Устройство вакуумирования для многостеллажных промышленных сушилок кожи и промышленная вакуумная сушилка кожи

 

Устройство вакуумирования для промышленных сушилок кож с множеством стеллажей включает незамкнутую схему, содержащую последовательно расположенные трубопроводы для пара для каждого стеллажа, первый конденсатор, поставленный на каждом трубопроводе, первый сепаратор конденсата на выходе различных конденсаторов, главный вакуумный насос, предназначенный для постепенного понижения абсолютного давления в схеме до первого верхнего значения. Характерным признакам системы является наличие дополнительного всасывающего устройства, расположенного перед главным вакуумным насосом и предназначенного для работы последовательно с этим насосом после достижения первого значения абсолютного давления так, чтобы дополнительно снизить давление в схеме до второго нижнего значения. Верхнее значение абсолютного давления составляет от 40 до 100 мбар, второе нижнее значение абсолютного давления составляет от 15 до 1 мбар. В качестве устройства применяется обладающий высокой производительностью нагнетатель с низким напором. Изобретение позволяет производить вакуумирование с более низкими, чем в обычных устройствах температурами испарения и температурами стеллажей. 2 с. и 11 з.п.ф-лы, 1 ил.

Настоящее изобретение относится к устройству вакуумирования для многостеллажных промышленных сушилок кожи и к сушилке, которая включает это устройство.

Известно, что вакуумный способ сушки кож обладает преимуществами по сравнению с обычными способами, которые предусматривают укладку кож на рамы, размещенные в вентилируемом и сухом помещении или в нагреваемых туннелях, причем преимущества заключаются в получении более гладких и плоских кож, лучше приспособленных к последующим операциям отделки. Кроме того, этот способ связан с меньшими затратами времени на сушку, порядка минут вместо часов, и с меньшими расходами на рабочую силу. И, наконец, современные сушилки требуют меньшего расхода энергии и занимают гораздо меньше пространства, чем системы сушки при атмосферном давлении.

Однако недостатками вакуумных сушилок являются более высокие затраты при вводе в эксплуатацию и при эксплуатации и более низкое качество готовых кож, в особенности более тонких кож с мелким зерном, что связано со значительными напряжениями, связанными с нагревом кож и с выделением жировых веществ, содержащихся в их волокнах. В вакуумных сушилках кожи укладывают на стеллажи, нагревая до температуры приблизительно 60-80^oC, т.е. до температуры, значительно превышающей температуру "тела" животных, от которых они были получены, чтобы обеспечить как можно более быстрое испарение остаточной влаги, для того чтобы понизить температуру испарения, стеллажи герметично закрывают непроницаемыми для воздуха крышками, получая ряд испарительных камер, соединенных с вакуумным насосом схемой, на которой размещены один или несколько конденсаторов и/или сепараторов конденсата, как показано в патенте FR-A-2557888. Диаграмма состояния пара ясно показывает, что чем глубже вакуум, полученный в герметичных камерах, тем ниже равновесная температура испарения.

Для этого в испарительной схеме с помощью вакуумных насосов жидкостно-кольцевого типа или поршневого типа с переменной камерой с использованием в качестве рабочих жидкостей воды или масла создают глубокий вакуум; эта насосы позволяют получить вакуум до 95%, при остаточном абсолютном давлении менее 30 мбар.

На практике давление постепенно понижают до вакуума более 90%, что соответствует абсолютному давлению приблизительно 80 мбар, при равновесной температуре испарения приблизительно 45^oC. В соответствии с этим стеллажи нагревают до температуры по меньшей мере 60-70^oC, чтобы получить температурный градиент, обеспечивающий испарение остаточной влаги в течение приемлемого времени. Для сокращения длительности испарения очевидно возможно повысить температуру на стеллажах до более чем 80^oC, чтобы увеличить температурный градиент и таким образом подогреть кожи, но это связано с риском нанести невосполнимый вред их волокнам.

