ДЫМОГЕНЕРАТОР
SMOKE GENERATOR

Изобретение относится к оборудованию для пищевой промышленности, предприятий общественного питания и предназначено для генерации дыма в коптильных установках.
Известен дымогенератор, включающий бункер-дозатор опилок, цилиндрическую камеру дымообразования с окном для подвода воздуха и патрубком отвода дыма. В камере смонтирован четырехсекционный под с электронагревателем и секторным отверстием для отвода сгоревших опилок. Каждая секция пода имеет регулятор температуры нагрева, уменьшающейся от зоны загрузки опилок к зоне секторного отверстия отвода сгоревших опилок. Над подом радиально закреплены скребки. Бункер-дозатор имеет вертикальный вал с наклонными лопастями, закрепленными по всей его поверхности. Электропривод вала снабжен таймером. Цилиндрическая дымообразующая камера имеет три окна с заслонками для подвода воздуха. Окна смещены по вертикали и развернуты относительно друг друга на 120° (Патент РФ №2566686, опубл. 27.10.2015).
Недостатками данного дымогенератора является возможность работы лишь на древесных опилках, что снижает его универсальность при работе на таких типах сырья, как древесная щепа, гранулы различного калибра (древесные опилки из наиболее ценных для копчения пород древесины более дефицитны, чем щепа из таковых пород, которую часто изготовляют на дробилках в условиях коптильного предприятия). Применение трех окон для подачи воздуха внутри корпуса аппарата взамен его подмеса к дыму за пределами корпуса, несет потенциальную опасность пожара в аварийных условиях (например, выход из строя электродвигателя ворошителя или регуляторов температуры и пр.). Наличие электронагреваемого пода снижает коэффициент теплопередачи от ТЭНа к древесному сырью. Отвод из корпуса золы через секторное отверстие пода без неистлевшего древесного сырья требует четко заданных скоростей вращения валов ворошителя и дозатора опилок в зависимости от влажности и плотности (породы) последних, что усложняет эксплуатацию, либо повышает коэффициент полезного использования древесного сырья. Кроме того, усложняют конструкцию дымогенератора, снижают его надежность и повышают стоимость изготовления следующие признаки: наличие двух автономных мотор-редукторов для вала дозатора и вала ворошителя; наличие нескольких секций в поде с соответствующим количеством тэнов и регуляторов температуры нагрева.
Известен дымогенератор, включающий камеру сгорания опилок, бункер с ворошителем, дозатор опилок, вертикально установленный электронагревательный под в виде полого цилиндра с теплоизолятором на внешней стороне, сетчатый дымовод, зольник, фильтр очистки дыма и привод с автоматическим регулятором для подачи опилок. Через под проходит вертикальный вал, совершающий прерывистое вращательное движение. На валу закреплены дозатор для опилок и сетчатый дымовод, расположенный непосредственно в полом цилиндре (Патент РФ №2050782, опубл. 27.12.1995).
