УСТАНОВКА ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ СУШКИ ПОРОШКОВ
POWDER DRYING BATCH PLANT

Изобретение относится к технике сушки мелкодисперсных порошкообразных материалов и может быть использовано для сушки мелкодисперсного октогена, используемого в производстве смесевого твердого ракетного топлива. Установка может найти применение в других отраслях промышленности для сушки различных порошкообразных материалов.
В ряде случаев, например при проведении исследований в лабораторных условиях или в опытном производстве, требуется произвести сушку небольших количеств порошкообразного материала (от нескольких десятков граммов до нескольких килограммов). Особенно это относится к опытным работам с взрывоопасными продуктами, например с октогеном. В таких случаях применение промышленных сушилок непрерывного действия, например сушилок с кипящим слоем (см. в кн. М.В.Лыков «Сушка в химической промышленности» изд. «Химия», М., 1970, стр.191-220), нецелесообразно, поскольку они для сушки малых количеств материала неэкономичны. Кроме того, они имеют ряд существенных недостатков:
- значительный унос частиц материала из кипящего слоя;
- усложнение конструкции сушильных установок в связи с необходимостью очистки отходящих газов от уносимых частиц материала, что особенно актуально при сушке взрывоопасных порошков.
Известны промышленные сушилки периодического действия (см. в кн. М.В.Лыков. «Сушка в химической промышленности» изд. «Химия», М., 1970, стр.136-147). К таким относятся, например, тоннельные сушилки. Широко распространены вакуум-сушильные шкафы (см. в кн. А.Г.Касаткин «Основные процессы и аппараты химической технологии», изд. «Химия», М., 1973, стр.624). Это простейшие контактные сушилки периодического действия, которые используются в малотоннажных производствах.
Основным недостатком таких сушилок является значительная длительность процесса сушки материала в неподвижном слое.
Кроме того, в случае применения таких сушилок для сушки взрывоопасных материалов (в том числе и октогена), к недостаткам необходимо отнести:
- наличие опасных ручных операций, связанных с загрузкой исходного материала на лотки и также с выгрузкой высушенного материала из лотков;
- наличие опасной ручной операции разрушения агломератов продукта, которые, как правило, образуются при сушке порошкообразных материалов в неподвижном слое.
Указанных недостатков лишена сушилка для периодической сушки по патенту ПНР №136321, класс МКИ F26B 17/14, заявл. 26.04.1982, принятая за прототип. Данная сушилка представляет собой сушильную камеру с загрузочным бункером и газораспределительной перегородкой. Под газораспределительной перегородкой в нижней части сушильной камеры расположена система подачи теплоносителя (подогретого сжатого воздуха). Выгрузка высушенного продукта осуществляется секторным затвором. В сушилке предусмотрена продувка теплоносителя через слой продукта, сушка происходит в кипящем слое, что интенсифицирует процесс.
Однако этот аппарат также имеет недостатки:
- унос частиц материала из кипящего слоя;
- не предусмотрено усреднение порции высушенного материала. Усреднение необходимо, чтобы получать стабильные воспроизводимые баллистические и физико-механические характеристики смесевого твердого ракетного топлива;
- не предусмотрено разрушение агломератов продукта, образующихся в процессе сушки;
- наличие трущихся пар в секторном затворе не безопасно при выгрузке чувствительной к механическим воздействиям мелкодисперсной фракции октогена.
Технической задачей предлагаемого изобретения является исключение уноса частиц при продувке слоя материала теплоносителем, усреднение высушенной порции октогена, повышение безопасности при разрушении агломератов, при загрузке и выгрузке материала.
