ИНВЕРТОР ЗЕРНА ДЛЯ СУШИЛОК Российский патент 2005 года по МПК F26B17/12 

Изобретение относится к устройствам для интенсификации и повышения качества технологического процесса сушки зерна и может использоваться преимущественно в сельскохозяйственном производстве.

Известен инвертор (а. с. СССР №1672982 А1, кл. А 01 F 25/14, F 26 В 17/12, опубл. 30.08.91, Бюл. №32), имеющий две несущие стенки, к каждой стороне из которых примыкают, чередуясь друг с другом, рассекатели и лотки. Они имеют между собой общие поперечные стенки, каждая из которых у соответствующей несущей стенки сопряжена с поверхностью рассекателя и с наклонным дном смежного с ним лотка. Лотки, примыкающие к одной несущей стенке, расположены напротив рассекателей, примыкающих к другой.

Противолежащие лотки и рассекатели образуют скрещивающиеся каналы. Инвертор установлен в кольцевой сушильной камере, причем соотношение длин сторон входов каналов инвертора, примыкающих к наружной и внутренней стенкам кольцевой камеры, равно 1:0,75. Недостатком известной конструкции инвертора является высокая вероятность забивания его соломистыми и другими волосистыми примесями, а также уменьшение пропускной способности в ходе процесса сушки вследствие образования так называемых застойных зон, вызванных адгезией зерна, то есть прилипанием зерна к поверхности конструкции на стыках рассекателей и лотков; это усугубляется и формой лотков, широких у основания и суженых в конце, при этом ограниченных по краям соседними рассекателями, что вызывает уплотнение зерна во входных каналах инвертора и возникновение в толще материала напряжений сжатия, что также приводит к торможению зернопотока в сушилке и повышению риска травмирования зерна.

Известен инвертор (а.с. СССР №1326858 А1, кл. F 26 В 17/12, 25/04, опубл. 30.07.87, Бюл. №28). Инвертор имеет две несущие стенки, к внутренней стороне каждой из которых примыкают, чередуясь друг с другом, рассекатели с выпуклыми двухскатными крышками и лотки с наклонными доньями, направленными от соответствующей несущей стенки. При этом рассекатели и лотки имеют между собой общие поперечные стенки, каждая из которых у соответствующей несущей стенки сопряжена с крышкой рассекателя и с наклонным дном смежного с ним лотка. Лотки, примыкающие к одной несущей стенке, расположены напротив рассекателей, примыкающих к другой. Кроме того, каждая поперечная стенка прикреплена к обеим несущим стенкам, то есть полностью пересекает камеру сушки, а уклон верха крышек всех рассекателей направлен к соответствующей несущей стенке, то есть ребро каждого рассекателя имеет обратный угол, что неизбежно приведет на определенной стадии сушки к забиванию инвертора соломистыми и другими волокнистыми примесями, характерными для свежеубранного зерна при его сушке без предварительной очистки, что часто имеет место. Сорные примеси накапливаются на поперечных стенках и крышках рассекателей и не имеют возможности с них сойти, нарушая режимы процесса сушки.

Кроме того, не учтены свойства зерна как сыпучего материала. В процессе движения частицы сыпучего материала взаимодействуют между собой и стенками емкости, внутри которой они находятся (движутся). В данной конструкции при перетекании каждого слоя потока зерна из начального положения до инвертора в заданное конечное положение - после происходит сильное уплотнение материала, что увеличивает напряжения сжатия, внутренние и внешние силы трения.

В зерне возрастают объемные и граничные силы, высока вероятность возникновения адгезионных сил между частицами и поверхностью инвертора. Все это препятствует движению материала (зерна) и способствует как его торможению, так и образованию в потоке динамических и статических сдвигов.

В целом, рассмотренный инвертор, имея схожую конструкцию с предыдущим, имеет практически те же недостатки.

