Зерносушильный комплекс на основе лазерного инфракрасного излучения Российский патент 2024 года по МПК F26B17/04 F26B3/30 

Изобретение относится к пищевой промышленности, а более конкретно к способу сушки семян и зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве, в системе заготовок.

Известен способ инфракрасной сушки материалов, преимущественно семян и зерна, заключается в том, что материал горизонтально перемещают, воздействуют агентом сушки, ИК-излучением, отлеживают и возвращают в сушильные камеры. Новым в способе является то, что материал перемещают направленным потоком агента сушки, который рециркулируют, после отлежки на материал одновременно воздействуют ИК-излучением и агентом сушки, затем только агентом сушки, разделяют материал и одну его часть охлаждают, а другую, после смешения с влажным материалом, отлеживают (RU 2479808, МПК F26B 3/08, 3/30, 17/10, опубл. 20.04.2013).

Недостатком данного решения является отсутствие возможности быстрого изменения интенсивности ИК излучения. Лазерные источники ИК излучения позволяют быстро (до единиц мкс) изменять интенсивность излучения что позволяет реализовать более эффективные импульсные режимы сушки.

Известен способ непрерывной сушки дискретных мелких материалов посредством направленно-фокусированного излучения в ближней инфракрасной области это излучение направляют на движущуюся сетчатую или перфорированную поверхность, взаимодействующую с высушиваемым материалом. Эту поверхность выполняют в виде внутренней поверхности тонкостенного конуса с равномерно отогнутыми в направлении вершины краями основания в форме кольцевой чаши, который устанавливают вертикально вершиной вверх с возможностью вращения и снабжают вращающим относительно оси приводом, а излучение направляют на внутреннюю поверхность стенки конуса перпендикулярно и вдоль нее параллельно образующим, по меньшей мере, вдоль трех линий образующих, при этом влажный материал непрерывно подают на вершину конуса, который вращают, а высушенный материал непрерывно отводят из кольцевой чаши конуса сверху пневматически, кроме этого, на наружной поверхности от вершины к основанию конуса плотно закрепляют прочную спираль круглого или полукруглого сечения, которую навивают с равномерным или неравномерным шагом в направлении навстречу вращению конуса, кроме этого, угол между противоположными образующими конуса обеспечивают от 90° и более, управляют способом сушки в автоматическом режиме (RU 2568019, МПК F26B 3/30, 15/04, опубл. 10.11.2015).

Недостаток использования излучения широкого спектра, а также инертности таких излучателей.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ инфракрасной сушки семян, которые послойно помещают на подложке, где на ярусах поэтапно вводят тепловую энергию с разной плотностью потоков инфракрасного излучения, совмещая с принудительной вентиляцией паровоздушной среды, которую удаляют, содержит межоперационную выдержку насыпных семян в нагретом состоянии и охлаждение. Новым является то, что сушку семян подсолнечника слоем высотой 2-3 см, помещенным на тефлоновой ленте бесконечного транспортера, проводят инфракрасным излучением с длиной волны 1,5-3,0 мкм при постоянной скорости влагоотвода U=0,33% в минуту, устанавливая плотность потока тепловой энергии инфракрасного излучения для каждого этапа из соотношения q=0,21⋅WH кВт/м2, где WH, % - начальная влажность семян этапа сушки (RU 2433364, МПК F26B 3/30, опубл. 10.11.2011).

Недостатком известного решения является использование инфракрасных ламп, обладающих широким спектром излучения, а также не направленностью излучения, что приводит к необходимости использования отражателей, дополнительно снижающих энергоэффективность процесса.

Технический результат заключается в снижение затрат энергии на процесс сушки, ускорение процесса сушки семян сельскохозяйственной продукции.

Сущность изобретения заключается в том, что зерносушильный комплекс на основе лазерного инфракрасного излучения состоит из несущей рамы, на которую монтируют термозащитный кожух, формирующий камеру сушки. В горизонтальной плоскости камеры сушки, через окна вмонтирована ярусная система ленточных транспортеров с тефлоновой лентой. Камера сушки оснащена блоком вытяжных вентиляторов для удаления выпариваемой влаги, транспортеры связаны между собой бункерами перегрузки, оснащенными вертикально подвижной шиберной заслонкой для регулирования высоты формируемого слоя насыпного материала. Каждый ленточный транспортер имеет приводной вал, кинематически связанный с мотор-редуктором, и натяжной вал. Над транспортерами вдоль их несущей тефлоновой ленты смонтирована система лазерного инфракрасного излучения, состоящая из защитного кожуха с отверстиями вывода излучения, выполняющего роль каркаса для монтажа креплений волоконных наконечников, к которым подведено оптическое волокно, собранное в ярусные жгуты отведенные от общего жгута посредством делителей излучения. Кожухи лазерного инфракрасного излучения за пределами термозащитного кожуха имеют собственные нагнетающие вентиляторы. В системе должно присутствовать избыточное давление для обеспечения продувки волоконных наконечников за счет нагнетающих вентиляторов.

На фиг.1 изображен зерносушильный комплекс на основе лазерного инфракрасного излучения; на фиг.2 - конструкция системы лазерного инфракрасного излучения.

