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

Изобретение относится к вакуумной сублимационной технике и может быть широко использовано в пищевой перерабатывающей промышленности при вакуумной сублимационной сушке продуктов в виде замороженных гранул.

Известна сушильная камера сублимационной установки содержащая вертикальный цилиндрический корпус с соосно расположенной трубой, установленной в подшипниках с возможностью вращения, кольцевые тарели с радиальными прорезями, закрепленные на поворотной трубе одна над другой; кольцевые перегородки, расположенные между кольцевыми тарелями и закрепленные к корпусу; трубопровод подачи, торец которого прямоугольной формы с косым срезом расположен над поверхностью верхней тарели.

На кольцевых перегородках закреплены переходные патрубки прямоугольной формы с косым срезом на нижних торцах, расположенных над поверхностями кольцевых тарелей. Тарели и кольцевые 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 вращения тарелей, на величину равную ширине радиальной прорези тарели.

Сорбент по трубе подачи, попадая на поверхность верхней вращающейся тарели, косым срезом торца трубы формируется на ее поверхности в равномерный слой и, совершив один оборот нижней кромкой косого среза, через радиальную прорезь в тарели, сбрасывается в переходный патрубок кольцевой перегородки и попадает на поверхность нижерасположенной тарели, где опять повторяется процесс описанный выше.

Достигнув, таким образом, нижней тарели отработанный сорбент попадает в бункер, из которого шнеком выводится из установки (1).

К недостаткам известного устройства следует отнести непригодность механизма подачи для формирования равномерного слоя продукта на неподвижных поверхностях и его перемещения по поверхности.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению является сушильная камера сублимационной вакуумной установки, содержащая корпус, размещенные в нем тарельчатый осушитель с набором расположенных один над другим тарельчатых нагревательных элементов, через центр которых проходит осевая вертикальная стойка с закрепленными на ней радиально расположенными над поверхностями тарельчатых нагревательных элементов консолями с косыми скребками и привод тарельчатого осушителя (2).

К недостатку известной сушильной камеры следует отнести конструкцию тарельчатого осушителя, косые скребки которого лишены возможности формировать и поддерживать на поверхности тарельчатых нагревательных элементов равномерный слой продукта заданной толщины по мере перемещения по поверхности. Каждый раз продукт после его очередного перемещения косым скребком остается на поверхности в виде бурта, что ухудшает процесс сушки, увеличивая время сушки и снижая качество продукта.

Целью предполагаемого изобретения является интенсификация процесса сушки путем формирования и поддержания заданной (расчетной) толщины слоя продукта по мере его перемещения по поверхности тарельчатых нагревательных элементов, сокращение времени сушки и повышение качества готового продукта.

Поставленная цель достигается тем, что в сушильной камере, содержащей корпус размещенный в нем тарельчатый осушитель с набором расположенных один под другим тарельчатых нагревательных элементов, через центры которых проходит вертикальный вал с закрепленными на нем радиально расположенными над поверхностями тарельчатых нагревательных элементов консолями с косыми скребками и привод тарельчатого осушителя, на кромках косых скребков, контактирующих с поверхностью тарельчатого нагревательного элемента выполнены пазы, образующие с поверхностью тарельчатого нагревательного элемента зазор "h", по величине равный заданной толщине слоя продукта, а длины кромок косых скребков, установленных на консолях дифференцированы так, что концентрические окружности, проведенные из центра тарелок через концы кромок скребков и точки, разделяющие их пазы от контактирующих с поверхностью частей кромок, делят поверхность тарельчатого нагревательного элемента на равновеликие по площади кольцевые поверхности, число которых равно числу скребков, установленных на одной консоли, причем, радиусы R_m концентрических окружностей рассчитываются по формуле:

где m o-z порядковый номер окружности (отсчет) или скребка;
R_т.н. наружный радиус тарельчатого нагревательного элемента;
r_т.в. внутренний радиус тарельчатого нагревательного элемента;
Z количество скребков на одной консоли.

