ВИХРЕВОЙ АППАРАТ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2008 года по МПК A23N15/00 F27B15/00 B02C9/04 

Изобретение относится к охлаждению сыпучих материалов наружным воздухом и может найти применение в промышленности промстройматериалов или в сельском хозяйстве при охлаждении зернового материала.

Известен вихревой аппарат для охлаждения зернистого материала, содержащий рабочую камеру, приемный бункер, верхний и нижний воздухоподающие коллекторы, газоподающее устройство, газоотвод, разгрузочное устройство в виде осадочной камеры. Верхняя часть рабочей камеры, равная 1/3 общей высоты камеры и расположенная между воздухоподающими коллекторами, выполнена в виде усеченного конуса с углом при вершине 60°. Нижняя часть рабочей камеры выполнена в виде параболоида вращения, причем дно камеры выполнено вогнутым внутрь в виде торовой поверхности, вследствие чего внутри камеры образуется выступ с плавно сужающимся концом (см. SU 1239496, кл. F27В 15/00, опубл. 23.06.86).

Недостатком известного аппарата является небольшая скорость охлаждения зернистого материала в результате низких скоростей обдува из-за неполного попадания зернового материала в газоотвод.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа вихревой аппарат для охлаждения сыпучих материалов, содержащий приемный бункер, расположенный на верхнем воздухоподводящем коллекторе, для подачи нагретого зернистого материала. Охлаждающий наружный воздух нагнетается по нижнему воздухоподающему коллектору, связанному с газоподающим устройством. Между воздухоподающими коллекторами расположена верхняя часть рабочей камеры, имеющая форму усеченного конуса с высотой, равной 1/3 общей высоты рабочей камеры, и углом при вершине, равным 60°. Под нижним воздухоподводящим коллектором расположена нижняя часть рабочей камеры, имеющая форму параболоида вращения, причем дно камеры выполнено вогнутым внутрь в виде торовой поверхности, вследствие чего внутри камеры образован выступ с плавно сужающимся концом, также внутри рабочей камеры расположена спираль. Вихревая камера также содержит газоотвод, нижняя часть которого выполнена в виде усеченного конуса для выхода отработанного материала с отработанным воздухом, и разгрузочное устройство в виде осадочной камеры с перфорированной крышкой, расположенной над газоотводом (см. RU №2255808, В02С 9/04, 21/00, опубл. 10.07.2005).

Недостатком известного аппарата является небольшая скорость охлаждения, малое время пребывания частиц зернистого материала в зоне интенсивной обработки и образование застойной зоны на дне аппарата в результате низких скоростей обдува.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности охлаждения материалов, снижение энергозатрат.

Технический результат изобретения заключается в увеличении скорости охлаждения материалов и наиболее эффективной обработке материала в конусном пространстве двумя потоками.

Указанный технический результат достигается тем, что в вихревом аппарате для охлаждения сыпучих материалов, содержащем рабочую камеру, верхняя часть которой равна 1/3 общей ее высоты и выполнена в виде усеченного конуса с углом при вершине равным 60°, а нижняя часть - в форме параболоида вращения, дно которой выполнено вогнутым внутрь камеры в виде торовой поверхности с образованием выступа с плавно сужающимся концом, верхний и нижний воздухоподающие коллекторы, последний связан с газоподающим устройством, газоотвод, расположенный на оси камеры, нижняя часть которого выполнена в виде усеченного конуса, разгрузочное устройство в виде осадочной камеры, согласно изобретению в верхней и нижней частях рабочей камеры установлены завихрители, каждый из которых выполнен в виде конической поверхности, закрепленной большим основанием к внутренней стенке камеры под углом 35-45°, причем на боковой поверхности завихрителей выполнены отверстия.

Отличительным признаком заявляемого устройства является наличие нового конструктивного элемента, а именно установка завихрителей, каждый из которых выполнен в виде конической поверхности, на боковой поверхности которых имеются отверстия.