Известен инвертор (а.с. СССР №767476, кл. F 26 В 3/02, опубл. 30.09.80, Бюл. №36), установленный в рециркуляционной сушилке и названный смесительной секцией. Он представляет собой отдельный блок-короб, по форме поперечного сечения одинаковый с нагревательными секциями сушилки, имеет сплошные стенки. Каждая зерновая шахта в блоке разделена перегородками на несколько одинаковых отсеков, а каждый отсек, в свою очередь, также разделен перегородками на две равные части, образуя проходные каналы. Внутри каждого отсека установлены четыре наклонные плоскости и две разделительные стенки. В инверторе опускающийся поток зерна перегородками рассекается на несколько одинаковых столбов (по числу отсеков), а каждый столб зерна, в свою очередь, разделяется на две равные части. В каждом отсеке, прилегающем к газораспределительной камере, более нагретое зерно по наклонным плоскостям (лоткам) пересыпается в менее прогреваемую зону, а менее нагретое наоборот - в более прогреваемую. При этом зерно частично смешивается.

К недостаткам данной конструкции, прежде всего, можно отнести быстрое ее забивание соломистыми сорными примесями вследствие большого количества разделительных перегородок, не позволяющих примесям сойти вниз, а также сдавливание потока зерна, поступающего на наклонные плоскости (лотки) и высокая вероятность адгезионного прилипания зерна на стыках вертикальных и наклонных плоскостей.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является инвертор (RU №2143090 С1, кл. F 26 В 17/12, опубл. 20.12.99, Бюл. №35), представляющий собой конструкцию, составленную специальным образом из одинаковых повторяющихся элементов - секций. Инвертор включает хотя бы одну секцию, имеющую две несущие стенки, к внутренней стороне каждой из которых примыкают, чередуясь друг с другом, рассекатели с выпуклыми двухскатными крышками и лотки с наклонными доньями, направленными от соответствующей несущей стенки, при этом рассекатели и лотки имеют между собой общие поперечные стенки, каждая из которых сопряжена с крышкой рассекателя и с наклонным дном смежного с ним лотка.

Лотки, примыкающие к одной несущей стенке, расположены напротив рассекателей, примыкающих к другой. Между свободными кромками поперечных стенок противолежащих лотков и рассекателей образованы зазоры. Это создает условие для прохода соломистых и других волокнистых примесей и активизирует смешивание слоев потока зерна. Кроме того, лотки и рассекатели выполнены усеченными снизу, при этом свободная кромка дна каждого лотка удалена от соответствующей несущей стенки меньше, чем свободная кромка поперечной стенки рассекателя, смежного с этим лотком. Вдоль ребра крышки каждого рассекателя установлены кронштейны, выполненные в виде сплошных прямоугольных треугольников. Наклонная кромка такого кронштейна образует уклон, необходимый для скатывания по нему примесей, которые могут повиснуть на двухскатной крышке. В данной конструкции инвертора двухскатные крышки рассекателей могут быть выполнены также в виде двухгранных углов, ребра которых имеют уклон, направленный от соответствующей несущей стенки. Таким образом, в инверторе-прототипе решена проблема забивания конструкции соломистыми сорными примесями.

Недостатки инвертора-прототипа как аналога следующие.

У данной конструкции емкость лотка неадекватна объему зерновой массы, поступающей на него как со сплошного потока (столб зерна, расположенный непосредственно над лотком), так и потоков, идущих сходом с рассекателей (столбы зерна, расположенные над скатными гранями крышек двух соседних с лотком рассекателей, то есть по бокам лотка). Очевидно, что это вызывает уплотнение зернового слоя на стадии прохождения по лотку, вследствие чего в потоке возрастают напряжения сжатия, внутренние и внешние силы трения (то есть возрастают объемные и граничные силы). Высока вероятность адгезии зерна (особенно влажного) на стыках рассекателей и лотков, а также лотков и несущих стенок, так как частицы сыпучего материала вблизи поверхностей (вертикальных, наклонных, горизонтальных), угловых соединений и т. п.движутся всегда в несколько раз медленнее, чем частицы в толще потока. Все это приводит к торможению зернового потока в сушилке вследствие снижения пропускной способности инвертора, а также повышению риска травмирования зерна, особенно семенного, и не позволяет реализовать все положительные ресурсы технологического процесса инверсии слоев зернового потока. Кроме того, ввиду выпуклости двухскатных крышек рассекателей возникает недостаточная четкость перемещения зерновых слоев и увеличивается процент их перемешивания.

Цель изобретения - устранение отмеченных недостатков.

