УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛООБМЕНА С РАДИАЛЬНЫМ ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ
DEVICE FOR HEAT EXCHANGE WITH RADIAL MIXING

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству, содержащему желоб с двумя свободно вращающимися валами, продолжающимися рядом друг с другом, причем каждый из валов снабжен лопатками, разнесенными в осевом направлении на промежуточное расстояние и продолжающимися, по существу, в радиальной плоскости относительно валов и продолжающимися в направлении вдоль окружности, по меньшей мере, по части окружности и имеющими, по меньшей мере, частично клиновидную форму в направлении по окружности, наряду с тем, что при вращении валов в противоположных направлениях следующие одна за другой в осевом направлении лопатки поочередно оказываются друг против друга, тем самым неоднократно образуя суживающийся зазор, который является ненаклонным в осевом направлении.
Уровень техники
Такое устройство, в общем, известно. Например, одна такая конструкция описана в JP 58117954 от имени Nara Machinery Company Ltd. В этом устройстве, благодаря отсутствию наклона оси в зазоре, продукт перемешивается, по существу, в радиальном направлении, поскольку усилия в осевом направлении фактически отсутствуют. Перемещение продукта в осевом направлении не вызвано действием лопаток, а происходит под влиянием внешнего усилия, например, под влиянием силы тяжести при наклонном расположении желоба и/или разности давления, связанной с непрерывной подачей продукта.
Лопатки и/или желоб предназначены для теплообменного контакта с продуктом. В этом устройстве продукт может охлаждаться, подвергаться сушке и/или нагреваться с применением радиального перемешивания продукта.
В таком устройстве все перемешивающие лопатки на каждом валу расположены в линию с целью максимального предотвращения воздействия осевых усилий лопаток на продукт. Недостаток такого расположения состоит в том, что может возникнуть пиковая нагрузка на валы и привод. Это особенно относится к продуктам, имеющим высокую плотность и/или вязкость, как, например, обезвоженные отходы.
Раскрытие изобретения
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить устройство такого типа, как упомянуто в начальном абзаце, с помощью которого можно предотвратить вышеуказанные недостатки, в то же время, сохраняя преимущества. С этой целью устройство по настоящему изобретению отличается тем, что на каждом валу следующие друг за другом в осевом направлении лопатки расположены в шахматном порядке относительно друг друга, при этом в направлении по окружности они расположены под углом. В результате лопатки на каждом валу не направляются в продукт все одновременно, и при вращении вала пиковая нагрузка является распределенной, в то время как осевые усилия, действующие на продукт, остаются ограниченными.
Согласно изобретению устройство содержит желоб с двумя свободно вращающимися валами, продолжающимися рядом друг с другом, причем каждый из валов снабжен лопатками, разнесенными в осевом направлении на промежуточное расстояние и продолжающимися, по существу, в радиальной плоскости относительно валов и продолжающимися в направлении вдоль окружности, по меньшей мере, по части окружности и имеющими, по меньшей мере, клиновидную форму в направлении по окружности, причем при вращении валов в противоположном направлении следующие одна за другой в осевом направлении лопатки поочередно оказываются друг против друга, тем самым неоднократно образуя суживающийся зазор, который является ненаклонным в осевом направлении, отличается тем, что на каждом валу следующие одна за другой лопатки в осевом направлении расположены в шахматном порядке относительно друг друга, при этом в направлении по окружности они расположены под углом, причем следующие друг за другом лопатки на каждом валу расположены в шахматном порядке под максимальным углом приблизительно 15°.
Следующие друг за другом лопатки на каждом валу в осевом направлении могут быть расположены в форме спирали.
Предпочтительно, валы продолжаются в направлении, которое соответствует маршруту между впускным устройством и выпускным устройством желоба.
Целесообразно, чтобы конец лопатки был снабжен упорной пластиной.
Лопатки предназначены для теплообменного контакта с продуктом.
Желоб предназначен для теплообменного контакта с продуктом.
На каждом перемешивающем валу в каждом случае ряд перемешивающих лопаток, в частности две лопатки, расположен в одной и той же радиальной плоскости.
