СУШИЛЬНЫЙ МОДУЛЬ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области устройств для сушки материалов с последовательным перемещением, в частности, к устройствам для сушки с перемещением высушиваемых материалов по винтовой линии.
Уровень техники
Известно устройство для сушки зерна (RU2506507C1, опубл. 10.02.2014). Известное изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для сушки зерна. Устройство для сушки зерна содержит цилиндрический кожух, внешняя поверхность которого покрыта слоем теплоизолирующего материала, загрузочный бункер, выгрузное окно, транспортирующий рабочий орган, нагревательные элементы, вентилятор и воздуховод. Кожух выполнен в виде горизонтально расположенного цилиндра, разделенного на две части по горизонтальной оси симметрии. Верхняя часть кожуха выполнена съемной из теплоотражающего материала. Транспортирующий рабочий орган выполнен в виде шнека с полым перфорированным валом. Перфорация шнека выполнена между загрузочным бункером и выгрузным окном с диаметром отверстий, не превышающим минимального размера зерна. Нижняя часть кожуха и шнек выполнены из теплопроводного материала. Нагревательные элементы расположены на внешней поверхности нижней части кожуха, под слоем теплоизолирующего материала. Воздуховод с вентилятором соединены с внутренней полостью вала шнека, а в воздуховоде установлен нагреватель. Снижаются затраты энергии на процесс испарения влаги и упрощается техническое обслуживание устройства.
Однако в данном решении не раскрыта конструкция с двумя шнеками и шарами.
Известна выбранная в качестве прототипа сушилка шнековая рециркуляционная (патент RU85991U1, опубл. 2009.08.20). Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к устройствам для сушки помета. Сушилка шнековая рециркуляционная, содержащая размещенный в корпусе питатель, выполненный в виде двух шнеков, разделенных перегородкой корпуса, имеющей переточные окна, соединяющие конец первого шнека с началом второго шнека и конец второго с началом первого шнека, крышку с вентиляционными отверстиями, соединенную впускным патрубком с загрузочным бункером, выпускной патрубок, соединяющий корпус с разгрузочным бункером. Корпус со шнеками выполнены полыми для прохода жидкого теплоносителя, полость между корпусом и шнеками заполнена шарами, например, из отбеленного чугуна, имеющими силу тяжести, обеспечивающую разрушение высушенного помета, налипшего на корпус и шнеки. Вентиляционные отверстия, выполненные в крышке сушилки, соединены с устройством для отсоса испаренной влаги. Использование предлагаемой сушилки шнековой рециркуляционной позволит увеличить производительность сушки влажного помета не менее чем в два раза за счет заполнения шарами полости между полуцилиндрической поверхностью корпуса и шнеками, что увеличивает площадь контакта нагретой поверхности с влажным пометом, так как шары контактируют с корпусом, шнеками и от них нагреваются. Кроме того, шары способствуют перемешиванию влажного помета и тем самым способствуют ускорению его сушки, а также шары разрушают присохший помет к корпусу, шнекам и шарам и тем самым улучшается теплопередача к влажному помету и улучшается выгрузка сухого помета. Отсос испаренной влаги из пространства между корпусом и крышкой сушилки, где размещен питатель, способствует понижению в нем давления и, соответственно, снижению точки кипения воды, а это будет способствовать ускорению испарения влаги из влажного помета и увеличению производительности сушилки.
Однако в данном решении не используется перфорированных шнеков, через которые подается горячий газ.
Раскрытие полезной модели
В одном аспекте полезной модели раскрыт сушильный модуль, содержащий:
- корпус;
- два шнековых вала, закрепленных в корпусе, так что конец первого шнека через первое переточное окно связан с началом второго шнека, а начало первого шнека через второе переточное окно связано с концом второго шнека;
- мелящие шары, выполненные с возможностью движения по поверхности шнековых валов при их вращении;
- электродвигатель, выполненный с возможностью вращения шнековых валов;
характеризующийся тем, что
- шнековые валы выполнены полыми;
- в шнековых валах выполнена перфорация для выхода нагретого газа.
В дополнительных аспектах раскрыто, что корпус содержит теплоизоляцию; дополнительно содержится бутыль для хранения высушиваемого материала и насос для подачи высушиваемого материала из бутыли на шнековые валы; дополнительно содержится блок газоочистки, выполненный на основе циклона; дополнительно содержится сборник готового продукта; дополнительно содержится средство подачи горячего газа в корпус через шнековые валы; насос представляет собой винтовой насос.
