Гелиосушилка Советский патент 1993 года по МПК F26B3/28 

Изобретение относится к области текстильной промышленности и гелиотехники и может быть использовано для сушки волокнистых и сыпучих материалов, в частности, для первичной хлопка сырца.

Цель изобретения - экономия.энергии . путем использования ветрового напора,

На фиг. 1 представлена общая схема гелиосушилки (вертикальный разрез), на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - схема действия конических теплоулавливателей; на фиг. 4 - схема крепления вытяжной трубы с солнечными коллекторами; на фиг. 5 - схема приточного канала с собирательной линзой и зеркальным элементом (поперечный разрез); на фиг, 6 - схема цилиндрического зеркала (вид сверху); на фиг. 7 - схема крепления на оси кольца с разрезом; на фиг. 8 - схема крепления конических теплоулавливателей, граблей, решет и схема расположения в них вырезов, а также конструкция цилиндрического зеркала.

Гелиосушилка состоит из вертикальной камеры 1, внутри которой по высоте неподвижно закреплены решета 2,3,4, выполненные в виде дисков с отверстиями 5. По центру камеры с возможностью вращения установлена ось 6, на которой закреплены грабли 7 и которая кинематически связана с приводом, выполненным в виде электродвигателя 8.

Для повышения надежности сушилка установлена на плиту 9.

Камера 1 снабжена дном 10 и крышкой 11.

Дно 10 выполнено из теплоизоляционного материала (оргалита, дерева, пластика), К дну 10 снизу прикреплена зеркальная пленка 12.

Крышка 11 изготовлена из теплопроводного материала и помещена в теплоизоляционную окантовку 13. В крышке 11 выполнены отверстия 14.

Над крышкой 11 размещен концентратор солнечной энергии, выполненный в виде собирательной сферической линзы 15, в фокальном пространстве которого расположен центральный участок первой (фиг. 1, 2. 4).

Линза 15 может быть отлита целиком, а может быть собрана из отдельных фрагментов. По центру линзы 15 установлена вытяжная труба 16. Для повышения тяги труба 16 окрашена в черный цвет, снабжена солнечными концентраторами в виде сферических линз 17 и поворотным ветровым вытяжным патрубком 18. Вытяжная труба 16 закреплена неподвижно на крышке 11 и помещена в отверстие, выполненное в линзе 15. т. е. последняя расположена коаксиально трубе

16. В этом случае основание трубы 16 расположено в фокальном пространстве линзы 15. Для обеспечения выхода воздуха на торце трубы 16 выполнены отверстия 19

(фиг. 1,4).

. Для уменьшения теплообмена трубы 16

с окружающим пространством сферические линзы 17 размещены друг над другом, причем каждая нижняя из них частично размещена в полости верхней.

В нижней части камеры 1 выполнены отверстия в виде окон 20, и установлена с возможностью вращения полая муфта 21, расположенная коаксиально на камере 1. К

муфте 21 подсоединено устройство для подачи агента сушки - воздуха, которое выполнено в виде ветронадувного патрубка 22 и приточного канала 23, который помещен в прозрачную оболочку, выполненную в виде

цилиндрической линзы 24, и под которым расположен зеркальный элемент 25 из пленки. Муфта 21 и приточный канал 23 для обеспечения поворота вокруг камеры 1 снабжены опорными колесами 26 и 27 (фиг.

1 и 5).

На камере 1 коаксиально закреплены конические теплоулавливатели 28, 29, 30, в пазухах которых в камере 1 выполнены отверстия 31. При этом конусность теплоулавливателей у

28,29,30 уменьшается сверху вниз, т.е. угол |, а, образованный вертикальный осью и поверхностью верхнего конического тепло- улавливателя 28, больше, чем угол / нижерасположенного теплоулавливателя

29 и т. д., т. е. a fi y . Для уменьшения удельной поверхности теплообмена, т. е. для снижения соотношения поверхности к объему, обрамляемому этой поверхностью, угол конусности верхнего теплоулавливателя 28 равен или меньше 45°.

Для улучшения поглощения солнечной энергии труба 16, корпус камеры 1, его крышка 11, теплоулавливателя 28, 29 и 30 с наружной стороны, патрубки, 18 и 22, лриточный канал 23 окрашены в черный цвет, а внутренняя поверхность теплоулавливателей 28, 29 и 30 выполнена зеркальной.

Для повышения надежности, а также для того, чтобы привод в виде электромотора 8 не затенял камеру 1, ее крышку 11 или другие элементы/он расположен под камерой 1 на плите 9, а кинематическая связь его с осью 6 осуществлена через червячную передачу, выполненную в виде червячного вала 31, приводимого электромотором 8, и червячной шестерни 32, закрепленной на нижнем конце оси 6.