Недостатками заявленной конструкции дымогенератора является предварительный нагрев и подсушка опилок в бункере получаемым горячим дымом в результате движения в дымоводе, что не позволяет получать нужные технологические свойства кондиционного дыма, требуемые для проведения различных видов копчения (холодное, полугорячее, горячее, в электростатическом поле), а также для обработки различных видов пищевых продуктов (в технологиях копчения древесное сырье предварительно увлажняют). Проходящий через бункер с опилками разогретый стальной дымовод может способствовать их критическому нагреву и последующему возгоранию (например, в аварийной ситуации выхода из строя электронного терморегулятора температуры греющей поверхности пода либо подачи избытка свежего воздуха в зону пиролиза и пр.). Выходящий горячий дым необходимо охлаждать для использования его в процессах холодного копчения, что требует дополнительного оборудования и повышает стоимость оборудования. Навивка дозатора конструктивно может обеспечить лишь перемещение древесины определенной степени измельчения (опилок), что снижает его универсальность. Попадание в зазор между спиралью дозатора и пода более крупного включения способно привести к заклиниванию механизма дозирования и ворошения, а также вывести из строя привод аппарата. Отсутствие воздушного разрыва между опилками, находящимися в бункере, дозаторе и непосредственно контачащим вертикальным подом, несет потенциальную опасность возгорания древесины в бункере, например, при снижении тяги в дымоводе от внешнего источника (вентилятора коптильной печи). Тяга в дымоводе по мере работы аппарата также постепенно будет падать за счет засорения отверстий сетчатого воздуховода при отложении на последнем сажи и смол. В силу конструктивных особенностей аппарата периодическая чистка (или замена) сетчатой части дымовода затруднена. Сложная оригинальная кинематика дымогенератора (привод в виде состоящего из электромагнита и рычажно-храпового механизма, включающего трос, рычаг, храповое колесо, пружину, направляющий ролик и собачку) хоть и позволяет частично снизить расход электроэнергии, может затруднять бесперебойную эксплуатацию аппарата при меньшем ресурсе данного привода, чем электрического.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является дымогенертор СГ-2 (А.А. Романов, Е.К. Строганова, И.Е. Зинина. Справочник по технологическому оборудованию рыбообрабатывающих производств. Часть 2. / Под. ред. А.А. Романова. - М.: Пищевая промышленность, 1979, с. 46-48). Дымогенератор вырабатывает дым для использования его в печах холодного или горячего копчения и работает на специально подготовленных древесных гранулах размером 8×8×3 мм. Дымогенератор включает две самостоятельные и работающие независимо друг от друга цилиндрические секции, систему дымоводов с заслонками, фильтр на выходе дыма в коптильную установку. В верхней секции смонтирован конический бункер для откалиброванных древесных гранул. Над бункером установлен электродвигатель с редуктором, который вращает вертикальный вал, проходящий в центре дымогенератора по всей его высоте. На валу в бункере закреплен ворошитель, перемешивающий гранулы в бункере. В нижней части бункера посредством рычажной системы дозирующий стакан подает порцию гранул в камеру дымообразования. Под бункером в камере дымообразования происходит сгорание древесных гранул на колосниковой решетке, под которой размещен выдвижной зольник. Опилки на колосниковой решетке разравниваются вращающимися на вертикальном валу горизонтальными лопастями. Через шибер под колосниковую решетку подается воздух для поддержания пиролиза гранул. Через дымовод в верхней части камеры дымообразования выводится дым за счет разрежения в коптильной камере.
Недостатком данной конструкции дымогенератора является потенциальная опасность возгорания гранул в самом бункере за счет нагрева их от проходящего через бункер и входящего в зону пиролиза вертикального вала ворошителя. Дымогенератор не обладает универсальностью работы на различных типах древесного сырья, возможна работа его лишь на специально откалиброванных под решетку колосника гранулах. При поступлении гранул меньшего сечения (или опилок) на колосник часть их будет уходить в зольник, не участвуя в пиролизе. Это снижает универсальность аппарата. Кроме того, в данной конструкции затруднительно поддерживать постоянной требуемую температуру пиролиза древесного сырья на протяжении всего процесса дымообразования, что приводит к неоднородному качеству технологического дыма. В связи с относительно высокой инертностью регулирования температуры на поверхности колосниковой решетки, нагреваемой ТЭНами, возможен нагрев опилок до температур выше допустимых, а также возгорание их. Данные факторы снижают экологическую безопасность технологического дыма в связи с риском накопления в нем канцерогенных соединений, образующихся при температурах пиролиза выше 400°С.
Задачей изобретения является улучшение технических характеристик дымогенератора, повышение эффективности, универсальности, безопасности и надежности.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, состоит в повышении безопасности, универсальности и эффективности.
