УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУШКИ ТОРФА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к технике сушки дисперсных материалов и может быть использована для сушки торфа.
Известно устройство для сушки дисперсных материалов, например низинного торфа [1. Авторское свидетельство СССР №1374017, 4 МПК F26 В 17/20, 11/14, опубликованное 15.02.1988 г.]. Эта сушилка содержит корпус, над перфорированным днищем которого параллельно установлены два винтовых ротора, вращающихся в противоположных направлениях. Над днищем между роторами установлен сопловый коллектор с двускатной боковой поверхностью, имеющей сопла, расположенные в шахматном порядке. Днище корпуса снабжено коробом с патрубком для подвода основного теплоносителя. Корпус имеет также выводы для подачи сырого торфа и выдачи высушенного торфа. В верхней части корпуса размещен трубопровод отработавшего теплоносителя, внутри которого установлен лопастной винтовой завихритель. К нижней части завихрителя посредством тангенциальных сопл подсоединен трубопровод дополнительного теплоносителя.
Недостатком указанного устройства является сложность его конструкции, связанная с наличием вращающихся винтовых роторов, а также высокий расход электроэнергии для обеспечения вращения винтовых роторов и лопастного винтового завихрителя.
Известно устройство для сушки торфа [2. Патент РФ №2301387, F26B 17/10 (2006/01), опубликован 20.06.2007 г.], которое является наиболее близким по совокупности существенных признаков к обоим вариантам заявляемой полезной модели, и взято за прототип для каждого заявляемого варианта. Это устройство содержит рабочую камеру, в стенках которой выполнены выводы для подачи сырого и выгрузки высушенного торфа. При этом вывод для подачи сырого торфа выполнен в верхней части рабочей камеры, а
вывод для выгрузки высушенного торфа размещен в средней зоне рабочей камеры в одной из ее боковых стенок. В нижней части рабочей камеры выполнены два отверстия, для подвода горячего воздуха, используемого для создания псевдоожиженного кипящего слоя. В верхней части рабочей камеры выполнено отверстие для вывода из рабочей камеры отработанного горячего воздуха. Внутри рабочей камеры в ее нижней части размещен распределитель горячего воздуха, выполненный в виде горизонтально ориентированной перфорированной пластины. Эта перфорированная пластина позволяет создать направленный поток горячего воздуха, подаваемого в рабочую камеру через отверстия для подвода горячего воздуха, которые соединены с воздуховодом, второй конец которого сопряжен с источником горячего воздуха. При этом перфорация в пластине выполнена с неравномерным шагом, увеличивающимся в направлении от боковой стенки, в которой выполнен вывод для выгрузки высушенного торфа.
Устройство - прототип [2] по сравнению с аналогом [1] имеет более простую конструкцию, т.к. не содержит дополнительных устройств типа винтовых роторов и лопастного винтового завихрителя. Интенсивность сушки торфа в данном устройстве обеспечивается за счет выпаривания находящейся в торфе влаги в процессе образования псевдоожиженного кипящего слоя торфа под воздействием аэродинамических сил восходящего потока горячего воздуха. Это устройство позволяет производить сушку торфа до влажности 15%, при этом толщина высушиваемого слоя торфа составляет не более 20 см.
Задачей полезной модели для обоих вариантов исполнения является повышение производительности устройства при одновременном снижении степени влажности высушенного торфа.
Техническим результатом для обоих вариантов, позволяющим решить поставленную задачу, является создание псевдоожиженного кипящего объема и обеспечение интенсивного перемешивания частиц торфа в этом объеме.
Технический результат достигается следующим образом. По первому варианту заявляемое устройство, как и прототип, содержит рабочую камеру с отверстием в ее верхней части для отвода воды и воздуха из зоны конденсации влаги, имеющую люки для загрузки сырого торфа и выгрузки высушенного торфа; воздуховод для подачи горячего воздуха в нижнюю часть рабочей камеры; распределитель горячего воздуха.
В отличие от прототипа устройство по первому варианту дополнительно содержит компрессор, соединенный с воздуховодом для подачи горячего воздуха. Распределитель горячего воздуха расположен ниже люка загрузки сырого торфа и выполнен в виде соединенной с воздуховодом горизонтальной трубы, поверхность которой может быть выполнена сплошной или перфорированной, и связанных с ней вертикальных перфорированных труб. Отверстия вертикальных перфорированных труб расположены по спирали или сгруппированы на различных уровнях по высоте труб, при этом отверстия смежных труб смещены относительно друг друга. Люк для выгрузки высушенного торфа расположен в днище рабочей камеры. Рабочая камера снабжена крышкой и сеткой для улавливания частиц торфа, расположенной ниже отверстия в верхней части рабочей камеры.