Камера 1 снабжена загрузочным устройством, состоящим из транспортера 33 и

приемного бункера 34 и дозатора (не обозначено). Для уменьшения затенения линзы 15 и теплоулавливателей 28, 29 и 30 приемный бункер 34 и транспортер 33 размещены на боковой теневой стороне камеры 1 (фиг. 1, 2 и 7).

Для уменьшения затенения и повышения надежности дозатор загрузочного устройства выполнен в виде кольца 35 с разрезом, зафиксированного с помощью пластин 36 на центральной оси б, на кото- . рой закреплены и грабли 7. Кромки выреза кольца 35 заточены для того, чтобы обеспечить отрезание порции хлопка-сырца или другого сырья (фиг. 1 и 7).

Для облегчения обслуживания сушилки и выгрузки высушенного сырья в нижней части камеры 1 выполнено окно 37 с шибером (не обозначено), а выгружной узел в виде транспортера 38 размещен под нижним решетом 4 в окне (не обозначено), вы- полненном в дне камеры 10. Это необходимо для обеспечения поворота раструба 22 и муфты 21. Под решетом 4 в камере 1 закреплен перфорированный желоб 39, который необходим для подачи высушенного сырья на транспортер 38, а отверстия в нем необходимы для пропуска воздуха, .Для улучшения использования солнечной энергии на плите 9 с возможностью перемещения вокруг камеры 1 установлено собирательное цилиндрическое зеркало 40, закрепленное на каркасе 41 с колесами 42 (фиг. 1, 2, 6 и 8).

Для повышения надежности и с целью быстрого уменьшения парусности зеркала

40при большом ветре оно выполнено из пленочных полотнищ 43, а каркас 41 зеркала 40 выполнен в виде решетки с горизонтальными дугами 44, при этом одной кромкой полотнище закреплено на каркасе

41с помощью эластичных элементов 45, а другой на катушке 46, которая установлена на каркасе.

Дисковые решета 2,3.4 зафиксированы в камере 1 неподвижно и снабжены секторными вырезами 47, при этом грабли 7 и вырезы 45 нижележащих решет 3 смещены относительно верхних на угол а , т. е. на угол сектора, в направлении, противоположном вращению оси 6 и граблей 7 (фиг. 7, 8). При этом выход бункера 35 загрузочного устройства расположен не над вырезом 47 верхнего решета 2, а над его перфорированной поверхностью. Кроме того, в положении верхних граблей 7 за вырезом 47 верхнего решета 2,, острая кромка выреза кольца 35 дозатора закрывает боковое окно в камере 1, с помощью которого последняя сообщается с бункером 35,

Работает гелиосушилка следующим образом. Вытяжной патрубок 18 благодаря наличию флюгера устанавливается по ветру, т. е. в направлении от ветра, что создает уси- ленную тягу. Этому же способствует наличие ветронадувного патрубка 22, который благодаря наличию плиты 9, колес 26, 27 и муфты 21. оснащенной манжетами, легко устанавливается против ветра. В результате

0 образуется два своеобразных воздушных насоса, соединенных последовательно: один напорный, а другой эжекторный (вакуумный), что усиливает воздушный поток в камере 1. проходящий через отверстия 5 в

5 желобе 39 решет 4, 3, 2 и сырье. Кроме того, благодаря наличию конусных теплоулавливателей 28, 29, 30 улучшается использование энергии ветра, так как воздушный поток, отражаясь от верхней поверхности

0 нижерасположенного теплоулавливателя 30 попадает в пазуху вышерасположенного теплоулавливателя 29 и направляется в отверстия 31. выполненные в камере 1. Также действуют и вышерасположенные тепло5 улавливатели 29 и 28,

Воздушный поток выходит через отверстия 14 крышки 11 в полость линзы 15, откуда через вырезы 19 поступает в вытяжную 16, ;да а. , заелся ветром

0 благодаря наличию по--:, тнто патрубка 18.

Воздушный поток резко усиливается благодаря тому, что вытяжная труба 16 зачернена и размещена внутри сферических

5 линз 17, которые способствуют ее нагреванию и уменьшают теплообмен, так как они частично размещены друг в друге.

Сферические линзы 17 фокусируют тепловые лучи на трубу 16 при любом положе0 нии солнца. Точно так же действует и линза 15, которая фокусирует солнечную энергию в основании трубы 16, что резко усиливает ее тягу. Одновременно линза 15 способствует нагреванию крышки 11, что также усиливает

5 тягу в камере 1. Кроме того, наличие сферической линзы 15, а также теплоизоляционной окантовки 13 предотвращает теплообмен крышки 11 с окружающим пространством и линзой 15.

