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 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. Поэтому оптимизация параметров газораспределительного жалюзийного ложа является актуальной задачей. Для определения конструктивных параметров всех элементов жалюзийного ложа необходимо рассматривать всю аэродинамическую систему, формирующую воздушный поток в жалюзийном ложе, в том числе форму, длину и ширину каналов для прохождения воздушных потоков.
Известно наклонное жалюзийное ложе замкнутого пластинчатого конвейера, описанное в сушилке согласно патента GB №704996 с приоритетом от 26 июня 1951. Конвейер представляет собой цепной конвейер с длиной рабочей части около 60 футов (18288 мм), причем возвратный участок транспортера проходит более или менее горизонтально над основанием переднего конца устройства, откуда он затем поднимается относительно круто на высоту около 7 футов (2134 мм), после чего опускается (это его рабочая часть) с легким наклоном (примерно 6 градусов) к заднему концу устройства. Вентилятор расположен, в основном, под круто поднимающимся передним концом транспортера и приспособлен для всасывания воздуха в осевом направлении (поперек движения конвейера) и для его тангенциальной подачи к каналу, из которого он может проходить через рабочую часть транспортера к его верхней стороне. Замкнутый пластинчатый конвейер перемещает осушаемый материал с удобной скоростью. В верхнюю рабочую часть конвейера подается вентилятором снизу подогретый воздух, проходящий сквозь осушаемый материал. Рабочая верхняя часть конвейера наклонена до уровня, на который доставляется высушенный материал, то есть конвейерная подача материала дополняется гравитационной. Для зерна, семян и подобных им материалов пластинки в рабочей части конвейера расположены внахлест, создавая поверхность, по которой возможно передвижение материала по конвейеру. Пластинки расположены в ряд, предпочтительно внахлест (рисунок 5 патента GB №704996) так, что завершающий край каждой пластинки перекрывается начальным краем последующей пластинки на небольшую величину, порядка 1/8 или 3/16 дюйма (зона нахлеста 3,175-4,76 мм). Завершающий край каждой пластинки снабжен выступами, на которые опирается соответствующий начальный край последующей пластинки, чтобы образовать зазоры, то есть узкие щели непосредственно в слое рабочей части транспортера, которые направлены в сторону потока воздуха от вентилятора. Пластинки выполнены в виде наклонно расположенных широких полок уголковых элементов, имеющих ширину в направлении перемещения около 3 или 4 дюймов (76,2-101,6 мм), так что поперечные щели соответственно распределены по длине транспортера под его рабочей частью. Высота щелей (зазоров) зависит от высоты выступов на пластинках, как наглядно изображено на рисунке 5. Из рисунка 5 видно, что полки уголковых элементов имеют ширину примерно в два раза меньшую, чем широкие полки и направлены вертикально вниз, образуя прямой угол с широкими полками.
Первым недостатком вышеописанного жалюзийного ложа является повышенное аэродинамическое сопротивление канала для прохождения воздушного потока между полками в зоне сопряжения полок уголкового элемента, обусловленное тем, что угол между полками уголковых элементов выполнен прямым. Из-за этого часть воздушного потока в зоне сочленения полок отражается от поверхности полок, при этом создается большое аэродинамическое сопротивление, что приводит к увеличению тепловых потерь и снижению качества сушки. Кроме того, высота зазора между широкими полками влияет на общий наклон всего жалюзийного ложа, что приводит к необоснованному увеличению размеров сушилки при малых углах наклона жалюзийного ложа.
Второй недостаток заключается в том, что перекрытие (нахлест) уголковых элементов составляет всего 1/8 или 3/16 дюйма (зона нахлеста 3,175-4,76 мм), то есть имеет достаточно малую величину, что может вызвать ухудшение качества сушки из-за просыпания сельскохозяйственного материала под рабочую часть. К тому же, отсутствие конструктивных элементов, обеспечивающих установку уголковых элементов с равным шагом и зазором, снижает стабильность конструктивных параметров каналов для прохождения потоков воздуха, что отрицательно сказывается на аэродинамических характеристиках жалюзийного ложа.
Известно также наклонное жалюзийное ложе согласно патента на полезную модель RU №182685 с приоритетом от 24 октября 2017, 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. Ложе содержит наклонно расположенные продольные элементы в виде прогонов, снабженных металлическими полосами с равномерно расположенными прорезями, в которых враспор закреплены вторые полки уголковых элементов. Полосы крепятся к боковым сторонам каждого из прогонов, при этом прорези полос выполнены под прямым углом к верхней кромке прогонов. На первых полках в зоне перекрытия (нахлеста) выполнены выступы для обеспечения заданного зазора между первыми полками. Угол между полками уголковых элементов выполнен превышающим прямой на угол α, величина которого определяется высотой t выступа и шириной первой полки.
