ЖАЛЮЗИЙНОЕ ЛОЖЕ ДЛЯ СУШКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к устройствам для сушки сыпучих термоустойчивых материалов, например, зерновых и бобовых культур, и может быть использована в прямоточных сушилках конвейерного типа с активной вентиляцией.
Прямоточные сушилки обладая такими преимуществами, как простота конструкции, удобство эксплуатации, возможность изготовления из доступных материалов, одновременно обеспечивают более щадящие режимы сушки и позволяют снизить высокую влажность семян до кондиционной за один проход.  В таких установках необходимо с одной стороны снизить сопротивление воздухораспределительной системы воздушному потоку, чтобы воздух свободно проходил через отверстия жалюзийного ложа и равномерно распределялся в зерновой насыпи без образования  в нижних слоях застойных зон, ухудшающих качество сушки семян. С другой стороны необходимо предотвратить просыпание семян через отверстия жалюзийного ложа. Поэтому оптимизация параметров газораспределительного жалюзийного ложа является актуальной задачей. Для определения конструктивных параметров рабочих органов и режимов процесса сушки необходимо рассматривать всю аэродинамическую систему, формирующую воздушный поток в комплексе
Известен горизонтально установленный настил для сушки семян  в кипящем слое (а.с. 1283506. СССР, Н.К. Вазенмиллер, В.Л. Миклашевич, 11.02.85), содержащий последовательно расположенные под углом к горизонтали Z-образных элементов, отогнутые в стороны плоскости которых образуют зазор для прохождения агента сушки (воздуха) в зерновой слой и перекрытие, удерживающее сыпучий материал под углом естественного откоса. Такая конструкция решётки позволяет полностью очищать установку самотёком, наклоном бункера в сторону противоположную зазорам, чтобы угол наклона основных плоскостей Z-элементов превышал угол трения зерна.
Недостатком известного устройства является то, что оно не может использоваться для непрерывной прямоточной сушки, так как имеет циклический характер работы с повторяющимися режимами загрузки, сушки, выгрузки.
Известно наклонно расположенное жалюзийное ложе согласно патента на полезную модель RU № 171452, содержащее закрепленную в корпусе серию одинаковых уголковых элементов, расположенных параллельно и с перекрытием по горизонтали с зазорами между уголковыми элементами, каждый уголковый элемент содержит две полки, установленные под прямым углом друг к другу, при этом полки уголкового элемента не равны друг другу, одна широкая другая узкая, а уголковые элементы установлены таким образом, что вершина угла между полками расположена выше самих полок, а угол наклона основания ложа составляет от 4 до 8 градусов. При этом расстояние между широкими полками по вертикали может составлять 2-10 мм, а расстояние между узкими полками по горизонтали может составлять 30-70 мм, ширина широкой полки уголкового элемента может составлять 50-150 мм, ширина узкой полки может составлять 10-40 мм, угол между полками может быть скруглен, а пластины могут быть выполнены методом штамповки из металлического листа толщиной 0,9-1,5 мм.
Недостатком известного устройства является то, что серия одинаковых уголковых элементов закреплена в самом корпусе, а это усложняет точную установку уголковых элементов согласно заданным размерам шага и зазора  и, следовательно, может привести к нестабильности параметров воздушного потока, к появлению застойных непродуваемых горячим и холодным потокам зон, а значит к ухудшению качества сушки, а также к снижению надежности работы и усложнению изготовления, обслуживания и ремонта сушилки.
Кроме того, недостатком является расположение полок уголковых элементов под прямым углом друг к другу, так как при обеспечении заданного зазора узкая полка будет опираться на плоскость только кромкой, что приведет к значительным нагрузкам в зоне контакта уголкового элемента с плоскостью опирания и снизит надежность работы жалюзийного ложа.
Ещё одним недостатком является тот факт, что не определён оптимальный размер величины нахлёста, который бы с одной стороны обеспечил минимальное аэродинамическое сопротивление потоку агента при небольшой материалоёмкости, а с другой стороны  обеспечил бы гарантированное непросыпание продукта под жалюзийное ложе. В описании к патенту указаны только значения расстояния между широкими полками по высоте 2-10, горизонтального расстояния между узкими полками 30-70 мм и ширины широкой полки уголкового элемента 50-150 мм. То есть, размеры полок выбирают без учёта зависимости от горизонтального расстояния между узкими полками так, что согласно таким размерам полок величина нахлеста может составлять до 120 мм при расстоянии между узкими полками в 30 мм. Нахлест такой величины приведет к увеличению сопротивления напора агента сушки, а также к значительному увеличению общей массы жалюзийного ложа.
