Роторно-вихревая сушилка

Авторы патента:

F26B17/10 - с перемещением высушиваемого материала, осуществляемым потоком газообразной среды, например истекающей из сопел (F26B 3/08 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2774555:

Общество с ограниченной ответственностью "ЭнергоБиоСистемы" (RU)

Изобретение относится к технике сушки и измельчения органических и неорганических материалов и может быть использовано в сельском хозяйстве, пищевой и химической промышленности. Роторно-вихревая сушилка содержит патрубки для загрузки исходного сырья, выгрузки сухого сырья и подачи газообразной среды, рабочую камеру, внутри которой расположен ротор, причем все три патрубка расположены в едином узле, размещенном со стороны верхней части рабочей камеры, узел содержит корпус и расположенную в нем с зазором полую трубу, соединенную с патрубками для загрузки исходного сырья и подачи газообразной среды, выступающими за пределы корпуса через отверстия, выполненные в его боковых стенках, корпус в верхней части соединен с патрубком для выгрузки сухого сырья, а полая труба выступает за пределы корпуса в его нижней части, при этом корпус погружен в рабочую камеру на глубину не менее 1/3 высоты рабочей камеры, зазор между корпусом и трубой образует канал для отбора сухого сырья, причем ротор расположен внизу рабочей камеры и выполнен с возможностью вращения в горизонтальной плоскости параллельно основанию рабочей камеры, а в качестве газообразной среды выбран воздух. Технический результат заключается в повышении эффективности сушки при обеспечении возможности одновременно измельчать до мелкодисперсного состояния и обезвоживать органические и неорганические материалы за один технологический цикл без применения внешних источников тепла. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Известна вихревая сушилка (патент RU 2263262, МПК F26B17/10), содержащая корпус, устройство для ввода сушильного агента, выполненное в виде улитки, центральную трубу, имеющую конический насадок, выполненный в виде раструба, с возможностью осевого перемещения. Корпус выполнен в виде гиперболоида вращения, а центральная труба служит для выгрузки высушенного материала и ее перемещение в осевом направлении обеспечивает регулирующее устройство, установленное в нижней части корпуса, а раструб используется в качестве диффузора.

Известно устройство для сушки полидисперсных материалов (патент RU 2301386, МПК F26B17/10), содержащее вихревую камеру с входным патрубком для ввода газовзвеси, съемную крышку, центральную трубу, отбойное кольцо, имеющее экранный выступ овальной формы, выполненное сменным для регулирования удерживающей способности камеры. На внутренней поверхности вихревой камеры размещены лопатки, выполненные таким образом, что их вогнутая поверхность направлена навстречу движению газовзвеси, в качестве входного патрубка используют устройство для получения газовзвеси, состоящее из загрузочного бункера исходного влажного полидисперсного материала, патрубка для ввода горячего теплоносителя и разгонного участка, кроме того, она снабжена осадительным циклоном, причем центральная труба снабжена отражателем и выполняет роль выхлопной трубы для вывода отработанного теплоносителя.

Однако данные устройства не способны измельчать органические и неорганические материалы, также они имеют высокие энергозатраты на единицу готовой продукции. Причем процесс сушки материалов может осложняться комкованием частиц, налипанием частиц обрабатываемого материала на стенки сушилки.

