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 тепловен-тиляционной 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, МПК6 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.
Технический результат, на достижение которого направлено создание полезной модели, состоит в повышении качества сушки за счет обеспечения ее равномерности при снижении массогабаритных характеристик устройства и повышение надежности.
Указанный технический результат достигается тем, что зерносушилка, содержащая вертикальную сушильную камеру, снабженную загрузочным и расположенным в ее нижней части разгрузочным устройствами с бункерами, СВЧ-генераторы, каждый из которых помещен в кожух с входным и выходным патрубками и выполнен из нескольких, два и более, маломощных магнетронов с индивидуальными источниками питания, и вентилятор, дополнительно содержит два нагнетательных вентилятора и теплогенератор, и в ней сушильная камера по ходу движения высушиваемого материала разделена на зону отвода сушильного агента, зону СВЧ-нагрева, зону теплового нагрев и удаления влаги и зону охлаждения, СВЧ-генераторы установлены на широких стенках сушильной камеры с противоположных сторон зоны СВЧ нагрева, к входным патрубкам каждого из кожухов СВЧ-
генератора подключен нагнетательный вентилятор, выходной патрубок кожуха первого СВЧ-генератора соединен с входом теплогенератора, выход которого подключен к патрубку ввода сушильного агента в зону теплового нагрева и удаления влаги сушильной камеры, выходной патрубок кожуха второго СВЧ-генератора соединен с патрубком ввода сушильного агента в зону охлаждения сушильной камеры, патрубок отвода воздуха из которой соединен с атмосферой, при этом в зоне отвода сушильного агента размещены ∧-образные короба, связанные с вытяжным вентилятором, в зоне теплового и удаления влаги - ∧-образные короба, связанные с патрубком ввода сушильного агента в эту зону, в зоне охлаждения - ∧-образные короба, связанные с патрубком ввода воздуха в зону охлаждения и ∧-образные короба, связанные с патрубком отвода воздуха из секции охлаждения. Бункер разгрузочного устройства содержит шлюзовой затвор.
Заявляемая зерносушилка соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость», так как техническое решение относится сельскому хозяйству, реализуется с помощью известных средств и отсутствует источник информации, в котором была бы описана заявленная совокупность существенных признаков.
Полезная модель поясняется чертежами. На фиг.1 схематично изображена конструкция заявляемой зерносушилки, на фиг.2 - разрез по А-А. На фиг.1, 2 цифрами обозначены:
1 - корпус,
2 - загрузочный бункер,
3 - разгрузочный бункер,
4-1, 4-2 - генераторы СВЧ,
5-1-й нагнетательный вентилятор,
6 - патрубок подачи воздушного охлаждения,
7-2-й нагнетательный вентилятор,
8 - патрубок подачи воздушного охлаждения,
9 - теплогенератор,
10 - патрубок отвода воздушного охлаждения,
11 - патрубок подвода сушильного агента,
12 - ∧-образные короба подвода сушильного агента,
13 - патрубок отвода воздушного охлаждения,
14 - ∧-образные короба подвода воздуха в зону охлаждения,
15 - патрубок отвода воздуха из зоны охлаждения,
16 - вытяжной вентилятор,
17 - ∧-образные короба отвода сушильного агента,
18 - шлюзовой затвор,
19 - ∧-образные короба отвода воздуха из секции охлаждения,
20 - радиопрозрачные заглушки рупоров антенн генераторов СВЧ,
21 - экранированные окна,
«0» - зона отвода сушильного агента,
«I» - зона СВЧ-нагрева,
«II» - зона теплового нагрева и удаления влаги,
«III» - зона охлаждения.