Основной задачей, решаемой заявленной полезной моделью, является сушка вязких веществ, в частности, ПАН (полиакрилат натрия) и АМПС-2 (акриламидо-2-метилпропансульфоновая кислота) до требуемой влажности.
Сущность полезной модели заключается в том, что в сушильном модуле используется два полых перфорированных шнека, по которым движутся мелющие шары, через перфорацию подается горячий воздух, измельчаемое и высушиваемое вещество подается на шнеки, перемеливается шарами, сушится горячим воздухом, полученный порошок отводится в емкость для хранения.
Технический результат, достигаемый решением, заключается в повышении эффективности сушки и расширении арсенала технических средств.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 показывает сушильный модуль.
Фиг.2 показывает конструкцию сушильного модуля
Фиг.3 показывает шнековый вал.
Осуществление полезной модели
Сушильный модуль является частью сушильной установки, которая состоит из теплогенератора, самого сушильного модуля, сборника готового продукта и блока газоочистки.
Газовый теплогенератор посредством сжигания природного газа или пропана нагревает и подает горячие газы в требуемом количестве в сушильный модуль. В качестве теплогенератора может использоваться и электрический генератор.
Блок газоочистки представляет собой циклон, с установленным под ним бункером для готового продукта. В состав блока газоочистки так же входит центробежный вентилятор, работающий на всасывание, и обеспечивающий удаление сушильных газов и продукта сушки из сушильного модуля.
Сушильная установка представляет собой функционально и конструктивно единое устройство, направленное на эффективную сушку различных веществ.
Сушильный модуль является основным элементом сушильной установки, он представляет собой конструктивно и функционально единое устройство, также направленное на повышение эффективности сушки различных веществ благодаря особенностям его конструкции.
Подробное описание вариантов осуществления
Конструкция сушильного модуля показана на фиг.1. В состав сушильного модуля входит насос 101 для вязких жидкостей, бутыль 102 для хранения высушиваемого материала, переходник 103 для подачи горячих газов от теплогенератора, сушильная камера 104, привод 105 сушильной камеры (электродвигатель). Элементы сушильного модуля и сушильной установки функционально связаны друг с другом так, чтобы обеспечивать реализацию назначения и достижение технического результата.
Переходник 103 для подачи горячих газов состоит из овального фланца двух отрезков цилиндрической трубы и конуса. Таким образом, за счет геометрии переходника осуществляется соединение круглого выхода теплогенератора и овального входа сушильного модуля, а также перераспределение подачи горячих газов с одного потока на два потока. Могут использоваться и другие варианты переходников 103, обеспечивающие эффективную подачу нагретых газов к сушильному модулю.
На фиг.2 показана конструкция сушильной камеры 104, которая состоит из двух параллельных по существу цилиндрических каналов 201, в каждом из которых располагается перфорированный полый шнековый вал 202. Пространство между витками перфорированных валов занято мелющими телами – шарами 203 из материала, обладающего наименьшей адгезией к высушиваемому материалу. Сушильная камера 104 содержит первую камеру 204 перетока, защитный кожух 205, теплоизоляцию 206 вокруг каналов 201, штуцер 207 для выхода отработанного сушильного агента и высушенного продукта, штуцер 208 для установки термопар, вторую камеру 209 перетока.
В конце и начале сушильной камеры 104 располагаются зоны перетока – камера 204 и камера 209, представляющие из себя овальные камеры и соединяющие вместе два цилиндрических канала 201. Ответной частью камеры 204 перетока является фланец переходника для подачи горячих газов. Ответной частью камеры 209 перетока служит промежуточная крышка. Цилиндрические каналы сверху закрыты металлическим кожухом 205, состоящим из четырех частей. Расстояние между защитным кожухом и цилиндрическими каналами 201 заполнено теплоизолирующим материалом 206. В цилиндрических каналах 201 имеется штуцер для подачи высушиваемого материала, штуцер 207 для выхода отработанного сушильного агента и высушенного продукта и штуцеры 208 для установки термопар.
Установленные в цилиндрических каналах шнековые перфорированные валы приводятся во вращение посредством двух цилиндрических зубчатых колес внешнего зацепления. Причем направление вращения шнековых валов является взаимопротивоположным. Цилиндрические зубчатые колеса закрываются промежуточной крышкой.
Промежуточная крышка служит для изоляции зоны перетока от внешнего пространства и для фиксации шнековых валов в осевом направлении, с этой целью в крышке установлены два подшипника. Обратные стороны шнековых валов фиксируются на цилиндрических трубах переходника.
