СУШИЛКА
DRYER

Изобретение относится к сушильной технике и может быть использовано для сушки сыпучих материалов (например, для производства сушеных материалов, комбикормов, продуктов и др.) в различных отраслях промышленности.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является конвективная сушилка (Патент №2416776 Российская Федерация, МПК F26B 17/12. Конвективная сушилка / Шаповалов Ю.Н., Ульянов А.Н., Долгих О.В., Скляднев Е.В.; заявитель и патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (RU). - 2010105609/06; заявл. 16.02.2010; опубл. 20.04.2011; Бюл. №11), содержащая вертикальную шахту прямоугольного сечения с загрузочным бункером и разгрузочным устройством, разделенную на секции, содержащие подводящие и отводящие коллекторы и наклонные сетчатые полки. Отличительной особенностью сушилки является то, что наклонные сетчатые полки закреплены посредством гибких полотен на стенках секций и на горизонтальных перегородках, образующих совместно с нижней наклонной стенкой секции, имеющей отверстия, короб для отвода отработанного сушильного агента, снабжены механизмом вынужденных колебаний, выполненным в виде вертикального стержня, соединенного с каждой наклонной сетчатой полкой жестко и с каждой горизонтальной перегородкой - посредством направляющей с возможностью перемещения в ней, укрепленным своим верхним концом на горизонтальной площадке, установленной на пружинной опоре и содержащей закрепленный на ней вибратор. Пересыпные отверстия выполнены в виде щелей, образованных козырьком нижней наклонной стенки и нижним торцом сетчатой наклонной полки.
Недостатками указанной сушилки являются: невысокая эффективность сушки, обусловленная тем, что материал движется по полкам без учета изменения структурно-механических свойств (плотности, адгезии, угла естественного откоса, порозности и др.), которые зависят от влажности материала; несоответствие гидродинамических особенностей взаимодействия теплоносителя и высушиваемого материала и основным кинетическим закономерностям процесса сушки.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности процесса сушки, увеличение производительности и повышение качества высушиваемого материала за счет проведения процесса сушки в соответствие с основными кинетическими закономерностями.
Технический результат изобретения достигается тем, что в сушилке, содержащей вертикальную камеру с виброприводом, с загрузочным бункером и разгрузочным устройством, новым является то, что внутри вертикальной цилиндрической камеры установлена спиралеобразная перфорированная лента, которая крепится к вертикальному валу, имеющему вибропривод, обеспечивающий колебательное возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости, а края ленты, примыкающие к внутренней поверхности вертикального цилиндрического корпуса, крепятся к вертикальным пружинным амортизаторам, закрепленным на наружной поверхности камеры, угол наклона и шаг витков перфорированной ленты может регулироваться за счет ее вертикального перемещения по вертикальному валу и в пружинных амортизаторах, в верхней части корпуса установлен загрузочный барабанный питатель, а в нижней - разгрузочный барабанный питатель.
На фиг. 1 представлено пространственное изображение общего вида сушилки; на фиг. 2 - плоскостное изображение общего вида сушилки; на фиг. 3 - поперечное сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - вид I на фиг. 2; на фиг. 5 - вид II на фиг. 2.
Сушилка (фиг. 1 и фиг. 2) представляет собой вертикальную цилиндрическую камеру 2, внутри которой установлена спиралеобразная перфорированная лента 7, которая крепится к вертикальному валу 9, имеющему вибропривод 5. В верхней части вертикальной цилиндрической камеры 2 установлен загрузочный барабанный питатель 1 (загрузочный бункер), а в нижней - разгрузочный барабанный питатель 3 (разгрузочное устройство). Камера 2 имеет также патрубок 6 для подачи горячего теплоносителя (сушильного агента) и патрубок 4 для отвода отработанного теплоносителя. Вертикальный вал 9 с помощью вибропривода 5 имеет возможность совершать колебательное возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости.
