РАСПЫЛИТЕЛЬНАЯ СУШИЛКА КИПЯЩЕГО СЛОЯ С ИНЕРТНОЙ НАСАДКОЙ Российский патент 2008 года по МПК F26B3/12 

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов в кипящем слое и может быть применено в анилино-красочной, пищевой, фармацевтической, микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сушилка для сушки растворов, суспензий и паст в псевдоожиженном слое по а.с. СССР №370423, F26B 17/10, 1975 г., содержащая корпус с перфорированной неподвижно защемленной газораспределительной решеткой с инертной насадкой, распылитель, вибрационный механизм, выполненный в виде пластин, установленных в корпусе сушилки с возможностью поворота относительно осей, кинематически связанных с кулачком и управляемых им по заданному закону (прототип).

Недостаток прототипа - сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта, так как в известной установке ожижение слоя инертных тел достигается за счет ударных действий вибрирующих пластин. Однако вибрация пластин передается только прилегающему к ним слою инертных тел, поэтому остальная масса слоя сжижается менее интенсивно, что особенно проявляется при работе на установках с большими габаритами.

Технический результат - повышение производительности сушки. Это достигается тем, что в распылительной сушилке кипящего слоя с инертной насадкой, содержащей сушильную камеру с газораспределительной решеткой, вибрирующие пластины вибрационного механизма, установленные в корпусе сушилки с возможностью поворота относительно осей, инертную насадку, форсунку, согласно изобретению на вибрирующих пластинах в шахматном порядке жестко закреплены дополнительные пластины разной длины под углом к вибрирующим пластинам, лежащим в диапазоне, например, 80...40°, причем свободные вершины дополнительных пластин у правой вибрирующей пластины обращены вверх, а у левой - вниз, причем в нижней части корпуса расположена система улавливания, включающая в себя акустическую установку, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, циклон и рукавный фильтр с бункером, а форсунка выполнена акустической и содержит резонатор, выполненный в виде тороидальной полости или, по крайней мере одной, сферической полости, расположенной в торцевой стенке корпуса, обращенной к распределительной головке, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с зазором между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса и стержнем распределительной головки, причем в сечении, перпендикулярном оси стержня, зазор имеет кольцевое сечение, а инертная насадка выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, или насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, или многоугольника, или «седла Берля», или седла «Италлокс»; или насадка выполнена в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка; или насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на цилиндрической поверхности и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, или многоугольника, или «седла Берля», или седла «Италлокс»; или насадка выполнена в виде тороидальных колец, или насадка выполнена в виде тороидальных колец, имеющих профиль типа круга, или многоугольника, или «седла Берля», или седла «Италлокс».

На фиг.1 изображена распылительная сушилка кипящего слоя с инертной насадкой, общий вид; на фиг.2 - схема пневматической форсунки; на фиг.3-5 - варианты выполнения инертной насадки. Распылительная сушилка кипящего слоя с инертной насадкой состоит из сушильной камеры 1 конусообразного прямоугольного сечения, в верхней части которой размещен питатель для паст или пневматическая форсунка 3 для распыления растворов.

Сушильная камера 1 с газораспределительной решеткой 2 снабжена патрубками ввода 4 и вывода 12 теплоносителя. Внутри камер имеются две (левая и правая) вибрирующие пластины 6, установленные под определенным углом к слою инертного материала, например 30...40°. Вибрирующие пластины 6 на расстоянии примерно ²/₃ от верхнего конца шарнирно закреплены на оси вала 7 в корпусе сушильной камеры с инертной насадкой 5, что позволяет им колебаться относительно осей вала 7. На вибрирующих пластинах 6 в шахматном порядке жестко закреплены дополнительные пластины 11 разной длины под углом к вибрирующим пластинам 6, лежащим в диапазоне, например, 80...40°, причем свободные вершины дополнительных пластин 11 у правой вибрирующей пластины 6 обращены вверх, а у левой (на чертеже не показано) - вниз. Дополнительные пластины 11 служат для более интенсивного перемешивания инертной насадки.

Пластины 6 штангами 8 связаны с кулачком 9, а штанги прижимаются к кулачку пружиной 10.

Вибрирующие пластины 6 передают динамические и статические воздействия слою инертного материала 5 и задают ему определенный закон движения, что достигается углом наклона вибрирующих пластин 6, профилем кулачка 9 и числом его оборотов. Кулачок 9 насажен на вал привода (не показан). Кулачок служит для задания определенного, например синусоидального, закона движения вибрирующим пластинам 6.

В качестве питателя влажного исходного продукта в данном аппарате используется акустическая форсунка (фиг.4), которая содержит полый корпус 16 со стенками, образованными конической и торцевыми поверхностями с размещенным в нем резонатором 24 и полостью 20 для распыляющего агента, поступающего через штуцер 18 в коллектор 17, связанный через отверстия 19 с полостью 20, которая выполнена в виде усеченного конуса с большим и меньшим основанием.

