РОТОРНОЕ СУШИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1998 года по МПК F26B15/04 

Изобретение относится к технике для сушки сыпучих материалов, в частности для сушки плодоовощной продукции с использованием теплового излучения и потока сушильного агента, и может найти применение в химической, пищевой и других отраслях промышленности и сельского хозяйства.

Известно устройство [1] содержащее барабан с горизонтальной осью вращения, устройство загрузки и выгрузки барабана с боковой стороны и инфракрасные излучатели.

Недостатком указанного устройства является неэффективное использование емкости барабана.

Известно также устройство [2] непрерывного действия, содержащее барабан, устройство загрузки с боковой стороны барабана и разгрузочное устройство с торцевым и инфракрасным излучателями, размещенными внутри него.

Недостатком известной конструкции является неэффективность заполнения емкости барабана, а также то, что инфракрасные нагреватели находятся в непосредственном контакте с сыпучим материалом при его пересыпке.

Наиболее близким к предлагаемому решению является устройство [3] содержащее ротор, выполненный в виде барабана и разделенный на секторы радиальными перегородками, устройство загрузки, установленное с одной торцевой поверхности ротора и устройство выгрузки с другой, при этом в каждом секторе установлены шиберы под углом к продольной оси ротора, при вращении которого они обеспечивают перемещение сыпучего материала от одной торцевой стенки к другой.

Недостатком известного устройства является неэффективное использование емкости сушильного ротора и массо-и теплообмена, а также сложность конструкции.

Задачей изобретения является повышение эффективности использования рабочей емкости ротора, интенсификация массо- и теплообмена и упрощение конструкции.

Для решения поставленной задачи в роторном сушильном устройстве, содержащем ротор, разделенный радиальными перегородками на секторы, механизм привода ротора, механизм загрузки и разгрузочное устройство, разгрузочное устройство выполнено в виде накладных карманов, установленных на торцевой стенке ротора с внешней стороны, в вершинной части каждого сектора, причем внутренние полости карманов сообщаются с полостями секторов через отверстия, выполненные в торцевой стенке ротора, а люки карманов обращены в сторону, противоположную вершине сектора. При этом накладные карманы выполнены с возможностью регулирования объема внутренней полости. Кроме того, возможно выполнение торцевых стенок ротора из материала, обеспечивающего рабочее воздействие на сыпучий материал (сушимый материал). Устройство может быть снабжено клапанами, установленными по периферийной поверхности ротора на каждом секторе с возможностью открытия в момент загрузки. Периферийная поверхность ротора может быть образована гибким элементом, связанным с механизмом привода ротора.

Выполнение разгрузочного устройства в виде накладных карманов, установка их на торцевой стенке ротора, в вершинной части каждого сектора так, что внутренние полости карманов сообщаются с внутренними полостями секторов, а люки карманов обращены в сторону, противоположную вершине сектора, все эти признаки являются отличительными от прототипа и в совокупности с другими признаками обеспечивают принцип непрерывности процесса сушки и практически полное использование рабочей емкости ротора, а также значительное повышение эффективности массо- и теплообмена за счет ворошения сушимого материала при его поступательном перемещении от периферии к центру ротора.

Кроме того, в целом конструкция устройства значительно проще, чем в прототипе, а габариты и масса меньше при сохранении производительности устройства.

Признаки, характеризующие изобретение в частных случаях, обеспечивают более интенсивный тепло- и массообмен за счет воздействия на обрабатываемый материал с обеих торцевых сторон ротора и прохождения сушильного агента сквозь обрабатываемый материал от одной торцевой стенки к другой, а также упрощение конструкции и уменьшение габаритов и массы устройства.

На фиг. 1 представлен вертикальный разрез по оси ротора; на фиг.2 вид с торцевой стороны ротора; на фиг. 3 поперечный разрез; на фиг.4 три сектора с накладными карманами; на фиг. 5 и 6 варианты исполнения роторного сушильного устройства.

Устройство содержит ротор 1, торцевые стенки 2 и 3 которого выполнены в виде перфорированных дисков, жестко закрепленных на горизонтальном валу 4, обеспечивающих пропускание воздуха и теплового излучения. Пространство между торцевыми стенками 2 и 3 разделено радиальными перегородками 5 (фиг. 2, 3, 4) на секторы 6. В вершинной части каждого сектора на торцевой стенке 3 ротора с внешней стороны укреплены накладные карманы 7, люки 8 которых, то есть входы-выходы, обращены в сторону, противоположную вершине сектора. При этом внутренние полости карманов сообщаются с внутренними полостями секторов 6 через отверстия 9, выполненные в торцевой стенке 3 ротора. Наружная стенка 10 каждого накладного кармана 7 имеет возможность перемещения вглубь него. Приводной механизм, состоящий из электродвигателя с редуктором 11, подключен к приводному ролику-шкиву 12 и гибкому элементу 13, например ленточному ремню, натянутому от приводного ролика 12 на ротор с помощью роликов натяжения 14 16 так, что ремень 13 опирается на оба края торцевых стенок 2 и 3. Взаимное положение роликов 14 16 и ротора 1 таково, что в верхней части ротора 1 ремень 13 не прилегает к ротору, поэтому один из секторов 6, находящийся в верхнем положении, всегда будет открыт под загрузку. Все остальные секторы будут закрыты ремнем 13, который в данной конструкции выполняет функцию клапанного механизма, предотвращающего самовыгрузку сушимого материала во время вращения ротора 1. Загрузочное устройство содержит накопительный бункер 17 и дозатор загрузки 18, который имеет возможность контролировать уровень заполнения сектора 6 обрабатываемым материалом.