Заявленная зерносушилка (фиг.1) содержит вертикальную сушильную камеру 1, снабженную загрузочным и, расположенным в ее нижней части, разгрузочным устройствами с бункерами 2 и 3 соответственно, СВЧ-генераторы 4-1 и 4-2, вытяжной вентилятор 16, два нагнетательных вентилятора 5 и 7 и теплогенератор 9. Сушильная камера 1 по ходу движения высушиваемого материала разделена на зону отвода сушильного агента «0», зону СВЧ-нагрева «I», зону теплового нагрев и удаления влаги «II» и зону охлаждения «III». СВЧ-генераторы 4-1, 4-2 установлены на широких стенках сушильной камеры 1 с противоположных сторон зоны СВЧ нагрева «0». Каждый из СВЧ-генераторов 4-1, 4-2 помещен в кожух с входным и выходным патрубками и выполнен из нескольких, два и более, маломощных магнетронов с индивидуальными источниками питания (на фиг.1, 2 не показаны). Нагнетательный вентилятор 5 парубком 6 подачи воздушного охлаждения соединен с входным патрубком кожуха СВЧ-генератора 4-1, выходной патрубок которого через патрубок 10 отвода воздушного охлаждения соединен с входом теплогенератора 9. Нагнетательный вентилятор 7 через патрубок 10 подачи воздушного охлаждения соединен с входным патрубком кожуха СВЧ-генератора 4-2, выходной патрубок которого через патрубок 13 отвода воздушного охлаждения с вводом воздуха в зону охлаждения «III», патрубок 15 отвода воздуха из которой соединен с атмосферой. Выход теплогенератор 9 подключен к патрубку 11 ввода сушильного агента в зону теплового нагрева и удаления влаги «II» сушильной камеры 1. В зоне отвода сушильного агента «0» размещены ∧-образные короба 17, связанные с вытяжным вентилятором 16, в зоне теплового и удаления влаги «I» - ∧-образные короба 12, связанные с патрубком 11 ввода сушильного агента в эту зону, в зоне охлаждения «III» - ∧-образные короба 14, связанные с патрубком ввода воздуха в зону охлаждения «III» и ∧-образные короба 19, связанные с патрубком 15 отвода воздуха из зоны охлаждения «III». Связь ∧-образных коробов 12, 14, 17, 19 с соответствующими патрубками осуществляется через экранированные треугольные окна 21 в корпусе сушильной камеры 1. Бункер 3 разгрузочного устройства содержит шлюзовой затвор 18.
Заявленная зерносушилка работает следующим образом.
Вначале включаются нагнетательные вентиляторы 5 и 7 системы воздушного охлаждения магнетронов СВЧ-генераторов 4-1, 4-2 и теплогенератор 9. После такого включения в зону «II» сушильной камеры 1 подается горячий воздух, а в зону «III» - холодный.
Далее, при закрытом шлюзовом заслоне 20, который является регулятором потока материала 1, сушильная камера 1 через бункер 2 заполняется сыпучим материалом (зерно пшеницы, кукурузы, семена подсолнечника и т.п.) с помощью загрузочного устройства (на чертежах не показано). Перед попаданием в зону«I» поток материала верхними кромками коробов 17 разделяется на несколько для более равномерного распределения материала в зоне «I» СВЧ-нагрева. В процессе заполнения сыпучий материал продувается горячим воздухом от теплогенератора 9 и предварительно прогревается. Насыщенный влагой горячий воздух в зоне «II» нивелирует колебания влажности сыпучего материала в зоне «I», чем обеспечивается стабильность нагрузки магнетронов, а, следовательно, и надежность их работы. После заполнения зоны «I» включается питание магнетронов СВЧ-генераторов 4-1, 4-2 и открывается шлюзовой затвор 18 настолько, чтобы бункер 2 заполнялся сыпучим материалом не более чем две трети. В сушильной камере 1 в зоне «I» материал нагревается СВЧ-энергией, вырабатываемой СВЧ-генераторами 4-1, 4-2, и под собственным весом опускается вниз, последовательно минуя зону «II» и зону «III», в бункер 3. 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 20 (фиг.2). Горячий воздух, насыщенный влагой, извлеченной из материала, отводится из сушильной камеры 1 через короба 17 с помощью вытяжного вентилятора 16. Обезвоженный горячий материал под силой тяжести опускается в зону «III», где обдувается воздухом, нагнетаемым вентилятором 7 через систему воздушного охлаждения СВЧ-генератора 4-2 и подаваемого через патрубок 13 в пространство под ∧-образными коробами 14, охлаждается и выпускается из зерносушилки через бункер 3 разгрузочного устройства (на чертежах не показана). Охлаждающий воздух удаляется из зоны «III» через ∧-образные короба 19 и патрубок 15 отвода, к которому может быть подключена вытяжной вентиляцией (на чертежах не показана).
Заявленная зерносушилка, в сравнении с прототипом, имеет меньшие удельные энергозатраты и более высокую надежность. Это достигается за счет того, что:
- зона «0» отвода сушильного агента расположена сверху зоны «I» СВЧ-нагрева, в результате чего увеличивается время контакта материала с горячим сушильным агентом и эффективность отбора влаги с поверхности зерен высушиваемого материала и улучшаются условия СВЧ-нагрева за счет стабилизации параметров среды;
- 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.
Заявленная зерносушилка отличается еще тем, что она легко реализуется с использованием отдельных функциональных модулей - секций отвода сушильного агента, СВЧ-нагрева, теплового нагрева и охлаждения, что позволяет оптимальным образом совмещать массогабаритные размеры с производительностью.
Экспериментальный образец заявляемой зерносушилки при производительности 3 тонны в час имеет удельные энергозатраты 5...7 кВт·т/6% и габариты и установочные размеры: длина -1,5 м, ширина -1,2 м, высота - 2,3 м.