ТЕРМОРАДИАЦИОННАЯ РОТОРНАЯ СУШИЛКА Российский патент 1996 года по МПК F26B17/22 

Изобретение относится к устройствам для сушки сыпучих материалов и пищевых продуктов на горячей поверхности и предназначено для использования в пищевой промышленности, например для сушки казеина, но может найти применение и в других отраслях промышленного производства.

Известна барабанная атмосферная сушилка, состоящая из сушильного барабана, установленного на опорных роликах горизонтально или с незначительным уклоном в сторону продвижения высушиваемого продукта и вращающегося с частотой 2-6 об/мин. Внутри барабана, в зависимости от вида высушиваемого продукта, устанавливают различного типа насадки или продольные лопасти, способствующие интенсификации процесса сушки. Одной стороной барабан соединен с загрузочным механизмом, а с другой с приемной камерой. Внутрь барабана по ходу высушиваемого продукта подается нагретый агент сушки, а с помощью загрузочного механизма высушиваемый продукт, продвигаясь вдоль барабана к выходу, продукт омывается горячим сушильным агентом, высушивается и сбрасывается в приемную камеру, а отработавший сушильный агент вентилятором выбрасывается в атмосферу.

Основной недостаток сушилки этого типа параллельное движение воздуха и сушимого материала, что значительно уменьшает контакт и теплообен между ними, увеличивая расход тепла, а наличие открытого вращающегося барабана обуславливает невысокий санитарный уровень производства.

Известна конвейерная сушилка, представляющая собой прямоугольную камеру, внутри которой расположены многоярусные ленточные конвейеры. Каждый ленточный конвейер смещен относительно другого по длине сушильной камеры для пересыпания продукта с одной ленты на другую. Между барабанами ленточных конвейеров по ширине сушильной камеры установлены паровые калориферы. Загрузка продукта в сушильную камеру осуществляется транспортером, на котором устанавливается раскладчик скребкового типа. Для перемешивания продукта с целью равномерной сушки и предотвращения слипания устанавливаются ворошители, а для очистки лент от налипшего продукта щетки.

Продукт, подлежащий сушке, поступает в загрузочный бункер, раскладывается по ширине питающего бункера и подается на верхнюю ленту конвейера сушилки, затем на вторую, третью и т.д. вплоть до выхода из сушилки. Свежий воздух забирается из помещения через отверстие между корпусом сушилки, полом и стойками фундамента, проходит через продукт снизу вверх и с помощью вентилятора выбрасывается в атмосферу.

Ленточные конвейерные сушилки наиболее совершенны, однако они также имеют существенные недостатки: ограниченную скорость и неравномерное распределение воздуха, что приводит к неравномерному распределению тепла и влаги и как следствие, к возможным местным перегревам материала, а многоярусное расположение рабочих конвейеров вызывает дополнительное неудобство в обслуживании сушилок этого типа.

Наиболее близким, к предлагаемому техническому решению, может быть принята центробежная сушилка для сушки высоковлажных материалов, содержащая корпус и размещенный в нем ротор с радиально-спиральными рядами лопаток, которые для интенсификации тепломассообмена выполнены полыми и подключены к горизонтальным кольцевым коллекторам. При этом верхний коллектор сообщен с сужающимся соплом для ввода теплоносителя, а рабочая поверхность лопаток имеет перфорацию для подвода теплоносителя к высушиваемому материалу.

Сушилка компактна, поскольку реализует принцип сушки, в основу которого положено использование центробежных сил для перемещения сушимого продукта и частичного отделения влаги, однако при этом ротор сушилки должен иметь значительную скорость вращения, в силу чего не может быть обеспечена достаточная длительность пребывания продукта в зоне сушки.

Общим недостатком известных устройств является использование в них относительно дорогих видов энергии с невысоким КПД.

Технической задачей изобретения является создание компактной высокопроизводительной, универсальной (способной работать в двух режимах атмосферном и вакуумном) камерной сушилки непрерывного действия, не сложной в изготовлении и экономичной в эксплуатации.

Поставленная задача решается тем, что терморадиационная роторная сушилка, содержащая корпус с крышкой, средства подачи и отвода обрабатываемого продукта, средства для подачи воздуха и отвода парогазовой смеси, полый ротор с приводом и рабочей поверхностью, расположенной параллельно крышке корпуса, дополнительно снабжена устройствами для позонного нагрева обрабатываемого продукта и устройствами для перемещения обрабатываемого продукта, при этом корпус имеет выполненную в виде опрокинутого конуса рабочую поверхность, параллельную нижней поверхности ротора и образующую с корпусом тепловую рубашку, а устройства позонного нагрева и перемещения обрабатываемого продукта расположены на внутренней поверхности крышки корпуса и нижней поверхности ротора.