Известна аэродинамическая сушилка комбинированного типа (патент RU 2577670, МПК F26B20/00), содержащая транспортер для подачи сырья в измельчитель материалов модифицированный, теплогенератор - источник горячего воздуха, вентилятор-дымосос высокого давления подачи горячего воздуха, цилиндр основной с неправильным конусом, аэродинамическую сушилку, включающую комплект трубопроводов, цилиндр досушки с соплом, систему торможения; а также два выводных циклона, трубы аспирации, две молотковые дробилки, циклон, весы, при этом измельчитель материалов модифицированный выполнен с последовательно установленными ножами, обеспечена емкость пониженного давления, а также пневматическая подача измельченного материала в колонну-смеситель, состоящую из цилиндра, обеспечивающего функцию вихреобразования по принципу Ранкина, при этом выход из цилиндра имеет форму конуса для облегчения вывода продукта в систему торможения и ввода в систему псевдоожиженного слоя в турбулентном закрученном потоке, выход из цилиндра модифицированного измельчителя материалов, выполненного в виде сопла Лаваля для ускорения, далее применяется система расхождения потоков, сглаживания и система встречных потоков, выполненная с углом 120 град, система аспирации выполнена с использованием циклонов, а также обеспечены система додробления, вентилятор высокого давления, который обеспечивает подачу теплоносителя от теплогенератора с необходимым количеством, давлением, температурой.

Недостаток прототипа - высокие энергозатраты на единицу готовой продукции.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является сушилка для пастообразных материалов на полидисперсном инертном носителе (патент RU 2625629, МПК F26B17/10, F26B3/12), содержащая биконическую камеру, сопряженную с цилиндрической сепарационной камерой, и барабан с тангенциальными вводами теплоносителя. С целью интенсификации процесса сушки внутри биконической камеры по ее оси расположен полый ротор, выполненный из двух частей, имеющих криволинейную образующую боковой поверхности и сопряженных через обкаточный диск, причем поверхность верхней части ротора снабжена перфорацией, поверхность нижней части выполнена рифленой, а применяемый инертный носитель состоит из двух частей, отличающихся по размерам и плотности составляющих частиц.

Однако для сушки необходим внешний источник тепла. В процессе сушки инертный носитель будет истираться и хоть и в малых количествах, но непременно попадет в готовый продукт. Судя по заявленной относительной скорости в системе «инертный носитель» - наносимый материал 8-10 м/с при скорости вращения ротора 500 об/мин прототип имеет небольшие размеры и как следствие невысокую производительность. Также прототип работает с пастой, а это подразумевает предварительное измельчение.

Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, состоит в создании устройства, обеспечивающего сокращение энергозатрат на единицу продукции за счет объединения в одном процессе сушки и измельчения сырья.

Технический результат заключается повышении эффективности сушки при обеспечении возможности одновременно измельчать до мелкодисперсного состояния и обезвоживать органические и неорганические материалы за один технологический цикл без применения внешних источников тепла.

Указанная техническая проблема решается тем, что в роторно-вихревой сушилке, содержащей, патрубки для загрузки исходного сырья, выгрузки сухого сырья и подачи газообразной среды, рабочую камеру, внутри которой расположен ротор, согласно решению, все три патрубка расположены в едином узле, размещенном со стороны верхней части рабочей камеры, узел содержит корпус и расположенную в нем с зазором полую трубу, соединенную с патрубками для загрузки исходного сырья и подачи газообразной среды, выступающими за пределы корпуса через отверстия, выполненные в его боковых стенках, корпус в верхней части соединен с патрубком для выгрузки сухого сырья, а полая труба выступает за пределы корпуса в его нижней части, при этом корпус погружен в рабочую камеру на глубину не менее 1/3 высоты рабочей камеры, зазор между корпусом и трубой образует канал для отбора сухого сырья, причем ротор расположен внизу рабочей камеры и выполнен с возможностью вращения в горизонтальной плоскости параллельно основанию рабочей камеры, а в качестве газообразной среды выбран воздух.

Камера выполнена цилиндрической, причем отношение высоты рабочей камеры к её диаметру составляет 1.3:1.

Ротор выполнен с возможностью вращения 6000 об/мин.

Ротор выполнен из стали марки 45 в виде шестиконечной звезды с вертикальными пластинами на лопастях, толщина ротора и пластин не менее 20 мм, высота пластин 40 мм.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 - изображено заявляемое устройство, на фиг. 2 - продольный разрез заявляемого устройства, на фиг. 3 - изображен ротор (вид сверху), на фиг. 4 - изображена схема линии для сушки и измельчения органических и неорганических материалов.

