СУШИЛКА
DRYER

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано для сушки растительных продуктов, их производных и их сочетаний с влажностью до 82%.
Известна сушилка, содержащая систему подачи сушильного агента и корпус, внутренняя полость корпуса выполнена цилиндрической, при этом на входе во внутреннюю полость корпуса установлен элемент закручивания по спирали воздушного потока с сушильным агентом (см. Патент на изобретение RU №2388978, М. Кл.: F26B 9/06, 2010).
Сушильный агент, нагретый до температуры 80-150°C, направляется воздушным потоком, например вентилятором, в корпус сушилки. В корпусе воздушный поток вместе с сушильным агентом благодаря жестким пластинам закручивается по спирали. Частицы сушильного агента, закрученные воздушным потоком, прижимаются к корпусу. При движении они ударяются о неподвижные лопасти и попадают в зону разрежения к оси корпуса, отдают влагу и их снова затягивает к внутренней поверхности корпуса. Температура частиц сушильного агента поддерживается трением частиц о внутреннюю поверхность корпуса и друг о друга, а также за счет соударения с неподвижными лопастями. Регулирование скорости сушки материала происходит за счет изменения температуры частиц, подаваемых на вход корпуса сушилки, за счет изменения положения пластин, а также изменения количества неподвижных лопастей и их формы, а также путем изменения подачи объема воздуха в единицу времени на вход сушилки.
Недостатком этой сушилки является низкая производительность.
Известна сушилка, содержащая камеру с размещенными в ней горизонтальными лотками, имеющими перфорированные днища, примыкающие к коробу, вентилятор, входной и выходной патрубки для сушильного агента, причем объемы над лотками соединены между собой (см. Захаров Л.А. Применение теплоты в сельском хозяйстве. М.: Агропром, 1986, с. 215).
Недостатком этой сушилки является низкая производительность.
Известна сушилка, содержащая камеру с размещенными в ней горизонтальными лотками, имеющими перфорированные днища, примыкающие к коробу, вентилятор, входной и выходной патрубки для сушильного агента, причем объемы над лотками соединены между собой, при этом камера выполнена в виде однорядной горизонтальной рамы с ячейками для плотной установки лотков, на которой под лотками закреплен короб, а над каждым лотком - откидная застекленная крышка, при этом откидной патрубок размещен на одном торце камеры над лотками и сообщен с атмосферой, а выходной - на противоположном торце камеры в зоне короба и сообщен с всасывающим патрубком вентилятора, нагнетательный патрубок которого сообщен с атмосферой, причем перфорация в днищах лотков выполнена в виде арочных прорезей, направленных выпуклостью вверх и открытых в сторону входного патрубка (см. Патент RU на №2059172, кл. F26B 9/06, 1996).
Недостатком этой сушилки является низкая производительность.
Известна сушилка, содержащая бункер для загрузки материала, консольную систему подачи сушильного агента, направляющие решетки, расположенные внутри камеры, разгрузочную воронку (см. Гришин М.Н., Атаназевич В.И. и Семенов Ю.Г. Установка для сушки пищевых продуктов. Справочник.: М., Агропромиздат, 1989, с. 48-51).
Недостатком этой сушилки является низкая производительность.
Известен способ производства порошка из овощей, включающий мелкодисперсное измельчение продукта, освобождение измельченного продукта от влаги в емкости пониженного давления, сушку и измельчение частиц продукта за счет соударения частиц между собой в колонке-смесителе, всасывание измельченного продукта из колонки-смесителя и дальнейшее измельчение молотом-дробителем, после чего освобождают от влажности воздух, входящий в упаковку вместе с порошком, и упаковывают порошок в тару (см. Патент RU на изобретение №2535944, М. Кл.: A23B 7/02).
Недостатком этого технического решения является сложность его реализации.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является сушилка, содержащая бункер для загрузки материала, консольную систему подачи сушильного агента, направляющие решетки, расположенные внутри камеры, разгрузочную воронку, две группы пластинчатых решеток с регулируемым углом наклона к горизонту, в первой группе пластинчатых решеток одна сторона каждой решетки шарнирно соединена со стенками корпуса камеры, а другая зафиксирована на корпусе в диапазоне углов естественного откоса материала, вторая группа пластинчатых решеток расположена по центральной оси камеры, одна сторона каждой решетки этой группы закреплена шарнирно на линии центральной оси камеры, а другая сторона решетки зафиксирована в диапазоне углов естественного откоса материала, система подачи сушильного агента состоит из центрального канала и двух боковых каналов, причем продольное сечение боковых каналов является треугольным (см. Патент 2038555, кл. F26B 9/06, 1995).