На полом цилиндрическом стержне 22, жестко связанном с корпусом 16, установлена распределительная головка 32 для подачи исходного раствора через штуцер 21, при этом между стержнем 22 и корпусом 16 со стороны меньшего основания усеченного конуса, образующего полость 20, имеется кольцевой зазор 23. Резонатор 24 выполнен в виде, по крайней мере, одной сферической полости, расположенной в торцевой стенке корпуса 16, обращенной к распределительной головке 32, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием 25 с зазором 23 между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса 16 и стержнем 22 распределительной головки 32. В сечении, перпендикулярном оси стержня 22, зазор 23 имеет кольцевое сечение, а распределительная головка 32 выполнена в виде корпуса 29 с крышкой 28 в виде усеченных конусов, соединенных большими основаниями. В корпусе распределительной головки 32 расположен коллектор 30 в виде цилиндрической полости, соединенный кольцевым каналом 33, образованным внешней цилиндрической поверхностью полого стержня 22 и соосными с ним отверстиями одинакового диаметра, выполненными соответственно в крышке 28 и корпусе 29 распределительной головки 32, с, по крайней мере, тремя равномерно размещенными по окружности и перпендикулярными оси стержня 22 каналами 27 для выхода раствора. Срез отверстий каналов 27 расположен на конической поверхности крышки 28 распределительной головки 32, угол наклона которой определяет корневой угол факела распыленного раствора.

Резонатор 24 может быть выполнен в виде тороидальной полости (на чертеже не показано), ось которой расположена соосно стержню 22 распределительной головки 32, а его полость соединена, по крайней мере, одним калиброванным отверстием 25 с кольцевым зазором 8 между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса 16 и стержнем 22 распределительной головки 32. Канал для выхода раствора может быть выполнен в виде радиального кольцевого зазора (на чертеже не показано), лежащего в плоскости, перпендикулярной оси стержня 22 распределительной головки 32, и образованного в ее крышке 28 посредством пластины 26, жестко прикрепленной к стержню 22, перпендикулярно его оси, и связанной с крышкой 28, по крайней мере, тремя крепежными элементами 34 с образованием радиального кольцевого зазора.

Инертная насадка (фиг.3 - 5) может быть выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля», или седла «Италлокс»; или в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, или насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на цилиндрической поверхности и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля», или седла «Италлокс»; или в виде тороидальных колец, или в виде тороидальных колец, имеющих профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля», или седла «Италлокс». Инертные частицы могут быть выполнены из упругих полимерных материалов, композиционных материалов и получены способами формования или спекания.

Распылительная сушилка кипящего слоя с инертной насадкой работает следующим образом.

В сушильную камеру 1 загружают необходимое количество инертного материала, затем включают привод, от которого вращается кулачок 7. Последний через штанги, насаженные на оси вала 5 вибрирующих пластин 4, передает движение вибрирующим пластинам и газораспределительной решетке 6. Ударно-вибрационные воздействия вибрирующих пластин 4 с дополнительными пластинами 9 и 10 и пружин газораспределительной решетки 6 передаются слою частиц инертного материала, которые, соударяясь, совершают сложные циркуляционные движения в сушильной камере 1. По патрубку 3 подают теплоноситель, который нагревает сушильную камеру 1 и слой инертного материала. После равномерного нагрева сушильной камеры 1 через питатель для паст или пневматическую форсунку 2 в сушильную камеру 1 подают высушиваемый материал, который напыляется или намазывается на верхний слой инертного материала, затем высушивается, скалывается и уходит через газораспределительную решетку 6 и патрубок 11 в систему улавливания: сначала в акустическую установку 12, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, а затем в циклон 13 и рукавный фильтр 14 с бункером 15.

В предложенной установке газораспределительная решетка 6 выполнена в виде пакета сеток, собранных из металлических пружин (фиг.2, 3), связанных или соприкасающихся одна с другой, которые соединены с вибрирующими пластинами.

Такая газораспределительная решетка позволяет более равномерно ожижать слой инертных тел за счет колебательного движения вибрирующих пластин и воздействия на них сил инерции, возникающих вследствие пульсирующих сжимающе-растягивающих движений газораспределительной решетки. Такая конструкция газораспределительной решетки решает проблему ее очистки при сушке липких материалов. Постоянная регенерация сетчатой решетки происходит в результате постоянного смещения отдельных элементов решетки относительно друг друга в процессе вибрации.

Акустическая форсунка для распыления жидкостей работает следующим образом. Распыляющий агент, например воздух, подается по штуцеру 18 в коллектор 17, связанный через отверстия 19 с полостью 20, которая выполнена в виде усеченного конуса. Из полости 20 воздух направляется в кольцевой зазор 23 между стержнем 22 и корпусом 16, где встречает на своем пути резонатор 24, выполненный в виде сферической полости, соединенной с зазором 23 посредством калиброванного отверстия 25. В результате прохождения резонатора 24 распыляющим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыляющего агента способствуют более тонкому распылению раствора, подаваемого в распределительную головку 32 через полый стержень 22, из которой раствор подается в виде пленки жидкости, перекрывающей выход распыляющего агента из генератора звуковых колебаний, образованного резонатором 24. Эта пленка дробится под воздействием акустических колебаний воздуха на мелкие капли, в результате чего образуется факел распыленного раствора с воздухом, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности крышки 28 распределительной головки 32.

В результате сушки получают тонкие порошки продуктов с влажностью до 0,8%.

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов в кипящем слое и может быть применено в анилино-красочной, пищевой, фармацевтической, микробиологической, химической и других отраслях промышленности. В распылительной сушилке кипящего слоя с инертной насадкой, содержащей сушильную камеру с газораспределительной решеткой, вибрирующие пластины вибрационного механизма, установленные в корпусе сушилки с возможностью поворота относительно осей, инертную насадку, форсунку, на вибрирующих пластинах в шахматном порядке жестко закреплены дополнительные пластины разной длины под углом к вибрирующим пластинам, лежащим в диапазоне, например, 80...40°, причем свободные вершины дополнительных пластин у правой вибрирующей пластины обращены вверх, а у левой - вниз, причем в нижней части корпуса расположена система улавливания, включающая в себя акустическую установку, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, циклон и рукавный фильтр с бункером, а форсунка выполнена акустической и содержит резонатор, выполненный в виде тороидальной полости или, по крайней мере, одной сферической полости, расположенной в торцевой стенке корпуса, обращенной к распределительной головке, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с зазором между вертикальным отверстием в торцевой стенки корпуса и стержнем распределительной головки, причем в сечении, перпендикулярном оси стержня, зазор имеет кольцевое сечение, а инертная насадка выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, или насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, или многоугольника, или «седла Берля», или седла «Италлокс»; или насадка выполнена в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка; или насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на цилиндрической поверхности и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, или многоугольника, или «седла Берля» или седла «Италлокс»; или насадка выполнена в виде тороидальных колец, или насадка выполнена в виде тороидальных колец, имеющих профиль типа круга, или многоугольника, или «седла Берля», или седла «Италлокс». Технический результат - повышение производительности сушки. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Распылительная сушилка кипящего слоя с инертной насадкой, содержащая сушильную камеру с газораспределительной решеткой, вибрирующие пластины вибрационного механизма, установленные в корпусе сушилки с возможностью поворота относительно осей, инертную насадку, форсунку, отличающаяся тем, что на вибрирующих пластинах в шахматном порядке жестко закреплены дополнительные пластины разной длины под углом к вибрирующим пластинам, лежащим в диапазоне, например 80÷40°, причем свободные вершины дополнительных пластин у правой вибрирующей пластины обращены вверх, а у левой - вниз, причем в нижней части корпуса расположена система улавливания, включающая в себя акустическую установку, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, циклон и рукавный фильтр с бункером, а форсунка выполнена акустической и содержит резонатор, выполненный в виде тороидальной полости или, по крайней мере, одной сферической полости, расположенной в торцевой стенке корпуса, обращенной к распределительной головке, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с зазором между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса и стержнем распределительной головки, причем в сечении, перпендикулярном оси стержня, зазор имеет кольцевое сечение, а инертная насадка выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка или насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, или многоугольника, или «седла Берля», или седла «Италлокс»; или насадка выполнена в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка; или насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на цилиндрической поверхности и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, или многоугольника, или «седла Берля», или седла «Италлокс»; или насадка выполнена в виде тороидальных колец, или насадка выполнена в виде тороидальных колец, имеющих профиль типа круга, или многоугольника, или «седла Берля», или седла «Италлокс».2. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что распределительная головка выполнена в виде корпуса с крышкой в виде усеченных конусов, соединенных большими основаниями, причем в корпусе расположен коллектор в виде цилиндрической полости, соединенный кольцевым каналом, образованным внешней цилиндрической поверхностью полого стержня и соосными с ним отверстиями одинакового диаметра, выполненными соответственно в крышке и корпусе распределительной головки, с, по крайней мере, тремя равномерно размещенными по окружности и перпендикулярными оси стержня каналами для выхода раствора, причем срез отверстий расположен на конической поверхности крышки распределительной головки, угол наклона которой определяет корневой угол факела распыленного раствора.3. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что ось тороидальной полости резонатора расположена соосно стержню распределительной головки, а полость соединена, по крайней мере, одним калиброванным отверстием с кольцевым зазором между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса и стержнем распределительной головки.4. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что канал для выхода раствора представляет собой радиальный кольцевой зазор, лежащий в плоскости, перпендикулярной оси стержня распределительной головки, и образованный в ее крышке посредством пластины, жестко прикрепленной к стержню перпендикулярно его оси и связанной с крышкой, по крайней мере, тремя крепежными элементами с образованием радиального кольцевого зазора.5. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что оптимальными параметрами для звуковой обработки в акустической установке среднедисперсной пыли с концентрацией ее в потоке не менее 2 г/м являются уровень звукового давления в диапазоне 140÷150 дБ, частота колебательного процесса в диапазоне 800÷1000 Гц, время озвучивания в диапазоне 1,5÷2 с.6. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что насадка выполнена из упругих полимерных материалов или композиционных материалов и получена способами формования или спекания.