С этой целью представлена конструкция инвертора, учитывающая свойства зерна как сыпучего материала и биологического объекта. В инверторе лоток может быть выполнен как с плоской, так и с криволинейной поверхностью. Так лоток с криволинейной поверхностью как пример цилиндрической формы, выполненной по дуге, позволяет учитывать законы сводообразования, не вызывать уплотнения зерна на стадии прохождения его по лотку и снижать к минимуму вероятность адгезии (в том числе и высоковлажного зерна). Установка на инверторе таких лотков исключает торможение зернопотока в сушилке и снижает риск травмирования зерна, особенно семенного. Причем, чтобы емкость лотка сделать адекватной объему зерна, поступающего со сплошного потока и потоков, идущих сходом с рассекателей, длина дуги в поперечном сечении лотка должна складываться из расстояния между двумя соседними рассекателями и длинн двух скатных граней рассекателей (расположенных по бокам лотка), при этом дуга всегда является дугой вытянутой окружности, например эллипса.

При прохождении по лотку слои зерна укладываются один на другой. Улучшается структура слоев за счет ворошения зерна в рамках каждого слоя в отдельности, при этом слои не смешиваются, что важно для самого технологического процесса инверсии зерновых слоев.

Для придания конструкции универсальности, обеспечения четкости перемещения слоев и возможности управления параметрами потока зерна каждый рассекатель инвертора может быть снабжен перекрывающей пластиной, не позволяющей зерну сваливаться под рассекатель, то есть сходить вниз, минуя лоток, а также устройством перепуска зерна сквозь рассекатель с плавной и индивидуальной для каждого рассекателя регулировкой. Это позволяет регулировать главные показатели технологического процесса инверсии зерновых слоев - перемещение зерновых слоев и их перемешивание, а также настраивать температурные параметры потока зерна.

Такое конструктивное решение позволяет эффективно использовать инвертор как между камерами нагрева, сушки, так и между камерами сушки и охлаждения.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показан инвертор, установленный в зерносушилке между камерами нагрева, сушки и охлаждения, вертикальное поперечное сечение, схема; на фиг.2 - инвертор, вид сверху, фрагмент; на фиг.3 - разрез А-А; на фиг.4 - узел инвертора (рассекатель - лоток - рассекатель на одной боковой несущей стенке), изометрия.

Инвертор 1 (фиг.1-4) представляет собой отдельный блок, устанавливаемый между камерами 6 зерносушилки. Блок крепится к модулям, например, при помощи уголков 16. В блоке к внутренней стороне каждой из боковых несущих стенок 17 прикреплены, чередуясь друг с другом, рассекатели зернопотока 4 и переточные лотки 9 с плоской поверхностью, либо цилиндрической формы, выполненной по дуге. Причем переточные лотки, примыкающие к одной боковой несущей стенке, расположены напротив рассекателей, примыкающих к другой.

Кроме того, лотки частично заходят под находящиеся напротив них пустотелые рассекатели (фиг.2), причем между боковыми соседними кромками противолежащих лотков образованы зазоры.

Также образованы зазоры между боковыми кромками лотка и боковыми стенками 12 противолежащего рассекателя. Зазоры необходимы для беспрепятственного схода вниз соломистых и других волокнистых примесей. Расстояние от кромки переточного лотка до стенки инвертора, к которой он прикреплен, может составлять 0,3...0,5 ширины инвертора.

Рассекатели зернопотока 4 выполнены в виде коробов, перекрытых полностью сзади боковыми несущими стенками 17, к которым они прикреплены и частично спереди перекрывающими пластинами 8 для более качественного перемещения слоев зерна. Профиль пластины исключает возможность зависания на ней соломистых и других волокнистых примесей.

Вдоль центрального ребра каждого рассекателя 4 установлен кронштейн 5. Его верхняя наклонная кромка образует уклон, необходимый для скатывания любых примесей, которые могут повиснуть на рассекателе. Кронштейн выступает за перекрывающую пластину 8 и его верхняя наклонная кромка расположена над вершиной пластины и имеет закругление на конце для обеспечения надежного скатывания примесей.

На одной из скатных граней каждого рассекателя 4 предусмотрено устройство перепуска зерна. Перепускной лючок 3 выполнен на одной половине грани со стороны боковой несущей стенки 17 таким образом, чтобы захватывать только наружный слой зерна (1-й слой на фиг.1).

По середине скатной грани установлен ограничитель слоев 11, разделяющий столб зерна, поступающий на скатную грань, на два слоя (с разными параметрами) и не позволяющий внутреннему слою зерна (2-й слой на фиг.1) пересыпаться в перепускной лючок 3. Ограничитель слоев 11 не препятствует сходу соломистых и других волокнистых примесей.