Устройство для позонного нагрева продукта на рабочей поверхности ротора может быть выполнено в виде электрических кварцевых галогенных или газовых тепловых излучателей, смонтированных на тепловых экранах, которые установлены в полостях между ребрами жесткости крышки корпуса и подключены к внешнему источнику электро- или газоснабжения.

Устройство для позонного нагрева продукта на рабочей поверхности корпуса может быть выполнено аналогично и установлено в полостях между лучевыми элементами каркаса ротора, при этом, в случае использования тепловых газовых излучателей, их подключают к газовому баллону, размещаемому в полости ротора, а вал привода ротора снабжают каналом для подвода сжатого воздуха в те полости ротора (элементы каркаса), которые используются как рессиверы.

Устройство для перемещения сушимого продукта на рабочей поверхности ротора может быть выполнено в виде многокорпусных ворошителей плужкового типа, установленных на ребрах жесткости крышки корпуса за каждым тепловым экраном против хода вращения ротора, а устройство для перемещения сушимого продукта на рабочей поверхности корпуса может быть выполнено аналогично и установлено на лучевых элементах каркаса ротора за тепловыми экранами по ходу вращения ротора, при этом расстояние между рабочими элементами ворошителей и поверхностью сушки должно быть минимальным.

В кольцевом зазоре, образованном ротором и корпусом, могут быть установлены профилированные элементы для измельчения обрабатываемого продукта, поступающего с поверхности ротора на рабочую поверхность корпуса.

На фиг. 1 приведена ТРС, разрез по осевой плоскости; на фиг.2 вид ТРС сверху с снятой конической крышкой; на фиг.3 вариант выполнения сушилки с электронагревателями; на фиг.4 крышка сушилки, вид снизу; на фиг.5 ротор сушилки, вид снизу.

Терморадиационная роторная сушилка содержит корпус 1, состыкованный в нижней части с цилиндрической приемной камерой 2, а сверху герметично накрытый съемной конической крышкой 3. Корпус снабжен выполненной в виде опрокинутого конуса рабочей поверхностью 4, образующую с ним тепловую рубашку 5. Снизу через центральное отверстие в съемной крышке 6 и подшипниковый узел 7 в корпус введен полый вал 8 электропривода 9. На верхнем конце вала 8 над подшипниковым узлом 7 закреплен конус 10, на котором установлен съемный полый ротор (фиг.2 и 5), образующие поверхностей которого параллельны, соответственно, образующей поверхности крышки 3 и образующей рабочей поверхности 4 корпуса 1, при этом поверхность ротора, обращенная к крышке корпуса, является его рабочей поверхностью и в зависимости от вида сушимого продукта может быть выполнена сплошной, перфорированной или комбинированной.

Каркас ротора (фиг. 5) выполнен в виде колеса с пустотелыми лучевыми элементами 11 (спицами), пристыкованными к полому осевому элементу 12 (ступица) и ободу 13 и может быть использован в качестве рессивера. На нижней поверхности ротора установлены ворошители 14 плужкового типа, траверсы которых 15 закреплены на лучевых элементах 11. При этом ворошители 14 установлены в траверсах с возможностью регулирования их положения в пространстве. В полостях ротора, образованных между смежными лучевыми элементами 11, и ворошителями 14 со стороны, обращенной к рабочей поверхности 4, закреплены с определенным интервалом по окружности и параллельно поверхности 4, тепловые экраны 16 трапецевидной формы с установленными на них газовыми инфракрасными излучателями 17 (ГИИБл). Полости 19, расположенные между смежными экранами 16, служат для приема и отвода парогазовой смеси через перфорированную вставку 18 в центре рабочей поверхности ротора.

Полость осевого элемента 12 ротора разделена поперечной перегородкой 20 с центральным отверстием 21 в ее верхней зоне (отсеке). Под коническим питателем 22 установлен газовый баллон 23, газопровод 24, от которого подведен к устройству для позонного нагрева продукта, установленному в полости ротора, а вентиль (не показан) баллона связан с дистанционным приводом 25 пустотелым валом 26, состоящим из двух самостыкующихся отрезков, нижний из которых пропущен через отверстие в вершине питателя 22 с возможностью вращения. Полость вала 26 служит для вывода избытка воздуха в атмосферу и прокладки в ней низковольтного кабеля питания автоматов безопасности ГИИБл, для чего узел разъема вала 26 оборудуется и электрическим разъемом (не показан).

