АППАРАТ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ ДЛЯ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Полезная модель относится к устройствам проведения теплообменных процессов в химической, агрохимической, фармацевтической промышленности для сушки гранулированных материалов, проведения химических реакций, для покрытия оболочкой заданного состава псевдоожиженного материала, а также в других отраслях, где существует необходимость получения однородного продукта в твердой фазе при его обработке в псевдоожиженном слое [Д. Кунин, О. Левеншпиль «Промышленное псевдоожижение»., М., «Химия», 1976, стр. 27].
Известны аппараты псевдоожиженного слоя, включающие корпус, крышку и днище с одной или несколькими непровальными газопроницаемыми тарелками (решетками), которые закреплены шарнирно [Куцакова В.Е., Богатырева А.Н. «Интенсификация тепло и массообмена при сушке пищевых продуктов» М., Агропромиздат, 1987, стр. 147, рис. 47]. Газопроницаемая тарелка закрепляется на оси, расположенной в ее середине, что позволяет разгружать тарелку при повороте из горизонтального положения в вертикальное (при необходимости), когда один край тарелки опускается вниз, а второй поднимается вверх на высоту до половины ее диаметра. По этой причине при возникновении необходимости размещения над тарелкой дополнительных устройств, например, механического перемешивающего устройства или теплообменной поверхности, шарнирно закрепленная тарелка не может быть применена, так как наличие располагаемых близко к поверхности тарелки устройств не позволяет краю тарелки подняться вверх.
2
Таким образом, известное конструктивное решение не позволяет разместить в псевдоожиженном слое дополнительные устройства для интенсификации процессов теплообмена. В то время как, например, размещение в псевдоожиженном слое теплообменной поверхности позволяет получить коэффициент теплоотдачи порядка 200-400 Вт/м·К при температурах поверхности 40-50°C [Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. Книга 1. М, «Логос», «Высшая школа», 2002 г., стр. 508]. Это позволило бы уменьшить размеры аппарата, компенсируя низкую удельную теплоемкость газовоздушного псевдоожижающего потока при переработке термолабильных материалов (покрытий). Кроме того, конструкция не позволяет разместить в псевдоожиженном слое перемешивающее устройство, при наличии которого можно обеспечить более интенсивный процесс сушки псевдоожиженного материала, повышая тем самым производительность аппарата.
Основной задачей, на решение которой направлено предлагаемое устройство, является создание конструкции аппарата, обеспечивающего техническую возможность установки дополнительных устройств над тарелкой, то есть расширение сферы применения устройства в целом и расширение спектра решаемых им задач. Применение таких устройств позволит интенсифицировать процессы теплообмена и повысить производительность аппарата. Например, установка дополнительного перемешивающего устройства обеспечивает получение равномерного слоя в процессе загрузки и обработки материала.
Это достигается тем, что аппарат псевдоожиженного слоя для периодических процессов содержит:
- цилиндрический корпус с крышкой, днище которого выполнено коническим,
- тарелку в виде, по меньшей мере, двух секторов, каждый из которых снабжен осью, причем сектор образован стальным каркасом, внутри которого установлены ребра с присоединенными к ним втулками, через которые проходит неподвижно соединенная с ними, например, при помощи болтов ось; причем ось расположена под сектором вдоль его прямолинейного участка, концы осей могут быть выведены из корпуса и снаружи установлены устройства, герметизирующие отверстия прохода осей через корпус, а к каждой оси присоединен ручной и/или механический (пневматический или электрический) привод.
- преимущественно стальной перфорированный лист, закрепленный неподвижно с помощью сварки с торцами секторов и закрывающий каркас
- запорные устройства, предпочтительно содержащие щеколду.
К корпусу внутри может быть приварено ограничительное кольцо с уплотняющим профилем, выполненным из эластичного материала.
Аппарат кроме того содержит штуцер входа воздуха, штуцер выхода воздуха и штуцер загрузки обрабатываемого материала, днище аппарата может быть снабжено шлюзовым затвором. Кроме того, над секторами аппарата может быть установлено перемешивающее устройство, соединенное валом с мотором-редуктором.
Предлагаемая конструкция устройства позволяет осуществлять разгрузку тарелки путем поворота, не задействуя при этом пространство над ней, а значит использовать это пространство для установки дополнительных устройств. Так установленное над тарелкой перемешивающее устройство обеспечивает равномерный по высоте слой обрабатываемого материала и устойчивый режим псевдоожижения даже в случае переувлажненного малоподвижного материала.
Конструкция устройства поясняется чертежами, где изображены:
- на фиг. 1 - схематично вертикальный разрез аппарата;
- на фиг. 2 - поперечный разрез части аппарата с секторами;
- на фиг. 3 - вид снизу секторов, установленных в аппарате, и дополнительных устройств.
Предлагаемая конструкция аппарата псевдоожиженного слоя для периодических процессов включает следующие части, показанные на фиг. 1.