Позициями на чертежах обозначены:

1. рабочая камера,

2. корпус,

3. труба,

4. патрубок для загрузки исходного сырья,

5. патрубок для подачи газообразной среды,

6. канал для отбора сухого сырья,

7. патрубок для выгрузки сухого сырья,

8. ротор,

9. электродвигатель,

10. приемный бункер,

11. транспортер,

12. роторно-вихревая сушилка,

13. трубопровод,

14. шиберная заслонка,

15. циклон отбора сырья,

16. шлюз-затвор,

17. вытяжной вентилятор.

Роторно-вихревая сушилка (фиг.1-2) состоит из закрытой цилиндрической рабочей камеры 1 и узла подвода исходного сырья, газообразной среды и отвода сухого сырья.

Узел подвода и отвода размещен со стороны верхней части рабочей камеры 1. Он состоит из корпуса 2, в котором расположена полая труба 3, снабженная в верхней части патрубками для загрузки исходного сырья 4 и подачи газообразной среды 5, соединенных стыковым V-образным соединением. Между трубой 3 и корпусом 2 имеется пространство 6, образующее канал для отбора сухого сырья.

Корпус 2 имеет биконическую форму. К его верхней части прикреплен патрубок для выгрузки сухого сырья 7. Патрубки для загрузки исходного сырья 4 и подачи газообразной среды 5, выступают за пределы корпуса 2 через отверстия, выполненные в его боковых стенках.

Полая труба 3 выступает за пределы корпуса 2 в его нижней части. Корпус 2 погружен в рабочую камеру 1 на глубину не менее 1/3 высоты рабочей камеры.

В нижней части рабочей камеры 1 расположен ротор 8, выполненный с возможностью вращения в горизонтальной плоскости параллельно основанию рабочей камеры 1. Ось ротора 8 выходит наружу для закрепления на станине. Ротор 8 приводится в движение электродвигателем 9, также закрепленным на станине ременной передачей. Скорость вращения ротора - 6000 об/мин.

Ротор 8 представляет собой шестиконечную стальную звезду (фиг. 3) толщиной не менее 20 мм с вертикальными пластинами также толщиной 20 мм и высотой 40 мм. Материал исполнения сталь - 45. Для повышения износостойкости возможно применить азотирование поверхности ротора. Соотношение высоты рабочей камеры к диаметру 1.3:1. В качестве газообразной среды выбран воздух.

Линия для сушки и измельчения органических и неорганических материалов (фиг. 4) состоит из соединенных между собой приемного бункера 10, транспортера 11, роторно-вихревой сушилки 12, трубопровода 13, шиберной заслонки 14, циклона отбора сырья 15 с шлюз-затвором 16 и вытяжного вентилятора 17.

Устройство работает следующим образом.

Исходный материал (нативный куриный помет, виноградный жом или бентонит-каолиновую смесь) подают в приемный бункер 10, из которого смесь транспортером 11 поступает в роторно-вихревую сушилку 12, непосредственно в центр ротора 8 (фиг. 3). За счет центробежных сил исходный материал (сырьё) разлетается к стенкам рабочей камеры 1 и, попадая на лопатки ротора 8, разбивается на частицы менее 150 мкм, в течение 20 секунд 75% массы сырья разбивается на частицы менее 70 мкм, что многократно увеличивает площадь поверхности испарения. При этом образуется вихрь из измельченного сырья скорость вращения которого у стенок рабочей камеры составляет от 190 м/с до 250 м/с в зависимости от размера рабочей камеры 1 и ротора 8.

