ЗЕРНОСУШИЛКА

Полезная модель относятся к технике сушки и может использоваться в сельском хозяйстве для обработки зерна, семян подсолнечника и т.п.
Сушка зерна необходима для повышения стойкости при хранении, улучшения условий послеуборочного созревания семенного зерна, повышения энергии прорастания и всхожести, а также в качестве борьбы с зараженностью зерна вредителями.
Основные требования, предъявляемые к зерносушилкам - производительность и удельное потребление мощности. Наряду с этими показателями для фермерских хозяйств особое значение приобретают стоимость, надежность и простота обслуживания.
Из описания к патенту Российской Федерации №2146032, МПК7 F 26 B 17/14, публ. 2000 г. известен зерносушильный агрегат, содержащий вертикально расположенные загрузочные и разгрузочное устройства, над- и подсушильные бункера, сушильную и охладительные шахты, разделенные секцией для отлежки зерна и соединенные с тепловентиляционной системой. В этом агрегате надсушильный бункер выполнен в виде размещенных один под другим коробов, каждый из которых разделен установленными под прямым углом друг к другу вертикальными перегородками, образующими квадратные ячейки, причем верхний короб снабжен рассекателем, установленным в его центральной части, а в сушильной и охлажденных шахтах, подсоединенных к тепловентиляционной системе, установлены короба, внутри которых установлены воронки, под отверстиями которых также размещены рассекатели, повернутые на 45° относительно рассекателя надсушильного бункера. Охладительная шахта-секция для отлежки зерна выполнена в виде вертикальных квадратных ячеек, размер которых в два раза меньше размера ячеек в надсушильном бункере, а охлаждающая шахта - в виде коробов, установленных один над другим и подсоединенных к тепловентиляционной системе. Подсушильный бункер состоит из коробов, образующих воронку, верхний из которых снабжен рассекателем, установленным в его центральной части, рассекатели, размещенные в над- и подсушильном бункере сушильной и охладительной шахт выполнены в виде правильной четырехгранной пирамиды, установленной вершиной вверх, навстречу зерновому потоку, а воронки в сушильной и охладительной шахтах, верхнем и нижнем коробах подсушильного бункера выполнены в виде правильной усеченной четырехгранной пирамиды, расположенной большим основанием вверх. В сравнении с известными шахтными прямоточными зерносушилками описанная конструкция зерносушильного агрегата позволяет снизить энергозатраты при сушке зерна. Недостатки такого зерносушильного агрегата - сравнительно невысокая скорость сушки, большие габариты и металлоемкость.
Более высокой скоростью сушки зерна обладают зерносушилки с использованием СВЧ-излучения, которые к тому же более эффективны при обеззараживании (дезинфекции) зерна.
Из описания к авторскому свидетельству СССР №491809, МПК F 26 B 3/00, публ. 1975 г. известна установка для сушки сыпучих материалов, содержащая вертикальный технологический канал, волновод Н-образного профиля, загрузочный бункер, источник СВЧ, вентиляцию, транспортерные ленты для подачи обрабатываемой среды в загрузочный бункер и удаления ее после обработки из устройства. Недостатком этого устройства является малая площадь испарения обрабатываемой среды, которая равна площади поперечного сечения волновода, значительно меньшей площади продольного сечения.
В описании к патенту Российской Федерации №2061351, МПК6 А 01 С 1/00, публ. 1996 г. описана конструкция установки для СВЧ-обработки зерна, содержащая транспортер-дозатор, металлическая емкость с выходными патрубками, источник электромагнитной СВЧ-энергии. Патрубки выполнены парными и снабжены заслонками, источник электромагнитной СВЧ-энергии с помощью волновода подсоединен к днищу емкости, днище емкости снабжено диэлектрической прокладкой, а емкость выполнена овальной формы.
Эта конструкция отличается простотой, высокой скоростью нагрева зерна, эффективна для обеззараживания зерна перед длительным хранением, но имеет существенный недостаток - существенную неравномерность нагрева по потоку зерна.
