СУШИЛКА
DRYER

Изобретение относится к сушильной технике и может быть использовано для сушки различных видов сыпучих материалов, например для производства сушеных овощей, картофеля и др.
7
Известна сушилка (Пат. Российской Федерации №2256135, МПК F26B 17/04, / Остриков А.Н., Зуев И.А.; заявитель и патентообладатель Воронежская государственная технологическая академия. - №2004129497, заявл. 06.10.2004; опубл. 10.07.2005, Бюл. №19), содержащая корпус с бункером загрузки и выгрузочным устройством, транспортер, гибкую перфорированную ленту, механизм образования «бегущей волны», привод. Механизм образования «бегущей волны» состоит из двух одинаковых рам, соединенных осями, каждая рама включает в себя три опорные стойки, причем левая и правая стойки выполнены с возможностью регулирования их высоты и шага. Внутри центральной стойки выполнен паз, по которому перемещается в вертикальной плоскости подшипниковый узел с осью, на одном конце которой находится подшипник, контактирующий с гибкой перфорированной лентой, а другой конец оси перемещается по копиру, выполненному по замкнутому контуру. Механизм образования «бегущей волны» передвигается возвратно-поступательно по продольным пазам, выполненным в боковых сторонах сушилки, и приводится в движение от реверсивного электродвигателя.
Данная ленточная сушилка имеет следующие недостатки: сложность регулирования параметров (шага и амплитуды) «бегущей волны», что существенным образом затрудняет использование данной конструкции для сушки различных материалов, отличающихся физико-механическими свойствами (углом естественного откоса, гранулометрическим составом, адгезией и др.), сложная переналадка данной конструкции сушилки для продуктов, отличающихся физико-механическими свойствами (углом естественного откоса, гранулометрическим составом, адгезией и др.), низкая эксплуатационная надежность из-за многочисленных циклов деформации и значительного истирания перфорированной ленты.
Техническая задача заключается в снижении энергозатрат на перемещение и перемешивание продукта, повышении эффективности процесса сушки за счет комбинированных гидродинамических режимов обработки продукта, интенсификации процесса вследствие ведения его в соответствии с кинетическими закономерностями процесса сушки и повышении качества готовой продукции.
Поставленная задача достигается тем, что в сушилке, содержащей корпус с гибкой перфорированной лентой и механизмом образования «бегущей волны», устройства для подвода и отвода теплоносителя, загрузочное устройство и выгрузочный лоток, новым является то, что механизм образования «бегущей волны» состоит из двух последовательно установленных и многократно чередующихся устройств: первое из них представляет собой раму с четырьмя ползунами, в центральной части рамы жестко закреплен пневмоцилиндр, в верхней части штока пневмоцилиндра установлена горизонтальная ось с несколькими подшипниками, которые контактируют с гибкой перфорированной лентой, в двух боковых стенках корпуса сушилки выполнены два параллельных горизонтальных паза, в которые входят ползуны с пластинами с возможностью возвратно-поступательного движения, второе устройство представляет собой две соосно установленные серповидные направляющие, которые контактирует с краем гибкой перфорированной ленты, в центральной части серповидных направляющих имеются оси с ползунами и пластинами, которые имеют возможность возвратно-поступательного движения в верхнем горизонтальном пазу для регулирования шага «бегущей волны», над и под гибкой перфорированной лентой установлены гибкие перегородки, образуя секции для перекрестного движения теплоносителя, причем патрубок для входа теплоносителя расположен в последней секции сушилки под лентой, а патрубок для выхода отработанного теплоносителя - над лентой в первой секцией сушилки.
На фиг.1 представлен фронтальный вид сушилки; на фиг.2 - объемное изображение механизма образования «бегущей волны»; на фиг.3 - объемное изображение механизма перемещения ползунов и пластин по пазам; на фиг.4 - плоскостное изображение механизма образования «бегущей волны».
Сушилка (фиг.1) включает корпус 1, бункер загрузки 3 с ротационным питателем 2, имеющим регулируемый привод (на фиг.1 не указан), регулятор высоты слоя 4, патрубок 12 для подвода теплоносителя, патрубок 5 для отвода отработанного теплоносителя, выгрузочный лоток 13 для выгрузки высушенного продукта из сушилки.
Внутри корпуса 1 установки установлена гибкая перфорированная лента 15, приводной 17 и натяжной 16 барабаны. Натяжной барабан 16 выполнен с возможностью горизонтального перемещения вдоль направляющих 18.
Механизм образования «бегущей волны» состоит из двух последовательно установленных и многократно чередующихся устройств: первое устройство представляет собой раму 19 с четырьмя ползунами 20 и пластинами 29 (фиг.4). В центральной части рамы 19 жестко закреплен пневмоцилиндр 9. В верхней части штока 8 пневмоцилиндра 9 установлена горизонтальная ось 21 с несколькими подшипниками 7, которые контактируют с гибкой перфорированной лентой 15, образуя выступ «бегущей волны». Шток 8 пневмоцилиндра 9 имеет возможность перемещаться в вертикальной плоскости.
