УСТАНОВКА ДЛЯ СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШКИ Российский патент 1996 года по МПК F26B5/04 F26B15/04 

Изобретение относится к сублимационной технике и может быть использовано в пищевой промышленности для сушки продуктов растительного и животного происхождения.

Известна установка сублимационной сушки, содержащая вертикальный цилиндрический корпус с соосно расположенной трубой, установленной в подшипниках с возможностью вращения; кольцевые тарели с радиальными прорезями, закрепленные на поворотной трубе в зоне сушки одна над другой; кольцевые перегородки, расположенные между кольцевыми тарелями и прикрепленные к корпусу; трубопровод подачи, торец которого прямоугольной формы с косым срезом расположен над поверхностью верхней тарели. На тарелях имеются радиальные прорези, а на кольцевых перегородках закреплены переходные патрубки прямоугольной формы с косым срезом на нижних торцах. Тарели и перегородки установлены с кольцевыми зазорами относительно корпуса и поворотной трубы, соответственно. Трубопровод подачи и переходные патрубки по вертикали установлены со смещением относительно друг друга в сторону, противоположную вращению тарелей, на величину, равную ширине прорези тарели. Продукт по трубе подачи попадает на вращающуюся верхнюю тарель и косым срезом торца трубы формируется на ее поверхности в равномерный слой. Совершив один оборот вместе с тарелью, продукт сбрасывается нижней кромкой косого среза торца трубы через прорезь с тарели в переходный патрубок перегородки и попадает на поверхность нижерасположенной тарели, где косым срезом нижнего торца патрубка опять формируется в равномерный слой, совершает круговой оборот на тарели и т. д. пока с нижней тарели не попадет в бункер, из которого шнеком выводится из установки.

К недостаткам известной установки следует отнести:
непригодность устройства подачи для равномерного распределения продукта на неподвижных поверхностях и для оперативного регулирования толщины его слоя [1]
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является установка для сублимационной сушки, содержащая сушильную камеру с установленными внутри ее корпуса верхней и нижней рамами, с жестко закрепленными между ними по одной оси тарелками и размещенными над каждой тарелкой закрепленными на валу консолями со скребками; соединенное с валом приводное устройство; впускное устройство, представляющее собой охлаждаемые трубопроводы с накопительными емкостями; выпускное устройство; десублиматоры, подсоединенные к сушильной камере через вакуумные затворы; вакуумирующее устройство; систему нагрева; шлюзовое устройство [2]
К недостатку известной установки следует отнести ее впускное устройство, предназначенное для подачи продукта в центральную зону верхней тарелки тарельчатого осушителя, что допустимо для сыпучих продуктов с небольшим содержанием влаги, не требующих предварительного гранулирования и замораживания. Однако для продуктов с большим содержанием влаги, которые подаются в установку в виде замороженных гранул, подача в центральную зону тарелки становится неприемлемой, т. к. при этом в зоне подачи образуется большой слой продукта, что приводит к нарушению температурного режима в слое, ведущему к оплавлению гранул и нарушению технологического процесса сушки продукта и снижению его качества.

Для уменьшения начальной толщины слоя продукта в зоне подачи его необходимо в этом случае подавать по наружному периметру верхней тарелки с равномерным его распределением, как это предложено в предлагаемом устройстве. Впускное устройство известной установки этому требованию не отвечает.

Целью изобретения является интенсификация процесса сушки за счет непрерывной регулируемой подачи продукта с равномерным его распределением по поверхности тарелок.

Поставленная цель достигается тем, что установка для сублимационной сушки, содержащая камеру, осушитель, выполненный в виде верхней и нижней рам с жестко закрепленными между ними тарелками, над каждой из которых размещены консоли со скребками, соединенные через вал с приводом; десублиматоры, сообщающиеся с камерой через вакуумные затворы; загрузочное устройство в виде охлаждаемых трубопроводов, соединенных с накопительными емкостями; шлюзовое устройство, разгрузочное устройство, устройство подачи теплоносителя и вакуум-насос, снабжена распределительным кольцом, установленным на консолях вала над верхней тарелкой, и автономными скребками, размещенными на его поверхности по спирали Архимеда, причем каждый установлен на верхней раме осушителя с возможностью перемещения по вертикали, а геометрические центры кольца и спирали Архимеда совпадают с центром тарелки, а загрузочное устройство снабжено цилиндрическими насадками, установленными на торцах охлаждаемых трубопроводов с возможностью перемещения по вертикали и обеспечением зазора между ними и плоскостью распределительного кольца.

