ЗЕРНОСУШИЛКА
GRAIN DRYER

Предлагаемая зерносушилка относится к устройствам для сушки сыпучих материалов, например семян зерновых, бобовых, масличных, технических, пряных, декоративных растений и других сельскохозяйственных культур, а также некоторых промышленных веществ или их композиций.
Известны технические решения, служащие тем же целям. К таковым, например, относятся: «Колонка шахтной зерносушилки» по патенту №306644 Кл.F26B 17/12 от 11.06.1971 Бюл. №19, «Вентилируемый бункер для зерновых материалов» по А.С. SU №1193403 Кл. F26B 9/06 от 23.11.1985 Бюл. №43, «Инвертор» по А.С. SU №1719827 A1 Кл. F26B 17/12 от 15.03.1992 Бюл. №10, а также «Сушилка зерна и инвертор зерносушилки» по патенту RU №2143090 C1 Кл.6 F26B 17/12 от 20.12.1999.
Упомянутые выше устройства имеют недостатки. Так, в «Колонке» по патенту №306644, где установлены вертикальные перфорированные воздухопроницаемые перегородки с поворотными заслонками, обеспечивается изменение относительных скоростей вертикального перемещения зерна в слоях, находящихся по разные стороны перегородок. Процесс тепловлагообмена при этом может нарушаться или будет иметь место процесс обратный сушке, то есть теплоноситель, проходя через первый слой зерна, будет охлаждаться и насыщаться влагой, а в следующем слое, например, на входе в колонку, где температура зерна ниже температуры теплоносителя, влага будет конденсироваться на поверхности зерен, имеющих более низкую температуру. На выходе из колонки будет происходить смешивание потоков с разной температурой и влажностью, что затруднит процесс дальнейшего доведения всей массы зерна до заданных параметров по влажности.
Другие устройства, приведенные в качестве аналогов, по А.С. №1719827 и по патенту №2143090 также имеют недостатки. Первый из них состоит в том, что инверторы обеспечивают либо полный оборот или преимущественно с частичным перемешиванием потоков зерна на ограниченных участках по вертикали. До инверторов и после их прохождения зерновой поток перемещается, опускаясь вертикально. Слои зерна, прилегающие к стенкам как к внутренним, так и к наружным, оседают медленнее из-за трения о перфорированные стенки, а средние слои оседают быстрее. При этом возможно проявление неконтролируемого и нежелательного соотношения этих скоростей. Например, при наличии зазора S между «свободными кромками» по патенту №2143090 в случае сушки семян, характеризующимися высокой текучестью, неизбежно проявление дестабилизации скоростей оседания до недопустимых пределов, вплоть до полной остановки зерновых слоев, прилегающих к стенкам сушильных камер. Этому способствует и то, что высота столба и напор высушиваемого материала, находящегося над зазором S, значительно выше, чем у стенок сушильной камеры, особенно в зоне, расположенной ниже инвертора. Следующим недостатком упомянутых инверторов является то, что под наклонными направляющими и двухскатными крышками образуются свободные пространства. Через эти пространства теплоноситель может уходить наружу сушильных камер. Для предотвращения такого явления стенки сушильных камер в зоне расположения инверторов делают глухими, что усложняет конструкцию, увеличивает материалоемкость и габариты устройств.
Аналог по А.С. №1193403 «Вентилируемый бункер для зерновых материалов» по своему технологическому процессу, по мнению авторов и заявителя, является наиболее близким к заявляемому объекту и может быть принят за прототип. Его недостатки заключаются в большом количестве различных элементов и узлов. Например, для подачи зерна в каждый сушильный элемент и его выгрузки предусматриваются отдельные загрузочные и разгрузочные устройства. Газонепроницаемые пластины, с помощью которых соединены между собой сушильные элементы, усложняют конструкцию, снижают температуру агента сушки и эффективность процесса. Кроме того, интенсивность инверсии (перестановки) зерновых потоков в сушильных элементах данного бункера зависит от величины и количества шагов винтовой линии сушильных элементов и является величиной постоянной. Это сужает диапазон использования «Вентилируемого бункера для зерновых материалов» при сушке разных по физико-механическим свойствам материалов.
Цель предлагаемого изобретения - повышение качественных показателей процесса сушки, упрощение конструкции, расширение диапазона использования и возможность регулирования интенсивности инверсии зерновых потоков.
Эта цель достигается тем, что в зерносушилке, включающей бункер с заслонкой, наклонные распределительные каналы, систему подвода и нагнетания теплоносителя во внутреннюю камеру, вертикальные сушильные камеры с внутренними и внешними газопроницаемыми стенками, приемно-выгрузное и дозирующее устройства, согласно изобретению, в сушильных камерах между внутренними и внешними газопроницаемыми стенками установлены отрезки винтовых поверхностей, например, прямых геликоидов, с регулируемыми по высоте промежутками между ними, а их неподвижные вертикальные оси равноудалены друг от друга на величину, примерно равную расстоянию между газопроницаемыми стенками сушильных камер.
Высота отрезков винтовых поверхностей примерно соизмерима с шириной сушильной камеры, а угол поворота образующей линии может находиться в пределах от 45 до 180 градусов.