Недостатком этой сушилки является низкая производительность.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение производительности.
Поставленный технический результат достигается тем, что сушилка, содержащая систему подачи воздушного потока, систему подачи сушильного сырья и корпус, корпус выполнен двухсекционным, нижняя секция которого выполнена цилиндрической, верхняя секция выполнена расширенной по сравнению с нижней секцией, дополнительно содержит вентилятор с лопастями-измельчителями, размещенными в нижней секции корпуса, на лопастях-измельчителях установлены постоянные магниты, при этом магниты на лопастях-измельчителях размещены по разные стороны лопастей-измельчителей симметрично друг другу, при этом на внутренней поверхности нижней секции корпуса могут быть выполнены углубления, при этом постоянные магниты могут быть установлены и на внутренних стенках нижней секции корпуса между ножами в углублениях, которые выполнены для удержания частиц сушимого материала.
На фиг. 1, на фиг. 2 схематично показана предлагаемая сушилка. Отличие сушилки по фиг. 1 от сушилки по фиг. 2 - различное расположение каналов для выхода высушенного продукта (одни и те же конструктивные элементы на фиг. 1 и фиг. 2 имеют один и тот же номер).
Сушилка содержит корпус 1, выполненный двухсекционным. Нижняя секция 2 корпуса 1 выполнена цилиндрической, верхняя секция 3 корпуса 1 выполнена расширенной по сравнению с нижней секцией 2. Сушилка также содержит систему (канал) 4 подачи горячего воздушного потока, систему (канал) 5 подачи сушильного сырья, систему (канал) 6 выхода сухого продукта, вентилятор (электродвигатель) 7 с лопастями-измельчителями 8, жестко установленными на валу электродвигателя 7 (лопасти-измельчители 8 могут быть выполнены в виде пропеллера с наклоном плоскостй до 30 градусов). На лопастях-измельчителях 8 размещены магниты 9, способствующие образованию пузырьков в жидкости, находящейся в частицах растительного сырья при работе сушилки, и доведения ее до предкавитационного состояния. Постоянные магниты могут быть установлены и на стенках нижнего цилиндра, между ножами в углублениях, которые выполнены для удержания частиц сушимого материала.
Также на внутренней поверхности секции 2 корпуса 1 выполнены углубления, например, в виде круглых глухих выемок, обеспечивающих интенсификацию процесса измельчения (углубления на чертежах не показаны). Расширение корпуса 1 верхней секции 3 сушилки 1 предназначено для снижения скорости воздуха и естественной сепарации сухого продукта от влажного. Позицией 10 обозначена зона псевдокипящего слоя. Лопасти вентилятора могут быть выполнены, как прямоугольные полосы толщиной от 5 до 20 мм. Благодаря установленным на лопастях вентилятора постоянным магнитам, при вращении лопастей создается вращающееся магнитное поле, в котором находится сушимое вещество. Например: на четыре лопасти вентилятора мы ставим симметрично 24 неодимовых магнита (NdFeB) с магнитной индукцией 1,20 Тл. Постоянные магниты могут быть установлены и на стенках нижнего цилиндра, между ножами в углублениях, которые выполнены для удержания частиц сушимого материала (на чертеже эти магниты не показаны).
Вентилятор вращается со скоростью до 3000 об/мин. Сбоку внизу секции 2 корпуса 1 по системе (каналу) 4 по косательной подается горячий воздух, нагретый до 50-200 градусов Цельсия (температура определяется технологией сушки).
Материал для сушки может подаваться снизу, между лопастями вентилятора и над лопастями вентилятора. Частица, ударяясь о плоскость лопасти, сбрасывается на стенку цилиндра и там режется ножом, для того чтобы это происходило однозначно, поверхность стенки сделана ребристой с углублениями 3-5 мм, это задерживает частицы, и когда накапливается слой, достигающий острия ножа, то режется ножом и попадает снова в воздушный поток.