Кроме того, устройство перемещения цилиндрических насадок выполнено в виде рычажных механизмов, соединенных с сильфонными вводами.

Упомянутый технический результат при осуществлении изобретения достигается:
за счет установки над верхней тарелкой распределительного кольца с автономными скребками, размещенными на поверхности кольца по спирали Архимеда;
за счет снабжения загрузочного устройства цилиндрическими насадками, установленными на торцах трубопроводов с возможностью перемещения по вертикали, и установки их над плоскостью распределительного кольца с необходимым зазором.

Проведенный заявителями анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволили установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Дополнительно был проведен поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения. Результаты показывают, что заявленное изобретение не следует явным образом из известного уровня техники, следовательно оно соответствует требованиям "изобретательский уровень" и "промышленная применимость".

На фиг. 1 представлен общий вид установки для сублимационной сушки; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1 одного из двух трубопроводов загрузочного устройства с торцевой насадкой, рычажным механизмом и сильфонным вводом; на фиг. 4 и 5 фрагмент крепления скребков спирали Архимеда к раме осушителя.

Установка для сублимационной сушки содержит камеру 1, осушитель 2 с тарелками 3, скребками 4, закрепленными на консолях 5 к общему вертикальному валу 6, проходящему через центры тарелок; привод 7; распределительное кольцо 8, установленное на консолях 5 вала 6 над верхней тарелкой 3, на поверхности 9 которого по спирали Архимеда расположены скребки 10, каждый из которых прикреплен к верхней раме 11 осушителя 2 с возможностью перемещения по вертикали; загрузочное устройство, состоящее из двух вертикально установленных охлаждаемых трубопроводов 12, снабженных торцевыми цилиндрическими насадками 13, которые с помощью рычажных механизмов 14 и сильфонных вводов 15 могут перемещаться по вертикали и устанавливаться над поверхностью 9 распределительного кольца 8 с зазором, и соединенных с накопительными емкостями 16 шаровыми вакуумными вентилями 17; шлюзовое устройство 26, связанное с камерой 1 шаровым вакуумным вентилем 27; разгрузочное устройство 19, связанное со шлюзовым устройством шаровым вакуумным вентилем 28; десублиматоры 20, подсоединенные к камере 1 через вакуумные затворы 21; вакуум-насос 22, соединенный системой трубопроводов через вакуумные вентили 23 и 24 соответственно с камерой 1 и десублиматорами 20; устройство 25 подачи теплоносителя к тарелкам 3 осушителя 2. Накопительные емкости 16 и шлюзовое устройство 26 снабжены трубопроводами, соединяющими их полости с камерой 1 и атмосферой (сухой воздух) через вакуумные вентили 29 и 30, соответственно.

Установка для сублимационной сушки работает следующим образом.

С помощью вакуум-насоса 22 при открытых вакуумных вентилях 23, 24 и 27 откачивают камеру 1, десублиматоры 20 и шлюзовое устройство 26 до давления 1•10^-2 мм рт. ст.

Продолжая откачку, в тарелки 3 осушителя 2 и в экраны десублиматоров 20 подают соответственно теплоноситель от устройства подачи теплоносителя 25 и хладагент (источник хладагента условно не показан) и производят нагрев тарелок 3 и захолаживание экранов десублиматоров 20 до необходимой температуры. После этого закрывают вентили 23, открывают затвор 21 одного из десублиматоров 20 и дальнейшую откачку камеры 1 в процессе работы установки ведут одним вакуум-насосом 22 через этот десублиматор. Второй вакуум-насос 22 используют для поддержания рабочего давления во втором десублиматоре 20.

Одновременно с вакуумированием камеры 1, нагревом тарелок 3 и захолаживанием экранов десублиматоров 20 производят заполнение одной из накопительных емкостей 16 гранулированным замороженным продуктом, поступающим из гранулятора (гранулятор условно не показан), для чего открывают соответствующий вентиль 18.

После заполнения одной из накопительных емкостей 16 продуктом, достижения в камере необходимого рабочего давления, нагрева тарелок 3 и захолаживания экранов десублиматоров до рабочих температур закрывают шаровой вентиль 18, герметизируя заполненную накопительную емкость от атмосферы, открывают соответствующий вентиль 29 и выравнивают давление в накопительной емкости с давлением в камере. Затем открывают соответствующий шаровой вакуумный вентиль 17, после чего продукт по трубопроводу 12 загрузочного устройства начнет поступать в камеру 1 на поверхность 9 вращающегося распределительного кольца 8 и формироваться на нем в равномерный слой, толщина и ширина которого будут определяться зазором, установленным с помощью рычажного механизма 14 между поверхностью 9 распределительного кольца 8 и торцем насадки 13, и диаметром насадки.