0 Одновременно воздушная тяга усиливается благодаря наличию конических тепло- улавливателей 28, 29 и 30, так как нагреваемый в их пазухах воздух стремится вверх в отверстия камеры 1.

5 Конические теплоулавливатели 28, 29 и 30 кроме того уменьшают теплообмен камеры 1 с окружающим пространством, так как внутренняя их сторона выполнена зеркальной, т.е. камера 1 расположена в своеобразном термосе.

Кроме того, благодаря наличию тепло- улавливателей 28. 29 и 30 и выполнению их с конусностью меньше 45°, снижается соотношение поверхности теплообмена к объему.

Одновременно теплоулавливатели. -28, 29 и 30 создают ловушку солнечной энергии, так как их конусность уменьшается сверху вниз. Благодаря последнему солнечные лучи, особенно в утреннее и вечернее время, падают на наружную поверхность нижнего теплоулавливателя 30 и хорошо поглощаются им, тепло передается камере 1 и воздуху, расположенному в пазухе вышерасположенного теплоулавливателя 29. .Часть поглощенных лучей попадает на зеркальную внутреннюю поверхность вышерасположенного теплоулавливателя 29 и 28 и отражается на черную поверхность камеры 1. Камера 1 нагревается, тепло, исходящее от нее, отражается внутренними зеркальными Поверхностями теплоулавливателей 28,29 и 30. Все это обеспечивает хорошее использование солнечной энергии.

В течение дня солнца как бы переходит от нижнего теплоулавливателя 30 на верхний 28, что также улучшает использование солнечной энергии. Так как в утренние часы нагревается большая проективная поверхность, а в дневное время - меньшая, но зато более интенсивно, то обеспечивается относительно высокая стабильность сушки (фиг. 1,3, 8).

Сушка улучшается благодаря тому, что солнечная энергия собирается на приточный канал 23 линзой 24, при этом расположенное внизу зеркало 25 уменьшает теплопотери. Последнему способствует и то, что дно 10 камеры 1 выполнено из теплоизоляционного материала и снабжено зеркальной оболочкой 12. В результате в камеру 1 поступает подогретый поток воздуха.

Благодаря расположению электромотора 8, червячного вала 31 и шестерни 32 достигается не только высокая надежность и удобства в обслуживании, но и предотвращается затенение теплоулавливателей 28, 29, 30, линз 24 и 15, Этому же способствует и установка транспортера 33 и бункера 34 на боковой теневой стороне камеры, а также выполнение дозатора в виде разрезного кольца 35 внутри камеры 1.

С теневой стороны камеры 1 располагается зеркало 40, которое перемещается на колесах, по мере изменения направления на солнце. Зеркало 40 направляет солнечные лучи на затемненную поверхность конусовидных теплоулавливателей 28, 29 и 30 и камеры 1. Кроме того, оно способствует

уменьшению теплообмена -сушилки с окружающей средой. Все это обеспечивает наиболее полное использование солнечной энергии и ветра.

5При сильном ветре зеркальные пленочные полотнища 43 зеркало 40 наматываются на катушки 46, что резко снижает парусность. При отсутствии сильного ветра катушка 46 освобождается и под действием

0 эластичных элементов 45 полотнища 43 натягиваются на решетчатый каркас 41, так как они размещены по наружной стороне дуг 44 (фиг. 6. 8).

Сырье поступает сверху вниз, т. е. пер5 вондчально на верхнее решето 2, затем на нижние решета 3, 4, и потом на желоб 39 и транспортер 38.

Навстречу сырью движется сухой воздух, т. е. чем выше расположено сырье, тем

0 влажнее оно. Это очень важно для усиления тяги, так влажный и подогретый воздух намного легче сухого, так как молекулярная масса сухого воздуха равна 29, а водяного пара 18. При такой подаче воздуха и сырья

5 в камеру 1 резко усиливается воздушный поток, что ускоряет процесс сушки.

Сырье перемещается в камере следующим образом. Ось 6 с граблями 7 и кольцо 34 вращается электромотором 8, крутящий

0 момент от которого передается через червячную передачу, т. е. скорость вращения резко уменьшена. Как только вы рез в кольце 34 совместится с окном в камере 1, то из бункера 35 сырье начнет поступать на верх5 нее решето 2. Вращаясь вместе с осью 6, кольцо 34 постепенно закроет доступ сырья на решето 2 и отрежет острой кромкой порцию, например, хлопка-сырца. В дальнейшем грабли 7 перемещают сырье по решету

0 2 к вырезу 47 в нем. Сырье через указанный вырез 47 падает с верхнего решета 2 на досушку на нижерасположенное решето 3 и так до нижнего решета 4. После того как решето 2 освободится от сырья, через неко5 торое время на него поступит новая порция влажного сырья (фиг. 1, 7, 8).