Под карманами 7 у торцевой стенки 3 уставлена приемная воронка 19, которая "схватывает" люки 8 карманов 7 нескольких секторов 6, занимающих нижние положения относительно вала 4 ротора 1. Выход воронки 19 находится за пределами устройства. К торцевым стенкам 2 и 3 ротора 1 подведены воздуховоды 20, внутри которых установлены инфракрасные излучатели 21. В случае выполнения устройства с каким-либо другим приводным механизмом, а именно без использования ленточного ремня 13, секторы 6 снабжены клапанами 22 (фиг.5) установленными по периферийной поверхности ротора и предотвращающими высыпание обрабатываемого материала из вращающегося ротора 1, клапаны 22 имеют возможность открытия в момент загрузки.

Устройство работает следующим образом.

Загрузочное устройство из накопительного бункера 17 через дозатор 18 до определенного уровня заполняет сыпучим материалом находящийся под ним сектор 6 ротора 1. Величина уровня загрузки задается требованиями к обработке сыпучего материала, но в большинстве случаев заполнения должно быть максимальным. Затем электродвигатель 11 посредством ленточного ремня 13 приводит во вращение ротор 1 на угол поворота, необходимый для установки под загрузочным устройством следующего сектора 6 ротора 1 и его загрузки и так далее, что в результате обеспечивает постепенную засыпку всей рабочей емкости ротора. Электродвигатель может работать как в старт-стопном, так и в непрерывном режимах.

Одновременно с постепенной загрузкой ротора сыпучим материалом осуществляется процесс постепенной его разгрузки, который происходит последовательно по двум фазам совершения оборота ротора.

В первой фазе оборота, когда периферия какого-либо сектора находится над осью ротора, сыпучий материал, содержащийся в секторе, под действием силы тяжести оседает к его вершине. При этом некоторое количество сыпучего материала через отверстие 9 в торцевой стенке 3 высыпается в полость кармана 7 и заполняет часть его объема. Величина этой части объема в принципе определяется расчетом по характеристикам сыпучего материала, размерам и формам кармана 7 и отверстия 9 или подбирается опытным путем.

Во второй фазе оборота периферия этого же сектора находится ниже оси ротора. Теперь сыпучий материал, который попал в карман, под действием силы тяжести постепенно полностью выгружается из него через люк 8 в воронку 19 и покидает устройство. При этом через отверстие 9 и люк 8 кармана 7 может выгрузиться незначительное количество сыпучего материала из вершинной части сектора. Оставшийся в секторе сыпучий материал оседает вниз к его периферии.

Периодическая смена фаз оборота при вращении ротора 1 приводят к тому, что сыпучий материал вновь пересыпается к вершине сектора и часть его заполняет карман 7, а освободившийся объем у периферии сектора автоматически дополняется новым сыпучим материалом из бункера 17 с помощью дозатора 18, когда сектор окажется под загрузочным устройством и так далее. В связи с тем, что внутренняя полость кармана 7 имеет объем в несколько раз меньший, чем рабочий объем полости сектора 6, вновь догруженный сыпучий материал покинет устройство лишь после совершения нескольких оборотов ротора 1.

Таким образом, осуществляется непрерывность перемещения сыпучего материала из бункера 17 через ротор 1 в воронку 19. При этом, в отличие от прототипа в предлагаемом устройстве сыпучий материал при постоянном ворошении совершает поступательное перемещение от периферийной поверхности к центру ротора, практически полностью заполняя весь его рабочий объем.

Обработка сыпучего материалы при сушке производится воздействием теплового излучения от инфракрасных нагревателей 21 через обе торцевые стенки 2 и 3 ротора 1, а испаряемая влага удаляется через воздуховоды 20 либо ее откачкой, либо продувкой сушильного агента сквозь весь слой сыпучего материала.

