УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУШКИ ЗЕРНА
DEVICE FOR GRAIN DRYING

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для сушки зерна в небольших фермерских хозяйствах, и может быть использовано в домашних условиях и на рабочих участках, имеющих электропривод с напряжением 380/220 В.
Известны аналоги устройств для сушки зерна (патенты RU 2508513 C1, 27.02.2014, RU 2297582 С2, 20.04.2007, RU 2428642 С1, 10.09.2011, RU 2179067 C1, 10.02.2002, RU 2323580 С2, 10.05.2008). В качестве прототипа принято устройство для сушки зерна (патенту RU 2508513, опубл. 27.02.2014, Бюл. №6), содержащее цилиндрический кожух, внешняя поверхность которого покрыта слоем теплоизолирующего материала, загрузочный бункер, выгрузное окно, транспортирующий рабочий орган, нагревательные элементы, вентилятор и воздуховод, в котором кожух выполнен в виде горизонтально расположенного цилиндра, разделенного на две части по горизонтальной оси симметрии. Верхняя часть кожуха изготовлена из теплоотражающего материала и установлена шарнирно над нижней частью кожуха с возможностью фиксирования ее в рабочем положении, а транспортирующий рабочий орган выполнен в виде шнека с полым перфорированным валом, вместе с тем перфорация шнека выполнена между загрузочным бункером и выгрузным окном с отверстиями, диаметры которых не превышают минимальные размеры зерна, а витки шнека выполнены с разрывами. Нижняя часть кожуха и шнека выполнена из теплопроводного материала, а нагревательные элементы расположены на внешней поверхности нижней части кожуха под слоем теплоизолирующего материала, при этом воздуховод с вентилятором соединены с внутренней полостью вала шнека и в воздуховоде установлен нагреватель.
К основным недостаткам прототипа следует отнести высокие энергозатраты на процесс испарения влаги, а также необходимость применения специальных теплоотражающих материалов для изготовления шнека и нижней части кожуха. Отличительными признаками изобретения являются снижение энергозатрат, повышение качественных показателей и эффективности процесса сушки зерна, а также возможность реализации проведения одноэтапного процесса сушки, исключая при этом необходимость длительного воздействия на зерно высокой температуры.
Реализация технологического процесса достигается за счет того, что часть теплоносителя, подготовленного использованием воздушного солнечного коллектора или заряженного теплового аккумулятора, поступает для частичного либо полного подогрева поверхности цилиндрического кожуха, а другая часть поступает в камеру конвективной сушки, расположенной по ходу зерна между цилиндрическим кожухом и камерой охлаждения для проведения конвективной сушки.
На фиг. 1 изображен общий вид устройства, на фиг. 2 - разрез по А-А.
Устройство для сушки зерна состоит из регулируемой заслонки 1, установленной на днище загрузочного бункера 2, вертикально установленного на горизонтально расположенном цилиндрическом кожухе 6, закрытом с торцевых сторон крышками 16, 46 и покрытом соответственно сверху слоем теплоизолирующего материала 4.
В кожухе размещен транспортирующий рабочий орган 14, выполненный в виде шнека, вал которого установлен в корпусах подшипников 15, 45, соосно закрепленных на крышках кожуха. В конечной части кожуха вертикально установлен патрубок 11 с регулируемой заслонкой 12 для удаления влажного воздуха, а напротив в нижней части кожуха под выгрузным окном расположена камера 17 для конвективной сушки, во внутренней части которой сверху вниз установлен перфорированный воздуховод теплоносителя с заглушенным концом 18, в нижней части камеры для конвективной сушки установлен грузовой клапан 21 с регулирующей пружиной 19, а для рециркуляции отработанного теплоносителя стенка 20 камеры конвективной сушки 17 перфорирована.
Атмосферный воздух подается в камеру охлаждения 25 посредством воздуховода 26 от компрессора 27, при этом камера охлаждения 25 имеет на выходе грузовой клапан 24 с регулирующей пружиной 23 и перфорированную стенку 22 для удаления атмосферного воздуха. Циркуляция теплоносителя, подготовленного использованием теплового аккумулятора 29 и солнечного воздушного коллектора 36, осуществляется центробежным вентилятором 31, имеющим распределительный короб 3 с нагнетающей стороны, по воздуховодам 30, 32, 35, 40. Установленные на воздуховодах запорно-регулирующие клапаны 7, 8, 33, 34 и 39 позволяют осуществлять выбор циркуляционного контура теплоносителя. Транспортирующий рабочий орган 14 получает вращательное движение от электродвигателя с редуктором 37 посредством цепной передачи 41, насаженной на ведущую 38 и ведомую 44 звездочки. Кожух 6 с транспортирующим рабочим органом 14, компрессором 27, вентилятором 31 и электродвигателем с редуктором 37 размещены на раме 28.