Технический результат при осуществлении предполагаемого изобретения достигается:
за счет выполнения на кромках косых скребков, контактирующих с поверхностью тарельчатого нагревательного элемента, пазов, образующих с поверхностью последнего зазор "h", по величине равной заданной толщине слоя патрубка;
за счет дифференцирования длин пазов, образующих зазор, и часть кромок косых скребков, контактирующих с поверхностью тарельчатого нагревательного элемента так, что концентрические окружности, проведенные из центра тарельчатого нагревательного элемента через концы кромок косых скребков и точки, разделяющие их пазы от контактирующих с поверхностью частей кромок, делят поверхность тарельчатого нагревательного элемента на равновеликие по площади кольцевые поверхности, число которых равно числу косых скребков, установленных на одной консоли. Проведенный заявителями анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного предполагаемого изобретения, не обнаружен (отсутствует). Следовательно, заявленное техническое решение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

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

На фиг. 1 дан общий вид сушильной камеры сублимационной вакуумной установки; на фиг. 2 вид сверху на тарельчатый нагревательный элемент с размещением над ним консолями с дифференцированными косыми скребками; на фиг. 3 вид на один из дифференцированных скребков, установленных на консоли.

Сушильная камера сублимационной вакуумной установки содержит корпус (1) с фланцами (2), размещенный в нем тарельчатый осушитель (3) с набором расположенных один над другим тарельчатых нагревательных элементов (4), через центр которых проходит вертикальный вал (5), концы которого закреплены в подшипниках, а на нем закреплены радиально расположенные над поверхностями тарельчатых нагревательных элементов консоли (6) с косыми скребками 7, привод 8 тарельчатого осушителя 3 и трубопровод 9.

На кромках косых скребков 7, контактирующих с поверхностью тарельчатого нагревательного элемента 4 выполнены пазы 11, образующие с поверхностью тарельчатого нагревательного элемента зазор "h", а длины кромок косых скребков, дифференцированы так, что концентрические окружности 12 радиусами проведенные из центра тарелки через концы кромок 13 и 14 косых скребков и точки 15, разделяющие их пазы от контактирующих с поверхностью частей кромок, делят поверхность тарельчатого нагревательного элемента на равновеликие по площади кольцевые поверхности 16.

При этом концентрические окружности, проходящие через концы контактирующих с поверхностью тарельчатого нагревательного элемента частей кромок косых скребков, установленных на одной консоли, одновременно проходят через концы пазов предыдущих косых скребков, если отсчет вести в направлении перемещения продукта по поверхности тарельчатого нагревательного элемента.

Сушильная камера сублимационной вакуумной установки работает следующим образом.

Сушильную камеру с помощью системы вакуумирования (вакуумные насосы и десублиматоры) откачивают до необходимого давления, после чего с помощью системы подогрева (системы вакуумирования и подогрева на чертеже не показаны) производят нагрев тарельчатых нагревательных элементов 4, тарельчатого осушителя 3 и приводя с помощью 3привода 8 во вращение консоли 6 с установленными на них косыми скребками 7 на поверхность верхнего тарельчатого нагревательного элемента 4 равномерно по его наружному периметру подают продукт в виде замороженных гранул. Продукт будет захватываться косыми скребками 7 и кромками 10 контактирующими с поверхностью тарельчатого нагревательного элемента по спиральной траектории перемещаться к ее центру. Достигнув внутреннего диаметра тарельчатого нагревательного элемента 4 продукт пересыпится на поверхность. Ниже расположенного тарельчатого элемента и по спиральной траектории перемещается косыми скребками 7. Теперь уже от центра к периферии после чего опять пересыпается на поверхность ниже расположенного тарельчатого нагревательного элемента и т. д.

Достигнув, таким образом, нижнего тарельчатого нагревательного элемента готовый продукт выводится из сушильной камеры.

При этом, поскольку косые скребки 7, установленные на консолях 6 тарельчатого осушителя дифференцированы по длинам контактирующих кромок и длинам пазов так, что концентрические окружности, проведенные из центра тарелки через их концы делят поверхность Т.Н.Э. на равновеликие по площади кольцевые поверхности, число которых равно количеству косых скребков установленных на одной консоли, то при вращении косых скребков длины их контактирующих кромок и пазов будут, как бы, "заметать" равные площади. Таким образом из этого следует, что каждый косой скребок за один оборот с помощью контактирующих с поверхностью тарельчатого нагревательного элемента кромок перемещает продукт по спиральной траектории со "своей" кольцевой поверхности в зону смежной кольцевой поверхности, в пределах которой с помощью зазора "h" образованного пазом на кромке скребка, перемещенный продукт формируется в равномерный слой, толщина которого будет равна зазору "h".