В двух боковых стенках корпуса 1 сушилки выполнены два параллельных горизонтальных паза: верхний 10 и нижний 11, в которые входят ползуны 20 и пластины 29 с возможностью возвратно-поступательного движения в горизонтальной плоскости (фиг.3 и 4). Ползуны 20 с противоположной стороны имеют оси 24, на которые смонтированы зубчатые колеса 25, контактирующие с зубчатой рейкой 26. На наружных вертикальных стенках пазов 10 и 11 в центральной части выполнены продольные прорези, в которые входят оси 24. Зубчатые колеса 25 приводятся во вращение приводом (не показан) и могут перемещаться по рейкам 26 в горизонтальной плоскости.
Второе устройство представляет собой две соосно установленные серповидные направляющие 14, которые контактируют с краями гибкой перфорированной ленты 15, образуя впадину «бегущей волны». В центральной части серповидных направляющих 14 имеются оси 22 с ползунами 23 и пластинами 29, которые имеют возможность возвратно-поступательного движения в верхнем горизонтальном пазу 10. Ползуны 23 с противоположной стороны имеют оси 22, на которые смонтированы зубчатые колеса 28, контактирующие с зубчатой рейкой 26. Зубчатые колеса 28 приводятся во вращение приводом (не показан) и могут перемещаться по рейкам 26 в горизонтальной плоскости. Таким образом, серповидные направляющие 14 имеют возможность перемещаться в горизонтальной плоскости для регулирования шага «бегущей волны» (фиг.3).
На наружных вертикальных стенках пазов 10 и 11 прикреплены гибкие резиновые прокладки 27, которые в центральной части имеют продольные прорези для прохождения осей 22 и 24. Назначение гибких резиновых прокладок 27 и пластин 29 заключается в предотвращении прохождения теплоносителя и, следовательно, для лучшей герметизации сушилки.
Гибкая перфорированная лента 15 приводится в движение приводом, который установлен на приводном барабане 17. Лента 15 огибает натяжной барабан 16 и приводной барабан 17, который в свою очередь соединен с приводом. Натяжной барабан 16 имеет возможность перемещения в горизонтальной плоскости вдоль направляющих 18 для компенсации изменения длины ленты 15 при установке заданного профиля ленты за счет перемещения в вертикальной плоскости штока 8 пневмоцилиндра 9 и перемещения серповидных направляющих 14, которые имеют возможность возвратно-поступательного движения в верхнем горизонтальном пазу 10.
Рабочая верхняя ветвь ленты 15, контактируя с серповидными направляющими 14, образует «бегущую волну» (фиг.3).
Над и под гибкой перфорированной лентой 15 установлены гибкие перегородки 6, образуя секции для перекрестного движения теплоносителя. Патрубок 12 для входа теплоносителя расположен в последней секции сушилки под лентой 15. Патрубок 5 для выхода отработанного теплоносителя расположен над лентой 15 в первой секцией сушилки.
Сушилка (фиг.1) работает следующим образом.
Перед началом работы сушилки с помощью механизма образования «бегущей волны» формируется заданный профиль «бегущей волны» ленты 15. С этой целью вначале с помощью пневмоцилиндров 9 устанавливается заданная высота штоков 8. При этом горизонтальные оси 21 с подшипниками 7 контактируют с гибкой перфорированной лентой 15, образуя разные по высоте выступы (амплитуду) «бегущей волны». После этого зубчатые колеса 25 приводятся во вращение приводом (не показан) и, двигаясь по рейкам 26 в горизонтальной плоскости, синхронно перемещают ползуны 20 по пазам 10 и 11, устанавливая заданное расстояние (длина «бегущей волны» по выступам) между первыми устройствами механизма образования «бегущей волны» (фиг.4).
Затем зубчатые колеса 28 приводятся во вращение приводом (не показан) и, двигаясь по рейкам 26 в горизонтальной плоскости, перемещают ползуны 23 по верхнему горизонтальному пазу 10, устанавливая заданное расстояние (длина «бегущей волны» по впадинам) между вторыми устройствами механизма образования «бегущей волны». Таким образом, серповидные направляющие 14, контактируя с краями ленты 15, перемещаются в горизонтальной плоскости, образуя впадины «бегущей волны» с заданной длиной «бегущей волны» (фиг.3).
Таким образом, рабочая верхняя ветвь ленты 15, контактируя с первыми и вторыми устройствами механизма образования «бегущей волны», приобретает форму, близкую к форме «бегущей волны».