К цилиндрическому корпусу 1 присоединено коническое днище 2. Сверху корпус 1 закрыт крышкой 3. Внутри корпуса 1 размещены, по меньшей мере, два сектора 4, образующие газопроницаемую тарелку при их горизонтальном расположении. Над секторами 4 может быть расположено дополнительное устройство, например, перемешивающее устройство 5. К корпусу 1 присоединены штуцер 8 входа воздуха, штуцер 9 выхода воздуха, штуцер 10 загрузки обрабатываемого материала, направляемого на сушку. Коническое днище 2 снабжено шлюзовым затвором 11, расположенным в его нижней части.
Конструкция сектора 4 подробно поясняется на фиг. 2 и фиг. 3, где сектор 4 образован каркасом 12 из предпочтительно стальной пластины, представляющей собой полуокружность (криволинейный участок), концы которой соединены прямолинейным участком. Внутри каркаса 12 установлены ребра 13 (см. фиг. 3), соединяющие криволинейный участок сектора 4 с прямолинейным. К ребрам 13 присоединены втулки 15, через которые проходит ось 16. Втулки 15 неподвижно соединены с осью 16 с помощью, например, болтов 17. Ось 16 расположена под каждым сектором 4 вдоль его прямолинейного участка. Концы осей 16 выведены из корпуса 1 аппарата и присоединены к приводу 24 ручному и/или приводу 25 механическому (пневматический или электрический).
Каркас 12 закрыт перфорированным стальным листом 14 (см. фиг. 2), закрепленным неподвижно, например сваркой, с торцами секторов 4 под листом 14, который предназначен для распределения потока воздуха и удержания в отсутствие потока гранул материала на тарелке.
На корпусе 1 аппарата снаружи установлены устройства 22 и 23, герметизирующие отверстия прохода осей 16 через корпус 1.
К корпусу 1 внутри приварено кольцо 20 (см. фиг. 2) для ограничения движения криволинейного края каркаса 12 вверх, к которому снизу плотно прилегают дуги секторов 4 тарелки при ее горизонтальном расположении. Снизу к кольцу 20 прикреплено, например, при помощи клея, уплотнение 21 из эластичного материала, которое позволяет предотвратить утечку воздуха, подаваемого на псевдоожижение.
На крышке 3 аппарата может быть установлен мотор-редуктор 6, соединенный валом 7 с перемешивающим устройством 5, расположенным внутри аппарата над секторами 4.
Снаружи на корпусе 1 установлены два диаметрально противоположных запорных устройства 18 для управления положением секторов 4 и могут включать щеколду 19, которая является подвижной и расположена в нормальном положении внутри корпуса 1 под нижним краем каркаса 12.
Рассмотрим работу аппарата в случае, когда в качестве дополнительного устройства в его конструкцию введено перемешивающее устройство.
Включают мотор-редуктор 6 для передачи вращения через вал 7 перемешивающему устройству 5 (фиг. 1). Через штуцер 8 подают нагретый воздух, поток которого проходит через перфорированный лист 14 (фиг. 2, фиг. 3), входящий в состав сектора 4, и удаляется через штуцер 9. Влажный материал подают через штуцер 10 на перфорированный лист 14, при этом образуется равномерный по высоте слой, формируемый перемешивающим устройством 5. Одновременно перемешивающее устройство 5 разрушает образующиеся агломераты исходного влажного материала, если таковые образуются. Работа перемешивающего устройства 5 способствует поддержанию устойчивого процесса псевдоожижения влажного материала, ликвидируя возможное залегание материала неподвижными агломератами на поверхности перфорированного листа 14.
По окончанию процесса сушки готовый обработанный материал разгружают из аппарата. Сначала разгружают материал с поверхности секторов 4 (фиг. 1). Для этого подают управляющий сигнал на запорное устройство 18 (фиг. 2, фиг. 3) и, например, убирают щеколду 19 из под нижнего края каркаса 12, на которую он опирался в процессе псевдоожижения обрабатываемого материала. Под действием веса материала на перфорированном листе 14 криволинейная часть каркаса 12 поворачивается с осью 16 и материал уходит в коническое днище 2 (фиг. 1) аппарата. С помощью ручного привода 24 или механического привода 25 (фиг. 3) секторы 4 возвращают в горизонтальное положение. При этом криволинейный край каркаса 12 воздействует на скос щеколды 19 и отодвигает ее внутрь запорного устройства 18 (фиг. 2, фиг. 3) и становится в горизонтальное положение, освобождая щеколду 19. Под действием пружины (на фиг. 2, фиг. 3 не показано), расположенной в запорном устройстве 18, щеколда 19 возвращается внутрь аппарата и фиксирует положение каркаса 12.
Кольцо 20 (фиг. 2) ограничивает движение криволинейного края каркаса 12 вверх, а уплотнение 21 (фиг. 2), имеющее специальный профиль из эластичного материала и закрепленное на нижней поверхности кольца 20, например клеем, предотвращает утечку в этом месте воздуха, подаваемого на псевдоожижение.
Готовый материал из конической части 2 (фиг. 1) выгружается через шлюзовый затвор 11 (фиг. 1) в подаваемую тару (на фиг. 1 не показано), который герметизирует внутреннее пространство аппарата, что позволяет вести рабочий процесс в период разгрузки.
Предлагаемая конструкция, как видно из описания работы устройства, позволяет оставить незадействованным в процессе разгрузки пространство над тарелкой, где в результате было размещено перемешивающее устройство.