Слой продукта, перемещаясь вместе с распределительным кольцом 8 относительно скребков 10, установленных на его поверхности 9 по спирали Архимеда и закрепленных к верхней раме 11 осушителя 2, будет равномерно вытесняться последними с поверхности 9 на поверхность верхней тарелки 3, равномерно распределяясь по ее периметру.

Далее продукт захватывается скребками 4 и по спиральной траектории перемещается ими к центру тарелки. Достигая края отверстия в центре тарелки, продукт будет пересыпаться на нижерасположенную тарелку и повторять свое движение по ее поверхности с той лишь разницей, что теперь он будет двигаться от центра тарелки к ее краям.

Выделяющиеся в процессе сушки водяные пары осаждаются на экранах десублиматора 20. Как только на экранах десублиматора 20 осаждается максимально возможное количество водяных паров, давление в нем начинает повышаться. Сразу же закрывают затвор 21 этого десублиматора и открывают затвор готового к работе другого десублиматора, а отработавший десублиматор подвергают регенерации.

Пройдя все тарелки осушителя сверху вниз высушенный продукт через шаровой вакуумный вентиль 27 попадает в шлюзовое устройство 26. После его заполнения до рабочего уровня закрывают вентиль 27, открывают вентиль 30 и напускают в шлюзовое устройство 26 сухой воздух, выравнивая давление в нем с атмосферным. Затем открывают шаровой вакуумный вентиль 28, через который готовый продукт поступает в разгрузочное устройство 19.

Непрерывность работы установки обеспечивается непрерывностью подачи продукта в камеру 1, попеременной работой охлаждаемых трубопроводов 12 с накопительными емкостями 16, десублиматоров 20 и вакуум-насосов 22.

Предложенная установка для сублимационной сушки в сравнении с прототипом, аналогами и известными техническими решениями, позволяет интенсифицировать процесс сушки продукта за счет регулируемой его подачи и равномерного распределения по периметру верхней тарелки 3 путем установки над ней на консолях 5 вала 6 распределительного кольца 8, на плоскости 9 которого по спирали Архимеда расположены скребки 10, каждый из которых прикреплен к верхней раме 11 осушителя 2 с возможностью перемещения по вертикали и установки на торцы охлаждаемых трубопроводов 12 загрузочного устройства цилиндрических насадок 13, которые с помощью рычажных механизмов 14, соединенных с сильфонными вводами 15, могут устанавливаться над плоскостью 9 распределительного кольца с необходимым зазором.

Использование: в пищевой промышленности для сушки продуктов растительного и животного происхождения. Сущность изобретения: установка дополнительно содержит распределительное кольцо, установленное на консолях вала над верхней тарелкой с автономными скребками, размещенными на его поверхности по спирали Архимеда, причем каждый скребок установлен на верхней раме осушителя с возможностью перемещения по вертикали, а геометрические центры кольца и спирали Архимеда совпадают с центром тарелки. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. Установка для сублимационной сушки, содержащая камеру, осушитель, выполненный в виде верхней и нижней рам с жестко закрепленными между ними тарелками, над каждой из который размещены консоли со скребками, соединенные через вал с приводом, десублиматоры, сообщающиеся с камерой через вакуумные затворы, загрузочные устройства в виде охлаждаемых трубопроводов, соединенных с накопительными емкостями, шлюзовое устройство, разгрузочное устройство, устройство подачи теплоносителя и вакуум-насос, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит распределительное кольцо, установленное на консолях вала над верхней тарелкой с автономными скребками, размещенными на его поверхности по спирали Архимеда, причем каждый скребок установлен на верхней раме осушителя с возможностью перемещения по вертикали, а геометрические центры кольца и спирали Архимеда совпадают с центром тарелки, при этом загрузочное устройство снабжено цилиндрическими насадками, установленными на торцах охлаждаемых трубопроводов с возможностью перемещения по вертикали и обеспечением зазора между ними и плоскостью распределительного кольца. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что устройство перемещения цилиндрических насадок выполнено в виде рычажных механизмов, соединенных с сильфонными вводами.