Двухкамерная сушилка
DOUBLE-CHAMBER DRIER

Устройство относится к измерительной технике, в частности к техническим средствам измерения влажности зерна во время сушки.
Многокамерные сушилки целесообразно использовать, когда объединение камер дает какую-то дополнительную выгоду - уменьшает затраты энергии или время сушки.
1. Известны двухкамерные шахтные сушилки (СЗШ - 16А).
Недостатки сушилки:
а) мал съем влажности за один проход (6%), поэтому высоковлажную семенную массу требуется многократно пропускать через сушильную камеру, что приводит к травмированию зерна;
б) невозможность сушки малосыпучего вороха, особенно при его высокой влажности;
в) неравномерность сушки по объему сушильной камеры;
г) жесткие температурные режимы сушки;
д) не используется биологическая энергия зерна.
2. Известна сушилка с осциллирующей сушкой (патент RU 2519809 С1, опубликован 20.06.2014, Бюл. №17).
Недостатки сушилки:
а) неравномерность сушки. Она обусловлена неравномерностью подачи теплоносителя, неравномерным расположением зерна в сушилке и увеличивается из-за периодического включения и выключения теплоносителя. Так как зерно во время сушки опускается и поднимается слоями, а перемешивание его транспортером происходит только внутри каждого слоя и только на концах транспортера, то транспортер не может оказать существенное влияние на равномерность сушки;
б) жесткие температурные режимы сушки (130°С);
г) неэффективно используется источник тепла (калорифер) - работает меньше половины времени.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является ромбическая сушилка, содержащая сушильную камеру, образованную установленными на регулируемом расстоянии друг от друга внутренним и наружным воздухопроницаемыми корпусами, имеющими в сечении форму ромба, аэрожелоб с заслонкой, расположенный в нижней части камеры, надсушильный бункер, расположенный в верхней части камеры со шнековым транспортером с приводом, расположенным вдоль бункера, смотровым окном и контрольным сливом, пробоотборники, расположенные на боковых стенках наружного корпуса, торцевые стенки внутреннего корпуса выполнены одна глухой, а вторая соединена диффузором с воздуховодом для сушильного агента, в котором установлена задвижка, камера установлена посредством стоек и планок жесткости на фундаменте, а внутренний корпус выполнен открытым, отличающаяся тем, что она снабжена теплоизолятором с экранирующими заслонками для регулирования отходящего потока сушильного агента, установленными с зазором относительно стенок наружного корпуса, распределителем обрабатываемого материала, расположенным в надсушильном бункере у места загрузки материала, и рамкой с винтовым механизмом для обеспечения вертикального перемещения шнекового транспортера (Патент РФ 2067270).
Недостатки сушилки:
а) сушилка не имеет устройства для охлаждения высушенной массы. Попытки использовать для охлаждения воздух аэрожелоба при закрытой заслонке увеличивает неравномерность на 1-2%. Объясняется это тем, что высота продуваемого столба зерна много больше площади аэрожелоба, с которой он продувается (8-10 раз). Кроме того, эффективность такого охлаждения незначительна;
б) высушенное зерно имеет высокую неравномерность влажности по длине сушилки (6-8%, при агротехнических требованиях ±1%);
в) не используется биологическая энергия зерна;
г) сушилка не может работать в импульсном режиме и с разными агентами сушки (теплый воздух, холодный воздух, ионизированный воздух, озонированный воздух и другие).
Цель изобретения - повышение качества и экономичности процесса сушки зерна.
Цель достигается тем, что сушилка содержит два генератора агентов сушки, два газопровода, два канала сушки, блок управления, при этом каждый канал сушки содержит две теплоизоляционные прокладки, два шибера, камеру сушки, а блок управления содержит генератор времени, счетчик, мультиплексор, два ключа, инвертор и переключатель, при этом каждый канал сушки содержит камеру сушки, которая с одной стороны через первые диффузор, шибер, теплоизоляционную прокладку, первый газопровод соединена с первым генератором агента сушки, а с другой стороны через вторые диффузор, шибер, теплоизоляционную прокладку, второй газопровод соединена с вторым генератором агента сушки, при этом выход генератора времени блока управления соединен с первым входом счетчика, второй вход которого соединен с входом первого ключа и через инвертор - с входом второго ключа и выходом мультиплексора, первый вход которого соединен с выходом счетчика, а второй с входом переключателя, выход первого ключа блока управления соединен с входом управления первого шибера первого канала и второго шибера второго канала, а выход второго ключа соединен с входом управления первого шибера второго канала и второго шибера первого канала, при этом каждая из камер сушки образована газопроницаемым корпусом с обрабатываемым материалом, примыкающим к коллектору агента сушки, имеющего с ним, по крайней мере одну, общую газопроникающую стенку, при этом камера имеет средства загрузки и выгрузки обрабатываемого материала, средства его контроля, средства крепления камеры к фундаменту, торцевые стенки корпуса камеры соединены с диффузорами.
Новые существенные признаки предлагаемого изобретения.