Из описания к патенту Российской Федерации 2094716, МПК 6 F 26 В 3/347, 17/12 публ. 1997 г. известна сушилка для сыпучих материалов, содержащая вертикальный корпус с размещенной в нем камерой, устройства загрузки и выгрузки материала, расположенные соответственно в верхней и нижней частях камеры, источник СВЧ, волноводы, патрубки подвода и отвода теплоносителя. Устройство загрузки, представляющее собой, например, транспортерную ленту или другое транспортное устройство, непрерывно или периодически подающее сырье в загрузочный бункер, который соединен с вертикальным корпусом запредельными волноводами, что предотвращает утечку СВЧ-излучения за пределы сушилки. Камера с пластинами из радиопрозрачного материала расположена в корпусе. На корпусе установлены вводы энергии от источников СВЧ через волноводы. Подвод и отвод теплоносителя осуществляется через запредельные волноводы, причем отводящий теплоноситель насыщен парами воды. Устройство выгрузки расположено в нижней части корпуса и окончательно готовый продукт через запредельные волноводы выходит из сушилки. В сравнении с ранее описанными такая установка за счет комбинации двух видов сушки имеет более высокую производительность. Недостаток - невысокая точность выдержки температурных режимов, что затрудняет соблюдение технологии сушки, а, следовательно, и достижение необходимого качества зерна.
Известна установка для сушки сыпучих материалов (см. патент Российской Федерации №2201566, МПК7 F 26 B 3/347, публ. 2003 г.), содержащая вертикальную сушильную камеру, снабженную загрузочным и расположенным в ее нижней части разгрузочным устройствами с бункерами, подключенные к камере СВЧ-генератор с устройством связи и нагнетательный вентилятор. Дополнительно в состав сушильной камеры введены
полости поддува и отсоса, кожух над СВЧ-генераторами с входным и выходным патрубками, инжектор с двумя входами и одним выходом, циклон, разветвитель воздуха с одним входом и двумя выходами. Сушильная камера имеет прямоугольную форму и сужающуюся нижнюю часть с перфорированными стенками с разгрузочным устройством в виде шнека с приводом, заключенную в кожух, образующий камеру поддува, Загрузочное устройство выполнено в виде труб с клапанами, опущенными внутрь сушильной камеры на 0,1-0,15 высоты камеры, и образующими полость отсоса над материалом. СВЧ-генератор выполнен из множества (более двух) маломощных магнетронов с индивидуальными источниками питания и устройством связи, расположенным под кожухом равномерно на боковых поверхностях сушильной камеры, при этом выходной патрубок кожуха над СВЧ-генератором соединен с входом вентилятора, выход которого соединен с входом разветвителя воздуха, один выход которого соединен с камерой поддува; а второй - с первым входом инжектора, второй вход которого соединен с воздушной полостью над материалом, а выход инжектора соединен с входом циклона. Эта установка, за счет того, что в качестве теплоносителя используется воздух, отводящий тепло от магнетронов СВЧ-генератора, имеет более высокий коэффициент полезного действия. Недостатки - сложность конструкции и неравномерность нагрева зерна от периферии к центру, что приводит к неравномерности сушки, а так же невысокая надежность из-за возможности перегрева магнетронов.
Из описания к патенту Российской Федерации на полезную модель №40448, МПК7 F 26 B 3/347, публ. 2004 г., известна шахтная зерновая сушилка, содержащая сушильную камеру, бункер загрузки зерна в зерносушилку, установленный над сушильной камерой, дозатор, соединенный входом с выходом бункера загрузки зерна, а выходом - со входом ввода зерна в сушильную камеру, бункер выгрузки зерна из зерносушилки, соединенный входом с выходом вывода зерна из сушильной камеры, нагнетатель сушильного агента, соединенный входом с открытой атмосферой, теплообменник подогрева сушильного агента, соединенный входом с выходом нагнетателя сушильного агента, канал подачи сушильного агента в сушильную камеру, соединенный входом с выходом теплообменника, а выходами - со входами ввода сушильного агента в сушильную камеру, в которой объем сушильной камеры сушилки разделен на зоны: зону обработки зерна ультрафиолетовыми излучениями, зону отвода сушильного агента, зоны сверхвысокочастотной обработки зерна, каждая из которых имеет автономный источник сверхвысокочастотной энергии, соединенный выходом со входом ввода сверхвысокочастотной энергии в сушильную камеру, и зоны ввода сушильного агента в сушильную камеру, каждая из которых соединена с выходами канала нагнетания (подачи) сушильного агента в сушильную камеру, причем входы ввода сушильного агента в сушильную камеру ориентированы перпендикулярно к направлению перемещения зерна и в противоположных в зоне и от зоны к зоне направлениях, близких к касательным к образующей внутреннюю поверхность сушильной камеры. Эта
зерносушилка принята в качестве прототипа, так как совпадает с заявленным техническим решением по большинству существенных признаков. Недостаток прототипа - снижение качества сушки из-за отсутствия возможности управления потоком зерна при смене вида зерновой культуры и в зависимости от параметров влажности зерна и внешней среды.
Технический результат от использования полезной модели - повышение качества сушки за счет обеспечения возможности управления потоком зерна в сушильной камере в зависимости при смене вида зерновой культуры и в зависимости от параметров влажности зерна и внешней среды.
