СУШИЛКА ДЛЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2000 года по МПК F26B11/04 F26B3/347 

Изобретение относится к оборудованию для сушки сыпучих материалов, например гранулированного АБС-пластика, зерна, рудных проб.

Известна сушилка для высоковлажных сыпучих материалов, содержащая горизонтальный барабан, установленный в подшипниках с возможностью вращения и снабженный крышками, загрузочным устройством и нагревательными элементами в виде электродов, подключенных к источнику тока (А.С. СССР N 91580, 1950). В этом устройстве высушенный материал наносится на барабан и удерживается на нем за счет прилипания к поверхности. Недостаток данной сушилки является невозможность ее использования для продуктов, не обладающих свойствами налипания, а также длительность процесса сушки.

Прототипом изобретения выбрана сушилка для высоковлажных сыпучих материалов, которая содержит барабан из неэлектропроводного материала с расположенными внутри фильтровальным слоем и нагревательными элементами в виде кольцевых электродов, подключенными к источнику тока, например, промышленной частоты. Боковые отверстия в барабане закрыты с одной стороны невращающейся крышкой, через отверстия которой внутренняя полость барабана соединена с каналом подачи нагретого воздуха и загрузочным устройством; с другой стороны - вращающейся крышкой. Барабан установлен в графитонабивных подшипниках с возможностью вращения, которые подключены последовательно в цепь с кольцевыми электродами. Сушилка снабжена кожухом, который образует с барабанном герметичную полость, с которой связано влагоотводеляющее устройство (А.С. СССР N 731229, 1980).

Недостатком прототипа является необходимость повышения температуры обдува для ускорения сушки, что недопустимо для сыпучих материалов на основе полистирола и семенного материала. Кроме того, известное устройство позволяет сократить время сушки только тонкоизмельченных сыпучих материалов, т.к. при таком способе сушки высыхает только поверхность размельченных частиц и полное высыхание материала не достигается.

Техническая задача, решаемая при создании изобретения, заключается в ускорении сушки сыпучих материалов типа гранул из композиционных материалов на основе полистирола до малых процентов влажности (не более 3%) при температуре, воздействующей на материал, не более 60^oC.

Задача решена тем, что в сушилке для сыпучих материалов, содержащей горизонтальный барабан, установленный с возможностью вращения в двух подшипниках, закрепленных на крышках в боковых отверстиях барабана, нагревательные элементы, подключенные к источнику электромагнитных волн, устройство подачи нагретого воздуха во внутреннюю полость барабана и влагоотводящее устройство, нагревательные элементы выполнены в виде системы волноводно-щелевых резонансных излучателей, а в качестве источника электромагнитных волн использован СВЧ-генаратор, при этом волновод введен во внутреннюю полость металлического барабана через отверстие в неполной крышке одного из боковых отверстий барабана, а через отверстия в неподвижной крышке другого бокового отверстия барабана введены каналы подвода нагретого воздуха и отвода влажного воздуха, кроме того, на внутренней цилиндрической поверхности барабана выполнены два ряда встречно-наклонных ребер с шагом 20 - 45^o, угол наклона каждого ряда составляет 45 - 60^o к образующей цилиндрической поверхности барабана, при этом один конец каждого ребра соединен с соответствующим основанием цилиндрической поверхности барабана, а другой конец отстоит от центра соответствующей образующей на расстояние l = (0,1 ± 0,01)L, где L - длина барабана. Кроме того, система волноводно-щелевых излучателей развернута на угол 40 - 45^o к основанию сушилки в направлении вращения барабана и снабжена четвертьволновыми отражателями, а канал подвода нагретого воздуха снабжен перфорированным экраном.

На фиг. 1 изображена сушилка для сыпучих материалов (вид спереди), на фиг. 2 - вид сбоку.

Сушилка содержит металлический барабан 1, установленный с возможностью вращения на двух подшипниках скольжения 2, закрепленных на неподвижных крышках 3 в боковых отверстиях барабана 1, на внутренней цилиндрической поверхности которого выполнены два ряда встречно наклонных ряда ребер 4. Выход СВЧ-генератора 5 соединен с системой 6 волноводно-щелевых излучателей. Система 6 имеет четвертьволновые отражатели 7 и введена в полость барабана 1 через неподвижную крышку 3 одной из боковых отверстий барабана 1. Через другую неподвижную крышку 3 введены канал 8 подвода нагретого калорифером 9 воздуха и канал 10 отвода влажного воздуха, в другом конце которого установлен вентилятор 11. На конце канала 8 установлен перфорированный экран 12. Боковые крышки 3 установлены на опоры 13. Привод вращения 14 связан с барабаном 1 через цепную передачу 15.

