Устройство для автоматизированного осушения сыпучих веществ
Владельцы патента RU 2763337:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" (RU)
Устройство для автоматизированного осушения сыпучих веществ относится к сушильной технике и предназначено для осушения агента (например, зерна, солода и других сыпучих веществ). Устройство содержит цилиндрическую камеру, состоящую из двух частей, первая часть состоит из корпуса, бункера, ионизатора и электромагнита, при этом входы ионизатора и электромагнита соединены с первым и вторым выходами электронного блока управления соответственно, а вторая часть цилиндрической камеры состоит из коаксиально расположенных внутренней и внешней оболочек, соединенных между собой перфорированными перегородками, причем внутренняя оболочка выполнена из пористого порошкового материала, обладающего капиллярным эффектом, на выходе камеры установлен отсекатель, перфорированный отверстиями, причем диаметр перфорированных отверстий меньше размера частиц осушаемого агента, а сам отсекатель пружиной, жестко связанной с внутренней оболочкой, плотно прижат к выходу из камеры, также на отсекателе со стороны цилиндрической камеры установлен датчик влажности, выход которого соединен со входом электронного блока управления, отсекатель одним концом шарнирно связан с внутренней оболочкой, а с внешней оболочкой соединена консоль, со свободным концом которой шарнирно связан соленоид, подвижный сердечник которого также шарнирно связан со свободным концом отсекателя, а вход соленоида соединен с третьим выходом электронного блока управления. Технический результат - автоматизация процесса осушения и его ускорение за счет сокращения времени осушения, упрощение устройства и увеличение срока эксплуатации. 1 ил.
Предлагаемое устройство относится к сушильной технике и предназначено для осушения агентов, например зерна, солода и других сыпучих веществ.
Известен способ и устройство для импульсной тепловой обработки сыпучих материалов (Патент №2361160, МПК F26B 7/00, F26B 17/10, опубл. 2009.07.10, бюлл. №19) [1].
Устройство - термоактиватор для импульсной тепловой обработки сыпучих материалов в кипящем слое гранул твердого теплоносителя - включает: вертикальный цилиндрический корпус с кольцевым объемом - печью кипящего слоя и внутренним цилиндром с кипящими гранулами твердого теплоносителя с размещенными в кольцевом объеме узлами и деталями - газораспределительной решеткой и камерой с входным патрубком под ней, с размещенными над решеткой устройствами для окисления через расположенный в верхней части патрубок, а также люком для загрузки и патрубком для выгрузки теплоносителя, термопарными карманами, согласно изобретению внутренний цилиндр приподнят относительно печи кипящего слоя зерен теплоносителя на расстояние между газораспределительными решетками не менее 50-и диаметров зерен, при этом внутренний цилиндр содержит в нижней части: съемную газораспределительную решетку, заглушенный патрубок для гранул твердого теплоносителя, патрубок с переходным конусом и фланцами для ввода газовзвеси; в верхней части содержит: расширительный конус, цилиндрическую обечайку с линзовым компенсатором, патрубок выхода термообработанных частиц с парогазовой смесью, заглушенный люк для загрузки гранул твердого теплоносителя.
Недостатками этого устройства являются сложность конструкции и низкая производительность, так как осушение производят в парогазовой смеси и наличие в ней паров воды снижает эффективность процесса.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому устройству является устройство для импульсной тепловой обработки сыпучих материалов (Патент №2264589, МПК F26B 7/00, F26B 11/12, опубл. 20.11.2005, бюлл. №32) [2], состоящим из корпуса со съемной крышкой, закалочного холодильника, накопителя с запорным устройством типа шибера, закрепленного снизу на консоли пустотелого вращающегося цилиндрического барабана с конической отбортовкой или конического барабана, снаружи и/или внутри которых установлены нагреватели. На крышке активатора закреплен в охлаждаемом корпусе с подшипниками вращающийся от электропривода вал, на нижнем конце которого на ступице с помощью ребер закреплено распределительное кольцо. Между барабаном и кольцом имеется зазор, через который сыпучий материал, поступающий на распределительное кольцо по желобу с крышкой, отбрасывается на вращающийся барабан. Под барабанами с ТЭНами размещен закалочный холодильник, состоящий из одной или нескольких камер, разделенных глухими горизонтальными перегородками. Каждая камера имеет штуцеры ввода-вывода хладагента. С внутренней полости холодильник по всей высоте защищен металлическим параллельным экраном, установленным с некоторым зазором для свободного сползания частиц по поверхности холодильника. Ниже холодильника с зазором установлен накопитель, скрепленный снаружи с холодильником ребрами, на внешней стороне которого расположен распределительный коллектор с отверстиями и с патрубком для ввода воздуха. Отверстия защищены отбойным ограждающим козырьком. К накопителю прикрепляется съемная тара, которую устанавливают на напольные весы. В верхней части корпуса установлен патрубок для отвода перегретого пара вентилятором. Напротив него установлен патрубок с регулируемой заслонкой для подачи на вал воздуха для его дополнительного охлаждения. Снаружи корпус, крышка и накопитель покрыты теплоизоляцией.