Указанный технический результат достигается тем, что в зерносушилке, содержащая сушильную камеру, разделенную на зоны СВЧ-нагрева и зоны удаления влаги сушильным агентом, бункер загрузки зерна в зерносушилку, установленный над сушильной камерой, бункер выгрузки зерна из зерносушилки, соединенный входом с выходом вывода зерна из сушильной камеры, СВЧ-генераторы, установленные на широких стенках сушильной камеры с противоположных сторон зоны СВЧ-нагрева, каждый из которых помещен в кожух с входным и выходным патрубками и выполнен из нескольких, два и более, маломощных магнетронов с индивидуальными источниками питания, канал подвода сушильного агента с теплогенератором и нагнетательным вентилятором, канал отвода сушильного агента с вытяжным вентилятором, Λ-образные короба подвода и отвода сушильного агента, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит датчик верхнего уровня бункера загрузки, датчик нижнего уровня бункера загрузки, шнековое устройство с приводом в бункере выгрузки и блок управления потоком зерна, при этом датчики верхнего и нижнего уровней бункера загрузки установлены в бункере загрузки и соединены выходами с входами блока управления потоком зерна, выход которого подключен к приводу шнекового устройства бункера выгрузки, Λ-образные короба подвода и отвода сушильного агента размещены в зонах удаления влаги сушильным агентом и соединены через окна с каналами подвода и отвода сушильного агента соответственно, кожух каждого СВЧ-генератора соединен с воздуховодом воздушного охлаждения магнетронов. Блок управления потоком зерна содержит орган ввода данных о влажности зерна, температуре окружающей среды и виде зерновой культуре и соединен вторым выходом с устройством загрузки зерна. Ввод воздуха в теплогенератор через дроссельный элемент соединен с выход системы воздушного охлаждения магнетронов. В шнековом устройстве бункера выгрузки привод соединен с валом шнека через редуктор.
Полезная модель поясняется чертежами. На фиг.1 схематично изображена конструкция заявляемой зерносушилки, на фиг.2 - разрез по А-А, на фиг.3 - разрез по Б-Б. На фиг.1...3 цифрами обозначены:
1 - сушильная камера;
2 - бункер загрузки;
3 - бункер выгрузки;
4 - Λ-образные короба подвода сушильного агента;
5 - Λ-образные короба отвода сушильного агента;
6 - СВЧ-генератор;
7 - теплогенератор;
8 - нагнетательный вентилятор сушильного агента;
9 - нагнетательный вентилятор воздушного охлаждения магнетронов СВЧ-генератора;
10 - зона СВЧ-нагрева;
11 - втяжной вентилятор сушильного агента;
12 - датчик верхнего уровня бункера загрузки;
13 - датчик нижнего уровня бункера загрузки;
14 - привод шнекового устройства бункера выгрузки;
15 - шнековое устройство бункера выгрузки;
16 - выход вывода зерна из бункера выгрузки;
17 - блок управления потоком зерна;
18 - зона удаления влаги сушильным агентом;
19 - радиопрозрачные заглушки антенн магнетронов СВЧ-генератора;
20 - вводные окна подвода сушильного агента;
21 - воздуховод подвода сушильного агента;
22 - воздуховод отвода сушильного агента.
Заявленная зерносушилка (фиг.1), содержит сушильную камеру 1, разделенную на зоны СВЧ-нагрева 10 и зоны 18 удаления влаги сушильным агентом, бункер 2 загрузки зерна в зерносушилку, установленный над сушильной камерой 1, бункер выгрузки 3 зерна из зерносушилки, соединенный входом с выходом вывода зерна из сушильной камеры 1, СВЧ-генераторы 6, установленные на широких стенках сушильной камеры 1 с противоположных сторон зоны СВЧ-нагрева 10, каждый из которых помещен в кожух с входным и выходным патрубками и выполнен из нескольких, два и более, маломощных магнетронов с индивидуальными источниками питания (на фиг.1...3 не показаны), канал подвода сушильного агента с теплогенератором 7 и нагнетательным вентилятором 8, канал отвода сушильного агента с вытяжным вентилятором 11, Λ-образные короба 4 подвода и Λ-образные короба 5 отвода сушильного агента, датчик 12 верхнего уровня бункера 2 загрузки, датчик 13 нижнего уровня бункера 2 загрузки, шнековое устройство 15 с приводом 14 в бункере 3 выгрузки и блок 17 управления потоком зерна. Датчики 12 и 13 установлены в бункере 2 загрузки и соединены выходами с входами блока 17 управления потоком зерна, первый выход (вых. 1) которого подключен к приводу 14 шнекового устройства 15 бункера 3. Λ-образные короба 4 и 5 подвода и отвода сушильного агента размещены в зонах 18 удаления влаги сушильным агентом. Λ-образные короба 4 соединены через окна 20 (фиг.2) с воздуховодом 21 подвода сушильного агента (фиг.3). Λ-образные короба 5 отвода сушильного
агента через окна (на фиг.1...3 не показаны) соединены с воздуховодом 22 отвода сушильного агента. Кожух каждого СВЧ-генератора 6 соединен с воздуховодом воздушного охлаждения магнетронов (на фиг.1...3 не показан). Блок 17 управления потоком зерна содержит орган ввода данных о влажности зерна, температуре окружающей среды и виде зерновой культуре и соединен вторым выходом (вых. 2) с загрузочным устройством (на фиг.1...2 не показано). Ввод воздуха в теплогенератор 7 от вентилятора 8 через дроссельный элемент может быть подключен к выходу системы воздушного охлаждения магнетронов (на фиг.1...3 не показаны). В шнековом устройстве 15 привод 14 может быть соединен с валом шнека через редуктор (на фиг.1...3 не показан).