1. Одновременно используется две линии сушки, а не одна;
2. В каждой линии добавлены две теплоизоляционные прокладки, два шибера, второй диффузор;
3. Добавлены: блок управления шиберами, второй газопровод и второй генератор агента сушки.
4. Несмотря на импульсный режим сушки, оба генератора агента сушки работают непрерывно.
Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными обеспечивают различные режимы сушки:
1. Непрерывной режим сушки с любого торца камеры. Агенты сушки с каждого торца могут совпадать, а могут отличаться (горячий, холодный, ионизированный, озонированный воздух или какой иной газ). Даже одновременная подача одного и того же агента сушки с обоих торцов камеры дает положительный эффект - уменьшается неравномерность влажности высушенного материала;
2. Дискретный режим сушки. Попеременно меняются агенты сушки с одного и другого торца. Даже если с обоих торцов подавать попеременно один и тот же агент сушки (горячий воздух), то неравномерность сушки резко уменьшится. Поскольку агентов сушки может быть много, а комбинаций их между собой еще больше, то открывается возможность для каждого вида материала подобрать оптимальный для него режим сушки;
3. Импульсный режим сушки опирается на два известных факта:
а) кратковременное повышение температуры сушимого материала с последующим его охлаждением сокращает время сушки на 30-35%, что эквивалентно увеличению скорости агента сушки в 1,3 раза и уменьшению энергоемкости на 21%. Этот эффект возможен, когда в одной камере идет охлаждение сушимого материала, то в другой будет его нагревание и наоборот;
б) зерно - живой организм, и как всякий живой организм, при попадании в неблагоприятные внешние условия начинает с ними бороться, но когда израсходованы все силы для борьбы, он начинает к ним приспосабливаться. Для зерна это две фазы сушки. Начальная фаза - зерно выдает влагу на поверхность, чтобы за счет ее испарения сохранить тепловой баланс. Вторая фаза - зерно не может сохранить тепловой баланс - оно начинает нагреваться. Поэтому если после первой фазы остудить зерно, то при возобновлении нагревания оно начнет снова интенсивно испарять влагу. Исследования разных авторов (Грачева Н.Н. Биоэнергетический потенциал сушки зерна / Н.Н. Грачева // Электротехнологии и электрооборудование в сельскохозяйственном производстве. Сборник научных трудов. - Зерноград: ФГОУ ВПО АЧГАА, 2004. - Вып 4. Том 2 - с. 117-121) показывают, что активность зерновок при циклической сушке уменьшает время сушки на 30%, что эквивалентно увеличению скорости агента сушки в 1,3 раза и уменьшению энергоемкости на 21%.
Применение этих режимов уменьшает неравномерность влажности высушенного зерна и время сушки, что, в свою очередь, улучшает посевные качества семян и ведет к уменьшению расхода топлива и энергии:
Все эти режимы возможны только при наличии двух каналов подачи агента сушки и контроле времени сушки.
На Фиг. 1 изображена структурная схема устройства.
Устройство, представленное на Фиг. 1, содержит генераторы 1, 2 агента сушки - первый и второй, газопроводы 3, 4 - первый и второй, два канала сушки, первый из которых содержит первые прокладку 5 теплоизоляционную, шибер 6, диффузор 7, камеру 8 сушки, вторые диффузор 9, шибер 10, прокладку 11 теплоизоляционную, а второй канал содержит первые прокладку 12 теплоизоляционную, шибер 13, диффузор 14, вторые камеру 15 сушки, диффузор 16, шибер 17, прокладку 18 теплоизоляционную, при этом выходы генераторов 1, 2 сушки соединены соответственно с входами газопроводов 3, 4, а первый выход первого газопровода 3 через первые прокладку 5, шибер 6, диффузор 7, камеру 8, вторые диффузор 9, шибер 10, прокладку 11 соединен с первым выходом второго газопровода 4, второй выход которого через вторые прокладку 18, шибер 17, диффузор 16, камеру 15 и через первые диффузор 14, шибер 13, прокладку 12 соединен с вторым выходом первого газопровода 3, при этом выход первого ключа блока управления соединен с входом управления первого шибера первого канала и второго шибера второго канала, а выход второго ключа соединен с входом управления первого шибера второго канала и второго шибера первого канала
На Фиг. 2 изображена структурная схема блока управления.
Устройство, представленное на Фиг. 2, содержит генератор 20 времени, счетчик 21, мультиплексор 22, ключи 23, 24 первый и второй, инвертор 25, переключатель 26, при этом выход генератора 20 соединен с первым входом счетчика 21, второй вход которого соединен с входом первого ключа 23 и через инвертор 25 - с входом второго ключа 24 и выходом мультиплексора 22, первый вход которого соединен с выходом счетчика 21, а второй - с выходом переключателя 26.
Предлагаемое устройство может работать с камерами многих сушилок - платформенной, карусельной, треугольной, ромбической. Рассмотрим его работу с камерами ромбической сушилки.