Процесс сушки, как и другой вид обработки, требует согласования времени прохождения сыпучего материала через ротор со временем, необходимым для его высыхания. При заданной частоте вращения ротора это согласование обеспечивается количеством сыпучего материала, высыпаемого из кармана 7 за время одного оборота. Для этой цели наружная стенка 10 кармана 7, регулирующая объем внутренней /рабочей/ полости кармана для определенного вида сушимого продукта, может быть установлена на соответствующем расстоянии от торцевой стенки 3 ротора 1. На фиг.4 показаны 3 секторы ротора 1 с накладными карманами 7, из которых в среднем кармане наружная стенка 10 снята (для наглядности), а в правом установлена в более углубленном положении по сравнению с левым.

Возможность перемещения наружной стенки 10 необходима также для запуска устройства в непрерывный режим работы. Это связано с тем, что в установившемся режиме работы устройства сыпучий материал, попадая в сектор 6, постепенно высушивается по мере перемещения к отверстию 9 и выходит через него сухим. Совсем иначе происходит этот процесс в начальной стадии работы. В это время сыпучий материал, загружаемый в пустой сектор ротора, попадает в вершинную часть сектора совсем сырым и таким же выходит из устройства. Если при этом наружную стенку 10 кармана вплотную приблизить к торцевой стенке 3 ротора 1 и ею прикрыть отверстие 9, то выгрузка необработанного сыпучего материала приостановится. Она начнется через некоторое время, если по готовности продукта установить стенку 10 в требуемое для непрерывной работы положение. В результате начнется выгрузка уже сухого продукта.

Устройство, подобное тому, что изображено на фиг.1, можно использовать для промывки или электрохимической обработки сыпучего материала, тогда позициями 20 будут обозначены водоводы или ванны, а позициями 21 излучатели физических полей.

На фиг.5 показано устройство, в котором приводной механизм вращает ротор без гибкого элемента, непосредственно за вал 4. В этом случае каждый сектор ротора снабжен клапаном 22, который может открываться для сыпучего материала, когда сектор находится в верхнем положении на роторе. Во всех остальных положениях сектора клапан закрыт.

На фиг.6 изображен вариант предложенного устройства, в котором на одном валу 4 имеются два ротора 1а и 1б с зеркальной симметрией размещения карманов с возможностью выгрузки сыпучего материала в одну воронку 19.

Предложенное устройство имеет следующие достоинства:
практически полное использование рабочей емкости ротора, что позволяет существенно снизить габариты и массу устройства при заданной производительности;
более интенсивный тепло-массообмен, который достигается тем, что воздействие теплового излучения производится с обеих торцевых сторон ротора, а сушильный агент пропускается сквозь непрерывно ворошимый слой сушимого материала от одной торцевой стенки ротора к другой;
упрощенная конструкция устройства при возможности его универсального применения, при этом также существенно уменьшается вероятность пожара и порчи сушимого материала во время сушки, так как проникновение мелкодисперсных частиц через сетку (перфорацию) торцевых стенок ротора предлагаемого устройства будет незначительным по сравнению с проникновением частиц через перфорацию цилиндрической поверхности ротора прототипа, а компановка излучателей практически исключает возможность попадания на них сушимого материала.

Использование: в химической, пищевой и других отраслях промышленности и сельском хозяйстве. Сущность: роторное сушильное устройство содержит ротор, разделенный на секторы радиальными перегородками, механизм привода ротора, загрузочное и разгрузочное устройства. Новым является выполнение разгрузочного устройства в виде накладных карманов, которые установлены на торцевой стенке ротора с внешней стороны в области вершины каждого сектора, причем внутренние полости указанных карманов сообщаются с внутренними полостями секторов через отверстия, выполненные в торцевой стенке ротора, а люки карманов обращены в сторону, противоположную вершине соответствующего сектора. Накладные карманы могут быть выполнены с возможностью регулирования объема внутренней полости. Возможно выполнение торцевых стенок ротора из материла, обеспечивающего рабочее воздействие на сушимый материал. Устройство может быть снабжено клапанами, установленными по периферийной поверхности ротора на каждом секторе с возможностью открытия в момент загрузки. Периферийная поверхность ротора может быть образована гибким элементом, связанным с механизмом привода ротора. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Роторное сушильное устройство, содержащее ротор, разделенный радиальными перегородками на секторы, механизм привода ротора, механизм загрузки и разгрузочное устройство, отличающееся тем, что разгрузочное устройство выполнено в виде накладных карманов, установленных на торцевой стенке ротора с внешней стороны в вершинной части каждого сектора, причем внутренние полости карманов сообщаются с полостями секторов через отверстия, выполненные в торцевой стенке ротора, а люки карманов обращены в сторону, противоположную вершине сектора. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренние полости накладных карманов выполнены с возможностью регулирования их объема. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что торцевые поверхности ротора выполнены из материала, обеспечивающего рабочее воздействие на сушимый материал. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что секторы ротора снабжены клапанами, установленными по периферийной поверхности ротора с возможностью открытия в момент загрузки. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что периферийная поверхность образована гибким элементом, связанным с механизмом привода ротора.