Наличие магнитов 9, расположенных на лопастях-измельчителях 8 или на корпусе сушилки, обеспечивает повышение КПД. Когда влажная частица попадает во вращающееся магнитное поле, созданное вращающимися магнитами 9, или в поле закрепленных магнитов на стенках нижней секции корпуса, в каждой частице воды сушимого материала начинают выделяться газы, вследствие того, что диполи молекулы воды постоянно меняют свою ориентацию в пространстве и не могут больше удерживать растворенные в воде газы (водород, кислород, углекислый газ, азот, воздух). Газовые пузырьки, которые соединяются и постепенно увеличиваются в размерах, резко снижают прочность материала при ударе лопастью вентилятора или ножа, пузырек лопается и выделяется энергия, которая способствует измельчению и нагреву сушимого материала. Кроме этого, сушимый материал воздушным потоком выносится вверх, в зону секции 3 корпуса 1, которая выполнена более широкой по сравнению с секцией 2 корпуса 1. Благодаря этому теряется скорость воздуха и частиц сушимого материала. В этом месте начинается сепарация материала по влажности. Наиболее сухие частицы поднимаются вверх, средние по влажности частицы начинают витать, влажные частицы снова спускаются вниз. Частицы сушимого материала с начала попадания в сушилку многократно меняют зоны высокого и низкого давления. При попадании из зоны слабого давления в зону высокого давления пузырьки газов, которые выделились в воде внутри материала, начинают взрываться и тем самым измельчать и поднимать температуру сушимого материала. В сушилке, как минимум, одна лопасть вентилятора может быть выполнена в виде пропеллера с изгибом плоскостей до 30 градусов.
Работа сушилки осуществляется следующим образом.
Сырье (сушильный агент) через системы (каналы) 4 загружается в зону, где его всасывает на лопасти-измельчители 7 с помощью вентилятора 7. Максимальный диаметр сушильного агента определяется размерами сушилки. Горячий воздух через систему (канал) 4 вводится в сушилку по касательной. Лопасти-измельчители 9 представляют собой металлические полосы, на концах которых закреплены ножи, установленные с возможностью резания загружаемого сырья (сушильного агента). Сами лопасти-измельчители жестко закреплены на валу электродвигателя 7. Благодаря углублениям на внутренней стенке секции 2 корпуса 1 сырье (сушильный агент) задерживается и обеспечивается его лучшее измельчение. Частица материала, которая попадает внутрь секции 2, ударяется о металлическую полосу и скользит по полосе в зону резания. Так идет увеличение площади испарения влаги из сырья (сушильного агента). Благодаря магнитам 9 в жидкости, находящейся в сырье (сушильного агента), создается предкавитационное состояние и обеспечивается выделение пузырьков газа. Проходя тысячи раз в минуту круговой путь в сложном магнитном поле пузырьки воздуха в жидкости, находящейся в сырье (сушильного агента), начинают соединяться и укрепляться, а при попадании в зону высокого давления взрываться. При взрыве пузырьков в сырье (сушильном агенте) последний нагревается и измельчается, рвутся стенки клеток растительного сырья, увеличивается площадь испарения влаги, что ускоряет сушку материала. Сырье (сушильный агент) по внутренней поверхности секции 2 скользит вниз и измельчается. В это же время снизу лопастями-измельчителями 9 подается горячий воздух, который подхватывает частицы сырья (сушильного агента) и по внутреннему пространству секций 2 и 3 выносится вверх. При выходе из этого пространства частицы сырья (сушильного агента) попадают в зону низкого давления, снижается скорость движения воздуха, начинается сепарация сушильного агента. Тяжелые частицы всасываются в секцию 2, частицы среднего размера витают и создают псевдокипящий слой 10, легкие частицы вместе с отработанным воздухом выбрасываются в циклон (на чертежах не показан) для разделения высушенного продукта от воздуха. Выход может осуществляться как через канал, который выведен из сушилки по касательной, так и через канал, установленный вертикально выше псевдокипящего слоя.
Высокая производительность является достоинством и преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом.