УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЖАРКИ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА Российский патент 2024 года по МПК A23L3/40 A23L3/54 F26B17/34 

Изобретение относится к оборудованию для переработки зерна, в частности к устройствам для его тепловой обработки, и может быть использовано при производстве белковых продуктов и кормов.

Известно устройство для обжарки зерна [1], содержащее цилиндрическую камеру, расположенную вертикально, на наружной стороне которой в средней части установлен электрический нагреватель. Камера заполнена зерном, продвигающимся с определённой скоростью сверху вниз.

Недостатком данного устройства является то, что расположение нагревателя с внешней стороны камеры приводит к излишним тепловым потерям, неравномерности нагрева слоёв зерна в поперечном сечении и возможному подгоранию частиц зерна при случайной задержке их контакта с нагретой внутренней поверхностью камеры.

Задача предлагаемого изобретения – устранение указанных недостатков, а следовательно, повышение энергоэффективности и качества обжарки зерна.

Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для обжарки фуражного зерна, содержащем установленную вертикально цилиндрическую теплоизолированную камеру с окнами для аспирации, загрузки и выгрузки зерна, снабжённый регулятором мощности нагреватель, расположенный на уровне средней части камеры, имеющий лопасти вал с приводом от мотор-редуктора, проходящий соосно вдоль камеры, связанный через регулятор частоты вращения вала с мотор-редуктором датчик температуры, размещённый в слое зерна по уровню ниже электронагревателя, камера с внутренней стороны имеет лопасти, сдвинутые по высоте относительно лопастей вала, вал полый, электронагреватель выполнен в виде трубчатого электронагревателя, закреплённого на центральной части вала, на минимальном расстоянии от датчика температуры, обеспечивающем свободное вращение вала и электронагревателя, спираль которого соединена одним выводом с регулятором мощности электронагревателя, а другим - с заземлённым корпусом камеры через проложенные в полости вала теплостойкие провода, контактные кольца, закреплённые на валу, и щётки.

Сущность предполагаемого изобретения поясняется чертежом (фиг. 1).

Заявляемое устройство содержит расположенную вертикально теплоизолированную цилиндрическую камеру 1 с окнами 2, 3 и 4 соответственно для аспирации, загрузки и выгрузки зерна. В камере по осевой линии установлен полый вал 5, имеющий по всей длине радиально расходящиеся лопасти 6. Такие же лопасти 7 прикреплены и к внутренней стенке камеры 1 со сдвигом по высоте относительно лопастей 6. Вал 5 соединён с выходным валом мотор-редуктора 8, функционально связанного через регулятор частоты вращения 9 с датчиком 10 температуры зерна, расположенным в камере непосредственно ниже электронагревателя. В центральной части вала установлен нагреватель 11 в виде трубчатого электрического нагревателя (ТЭНа), разделяющий камеру 1 на зону 12 предварительного нагрева и увлажнения, зону 13 обжарки, зону 14 охлаждения зерна и функционально связанный с регулятором 15 мощности нагрева. При этом связь спирали электронагревателя одним выводом с регулятором 15, а другим выводом с заземлённым корпусом 1 осуществлена через проложенные в полости вала теплостойкие провода 16, закреплённые на валу контактные кольца 17 и 18 и щётки 19 и 20.

Работает устройство для обжарки зерна следующим образом.

Камера 1 заполняется зерном, включается мотор-редуктор 8 и нагреватель 11 на мощность, заданную оператором с помощью регулятора 15 (например, автотрансформатора). Поскольку в начальный момент температура зерна в зоне расположения датчика 10 ниже заданной, регулятор 9 частоты вращения выходного вала мотор-редуктора и, следовательно, вала 5 устанавливает минимальную частоту вращения вала, обеспечивающую интенсивность перемешивания зерна достаточную для того, чтобы зерно не пригорало. Минимальной будет и скорость продвижения зерна в направлении сверху вниз, так как выход зерна из камеры целиком определяется частотой вращения нижних лопаток вала, выбрасывающих зерно через окна 4.

По мере нагрева зерна и воздуха, заполняющего пространство между зёрнами, за счёт естественной конвекции начнётся перемещение воздуха в направлении снизу-вверх навстречу потоку зерна. При этом он будет забирать тепло от нагретого зерна в зоне 14, и отдавать его более холодному зерну в зоне 12.

