Сушилка семян и зерна
Сушилка относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к машинам для сушки зерна. Сушилка содержит генератор агента сушки, камеру сушки, образованную внутренним и наружным газопроницаемыми корпусами и торцевыми стенками, при этом генератор соединен газопроводом через диффузор с торцом внутреннего корпуса камеры, имеются средства загрузки и выгрузки камеры. Дополнительно введен шибер между газопроводом и диффузором, введена дополнительная линия подачи агента сушки, состоящая из последовательно соединенных газопровода, шибера, диффузора, соединяющая генератор с другим торцом внутреннего корпуса камеры сушки, введены датчики влажности, установленные вблизи торцов камеры сушки и соединенные с измерителями влажности, выходы которых соединены с соответствующими входами цифрового компаратора, выходы неравенств которого соединены с R,S входами R,S триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены через ключи с управляющими входами соответствующих шиберов. Изобретение должно повысить качество сушки, уменьшить энергетические затраты на сушку семян и зерна. 2 ил.
Устройство относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к машинам для сушки зерна.
Сушилка предназначена для сушки зерновых, зернобобовых, крупяных и части кормовых культур семенного, продовольственного и фуражного назначения. Устройство периодического действия, за одну загрузку влажность любого исходного материала доводится до базисной.
Известна односекционная сушилка (Мальтри В. и др. Сушильные установки сельскохозяйственного назначения: Сокр. пер. с нем. [Текст] / В. Мальтри, Э. Пётке, Б. Шнайдер; Пер. В.М. Комиссаров, Ю.Л. Фрегер; Под ред. В.Г. Евдокимова. - М.: Машиностроение; 1979. - 525 с., ил. - стр. 270), работающая на подогретом воздухе для сушки элитных семян в мешках.
Многосекционные платформы достигают площади 36 и 80 м2. Они имеют длину 9,5 м.
Известна платформенная сушилка - СП - 12А (Машины и лабораторное оборудование для селекционных работ в растениеводстве: Справ. пособие [Текст] / Под общ. ред. В.М. Дринчи - Воронеж: НПО «МОДЭК», 2010 - 432 с., стр 200).
Сушилка СП - 12А содержит последовательно соединенные электрокалорифер, вентилятор, диффузор, нагнетательную камеру, на которой установлена камера сушки, между камерами воздухопроницаемая стенка, камеру сушки прикрывает съемная решетка. Длина сушилки 8,2 м.
Недостаток этих сушилок - большая неравномерность влажности высушенного материала.
При большой длине камеры сушки, когда агент сушки подается с одного торца, он, проходя по камере, теряет массу, давление, температуру, поэтому сушка по длине камеры протекает неравномерно. У ромбической сушилки длиной 7 м. неравномерность сушки больше 7% (Сычугов, Н.П. Механизация послеуборочной обработки зерна и семян трав [Текст] / Н.П. Сычугов, Ю.В. Сычугов, В.И. Исупов. Под ред. Н.П. Сычугова. - ФГУИПП «Вятка» Киров 2003 - 357 с. (247 с.))
Аналогичная неравномерность сушки присуща всем сушилкам у которых длина камеры сушки в 2-3 и более раз больше остальных габаритов (платформенная, напольная, ромбическая и др.)
Учитывая, что агротехнические требования к неравномерности сушки составляют ±1%, то зерно, высушенное на указанных сушилках, в значительной мере теряет свои продовольственные и семенные качества.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является ромбическая сушилка, содержащая сушильную камеру, образованную установленными на регулируемом расстоянии друг от друга внутренним и наружным воздухопроницаемыми корпусами, имеющими в сечении форму ромба, аэрожелоб с заслонкой, расположенный в нижней части камеры, надсушильный бункер, расположенный в верхней части камеры со шнековым транспортером с приводом, расположенным вдоль бункера, смотровым окном и контрольным сливом, пробоотборники, расположенные на боковых стенках наружного корпуса, торцевые стенки внутреннего корпуса выполнены одна глухой, а вторая соединена диффузором с воздуховодом для сушильного агента, в котором установлена задвижка, камера установлена посредством стоек и планок жесткости на фундаменте, а внутренний корпус выполнен открытым, отличающаяся тем, что она снабжена теплоизолятором с экранирующими заслонками для регулирования отходящего потока сушильного агента, установленными с зазором относительно стенок наружного корпуса, распределителем обрабатываемого материала, расположенным в надсушильном бункере у места загрузки материала, и рамкой с винтовым механизмом для обеспечения вертикального перемещения шнекового транспортера (Патент РФ 2067270).