Кроме того, в этих условиях и путем охлаждения конденсаторов водой при температуре приблизительно 15^oC существует возможность просушить кожи, доведя остаточное содержание влаги до приблизительно 30%. Для того чтобы обеспечить более глубокую сушку, необходимо продлять время нахождения кож на стеллажах, что отрицательно влияет как на производительность устройства, так и на качество просушенной продукции.

В патенте US-A-3027651 описано устройство для удаления конденсируемых паров, включающее компрессор Рутса, расположенный перед двухстадийным конденсатором и газовым балластным насосом. Компрессор воздействует на пары как нагнетатель перед низкотемпературным конденсатором, работающим при температуре от -20^oC до 40^oC.

В основу изобретения положена задача создания устройства вакуумирования с более низкими, чем в обычных устройствах, температурами испарения, и соответственно температурами стеллажей, чтобы избежать повреждения кож и обеспечить максимальную мягкость зерна.

Данная задача согласно первому аспекту изобретения достигается посредством устройства вакуумирования для многостеллажных промышленных сушилок кожи, каждый стеллаж которых имеет нагревательную поверхность с размещенными на ней предназначенными для сушки кожами и крышку с герметическим уплотнением, причем устройство содержит схему с открытым конусом с последовательно расположенными следующими компонентами: по меньшей мере одним паропроводом, соединенным с каждым стеллажом и предназначенным для сбора паров, выделяемых кожами; первым конденсатором, установленным на каждом трубопроводе; по меньшей мере одним вакуумным насосом, в котором согласно изобретению вакуумный насос выполнен с возможностью постепенного снижения абсолютного значения давления в схеме до первого значения, соответствующего первой равновесной температуре испарения, первый и второй сепараторы конденсата расположены на выходе конденсатора, дополнительное отсасывающее устройство расположено перед главным вакуумным насосом и за первым и вторым сепараторами конденсата для работы по существу исключительно на сухом воздухе, причем дополнительное отсасывающее устройство выполнено с возможностью непрерывной работы последовательно с вакуумным насосом при достижении первого значения абсолютного давления, для дальнейшего снижения давления в схеме до второго нижнего значения, позволяющего немедленно увеличить испарение и/или снизить равновесную температуру испарения до второго значения, которое ниже первого значения.

Применение описанной системы вакуумирования позволяет резко сократить длительность сушки по сравнению с достигнутой в прошлом при относительно низких температурах испарения.

В качестве альтернативы можно значительно понизить температуру стеллажей, улучшая конечное качество кож без отрицательного воздействия на длительность испарения.

Можно также сочетать описанные эффекты, уменьшая как длительность испарения, так и температуру на стеллажах, с положительными результатами как в отношении производительности, так и качества просушенных кож.

Предпочтительно, чтобы верхнее значение абсолютного давления, достигнутое главным вакуумным насосом, составляло от 40 мбар (30 Торр) до 100 мбар (75 Торр).

Целесообразно, чтобы второе нижнее значение абсолютного давления, доситигнутое за счет последовательного соединения дополнительного отсасывающего устройства составляло от 15 мбар (11,26 Торр) до 1 мбар (0,75 Торр).

Желательно, чтобы в качестве дополнительного отсасывающего устройства было выбрано устройство с высокой производительностью и низким напором.

Возможно, чтобы в качестве дополнительного отсасывающего устройства было выбрано устройство с производительностью от 300 до 1000 м³/ч и средним напором от 30 мбар (22,5 Торр) до 100 мбар (75 Торр).

Полезно, чтобы дополнительное отсасывающее устройство являлось объемным компрессором Рутса или пластинчатым компрессором, или же газовым или паровым эжектором.

Предпочтительно, чтобы подводящий и отводящий каналы дополнительного отсасывающего устройства были соединены обводной схемой с управлением электрическим клапаном.

Целесообразно, чтобы дополнительное отсасывающее устройство было выполнено с возможностью непрерывной работы, а электрический клапан на обводной схеме был нормально открыт при абсолютных значениях давления в схеме выше верхнего значения и закрыт при их равенстве этому значению или когда они меньше его.