Как только температура зерна достигнет заданный для обжарки уровень, переходный период работы устройства закончится, и оно перейдёт в рабочий режим. В этом режиме, если температура зерна несколько превысит заданную, регулятор частоты вращения по сигналу датчика температуры увеличит частоту вращения мотор-редуктора и вала 5 (а следовательно, и скорость перемещения зерна) настолько, что нарастание температуры зерна прекратится, так как уменьшится время прохождения его через зону нагрева. И, наоборот, при случайном отклонении температуры зерна в меньшую сторону регулятор 9 уменьшит скорость вращения мотор-редуктора. Температура вернётся тем самым на заданный уровень и будет поддерживаться на нём описанным выше образом в течение всего рабочего периода устройства. При этом мощность нагрева и, следовательно, производительность устройства может изменяться по желанию оператора с помощью регулятора 15.

Поскольку большая часть тепла уходящего после обжарки зерна будет передаваться воздушным потоком зерну, поступающему на обжарку (в зону 13), потребная мощность нагревателя, а с ней и потребляемая нагревателем энергия будет расходоваться в основном только на покрытие потерь тепла через теплоизоляцию и испарения содержащейся в зерне влаги. Это значительно меньше, чем в случае отсутствия рекуперации тепла.

В любом случае температура обжарки зерна выше температуры испарения содержащейся в нём влаги. Поэтому при поступлении зерна в зону обжарки происходит испарение влаги, и перенос её в виде паровоздушной смеси в верхние более холодные слои зерна (зона 12). В этих слоях происходит конденсация пара, повышение за счёт этого температуры зерна и дополнительное его увлажнение.

Так как продвижение зерна происходит сверху вниз, в зону обжарки будет поступать всё более увлажнённое зерно и, следовательно, во всё большем объёме будет происходить вытеснение влаги и тепла в зону 12 предварительного нагрева и увлажнения. По истечению некоторого переходного периода влажность зерна в зоне 12 достигнет 100%, а температура – 100 °С. В дальнейшем пар будет частично конденсироваться на вновь поступающем через окно 3 зерне, имеющем температуру ниже 100 °С. Излишки пара вместе с воздухом будут уходить через окна аспирации 2 в атмосферу.

При этом поскольку электронагреватель расположен внутри потока зерна и вращается вместе с валом, уменьшаются потери тепловой энергии в окружающее пространство, повышается равномерность распределения тепла по поперечному сечению потока, а в связи с тем, что контакт поверхности электронагревателя с отдельными частицами зерна осуществляется на очень короткое время, исключается их подгорание и, следовательно, повышается качество обжарки. Этим и достигается решение задачи предполагаемого изобретения.

Источники информации

1. Патент RU № 2629741 C1, кл. a23L3/40 (2006/01) Устройство для обжарки зерна / Петько В.Г. (RU), заявитель и патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Оренбургский государственный аграрный университет» (RU). Заявка 2016118940, заявлено 16.05.2016, опубл. 31.08.2017 Бюл. №25.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. В устройстве для обжарки фуражного зерна, содержащем установленную вертикально цилиндрическую теплоизолированную камеру с окнами для аспирации, загрузки и выгрузки зерна, снабжённый регулятором мощности нагреватель, расположенный на уровне средней части камеры, имеющий лопасти вал с приводом от мотор-редуктора, проходящий соосно вдоль камеры, связанный через регулятор частоты вращения вала с мотор-редуктором датчик температуры, размещённый в слое зерна по уровню ниже электронагревателя, камера с внутренней стороны имеет лопасти, сдвинутые по высоте относительно лопастей вала, вал полый, электронагреватель выполнен в виде трубчатого электронагревателя, закреплённого на центральной части вала, на минимальном расстоянии от датчика температуры, обеспечивающем свободное вращение вала и электронагревателя, спираль которого соединена одним выводом с регулятором мощности электронагревателя, а другим - с заземлённым корпусом камеры через проложенные в полости вала теплостойкие провода, контактные кольца, закреплённые на валу, и щётки. Изобретение позволяет повысить энергоэффективность и качество обжарки зерна. 1 ил.

Устройство для обжарки фуражного зерна, содержащее установленную вертикально цилиндрическую теплоизолированную камеру с окнами для аспирации, загрузки и выгрузки зерна, снабжённый регулятором мощности нагреватель, расположенный на уровне средней части камеры, имеющий лопасти вал с приводом от мотор-редуктора, проходящий соосно вдоль камеры, связанный через регулятор частоты вращения вала с мотор-редуктором датчик температуры, размещённый в слое зерна по уровню ниже электронагревателя, камера с внутренней стороны имеет лопасти, сдвинутые по высоте относительно лопастей вала, отличающееся тем, что вал полый, электронагреватель выполнен в виде трубчатого электронагревателя, закреплённого на центральной части вала, на минимальном расстоянии от датчика температуры, обеспечивающем свободное вращение вала и электронагревателя, спираль которого соединена одним выводом с регулятором мощности электронагревателя, а другим - с заземлённым корпусом камеры через проложенные в полости вала теплостойкие провода, контактные кольца, закреплённые на валу, и щётки.