Основные недостатки устройства:
1. Не автоматизирован контроль влажности зерна. Существующий контроль посредством взятия проб имеет недостатки:
а) Пробы берутся в разных местах сушилки, а при неравномерности сушки результаты разные;
б) Для обработки проб в лаборатории требуется время;
2. Высушенное зерно имеет высокую неравномерность влажности 6-8%, при агротехнических требованиях ±1%. Это значит, что качество сушки очень низкое, что особенно сказывается на семенном зерне.
Цель изобретения - повышение качества и экономичности процесса сушки семян и зерна.
Цель достигается тем, что сушилка, содержащая генератор агента сушки, камеру сушки, образованную внутренним и наружным газопроницаемыми корпусами и торцевыми стенками, при этом, каждая торцевая стенка внутреннего корпуса соединена через соответствующие диффузор, шибер и газопровод, с генератором, имеются средства загрузки и выгрузки камеры. В сушилку дополнительно введен шибер между газопроводом и диффузором, введена дополнительная линия подачи агента сушки, состоящая из последовательно соединенных газопровода, шибера, диффузора, соединяющая генератор с другим торцом внутреннего корпуса камеры сушки, введены датчики влажности, установленные вблизи торцов камеры сушки и соединенные с измерителями влажности, выходы которых соединены с соответствующими входами цифрового компаратора, выходы неравенств которого соединены с R,S входами R,S триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены через ключи с управляющими входами соответствующих шиберов.
Новые существенные признаки предлагаемого устройства.
1. В известной линии подачи агента сушки (газопровод, диффузор, камера сушки) введен шибер между газопроводом и диффузором;
2. Вместо глухой торцевой стенки камеры сушки введена дополнительная линия подачи агента сушки из последовательно соединенных диффузора, шибера и газопровода.
3. Введены датчики влажности, измерители влажности, цифровой компаратор, R,S триггер, ключи.
Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными обеспечивают равномерную сушку зерна по всей длине камеры сушки и дают возможность контролировать процесс сушки.
На Фиг. 1 изображена структурная схема устройства.
Устройство, представленное на Фиг. 1, содержит генератор 1 агента сушки, камеру 2 сушки, к соответствующим торцам внутреннего корпуса которой присоединены две линии подачи агента сушки от генератора 1, содержащие последовательно соединенные газопровод 3, шибер 4, диффузор 5, в одной линии и газопровод 6, шибер 7, диффузор 8, в другой линии. Датчики влажности 9, 10, установленные вблизи торцов камеры 2, соединены с входами измерителей влажности 11, 12, выходы которых соединены с соответствующими входами цифрового компаратора 13, выходы неравенств которого соединены соответственно с R и S входами R,S триггера 14, прямой и инверсный выходы которого, через ключи 15, 16 соединены с управляющими входами шиберов 4 и 7 соответственно.
На Фиг. 2 изображена структурная схема камеры сушки.