Технический результат достигается за счет того, что в установке периодического действия для сушки порошков, состоящей из сушильной камеры с газораспределительной перегородкой и системы подвода теплоносителя, сушильная камера выполнена цилиндроконической и разделена на секции радиальными перегородками, в центре ее установлен цилиндрический рассекатель с конусным наконечником, система подвода теплоносителя состоит из поддона, разделенного совместно с газораспределительной перегородкой на секции радиальными перемычками, каждая секция поддона снабжена регулятором подачи теплоносителя и штуцером. Со стороны меньшего диаметра усеченного конуса сушильной камеры имеется переходной патрубок, на котором установлен штуцер для отвода отработанного теплоносителя, а также закреплены две цапфы, установленные в опорах с возможностью вращения, одна из цапф соединена с реверсивным приводом, вторая имеет втулку с двумя диаметрально расположенными кулачками, взаимодействующими с двумя датчиками. На втором торце переходного патрубка закреплен обратный конус с фланцем, к которому закреплен болтами контейнер, снабженный клапаном выгрузки и колесами. На цилиндрической обечайке контейнера имеются две диаметрально установленные бобышки. На уровне цапф на переходном патрубке закреплен опорный кронштейн, в котором вертикально с возможностью вращения установлен винт со штурвалом, взаимодействующий с гайкой и вилкой, несущей две штанги с подхватами, взаимодействующими с бобышками контейнера.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется фигурами 1…5.
На фиг.1 показан общий вид установки периодического действия для сушки порошков в исходном положении после закрепления к сушильной камере контейнера с продуктом.
На фиг.2 показана установка периодического действия для сушки порошков в положении, когда проводится операция сушки.
На фиг.3 показано поперечное сечение сушильной камеры над газораспределительной перегородкой.
На фиг.4 показан вид слева на механизм подъема контейнера.
На фиг.5 показан разрез сушильной камеры с видом сверху на механизм подъема контейнера.
Где: 1 - сушильная камера;
2 - система подачи теплоносителя;
3 - газораспределительная перегородка;
4 - цапфа;
5 - опора;
6 - реверсивный привод;
7 - втулка с кулачками;
8 - датчик;
9 - обратный конус;
10 - контейнер;
11 - бобышка;
12 - штуцер подвода теплоносителя;
13 - штуцер отвода отработанного теплоносителя;
14 - клапан выгрузки;
15 - колесо;
16 - переходный патрубок;
17 - рассекатель с конусным наконечником;
18 - рама;
19 - радиальная перегородка;
20 - подхват;
21 - штанга;
22 - вилка;
23 - радиальная перемычка;
24 - датчик;
25 - поддон;
26 - регулятор подачи теплоносителя;
27 - штурвал;
28 - опорный кронштейн;
29 - защитный колпак штанги;
30 - защитный чехол штанги;
31 - кронштейн;
32 - защитный колпак винта;
33 - гайка.
34 - защитный чехол винта;
35 - винт.
Установка периодического действия для сушки порошков включает в себя сушильную камеру 1 и контейнер 10, соединенные между собой болтами. Сушильная камера 1 снабжена системой подачи теплоносителя 2 (подогретого сжатого воздуха) с поддоном 25. Теплоноситель подается в поддон 25 через штуцер 12 и регулятор подачи теплоносителя 26. Между сушильной камерой 1 и контейнером 10 в зоне переходного патрубка 16 установлен штуцер отвода отработанного теплоносителя 13. Между корпусом сушильной камеры 1 и поддоном 25 закреплена газораспределительная перегородка 3. В центре сушильной камеры 1 установлен рассекатель с конусным наконечником 17. Сушильная камера 1 разделена на несколько (2…6) секций радиальными перегородками 19. Поддон 25 с газораспределительной перегородкой 3 также разделены на 2…6 секций радиальными перемычками 23. Каждая секция поддона 25 снабжена регулятором подачи теплоносителя 26, что позволяет подавать под газораспределительную перегородку 3 заданное количество подогретого сжатого воздуха, которое обеспечивает скорость отходящего потока теплоносителя ниже скорости витания частиц порошка и, таким образом, исключить унос порошка во время операции сушки. Рассекатель с конусным наконечником 17 служит для равномерного распределения порошка при его загрузке из контейнера 10 в сушильную камеру 1. Радиальные перегородки 19 и радиальные перемычки 23 обеспечивают равномерное воздействие теплоносителя на порошок на всей площади газораспределительной перегородки 3 при условии поочередной подачи теплоносителя в каждую секцию. Создание равных условий сушки в каждой секции повышает эффективность процесса за счет оптимизации времени сушки загруженной порции порошка.