На Фиг. 3 изображена структурная схема камеры сушки.
Устройство, представленное на Фиг. 3, содержит бункер 27 для сушимого материала, образованный газопроницаемыми цилиндрическими поверхностями 28, 29 внутренней и внешней и торцевыми стенками 30, 31, при этом внутри внутренней поверхности 28 образован коллектор 32 для агента сушки, который имеет средства подключения к генератору агента сушки, имеются средства загрузки бункера 27, содержащие надсушильный бункер 33 с приводом 34, со шнековым транспортером 35, расположенным вдоль бункера 33, содержащего распределитель 36 обрабатываемого материала, расположенный у места загрузки материала, и рамку 37 с винтовым механизмом 38 для обеспечения вертикального перемещения шнекового транспортера 35, контрольный слив 39, при этом, средства контроля содержат смотровое окно 40, пробоотборники 41, а средства выгрузки содержат аэрожелоб 42, заслонку 43, средства крепления камеры содержат стойку 44, планку 45, фундамент 46.
Устройство работает следующим образом.
Устройство периодического действия за одну загрузку влажность любого исходного материала доводит до базисной. Период действия сушилки состоит из 3 циклов: 1 - цикл загрузка сушильных камер материалом; 2 - цикл сушка; 3 - цикл выгрузка высушенного материала.
Перед загрузкой каждой из сушильных камер 8, 15 необходимо установить с помощью винтового механизма 38 шнековый транспортер 35 по высоте в зависимости от исходной влажности загружаемого материала. Вращением рукоятки винтового механизма 38 переместить рамку 37, а вместе с ней и шнековый транспортер 35 с механизмом привода 34 по высоте надсушильного бункера 33. Такая регулировка позволяет добиться одинаковой влажности материала в конце сушки у верхних и нижних слоев и исключает утечку теплоносителя, когда при усадке верхняя граница сушимого материала может оказаться ниже воздухопроницаемой поверхности внутреннего ромба 28. Загружаемый материал подается в надсушильный бункер 27 через специальный распределитель 36 (например, аналогичный распределителям-разгрузчикам сенажа РРС-ф-50-6). Специальный распределитель 36 исключает образование в результате самосортирования вертикального столба у места загрузки из более влажных компонентов зернового вороха. Продольный шнековый транспортер 35 равномерно распределяет и разравнивает загружаемый материал по надсушильному бункеру 27. Бункер считается загруженным в тот момент, когда загружаемый материал достигает уровня контрольного слива 39. Заполнение бункера 27 контролируется через смотровое окно 40.
После заполнения сушильных камер 8, 15 материалом сушки включаются генераторы 3, 4 агентов сушки и генератор 20 времени, который задает минимальные интервалы длительности. В обратную связь циклического счетчика 21 включен мультиплексор 22, который в кратное число раз увеличивает интервалы, выдаваемые генератором 20. Кратность увеличения интервалов задает переключатель 26. После мультиплексора сигналы усиливаются ключами 23, 24 и поступают на шиберы - с ключа 23 на шиберы 6, 17, а с ключа 24 - на шиберы 10, 13. Поскольку ключи 23, 24 должны работать в противофазе перед ключом 24 стоит инвертор 25. Теплоизоляционные прокладки 5, 11, 12, 17 поставлены для уменьшения влияния циклической смены температуры в камерах 8, 15 на газопроводы 3, 4.
Нами предлагается циклы сушки брать пять минут нагрева зерна при температуре 70°С и пять минут охлаждения наружным воздухом. Количество циклов определяется по готовности зерна. В этом случае за счет высокой температуры ускоряется процесс сушки на 27%. Дополнительно к этому ускорению будет ускорение за счет использования биологической энергии зерновок.
Перечень позиций на чертеже Фиг. 1 к заявке
Двухкамерная сушилка
1, 2 - Генераторы агента сушки;
3, 4 - Газопроводы;
5, 11, 12, 18 - Теплоизоляционные прокладки;
6, 10, 13, 17 - Шиберы;
7, 9, 14, 16 - Диффузоры;
8, 15 - Камеры сушки;
19 - Блок управления.
Перечень позиций на чертеже Фиг. 2 к заявке
Двухкамерная сушилка
20 - Генератор времени;
21 - Счетчик;
22 - Мультиплексор;
23, 24 - Ключи;
25 - Инвертор;
26 - Переключатель.
Перечень позиций на чертеже Фиг. 3 к заявке
Двухкамерная сушилка
27 - Бункер;
28, 29 - Газопроводы;
30, 31 - Торцевые стенки;
32 - Коллектор; Стойка;
33 - Надсушильный бункер;
34 - Привод;
35 - Шнек;
36 - Распределитель сушимого материала;
37 - Рамка;
38 - Винтовой механизм;
39 - Контрольный слив;
40 - Смотровое окно;
41 - Пробоотборник;
42 - Аэрожелоб;
43 - Заслонка;
44 - Стойка;
45 - Планка жесткости;
46 – Фундамент.