Заявленная зерносушилка работает следующим образом.
Вначале включаются нагнетательные вентиляторы 9 системы воздушного охлаждения магнетронов СВЧ-генераторов 6 и вентиляторы 8 с теплогенераторами 7. После такого включения в зоны 18 сушильной камеры 1 подается горячий воздух. Далее, при отключенном приводе 14 шнекового устройства 15 сушильная камера 1 через бункер 2 заполняется зерном (зерно пшеницы, кукурузы, семена подсолнечника и т.п.) с помощью загрузочного устройства (на чертежах не показано). Перед попаданием в зону 10 и зоны 18 поток зерна верхними кромками Λ-образных коробов разделяется на несколько для более равномерного распределения зерна в зонах 10 и 18 Λ-образные короба на входах в зоны 10 на фиг.1...3 не показаны). В процессе заполнения поток зерна продувается горячим воздухом от теплогенератора 7 и предварительно прогревается. После заполнения бункера 2 до уровня датчика 13, последний срабатывает и включается питание магнетронов СВЧ-генераторов 6. После заполнения бункера 2 до уровня датчика 12, последний срабатывает и от блока 17 включается привод 14 шнекового устройства 15, загрузочное устройство отключается и зерно выгружается шнековым устройством 15 из бункера 3. Уровень зерна в бункере 2 начинает снижаться и как только достигнет уровня датчика13, привод 14 сигналом от блока 17 отключается, загрузочное устройство начинает подавать зерно в бункер 2 и цикл повторяется. В сушильной камере 1 в зоне 10 зерно нагревается СВЧ-энергией, вырабатываемой СВЧ-генераторами 6. С целью обеспечения равномерного нагрева по объему СВЧ-излучающие рупоры ориентированы с боков по горизонтали. Горизонтальные СВЧ-излучающие рупоры (на чертежах не показаны) вмонтированы в окна торцов сушильной камеры 1 и закрыты радиопрозрачными заглушками 19 (фиг.2). Горячий воздух, насыщенный влагой, извлеченной из материала, отводится из сушильной камеры 1 через Λ-образные короба 5 с помощью вытяжного вентилятора 11. Заявленная зерносушилка, в сравнении с прототипом, имеет более высокое качество сушки.
Это достигается за счет того, что:
- имеется как минимум две зоны СВЧ-нагрева 10 и зоны 18, а Λ-образные короба 4 и 5 расположены в зонах 18 и сушильный агент протекает по ходу зерна, в результате чего
увеличивается время контакта зерна с горячим сушильным агентом и эффективность отбора влаги с поверхности зерен;
- охлаждение СВЧ-генераторов осуществляется нагнетательной вентиляцией, в результате чего не только повышается отбор тепла от магнетронов и их источников питания, но и исключается возможность оседания пыли на теплоотводящие поверхности;
- система воздушного охлаждения каждого СВЧ-генератора запитывается от отдельного нагнетательного вентилятора, что позволяет осуществлять охлаждение теплоотводящих поверхностей ламинарным потоком и снизить потери давления в системе воздушного охлаждения;
- имеется возможность управления потоком зерна через сушильную камеру.
Заявленная зерносушилка отличается еще тем, что она легко реализуется с использованием отдельных функциональных модулей - секций СВЧ-нагрева и удаления влаги сушильным агентом, что позволяет оптимальным образом совмещать массогабаритные размеры с производительностью и встраивать ее в состав существующих зерноочистительных комплексов, например, ЗАВ-20, ЗАВ-40.