Устройство для подогрева зерна Российский патент 2024 года по МПК F26B17/12 F26B3/34 

Изобретение относится к процессам тепловой обработки сыпучего зернового материала и может быть использовано в сельском хозяйстве при переработке зерна в муку или крупу.

Известно устройство для сушки зерна (патент РФ № 186604, МПК F26B 17/20 (2006.01), F26B 3/34 (2006.01)), которое включает в себя загрузочный бункер, выгрузное окно, расположенный с возможностью вращения спиральный винт, который подключен к источнику тока при помощи щеток и коллектора, при этом спиральный винт выполнен пустотелым и установлен с наклоном от загрузочного бункера к выгрузному окну, загрузочный бункер соединен с внутренней полостью спирального винта, а диаметр витков спирального винта выполнен увеличивающимся в сторону выгрузного окна.

Недостатками этого способа являются высокие удельные энергозатраты на процесс нагрева зерна за счет малой площади контакта зернового материала и спирального винта.

Известно устройство для высокочастотного нагрева зерна (патент РФ № 2170616, МПК B02B 1/00 (2000.01), F26B 3/34 (2000.01)), содержащее бункер нагрева, установленный с возможностью перемещения в нем зерна, причем, по крайней мере, одна стенка бункера служит в качестве заземленного электрода рабочего конденсатора высокочастотного генератора, отличающееся тем, что бункер нагрева выполнен из металла в виде полого прямоугольного параллелепипеда, а высокопотенциальный электрод рабочего конденсатора, выполненный в виде металлической пластины, установлен вертикально в центре бункера параллельно двум его противоположным стенкам, служащим заземленным электродом рабочего конденсатора. И устройство для высокочастотного нагрева зерна, содержащее бункер нагрева, установленный с возможностью перемещения в нем зерна, причем, по крайней мере, одна стенка бункера служит в качестве заземленного электрода рабочего конденсатора высокочастотного генератора, отличающееся тем, что бункер нагрева выполнен из металла в виде полого цилиндра, а высокопотенциальный электрод рабочего конденсатора, выполненный в виде металлического стержня, расположен по оси симметрии бункера, при этом цилиндрическая поверхность бункера служит заземленным электродом рабочего конденсатора.

Недостатком представленного способа является использование ВЧ-энергии для нагрева объекта сушки, неравномерно интенсифицирующей процесс нагрева, а также высокие энергозатраты нагрева из-за высокой продолжительности нагрева при длине волны метрового диапазона.

Наиболее близким аналогом – прототипом к заявляемому способу является устройство для подогрева зерна, (патент РФ № 2351861 МПК F26B 17/12 (2006.01), F26B 23/04 (2006.01)), содержащее шахту с входным и выходным трубопроводами и поярусное расположение в шахте нагревательных элементов при этом нагревательные элементы выполнены в виде плоских многоэлектродных композиционных электрообогревателей, установленных в шахте с помощью опорных элементов, причем каждый плоский многоэлектродный композиционный электрообогреватель заключен в износостойкую теплопроводную оболочку. Плоские многоэлектродные композиционные электрообогреватели установлены на опорных элементах с возможностью поворота относительно горизонтальной оси и снабжены механизмом их поворота.

Основным недостатком указанного способа является длительность проведения процесса, за счет необходимости нагрева воздушного пространства в слое зернового материала, а также высокие энергозатраты за счет рассеивания энергии тепла на нагрев трубопровода и воздушного пространства.

Задача при создании заявляемого технического решения является создание энергоэффективного устройства для подогрева зерна с применением электрофизической обработки.

Технический результат - снижение энергозатрат на нагрев зерна путем обеспечения равномерного нагрева внутренней структуры зерна.

Указанный технический результат достигается использованием устройства для подогрева зерна, содержащее шахту с входным и выходным трубопроводами и поярусное расположение в шахте источников электромагнитной обработки. При этом шахта выполнена из диэлектрического материала, источники электромагнитной обработки выполнены в виде системы электродов типа точка-плоскость с генератором высокого напряжения, при чем электрод типа точка расположен перпендикулярно направлению движения зерна, а электрод типа плоскость установлен в шахте на её боковой поверхности параллельно движению зерна и имеет перфорированную поверхность, а шахта в области электрода типа плоскость имеет перфорированную структуру, и после входного трудобпровода для управления потоком зерна в шахте установлена диафрагма.

Устройство может включать два и более шахт, расположенных последовательно или параллельно.

Использование источника электромагнитной обработки в виде системы электродов типа точка-плоскость с генератором высокого напряжения позволяет сформировать участок электрической цепи, в котором участвует зерновой материал. При замыкании цепи и раоте генератора высокого напряжения тепловая энергия, выделившаяся на участке цепи между электродами источника джоулева тепла направлена на прямой нагрев зернового материала. Использование системы электродов типа точка-плоскость позволяет повысить эффективность нагрева следствии фокусированного прохождения джоулева тепла через зерновой материал. Установка электрода типа точка перпендикулярно движению зерна позволяет обеспечить равномерность нагрева, а также предотвратить образование застойных зон в шахте устройства. Установление электрода типа плоскость с перфорированной поверхностью в шахте на боковой поверхности параллельно движению зерна обеспечивает дополнительный отвод влаги с поверхности зерна и повышает эффективность нагрева.