По второму варианту заявляемое устройство, как и прототип, содержит рабочую камеру с отверстием в ее верхней части для отвода воды и воздуха из зоны конденсации влаги, имеющую люки для загрузки сырого торфа и выгрузки высушенного торфа; воздуховод для подачи горячего воздуха в нижнюю часть рабочей камеры; распределитель горячего воздуха.
В отличие от прототипа устройство по второму варианту дополнительно содержит компрессор, соединенный с воздуховодом для подачи горячего воздуха. Люк для выгрузки высушенного торфа расположен в нижней части стенки рабочей камеры. Распределитель горячего воздуха расположен ниже люка выгрузки высушенного торфа и выполнен в виде горизонтально ориентированных перфорированных труб, размещенных над днищем рабочей камеры. Рабочая камера установлена с возможностью вращения вокруг своей
оси и наклонена в сторону люка выгрузки высушенного торфа на угол не менее 45°. Отверстия перфорированных труб расположены по спирали и смещены относительно отверстий смежных труб. Рабочая камера снабжена сеткой для улавливания частиц торфа и расположена в верхней части рабочей камеры.
Совокупность существенных признаков, которыми характеризуется устройство по первому и второму вариантам, заявителю не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели критерию «новизна».
В обоих вариантах заявляемой полезной модели распределитель горячего воздуха содержит перфорированные трубы со смещенными отверстиями относительно отверстий смежных труб. При этом в первом варианте эти трубы расположены по высоте рабочей камеры, а во втором варианте - горизонтально ориентированы и расположены над днищем камеры. По первому варианту в случае выполнения горизонтальной трубы перфорированной уменьшаются застойные явления в рабочей камере. При подаче под давлением горячего воздуха через распределитель горячего воздуха происходит диспергирование торфа на частицы и их интенсивное перемешивание по всему объему рабочей камеры, т.е. создается псевдоожиженный кипящий объем частиц торфа. При этом частицы торфа в псевдоожиженном кипящем объеме совершают сложные перемещения, вращаясь как по спирали относительно перфорированных труб, так и хаотично по объему камеры. Тем самым осуществляется интенсивное перемешивание дисперсных частиц и обеспечивается процесс конвективного выноса влаги. Вращение рабочей камеры согласно второму варианту обеспечивает дополнительное центробежное вращение частиц торфа, что еще больше усиливает интенсивность перемешивания и обеспечивает достижение требуемой степени влажности в более короткие сроки. Таким образом, оба варианта полезной модели имеют одно и то же назначение, решают одну и ту же задачу и при их реализации достигается один и тот же технический результат, следовательно, они объединены
единым творческим замыслом и соответствуют требованию единства полезной модели.
Полезная модель поясняется чертежами. На фиг.1 представлен общий вид устройства для сушки торфа по первому варианту. На фиг.2 показана схема выполнения отверстий по окружности трубы по уровням. На фиг.3 показана схема выполнения отверстий по спирали. На фиг.4 представлена схема устройства по второму варианту выполнения.
Устройство по первому варианту фиг.1 содержит рабочую камеру 1, в верхней части которой выполнены отверстие 2 для отвода воды и воздуха из зоны конденсации влаги 3. Рабочая камера 1 может быть выполнена прямоугольной или цилиндрической. В верхней части рабочей камеры 1 выполнен люк 4 для загрузки сырого торфа; а в днище рабочей камеры 1 выполнен люк 5 для выгрузки высушенного торфа. В нижней части рабочей камеры 1 установлен распределитель горячего воздуха, выполненный из горизонтальной трубы 6 и перфорированных труб 7, имеющих отверстия 8 и размещенных вертикально в рабочей камере 1 (горизонтальная труба 6 на фиг.1 показана перфорированной). Устройство содержит также компрессор 9, соединенный воздуховодом 10 с горизонтальной трубой 6 для подачи горячего воздуха в рабочую камеру 1. Рабочая камера 1 снабжена крышкой 11 и сеткой 12 для улавливания частиц торфа 13. Для нагрева воздуха служит нагреватель 14. Для сбора конденсируемой влаги рабочая камера 1 может быть соединена с водосборником 15. Позицией 16 показаны пары влаги. Отверстия 8 перфорированных труб 7 смещены относительно друг друга и расположены, например, на двух уровнях 17 и 18 - фиг.2 или по спирали - фиг.3.