Поскольку влажное сырье располагается сверху, а внизу сухое, то последнее не увлажняется, т. е. идет процесс досушива0 ния сверху вниз. Расположение вверху влажного сырья резко ускоряет процесс сушки за счет улучшения тяги, так как воздух, насыщенный парами воды, стремится вверх и вытесняется сухим воздухом, посту5 лающим из приточного клапана 23 и пазух конических теплоулавливателей 28, 29 и 30 через отверстия 31 в камере 1 (фиг. 1, 7, 8). Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1. Гелиосушилка, содержащая вертикальную камеру с крышкой и элементами

для размещения сырья, приточный и вытяжной каналы, узлы для загрузки и разгрузки сырья, концентраторы, расположенные над крышкой, и отражатель солнечного излучения на теплоулавливатель, расположенный снаружи камеры, отличающаяся тем, что, с целью экономии энергии путем использования ветрового напора, в крышке камеры выполнены отверстия, вытяжной канал выполнен в виде вытяжной трубы с вет- ровым поворотным устройством, установленной на крышке камеры и имеющей в нижней части отверстия, концентраторы выполнены в виде сферических линз, одна из которых нижним торцом закрепле- на на теплоизоляционной окантовке, расположенной на кромке крышки, выполненной из теплопроводного материала, и фокус этой линзы расположен на крышке, а фокусы других линз - на вытяжной трубе, в ниж- ней части камеры установлена с возможностью вращения вокруг нее полая муфта, соединенная с приточным каналом, сообщенным с камерой через выполненные в ее нижней части отверстия, снабженным ветронадувным раструбом и установленными соответственно над и под каналом цилиндрической линзой и зеркальным элементом, а теплоулавливатель выполнен в биде ряда установленных одна над другой конических насадок с конусностью, уменьшающейся сверху вниз, при этом стенки камеры между насадками перфорированы, а стенки насадки с наружной стороны выполнены зачерненными, с внутренней -зер- кальными.

2.Гелиосушилка по п. 1, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что приточный канал, муфта и отражатель, выполненный в виде цилиндрического собирательного зеркала, снабжены опорными колесами.

3.Гелиосушилка по п. 1, о т л и ч a tout а я с я тем, что дно камеры выполнено из теплоизоляционного материала и покрыто зеркальной пленкой.

4.Гелиосушилка по п. 1, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что элементы для размещения сырья выполнены в виде закрепленных к камере по ее высоте решет, по центру камеры установлена с возможностью вращения вертикальная ось с прикрепленными к ней граблями, расположенными над каждым решетом, узел для загрузки сырья выполнен в виде бункера, размещенного снаружи в верхней части камеры и дозатора, выполненного в виде кольца с вырезом, закрепленного жестко на оси с помощью пластин, а узел разгрузки расположен над нижним решетом и снабжен перфорированным желобом.

5.Гелиосушилка по пп. 1и 2, отличающая с я тем, что цилиндрическое собирательное зеркало выполнено в виде полотнищ пленки, закрепленных одной стороной к цилиндрическому сетчатому каркасу с помощью эластичных элементов, а другой стороной -, к катушке, установленной на каркасе.

6.Гелиосушилка по п. отличающаяся тем, что сферические линзы с фокусом на вытяжной трубе расположены одна над другой, причем каждая нижняя частично размещена в полости верхней.

f f Я

23

Фи. 5

№

f5 /ft

(Pt/zf

Фие.6

Изобретение относится к текстильной промышленности и геолиотехнике и может быть использовано для сушки волокнистых и сыпучих материалов, в частности для первичной обработки хлопка-сырца. Пневмоме- ханическая гелиосушилка состоит из 13 . /I 27г5 г0 f камеры 1 с Отверстием 31, коническими теп- лоулавливателями 28, 29, 30. крышкой 11, дном 10, линзой 15, вытяжной трубой 16 с солнечными коллекторами 17 и вытяжным патрубком 18. Кроме того, камера снабжена решетками 2, 3, 4, окнами 20, муфтой 21 с приточным каналом 23, оснащенным ветро- надувным патрубком 22, зеркалом 25 и линзой 24. По центру камеры с возможностью вращения установлена ось с граблями 7 и кольцом 34 с вырезом. Сушилка снабжена боковым загрузочным устройством, решета 2,3,4 - секторными вырезами 7 и нижним транспортером 38 и перфорированным желобом 39. Камера 1 установлена на плиту 9. на которой размещены привод оси 6 и цилиндрическое зеркало 40, оснащенное каркасом 41 и колесами 42. 5 з. п. ф-лы, 8 ил. 8 s-fe 00 OJ ю XJ СА 3837 V 39 42

Sf

te

Фиг. В

#

to