Коническая крышка 3 (фиг.4) с нижней стороны усилена ребрами жесткости 27, пристыкованными в центре к трубе жесткости 28, одновременно являющейся приемником сушимого продукта. В полостях между смежными ребрами жесткости с определенным интервалом по окружности параллельно рабочей поверхности ротора закреплены тепловые экраны 29 устройства для позонного нагрева продукта, аналогичного устройству, установленному в полостях ротора. Здесь же, за тепловыми экранами против хода вращения ротора на ребрах жесткости 27 смонтированы устройства для перемещения сушимого продукта на рабочей поверхности ротора, также аналогичные устройствам для этой цели, установленным в полостях ротора.

В кольцевом зазоре, образованном ротором и корпусом, установлены профилированные элементы 30 для измельчения обрабатываемого продукта, поступающего с рабочей поверхности ротора на рабочую поверхность 4 корпуса 1.

Наружная поверхность крышки 3 по периметру имеет ограждение 31, совмещенное с участком газораспределительного трубопровода, питающего газовые инфракрасные излучатели 17 тепловых экранов 29, снабжена воздухозаборниками (не показаны), люком-лазом 32, смотровыми окнами 33 с подсветкой, а также взрывным клапаном (не показан). Для ввода продукта в приемник 28 посредством шлюзового затвора (не показан) в крышке имеется отверстие 34.

Средство для вывода сухого продукта включает приемную камеру 2, снабженную смотровыми окнами с подсветкой (не показаны), скребок 35, связанный с валом 8, и шлюзовый затвор (не показан), подключенный к отверстию 36 в крышке 6. Подшипниковый узел 7 закреплен в приемной камере 2 на радиальных ребрах жесткости 37.

Для отвода образующейся в процессе сушки парогазовой смеси предназначен водоструйный эжектор (не показан), подключенный к промежуточному коллектору 38 посредством патрубка 39. Отбор парогазовой смеси из-под конической крышки 3 производится через отверстия 40.

Для подачи сжатого воздуха в полость ротора служит полый вал 8. Тепловая рубашка 5 снабжена подводящим и отводящим патрубками 41 и 42.

Возможен вариант выполнения ТРС не с газовым, а электрическим нагревом (фиг.3). В этом случае тепловые экраны 16 и 29 оснащаются кварцевыми галогенными тепловыми излучателями 43, а в полости осевого элемента 12 ротора при дополнительной его герметизации образуется замкнутый отсек 44, где (вместо баллона 23) размещается электрораспределительное устройство 45. Ввод силового кабеля в отсек 44 осуществляется через канализационную трубу 46, состоящую из двух отрезков, один из которых неподвижно закреплен к элементам конструкции конической крышки 3 с выходом наружу, а второй также неподвижно в корпусе питателя 22, при этом узел стыковки отрезков оборудуется скользящим электроконтактом 47. Электропитание кварцевых галогенных тепловых излучателей, смонтированных на тепловых экранах 29, осуществляется от стационарного распредустройства (не показано) посредством кабельного разъема.

ТРС работает следующим образом.

В отсек осевого элемента 12 устанавливается баллон 23 с сжиженным газом и подключается к газопроводу 24 низкого давления. Затем фиксированно устанавливается конусный питатель 22 с нижним элементом вала 26 дистанционного привода 25 вентиля газового баллона и с помощью электроразъема (не показан) производится подключение автоматов безопасности ГИИБл к питающему кабелю, после чего в соответствии с инструкцией по эксплуатации ТРС осуществляется последовательный, пробный пуск газовых инфракрасных излучателей, установленных на тепловых экранах 16 и 29. Пробный пуск производится на специально оборудованном рабочем стенде, куда устанавливается крышка 3 корпуса и ротор при разборке ТРС, каждый раз по окончании процесса сушки, с целью технического обслуживания установленного там оборудования и санитарной обработки рабочих поверхностей, соприкасающихся с высушиваемым продуктом.