В данном жалюзийном ложе каналы для прохождения воздушного потока обладают большей стабильностью параметров за счет закрепления нижних полок уголковых элементов враспор в специальных полосах с прорезями.
Кроме того, жалюзийное ложе обладает более низким аэродинамическим сопротивлением в зоне сочленения полок, поскольку угол между полками превышает прямой на угол α, что способствует перенаправлению воздушного потока в зоны сушки и, тем самым, снижает тепловые потери и энергозатраты на сушку.
Однако величина угла α, определяемая высотой t выступа и шириной В первой полки, обеспечивает надежное крепление враспор уголкового элемента только для случая, когда зона нахлеста мала и не превышает 10 мм. При этом расчеты и практика показывают, что оптимальная величина нахлеста, которая с одной стороны обеспечивает минимальное аэродинамическое сопротивление воздушному потоку, а с другой стороны обеспечивает гарантированное непросыпание продукта под жалюзийное ложе, находится в пределах 30-50 мм. Поэтому выполнение угла между полками без учета зоны нахлеста, приводит к неоправданному уменьшению этого параметра, что вызывает перенапряжения в уголковых элементах при их установке с натягом в прорези пластин во время сборки жалюзийного ложа.
Полезная модель направлена на решение задачи повышения надежности работы устройства за счет уменьшения перенапряжения в уголковых элементах при их установке с натягом во время сборки жалюзийного ложа при одновременном снижении тепловых потерь за счет снижения аэродинамического сопротивления.
Сущность полезной модели заключается в том, что в жалюзийном ложе для сушки сыпучих материалов, содержащем группу закрепленных друг относительно друга одинаковых уголковых элементов, первые полки которых расположены параллельно внахлест и с зазором t по высоте, образуя рабочую поверхность наклонного ложа, а вторые полки направлены вниз от первых и угол между полками уголковых элементов превышает прямой на величину угла α, 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 нахлеста с шириной b выполнены выступы для обеспечения заданной высоты зазора t между соседними первыми полками, предлагается угол между полками уголковых элементов выполнить превышающим прямой на величину угла α=arctg t/(B-b), где α - угол между кромкой металлической полосы и первыми полками.
Угол между полками уголковых элементов может быть выполнен превышающим прямой на величину угла α, равного, преимущественно, 1-5° а.
Выполнение угла между полками уголковых элементов превышающим прямой на величину угла α=arctg t/(B-b), то есть с учетом зоны нахлеста позволяет обеспечить заданное расстояния t между широкими полками по высоте без перенапряжения в уголковых элементах во время сборки жалюзийного ложа, что повышает надежность работы жалюзийного ложа.
Кроме того, выполнение угла между полками уголковых элементов с учетом ширины зоны нахлеста приводит к уменьшению аэродинамического сопротивления в зоне сочленения полок уголковых элементов за счет уменьшения отраженного потока теплоносителя, следовательно, приводит к уменьшению тепловых потерь и уменьшению энергозатрат на сушку.
Выполнение угла между полками уголковых элементов превышающим прямой на величину угла α, равного, преимущественно, 1-5° позволяет получить наиболее оптимальный размер t зазора между первыми полками без просыпи сыпучих материалов и неоправданного сужения воздушного канала.
На фигуре 1 приведен 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.
На фигуре 2 приведен выносной элемент А на фигуре 1. На фигуре 3 приведено жалюзийное ложе, вид сверху.
Жалюзийное ложе (фигуры 1, 2) 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 1 расположены параллельно внахлест и с зазором t по высоте. В каждом уголковом элементе 1 первая полка 2 по ширине больше второй полки 3, угол δ между полками 2, 3 превышает прямой на величину угла α и равен 91°-95°. Полки 3 уголковых элементов 1 установлены под углом 90° к кромке полос 4 в равномерно расположенные прорези металлических полос 4. Полосы 4 опираются на прогоны 5, которые расположены наклонно и задают наклон всему жалюзийному ложу. Угол наклона жалюзийного ложа определяется как углом естественного откоса осушаемого продукта, так и габаритными размерами сушилки такими, как ее высота и длина.