Желательно, чтобы имелся датчик давления, расположенный перед дополнительным отсасывающим устройством, причем этот датчик был оперативно соединен с электрическим клапаном на обводной схеме и настроен с возможностью его закрытия при достижении верхнего значения абсолютного давления в схеме.

Возможно, чтобы устройство включало конечный конденсатор пара за первым сепаратором конденсата и конечный сепаратор конденсата.

Полезно, чтобы температура жидкости, применяемой для охлаждения начального и конечного сепараторов конденсата и конденсаторов была близка к 0^oC.

Предпочтительно, чтобы конденсатор и конечный сепаратор были теплоизолированы для сведения к минимуму теплообмена с окружающей средой и для предотвращения повторного испарения конденсата при низком давлении.

Данная задача согласно другому аспекту изобретения достигается посредством промышленной вакуумной сушилки кожи, включающей ряд рабочих стеллажей, каждый из которых содержит нагревательную поверхность, с размещаемыми на ней предназначенными для сушки кожами для испарения из них остаточной влаги, и герметичную крышку, в которой согласно изобретению каждый стеллаж соединен с устройством вакуумирования по первому аспекту изобретения для значительного сокращения времени и/или снижения температуры испарения остаточной влаги в кожах.

Другие особенности и преимущества изобретения станут очевидны из подробного описания предпочтительного, но не единственного варианта выполнения устройства вакуумирования, являющегося предметом настоящего изобретения, проиллюстрированного только в качестве не ограничивающего изобретение примера со ссылками на прилагаемый чертеж, на котором схематически показано устройство вакуумирования согласно настоящему изобретению, соединенное с обычной сушилкой.

На чертеже блоком 1 схематически обозначена обычная сушилка с несколькими стеллажами, включающими ряд уложенных в пачку стеллажей 2, которые могут перемещаться вдоль вертикальных направляющих рамы, закрепленной на грунте.

Каждый стеллаж состоит из нижней части 4 и верхней крышки 6, которая герметически закрывается. Нижняя часть 4 предназначена для нагрева кож Р посредством спиралей 5, по которым течет жидкость с температурой Ts, превышающей температуру окружающей среды.

С каждым стеллажом соединен по меньшей мере один, предпочтительно два паропровода 7. В паропроводы вставлены соответствующие конденсаторы 8, образуемые спиралями, через которые протекает охлаждающая жидкость с температурой Tr. Влага и частично сконденсировавшиеся пары на выходе конденсаторов 8 передаются по основной трубе 9 к первому сепаратору конденсата 10, например, в форме центрифуги, с поддоном для сбора конденсата 11.

Пар, покидающий сепаратор 10, передается по линии 12 во второй конденсатор 13 и далее во второй сепаратор конденсата 14 со сборным поддоном 14'. Конденсатор 14 позволяет почти полностью удалить остаточную влагу, присутствующую в схеме, в которой от этой точки и далее течет почти исключительно сухой воздух.

Сепаратор 14 соединяется трубой 15 с главным вакуумным насосом 16, например, жидкостно-кольцевого типа с одной или двумя ступенями, который выпускает и поставляет на рынок фирма Robuschi SpA под товарным знаком RVM. Насос предназначен для перемещения жидкости в направлении открытого конца 17 схемы и постепенного понижения абсолютного давления жидкости до первого верхнего значения Ps, составляющего от 100 мбар (75 Торр) до 40 мбар (30 Торр), и равного, например, 80 мбар (60 Торр), что соответствует первой равновесной температуре испарения T1, равной приблизительно 45^oC.

На линии 15 перед насосом 16 помещен электрический клапан 18, предназначенный для отсечки и прерывания вакуума.

Согласно настоящему изобретению перед главным вакуумным насосом 16 помещено вторичное отсасывающее устройство, в целом обозначенное позицией 19, которое может работать последовательно с насосом 16, когда достигается верхнее значение Ps абсолютного давления.

