Карусельная сушилка
ROTARY DRYER

Карусельная сушилка относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к установкам для сушки сыпучих материалов, например зерна.
1. Известна карусельная сушилка (Зеленко В.М. Карусельная сушилка. ОГУП. «Тверское областное книжно-журнальное издательство». 2002 - 192 с.), содержащая кольцеобразную сушильную камеру с перфорированным днищем для ввода теплоносителя.
2. Известны устройства, совершенствующие разные узлы сушилки. Так, например:
- патент №2244887 совершенствует выгрузку материала;
- патент №2426047 совершенствует шнековую загрузку/разгрузку;
- патент №1076720 совершенствует выравниватель слоя зерна;
- патент №2493514 уточняет месторасположение роликов;
- патент №2118772 совершенствует ворошитель, центральную опору, привод карусели.
Недостатки этих патентов:
а) не обеспечивают режим осциллирующей сушки;
б) нет согласования газопровода с газораспределительным коробом, а это ведет:
- к неравномерности распределения агента сушки под камерой сушки, следовательно, к неравномерности сушки зерна;
- в местах стыка газопровода и короба образуются мертвые зоны, и движение агента сушки становится не ламинарным, а турбулентным, что ухудшает теплоотдачу агента сушки зерну;
- часть теплоносителя отражается от стыка и возвращается к теплогенератору, чем понижает его КПД (коэффициент полезного действия).
3. Известно устройство (авторское свидетельство №486196, опубликованное 30.09.75. Бюл. №36, дополнительное к авторскому свидетельству №333381, опубликованному 21.03.1972. Бюл. №11), отличающееся тем, что с целью интенсификации процесса сушки путем осциллирующего режима под перфорированным днищем камеры в газораспределительном коробе размещены радиальные перегородки, одна из которых расположена между окнами для ввода теплоносителя и охлаждающего воздуха, а вторая установлена с возможностью поворота для образования охлаждающей секторной секции переменного сечения.
Недостатки устройства:
1. Нет согласования газопровода с газораспределительным коробом;
2. Не представлены ни вид, ни крепление перегородок. Рассмотрим возможные виды перегородок, при условии, что они должны быть длиной 4-5 м и испытывать давление агентов сушки:
а) железобетонная стена или кирпичная кладка увеличивает цену сушилки и время ее монтажа, и о подвижности ее не может быть и речи;
б) перегородки из теплоизолирующего материала - дерева, гипса, пенопласта, шлакоблоков, при разумной их толщине, требуют крепления не только на торцах, но и в середине;
в) металлическая перегородка также требует дополнительного крепления в середине, кроме того, она теплопроводящая и понижает температуру теплоносителя во всем коробе;
г) подвижная перегородка требует крепления и средства для ее перемещения. Произвольное положение подвижной перегородки ухудшает согласование газопроводов с коробом, удлиняет время сушки и создает дополнительные трудности при эксплуатации сушилки.
3. И в основном №333381, и в дополнительном №486196 авторских свидетельствах не решены проблемы равномерности сушки и крепления вала вращения.
1
2
Наиболее близким к предлагаемому устройству (прототип - патент №2118772) является карусельная сушилка для зерна, содержащая образованную внешним и внутренним ограждениями и перфорированным днищем сушильную камеру, причем перфорированное днище выполнено в виде карусельной платформы, установленной на боковых и центральной опорах с возможностью вращения в горизонтальной плоскости, к окну внешнего ограждения подсоединен воздуховод для подвода теплоносителя, отличающаяся тем, что сушилка дополнительно снабжена ворошителем, состоящим из подвижного и неподвижного брусьев и многоярусных скребков переменной высоты, шарнирно закрепленных при помощи штанг к подвижному и неподвижному брусьям, при этом угол установки скребков от центра карусельной платформы к ее краю изменяется от минимального α до максимально α, неподвижный брус закреплен на подшипниках качения, прикреплен к центральной опоре и жестко соединен с внешним ограждением, а подвижный брус снабжен винтовым механизмом, имеющим жесткую связь с внешним ограждением, центральная опора карусели состоит из вала, установленного на подшипниках качения внутри трубы малого диаметра, удерживаемой регулировочными болтами внутри трубы большого диаметра, которая жестко связана с фундаментом сушилки, причем перфорированное днище карусели установлено на опорное кольцо, являющееся одновременно и ведомой звездочкой привода карусели, которая связана цепной передачей с ведущей звездочкой, установленной на приводной станции, нижняя поверхность опорного кольца соприкасается с роликовой поверхностью боковых опор, а внешнее ограждение сушилки для предотвращения утечек теплоносителя установлено в выемке фундамента и залито тугоплавким эластичным материалом.