Известно наклонное жалюзийное ложе согласно патента на полезную модель RU № 182685, выбранное в качестве ближайшего аналога. Жалюзийное ложе для сушки сыпучих материалов содержит серию закрепленных друг относительно друга одинаковых уголковых элементов, первые полки которых расположены параллельно внахлест с перекрытием и с зазором между полками, образуя рабочую поверхность наклонного ложа, а вторые полки направлены вниз от первых, при этом угол между полками уголковых элементов выполнен превышающим прямой на величину угла α, арксинус которого определяется отношением ширины первых полок к зазору между первыми полками, при этом ложе содержит наклонно расположенные продольные элементы в виде прогонов, снабженных металлическими полосами с равномерно расположенными прорезями, в которых закреплены вторые полки уголковых элементов. На первых полках в зоне перекрытия выполнены выступы для обеспечения заданного зазора между первыми полками.
Данное жалюзийное ложе отличается большей стабильностью параметров каналов для прохождения воздушного потока за счёт крепления нижних полок уголковых элементов враспор в специальных полосах с прорезями и выполнения верхних полок с выступами для обеспечения заданного зазора, а также большей надёжностью работы и простотой конструкции.
Однако аэродинамические свойства воздушных каналов не достаточно оптимальны, что обусловлено, во-первых, существующей вероятностью расположения выступов в один ряд вдоль жалюзийного ложа, которое может привести к образованию непродуваемых зон, а, во-вторых, отсутствием критерия выбора оптимального размера величины нахлёста, который бы с одной стороны обеспечил минимальное аэродинамическое сопротивление потоку агента при небольшой материалоёмкости, а с другой стороны обеспечил бы гарантированное непросыпание продукта под жалюзийное ложе.
Полезная модель направлена на решение задачи повышения аэродинамических свойств воздушных каналов за счёт сокращения непродуваемых зон и обеспечения оптимального размера величины нахлёста между первыми полками уголковых элементов, который бы с одной стороны обеспечивал минимальное аэродинамическое сопротивление потоку агента при небольшой материалоёмкости, а с другой стороны гарантировал непросыпание продукта под жалюзийное ложе.
Сущность полезной модели заключается в том, что в жалюзийном ложе для сушки сыпучих материалов, содержащем серию закрепленных друг относительно друга одинаковых уголковых элементов, первые полки которых расположены параллельно внахлёст и с зазором t по высоте, образуя рабочую поверхность наклонного ложа, а вторые полки направлены вниз от первых, при этом угол между полками уголковых элементов выполнен превышающим прямой на величину угла α, арксинус которого определяется отношением ширины первых полок к высоте зазора t между первыми полками, при этом жалюзийное ложе содержит наклонно расположенные продольные элементы в виде прогонов, снабженных металлическими полосами с равномерно расположенными прорезями, в которых враспор закреплены вторые полки уголковых элементов, а на первых полках в зоне нахлёста выполнены выступы для обеспечения заданной высоты зазора t между первыми полками, предлагается выступы на первых полках уголковых элементов расположить в ряд с шагом Т поперек движения продукта в шахматном порядке со сдвигом в смежных уголковых элементах на величину Т/2, а величину нахлёста b первых полок уголковых элементов установить, исходя из соотношения b =k⋅t/tg(φ+β), где φ - угол естественного откоса сыпучего материала в движении, β –угол наклона первой полки относительно горизонтальной плоскости; k – коэффициент запаса от просыпания, равный 1,4-1,6.
На фигуре 1 приведён фрагмент жалюзийного ложа для сушки сыпучих материалов, продольное сечение, где:
1 уголковый элемент;
2 первая полка уголкового элемента;
3 вторая полка уголкового элемента;
4 полоса с прорезями;
5 прогон;
6 выступ;
7 продукт (сыпучий материал).