В частности отсасывающее устройство 19 может быть представлено лопастным нагнетателем или нагнетателем Рутса, например, типа, который выпускает и поставляет на рынок фирма Robuschi SpA под товарным знаком RB/AV, с высокой производительностью, приблизительно 300-1000 м³/ч, и низким напором, например, от 80 мбар (60 Торр) до 100 мбар (75 Торр).

В качестве альтернативы можно использовать воздушный или паровой эжектор, который не показан на чертеже, но который понятен любому специалисту в данной области.

Нагнетатель 19 соединяется последовательно с главным насосом, так что его подводящий канал 20 и отводящий канал 21 всегда открыты, и работает непрерывно, чтобы сразу же обеспечить перепад давления. Для удобства подводящий и отводящий каналы 20, 21 соединяются обводной схемой с нормально открытым электрическим клапаном 22. Этот электрический клапан соединен с возможностью управления с датчиком давления 24, который размещен на линии 15 и настроен на воздействие на клапан 22 таким образом, чтобы клапан оставался открытым при значениях абсолютного давления более Ps, которое установлено, например, равным 80 мбар (60 Торр), и закрывается при достижении этого значения. За счет последовательного расположения нагнетателя 19 и его постоянно используемой высокой производительности абсолютное давление в схеме достигает в течение нескольких секунд более низкого значения Pi, которое близко к абсолютному вакууму. Практические испытания, выполненные на системе, показали, что несмотря на неизбежные потери в схеме и на крышках 6 стеллажей 2 давление достигает менее чем за 10 с минимального значения от 21 мбар (0,75 Торр) до 15 мбар (11,25 Торр), что соответствует второй равновесной температуре T2 пара, равной от 2 до 7^oC.

В соответствии с этим стеллажи можно нагревать водой с температурой Tr от 15 до 30^oC, которая значительно ниже применявшейся в прошлом и позволяет сохранить качество зерна кожи абсолютного неизменным. Кроме того, благодаря чрезвычайно быстрому испарению кожа не требует содержащегося в ней жира, что чрезвычайно важно для придания ей хорошей текстуры и сохранения мягкости на ощупь. Очевидно, что для того, чтобы обеспечить конденсацию пара за такие же временные интервалы необходимо также значительно понизить температуру Tr воды, которой охлаждают различные конденсаторы и сепараторы конденсата и которая поддерживается на уровне порядка 0^oC.

Обычно для того чтобы не допустить при низком давлении повторного испарения в конденсаторе 13 и сепараторе 14, эти устройства должным образом изолируют, чтобы они могли функционировать адиабатически относительно окружающей среды.

В процессе эксплуатации кожи укладывают на нижнюю часть стеллажей 2, которую затем герметично закрывают крышками 6. Затем стеллажи 4 нагревают водой при температуре Ts, которая ниже 30^oC. Затем включают насос 16, постепенно понижая абсолютное давление за несколько минут до значения Ps от 100 до 40 мбар, например 80 мбар, на которые устанавливается датчик давления 24. При достижении давления Ps датчик давления включает электрический клапан 22, закрывая обводную схему устройства 19. Это устройство работает последовательно с вакуумным насосом 16, дополнительно снижая давление, пока оно не достигнет степени разрежения, близкой к абсолютному вакууму, с остаточными абсолютными значениями давления приблизительно 5-10 мбар. При таких значениях давления равновесная температура испарения T2 будет ниже 10^oC, что создает в стеллажах температурный градиент, обеспечивающий быстрое испарение остаточной влаги из кожи. Пары быстро конденсируются за счет температуры конденсаторов, приблизительно равной 0^oC, что позволяет резко сократить длительность сушки.

Если придется предпочесть низкие рабочие температуры, для того, чтобы сушить особенно нежные и тонкие кожи, есть возможность понизить температуру нагрева Tr, например, до менее чем 20^oC, немного уменьшив температурный градиент и соответственно увеличив длительность сушки. Воздействуя на эти параметры можно уравновешивать два эффекта, получая оптимальное качество при значительном сокращении длительности сушки по сравнению с прошлым.

