АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

1. Область техники
Предлагаемое техническое решение относится к сушильной технике и может быть использовано для сушки полидисперсных сыпучих материалов, таких как песок, поваренная соль и др.
2. Уровень техники
Анализ патентов на установки для сушки сыпучих материалов показывает, что в термодинамических сушильных установках с различными схемами движения сушильного агента и высушиваемого материала устанавливаются средства контроля качества сушки.
Известна термодинамическая сушильная камера [1] с замкнутыми по потоку горизонтальными электроприводами и устройствами контроля влажности высушиваемого сыпучего материала. В этой сушильной камере электрозадвижки и приводы транспортеров управляются устройством контроля влажности, что позволяет поддерживать на выходе из камеры заданное значение влажности материала с определенной точностью за счет регулирования его подачи на входе.
Известна так же установка для сушки сыпучих материалов [2], содержащая вертикальный корпус с наклонными полками и снабженная электроприводами загрузочного устройства и устройства перемещения высушиваемого материала по поверхности полок, причем в нижней части корпуса установлен датчик влажности высушиваемого материала, выход которого подключен к входам системы управления электроприводами. Конструктивное отличие сушильных установок [1] и [2] связаны с направлением потоков высушиваемого материала и сушильного агента, а так же со способами теплообмена, но по схемам управления принципиальных отличий не имеется, так как в обеих установках влажность материала на выходе регулируется изменением его подачи на входе в зависимости от сигнала влагомера.
По количеству общих признаков и достигаемому результату наиболее близкой к заявляемой полезной модели является установка [2], которая выбрана в качестве прототипа.
Недостатком установки прототипа является то, что при уменьшении подачи по сигналу от датчика влажности не исключается возможность сводообразования и
налипания влажного материала, особенно на верхние полки камеры, т.к. влажный сыпучий материал имеет большой угол естественного откоса и склонен к комкуемости. Предусмотренные в конструкции прототипа покрытие поверхностей полок эластичным материалом и установка очищающих скребков проблемы сводообразования и залипания высушиваемого материала в полной мере не решают. Дополнительным отрицательным фактором, влияющим на эффективность управления сушильными установками по сигналу датчика влажности, является низкая точность электрических влагомеров (менее 5%), которые фактически представляют собой индикаторы.
3. Сущность полезной модели
Технической задачей является разработка автоматизированной сушильной установки для сушки сыпучих материалов, которая работала бы в автоматическом режиме и обеспечивала высокое качество сушки при минимальных затратах.
Необходимо отметить, что качество сушки определяется не столько влажностью сыпучего материала, сколько углом его естественного откоса, являющегося количественной характеристикой сыпучести.
Поставленная задача решается тем, что в предлагаемой установке, содержащей вертикальный корпус сушильной камеры с наклонными полками, загрузочное устройство с электроприводом, патрубки входа и выхода сушильного агента и норию, вместо датчика влажности после разгрузочной течки установлен ленточный крутонаклонный транспортер. При работе ленточного транспортера его рабочая ветвь движется снизу вверх, а угол наклона α (см. фиг.) устанавливается на заданное значение поворотным электроприводом дистанционного управлением с передаточным механизмом.
Предлагаемая автоматизированная сушильная установка имеет принципиально отличную от прототипа систему управления и работает следующим образом: сыпучий материал из разгрузочного устройства сушильной камеры поступает на рабочую ветвь ленты транспортера. Так как лента транспортера движется под некоторым углом вверх, то поступающий нее сыпучий материал разделяется на два потока в зависимости от соотношения сил трения (сцепления) и сил тяжести. При этом сухой материал, имеющий сравнительно малые коэффициенты внутреннего трения и трения о рабочую поверхность ленты транспортера, движется вниз в накопительный бункер, а сырой, менее сыпучий материал движется по ленте вверх и попадает в бункер загрузочного устройства. Угол наклона ленточного транспортера устанавливается в зависимости от заданной конечной влажности высушиваемого материала и может дистанционно корректироваться с пульта управления, который на фиг. не показан. Таким образом, в предлагаемой установке,
крутонаклоненный транспортер обеспечивает автоматическое разделение потока на выходе из сушильной камеры и рециркуляцию недосушенного материала с последующим возвращением его в сушильную камеру на досушку.
