на нее покрывающих средств и по меньшей мере один набор роликовых трубок с опорой, на которых расположены покрывающие средства. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит механизм вращения роликовой трубки для сворачивания на нее покрывающих средств и механизм блокировки вращательного движения. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит механизм ворошения высушиваемого материала, выполненный в виде барабанообразного удлиненного цилиндра с выступами на его поверхности, взаимодействующего с приводным двигателем посредством зубчатой передачи, имеющей зубчатое колесо, установленное на валу цилиндра, и зубчатую планку, прикрепленную к боковым стенкам камеры с возможностью перемещения в вертикальном и горизонтальном направлениях.