Там, где технические детали, упомянутые в любом пункте, сопровождаются обозначениями позиций, эти обозначения позиций включаются исключительно в целях повышения понятности формулы изобретения и, соответственно, такие обозначения позиций никоим образом не ограничивают объем каждого элемента, отмеченного для примера такими обозначениями позиций.

Формула изобретения

1. Устройство вакуумирования для многостеллажных промышленных сушилок кожи, каждый стеллаж которых имеет нагревательную поверхность с размещаемыми на ней предназначенными для сушки кожами, и крышку с герметическим уплотнением, причем устройство содержит схему с открытым конусом с последовательно расположенными следующими компонентами, по меньшей мере одним паропроводом, соединенным с каждым стеллажом и предназначенным для сбора паров, выделяемых кожами, первым конденсатором, установленным на каждом трубопроводе, по меньшей мере одним вакуумным насосом, отличающееся тем, что вакуумный насос выполнен с возможностью постепенного снижения абсолютного значения давления в схеме до первого значения, соответствующего первой равновесной температуре испарения, первый и второй сепараторы конденсатора расположены на выходе конденсаторов, дополнительное отсасывающее устройство расположено перед главным вакуумным насосом и за первым и вторым сепараторами конденсатора для работы, по существу, исключительно на сухом воздухе, причем дополнительное отсасывающее устройство выполнено с возможностью непрерывной работы последовательно с вакуумным насосом при достижении первого значения абсолютного давления, для дальнейшего снижения давления в схеме до второго нижнего значения, позволяющего немедленно увеличить испарение и/или снизить равновесную температуру испарения до второго значения, которое ниже первого значения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что верхнее значение абсолютного давления, достигнутое главным вакуумным насосом, составляет от 40 мбар (30 торр) до 100 мбар (75 торр).

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что второе нижнее значение абсолютного давления, достигнутое за счет последовательного соединения дополнительного отсасывающего устройства, составляет от 15 мбар (11,26 торр) до 1 мбар (0,75 торр).

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве дополнительного отсасывающего устройства выбрано устройство с высокой производительностью и низким напором.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что в качестве дополнительного отсасывающего устройства выбрано устройство с производительностью от 300 до 1000 м³/ч и средним напором от 30 мбар (22,5 торр) до 100 мбар (75 торр).

6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что дополнительное отсасывающее устройство является объемным компрессором Рутса или пластинчатым компрессором, или же газовым или паровым эжектором.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что подводящий и отводящий каналы дополнительного отсасывающего устройства соединены обводной схемой с управляемым электрическим клапаном.

8. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что дополнительное отсасывающее устройство выполнено с возможностью непрерывной работы, а электрический клапан на обводной схеме нормально открыт при абсолютных значениях давления в схеме выше верхнего значения и закрыт при их равенстве этому значению или когда они меньше его.

9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что имеется датчик давления, расположенный перед дополнительным отсасывающим устройством, причем этот датчик оперативно соединен с электрическим клапаном на обводной схеме и настроен с возможностью его закрытия по достижении верхнего значения абсолютного давления в схеме.

10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что включает конечный конденсатор пара за первым сепаратором конденсата и конечный сепаратор конденсата.

11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что температура жидкости, применяемой для охлаждения начального и конечного сепаратора конденсата и конденсаторов, близка к 0^oC.

12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что конденсатор и конечный сепаратор теплоизолированы для сведения к минимуму теплообмена с окружающей средой и для предотвращения повторного испарения конденсата при низком давлении.

13. Промышленная вакуумная сушилка кожи, включающая ряд рабочих стеллажей, каждый из которых содержит нагревательную поверхность с размещаемыми на ней предназначенными для сушки кожами для испарения из них остаточной влаги и герметичную крышку, отличающаяся тем, что каждый стеллаж соединен с устройством вакуумирования по любому из пп. 1 - 12 для значительного сокращения времени и/или снижения температуры испарения остаточной влаги в кожах.

РИСУНКИ

Рисунок 1