ВАКУУМНЫЙ СУШИЛЬНЫЙ ШКАФ С РУБАШКОЙ

Техническое решение относится к технологическому оборудованию, предназначенному для переработки, к примеру, овощей, фруктов, пастообразных, вязких и высоковязких пищевых сред, текстиля, руды, окрашенных изделий и может быть использовано в пищевой, нефтехимической и других смежных областях промышленности.
Известна установка для сушки древесины, включающая герметичный цилиндрический корпус с крышкой, внутреннее пространство которого сообщено с источником вакуума, камеру сушки, ограниченную кожухом, выполненным в виде замкнутой по периметру боковой поверхности, и установленную внутри корпуса с зазором для теплоносителя, в котором расположено теплообменное устройство, торцевая поверхность камеры сушки снабжена вентилятором, отличающаяся тем, что она имеет грузовую тележку и парогенератор, сообщенный с внутренним пространством корпуса, боковая поверхность выполнена четырехсекционной, образующей с корпусом сегментные зазоры, причем верхняя и боковые секции выполнены из эластичного материала в виде непроницаемых мембран, а нижняя секция имеет продольные прорези, с помощью которых грузовая тележка введена в сушильную камеру (патент RU №2206843; F26B 9/06, F26B 5/04. - 2003).
К причинам, препятствующим получению указанного технического результата, относится многостадийность и сложность процесса сушки, что влечет за собой снижение производительности установки.
Известна вакуумная сушилка (варианты), включающая двигатель внутреннего сгорания, вакуумную камеру, систему подачи тепла от двигателя внутреннего сгорания к теплоносителю, вакуумирующую систему, включающую впускной патрубок двигателя внутреннего сгорания, соединенный с вакуумной камерой, и дросселирующее устройство, установленное перед входом теплоносителя в вакуумную камеру, отличающаяся тем, что система подачи тепла от двигателя внутреннего сгорания к теплоносителю содержит один или несколько теплообменников, установленных в вакуумной камере и/или перед входом теплоносителя в нее, теплообменники используют тепло отработавших газов, и/или системы охлаждения, и/или системы смазки двигателя внутреннего сгорания, а впускной патрубок двигателя внутреннего сгорания связан с атмосферой через вакуумную камеру, один или несколько теплообменников и дросселирующее устройство, выполненное, например, в виде заслонки, диафрагмы или шторки (см. патент RU 2290580; F26B 5/04. - 2006).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится малая теплоемкость отработанных газов, использование в конструкции нескольких воздухоочистителей и вентиляторов, что усложняет конструкцию, а также использование малой поверхности теплообмена, так как теплообменники в каждой из двух камер (по первому варианту) расположены снизу вакуумной камеры, что в целом приводит к нерациональному использованию теплоносителя и таким образом снижает производительность вакуумной сушилки.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип является установка для вакуумной сушки преимущественно для штабеля древесины, содержащая тележку с штабелем, установленную в герметичной теплоизолированной камере, снабженной закрывающейся крышкой и нагревательным элементом, систему охлаждения, вакуумный насос, систему конденсатоотвода и систему подачи воздуха, соединенные посредством трубопроводов и запорной арматуры с камерой, и контрольно-измерительные приборы, отличающаяся тем, что нагревательный элемент выполнен в виде П-образной оребренной снаружи трубы, размещенной горизонтально в нижней части камеры на всю ее длину, один конец которой соединен с топкой, а другой конец выведен наружу из камеры, при этом камера дополнительно снабжена теплоизоляцией коробчатого сечения, размещенной между П-образной трубой и стенками камеры с уклоном к топке, а над топкой и передней частью П-образной трубы установлен защитный экран (см. патент RU 2164649; F26B 5/04, F26B 9/06. - 2001).
К причинам, препятствующим получению указанного технического результата, относится невозможность многократно использовать теплоноситель (замкнутый цикл), малая удельная теплоемкость дымовых газов как теплоносителя, малая поверхность контакта внутрикамерного воздуха с нагревательной поверхностью, а также нерациональное расположение охлаждающей рубашки и топки, что приводит к нерациональному использованию теплоносителей, что в целом, в свою очередь, снижает производительность установки.
Техническим результатом предлагаемой конструкции является увеличение производительности.
Поставленный технический результат достигается тем, что в вакуумном сушильном шкафу с рубашкой, включающий герметичную вакуумную камеру, снабженную закрывающейся крышкой, вакуумный насос, систему конденсатоотвода, соединенные посредством трубопроводов и запорной арматуры с вакуумной камерой, и контрольно-измерительные приборы, причем паровая рубашка выполнена в виде двухкамерного контура, составленного из вакуумной камеры и внешней камеры-контура, причем днище последней представляет собой сегмент цилиндрической обечайки, с отношением диаметра D к ширине внешней камеры-контура b равным 4:1 и расположенный относительно горизонта под углом α=3÷6 градусов для оттока конденсата по трубопроводу, а также парогенератора, биметаллического термореле, позволяющего регулировать температуру в паровой рубашке, рычажного запора и резинового уплотнителя для герметизации вакуумной камеры, а также компрессора, одновременно осуществляющего разряжение в вакуумной камере и циркуляцию при избыточном давлении пара в замкнутой системе, и выдвижных полок.