Перемещение подлежащего обработке продукта в направлении вдоль валов обеспечивается транспортирующим средством, расположенным снаружи относительно валов и лопаток.
Предпочтительно, транспортирующее средство содержит уклон желоба.
Наружное транспортирующее средство может содержать поршневой поток, создаваемый за счет подачи.
За счет расположения следующих друг за другом лопаток на каждом валу по спирали пиковая нагрузка фактически распространяется в пределах вращения вала. Это приводит практически к равномерно распределенной нагрузке на вал и привод.
За счет расположения следующих друг за другом лопаток на каждом валу в шахматном порядке под максимальным углом примерно 15°, осевые усилия, которые могли бы воздействовать на продукт со стороны лопаток, могут оставаться ограниченными.
Краткое описание чертежей
Объяснение изобретения далее будет даваться на основе примерного варианта выполнения, представленного на чертеже. На чертежах:
фиг.1 - схематичный вид сбоку на устройство по изобретению;
фиг.2 - схематичный вид сверху и перспективный вид валов с расположенными по спирали лопатками в первой конфигурации;
фиг.3 - схематичный вид сверху и перспективный вид валов с расположенными по спирали лопатками во второй конфигурации;
фиг.4 - схематичный вид спереди на валы с лопатками в первой конфигурации;
фиг.5 - схематичный вид спереди на валы с лопатками во второй конфигурации;
фиг.6 - схематичный вид сверху и перспективный вид валов с лопатками, расположенными в форме волнистой линии;
фиг.7 - схематичный вид сверху и перспективный вид валов с произвольно расположенными лопатками;
фиг.8 - схематичный вид спереди на лопатки, предназначенные для теплообменного контакта;
фиг.9 - схематичный вид сверху и вид сбоку на лопатку.
Следует отметить, что фигуры являются только схематичными представлениями предпочтительных вариантов выполнения изобретения, которые описаны в виде неограниченных примерных вариантов выполнения. На фигурах одни и те же или соответствующие части обозначены одними и теми же ссылочными номерами.
Осуществление изобретения
Фиг.1 показывает устройство 1, которое содержит желоб 2. На фиг.1 желоб 2 частично разрезан, так чтобы был виден вал 3. Желоб 2 содержит два свободно вращающихся вала 3, продолжающихся рядом друг с другом. Устройство 1 снабжено впускным устройством 4, по которому подлежащий обработке продукт подается в желоб 2, и выпускным устройством 5, по которому продукт выгружается из желоба 2. Валы 3 расположены в направлении, которое соответствует маршруту между впускным устройством 4 и выпускным устройством 5 желоба 2. Валы 3 приводятся в действие с помощью привода 6.
Валы 3 снабжены лопатками 7, разнесенными в осевом направлении на промежуточное расстояние и расположенными в форме спирали, как показано на фиг.1. Лопатки 7 продолжаются в направлении по окружности, по существу, в радиальной плоскости на части окружности. Лопатки 7 имеют, по меньшей мере, частично клиновидный контур, как видно из фиг.9.
При стандартном применении лопатки 7 предназначены для теплообменного контакта с продуктом. С этой целью лопатки 7 могут иметь полую конструкцию, как показано на фиг.8, и могут быть заполнены паром и/или горячей или холодной жидкостью. Кроме того, устройство 1 может использоваться для сушки, охлаждения и/или нагрева продукта. Сушка, охлаждение или нагрев становятся более эффективными за счет использования радиального перемешивания продукта. В процессе обработки продукт подается через впускное устройство 4 в желоб 2. Благодаря спиральной конфигурации при вращении валов 3 в противоположных направлениях следующие друг за другом лопатки 3 поочередно оказываются друг против друга, тем самым образуя суживающийся зазор. В результате продукт перемешивается в радиальном направлении и продукт сжимается у лопаток 7 с целью обеспечения наилучшего возможного теплообменного контакта между продуктом и лопатками 7. Суживающийся зазор является ненаклонным в осевом направлении и поэтому не вынуждает подлежащий обработке продукт перемещаться в осевом направлении.