На фигуре 2 приведён вид А на фигуре 1, где точка С находится на пересечении верхней поверхности первой полки 2 уголкового элемента 1 с плоскостью, в которой расположен угол φ естественного откоса сыпучего материала в движении, проходящей через нижнюю кромку первой полки уголкового элемента, при этом:
φ – угол естественного откоса сыпучего материала в движении, который определяется как φ ≈ 0,35φ0, где φ0  - угол естественного откоса сыпучего материала в покое, то есть угол между образующей конуса из свободно насыпанного сыпучего материала, находящегося в покое, и горизонтальной плоскостью;
β –угол наклона первой полки относительно горизонтальной плоскости;
α –угол, на который угол между полками превышает 90°;
γ - угол наклона жалюзийного ложа относительно горизонта;
γ= β+α, α <β< φ.
На фигуре 3 приведено жалюзийное ложе, вид сверху.
Жалюзийное ложе предназначено для использования в сушилках прямоточного конвейерного типа и содержит серию одинаковых уголковых элементов 1, закрепленных в прорезях полос 4 на прогонах 5. Первые полки 2 уголковых элементов расположены параллельно внахлёст и с зазором t по высоте. В каждом уголковом элементе 1 первая полка 2 по ширине больше второй полки 3, угол между полками 2,3 больше прямого угла на величину угла α, арксинус которого определяется отношением ширины В первых полок 2 к высоте зазора t между первыми полками (Фиг. 1). Уголковые элементы 2 установлены в равномерно расположенные прорези металлических полос 4 и опираются на прогоны 5 всей плоскостью торца второй полки 3. Вдоль каждой первой полки 2 выполнен ряд выступов 6 с регулярным шагом Т (Фиг.3). Выступы 6 расположены в зоне нахлеста смежных уголковых элементов 1 и предназначены для опирания первой полки 2 смежного уголкового элемента 1, что обеспечивает фиксацию заданной величины зазора t между расположенными внахлест первыми полками 2 независимо от веса материала, а также позволяет установить полки 2,3 враспор так, что угол между полками 1,2 превышает прямой на угол α. При установке уголковых элементов 1 враспор в прорези полосы 4 в результате упругой деформации вторые полки 3 надежно фиксируются в соответствующих прорезях металлической полосы 4.
Для предотвращения просыпания продукта под жалюзийное ложе первые полки 2 направлены вниз от линии горизонта на угол β больший, чем угол α. Высота зазора t (высота выступа 6 уголкового элемента) и расстояние между выступами 6 - шаг P (Фиг. 3) рассчитываются в зависимости от производительности вентиляторов горячего и холодного потоков воздуха сушилки.
Кроме того, что первые полки 2 уголковых элементов 1 направлены вниз для предотвращения просыпания продукта ниже жалюзийного ложа, должно выполняться условие, когда точка С (Фиг. 2) находится ниже вершины угла уголкового элемента. Данная точка C находится на линии пересечения плоскости первой полки 2 уголкового элемента 1 и плоскости, в которой расположен угол φ естественного откоса сыпучего материала в движении, проходящей через нижнюю кромку первой полки 2 уголкового элемента 1, и определяет минимально допустимую величину нахлёста, как bmin=t/tg(φ+β).
Оптимальный размер нахлеста составляет b=k⋅bmin, где k – коэффициент запаса от просыпания, равен 1,4-1,6, что  обеспечит минимальную материалоемкость жалюзийного ложа, минимальный путь прохождения горячего и холодного потоков по щели между смежными уголковыми элементами и, как следствие, минимизацию потерь напора воздушного потока.
Угол γ наклона поддерживающего устройства для жалюзийного ложа сушилки больше угла β на величину угла α.
Выступы на первых полках 2 уголковых элементов расположены в ряд с шагом Т поперек движения сыпучего материала. За выступами 6 на уголковых элементах 1 образуются зоны, не продуваемые горячим и холодным потоками, что неблагоприятно влияет на качество сушки. Для устранения непродуваемых зон выступы 6 смежных уголковых элементов 1 смещены на величину Т/2, то есть, расположены в шахматном порядке, тогда на следующем уголковом элементе эта зона станет продуваемой. Фрагмент жалюзийного ложа со схемой расположения выступов  представлен на Фиг. 3.
Устройство работает следующим образом.