Таким образом, днище внешней камеры-контура представляет собой сегмент цилиндрической обечайки, с отношением диаметра D к ширине внешней камеры-контура b равным 4:1, так как если задать большее соотношение, то не будет формироватьсяединый поток конденсата и, соответственно, не будет происходить требуемая производительность по пару, а при задании отношения меньше указанного будет происходить чрезмерный отток конденсата и потребуется увеличить зазор между днищем вакуумной камеры и внешней камерой-контуром для условия нормального обтекания вакуумной камеры и нагрева рабочей зоны. Расположение днища относительно горизонта под углом α=3÷6 градусов требуется для непрерывного оттока конденсата по трубопроводу, так как при задании угла меньше 3 градусов не будет эффективной производительности днища по оттоку конденсата для дальнейшего использования его в роли теплоносителя, а при угле выше 6 градусов будет происходить чрезмерное парообразование в парогенераторе, что приведет к нарушению технологического процесса сушки сырья. Задание угла в заданном диапазоне оптимизирует работу сушильного шкафа и в целом увеличивает его производительность.
Использование биметаллического термореле позволяет конструктивно просто и надежно регулировать температуру в межкамерном пространстве, а также оперативно реагировать на ее изменение, что в целом увеличит производительность.
Использование парогенератора позволяет повторно использовать теплоноситель посредством его подогрева до требуемой температуры, а также увеличить скорость сушки, что в целом приводит к увеличению производительности.
Использование в конструкции компрессора, одновременно осуществляющего разряжение в вакуумной камере и циркуляцию при избыточном давлении пара в замкнутой системе позволяет рационализировать и упростить конструкцию, а также получить температуру свыше температуры кипения воды при правильно подобранных технических характеристиках биметаллического термореле и уменьшить время сушки, а также повысить равномерность сушки и, как следствие производительность по высушенному сырью из-за принудительной подачи теплоносителя в межкамерное пространство.
Наличие резинового уплотнителя позволяет герметично закрывать сушильный шкаф, уменьшить теплопотери, а рычажный запор позволяет просто эксплуатировать и обслуживать вакуумную камеру, что в целом способствует увеличению производительности
Использование в конструкции выдвижных полок позволяет эргономически просто и эффективно сушить сырье в вакуумном сушильном шкафу, тем самым увеличить производительность сушильного шкафа в целом за счет уменьшения времени на операцию выемки высушенного сырья из сушильного шкафа.
Для предотвращения превышения критического избыточного давления вследствие давления водяных паров во внешней камере-контуре смонтирован датчик контроля давления, который в случае превышения допускаемого давления во внешней камере-контуре понижает избыточное давление вследствие срабатывания биметаллического термореле, который периодически отключает парогенератор и отработанный остывший пар прогоняется по замкнутой системе трубопроводов и камер, что уменьшает время на ремонт или простой оборудования и увеличивает производительность.
Вакуумный сушильный шкаф с рубашкой представлен на фиг. 1. На фиг. 2 представлен вид А-А.
Вакуумный сушильный шкаф с рубашкой состоит из вакуумной камеры 1, стенки, в которой находятся выдвижные полками 2 для сырья и от которого отходит штуцер 3, при том на нем закреплен манометр 4 для контроля вакуума в рабочей зоне сушки, которая сообщена с крышкой распашного типа 5, для закрытия которой используют рычажный запор 6, притом крышка плотно прилегает в закрытом состоянии к торцу сушильного шкафа за счет резинового уплотнителя 7, прикрепленного к внутреннему торцу крышки. Также вакуумный шкаф состоит из внешней камеры-контура 8, штуцера 9 для откачки пара, а также датчика контроля давления 10 закрепленный на внешней камере контуре 8, который отображает текущее давление и позволяет периодически отключать с помощью биметаллического термореле 11 электродвигатель компрессора 12. Днище 13 позволяет осуществлять отток конденсата через штуцер 14 обратно в парогенератор 15 по трубе 16 для обеспечения естественного оттока конденсата в парогенератор 15, притом откачка воздуха с удаленной влагой сырья на вход в компрессор 12 также происходит через штуцер 3 из вакуумной камеры 1 по трубе 17, в которой вмонтирован вентиль 18 для задания требуемого вакуума в рабочей зоне сушильного шкафа, то есть в вакуумной камере 1. В днище 13 вмонтирован штуцер 19, через который пар поступает во внешнюю камеру-контур 8 из парогенератора 15. Первоначальный забор определенного объема производственного вторичного пара осуществляется из трубы 20 и по трубе 21 попадает обратно в компрессор 12. При этом в начале трубы 21 смонтирован регулировочный вентиль 22, который поддерживает избыточное давление во внешней камере-контуре 8. Сушильный шкаф стоит на ножках 23.