Недостатками указанного устройства являются сложность его реализации, подача для обработки дозированного исходного материала и низкая эффективность осушения, а также сложность контролирования времени движения материала по нагретой поверхности под действием силы тяжести и центробежных сил за счет регулирования скорости вращения барабана.
Кроме того, наличие вращающихся деталей снижает срок эксплуатации устройства.
Технический результат - автоматизация процесса осушения и его ускорение за счет сокращения времени осушения, упрощение устройства и увеличение срока эксплуатации.
Указанный технический результат достигается тем, что заявляемое устройство содержит цилиндрическую камеру, состоящую из двух частей, первая часть состоит из корпуса, в котором расположены подающий осушаемый агент бункер, ионизатор для ионизации входящего воздуха и электромагнит, создающий вращающееся электромагнитное поле для создания вихревого эффекта, которое закручивает вокруг оси камеры ионизированный воздух вместе с осушаемым агентом, при этом входы ионизатора и электромагнита соединены с первым и вторым выходами электронных блоков управления соответственно, а вторая часть камеры состоит из коаксиально расположенных внутренней и внешней оболочек, соединенных между собой перфорированными перегородками, причем внутренняя оболочка выполнена из пористого порошкового материала, обладающего капиллярным эффектом (https://extxe.com/14800/poroshkovye-metallicheskie-materialy-poroshkovyh-materialov/) [3], также на вход камеры через ее первую часть подается горячий воздух, причем горячий воздух со входа в камеру подается также через воздуховоды и отверстия во внешней оболочке второй части камеры в зазор между внутренней и внешней оболочками, соединенных между собой перфорированными перегородками. На выходе камеры установлен отсекатель, перфорированный отверстиями под некоторым углом к плоскости, перпендикулярной оси камеры, причем диаметр перфорированных отверстий меньше размера частиц осушаемого агента, а сам отсекатель плоской пружиной, жестко связанной с внутренней оболочкой, плотно прижат к выходу из камеры, также на отсекателе со стороны камеры установлен датчик влажности, выход которого соединен со входом электронного блока управления, отсекатель одним концом шарнирно связан с внутренней оболочкой, а с внешней оболочкой соединена консоль, со свободным концом которой шарнирно связан соленоид, подвижный сердечник которого также шарнирно связан со свободным концом отсекателя, вход соленоида соединен с третьим выходом электронного блока управления.
Сущность заявленного изобретения поясняется чертежом.
Устройство содержит цилиндрическую камеру 1, состоящую из двух частей, первая часть состоит из корпуса 2, в котором расположен подающий осушаемый агент бункер 3, ионизатор 4 для ионизации входящего воздуха и электромагнит 5, создающий вращающееся магнитное поле для создания вихревого эффекта, которое закручивает вокруг оси цилиндрической камеры ионизированный воздух вместе с осушаемым агентом, при этом входы ионизатора 4 и электромагнита 5 соединены с первым и вторым выходами электронного блока управления 6 соответственно, а вторая часть цилиндрической камеры состоит из коаксиально расположенных внутренней 7 и внешней 8 оболочек, соединенных между собой перфорированными перегородками 9 с отверстиями 10, причем внутренняя оболочка 7 выполнена из пористого порошкового материала, обладающего капиллярным эффектом (https://extxe.com/14800/poroshkovye-metallicheskie-materialy-poroshkovyh-materialov/) [3]. На вход цилиндрической камеры 1 через ее первую часть подается горячий воздух, причем горячий воздух со входа в камеру подается также через воздуховоды 11 и отверстия 12 во внешней 8 оболочке второй части в зазор 13 между внутренней и внешней оболочками. На выходе камеры установлен отсекатель 14, перфорированный отверстиями, причем диаметр перфорированных отверстий меньше размера частиц осушаемого агента, а сам отсекатель 14 плоской пружиной 16, жестко связанной с внутренней оболочкой 7, плотно прижат к выходу из цилиндрической камеры 1. На отсекателе 14 со стороны камеры 1 установлен датчик 15 влажности, выход которого соединен со входом электронного блока управления 6. Отсекатель 14 одним концом шарнирно связан с внутренней оболочкой 7, а с внешней оболочкой 8 соединена консоль 17, со свободным концом которой шарнирно связан соленоид 18, подвижный сердечник 19 которого также шарнирно связан со свободным концом отсекателя 14. Вход соленоида 18 соединен с третьим выходом электронного блока управления 6. Устройство работает следующим образом.