По завершении пробного пуска ротор в сборе своим посадочным местом устанавливается на конус 10, закрепленный на валу 8, с возможностью совместного вращения с ним. Корпус 1 закрывается конической крышкой 3, при этом контролируется правильность стыковки узла разъема вала 26 и зазор между рабочими элементами ворошителей и поверхностью сушки, который должен быть минимальным. Распределительный газопровод 31 подключается к заводской газовой сети (или к стационарному баллону со сжиженным газом), а кабельный разъем дистанционного привода 25 к силовой электрической сети. Включается в работу циркуляционный насос (не показан) водоструйного эжектора (не показан) и в рабочей полости корпуса создается некоторое разряжение, а тепловая рубашка 5 посредством патрубков 41 и 42 заполняется водой. (С выводом установки на режим в тепловую рубашку подается вода, подогретая парогазовой смесью после эжектора). С помощью дистанционного привода 25 открывается запорный вентиль баллона 23, а затем посредством питающего кабеля, проложенного в пустотелом валу 26 последовательно подается напряжение на автоматы безопасности газовых тепловых излучателей 17, установленных на тепловых экранах 16 ротора. Через 2-3 мин после включения, когда корпуса горелок прогреваются, электропитание отключают и горелки продолжают работать в автоматическом режиме, обеспечивая прогрев внутренней полости сушилки. Включают электродвигатель привода 9 и через полый вал 8 и отверстие 21, перегородки 20, в баллонный отсек подается сжатый воздух, который омывает баллон 23 и через фильтры (не показаны), установленные в местах пристыковки лучевых элементов 11, поступают в полость каждого из них и используется в качестве окислителя топлива. Доводят частоту вращения ротора до максимальной, после чего, посредством шлюзового питателя подают сушимый продукт в приемник 28. Конус питателя 22 оснащен спиральной лопастью (не показан) и обеспечивает равномерную подачу продукта на рабочую поверхность ротора. По мере заполнения продуктом рабочей поверхности ротора последовательно включают в работу газовые инфракрасные излучатели 17, установленные на тепловых экранах 29. Пуск ГИИБл осуществляют аналогично рассмотренному выше. По достижении кромки рабочей поверхности ротора сушимый продукт сбрасывается в кольцевую конусную щель, растирается между профилированными элементами 30 и поступает на рабочую поверхность 4 корпуса. Готовый продукт ссыпается в приемную камеру 2 и посредством скребка 35 через отверстие 6 и шлюзовый затвор (не показан) выводится из сушилки.

Продукты горения и пары, образующиеся над рабочей поверхностью 4 в полостях 19 между тепловыми экранами 16, поднимаются вверх, омывают с обратной стороны рабочую поверхность ротора, отдавая ей часть тепла, и через перфорированную вставку 18 и слой продукта на ней попадают в пространство над рабочей поверхностью ротора, смешиваются с парогазовой смесью, образующиеся над этой поверхностью и удаляются из полости ТРС через отверстия 40 и коллектор 38 водоструйным эжектором. По достижении заданной температуры сушки, частота вращения ротора и количество продукта, подаваемого на сушку, постепенно увеличивается и ТРС выводится на оптимальный рабочий режим.

Использование: пищевая промышленность, в частности сушка сыпучих продуктов. Сущность изобретения: терморадиационная роторная сушилка содержит корпус с крышкой, средства для подачи и отвода обрабатываемого продукта, средства для подачи воздуха, полый ротор с приводом и рабочей поверхностью, расположенной параллельно крышке корпуса, устройства для позонного нагрева обрабатываемого продукта, при этом корпус имеет форму опрокинутого конуса с рабочей поверхностью, параллельной нижней поверхности ротора, и тепловую рубашку, устройства позонного нагрева и перемещения обрабатываемого продукта расположены на внутренней поверхности крышки корпуса и нижней поверхности ротора. 3 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. ТЕРМОРАДИАЦИОННАЯ РОТОРНАЯ СУШИЛКА, содержащая корпус с крышкой, средства для подачи и отвода обрабатываемого продукта, средства для подачи воздуха, полый ротор с приводом и рабочей поверхностью, расположенной параллельно крышке корпуса, отличающаяся тем, что она снабжена устройствами для позонного нагрева обрабатываемого продукта и устройствами для перемещения обрабатываемого продукта, при этом корпус имеет выполненную в виде опрокинутого конуса рабочую поверхность, параллельную нижней поверхности ротора и образующую с корпусом тепловую рубашку, а устройства позонного нагрева и перемещения обрабатываемого продукта расположены на внутренней поверхности крышки корпуса и нижней поверхности ротора. 2. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что устройство для позонного нагрева продукта на рабочей поверхности корпуса выполнено в виде газовых тепловых излучателей, подключенных к газовому баллону, размещенному в полости ротора, при этом в валу привода ротора выполнен осевой канал для подвода сжатого воздуха в полость ротора, которая используется как ресивер. 3. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что устройства для перемещения сушимого продукта выполнены в виде многокорпусных ворошителей плужкового типа. 4. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что в кольцевом зазоре, образованном ротором и корпусом, установлены профилированные элементы для измельчения обрабатываемого продукта, поступающего с поверхности ротора на рабочую поверхность корпуса.