Принцип работы вакуумного сушильного шкафа с рубашкой основан на принудительной конвекции за счет использования в конструкции компрессора.
Вакуумный сушильный шкаф с рубашкой работает следующим образом.
Открывается крышка распашного типа 5 сушильного шкафа, укладывается на выдвижные полки 2 сырье, затем закрывают крышку 5 с помощью рычажного запора 6, плотное прижатие которого обеспечивается резиновым уплотнителем 7, прикрепленное к внутреннему торцу крышки. Включается компрессор 12, парогенератор 15, расположенные под сушильным шкафом, при этом происходит первоначальный забор определенного объема производственного вторичного пара через трубу 20 по трубе 21 в компрессор 12 при давлении, равном давлению замкнутой системы сушильного шкафа и которого достаточно для совершения одного полного рабочего цикла сушки. После компрессора 12 пар и конденсат поступает в парогенератор 15, а после поступает во внешнюю камеру-контур 8 через штуцер 19, где обтекая вакуумную камеру 1 пар восходит к верхней части внешней камеры-контура 8 и через штуцер 9 по трубе 21 возвращается в компрессор 12, причем часть пара конденсируется снаружи на стенках вакуумной камеры 1 и изнутри внешней камеры-контура 8 и стекая вниз и накапливаясь на днище 13 через штуцер 14 по трубе 16 попадает напрямую в парогенератор 15, где смесь превращается снова в перегретый пар. Для задания вакуума в рабочей зоне сушильного шкафа, то есть в вакуумной камере 1 происходит откачка воздуха с удаленной влагой сырья через штуцер 3 по трубе 17 с помощью компрессора 12.
Таким образом, днище 13 внешней камеры-контура 8 представляет собой сегмент цилиндрической обечайки, выполненный по хорде в поперечном сечении, с отношением диаметра D к ширине внешней камеры-контура b равным 4:1, так как если задать большее соотношение, то не будет формироваться единый поток конденсата и, соответственно, не будет происходить требуемая производительность по пару, а при задании отношения меньше указанного будет происходить чрезмерный отток конденсата и потребуется увеличить зазор между днищем 13 вакуумной камеры 1 и внешней камерой-контуром 8 для условия нормального обтекания вакуумной камеры 1 и нагрева рабочей зоны. Расположение днища 13 относительно горизонта под углом α=3÷6 градусов требуется для непрерывного оттока конденсата по трубопроводу 16, так как при задании угла меньше 3 градусов не будет эффективной производительности днища 13 по оттоку конденсата для дальнейшего использования его в роли теплоносителя, а при угле выше 6 градусов будет происходить чрезмерное парообразование в парогенераторе 15, что приведет к нарушению технологического процесса сушки сырья. Задание угла в заданном диапазоне оптимизирует работу сушильного шкафа и в целом увеличивает его производительность.
Использование биметаллического термореле 11 позволяет конструктивно просто и надежно регулировать температуру в межкамерном пространстве, а также оперативно реагировать на ее изменение, что в целом увеличит производительность.
Использование парогенератора 15 позволяет повторно использовать теплоноситель посредством его подогрева до требуемой температуры, а также увеличить скорость сушки, что в целом приводит к увеличению производительности.
Использование в конструкции компрессора 12, одновременно осуществляющего разряжение в вакуумной камере 1 и циркуляцию при избыточном давлении пара в замкнутой системе позволяет рационализировать и упростить конструкцию, а также получить температуру свыше температуры кипения воды при правильно подобранных технических характеристиках биметаллического термореле 11 и уменьшить время сушки, а также повысить равномерность сушки и, как следствие производительность по высушенному сырью из-за принудительной подачи теплоносителя в межкамерное пространство.
Наличие резинового уплотнителя 7 позволяет герметично закрывать сушильный шкаф, уменьшить теплопотери, а рычажный запор 6 позволяет просто эксплуатировать и обслуживать вакуумную камеру 1, что в целом способствует увеличению производительности.
Использование в конструкции выдвижных полок 2 позволяет эргономически просто и эффективно сушить сырье в вакуумном сушильном шкафу, тем самым увеличить производительность сушильного шкафа в целом за счет уменьшения времени на операцию выемки высушенного сырья из сушильного шкафа.
Для предотвращения превышения критического избыточного давления вследствие давления водяных паров во внешней камере-контуре 8 смонтирован датчик контроля давления 10, который в случае превышения допускаемого давления во внешней камере-контуре 8 понижает избыточное давление вследствие срабатывания биметаллического термореле 11, который периодически отключает парогенератор 15 и отработанный остывший пар прогоняется по замкнутой системе трубопроводов и камер, что уменьшает время на ремонт или простой оборудования и увеличивает производительность.