На вход цилиндрической камеры 1 подается горячий воздух и через подающий бункер 3, расположенный в корпусе 2, осушаемый агент, например, зерно, которое подхватывается потоком этого воздуха и попадает в ионизатор 4. В ионизаторе 4 происходит ионизация воздуха, степень которой можно регулировать электронным блоком управления 6, а так как происходит частичное перемешивание воздуха с осушаемым агентом, то воздух становится влажным и, соответственно, лучше поддается ионизации. После этого смесь зерна с ионизированным воздухом поступает в полость электромагнита 5, в обмотки которого подается переменный электрический ток (например, трехфазный) и в этих обмотках возникает вращающееся электромагнитное поле для создания вихревого эффекта, которое за счет взаимодействия с ионизированным воздухом закручивает его вокруг оси камеры вместе с осушаемым агентом, параметры этого поля регулируются также электронным блоком управления 6. Это поле увлекает за собой смесь ионизированного воздуха и осушаемого агента (зерна) и заставляет эту смесь вращаться вокруг оси цилиндрической камеры 1. Вращающийся воздух, в свою очередь, увлекает за собой осушаемый агент, который центробежными силами прижимается к внутренней стороне внутренней оболочки 7, на которой происходит выделение влаги. Так как оболочка 7 выполнена из пористого порошкового материала, в котором присутствуют капилляры, то выделившаяся влага за счет капиллярного эффекта перемещается на внешнюю сторону оболочки 7.
Эта влага удаляется потоком сухого горячего воздуха, поступающего через отверстия 12 во внешней оболочке 8 из воздуховода 11, вход которого соединен со входом цилиндрической камеры 1, куда подается горячий воздух, и через перфорированные отверстия 10 перегородок 9 проходит вдоль всей внешней поверхности оболочки 8, собирая выделившуюся влагу и выбрасывается в атмосферу.
Сигнал с выхода датчика 15 влажности поступает на вход электронного блока управления 6 для регулирования степени ионизации и скорости вращения смеси воздуха и осушаемого агента. Это позволит регулировать параметры процесса осушения таким образом, чтобы к моменту выхода осушаемого агента из цилиндрической камеры 1, влажность его была равна заданной техническими условиями. Например, если влажность осушаемого агента на выходе из цилиндрической камеры 1 оказалась выше заданной, то в этом случае блок управления 6 с первого выхода выдает сигнал ионизатору 4 чтобы тот увеличил степень ионизации поступающего воздуха, а со второго выхода блок управления 6 выдает сигнал электромагниту 5 для увеличения скорости вращения электромагнитного поля, если влажность на выходе из цилиндрической камеры 1 будет ниже заданной и наоборот.
В исходном состоянии плоская пружина 16 прижимает отсекатель 14 к внешней оболочке 7 и таким образом осушаемый агент остается внутри цилиндрической камеры 1 до тех пор, пока датчик влажности 15 не выдаст сигнал о том, влажность осушаемого агента достигла величины, указанной в технических условиях. Этот сигнал поступает на вход электронного блока управления 6, на третьем выходе которого появляется сигнал для срабатывания соленоида 18, который за счет втягивания сердечника 19 внутрь катушки с обмоткой поворачивает отсекатель 14 вокруг верхнего шарнирного соединения и, таким образом, открывается выход из цилиндрической камеры 1. Свободный конец консоли 17 служит опорой для шарнирного соединения с ней соленоида 18, который поворачивается вокруг этого соединения в процессе работы.
Поток воздуха из цилиндрической камеры 1 вместе с высушенным агентом сталкивается с перфорированным отсекателем 14 и, далее, через отверстия в этом отсекателе уходит в атмосферу, а высушенной агент, поскольку его частицы имеют больший размер, чем диаметр перфорированных отверстий, падает в приемный бункер (на чертеже не показан).
Таким образом, заявляемое устройство будет иметь высокую эффективность процесса осушения за счет создания вихревого эффекта, который позволит проводить этот процесс на высокой скорости и за счет гигроскопического эффекта лучше отводится влага из зоны осушения. Процесс очень легко регулировать, изменяя степень ионизации воздуха и скорость его вращения в камере. Введение в устройство датчика влажности позволит за счет введения обратной связи по цепи датчик - электронный блок управления получить на выходе из камеры влажность осушаемого агента равной заданной техническими условиями, а также автоматизировать процесс и оптимизировать время осушения.
Кроме того, устройство не имеет движущихся частей и поэтому будет обладать длительным ресурсом эксплуатации.
Устройство для автоматизированного осушения сыпучих веществ, содержащее корпус для подачи воздуха, отличающееся тем, что оно содержит цилиндрическую камеру, состоящую из двух частей, первая часть состоит из корпуса, бункера, ионизатора и электромагнита, при этом входы ионизатора и электромагнита соединены с первым и вторым выходами электронного блока управления соответственно, а вторая часть цилиндрической камеры состоит из коаксиально расположенных внутренней и внешней оболочек, соединенных между собой перфорированными перегородками, причем внутренняя оболочка выполнена из пористого порошкового материала, обладающего капиллярным эффектом, на выходе камеры установлен отсекатель, перфорированный отверстиями, причем диаметр перфорированных отверстий меньше размера частиц осушаемого агента, а сам отсекатель пружиной, жестко связанной с внутренней оболочкой, плотно прижат к выходу из камеры, также на отсекателе со стороны цилиндрической камеры установлен датчик влажности, выход которого соединен со входом электронного блока управления, отсекатель одним концом шарнирно связан с внутренней оболочкой, а с внешней оболочкой соединена консоль, со свободным концом которой шарнирно связан соленоид, подвижный сердечник которого также шарнирно связан со свободным концом отсекателя, а вход соленоида соединен с третьим выходом электронного блока управления.