Из этого также следует, что площадь F кольцевой поверхности при заданных наружном R_т.н. и внутреннем r_т.н. радиусах тарельчатого нагревательного элемента, при заданном количестве Z, установленных на одной консоли косых скребков, будет равна:

Тогда радиусы концентрических окружностей R_m можно рассчитать по формуле
π•R_m= π•R2т.н

-F•m;;
откуда или, подставляя значение F, получим:

Для нормальной работы предложенной сушильной камеры подача продукта должна быть дозированной по объему V за один оборот. Она должна осуществляться равномерно по наружному или внутреннему диаметру верхнего тарельчатого нагревательного элемента и отвечать равенству:
V F • δ • Z₁
где F площадь кольцевой поверхности;
d h толщина заданного слоя продукта;
Z₁ количество консолей над тарельчатым нагревательным элементом.

Откуда объемная производительность сушильной камеры будет равна
Q V • n F • d • Z₁ • n м³/г,
где n число оборотов осевой вертикальной стойки тарельчатого осушителя (об/ч).

Предложенная сушильная камера сублимационной вакуумной установки в сравнении с прототипом, аналогами и известными техническими решениями, позволяет интенсифицировать процесс вакуумной сублимационной сушки путем обеспечения на поверхностях тарельчатых нагревательных элементов равномерного слоя продукта, заданной толщины за счет выполнения на кромках контактирующих с поверхностями тарельчатых нагревательных элементов пазов, образующих с поверхностями зазор "h", по величине равной заданной толщине слоя продукта, а длины кромок скребков установленных на консолях дифференцированы так, что концентрические окружности проведенные из центра тарельчатого нагревательного элемента через концы кромок косых скребков и точки, разделяющие их пазы от контактирующих с поверхностью частей кромок, делят поверхность тарельчатого нагревательного элемента на равновеликие по площади кольцевые поверхности, количество которых равно числу косых скребков установленных на одной консоли.

Использование: в пищевой перерабатывающей промышленности при вакуумной сублимационной сушке продуктов в виде замороженных гранул. Сущность изобретения: на кромках косых скребков, контактирующих с поверхностью тарельчатых нагревательных элементов (Т.Н.Э.), выполнены пазы, образующие с поверхностью Т. Н. Э. зазор "h", по величине равный заданной толщине слоя продуктов, а длина кромок косых скребков, установленных на консолях, дифференцированы так, что концентрические окружности, проведенные из центра тарелок через концы кромок скребков и точки, разделяющие их пазы от контактирующих с поверхностью частей кромок, делят поверхность Т.Н.Э. на равновеликие по площади кольцевые поверхности, число которых равно числу скребков, установленных на одной консоли. 3 ил.

Установка сублимационной вакуумной сушки, содержащая камеру с размещенным в ней осушителем в виде набора расположенных один над другим тарельчатых нагревательных элементов, с валом по их оси с установленными на нем радиально размещенными над поверхностями тарельчатых нагревательных элементов консолями с косыми скребками, привод осушителя, отличающаяся тем, что на кромках скребков, контактирующих с поверхностью тарельчатого нагревательного элемента, выполнены пазы, образующие с поверхностью тарельчатого нагревательного элемента зазор, по величине равный заданной толщине продукта, а длина кромок косых скребков, установленных на консолях, дифференцированы так, что концентрические окружности, проведенные от центра тарелок через концы кромок скребков, и точки, разделяющие их пазы от контактирующих с поверхностью частей кромок, делят поверхность тарелки на равновеликие по площади кольцевые поверхности, число которых равно числу скребков на одной консоли, причем радиусы R_m концентрических окружностей рассчитываются по формуле

где m 0 Z порядковый номер концентрической окружности;
R_т.н наружный радиус тарелки;
r_т.в внутренний радиус тарелки;
Z количество скребков на одной консоли.