Использование диафрагмы после входного трубопровода позволяет направлять зерновой материал непосредственного в область электромагнитной обработки, повышая тем самым эффективность нагрева зернового материала.

Использование двух и более последовательно или параллельно установленных шахт устройства позволяет кратно повышать эффективность нагрева зерна до требуемых показателей в зависимости от параметров температуры и влажности исходного материала.

Сущность предлагаемого способа поясняется графическим материалом.

На фиг. 1 – предоставлен общий вид устройства.

Устройство для подогрева зерна содержит шахту из диэлектрического материала 1 с входным 2 и выходным 3 трубопроводами. В шахте из диэлектрического материала 1 поярусно расположены источники электромагнитной обработки 4, выполненные в виде системы: электрод типа точка 5 и электрод типа плоскость 6 с генератором высокого напряжения 7. Электрод типа точка 5 расположен перпендикулярно направлению движения зерна, а электрод типа плоскость 6 установлен в шахте из диэлектрического материала 1 на боковой поверхности параллельно движению зерна. При этом электрод типа плоскость 6 имеет перфорированную поверхность, а шахта в области электрода типа плоскость имеет перфорированную структуру. После входного трубопровода в шахте установлена диафрагма 8, для направления потока зерна.

Устройство работает следующим образом. Включают источник генератор высокого напряжения 7, который подает высокое напряжение до 15 кВ на электрод типа плоскость 6. Затем после этого подают зерно в шахту из диэлектрического материала 1 через входной трубопровод 2. Зерно самотеком движется в шахте и проходит через поярусно расположенные источники электромагнитной обработки 4. При прохождении зерна через зазор между электродом типа точка 5, расположенного перпендикулярно движению зерна и электродом типа плоскость 6, установленного в шахте из диэлектрического материала 1 на боковой поверхности параллельно движению зерна происходит возникновение искрового разряда, проходящего через структуру зернового материала. Джоулево тепло, выделившееся в результате возникновения искрового разряда равномерно нагревает зерно. Проходя поярусно через источники электромагнитной обработки температура зерна увеличивается до требуемой. За счет динамичного движения зерна в шахте из диэлектрического материала 1 происходит равномерный нагрев, а наличие перфорированной поверхности на шахте в области электрода типа плоскость обеспечивает дополнительный отвод выделившейся влаги с поверхности зернового материала, интенсифицируя процесс нагрева.

Выполнение системы электродов типа точка-плоскость с генератором, установка электрода типа точка перпендикулярно движению зерна, а электрода типа плоскость параллельно движению зерна, а также выполнение плоского электрода и области контакта шахты из диэлектрического материала и плоского электрода перфорированными для отвода выделившейся влаги с поверхности зерна - все это обеспечивает равномерный прогрев зерна и позволяет повысить энергоэффективность нагрева.

Данные сравнительных лабораторных испытаний устройства для подогрева зерна и прототипа в приведенных на производительность 1 тонна в час отражены в таблице.1,

Таблица.1

№ Величина Значение Прототип Заявляемое устройство 1 Установленная электрическая мощность, кВт 16,4 11,2 2 Диапазон температур подогрева зерна, °С -5÷+15 -5÷+15 3 Удельные энергозатраты, кВт·ч/т 8,6 7,2

Заявляемое изобретение по сравнению с прототипом позволяет снизить удельные энергозатраты, обеспечить возможность равномерного подогрева зерна и повысить энергоэффективность нагрева.

Проведенные патентно-информационные исследования показали, что заявляемое устройство неизвестно из доступных источников информации. Таким образом, предлагаемое техническое решение удовлетворяет критериям патентоспособности изобретения.

Изобретение относится к процессам тепловой обработки сыпучего зернового материала и может быть использовано в сельском хозяйстве при переработке зерна в муку или крупу. Устройство для подогрева зерна содержит шахту с входным и выходным трубопроводами и поярусно расположенные в шахте источники электромагнитной обработки. При этом шахта выполнена из диэлектрического материала, источники электромагнитной обработки выполнены в виде системы электродов типа точка - плоскость с генератором высокого напряжения, причем электрод типа точка расположен перпендикулярно направлению движения зерна, а электрод типа плоскость установлен в шахте на её боковой поверхности параллельно движению зерна и имеет перфорированную поверхность, а шахта в области электрода типа плоскость имеет перфорированную структуру, и после входного трубопровода для управления потоком зерна в шахте установлена диафрагма. Устройство может включать две и более шахт, расположенных последовательно или параллельно. Изобретение обеспечивает снижение энергозатрат на нагрев зерна. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

1. Устройство для подогрева зерна, содержащее шахту с входным и выходным трубопроводами и поярусно расположенные в шахте источники электромагнитной обработки, отличающееся тем, что шахта выполнена из диэлектрического материала, а источники электромагнитной обработки выполнены в виде системы электродов типа точка - плоскость с генератором высокого напряжения, причем электрод типа точка расположен перпендикулярно направлению движения зерна, а электрод типа плоскость установлен в шахте на её боковой поверхности параллельно движению зерна и имеет перфорированную поверхность, а шахта в области электрода типа плоскость имеет перфорированную структуру, при этом у входного трубопровода для управления потоком зерна в шахте установлена диафрагма.

2. Устройство для подогрева зерна по п.1, отличающееся тем, что устройство может содержать две и более шахт, расположенных последовательно или параллельно.