СУШИЛКА ВЗВЕШЕННОГО СЛОЯ С ИНЕРТНОЙ НАСАДКОЙ
DRYER FOR SUSPENSION BED WITH PASSIVE NOZZLE

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов в кипящем слое и может быть применено в анилинокрасочной, пищевой, фармацевтической, микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сушилка для сушки растворов, суспензий и паст в псевдоожиженном слое по патенту РФ №2340852, F26В 17/10, содержащая корпус с перфорированной неподвижно защемленной газораспределительной решеткой с инертной насадкой, распылитель, вибрационный механизм, выполненный в виде пластин, установленных в корпусе сушилки с возможностью поворота относительно осей, кинематически связанных с кулачком и управляемых им по заданному закону (прототип).
Недостаток прототипа - сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта, так как в известной установке ожижение слоя инертных тел достигается за счет ударных действий вибрирующих пластин. Однако вибрация пластин передается только прилегающему к ним слою инертных тел, поэтому остальная масса слоя ожижается менее интенсивно, что особенно проявляется при работе на установках с большими габаритами.
Технический результат - повышение производительности сушки.
Это достигается тем, что в сушилке взвешенного слоя с инертной насадкой, содержащей корпус с газораспределительной решеткой в виде пакета сеток, собранных из пружин, расположенных в одной плоскости и соединенных с вибрирующими пластинами, и с инертной насадкой, форсунку, вибрационный механизм, выполненный в виде пластин, установленных в корпусе сушилки с возможностью поворота относительно осей, на вибрирующих пластинах в шахматном порядке жестко закреплены дополнительные пластины разной длины под углом к вибрирующим пластинам, лежащем в диапазоне, например, 80…40°, причем свободные вершины дополнительных пластин у правой вибрирующей пластины обращены вверх, а у левой - вниз, причем в нижней части корпуса расположена система улавливания, включающая в себя акустическую установку, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, циклон и рукавный фильтр с бункером, а форсунка выполнена акустической и содержит корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, трубок для подвода воздуха и жидкости, корпус выполнен в виде стакана с днищем, в котором выполнена цилиндрическая полость для подвода жидкости через трубку, расположенную в крышке, в верхней части которой расположен крепежный элемент, фиксирующий верхнюю часть стержня стрежневого газоструйного излучателя в сопле, выполненном в крышке, а верхняя часть стержня шарнирно соединена с нижней частью излучателя в крышке по крайней мере одного фиксирующего диска, выполненного в виде по крайней мере трех упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней поверхностью конического отверстия крышки, а между отверстием в днище корпуса и внешней поверхностью сопла крышки выполнен щелевой канал, по которому поступает жидкость, а между внутренней поверхностью конического отверстия и внешней поверхностью нижней части стержня выполнен кольцевой канал, по которому поступает распыливающий агент.
На фиг. 1 изображена сушилка взвешенного слоя с инертной насадкой, общий вид; на фиг. 2 и 3 показаны варианты выполнения решетки, на фиг. 4 изображена схема пневматической форсунки, на фиг. 5 изображена инертная насадка, выполненная в виде цилиндрического кольца, на боковых, внутренней и наружной поверхностях которого выполнена винтовая нарезка, на фиг. 6 изображена инертная насадка, выполненная в виде шара, на поверхности которого выполнены несквозные отверстия полусферической формы, на фиг. 7 изображена инертная насадка, выполненная в виде цилиндрического кольца, на боковой, внутренней поверхности которого закреплены перегородки в виде перпендикулярных оси кольца шайб с отверстиями, оси которых асимметричны оси кольца, на фиг. 8 изображена инертная насадка, выполненная в виде вписываемого в окружность блока, состоящего из семи связанных между собой боковыми гранями шестигранных параллелепипедов без верхнего и нижнего оснований.
Сушилка взвешенного слоя с инертной насадкой состоит из сушильной камеры 1 конусообразного прямоугольного сечения, в верхней части которой размещен питатель для паст или пневматическая форсунка 2 для распыления растворов.
Сушильная камера 1 снабжена патрубками ввода 3 и вывода 11 теплоносителя. Внутри камер имеются две (левая и правая) вибрирующие пластины 4, установленные под определенным углом к слою инертного материала, например 30…40°. Вибрирующие пластины 4 на расстоянии примерно 2/3 от верхнего конца шарнирно закреплены на оси вала 5 в корпусе сушильной камеры, что позволяет им колебаться относительно осей вала 5. На вибрирующих пластинах 4 в шахматном порядке жестко закреплены дополнительные пластины 9 и 10 разной длины под углом к вибрирующим пластинам 4, лежащем в диапазоне, например, 80…40°, причем свободные вершины дополнительных пластин 9 и 10 у правой вибрирующей пластины 4 обращены вверх, а у левой (на чертеже не показано) - вниз. Дополнительные пластины 9 и 10 служат для более интенсивного перемешивания инертной насадки.
Нижние концы вибрирующих пластин 4 соединены с газораспределительной решеткой 6, выполненной в виде сетки из металлических пружин, связанных или соприкасающихся между собой. Вибрирующие пластины 4 вместе с пружинной газораспределительной решеткой 6 передают динамические и статические воздействия слою инертного материала и задают ему определенный закон движения, что достигается углом наклона вибрирующих пластин 4, профилем кулачка 7 и числом его оборотов. Кулачок 7 насажен на вал привода (не показан). Кулачок служит для задания определенного, например синусоидального, закона движения вибрирующим пластинам 4 и пружинной газораспределительной решетке 6. Штанги 8, жестко насаженные на оси вибрирующих пластин 4, прижимаются к кулачку 7 пружинами газораспределительной решетки 6.
