АКУСТОТЕРМИЧЕСКАЯ СУШИЛКА
ACOUSTIC THERMAL DRIER

Изобретение относится к средствам сушки различных капиллярно-пористых материалов, продуктов сельского хозяйства, биомедпрепаратов, продуктов питания и может использоваться в других отраслях промышленности.
В известной схеме акустической сушилки скорость сушки достигается рациональным использованием акустической энергии (патент № 2239137, кл. F26B 5/02. Способ сушки капиллярно-пористых материалов). Технологический объем в форме тороида с высушиваемым материалом помещают в большую по объему фигуру, имеющую в сечении два одинаковых усеченных эллипса. Источник ультразвука располагают в общем для двух эллипсов фокусе, а высушиваемый материал размещают в области вторых фокусов. За счет многократных отражений от внутренних поверхностей сушилки повышается эффективность использования акустической энергии. Данная сушилка ограничена объемом высушиваемого материала, сложна в изготовлении, а применение ультразвука малоэффективно для сушки.
Сушилка, работающая на более низких частотах (150 Гц), более эффективна (патент № 2095707, кл. F26В 17/12. Устройство для сушки капиллярно-пористых материалов). Сушильная камера выполнена в виде канала-звукопровода. Устройство содержит излучатель звука, включающий поршень с штоком и источник звука. Соосно с излучателем размещена сушильная камера, внутри которой находятся контейнеры с высушиваем материалом, а в выходном сечении канала установлен поглотитель звука. Устройство работает следующим образом. В контейнеры загружают влажный материал, закрывают затворы и включают источник звука. При фиксированной частоте излучаемого звука положение поршня подбирают таким, чтобы интенсивность звука была максимальной. Звук экстрагирует влагу, которая выносится из камеры отработанным воздухом струйного генератора Гартмана. Данное устройство имеет недостаток в части интенсификации процесса удаления влаги из-за конвективной сушки ненагретым воздухом. Кроме того, газоструйные излучатели не отличаются высокой эффективностью и требуют для своей работы сжатый воздух.
Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является патент № 2283995, КЛ. F26B 9/06. Устройство для сушки капиллярно-пористых материалов акустотермическим способом, который взят нами за прототип. Использование акустической и термической энергии для сушки материалов позволяет снизить энергозатраты. Устройство для сушки включает сушильную камеру со звуконепроницаемыми перегородками, делящими ее объем на изолированные секции, каждая из которых снабжена отдельным источником звука, а также источник нагретого воздуха. Данное устройство для сушки имеет существенные недостатки из-за поочередной подачи горячего воздуха в секции с интервалом в 1 час, тоже происходит с работой источников звука, что, естественно, удлиняет технологический процесс сушки и снижает производительность. Так как высушиваемый материал в каждой секции лежит неподвижно, то эффективность конвективной сушки сыпучих материалов невелика. Так как каждая секция сушилки снабжена отдельным источником звука, то это удорожает стоимость сушилки.
Решаемая техническая задача - повышение производительности и снижение стоимости акустотермической сушилки.
1
1
Решаемая техническая задача в акустотермической сушилке, содержащей сушильную камеру со звукоизоляционными стенками и загрузочно-разгрузочное устройство, источники акустических колебаний, устройство для подачи нагретого воздуха в камеру и привод вращения, достигается тем, что сушилка содержит в качестве источников акустических колебаний поршни в количестве n≥2, расположенные внутри камеры с разделением ее на секции в соотношении объемов, где движение поршней происходит в противофазе, объем V≥2V, где V - объем секции камеры с однофазным перемещением поршня, кинематически связанные с регулируемым приводом их возвратно-поступательного перемещения посредством тяги, взаимодействующей с кривошипно-ползунным механизмом и с пальцем, закрепленным на диске вала привода, при этом между поршнями тяга взаимодействует с шарнирно-рычажной системой, обеспечивающей противофазное движение поршней, а на внутренней поверхности сушильной камеры по всей ее длине установлены лопасти, ширина которых меньше внутреннего радиуса камеры. Поршни размещены в направляющих и ограждены сеткой. На диске привода выполнен паз для возможности радиального смещения пальца.
На фиг.1 представлен общий вид акустотермической сушилки; на фиг.2 - привод источников акустических колебаний, на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1.
1
1
В примере конкретной реализации акустотермическая сушилка содержит сушильную камеру 1 со звукоизоляционными стенками 2, которая представляет собой полый цилиндр с загрузочно-разгрузочным устройством 3, установленную на опорах 4 с возможностью вращения от привода 5. Сушилка содержит в качестве источников акустических колебаний поршни 6 в количестве n≥2, где n-натуральный ряд чисел 2, 3…, расположенные внутри камеры с разделением ее на секции в соотношении объемов, где движение поршня происходит в противофазе, объем V≥2V,где V - объем секции камеры с однофазным перемещением поршня (фиг.1). Поршни 6 кинематически связаны с регулируемым приводом 7 их возвратно-поступательного перемещения посредством тяги 8, взаимодействующей с кривошипно-ползунным механизмом 9 и с пальцем 10, закрепленным на диске 11 вала 12 привода. Палец 10 установлен в радиальном пазу 13 с возможностью перемещения (фиг.2). Между поршнями 6 тяга 8 взаимодействует с шарнирно-рычажной системой 14, обеспечивающей противофазное движение поршней. Поршни 6 установлены в цилиндрические направляющие 15 и ограждены сеткой 16. На внутренней поверхности сушильной камеры 1 по всей ее длине установлены лопасти 17, ширина которых меньше внутреннего радиуса сушильной камеры. Акустотермическая сушилка снабжена устройством для подачи нагретого воздуха 18 в камеру.
Акустотермическая сушилка работает следующим образом. В сушильную камеру 1 через загрузочное устройство 3 загружается материал 19 для сушки, например зерно. Устройство 3 закрывают и включают привод 5 вращения камеры. Включается устройство 18 подачи горячего воздуха в камеру сушки и привод 7 возвратно-поступательного перемещения источников акустических колебаний 6. На материал воздействуют теплый воздух и акустические колебания, частота которых регулируется приводом 7, а амплитуда перемещением пальца 10 в пазу 13 диска 11. Это позволяет в широких пределах воздействовать на высушиваемый материал как инфразвуковыми, так и звуковыми колебаниями, что приводит к вытеснению влаги из капилляров материала наружу и удалением ее нагретым воздухом. Повышению эффективности сушки, производительности способствует наличие лопастей, которые обеспечивают контакт каждой частицы материала с теплоносителем и акустическими колебаниями. Увлажненный воздух удаляется вентилятором 20. Для повышения равномерности сушки камера сушильная разделена источниками акустических колебаний на секции, уравнивающие акустическое воздействие на высушиваемый материал при однофазном и противофазном перемещении поршней. Выгрузка высушенного материала производится через устройство 3 в приемник 21. Это позволяют сделать лопасти, ширина которых меньше внутреннего радиуса камеры сушки.
Следует особо отметить противофазное движение поршней, которое позволяет найти резонансный режим, при котором сушка будет наиболее эффективной. Наличие механических акустических источников снижает стоимость сушилки, чему способствует также наличие одного привода на несколько акустических излучателей.
Одновременное термическое и акустическое воздействие на каждую частицу высушиваемого материала делает сушилку качественно новой и высокопроизводительной.