Устройство для сушки торфа по второму варианту фиг.4 содержит цилиндрическую рабочую камеру 1 в верхней части которой выполнено отверстие 2 для отвода воды и воздуха из зоны конденсации влаги 3. В верхней части рабочей камеры 1 выполнен люк 4 для загрузки сырого торфа; люк 5 для выгрузки высушенного торфа расположен в нижней части стенки рабочей камеры 1. В нижней части рабочей камеры 1 установлен распределитель
горячего воздуха, выполненный в виде горизонтально ориентированных перфорированных труб 19, имеющих отверстия 8 и размещенных над днищем рабочей камеры 1. Устройство содержит также компрессор 9, соединенный воздуховодом 10 с распределителем горячего воздуха. Рабочая камера 1 снабжена сеткой 12 для улавливания частиц торфа 13. Для нагрева воздуха служит нагреватель 14. Рабочая камера 1 имеет возможность вращения вокруг своей оси 20 и наклонена в сторону люка 5 выгрузки высушенного торфа.
3
Работа устройства рассмотрена на конкретном примере, в котором устройство для сушки торфа имеет объем 0,5 м. Согласно первому варианту рабочая камера 1 выполнена из антикоррозионного металла, имеет цилиндрическую форму с размерами 1000×700 мм. Высота загрузки в камере составляет около 500 мм. Распределитель горячего воздуха выполнен из металлических перфорированных трубок 7 с отверстиями 8 диаметром 0,5 мм. Отверстия 8 расположены по спирали, расстояние между отверстиями 10 мм, при этом последующее отверстие смещено относительно предыдущего на 3 мм. Расстояние вертикальных перфорированных трубок 7 от стенок рабочей камеры 1 - 100 мм, расстояние между трубками 7 - 200 мм, диаметр трубок 7-15 мм. Высота вертикальных перфорированных трубок 7 составляет 300 мм. Сетка 12 для улавливания частиц торфа имеет диметр ячеек 0,5 мм. Нагреватель 14 выполнен в виде нихромовой проволоки, намотанной в виде спирали на медную трубку и подключен к ЛАТРу для регулирования температуры нагрева (ЛАТР на чертеже не показан). Температура на выходе воздуховода 10 составляет 125°С. Температура в зоне нагрева рабочей камеры 1 контролировалась с помощью термометра (на чертеже не показан).
Устройство работает следующим образом. Исходный торф с влажностью 60% подается в люк 4 для загрузки сырого торфа. Одновременно с загрузкой торфа от компрессора 9 с целью избежания засорения отверстий 8 подается небольшое избыточное давление воздуха. После полной загрузки компрессором 9 под давлением 5 атм. нагнетается горячий воздух с рабочей
температурой 125°С. Горячий воздух, выходящий из отверстий 8 перфорированных труб 7, разбивает торф на отдельные частицы 13 и интенсивно их перемешивает. При этом создается псевдоожиженный кипящий объем частиц торфа 13, влага из частиц торфа выпаривается и отработанный влажный воздух выводится наружу из камеры 1 через отверстие 2 и накапливается в водосборнике 15. Сушка торфа осуществляется в течение 20-25 мин. После этого через люк 5 производят выгрузку высушенного торфа. Влажность высушенного торфа для рассмотренного примера составляла 12%. Перфорация горизонтальной трубы 6 уменьшает застойные явления в нижней части рабочей камеры.
Работа устройства по второму варианту выполнения фиг.4 происходит следующим образом. Исходный торф с влажностью 60% подают в рабочую камеру 1 через люк загрузки 4. Одновременно с загрузкой сырого торфа в рабочую камеру 1 снизу под давлением подают по воздуховоду 10 горячий воздух, нагретый до температуры 125°С. Горячий воздух, выходящий из отверстий 8 перфорированных труб 19, разбивает торф на отдельные частицы 13. При этом создается псевдоожиженный кипящий объем частиц торфа 13, влага из частиц торфа выпаривается и отработанный влажный воздух выводится наружу из камеры 1 через отверстие 2. При вращении рабочей камеры 1 относительно оси 20 возникают центробежные силы, усиливающие процесс перемешивания частиц торфа и удаления влаги, что сокращает время сушки торфа до влажности 12%. Выгрузка высушенного торфа производится через люк 5. Наклон рабочей камеры 1 в сторону люка 5 на угол не менее 45° обеспечивает полную самопроизвольную выгрузку высушенного торфа.
Таким образом, заявляемое устройство по обоим вариантам, благодаря своим конструктивным особенностям, обеспечивает высокую степень сушки до влажности 12%, устраняет эффект комкования частиц торфа и позволяет получить близкие (более однородные) по геометрическим размерам дисперсные частицы.
3
Приведенные примеры выполнения заявляемого устройства для сушки торфа не ограничивает другие возможные примеры реализации данного устройства и его узлов. Заявителем испытаны устройства для сушки торфа, имеющие больший объем рабочей камеры (до 7 м), и во всех случаях степень влажности высушенного торфа составляла не более 12%.
Полезная модель промышленно применима и благодаря своей простоте и технологичности для своего изготовления и эксплуатации не требует специального сложного оборудования, что особенно практично для малых и средних предприятий.