Опоры 13 жестко закреплены к станине 16. Подшипники скольжения 2 набиты графитовой смазкой 17, которая уменьшает трение в подшипниках 2 и одновременно препятствует излучению СВЧ энергии из полости барабана 1. Для загрузки и выгрузки сыпучего материала 18 по центру длины барабана 1 выполнено отверстие с герметичной крышкой 19.

Сушилка работает следующим образом.

Через открытую крышку 19 загружают сыпучий материал 18, например гранулированный АБС-пластик перед экструзионной обработкой или зерно, затем герметично закрывают крышку 19. Включают привод вращения 14 (скорость вращения от 3 до 10 оборотов в минуту). Включают СВЧ-генератор 5, калорифер 9, вентилятор 11. Так как барабан 1 вращается медленно, а сыпучий материал (гранулы или зерно) относительно тяжелый, поэтому он не распыляется по всему объему барабана 1, а только поворачивается на угол сыпучести примерно 45^o, так что повернутая на тот же угол система 6 волноводно-щелевых резонансных излучателей, снабженная четвертьволновыми отражателями 7, излучает СВЧ энергию перпендикулярно слою сыпучего материала 18. За счет ребер 4 происходит перемешивание сыпучего материала для более равномерного его прогрева СВЧ энергией. Испаряемая из сыпучего материала влага нагревается горячим воздухом, поступающим по каналу 8 через перфорированный экран 11, который служит для более равномерного распределения вентиляционных потоков, и отводится через канал 10 при помощи вентилятора 11. После окончания процесса сушки металлический барабан 1 поворачивают отверстием вниз и открывают крышку 19 для выгрузки высушенной партии сыпучего материала.

Использование магнетрона дециметрового диапазона СВЧ волн мощностью 1 кВт и нагретого до 60^oC горячего воздуха позволяет примерно за 40 минут высушить до 50 кг гранулированного АБС-пластика, при этом гранулы или зерна одновременно высыхают как снаружи, так и изнутри.

Размеры металлического барабана 1 составили: длина 600 мм, диаметр основания 700 мм, высота ребер 4 - 30 мм.

Изобретение относится к оборудованию для сушки сыпучих материалов, например гранулированного АБС-пластика, зерна, рудных проб. После загрузки сыпучего материала включают привод вращения 14 (скорость вращения от 3 до 10 об/мин) СВЧ-генератор 5, калорифер 9 и вентилятор 11. Так как барабан 1 вращается медленно, а сыпучий материал (гранулы или зерно) относительно тяжелый, поэтому он не распыляется по всему объему барабана 1, а только поворачивается на угол сыпучести примерно 45°, так что повернутая на тот же угол система 6 волноводно-щелевых резонансных излучателей излучает СВЧ-энергию перпендикулярно слою сыпучего материала. За счет ребер 4 происходит перемешивание сыпучего материала для более равномерного его прогрева СВЧ-энергией. Испаряемая из сыпучего материала влага нагревается горячим воздухом и отводится через канал 10 при помощи вентилятора 11. Использование магнетрона дециметрового диапазона СВЧ-волн мощностью 1 кВт и нагретого до 60°С горячего воздуха позволяет примерно за 40 мин высушить до 50 кг гранулированного АБС-пластика. Изобретение позволяет ускорить высыхание до малых процентов влажности (не более 3%) при наружной температуре, воздействующей на материал, не более 60°С (например, для композиционных материалов на основе полистирола максимально допустимое значение температуры при сушке составляет 80°С). 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Сушилка для сыпучих материалов, содержащая горизонтальный барабан, установленный с возможностью вращения в двух подшипниках, закрепленных на крышках в боковых отверстиях барабана, нагревательные элементы, подключенные к источнику электромагнитных волн, устройство подачи нагретого воздуха во внутреннюю полость барабана и влагоотводящее устройство, отличающаяся тем, что нагревательные элементы выполнены в виде системы волноводно-щелевых резонансных излучателей, а в качестве источника электромагнитных волн использован СВЧ-генератор, при этом волновод введен во внутреннюю полость металлического барабана через отверстие в неподвижной крышке одного из боковых отверстий барабана, а через отверстия в неподвижной крышке другого бокового отверстия барабана введены каналы подвода нагретого воздуха и отвода влажного воздуха, кроме того, на внутренней цилиндрической поверхности барабана выполнены два ряда встречно-наклонных ребер с шагом 20 - 45^o, угол наклона каждого ряда составляет 45 - 60^o к образующей цилиндрической поверхности барабана, при этом один конец каждого ребра соединен с соответствующим основанием цилиндрической поверхности барабана, а другой конец отстоит от центра соответствующей образующей на расстояние l = (0,1 ± 0,01)L, где L - длина барабана. 2. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что система волноводно-щелевых излучателей развернута на угол 40 - 45^o к основанию сушилки в направлении вращения барабана и снабжена четвертьволновыми отражателями. 3. Сушилка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что канал подвода нагретого воздуха снабжен перфорированным экраном.