Расстояние между отрезками винтовых поверхностей по вертикали выполнено регулируемым. Этим обеспечивается изменение интенсивности инверсии зернового потока.
На фиг.1 схематично показана зерносушилка с двумя прямоугольными параллельными сушильными камерами и одной газораспределительной камерой, расположенной между ними.
На фиг.2 - участок одной сушильной камеры, вид сверху.
На фиг.3 - элемент инверсора, выполненный в виде отрезка винтовой поверхности - прямого геликоида - в проекции на поперечную вертикальную плоскость.
На фиг.4 - план участка зерносушилки в варианте исполнения с кольцевой сушильной камерой.
На фиг.5 - отрезок винтовой поверхности инверсора кольцевой сушильной камеры в проекции на радиальную вертикальную плоскость.
На фиг.6 - тот же отрезок инверсора в проекции на поперечную плоскость.
На фиг.7 - два отрезка винтовых поверхностей, расположенные на одной вертикальной оси, в проекции на радиальную плоскость.
Зерносушилка содержит бункер 1, впускную заслонку 2, зерноподводящие каналы 3, газораспределительную камеру 4, газоподводящие трубопроводы 5, сушильные камеры 6 с газопроницаемыми внутренними 7 и внешними 8 стенками. Между стенками расположены инверсоры, состоящие из вертикальных винтовых поверхностей, например прямых геликоидов. Винтовые поверхности выполнены прерывистыми, состоят из отдельных отрезков 9 (фиг.1, 2, 3) или отрезков 12, 13, 14 (фиг.4-7), которые крепятся к воздухопроницаемым стенкам 7 и 8 и к осям 10 с возможностью перемещения по высоте. Для этого на осевых линиях винтовых отрезков выполнены закрепительные втулки 11. На выходе из сушильных камер установлены регулировочно-разгрузочные устройства 15 (фиг.1).
В процессе работы зерносушилки высушиваемый материал из бункера 1 при открытой заслонке 2 по зернопроводящим каналам 3 поступает в сушильные камеры 6 и заполняет их. Зерновой слой продувается агентом сушки с повышенной температурой, происходит тепловлагообмен. При этом высушиваемый материал, перемещающийся сверху вниз, нагревается неравномерно. У внутренних газопроницаемых стенок 7 температура зерна выше, а у внешних ниже. Температура теплоносителя, наоборот, снижается, а его влажность повышается. Происходит замедление и нарушение процесса сушки.
Стабилизация процесса сушки обеспечивается винтовыми поверхностями, состоящими из отдельных отрезков, установленных на вертикальных осях между внутренними и внешними стенками сушильных камер. Зерновой поток, опускаясь вниз, скатывается и поворачивается на каждом винтовом отрезке на угол, равный углу поворота образующей линии отрезков 9, 12, 13, 14.
6
6
Для сушилок камерного типа с прямоугольными сушильными камерами 6 (фиг.1 и 2) оптимальным углом поворота образующих линией ав (от ав до ав) всех отрезков следует считать 90°. Два таких отрезка, расположенные один под другим, обеспечивают поворот зернового потока на 180°, то есть осуществляют перестановку внешних и внутренних зерновых потоков.
С учетом того, что центральные потоки зерна нагреваются относительно равномернее, чем потоки, которые прилегают к стенкам сушильных камер, в серединах одного или нескольких рядов винтовых отрезков выполняются отверстия 16. Через эти отверстия часть зерна опускается вниз, при этом не поворачиваясь.
В сушилках с кольцевыми сушильными камерами (фиг.4), стенки которых могут выполняться круглыми или многогранными, участки сушильных камер состоят из отдельных секторов, в которых располагаются винтовые отрезки 12, 13, 14.
В центре этих секторов размещаются вертикальные оси винтовых поверхностей, отрезки которых подбираются по углу поворота, например, от 75 до 120 градусов, как показано в секторах I, II и III или около 90°, как показано в секторе IV, или, например, угол поворота всех образующих отрезков может быть около 60°, как показано в секторе V. В этом секторе поворот зернового потока на 180° осуществляется с помощью трех отрезков винтовых поверхностей, два из которых - средний и нижний приведены на фиг.7. Эти отрезки соединены с верхним отрезком и между собой с помощью оси 10 и закрепительных втулок 11.
1
2
3
Расстояния h, h и h между отрезками (фиг.1 и 7) можно изменять, перемещая отрезки по вертикали, и закреплять их на стенках сушильных камер 7 и 8 или на осях 10. Это дает возможность изменять интенсивность оборачивания зерновых потоков.
Эффект достигается в результате плавного регулирования скоростей инверсии потоков зерна в сушильных камерах.
Отличительными признаками, по мнению заявителя, являются: размещение в сушильных камерах отрезков винтовых поверхностей, например, в виде прямых геликоидов, возможность изменения величины свободных промежутков между отрезками, чередование направления вращения отрезков на соседних осях на противоположное, размещение отрезков на одном уровне в каждом горизонтальном ряду на всех осях и наличие отверстий в винтовых отрезках в одном или нескольких горизонтальных рядах.
Заявитель и авторы также считают, что заявляемое техническое решение соответствует условиям патентоспособности.