На жалюзийное ложе сверху поступает сыпучий материал для сушки.
Слой просушиваемого материала перемещается, например, с помощью скребкового конвейера с погружными скребками (на фигурах не показан) вниз по уклону жалюзийного ложа в сторону выгрузки. При этом перемещение слоя продукта в местах размещения скребков осуществляется самими скребками, остальной продукт перемещается за счет сил внутреннего трения продукта, при этом происходит частичное перемешивание продукта. Из под жалюзийного ложа снизу через зазор t между первыми полками 2 горячий поток под напором проникает в сыпучий продукт 7 и, проходя через зазоры между зернами, уносит излишек влаги, при этом сыпучий материал  в процессе движения перемешивается, в том числе и под действием напора горячего потока. Действие холодного потока на продукт аналогичны за исключением того, что холодный поток кроме этого предназначен для охлаждения продукта.
Первые полки 2 уголковых элементов 1 отклонены вниз от линии горизонта на угол β. Ниже приведён пример выбора величины нахлёста b в зависимости от высоты зазора t, обеспечивающего исключение просыпания материала под жалюзийное ложе приведен ниже.
При наклоне первой полки уголкового элемента β=3° и при зазоре t =3 мм для гороха, имеющего минимальный угол естественного откоса в движении φ ≈ 0,35·22°=7,7°, где 22° угол естественного откоса для сухого и чистого гороха (Приложение 4 НТП 16-93 Нормы технологического проектирования предприятий послеуборочной обработки и хранения продовольственного фуражного зерна и семян зерновых, зернобобовых, масличных культур и трав), минимальный нахлест составит bmin=t/tg(φ+β)= 3/tg(7,7°+3°)=16,6 мм. Оптимальный нахлест b=k·bmin = 23…27 мм., где к – коэффициент запаса от просыпания равен 1,4-1,6.
Уголковые элементы 1 установлены в равномерно расположенные прорези металлических полос 4 и опираются на прогоны 5, как показано на фиг. 1. Первые полки уголковых элементов 1 расположены параллельно внахлест и с зазором t между полками 2, образуя рабочую поверхность наклонного основания ложа, а вторые полки направлены вниз от первых. Полосы 4 крепятся к боковым сторонам каждого из прогонов 5, при этом прорези полос 4 выполнены под прямым углом к верхней поверхности прогонов 5. Прорези на всех смежных металлических полосах 4, прикрепленных к прогонам 5, устанавливаются в одну линию. Шаг прорезей полос 4 обеспечивает необходимый перехлест уголковых элементов 1, а угол между полками, превышающий прямой на угол α, обеспечивает требуемый зазор между полками уголковых элементов 1. Выступы 6 (пукли), выполненные в зоне нахлеста на первых полках уголковых элементов 1, обеспечивают одинаковый зазор t между расположенными внахлест первыми полками 2 независимо от веса материала. В совокупности металлические пластины 4 с равномерно расположенными прорезями, уголковые элементы 1, на полках которых выполнена серия выступов 6 (пуклей) обеспечивают одинаковый зазор между смежными полками уголковых элементов 1 как по их длине, так и на всем протяжении жалюзийного ложа, независимо от действия веса продукта и давления от рабочего органа транспортера, в результате обеспечивается одинаковое прохождение горячего или холодного агента через все зазоры жалюзийного ложа, тем самым улучшается равномерность и качество сушки материала.
Уголковые элементы 2, установлены с образованием между собой равномерного щелевого зазора t  для подвода агента сушки (воздуха). Щелевые зазоры t жалюзийного ложа образуют в продольном сечении каналы прямоугольной формы, которые создают затворы, предотвращающие попадание зерен сыпучего материала  под жалюзийное ложе в воздухоподводящий канал. Агент сушки (воздух) подается под напором по воздухоподводящему каналу – щелевому зазору t к продукту 7. При этом агент сушки подается через щелевые зазоры t под острым углом к слою высушиваемого продукта 7 и направлению транспортирования. В случае прекращения подачи агента сушки или падения его напора сыпучий продукт плотным слоем заполняет каналы, образованные щелевыми зазорами t, образуя затвор, который предотвращает попадание зерна в воздухоподводящий канал. При возобновлении напора агента сушки (воздуха) зерно вытесняется из щелевых зазоров t.