Спиралеобразная перфорированная лента 7 крепится к вертикальному валу 9 с помощью разъемных втулок 15, которые могут перемещаться по вертикальному валу 9 посредством болтовых соединений. Края ленты 7 входят в прорези разъемных втулок 15 и фиксируются в них под углом α (фиг. 5). Для предотвращения просыпания материала к краю ленты 7, примыкающей к внутренней поверхности камеры 2, прикреплена вертикальная направляющая 16, высота которой больше высоты слоя высушиваемого материала. Края ленты 7, примыкающие к внутренней поверхности вертикальной цилиндрической камеры 2, крепятся к плунжеру 6, находящемуся внутри вертикальных пружинных амортизаторов 8, закрепленных на наружной поверхности камеры 2. В свою очередь плунжер 6 контактирует с пружиной 11, также находящейся внутри корпуса 12 вертикального пружинного амортизатора 8 (фиг. 4). В корпусе вертикальной цилиндрической камеры 2 в месте крепления корпуса 12 пружинных амортизаторов 8 выполнены прорези 14, имеющие размер  (фиг. 4).
Угол наклона α (фиг. 5) и шаг витков перфорированной ленты 7 может регулироваться за счет ее вертикального перемещения с помощью втулок 15 по вертикальному валу 9 и пружинных амортизаторов 8 по прорезям 14, имеющих размер  (фиг. 4).
Угол наклона α каждого витка перфорированной ленты 7 связан с углом естественного откоса, который в свою очередь является функцией влажности высушиваемого материала. Угол наклона α каждого витка перфорированной ленты 7 выставлен таким образом, чтобы обеспечить скольжение высушиваемого материала по поверхности перфорированной ленты 7. Отверстия в перфорированной ленте 7, выполненные под углом в сторону поперечного продувания слоя материала, также способствуют перемещению материала.
Для интенсивного ворошения и перемещения высушиваемого материала в процессе его движения по перфорированной ленте 7, существенно повышающего эффективность сушки, ленте 7 и, соответственно, высушиваемому материалу сообщаются вынужденные колебания. Эти колебания сообщает вертикальный вал 9, который соединен с виброприводом 5. Таким образом, лента 7 имеет возможность возвратно-поступательного перемещения в режиме вибрации в вертикальных пружинных амортизаторах 8, закрепленных на наружной поверхности камеры 2 (фиг. 4). Вибропривод 5, в качестве которого использован дебалансный электромеханический вибратор, закреплен с помощью направляющих балок 13 (фиг. 1).
Сушилка работает следующим образом.
Вначале, одновременно перемещая разъемные втулки 15 по вертикальному валу 9 и пружинные амортизаторы 8 по наружной поверхности камеры 2, устанавливают заданные углы наклона α каждого витка перфорированной ленты 7 (фиг. 5). Причем углы наклона α связаны с углами естественного откоса высушиваемого материала, которые в свою очередь являются функцией влажности высушиваемого материала.
В загрузочный бункер подают влажный материал и включают регулируемый привод загрузочный барабанный питатель 1, и влажный материал поступает в камеру 2 на поверхность перфорированной ленты 7. Регулируемый привод загрузочного барабанного питателя 1 позволяет обеспечить заданный темп подачи материала в камеру 2, что особенно важно при сушке различных видов продуктов.
Одновременно включается вибропривод 5, который придает перфорированной ленте 7 колебательное возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости. Поступающий в камеру 2 влажный продукт, падая на поверхность перфорированной ленты 7, скользит по ней.
Одновременно в сушилку через патрубок 6 подается теплоноситель (сушильный агент), который, проходя по винтовой линии, равномерно распределяется в пространстве под перфорированной лентой 7, затем пронизывает слой движущегося по ленте влажного материала, нагревает его, испаряя при этом содержащуюся внутри частиц материала влагу. При движении по перфорированной ленте 7 частицы материала продувается потоком теплоносителя в поперечном направлении за счет соответствующего угла наклона отверстий в ленте 7.