Перепускной лючок 3 закрыт заслонкой 2, расположенной под скатной гранью рассекателя и двигающейся по направляющим 18. Заслонка имеет отверстие, по форме и размерам совпадающее с перепускным лючком. При выдвижении заслонки отверстие совмещается с лючком и образуется перепускной канал 19, через который часть зерна из наружного 1-го слоя (фиг.1) пересыпается под рассекатель и продолжает движение без инверсии, смешиваясь с внутренним слоем.

Регулировка заслонки 2 осуществляется снаружи инвертора. Край заслонки выступает с наружной стороны боковой несущей стенки 17 и, выдвигая - задвигая заслонку, можно менять площадь перепускного канала 19 и, тем самым, количество, проходящего через него зерна. При необходимости заслонка снабжается градуировкой. В закрытом положении, заслонка 2 полностью перекрывает перепускной лючок 3, в открытом - полностью его открывает.

У противоположной боковой несущей стенки наружным слоем зерна считаем слой 5-й, а внутренним - слой 4-й (фиг.1).

Инвертор зерна работает следующим образом (фиг.1). Зерно в сушилки равномерно перемещается вниз под действием силы тяжести и продувается агентом сушки в поперечном направлении 7, причем в результате односторонней подачи агента сушки в потоке зерна формируются слои с разными температурно-влажностными характеристиками. Поток условно делится на пять слоев зерна, фиг.1: 1-й и 5-й - недостаточно прогретые наружные слои зерна («холодные») с высокой влажностью, 2-й и 4-й - хорошо прогретые внутренние слои зерна («горячие»), 3-й - перегретый центральный слой зерна («очень горячий»).

При установке инвертора в сушилке между камерами нагрева и сушки (на примере сечения на фиг.1), при открытых заслонках 2 1-й и 2-й слои, продвигаясь через инвертор, попадают на рассекатели 4, причем часть зерна 1-го слоя идет сходом с рассекателей (поз.13) и укладывается на лотки, а часть зерна проходит через перепускные лючки 3 и идет дальше (поз.14), 2-й слой идет сходом с рассекателей и укладывается на лотки поверх 1-го слоя, не смешиваясь с ним, часть зерна 3-го центрального слоя, расположенная над лотками, примыкающими к данным рассекателям, также укладывается поверх 2-го слоя.

С противоположной стороны инвертора происходит такой же процесс с 5-м, 4-м и 3-м слоями, причем часть зерна 5-го слоя (также как и 1-го) перепускается под рассекатель и идет дальше.

Зерновая масса, распределившаяся по лоткам с обеих сторон инвертора, равномерно по ним продвигается, направляясь под противолежащие пустотелые рассекатели (поз. 15 на фиг.2).

Перераспределение слоев зерна в потоке после инвертора показано на фиг.1, причем 1-й и 5-й непрогретые слои («холодные») обращены к внутренним стенкам камеры сушки и в первую очередь пронизываются агентом сушки 7, а 2-й и 4-й прогретые слои («горячие») - отодвинуты на периферию. Зерно из центрального 3-го слоя («очень горячее») расходится по лоткам инвертора в разные стороны и оказывается у наружных стенок камеры сушки.

Рассмотренный процесс назван многослойной инверсией.

Кроме того, в зерно из 3-го слоя («очень горячее») поступает через перепускные лючки 3 зерно из 1-го и 5-го слоев («холодных») (поз.10 на фиг.1). («Очень горячее») и («холодное») зерно смешиваются, что дает эффект рециркуляции, то есть («холодное») зерно сушится («очень горячим»). За счет разности температур частиц в слое увеличивается температурный градиент, в результате чего интенсифицируется процесс влагосъема, снижаются энергозатраты, повышается К.П.Д. зерносушилки. Отмеченное является дополнительным технологическим результатом, сделавшим данный вариант инвертора более рациональным для установки в зерносушилках.

