ВИБРАЦИОННАЯ СУШИЛКА-МЕЛЬНИЦА

Полезная модель относится к устройствам для глубокой сушки материалов при сопутствующем измельчении и интенсивном перемешивании для аппаратурной реализации способа получения порошков из растительного сырья в непрерывном режиме при контактном подводе сушильного агента. Вибрационная шаровая мельница может найти применение в химической, фармацевтической, сельскохозяйственной и пищевой промышленности. Она может использоваться для непрерывного помола минеральных солей, сушеных фруктов, ягод; сушки порошков; смешения порошков твердых веществ, в том числе при сопутствующем измельчении и сушке; смешении порошков твердых веществ с жидкой фазой.
Известна вибровращательная шаровая мельница [см. патент №2147931 МПК B02C 17/06, 17/14, 2000 г.], состоящая из цилиндрического разделенного на секции барабана, который установлен в подшипниковых опорах с возможностью вращения на подвижную виброплиту, расположенную на пружинящих опорах на неподвижном основании, которая снабжена плоскостным вибратором. Для осуществления непрерывного процесса измельчения мельница выполнена с узлом загрузки, обеспечивающим оптимальное заполнение барабана мелющими телами и измельчаемым материалом. Однако такая конструкция не позволяет проводить совмещенные по времени процессы сушки и измельчения, а процесс смешения производится за счет вращения барабана от отдельного привода, что усложняет конструкцию и техническое обслуживание.
По конструктивному исполнению наиболее близкой к изобретению является вибрационная шаровая мельница [см. патент №2413577, МПК В02С C19/16, B02C 17/14, 2011 г.], содержащая цилиндрический барабан, разделенный перфорированными перегородками на секции, часть последней из которых выполнена перфорированной, заполненные мелющими телами с убывающими размерами по секциям от загрузочного рукава к выходу, установленный на упругие опоры и приводимый в круговые колебания двухмассным инерционным вибратором, при этом барабан снабжен теплообменной рубашкой, имеющей спиральную ленточную вставку, образующую винтовой канал для прохода сушильного агента в теплообменной рубашке, перфорация последней секции барабана выполнена в нижней его части на длину не более ½ длины секции на 1/3 периметра поверхности, при этом, загрузочный рукав выполнен в виде двух коаксиально расположенных цилиндров из гибкого материала, причем внутренний цилиндр перфорирован по всей длине, а внешний, сплошной, присоединен к штуцеру для выхода сушильного агента, а каждая секция барабана заполнена мелющими телами не менее, чем на 0,5 ее объема, отличающийся тем, что перегородка между I и II секциями выполнена сплошной в нижней половине и перфорирована в верхней половине поверхности отверстиями, меньшими по размеру подготовленных частиц исходного сырья и мелющих тел I секции.
Однако такая конструкция не позволяет проводить процесс сушки при достаточно низких давлениях при низких температурах и требует дополнительного источника подвода сушильного агента в виде горячего воздуха.
Целью полезной модели является повышение эффективности получения сухих порошков с узким диапазоном дисперсности, повышением скорости удаления влаги за счет постоянного отсоса паров испарившейся влаги и повышения качества готового продукта за счет низкой температуры процесса сушки.
Поставленная цель достигается тем, что в вибрационной сушилке-мельнице, содержащей сплошной цилиндрический барабан, разделенный перфорированными перегородками на секции, заполненные мелющими телами с убывающими размерами по секциям от загрузочного рукава к выходу, установленный на упругие опоры и приводимый в круговые колебания двухмассным инерционным вибратором, барабан снабжен теплообменной рубашкой для теплоносителя (ТН), загрузочный рукав выполнен в виде двух коаксиально расположенных цилиндров из гибкого материала, причем внутренний цилиндр перфорирован по всей длине, а внешний, сплошной, присоединен к штуцеру для выхода паров испарившейся влаги, а каждая секция барабана заполнена мелющими телами не менее, чем на 0,5 ее объема, а перегородка между I и II секциями выполнена сплошной в нижней половине и перфорирована в верхней половине с отверстиями, меньшими по размеру подготовленных частиц исходного сырья и мелющих тел I секции. В качестве гибкого материала может использоваться или сильфонная трубка, или вакуумный дюритовый шланг, или армированный резиновый лист. Загрузочный бункер снабжен вакуумным затвором и штуцером.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлена конструкция вибрационной сушилки-мельницы (фиг.1) и поперечного разреза первой секции барабана (фиг.2).
Вибрационная сушилка-мельница состоит из корпуса, представляющего собой горизонтальный сплошной барабан 1 (фиг.1), имеющий теплообменную рубашку 2 со штуцерами 14, 9 для входа и выхода теплоносителя.