Недостатки устройства:
а) не обеспечивает режим осциллирующей сушки;
б) нет согласования газопровода с газораспределительным коробом.
Цель изобретения - интенсификация процесса сушки путем осуществления осциллирующего режима, повышение качества высушенного материала за счет уменьшения неравномерности сушки, повышение коэффициента полезного действия генераторов агентов сушки.
Цель достигается тем, что карусельная сушилка содержит сушильную камеру, образованную внешним и внутренним ограждениями и перфорированным днищем, выполненным в виде карусельной платформы, установленной на центральной опоре и через опорное кольцо и ролики на боковых опорах, закрепленных в фундаменте сушилки, имеет средства загрузки в виде бункера с открытым торцом, расположенным по всему радиусу камеры, средства разгрузки и ворошения в виде шнеков, привод вращения платформы, содержащий опорное кольцо, выполненное в виде ведомой звездочки, соединенной цепной передачей с ведущей звездочкой приводной станции, центральная опора выполнена в виде вала и соосно установленных одна в другой двух труб, теплоизоляционной и опорной, жестко соединенной с фундаментом, в которой на подшипниках качения закреплен вал, по диаметру газораспределительного короба перпендикулярно оси между двумя противоположно расположенными диффузорами расположена теплоизолирующая стенка, закрепленная на внешнем ограждении на концах диаметра на теплоизоляционной трубе и стойках, закрепленных в фундаменте, при этом сечение диффузоров в вертикальной и горизонтальной плоскостях имеет вид расширяющегося рупора.
Новые существенные признаки.
1. Введение двух противоположно расположенных диффузоров в газораспределительном коробе обеспечивает одновременную подачу двух агентов сушки с разных сторон. Для вращающейся камеры это циклическая сушка.
2. Диффузоры согласовывают газопроводы с коробом.
3. Введение теплоизоляционных трубы и стенки уменьшает время перехода зерна от одного агента сушки к другому, уменьшает неравномерность распределения агентов сушки по коробу.
Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными обеспечивают осциллирующую сушку, уменьшают неравномерность влажности высушенного зерна и время сушки, что в свою очередь улучшает посевные качества семян и ведет к уменьшению расхода топлива и энергии.
На Фиг. 1 изображен общий вид карусельной сушилки, на фиг. 2 приведено сечение сушилки по А-А.
Карусельная сушилка, представленная на Фиг. 1, содержит сушильную камеру, образованную внешним 1 и внутренним 2 ограждениями и перфорированным днищем, выполненным в виде карусельной платформы 3, установленной на центральной опоре 4 и через опорное кольцо 5, ролики 6 на боковых опорах 7, закрепленных в фундаменте 8 сушилки. К окнам 9 и 10 внешнего ограждения подсоединены диффузоры 11 и 12 для подвода агентов сушки. Устройство содержит средства разгрузки 13 и ворошения 14, выполненные в виде шнеков, средства загрузки в виде бункера 15 с открытым торцом, расположенным по всему радиусу камеры, привод вращения платформы 3, содержащий опорное кольцо 5, выполненное в виде ведомой звездочки, соединенной цепной передачей 16 с ведущей звездочкой 17 приводной станции 18. Центральная опора 4 выполнена в виде вала 19 и соосно установленных одна в другой двух труб, теплоизоляционной 20 и опорной 21, жестко соединенной с фундаментом 8, в которой на подшипниках качения 22 закреплен вал 19. По диаметру газораспределительного короба 23 (Фиг. 2) перпендикулярно оси между двумя противоположно расположенными диффузорами 11 и 12 расположена теплоизолирующая стенка 24, закрепленная на внешнем ограждении на концах диаметра, на теплоизоляционной трубе 20 и стойках 25, закрепленных в фундаменте 8.