Перемещение подлежащего обработке продукта в осевом направлении вдоль валов 3 обеспечивается транспортирующим средством, расположенным снаружи относительно валов 3 и лопаток 7. Наружное транспортирующее средство в этом примерном варианте выполнения содержит поршневой поток, создаваемый за счет подачи. За счет устойчивой и непрерывной подачи продукта через впускное устройство 4 продукт двигается по желобу 2 к выпускному устройству 5, так чтобы образовывался так называемый поршневой поток. Для дополнительного облегчения осевого перемещения продуктов наружное транспортирующее средство содержит, кроме того, установку желоба под уклон. Нижняя часть желоба расположена под уклон относительно валов 3, так чтобы подлежащий обработке продукт перемещался от впускного устройства 4 к выпускному устройству 5 под влиянием силы тяжести.
В преимущественном варианте выполнения лопатки 7 снабжены на концах упорными дисками 8, как показано на фиг.9. С помощью упорных пластин 8 удаляется выемка, оставляемая в продукте лопаткой 7, с целью достижения более оптимального радиального перемешивания.
Максимальный угол между следующими друг за другом лопатками 7 на валу в этом примере составляет примерно 15°, например, приблизительно 10°. С учетом такого небольшого угла нагрузка по валу 3 может быть распределена сравнительно равномерно, и осевое усилие лопаток 7, действующее на продукт, может оставаться небольшим, так чтобы перемешивание происходило только в радиальном направлении.
Фиг.2, фиг.3, фиг.6 и фиг.7 показывают разные варианты выполнения, в которых могут быть установлены лопатки 7. Следующие друг за другом лопатки 7 могут быть расположены в форме спирали, как показано на фиг.1, фиг.2 и фиг.3. Кроме того, следующие друг за другом лопатки 7 могут быть расположены в форме волны, как показано на фиг.6. В другом варианте выполнения следующие друг за другом лопатки 7 могут быть расположены произвольно, как показано на фиг.7.
Такие расположения могут быть внедрены в двух возможных конфигурациях: конфигурации, в соответствии с которой на каждом перемешивающем валу в одной и той же радиальной плоскости расположены две или более лопаток, так называемой парной конфигурации, как показано на фиг.3 и фиг.4, и конфигурации, в соответствии с которой на каждом перемешивающем валу в одной и той же радиальной плоскости расположена одна лопатка, так называемой конфигурации с шахматным расположением, как показано на фиг.2 и фиг.5.
В парной конфигурации (фиг.3 и фиг.4) в направлении по окружности на каждом валу в одной и той же радиальной плоскости в этом примере расположены две лопатки. При желании в направлении по окружности на каждом валу в одной и той же радиальной плоскости также могут быть расположены, например, три лопатки. При вращении валов 3 в противоположных направлениях лопатки 7 поочередно оказываются друг против друга. Между лопаткой 7 первого вала 3 и следующей лопаткой 7 второго вала 3 образуется суживающийся зазор 9. Зазор 9 является широким в начале лопаток 7 и становится узким у упорных дисков 8 у концов лопаток 7. В парной конфигурации на каждом валу 3 следующие лопатки 7 находятся в той же радиальной плоскости, как и предыдущие лопатки 7, так что после закрывания одного зазора следующий зазор открывается аналогичным образом в той же радиальной плоскости.
В конфигурации с шахматным расположением (фиг.2 и фиг.5) в соответствующей радиальной плоскости на каждом валу 3 имеется только одна лопатка 7. Суживающийся зазор 9 образуется между лопаткой 7 первого вала 7 и следующей лопаткой 7 второго вала 3. Зазор 9 является широким в том месте, где клиновидные лопатки встречаются друг с другом, и становится узким у упорных дисков 8 лопаток 7. Во время вращения на каждом валу 3 следующая лопатка 7 смещена в осевом направлении относительно предыдущей лопатки 7, так что во время вращения следующий зазор 9 расположен в шахматном порядке в осевом направлении относительно зазора, образованного ранее во время вращения.
Понятно, что изобретение не ограничивается до представленных здесь вариантов выполнения. Возможны многие изменения и они, разумеется, должны находиться в пределах объема изобретения, как определено в следующей формуле изобретения.