Корпус сушильной камеры 1 имеет цилиндроконическую форму. Меньшее основание конической части сушильной камеры 1 стыкуется с переходным патрубком 16, который, в свою очередь, переходит в обратный конус 9 с фланцем на большем основании. К этому фланцу прикрепляется болтами контейнер 10. К переходному патрубку 16 прикреплены две цапфы 4, а также опорный кронштейн 28. Цапфы 4 служат для установки сушилки на опоры 5, установленные на раме 18. Одна из цапф связана с реверсивным приводом 6. На второй цапфе закреплена втулка 7 с двумя кулачками, взаимодействующими с двумя датчиками 8 и 24. На каждой цапфе имеется кронштейн 31 с отверстиями, в которых перемещаются штанги 21. Это обеспечивает вертикальное перемещение штанг 21 с подхватами 20 и соответственно контейнера 10 при его подъеме для поджатия к фланцу обратного конуса 9 и при опускании его на колеса 15 после окончания процесса сушки и перегрузки высушенного продукта из сушильной камеры 1 в контейнер 10. Штанги 21 жестко крепятся к лучам вилки 22, которые прикреплены к гайке 33. Гайка 33 соединена с опорным кронштейном 28 винтом 35, который установлен во втулке опорного кронштейна 28 с возможностью вращения. Винт 35 приводится во вращение вручную с помощью штурвала 27. Вращая штурвал 27, можно поднимать или опускать вилку 22 и соответственно через штанги 21 и подхваты 20 контейнер 10. Винт 35 и места трения штанг 21 предохранены от попадания пыли защитными колпаками 29 и 32 и защитными эластичными чехлами 30 и 34.
На цилиндрической обечайке контейнера 10 закреплены две бобышки 11, а в нижней части контейнера имеется клапан выгрузки 14. Контейнер 10 снабжен четырьмя колесами 15, два из которых поворотные.
Установка периодического действия для сушки порошков работает следующим образом. Вначале включением привода 6 сушильная камера 1 устанавливается в верхнее положение (см. фиг.1), которое принято за исходное. Это положение контролируется датчиком 8, который дает сигнал на остановку привода 6 в исходном положении установки. Затем под сушильную камеру 1 подкатывают открытый контейнер 10 с загруженным для сушки порошком. Вращением штурвала 27 с винтом 35 гайка 33 вместе с вилкой 22 поднимается. Подхваты 20 входят в контакт с бобышками 11, и производится подъем контейнера 10 к фланцу обратного конуса 9. Болтами сушильную камеру 1 герметично скрепляют с контейнером 10. Затем включением привода 6 в режиме реверса переводят сушильную камеру 1 в рабочее положение (фиг.2). Привод отключается при срабатывании датчика 24, с помощью которого контролируется рабочее положение сушильной камеры 1. При этом контейнер 10 устанавливается над сушильной камерой 1 и порошок под собственным весом из контейнера 10 пересыпается в сушильную камеру 1.
Через штуцеры 12 и регуляторы подачи теплоносителя 26 включают подачу в одну из секций поддона 25 теплоносителя, который проходит через газораспределительную перегородку 3 и через слой высушиваемого продукта и затем отводится через штуцер 13. Через заданное время подача теплоносителя переключается на следующую секцию, и так циклически поочередно в каждой секции происходит сушка порошка на всей поверхности газораспределительной перегородки 3 сушильной камеры 1.
После окончания процесса сушки сушильная камера 1 с контейнером 10 возвращаются в исходное положение. Высушенный продукт из сушильной камеры 1 пересыпается в контейнер 10.
При необходимости имеется возможность многократного пересыпания продукта из сушильной камеры 1 в контейнер 10 и обратно, т.е. установку можно использовать как усреднитель высушенной порции продукта. Одновременно во время этой операции усреднения происходит разрушение образовавшихся во время сушки агломератов высушиваемого порошка.
После окончания операций сушки и усреднения установку устанавливают в исходное положение, продукт пересыпается в контейнер 10. Контейнер отсоединяют от сушильной камеры 1 и вращением штурвала 27 опускают колесами на пол. Затем контейнер закрывают и перемещают на следующую фазу. Установка периодического действия для сушки порошка готова к принятию следующего контейнера с влажным продуктом.
Предложенная конструкция установки периодического действия для сушки порошков позволяет исключить унос порошка при сушке, обеспечить усреднение высушенной порции порошка, повысить безопасность при разрушении агломератов, а также при загрузке и выгрузке взрывоопасных порошков, например при сушке октогена.
Установка периодического действия для сушки порошков испытана в условиях опытного производства ФГУП «НИИПМ» с положительными результатами.