Камера 42 расположена под кожухом 6, нижняя и боковые стенки которой покрыты слоем теплоизоляционного материала 9. В камере размещены электрические термонагревательные элементы 10, соединительные концы 43 которых выведены за пределы камеры 42 и терморегулятора 13.
Боковые поверхности кожуха 6 ниже осевой линии по горизонтали имеют отверстия 5 для поступления теплоносителя из камеры 42 во внутреннюю полость кожуха 6. Расстояние между внутренней поверхностью кожуха 6 и витками шнека 14 не превышает минимальных геометрических размеров зерен различных культур, подвергаемых сушке.
Устройство работает следующим образом. Включаются нагревательные элементы 10 и вентилятор 31, который обеспечивает циркуляцию теплоносителя (атмосферного воздуха), в зависимости от климатических условий поступающего из солнечного коллектора 36 или заряженного теплового аккумулятора 29 в камеру 42, находящуюся под кожухом 6, а после достижения необходимой температуры нижней поверхности кожуха 6 для проведения кондуктивного способа сушки зерно подается в загрузочный бункер 2, откуда оно через открытую регулируемую заслонку 1 поступает в рабочую зону включенного транспортирующего рабочего органа 14, непосредственно контактируя с нагретой поверхностью кожуха 6, перемещается к входу камеры для конвективной сушки 17, а излишки влаги поглощаются циркулирующим в кожухе теплоносителем и удаляются через патрубок 11, имеющий регулируемую заслонку 12. Нагретое и подсушенное зерно определенного объема наполняет камеру конвективной сушки 17, где посредством перфорированного воздуховода с заглушенным концом 18 продувается теплоносителем, подготовленным к использованию солнечным коллектором 36 или заряженным тепловым аккумулятором 29, осуществляющим конвективный способ сушки. После достижения определенной заданной массы зерна в камере конвективной сушки 17 пружина 19 грузового клапана растягивается, открывая грузовой клапан 21, и высушенное зерно поступает в камеру охлаждения 25.
Отработанный теплоноситель через перфорированную стенку камеры конвективной сушки 20 в целях рециркуляции для использования остаточной теплоты теплоносителя подается на вход центробежного вентилятора 31. В камере охлаждения 25 высушенное зерно охлаждается атмосферным воздухом, нагнетаемым компрессором 27, а отработанный воздух удаляется через перфорированную стенку 22 камеры охлаждения. При достижении определенной заданной массы зерна в камере охлаждения 25 пружина 23 срабатывает на растяжение, открывая при этом грузовой клапан 24, и высушиваемое зерно удаляется из устройства. Для сушки зерна различных культур устройство позволяет изменять температуру нагрева кожуха, используя терморегулятор 13, а также изменять частоту вращения вала транспортирующего рабочего органа 14.
Запорно-регулирующие клапаны 7, 8, 33, 34, 39 позволяют осуществлять в зависимости от климатических условий нижеследующие режимы работы снабжения тепловой энергией устройства для сушки зерна: 1- снабжение тепловой энергией за счет электрических нагревательных элементов 10, а также частично теплоносителем, подготовленным использованием солнечного воздушного коллектора 36; 2 - снабжение тепловой энергией только за счет теплоносителя, подготовленного использованием солнечного воздушного коллектора 36; 3 - снабжение тепловой энергией за счет электрических нагревательных элементов 10, а также частично теплоносителем, подготовленным использованием теплового аккумулятора 29; 4 - снабжение тепловой энергией только за счет электрических нагревательных элементов 10.
В устройстве предусмотрена возможность зарядки теплового аккумулятора 29 тепловой энергией за счет теплоносителя, подготовленного в солнечном воздушном коллекторе 36, а также проведения процесса активного вентилирования зерна.
Снижение энергоемкости процесса сушки зерна и увеличение ее эффективности происходит за счет возможности применения в устройстве кондуктивного и конвективного способов сушки, подготовки теплоносителя путем использования воздушного солнечного коллектора 36 и теплового аккумулятора 29 и рециркуляцией отработанного теплоносителя.
Устройство может применяться для сушки зерна и семенного материала как в составе технологической линии по переработке зерна перед закладкой на хранение, так и автономно.