Для достижения указанного технического результата в дымогенераторе, содержащем вертикальный цилиндрический корпус, в верхней части корпуса размещен конический бункер для древесного сырья, над бункером установлен электродвигатель с редуктором для вращения проходящего по центру корпуса вертикального вала с закрепленным на нем ворошителем, дозирующее устройство, расположенную под бункером камеру дымообразования, дымоводы, вертикальный вал с ворошителем проходит только по высоте бункера, дозирующее устройство выполнено в виде стального диска с отогнутым на 90° вверх сегментом и расположено на конце вала у днища бункера, камера дымобразования представляет собой тонкостенный съемный сменный стакан конической формы с перфорацией в дне, с внешней стороны стакана навивкой по его поверхности установлен ТЭН, снаружи которого размещен стальной отражатель теплового излучения также конической формы.
Преимуществами изобретения являются:
- применение в конструкции дымогенератора ТЭНа конусообразной формы позволяет эффективно и равномерно нагревать объем порции древесного сырья в зоне пиролиза;
- наличие в зоне пиролиза тонкостенных сменных стаканов с перфорацией различного калибра в донышке обеспечивает максимальную эффективность отработки в пиролизе любой по размеру древесины (и щепы, и гранул, и опилок) без выхода неистлевшей ее части в зольник;
- применение в конструкции взамен массивного колосника тонкостенного съемного сменного стакана конической формы обеспечивает не только быстрый выход устройства на требуемый температурный режим работы, но благодаря конической форме стакана увеличивается поверхность теплопередачи опилкам и улучшает выход золы;
- применение жаростойкой нержавеющей стали в конструкции ТЭНа, разделяющей тонкостенные перегородки в виде конического съемного стакана, что в комплексе обеспечивает долговечность элементов зоны пиролиза;
- наличие на внешней поверхности ТЭНа стального отражателя теплового излучения конической формы повышает эффективность нагрева и пиролиза древесного сырья и соответственно снижает затраты электроэнергии;
- наличие простого по конструкции дозирующего устройства в виде скребка-дозатора обеспечивает эффективное порционное дозирование древесного сырья различной степени измельчения (щепа, гранулы, опилки), что повышает универсальность дымогенератора;
- наличие воздушного разрыва между бункером древесного сырья и зоной пиролиза предотвращает возгорание в бункере, тем самым повышает пожарную безопасность дымогенератора;
- порционная подача воздуха в зону пиролиза в количестве, обеспечивающем беспламенное тление древесного сырья, повышает качество технологического дыма и безопасность готовой пищевой продукции;
- наличие в конструкции дымогенератора съемного бункера обеспечивает удобство сервисного обслуживания аппарата (чистка внутреннего пространства, замена съемного вкладыша ТЭНа и т.д.);
- простота изготовления, небольшая металлоемкость, компактность и эргономичность конструкции снижают стоимость и позволяют производить дымогенераторы нужной производительности в зависимости от габаритов аппарата и мощности ТЭНа (например, для дымокоптильных предприятий крупных, малых или средней мощности).
Предлагаемый дымогенератор иллюстрируется чертежом.
На чертеже изображен общий вид дымогенератора предлагаемой конструкции.