В качестве питателя влажного исходного продукта в данном аппарате используется акустическая форсунка (фиг. 4), которая содержит выполненный в виде стакана с днищем корпус 20, в котором выполнена цилиндрическая полость 16 для подвода жидкости через трубку 31, расположенную в крышке 21. В корпусе 20 форсунки выполнена цилиндрическая проточка 23, в которой расположен упругий уплотняющий элемент 24, причем крышка 21 и корпус 20 соединены винтами 22. В верхней части крышки расположен крепежный элемент 25, фиксирующий верхнюю часть стержня 27 стрежневого газоструйного излучателя 19 Гартмана в сопле 33. По щелевому каналу 26 поступает в сопло 33 распыливающий агент. Между отверстием в днище корпуса 20 и внешней поверхностью сопла 33 крышки 21 выполнен щелевой канал 17, по которому поступает жидкость. Между внутренней поверхностью конического отверстия 32 и внешней поверхностью нижней части стержня 28 выполнен кольцевой канал 18, по которому поступает распыливающий агент, например воздух.
Верхняя часть стержня 27 шарнирно соединена с нижней частью стрежня 28, которая фиксируется относительно конического отверстия 32, выполненного в крышке 21, посредством по крайней мере одного фиксирующего диска 29, выполненного в виде по крайней мере трех упругих лепестков 30, взаимодействующих с внутренней поверхностью конического отверстия крышки 21.
1
1
1
2
1
2
1
1
1
1
1
1
Для оптимальной работы форсунки должны соблюдаться следующие соотношения ее параметров: отношение высоты h излучателя 19 к расстоянию h между верхним основанием конической поверхности 34 и нижней торцевой поверхностью сопла 33 лежит в оптимальном интервале величин: h/h=1÷3; отношение внутреннего диаметра d полости 35 излучателя 19 к диаметру d его внешней цилиндрической поверхности лежит в оптимальном интервале величин: d/d=0,7÷0,9; отношение внутреннего диаметра d полости 35 излучателя 19 к диаметру d его стержня лежит в оптимальном интервале величин: d/d=1÷3; отношение внутреннего диаметра d полости 35 излучателя 19 к высоте h полости 20 лежит в оптимальном интервале величин: d/h=1÷1,5.
Сушилка взвешенного слоя с инертной насадкой работает следующим образом.
В сушильную камеру 1 загружают необходимое количество инертного материала, затем включают привод, от которого вращается кулачок 7. Последний через штанги, насаженные на оси вала 5 вибрирующих пластин 4, передает движение вибрирующим пластинам и газораспределительной решетке 6. Ударно-вибрационные воздействия вибрирующих пластин 4 с дополнительными пластинами 9 и 10 и пружин газораспределительной решетки 6 передаются слою частиц инертного материала, которые, соударяясь, совершают сложные циркуляционные движения в сушильной камере 1. По патрубку 3 подают теплоноситель, который нагревает сушильную камеру 1 и слой инертного материала. После равномерного нагрева сушильной камеры 1 через питатель для паст или пневматическую форсунку 2 в сушильную камеру 1 подают высушиваемый материал, который напыляется или намазывается на верхний слой инертного материала, затем высушивается, скалывается и уходит через газораспределительную решетку 6 и патрубок 11 в систему улавливания: сначала в акустическую установку 12, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, а затем в циклон 13 и рукавный фильтр 14 с бункером 15.
В предложенной установке газораспределительная решетка 6 выполнена в виде пакета сеток, собранных из металлических пружин (фиг. 2, 3), связанных или соприкасающихся одна с другой, которые соединены с вибрирующими пластинами.
Такая газораспределительная решетка позволяет более равномерно ожижать слой инертных тел за счет колебательного движения вибрирующих пластин и воздействия на них сил инерции, возникающих вследствие пульсирующих сжимающе-растягивающих движений газораспределительной решетки. Такая конструкция газораспределительной решетки решает проблему ее очистки при сушке липких материалов. Постоянная регенерация сетчатой решетки происходит в результате постоянного смещения отдельных элементов решетки относительно друг друга в процессе вибрации.
Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.
Жидкость под давлением подается в цилиндрическую полость 16, расположенную снаружи излучателя 19, откуда вытекает через щелевой канал 17 в виде пленки, которая подвергается воздействию колебаний скорости и давления, генерируемых пульсирующими скачками уплотнения, возникающими вблизи кольцевого канала 18 вследствие натекания сверхзвуковой струи на излучатель 19. В результате пленка дробится на мелкие капли, которые вместе с воздушной струей образуют факел распыленной жидкости.
В результате сушки получают тонкие порошки продуктов с влажностью до 0,8%.
Возможен вариант, когда инертная насадка выполнена в виде цилиндрического кольца, на боковой, внутренней поверхности которого закреплены перегородки в виде перпендикулярных оси кольца шайб с отверстиями, оси которых асимметричны оси кольца, или в виде вписываемого в окружность блока, состоящего из семи связанных между собой боковыми гранями шестигранных параллелепипедов без верхнего и нижнего оснований.