Карусельная сушилка работает следующим образом.
Влажный зерновой ворох подается в бункер 15 загрузки, из которого он ровным слоем укладывается по всему радиусу платформы 3. Одновременно с этим платформа 3 приводится во вращение от приводной станции 18 через цепную передачу 16, соединяющую ведущую звездочку 17, установленную на приводной станции 18, с опорным кольцом 5, являющимся одновременно ведомой звездочкой платформы 3. Одновременно с движением платформы через диффузоры 11, 12 подаются агенты сушки, один из которых, как правило, теплый воздух, а второй - наружный воздух; ионизированный, озонированный воздух или какой-либо иной газ.
На зерновку периодически воздействуют разные агенты сушки - это осциллирующая сушка. Применение ее основано на том факте, что 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%. Известно, что и озонирование, и ионизирование воздуха также сокращает время сушки. Объединение этих факторов существенно ускоряет процесс сушки зерна.
Зерно сушится неравномерно из-за неравномерности агента сушки и толщины слоя зерна - нижний слой сушится быстрее верхнего, поэтому разгрузку, как правило, начинают с нижнего слоя, добавляя влажное зерно сверху из бункера 15 загрузки. Для разгрузки зерна используются шнеки 13 (патент №2426047) или колонковые транспортеры (патент №333381). Чтобы уменьшить неравномерность сушки применяют ворошители 14, выполненные в виде многоярусных скребков (патент №2118772) или шнеков (патент №2425308). Неравномерность сушки по горизонтали определяется неравномерностью распределения агента сушки по газораспределительному коробу 23. Эта неравномерность обусловлена отсутствием согласования газопровода с коробом, из-за чего образуются мертвые зоны, ламинарный поток агента сушки преобразуется в турбулентный, что ухудшает теплоотдачу теплоносителя зерну, и часть агента сушки возвращается назад к генератору агента сушки, не участвуя в процессе сушки, что уменьшает его коэффициент полезного действия.
Вводится диффузор 11, 12, согласующий газопровод с коробом 23. Наиболее простая для выполнения форма диффузора - это линейно расширяющийся рупор в горизонтальном и вертикальном сечениях.
Как показано в литературе (П.Ф. Фильчиков Справочник по высшей математике. Наукова думка. Киев, 1973, стр. 203), для лучшего согласования прямой и окружности радиуса R возможны и иные диффузоры, сечения которых подчиняются не линейному, а более сложному закону расширения на длине от газопровода до камеры сушки.
Перечень позиций на чертеже Фиг. 1
Карусельная сушилка
1 - Внешнее ограждение;
2 - Внутреннее ограждение;
3 - Перфорированное днище;
4 - Центральная опора;
5 - Опорное кольцо;
6 - Ролики;
7 - Боковая опора;
8 - Фундамент;
9, 10 - Окна внешнего ограждения;
11, 12 - Диффузоры;
13 - Средства разгрузки;
14 - Средства ворошения;
15 - Бункер загрузки;
16 - Цепная передача;
17 - Звездочка приводной станции;
18 - Приводная станция;
19 - Вал центральной опоры;
20 - Теплоизоляционная труба;
21 - Опорная труба;
22 - Подшипник качения.
Перечень позиций на чертеже Фиг. 2
Карусельная сушилка
7 - Боковая опора;
11, 12 - Диффузоры;
19 - Вал центральной опоры;
20 - Теплоизоляционная труба;
21 - Опорная труба;
23 - Газораспределительный короб;
24 - Теплоизолирующая стенка;
25 - Стойки.