Устройство, представленное на Фиг. 2, содержит бункер 17 для сушимого материала, образованный газопроницаемыми цилиндрическими корпусами 18, 19 внутренним и внешним и торцевыми стенками 20, 21, при этом, внутри внутреннего корпуса 18 образован коллектор 22, один торец 20 которого через диффузор 5 шибер 4 подключен к газопроводу 3, а второй торец 21 подключен к газопроводу 6 через диффузор 8, шибер 7. Камера 2 имеет средства загрузки бункера 17, содержащие надсушильный бункер 23 с приводом 24, со шнековым транспортером 25, расположенным вдоль бункера 23, содержащего распределитель 26 обрабатываемого материала, расположенный у места загрузки материала, и рамку 27 с винтовым механизмом 28 для обеспечения вертикального перемещения шнекового транспортера 25, контрольный слив 29, при этом, средства контроля содержат смотровое окно 30, пробоотборники 31 и датчики влажности 9, 10, а средства выгрузки содержат аэрожелоб 32, заслонку 33, средства крепления камеры содержат стойку 34, планку 35, фундамент 36.
Основу камеры 1 сушки составляют каркасы внутреннего и наружного корпусов 18, 19. Каркас наружного корпуса 19 с помощью продольных брусьев и стоек 34 с планками 35 жесткости закреплен на фундаменте 36. Воздухопроницаемые поверхности внутреннего и наружного корпусов и глухие торцовые стенки образуют сушильную камеру, Горизонтальное основание внутреннего корпуса 18 сделано открытым. В нижней части наружного корпуса 19 смонтирован аэрожелоб 32 с заслонкой 33, а в верхней части - открытый надсушильный бункер 23 со смотровым окном 30 и контрольным сливом 29. Вдоль надсушильного бункера 23 смонтирован шнековый транспортер 25 с механизмом привода 24. Шнековый транспортер смонтирован на специальной рамке с винтовым механизмом 28, обеспечивающим возможность вертикального перемещения, кроме этого в стенках наружного корпуса, изготовлены специальные пробоотборники 31, через которые производят контроль температуры нагрева семян, торцевая стенка 20 внутреннего корпуса соединена с газопроводом 3 через диффузор 5, шибер 4, а торцевая стенка 21 соединена с газопроводом 6, через диффузор 8, шибер 7.
Устройство работает следующим образом.
Период действия сушилки состоит из 3 этапов: 1 этап - загрузка сушильной камеры материалом; 2 этап - сушка; 3 этап - выгрузка высушенного материала.
1. Загрузка. Перед загрузкой камеры сушки, необходимо установить с помощью винтового механизма 28 шнековый транспортер 25 по высоте в зависимости от исходной влажности загружаемого материала. Вращением рукоятки винтового механизма 28 переместить рамку 27, а вместе с ней и шнековый транспортер 25 с механизмом привода 24, по высоте надсушильного бункера 23. Такая регулировка позволяет добиться одинаковой влажности материала в конце сушки у верхних и нижних слоев и исключает утечку агента сушки, когда при усадке верхняя граница сушимого материала может оказаться ниже газопроницаемой поверхности внутреннего корпуса 18. Загружаемый материал подается в надсушильный бункер 23 через специальный распределитель 26 (например, аналогичный распределителям-разгрузчикам сенажа РРС-ф-50-6). Специальный распределитель 26 исключает образование в результате самосортирования вертикального столба у места загрузки из более влажных компонентов зернового вороха. Продольный шнековый транспортер 25 равномерно распределяет и разравнивает загружаемый материал по надсушильному бункеру 23. Бункер считается загруженным в тот момент, когда загружаемый материал достигает уровня контрольного слива 29. Заполнение бункера 23 контролируется через смотровое окно 30.
2. Сушка. После заполнения камеры 2 сушки, включается генератор 1 агента сушки и устройства, контролирующие процесс сушки. Момент включения - нештатный режим работы сушилки, поэтому возможны два варианта начала работы сушилки.