Активное перемешивание и перемещение высушиваемого материала, обусловленное вибрацией ленты 7, направленным продуванием потока теплоносителя в поперечном направлении за счет соответствующего угла наклона отверстий в ленте 7 и за счет переменного по высоте сушилки угла наклона витков ленты 7 позволяет вести процесс сушки при активных гидродинамических режимах слоя, близких к псевдоожиженному состоянию.
Более того, вышеперечисленные факторы направлены на то, чтобы высота слоя частиц материала по длине ленты 7 была переменной и изменялась таким образом, чтобы по длине ленты 7 создавалось постоянное гидравлическое сопротивление слоя, позволяющее добиться равномерного распределения потока теплоносителя при пронизывании слоя высушиваемого материала. Частицы высушиваемого материала будут скользить по поверхности ленты 7 не только за счет вибраций, но и вследствие изменения угла естественного откоса при изменении влажности высушиваемого материала. Только после достижения определенной влажности изменится угол его естественного откоса, который равен ранее установленному углу наклона ленты 7, что будет способствовать скольжению продукта по ленте 7.
Таким образом, высушиваемый материал последовательно высушивается при движении переменного по высоте слоя по наклонной перфорированной ленте 7 (фиг. 1 и фиг. 2). Высушенный материал, ссыпаясь с ленты 7, скапливается в нижней конусообразной части сушилки, из которой с помощью разгрузочного барабанного питателя 3 удаляется из сушилки.
Теплоноситель пронизывает слой материала, находящийся на перфорированной ленте 7, высушивает его и удаляется из камеры 2 через патрубок 4.
Отличительной особенностью данной сушилки является то, что она максимально адаптирована для ведения процесса сушки сыпучих продуктов в соответствии с основными кинетическими закономерностями процесса сушки. Известно, что [1. Гинзбург А.С. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов. - М: Пищевая пром-сть, 1973. - 528 с. 2. Лыков А.В. Теория сушки. - М.: Энергия, 1968. - 470 с. 3. Муштаев В.И., Ульянов В.М. Сушка дисперсных материалов. - М.: Химия, 1988. - 352 с. 4. Сажин Б.С. Основы техники сушки. - М.: Химия, 1984. - 315 с.] в первом периоде сушки (в периоде постоянной скорости сушки) доминирующее влияние на интенсивность удаления влаги оказывает скорость теплоносителя, в во втором периоде (периоде убывающей скорости сушки) - температура теплоносителя. Поэтому ведение процесса сушки в верхней части камеры 2, когда материал находится в тонком движущемся слое и конвективного контакта с омывающим его теплоносителем при повышенных скоростях способствует удалению свободной, осмотической и поверхностной влаги.
Ведение процесса сушки в нижней части камере 2, когда материал находится в высоком движущемся слое и конвективного контакта с омывающим его теплоносителем при пониженных скоростях способствует удалению адсорбционной влаги и влаги, находящейся в микро- и макрокапиллярах.
Такая организация процесса способствует повышению эффективности сушки за счет более рационального использования гидродинамических режимов обработки материала, позволяет интенсифицировать процесс сушки вследствие ведения его в соответствии с основными кинетическими закономерностями процесса сушки. Адаптированный в соответствии с основными кинетическими закономерностями процесса сушки подвод теплоносителя в камеру 2 позволяет выбрать рациональные режимы сушки с учетом изменения влагосодержания материала по длине ленты 7.
Предлагаемая сушилка дает возможность:
- повышения эффективности процесса сушки за счет более рационального использования гидродинамического режима обработки материала;
- интенсифицирования процесса сушки вследствие ведения его в соответствии с основными кинетическими закономерностями за счет использования рационального гидродинамического режима слоя дисперсного материала, снижения комкования высушиваемого материала и предотвращения образования агломератов;
- достижения равномерной сушки продукта вследствие использования мягких, щадящих режимов перемешивания при максимальном сохранении формы частиц обрабатываемого материала.