Зерносушильный комплекс на основе лазерного инфракрасного излучения (фиг.1) состоит из несущей рамы 1, на которую монтируют термозащитный кожух 2, формирующий камеру сушки 3. В горизонтальной плоскости камеры сушки 3, через окна 4 вмонтирована ярусная система ленточных транспортеров 5 с тефлоновой лентой 6. Камера сушки 3 оснащена блоком вытяжных вентиляторов 7 для удаления выпариваемой влаги, ленточные транспортеры 5 связаны между собой бункерами перегрузки 8, оснащенными вертикально подвижной шиберной заслонкой 9 для регулирования высоты формируемого слоя насыпного материала. Каждый ленточный транспортер 5 имеет приводной вал 10, кинематически связанный с мотор-редуктором 11, и натяжной вал 12. Над транспортерами 5 вдоль их несущей тефлоновой ленты 6 смонтирована система ввода лазерного инфракрасного излучения 13, состоящая из защитного кожуха 14 (фиг.2) с отверстиями вывода излучения 15, выполняющего роль каркаса для монтажа креплений 16 волоконных наконечников 17, к которым подведено оптическое волокно 18, собранное в ярусные жгуты 19 отведенные от общего жгута 20 по средствам делителей излучения 21. Кожухи лазерного инфракрасного излучения 14 за пределами термозащитного кожуха 2 имеют собственные нагнетающие вентиляторы 22. В системе должно присутствовать избыточное давление для обеспечения продувки волоконных наконечников 17 за счет нагнетающих вентиляторов 22. Движение воздушных масс схематично обозначено стрелками на фиг. 2.

Зерносушильный комплекс на основе лазерного, инфракрасного излучения работает следующим образом.

Семена сельскохозяйственных культур, загруженные в первый бункер перегрузки 8 через шиберную заслонку 9, попадают на тефлоновые ленты 6 ленточных транспортеров 5, проходя в зоне камеры сушки 3 под системой ввода лазерного излучения 13, подвергаются нагреву посредством поглощения лазерного излучения ближнего инфракрасного диапазона с длиной волны 1,5 мкм (Возможно использование излучения с длиной волны 3 мкм). Вследствие чего вода из просушиваемых объектов начинает более интенсивное испарение, а ввиду проникающей способности инфракрасного излучения и узкой ширины спектральной линии лазерного излучения семя нагревается равномерно по всему объему. Далее, просушиваемые семена попадают в бункер перегрузки 8 следующего ленточного транспортера 5, и процесс повторяется N раз в зависимости от количества ленточных транспортеров.

Отличительной особенностью зерносушильного комплекса на основе лазерного инфракрасного излучения является использование лазерного излучения в инфракрасном диапазоне длин волн, с узкой шириной спектральной линии, совпадающей с локальным, максимальным значением функции поглощения молекул воды, позволяющее снизить энергетические затраты и ускорить процесс сушки, что достигается за счет:

узкой ширины спектральной линии лазерного излучения соответствующей локальному, максимальному значению функции поглощения молекул воды в ближнем инфракрасном диапазоне (1,5 мкм, 3 мкм) что приводит к увеличению эффективности поглощения молекулами воды излучения;

направленности лазерного излучения что позволяет сконцентрировать энергию на лентах транспортеров без использования отражателей;

конструктивной возможности подвода излучения по оптоволоконным каналам позволяет использовать внешние источники излучения, что позволяет уменьшить габаритные размеры зерносушильного комплекса, а также создать защитные кожухи с повышенным внутренним давлением для защиты линзованных, волоконных наконечников от пыли и вытеснения из камеры сушки паровоздушной смеси.

По сравнению с известным решением заявленное изобретение позволяет снизить затраты энергии на процесс сушки, ускорение процесса сушки семян сельскохозяйственной продукции.

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способу сушки семян и зерна, и может быть использовано в сельском хозяйстве, в системе заготовок. Зерносушильный комплекс на основе лазерного инфракрасного излучения состоит из несущей рамы, термозащитного кожуха. В камере сушки вмонтирована ярусная система ленточных транспортеров с тефлоновой лентой. Над транспортерами вдоль их несущей тефлоновой ленты смонтирована система лазерного инфракрасного излучения, состоящая из защитного кожуха с отверстиями вывода излучения, выполняющего роль каркаса для монтажа креплений волоконных наконечников, к которым подведено оптическое волокно, собранное в ярусные жгуты, отведенные от общего жгута посредством делителей излучения. Кожухи лазерного инфракрасного излучения за пределами термозащитного кожуха имеют собственные нагнетающие вентиляторы. Изобретение позволяет снизить затраты энергии на процесс сушки, ускорить процесс сушки семян сельскохозяйственной продукции. 2 ил.

Зерносушильный комплекс на основе лазерного инфракрасного излучения, состоящий из несущей рамы, на которую монтируют термозащитный кожух, формирующий камеру сушки, в горизонтальной плоскости камеры сушки через окна вмонтирована ярусная система ленточных транспортеров с тефлоновой лентой, камера сушки оснащена блоком вытяжных вентиляторов для удаления выпариваемой влаги, транспортеры связаны между собой бункерами перегрузки, оснащенными вертикально подвижной шиберной заслонкой для регулирования высоты формируемого слоя насыпного материала, каждый ленточный транспортер имеет приводной вал, кинематически связанный с мотор-редуктором, и натяжной вал, отличающийся тем, что над транспортерами вдоль их несущей тефлоновой ленты смонтирована система лазерного инфракрасного излучения, состоящая из защитного кожуха с отверстиями вывода излучения, выполняющего роль каркаса для монтажа креплений волоконных наконечников, к которым подведено оптическое волокно, собранное в ярусные жгуты, отведенные от общего жгута посредством делителей излучения, кожухи лазерного инфракрасного излучения за пределами термозащитного кожуха имеют собственные нагнетающие вентиляторы.