Первый вариант. Исходная влажность зерна равномерна вдоль сушилки. В этом случае измерители 11, 12 влажности дают одинаковые значения на компаратор 13, а именно А=В, поэтому на входе триггера R=S=0 и он будет хранить состояние в которое он встал при включении. При Q=1, 
=0 открыт шибер 7 и закрыт шибер 4, а при Q=0, =1 открыт шибер 4 и закрыт шибер 7. В любом случае по газопроводу 6 или 3 агент сушки от генератора 1 поступает в камеру 2, коллектор 22 и проходит через газопроницаемые корпуса 18, 19, пронизывает слой зерна и выходит в атмосферу. В результате этого влага из зерна испаряется, поглощается агентом сушки и удаляется из сушильной камеры 2. Контроль температуры нагрева зерна осуществляется через пробоотборник 31, а влажности через измерители влажности 11, 12. Зерно будет сохнуть быстрее у того торца, где температура и давление выше. Положим, зерно сушится быстрее у торца, с которого подается агент сушки. Положим, состояние триггера 14 Q=1, =0 открыт шибер 7. С течением времени разница влажности с измерителей 11 и 12 начнет увеличиваться и дойдет до установленного порога. Сработает компаратор 13, на выходе А<В появится сигнал логической единицы, триггер 14 изменит свое состояние и перейдет в Q=0, =1, закроется шибер 7, откроется шибер 4. Разница влажности с измерителей 11 и 12 начнет уменьшаться пока не изменит знак и не дойдет до противоположного порога А>В, триггер 14 перейдет в состояние Q=1, =0, откроется шибер 7 и закроется шибер 4. Смена работы шиберов будет циклически повторяться, то есть сушилка перейдет в штатный режим работы.
Уровень порогов задает степень равномерности сушки и определяется младшим разрядом сравниваемых чисел, поэтому его можно сделать практически любым.
Если в некоторых камерах сушки зерно быстрее сохнет у торца противоположного торцу подачи агента сушки, то нужно поменять входы на противоположные или у компаратора 13 или у триггера 14.
Второй вариант. Разность влажности зерна в районе датчиков 9, 10 превышает пороговое значение. Сушилка переходит в штатный режим работы.
3. Выгрузка. После окончания сушки, для дополнительного охлаждения зерна, закрывают заслонку 33 и подают воздух в аэрожелоб 32. Под действием потока воздуха зерно охлаждается, а при открытой заслонке 33 выгружается из сушильной камеры и по транспортеру направляются в отделение вторичной очистки и сортирования.
Перечень позиций на чертеже Фиг. 1 к заявке
Сушилка семян и зерна
1 - Генератор агента сушки;
2 - Камера сушки;
3, 6 - Газопроводы;
4, 7 - Шиберы;
5, 8 - Диффузоры;
9, 10 - Датчики влажности;
11, 12 - Измерители влажности;
13 - Цифровой компаратор;
14 - R,S триггер;
15, 16 - Ключи.
Перечень позиций на чертеже Фиг. 2 к заявке
Сушилка семян и зерна
17 - Бункер;
18, 19 - Корпуса: внутренний и внешний;
20, 21 - Торцы корпусов;
22 - Коллектор;
23 - Надсушильный бункер;
24 - Привод;
25 - Шнек;
26 - Распределитель сушимого материала;
27 - Рамка;
28 - Винтовой механизм;
29 - Контрольный слив;
30 - Смотровое окно;
31 - Пробоотборник;
32 - Аэрожелоб;
33 - Заслонка;
34 - Стойка;
35 - Планка жесткости;
36 - Фундамент
Сушилка, содержащая генератор агента сушки, камеру сушки, образованную внутренним и наружным газопроницаемыми корпусами и торцевыми стенками, при этом генератор соединен газопроводом через диффузор с торцом внутреннего корпуса камеры, имеются средства загрузки и выгрузки камеры, отличающаяся тем, что введен шибер между газопроводом и диффузором; введена дополнительная линия подачи агента сушки, состоящая из последовательно соединенных газопровода, шибера, диффузора, соединяющая генератор с другим торцом внутреннего корпуса камеры сушки; введены датчики влажности, установленные вблизи торцов камеры сушки и соединенные с измерителями влажности, выходы которых соединены с соответствующими входами цифрового компаратора, выходы неравенств которого соединены с R,S входами R,S триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены через ключи с управляющими входами соответствующих шиберов.