При холостом пуске (без загрузки сырья) за счет трения воздуха о стенки рабочей камеры 1 происходит разогрев вихря. В зоне выгрузки сухого продукта температура составляет 75-85°С. Распределение температуры в вихре линейное, чем выше над ротором, тем выше температура. При загрузке исходного сырья возможно некоторое кратковременное снижение температуры, но это легко устраняется подбором количества сырья загружаемого в единицу времени и мощностью потока аспирации и регулируется шиберной заслонкой 14 или частотным преобразователем на двигателе вытяжного вентилятора 17. В рабочем режиме температура вихря в зоне выгрузки сухого продукта может достигать 100-105°С. Распределение осушаемой массы в рабочей камере также линейно, чем выше от ротора, тем суше и мельче частицы.

Отбор готового сырья происходит на высоте 3/4 рабочей камеры. Через трубопровод 13 продукт попадает в циклон отбора сырья 15 и шлюзовой затвор 16, где происходит разделение сырья и воздуха насыщенного парами воды. Сырье поступает на дальнейшую переработку (фасовка, пеллетирование и т.д.). Воздух выбрасывается в атмосферу. При сушке некоторых продуктов, возможно, потребуется установка дополнительного циклона пылеуловителя.

Линии для сушки и измельчения органических и неорганических материалов имеет непрерывное действие и может работать 24 часа в сутки.

Следует отметить, что в процессе сушки возникает эффект пастеризации исходного материла, так как он находится в зоне нагрева очень непродолжительное время. Этого достаточно чтобы убить болезнетворную флору и фауну и сохранить при этом все витамины и аминокислоты.

Степень осушения и измельчения легко регулировать мощностью потока аспирации.

Заявителем были проведены испытания по сушке нативного птичьего помета, виноградного жома и бентонит-каолиновой смеси. Были достигнуты следующие результаты (таблица 1):

Таблица 1.

Наименование исходного сырья (продукта)	Исходная влажность, %	Влажность на выходе, %	Размер частиц на выходе	Количество затраченной электроэнергии, кВт*ч/кг
Нативный куриный помет	65	6-8	75% менее 70 мкм	0,4
Виноградный жом	65	6-8	90% менее 50 мкм	0,4
Бентонит-каолиновая смесь	30	3	100 % менее 30 мкм	0,25

Полученные результаты позволяют говорить о том, что заявляемое устройство за один технологический цикл эффективно высушивает и измельчает как органические, так и неорганические материалы при низких по сравнению с другими устройствами энергозатратами.

Это достигается за счет:

- отсутствия внешних источников тепла;

- объединения в единый узел патрубков для загрузки исходного сырья, выгрузки сухого сырья и подачи газообразной среды и его расположения со стороны верхней части рабочей камеры;

- подачи исходного сырья в роторно-вихревую сушилку непосредственно в центр ротора вращающегося со скоростью 6000 об/мин.

1. Роторно-вихревая сушилка, содержащая патрубки для загрузки исходного сырья, выгрузки сухого сырья и подачи газообразной среды, рабочую камеру, внутри которой расположен ротор, отличающаяся тем, что все три патрубка расположены в едином узле, размещенном со стороны верхней части рабочей камеры, узел содержит корпус и расположенную в нем с зазором полую трубу, соединенную с патрубками для загрузки исходного сырья и подачи газообразной среды, выступающими за пределы корпуса через отверстия, выполненные в его боковых стенках, корпус в верхней части соединен с патрубком для выгрузки сухого сырья, а полая труба выступает за пределы корпуса в его нижней части, при этом корпус погружен в рабочую камеру на глубину не менее 1/3 высоты рабочей камеры, зазор между корпусом и трубой образует канал для отбора сухого сырья, причем ротор расположен внизу рабочей камеры и выполнен с возможностью вращения в горизонтальной плоскости параллельно основанию рабочей камеры, а в качестве газообразной среды выбран воздух.

2. Сушилка по п. 1, отличающаяся тем, что камера выполнена цилиндрической, причем отношение высоты рабочей камеры к её диаметру составляет 1.3:1.

3. Сушилка по п. 1, отличающаяся тем, что ротор выполнен с возможностью вращения 6000 об/мин.