Дымогенератор состоит из вертикально расположенного теплоизолированного цилиндрического корпуса 1, в верхней части которого расположен съемный загрузочный бункер 2 конической формы для древесного сырья (опилки, гранулы, щепа), фиксируемый на натяжных защелках 3, установленных на корпусе 1. В бункере 2 на съемном кронштейне 4 смонтирован вал 5, приводимый во вращение от мотор-редуктора 6. Мотор-редуктор 5 установлен над бункером 2. Для рыхления древесного сырья в бункере 2 на валу 5 установлен ворошитель 7. Для дозирования древесного сырья в зону пиролиза на конце вала 5 смонтировано дозирующее устройство, так называемый скребок-дозатор 8, и расположено оно у днища бункера 2. Дозирующее устройство или скребок-дозатор 8 выполнен в виде стального диска с отогнутым на 90° вверх сегментом. Вращение скребка-дозатора 8 обеспечивает перемещение древесной щепы или гранул, или опилок к соответствующему сегментному вырезу 9, выполненному в днище бункера 2, и порционный выход древесины в зону пиролиза. В нижней части корпуса 1 под бункером 2 расположена камера дымообразования, выполненная в виде тонкостенного съемного сменного стакана 10 конической формы. С внешней стороны стакана 10 навивкой по его поверхности установлен ТЭН 11, образующий подобно стакану 10 конус. На внешнюю поверхность ТЭНа 11, выполненного из жаростойкой нержавеющей стали, установлен стальной отражатель 12 теплового излучения также конической формы для повышения эффективности нагрева и пиролиза древесного сырья. В днище съемного стакана 10 выполнена перфорация для выхода золы в съемный зольник 13. Патрубок 14 с клапаном 15 обеспечивает непосредственно к зоне пиролиза порционную подачу воздуха в необходимом количестве для беспламенного тления древесины. В верхней части теплоизолированного корпуса 1 установлена труба (дымовод) 16 для выхода технологического дыма за счет разрежения в аппарате, создаваемого внешним побудителем, например, вентилятором коптильной камеры. Труба 16 оснащена газовым клапаном 17 для регулирования тяги в аппарате. Подача напряжения на ТЭН 11, автоматическое регулирование температуры в зоне пиролиза, управление работой мотор-редуктора вала 5, а также работой системы клапанов обеспечивается системой автоматического управления дымогенератора (не показана).
Дымогенератор работает следующим образом.
Древесное сырье загружают механически или вручную в бункер 2, фиксируемый при помощи натяжных защелок 3 на теплоизолированном корпусе 1. В бункере 2 древесное сырье периодически разрыхляется посредством ворошителя 7, смонтированного на валу 5, получающем вращение от мотор-редуктора 6. Одновременно при вращении вала 5 скребок-дозатор 8 перемещает порцию древесного сырья к сегментному вырезу 9 в днище бункера 2, из которого порция древесины попадает в съемный стакан 10 конической формы. В тонкостенном сменном съемном стакане 10, размещенном в навивке ТЭНа 11, образующей подобный стакану 10 конус, происходит регулируемый нагрев и пиролиз древесного сырья. Температуру нагрева устанавливают в зависимости от вида древесного сырья, его влагосодержания. Температуру в зоне пиролиза контролируют посредством температурного датчика системы автоматического управления (не показан), температура регулируется данной системой посредством изменения напряжения, подаваемого на ТЭН 11. Конической формы стальной отражатель 12, установленный на внешней поверхности навивки ТЭНа 11, направляет часть тепловой энергии обратно в зону пиролиза, повышая коэффициент ее полезного использования в процессе дымогенерации. По мере отработки древесного сырья в процессе пиролиза образуемая зола выходит через перфорацию в дне съемного стакана 10 в съемный зольник 13. По мере подачи свежей порции древесного сырья в зону пиролиза, его нагрева и тления обеспечивают поступление воздуха через патрубок 14 непосредственно к нижней зоне пиролиза. Происходит регулируемый пиролиз древесного сырья при температурах не выше 300-350°С, что обеспечивает беспламенное тление, повышая качество технологического дыма и безопасность готовой пищевой продукции, исключает возможность возгорания порции древесины в съемном стакане 10. Дым, образуемый в результате тления древесины в зоне пиролиза, за счет разрежения в аппарате, создаваемого внешним побудителем, например вентилятором коптильной камеры, выходит из корпуса через трубу 16. Тягу в дымогенераторе регулируют вручную или автоматически работой газового клапана 17. При необходимости технического или санитарно-гигиенического обслуживания внутреннего объема дымогенератора, производят разборку его в следующем порядке. Размыкают муфту, соединяющую ведущий вал мотор-редуктора (не показан) и ведомый вал 5 в бункере 2. Съемный кронштейн 4 с валом 5 извлекают из бункера 2. Размыкают натяжные защелки 3. С корпуса 1 снимают загрузочный бункер 2. Сборку производят в обратном порядке.