Установка в камере завихрителей способствует направленному движению материала по всей конической поверхности навстречу вихревому воздушному потоку, обеспечивающему интенсивное охлаждение нагретого материала за счет наиболее полного контакта материала и воздушного потока, а также дополнительной обработке материала воздухом через отверстия на боковых стенках завихрителей. Установка завихрителей под углом 35-45° к внутренней стенке камеры является наиболее эффективной, т.к. позволяет увеличить скорость охлаждения, повысить эффективность обработки сыпучих материалов и направление отработанного материала на дно рабочей камеры. При угле больше 45° будут образовываться застойные зоны, что приведет к неполному его охлаждению, влагосъему и тем самым приведет к порче при дальнейшем хранении, а при угле меньше 35° будет происходить малое время пребывания частиц зернистого материала в зоне интенсивной обработки и образование застойной зоны на дне аппарата в результате низких скоростей обдува, что приведет к ухудшению качества материала.

Наличие отверстий на боковой поверхности завихрителей способствует наиболее интенсивному охлаждению материала и съему влаги, т.к. материал обрабатывается в вихревом потоке, а также обдувается с внешней части завихрителей.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен схематично вихревой аппарат, на фиг.2 - вид А фиг.1, на фиг 3 - вид сверху завихрителя.

Вихревой аппарат для охлаждения сыпучих материалов содержит приемный бункер 1, расположенный на верхнем 2 воздухоподающем коллекторе, для подачи нагретого зернистого материала. Охлаждающий наружный воздух нагнетается по нижнему 3 воздухоподающему коллектору, связанному с газоподающим устройством 4. Аппарат содержит рабочую камеру, верхняя часть 5 которой расположена между воздухоподающими коллекторами 2 и 3 и имеет форму усеченного конуса с высотой, равной 1/3 общей высоты рабочей камеры, и углом при вершине, равным 60°. Под нижним 3 воздухоподающим коллектором расположена нижняя часть 6 рабочей камеры, имеющая форму параболоида вращения, причем дно камеры выполнено вогнутым внутрь в виде торовой поверхности, вследствие чего внутри камеры образован выступ 7 с плавно сужающимся концом. Рабочая камера содержит расположенный на ее оси газоотвод 8, нижняя часть которого выполнена в виде усеченного конуса 9 для более полного выхода отработанного материала с отработанным воздухом. Диаметр нижнего основания конуса 9 составляет 2.0-2.5 диаметра газоотвода 8. В верхней 5 и нижней 6 частях рабочей камеры по три в каждой установлены завихрители 10, каждый из которых выполнен в виде конической поверхности, закрепленной большим основанием к внутренней стенке рабочей камеры под углом 35-45°. Завихрители 10 расположены на одинаковом расстоянии друг от друга по вертикали. На боковой поверхности завихрителей выполнены отверстия 11 круглой формы, расположенные в шахматном порядке. Высота завихрителя 10 составляет 0,1 диаметра нижней части 6 рабочей камеры. Аппарат также содержит разгрузочное устройство 12 в виде осадочной камеры с перфорированной крышкой, расположенной над газоотводом 8.

Вихревой аппарат работает следующим образом.

Нагретый зернистый материал подают воздушным потоком из бункера 1 через верхний 2 воздухоподающий коллектор в верхнюю часть 5 рабочей камеры на завихритель 10 навстречу вихревому воздушному потоку, образованному газоподающим устройством 4, куда нагнетается по нижнему 3 воздухоподающему коллектору охлаждающий наружный воздух.

В верхней части 5 рабочей камеры происходит интенсивное охлаждение нагретого зернистого материала за счет высоких скоростей обдува, возникающих при встречном движении вихревого потока и зернистого материала в коническом пространстве. При дальнейшем направленном движении частиц материала вниз в верхней части 5 рабочей камеры навстречу воздушному потоку происходит их торможение до состояния покоя и образуется поток газовзвеси. Под действием центробежных сил частицы оседают на стенку камеры между завихрителями 10, образуя слой, который затем увлекается воздушным потоком и постепенно переходит на нижележащие завихрители 10. При этом происходит одновременный обдув материала потоком воздуха снизу через отверстия 11. Увлекаемые воздушным потоком частицы материала постепенно переходят на завихрители 10 нижней части 6 камеры и направление их движения совпадает с направлением вращения вихревого потока, где и осуществляется окончательное охлаждение зернистого материала. На каждом завихрителе происходит интенсивное охлаждение материала за счет направленного движения по всей конической поверхности навстречу вихревому воздушному потоку и одновременного обдува материала через отверстия конической поверхности снизу. Сформированный слой многократно переходит в разряженное состояние.

Охлажденные частицы материала постепенно опускаются на дно рабочей камеры 6, где под действием аэродинамической силы поднимаются вверх, скользя по выступу 7, и увлекаются потоком отработанного воздуха, поступающего в конусную часть 9 газоотвода 8 вихревого аппарата. По газоотводу 8 отработанный материал поднимается с отработанным воздухом до разгрузочного устройства 12 посредством пневмотранспортирования, где материал оседает и удаляется наружу. Тем самым обеспечивается подача охлажденного материала для дальнейшей обработки.

Применение предлагаемого вихревого аппарата для охлаждения зернистого материала позволит подавать охлажденный материал на определенную высоту для последующей обработки, окончательно охлаждать обрабатываемый материал в газоотводе во время подачи его в разгрузочное устройство. Кроме того, совмещение в одном устройстве транспортной операции с термообработкой сыпучего материала позволит в послеуборочной обработке зерна отказаться от транспортирующего органа, например нории и зерносушилки, что дает снижение энергозатрат и уменьшению себестоимости обработки. Снижение энергозатрат достигается за счет направленности движения потока, отсутствия застойных зон из-за меньшей подачи наружного воздуха и обработки материала потоком снизу через отверстия на завихрителях.

Изобретение может найти применение в промышленности промстройматериалов или в сельском хозяйстве при охлаждении зернового материала. Устройство содержит рабочую камеру, верхняя часть которой равна 1/3 общей ее высоты и выполнена в виде усеченного конуса с углом при вершине, равным 60°, а нижняя часть - в форме параболоида вращения, дно которой выполнено вогнутым внутрь камеры в виде торовой поверхности с плавно сужающимся концом. В рабочей камере установлены верхний и нижний воздухоподающие коллекторы, последний связан с газоподающим устройством. На оси камеры расположен газоотвод, нижняя часть которого выполнена в виде усеченного конуса. Вихревой аппарат также содержит разгрузочное устройство в виде осадочной камеры. В верхней и нижней частях рабочей камеры установлены завихрители, каждый из которых выполнен в виде конической поверхности, закрепленной большим основанием к внутренней стенке камеры под углом 35-45°. На боковой поверхности завихрителей выполнены отверстия. Изобретение позволяет повысить эффективность охлаждения материалов и снизить энергозатраты. 3 ил.

Вихревой аппарат для охлаждения сыпучих материалов, включающий рабочую камеру, верхняя часть которой равна 1/3 общей ее высоты и выполнена в виде усеченного конуса с углом при вершине, равным 60°, а нижняя часть - в форме параболоида вращения, дно которой выполнено вогнутым внутрь камеры в виде торовой поверхности с плавно сужающимся концом, верхний и нижний воздухоподающие коллекторы, последний связан с газоподающим устройством, газоотвод, расположенный на оси камеры, нижняя часть которого выполнена в виде усеченного конуса, разгрузочное устройство в виде осадочной камеры, отличающийся тем, что в верхней и нижней частях рабочей камеры установлены завихрители, каждый из которых выполнен в виде конической поверхности, закрепленной большим основанием к внутренней стенке камеры под углом 35-45°, причем на боковой поверхности завихрителей выполнены отверстия.