Для пояснения необходимости образования формы «бегущей волны» обратимся к фиг.2. Величина вертикального перемещения штоков 8 пневмоцилиндров 9 определяет величину амплитуды «бегущей волны» ленты 15 в месте ее контакта с подшипниками 7, установленными на горизонтальных осях 21. Изменение расстояния (длины «бегущей волны» по выступам и впадинам) между соответственно первыми и вторыми устройствами механизма образования «бегущей волны» позволяет установить заданный шаг «бегущей волны» ленты 15. При этом величина шага и амплитуды «бегущей волны» ленты 15 формируется в зависимости от физико-механических свойств высушиваемого продукта (угла естественного откоса, адгезии, состояния поверхности, гранулометрического состава и т.д.). По мере высушивания обрабатываемого продукта будут меняться его физико-механические свойства (угол естественного откоса, адгезия, гранулометрический состав и т.д.). Для обеспечения его равномерного пересыпания необходимо установить заданные параметры (шаг и амплитуду) «бегущей волны», которые определяются углом естественного откоса. После установки требуемых параметров «бегущей волны» ленты 15 положение ползунов 20 и 23, а также пневмоцилиндров 9 жестко фиксируются, обеспечивая при этом достаточное натяжение ленты 15. Одновременно натяжной барабан 16 перемещается в горизонтальной плоскости вдоль направляющих 18 для компенсации изменения длины ленты 15.
После этого в загрузочный бункер 3 подают влажный продукт. Включается регулируемый привод (на фиг.1 не показан) ротационного питателя 2, и влажный продукт поступает в сушилку на поверхность гибкой перфорированной ленты 15. Одновременно перемещая регулятор 4 в вертикальной плоскости, устанавливают заданную высоту слоя продукта на ленте 15. Регулируемый привод ротационного питателя 2 позволяет обеспечить заданный темп подачи продукта на ленту 15, что особенно важно при сушке различных видов продуктов.
Одновременно включается привод (на фиг.1 не показан), который с помощью приводного барабана 17 приводит в движение ленту 15. Режим работы приводного барабана 17 может меняться в зависимости от требуемого режима сушки. При этом влажный продукт, находящийся на поверхности ленты 15, начинает вместе с ней перемещаться. При этом гибкая перфорированная лента 15 начинает совершать волнообразные движения, заставляя продукт перемешиваться (фиг.2). Таким образом, лента 15, образуя «бегущую волну», заставляет продукт пересыпаться (фиг.1). Одновременно через патрубок 12 в последней секции сушилки, расположенный под лентой 15, подается теплоноситель с заданными параметрами. Теплоноситель поступает под ленту 15, пронизывает снизу верх в вертикальном направлении перфорированную ленту 15 и слой высушиваемого продукта на ней. Затем теплоноситель перемещается в следующую секцию сушилки и пронизывает слой продукта сверху вниз, поступает в пространство под лентой 15, перемещается в следующую секцию и т.д. (фиг.1). Наличие гибких резиновых прокладок 27 и пластин 29 предотвращает утечки теплоносителя через прорези в пазах 10 и 11, обеспечивая герметичность сушилки. По завершению сушки отработанный теплоноситель подается в патрубок 5 и удаляется из сушилки.
Вначале влажный сыпучий продукт подается на равномерно движущуюся с постоянной скоростью гибкую перфорированную ленту 15 и с помощью регулятора 4 распределяется по ней ровным одинаковым по толщине слоем. Гидродинамический режим перемещения высушиваемого продукта в сочетании с заданными параметрами теплоносителя, подаваемого в каждую секцию сушилки, позволяют выбрать оптимальный режим сушки с учетом изменения влагосодержания продукта.
Таким образом, обрабатываемый продукт, равномерно пересыпаясь и перемешиваясь на ленте 15, постепенно высушивается.
Остановимся на механизме протекания процесса сушки, который условно можно разбить на две стадии: первую - внутридиффузионную - это перемещение влаги из центра частицы к ее поверхности, вторую - внешнедиффузионную - испарение ее с поверхности частиц высушиваемого продукта. Для удаления влаги с поверхности частиц продукта наиболее целесообразно использовать сушку в перемешиваемом слое, так как в этом случае наблюдается наиболее интенсивное испарение за счет постоянного обновления поверхности контакта продукта с теплоносителем. Во второй стадии сушки в плотном пересыпающемся слое продукт прогревается до более высоких температур. При этом увеличивается термодиффузионный градиент, что ведет к ускорению перемещения влаги к поверхности продукта, и потенциал теплоносителя используется наиболее полно.
Адаптированный в соответствии с основными кинетическими закономерностями процесса сушки подвод теплоносителя под соответствующие участки ленты 15 и находящегося на ее поверхности продукта позволяет выбрать оптимальные режимы сушки с учетом изменения влагосодержания продукта по длине сушилки.
Выгрузка высушенного продукта из сушилки происходит через выгрузочный лоток 13.
Предлагаемая сушилка дает возможность
- достижения равномерной сушки продукта вследствие использования мягких, щадящих режимов пересыпания при максимальном сохранении частиц обрабатываемого продукта;
- повышения качества готового продукта за счет использования пересыпающегося слоя, снижающего комкование высушиваемого продукта и предотвращающего образование агломератов дисперсного продукта;
- интенсифицирования процесса сушки вследствие ведения его в соответствии с основными кинетическими закономерностями за счет использования комбинированных гидродинамических режимов слоя продукта.