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. При установке уголковых элементов 1 враспор и с натягом в прорези полосы 4 в результате упругой деформации вторые полки 3 надежно фиксируются в соответствующих прорезях металлической полосы 4.
На фиг. 2 изображен треугольник MNK, включающий в себя угол α между кромкой металлической полосы 4 и полкой 2, который является прямоугольным, так как треугольник MNК прямой по построению, поскольку из точки К восстановлен перпендикуляр к отрезку MN. Полки 2 параллельны друг другу, отрезок MN является прилежащим катетом, при этом MN=(В-b), а отрезок NK является противолежащим катетом, причем NK=t, следовательно, α=arctg t/(B-b). Наличие технологических погрешностей выполнения уголковых элементов 1 таких, как радиус скругления угла уголкового элемента, неровности поверхности полки, обусловленные штамповкой выступов при необходимости может быть учтено в каждом конкретном случае выполнения устройства.
Расстояние между вторыми полками 3 в пределах 70-90 мм позволяет оптимизировать соотношение таких параметров жалюзийного ложа как величина нахлеста и количество уголковых элементов, при сокращении которого происходит увеличение давления воздушных масс в системе, увеличение скорости прохождения воздушных масс в зоне сушки и улучшение аэродинамики.
Высота зазора t между первыми полками 2 составляет от 2 до 6 мм и определяется видом сыпучих термоустойчивых материалов, в частности размером зерен.
Ширина первых полок 2 уголковых элементов 1 в пределах 100-140 мм позволяет обеспечить оптимальное качество сушки и достаточную нагрузочную способность жалюзийного ложа. Ширина вторых полок 3 уголковых элементов 1 в пределах 24-28 мм позволяет обеспечить достаточную прочность к изгибу уголкового элемента.
Выступы на первых полках 2 уголковых элементов 1 выполнены в ряд с шагом Т поперек движения сыпучего материала в шахматном порядке со сдвигом в смежных уголковых элементах 1 на величину Т/2, что позволяет устранить не продуваемые зоны, что положительно сказывается на сушке сыпучих термоустойчивых материалов за счет равномерно распределения воздушных потоков.
Значения угла α предпочтительно находятся в диапазоне 1°-5°. Это обусловлено, во-первых, тем, что величина угла α ограничена величиной угла наклона жалюзийного ложа, приблизительно равного 6°, обусловленного размерами сушилки. Во-вторых, это определено конструктивными размерами жалюзийного ложа - шириной В первой полки 2, равной 100-140 мм, шириной b зоны нахлеста, равной 30-50 мм, высотой t зазора между полками 2, равной 2-6 мм. Так, например, при (B-b)=70 мм и изменении значения t от 2 до 6 мм величина угла α находится в пределах от 1° до 5°. При (B-b)=90 мм и изменении значения t от 2 до 6 мм величина угла α также находится в пределах от 1° до 5°. Размер t более 6 мм приведет к просыпанию сыпучих материалов, а менее 2 мм к неоправданному сужению воздушного канала и повышению тепловых потерь, следовательно, величина угла α в пределах от 1° до 5° наиболее предпочтительна.
Высота зазора t (высота выступа 6 уголкового элемента 1) и расстояние Т между выступами 6 (Фиг. 1, 2) рассчитываются с учетом зависимости от производительности вентиляторов горячего и холодного потоков воздуха сушилки. Выступы на первых полках 2 уголковых элементов 1 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 не продуваемых зон выступы 6 смежных уголковых элементов 1 смещены на величину Т/2, то есть, расположены в шахматном порядке, тогда на следующем уголковом элементе 1 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 сыпучего продукта перемещается, например, с помощью транспортера (на фигурах не показан) вниз по уклону жалюзийного ложа в сторону выгрузки. Из-под жалюзийного ложа снизу через зазор t между первыми полками 2 уголкового элемента 1 горячий поток воздуха под напором проникает в сыпучий продукт (на фигурах не показан) и, проходя через зазоры между зернами, уносит излишек влаги, при этом сыпучий продукт в процессе движения перемешивается, в том числе и под действием напора горячего потока. Увеличение угла δ между полками уголкового элемента 1 за счет угла α между первыми полками 2 и кромкой металлической полосы 4, приводит к повышению надежности работы устройства и улучшению аэродинамических свойств за счет перенаправления воздушного потока в зоны сушки.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет повысить надежность работы устройства за счет уменьшения перенапряжения в уголковых элементах при их установке с натягом во время сборки жалюзийного ложа при одновременном снижении тепловых потерь за счет снижения аэродинамического сопротивления.