Предлагаемая конструкция установки позволяет при заданной максимальной мощности осуществлять в автоматическом режиме качественную и эффективную сушку материала с различной, в том числе повышенной, начальной влажностью.
В целом, совокупность признаков ограничительной и отличительной частей полезной модели необходима и достаточна для решения поставленной задачи и в полном объеме ранее нигде не использовалась для решения поставленной задачи или других эквивалентных задач. Следовательно, предлагаемое техническое решение отвечает критериям существенной новизны и полезности.
Схема и основные элементы конструкции автоматизированной установки для сушки сыпучих материалов иллюстрируются чертежом на фиг.
Фиг. - автоматизированная установка для сушки сыпучих материалов.
4. Примеры конкретного выполнения
Пример 1 конкретного выполнения
В соответствии с чертежом (фиг.) автоматизированная установка для сушки сыпучих материалов состоит из вертикального корпуса сушильной камеры 1 с наклонными полками 6 и патрубков входа и выхода (поз.2, 3). Внутри корпуса установлена рама 4 с наклонными полками 5, причем под верхними рядами полок 5 и 6 закреплены электронагреватели 20.
В состав загрузочного устройства входит накопительный бункер сырого материала 7 и расходный бункер 10, которые связаны между собой норией 8 с электроприводом 9.
Разгрузочное устройство установки состоит из течки 19 и крутонаклонного ленточного транспортера 13, который снабжен приемным бункером сухого материала 15, электроприводом вращательного движения 14 и электроприводом поворотного движения 16, причем поворотный электропривод 16 кинематически связан с рамой транспортера 13 через передаточный механизм 17.
Установка по примеру 1 работает следующим образом. Сырой материал из накопительного бункера 7 норией 8 поднимается вверх и пересыпается в расходный бункер 10, из которого шнековым питателем 11 через загрузочный бункер 12 поступает на верхний ряд наклонных полок 5 рамы 4. Высушиваемый материал под действием силы тяжести по полкам 5 и 6 пересыпается вниз и контактирует с восходящим потоком
воздуха нагреваемого электронагревателями 20. Для обеспечения стабильности потока и исключения сводообразования полки 5 и 6 устанавливаются так, что в каждом ряду их углы наклона в горизонтальной плоскости больше углов естественного откоса высушиваемого материала в этом сечении.
Высушиваемый материал через течку 19 поступает на рабочую ветвь крутонаклонного ленточного транспортера 13, где в общем случае разделяется на два потока в зависимости от сыпучести, которая количественно характеризуется углом естественного откоса. Сухой материал перемещается по ленте вниз и ссыпается в приемный бункер 15, а недосушенный материал, имеющий большой угол естественного откоса и сравнительно большие силы внутреннего трения, поднимется по ленте транспортера вверх, а затем пересыплется в накопительный бункер 7 и далее вместе с исходным сырым материалом через норию 8 и шнековый питатель 11 поступает в сушильную камеру на досушку. Угол наклона ленточного транспортера α (фиг.) устанавливается дистанционно поворотным электроприводом 16 в зависимости от заданных значений конечной влажности или угла естественного откоса сухого материала.
Пример 2 конкретного выполнения
В автоматизированной установке для сушки сыпучих материалов по примеру 2 под верхним барабаном транспортера 13 закреплен подпружиненный скребок 18 из эластичного материала, который прижимается с рабочей частью ленты. При контакте скребка с лентой прилегающий к ней недосушенный материал соскребается с нее и ссыпается в накопительный бункер 7.
5. Промышленная применимость
Экспериментальный образец автоматизированной установки для сушки сыпучих материалов номинальной производительностью 23 кг/час изготовлен и испытан в экспериментально-технологической лаборатории факультета технологии и предпринимательства Томского государственного педагогического университета. Испытания, проведенные на соли поваренной пищевой сорта «Экстра», подтвердили перспективность заявляемой полезной модели.
В 2008 году планируется совместно с ООО «Альфатех» провести сушку опытных партий сыпучих материалов, используемых на предприятиях промышленности строительных материалов, оптимизировать технологические параметры и определить
основные технико-экономические показатели установки с целью ее дальнейшей коммерциализации.
Источники информации
1. Патент PU №2247909, кл. F26B 17/04, 2005
2. Свидетельство на полезную модель РU №24274, кл. F26D 17/12, 2002 (прототип).