Шнековые валы фиг. 3 представляют собой цилиндрическую перфорированную обечайку 301, по верхней поверхности которой приварена спираль 302. Один конец шнекового вала закрыт приваренной концевой заглушкой 303 в которой имеются отверстия под винты для фиксации зубчатого колеса.
Работа устройства
Работа установки осуществляется следующим образом. Исходный высушиваемый материал из бутыли 102 насосом 101 подается по штуцеру в сушильный канал 201, здесь он за счет вращения шнекового вала 202 размазывается шарами 203 по внутренней поверхности сушильного канала 201, внешней поверхности шаров 203 и шнекового вала 202. Одновременно с этим в сушильный модуль через переходник 103 из теплогенератора внутрь шнекового 202 вала поступают горячие газы. Горячие газы проходят через отверстия перфорации шнекового вала 202, нагревают материал и высушивают его. По мере вращения шнекового 202 вала шары 203 и частично высушенный материал проталкиваются к камере перетока 204. Здесь они подхватываются вторым шнековым валом 202 и попадают во второй сушильный канал 201. По данному каналу шары  203 и высушиваемый материал продвигаются в направлении второй камеры перетока 209. При этом по мере продвижения по сушильному каналу 201 происходит досушивание материала до требуемой конечной влажности путем встречной подачи свежей порции горячих газов через перфорации шнекового вала 202. В конце второго сушильного канала 201 высушенный и измельченный шарами 203 материал, а также отработанный сушильный агент удаляются через штуцер в блок газоочистки, а шары 203 доходят до конца второго сушильного канала 201 и поступают в камеру перетока 209. Здесь они снова подхватываются первым шнековым валом 202 и подаются в первый сушильный канал 201, совершая таким образом полный рабочий цикл.
Смесь отработанного сушильного агента и высушенного материала поступает в циклон, где происходит отделение последнего от газового потока. Высушенный материал собирается в бункере готового продукта. Функционирование системы газоочистки и удаления высушенного материала из сушильного модуля обеспечивается путем создания отрицательной разности давлений вытяжным вентилятором.
Предложенная конструкция сушильного модуля и сушильной установки и организация процесса сушки обеспечивает высушивание таких материалов как ПАН и АМПС до требуемой конечной влажности.
Описание вариантов осуществления
Вариант 1 осуществления
В качестве насоса для подачи высушиваемого материала используется винтовой (героторный) насос. Отличительной особенностью насосов данного типа является то, что они обеспечивают большое давление подачи, работают с высоковязкими жидкостями, имеют ровный и постоянный поток, способны перекачивать материалы не разрушая их структуру, обладают превосходной сбалансированностью механизмов и как следствие имеют низкий уровень шума и вибрации при работе, также для них доступна широкая гамма материалов проточной части.
В качестве опор для установки шнековых валов на переходник для подачи горячих газов используются подшипники скольжения. Выбор в качестве опор подшипников скольжения обусловлен следующими их достоинствами: высокое значение несущей способности при радиальных нагрузках; неприхотливость к условиям эксплуатации (могут работать в условиях сильного загрязнения, агрессивных средах); устойчивость к вибрациям; низкий уровень шума при работе; небольшие радиальные размеры.
В качестве второй опоры шнекового вала используются роликовые радиально-упорные подшипники, так как эти подшипники способны воспринимать как радиальные, так и значительные осевые нагрузки.
Для отделения высушенного материала от отработанного сушильного агента используется возвратно-поточный циклон типа ЦН-15У. Данные циклоны широко распространены в промышленности и характеризуются меньшей высотой.
Элементы, упомянутые в заявке в единственном числе, не исключают множественности элементов, если отдельно не указано иное.
Под функциональной связью элементов следует понимать связь, обеспечивающую корректное взаимодействие этих элементов друг с другом и реализацию той или иной функциональности элементов. Частными примерами функциональной связи может быть связь с возможностью обмена информацией, связь с возможностью передачи электрического тока, связь с возможностью передачи механического движения, связь с возможностью передачи света, звука, электромагнитных или механических колебаний и т.д. Конкретный вид функциональной связи определяется характером взаимодействия упомянутых элементов, и, если не указано иное, обеспечивается широко известными средствами, используя широко известные в технике принципы.
Несмотря на то, что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не предназначены ограничивать более широкую полезную модель, и что данная полезная модель не должна ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями, поскольку различные другие модификации могут быть очевидны специалистам в соответствующей области.
Признаки, упомянутые в различных зависимых пунктах формулы, а также реализации раскрытые в различных частях описания могут быть скомбинированы с достижением полезных эффектов, даже если возможность такого комбинирования не раскрыта явно.