Барабан по длине разделен на секции перфорированными перегородками 4, причем перегородка между I и II секциями выполнена сплошной в нижней половине и перфорирована в верхней половине поверхности (фиг.2) с размерами, меньшими по размеру подготовленных частиц исходного сырья и мелющих тел I секции, а перегородки последующих секций имеют перфорацию на нижней половине поверхности. Размер отверстий на перегородках уменьшается от входа к выходу в барабан, а в каждой секции - меньше размера мелющих тел. Каждая секция заполняется не менее, чем на 0,5 ее объема мелющими телами 12, размер которых уменьшается от секции к секции. Торцевая стенка 10 последней секции имеет перфорацию на 1/3 радиуса от центральной оси корпуса, а размер отверстий соответствует размеру частиц товарной продукции. Барабан установлен на упругих опорах 5 (фиг.2), имеющих одинаковую жесткость в вертикальном и горизонтальном направлениях для обеспечения круговых колебаний корпуса, для создания которых к корпусу прикреплен двухмассный инерционный вибратор 3.
В первой секции имеется загрузочное устройство, состоящее из расходного бункера 6, с вакуумным затвором, загрузочного рукава 7 и штуцера для отвода паров испарившейся влаги 8. Загрузочный рукав выполнен в виде двух коаксиально расположенных цилиндров из гибкого материала, причем внутренний цилиндр перфорирован по всей длине, а внешний, сплошной, присоединен к штуцеру 8 вакуумной линии для выхода паров испарившейся влаги. В качестве гибкого материала может использоваться или сильфонная трубка, или вакуумный дюритовый шланг, или армированный резиновый лист. Теплоноситель (ТН) подается в рубашку 2 через штуцер 14, выход осуществляется через штуцер 9. Выгрузка готовой продукции происходит через перфорированную торцевую стенку 10 корпуса, патрубок 11 и затвор 13.
Вибрационная сушилка-мельница работает следующим образом:
Вымытое и предварительно подготовленное сырье загружается в расходный бункер 6 и через вакуумный затвор и загрузочный рукав 7 заполняет полностью первую секцию барабана 1. При этом в бункере и загрузочном рукаве находится исходное сырье для поддержания в первой секции коэффициента заполнения 1. Максимальная интенсивность измельчения обеспечивается за счет ударно-истирающего воздействия мелющих тел на частицы исходного сырья, которое при этом переходит в состояние сплошной жидкой фазы (пасты), заполняющей нижнюю часть I секции. Избыток измельченного исходного сырья более 0,5 объема I секции переходит через перфорированную перегородку между I и II секциями в последующие секции, образуя в них пористую среду в виде частиц измельченного сырья и мелющих тел с развитой поверхностью испарения влаги, при этом частицы сырья продолжают измельчаться и сушиться, получая тепло от нагретой стенки корпуса и нагретых мелющих тел. Сплошная жидкая фаза (паста) сохраняется только в первой секции, а в остальных секциях имеет место дисперсная среда, находящаяся во взвешенном состоянии.
Инерционный вибратор 3 приводит корпус в колебательное движение. Параметры колебания (амплитуда A и угловая частота колебаний ω), выбранные из соотношения критерия Фруда  и параметрического критерия  для заданного габарита (диаметра корпуса Д), приводят загрузку в состояние интенсивного перемешивания, что способствует эффективному теплообмену между нагретой стенкой корпуса и загрузкой и удалению влаги с поверхности частиц загрузки и мелющих тел. Сопутствующее измельчение частиц загрузки за счет ударно-истирающего действия мелющих тел постоянно обновляет поверхность испарения. Теплоноситель подается в теплообменную рубашку через штуцер 14 и нагревает корпус барабана, а, дойдя до штуцера 9, выходит из тепловой рубашки и идет на регенерацию.
В корпусе создается заданное остаточное давление при помощи вакуум-насоса, присоединенного через вакуумную линию к штуцеру в загрузочном рукаве. Постоянный отсос паров испарившейся влаги, наличие герметичного корпуса, вакуумных затворов в расходном бункере и на выгрузочном патрубке, позволяет поддерживать постоянное значение заданного пониженного давления внутри корпуса барабана, проводить процесс сушки с одновременным измельчением при пониженных температурах, высоких движущих силах процесса и получить на выходе сухие порошки с узким диапазоном дисперсности высокого качества.
Готовый сухой порошок заполняет последнюю секцию барабана на 2/3 высоты по радиусу, что исключает износ мелющих тел, а избыток порошка удаляется через перфорированную торцевую стенку последней секции, патрубок 11 и затвор 13.
Конструкция позволяет повысить эффективность получения сухих порошков с узким диапазоном дисперсности, повышением скорости удаления влаги за счет постоянного отсоса паров испарившейся влаги и повышения качества готового продукта за счет низкой температуры процесса сушки.
Исследование процесса сушки в вибрационной сушилке-мельнице картофеля и черной смородины показало увеличение фактической производительности по сравнению с аналогом в 1,4-1,6 раза за счет повышения интенсивности испарения влаги при пониженном давлении.