При установке инвертора в сушилке между камерами сушки и охлаждения, при закрытых заслонках 2 процесс инверсии аналогичен за исключением того, что зерно из слоев, расположенных над перепускными лючками 3, не попадает под рассекатель, а полностью идет сходом с него и укладывается на лотки. При закрытых заслонках и наличии в конструкции инвертора перекрывающих пластин 8 слои практически не смешиваются. Исходя из условия, что камера охлаждения всасывает воздух, то после инверсии слоев потока зерна воздух входит в самые нагретые слои, расположенные инвертором у наружных стенок камеры охлаждения, затем в менее нагретые и т.д. Чем больше разница температур между атмосферным воздухом и охлаждаемым зерном, тем больше в толще слоев температурный градиент, вследствие чего зерно, охлаждаясь, продолжает отдавать влагу, что без дополнительных затрат повышает качество сушки.

Все это характеризует описанный инвертор как ресурсосберегающий и обеспечивающий повышение эффективности технологического процесса сушки.

Изобретение относится к сушке зерна, а также других сыпучих материалов и может быть использован в сельском хозяйстве и в системе заготовок. Конструкция инвертора учитывает свойство зерна как сыпучего материала и биологического объекта. Инвертор представляет собой блок, расположенный между камерами зерносушилки. В блоке к внутренней стороне каждой из боковых несущих стенок прикреплены, чередуясь друг с другом, рассекатели зернопотока с перекрывающими пластинами и переточные лотки с прямолинейной либо криволинейной поверхностью, например, цилиндрической формы, выполненной по дуге эллипса. Причем переточные лотки, примыкающие к одной боковой несущей стенке, расположены напротив рассекателей, примыкающих к другой. Расстояние от кромки переточного лотка до стенки инвертора, к которой он прикреплен, составляет 0,3...0,5 ширины инвертора. Между боковыми кромками лотка и боковыми стенками противолежащего рассекателя образованы зазоры, которые необходимы для беспрепятственного схода вниз соломистых и других волокнистых примесей. Изобретение должно обеспечить повышение четкости перемешивания зерновых слоев, снизить вероятность адгезии, повысить пропускную способность инвертора. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Инвертор зерна для сушилок, представляющий собой отдельный блок, устанавливаемый между камерами нагрева, сушки, охлаждения зерносушилки и включающий две боковые несущие стенки, к внутренней стороне каждой из которых прикреплены, чередуясь друг с другом, рассекатели зернопотока и переточные лотки, при этом переточные лотки, прикрепленные к одной боковой несущей стенке, расположены напротив рассекателей зернопотока, прикрепленных к другой боковой несущей стенке, отличающийся тем, что переточные лотки имеют прямолинейную либо криволинейную поверхность, например цилиндрическую форму, выполненную по дуге эллипса, при этом переточные лотки могут частично заходить под находящиеся напротив них пустотелые рассекатели зернопотока, причем между боковыми соседними кромками противолежащих переточных лотков образованы зазоры, кроме того, зазоры образованы между боковыми кромками переточных лотков и боковыми стенками противолежащих рассекателей.2. Инвертор по п.1, отличающийся тем, что спереди рассекателей зернопотока прикреплены перекрывающие пластины, которые частично закрывают собой пустотелые корпуса рассекателей зернопотока для повышения качества инверсии слоев зерна путем обеспечения контрастного расслоения зернопотока.3. Инвертор по п.1, или 2, отличающийся тем, что вдоль центрального ребра каждого рассекателя зернопотока установлен кронштейн, который может выступать за перекрывающую пластину, а его верхняя наклонная кромка расположена над вершиной пластины и имеет закругление на конце для обеспечения надежного скатывания примесей.4. Инвертор по п.1 или 2, отличающийся тем, что на одной из скатных граней каждого рассекателя зернопотока выполнен перепускной лючок, представляющий собой отверстие и расположенный на одной половине скатной грани со стороны боковой несущей стенки, при этом перекрываемый заслонкой, расположенной под скатной гранью и двигающейся по направляющим, прикрепленным к скатной грани с тыльной стороны, причем заслонка имеет отверстие, по форме и размерам совпадающее с перепускным лючком, а край заслонки выступает с наружной стороны боковой несущей стенки для удобства регулировки открытия перепускного лючка, при этом по середине скатной грани рядом с перепускным лючком на каждом рассекателе зернопотока установлен ограничитель слоев, представляющий собой перегородку, разделяющую столб зерна, поступающий на скатную грань, на два слоя, при этом не препятствующую сходу примесей.5. Инвертор по п.1 или 2, отличающийся тем, что расстояние от кромки переточного лотка до стенки инвертора, к которой он прикреплен, составляет 0,3-0,5 ширины инвертора.