4. Сушилка по п. 1, отличающаяся тем, что ротор выполнен в виде шестиконечной звезды с вертикальными пластинами на лопастях, толщина ротора и пластин не менее 20 мм, высота пластин 40 мм.

5. Сушилка по п. 1, отличающаяся тем, что ротор выполнен из стали марки 45.

Изобретение относится к области сушки растительных материалов, в частности к вакуумным сушилкам периодического действия, и может быть использовано, в частности для сушки пищевых продуктов, а именно овощей, грибов, фруктов, зелени и др. Сушильная установка с тепловыми аккумуляторами для растительных материалов содержит цилиндроконическую камеру, вставку цилиндрического профиля, тепловые аккумуляторы, вставку конического профиля, цилиндрическую камеру с герметичной крышкой, во внутреннем пространстве первой ступени сушки расположена емкость с теплоаккумулирующим фазопереходным материалом, при этом нижняя часть этой емкости соединена с пустотелыми трубами, которые соединяются с емкостью, расположенной в пространстве второй ступени сушки, вводы цилиндроконической камеры содержат саморегулируемый электрический нагреватель на основе эластомеров модифицированных углеродными нанотрубками, а емкость второй ступени имеет вводной трубопровод для жидкости с клапаном и выводной трубопровод с клапаном, который обеспечивает соединение с емкостью и при этом в емкости второй ступени содержится ультразвуковой излучатель.

Вихревая сушилка // 2771217

Изобретение относится к технике сушки с одновременным улавливанием во встречных взаимодействующих закрученных потоках и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической, микробиологической и других отраслях промышленности для сушки дисперсных материалов. Вихревая сушилка содержит сферический корпус с верхним тангенциальным вводом периферийного потока газа с влажным материалом, причем корпус сообщен в нижней части посредством окна с бункером обработанного материала, нижний тангенциальный ввод центрального потока, спутного периферийному, сообщенный с вертикальной аксиальной цилиндроторообразной расширяющейся кверху камерой, верхний край которой расположен выше плоскости окна, причем камера снабжена аксиальным вытеснителем, и размещенную в верхней части корпуса выхлопную трубу, причем в средней части сферического корпуса симметрично горизонтальной оси по всей поверхности выполнено кольцевое окно, к кромкам которого снаружи корпуса подключена дополнительная торообразная камера, при этом по ее высоте внутри и соосно корпусу установлена сферическая обечайка.

Установка для сушки пастообразных материалов в закрученном взвешенном слое инертных тел // 2770524

Изобретение относится к области химической промышленности и служит для сушки высоковлажных пастообразных материалов. Установка для сушки пастообразных материалов в закрученном взвешенном слое инертных тел содержит биконическую камеру взвешенного закрученного слоя инертных тел, сепарационную камеру, тангенциальные вводы основного теплоносителя, центральный конус, фильерный питатель влажного продукта, причем для создания поперечных струйных потоков инертного носителя используются внутренние секторные пластины, распределенные по высоте рабочей камеры, и раздельные вводы дополнительного теплоносителя.

Комбинированный полидисперсный инертный носитель для сушки измельченных растительных материалов // 2770074

Изобретение относится к сушильной технике с использованием инертных частиц, а именно к сушилкам с активным гидродинамическим режимом, предназначенным для сушки измельченных растительных материалов во взвешенном закрученном слое инертных частиц, и может найти применение в производстве пищевых продуктов, предназначенных для длительного хранения медицинских препаратов и др.

Тепломассообменный аппарат для сушки дисперсных материалов // 2765844

Изобретение относится к конструкции тепломассообменных аппаратов непрерывного действия. В тепломассообменном аппарате для сушки дисперсных материалов, состоящем из вертикального корпуса с газораспределительной камерой, патрубками для подвода исходных веществ и отвода продуктов массообмена, закрепленного на полом валу однозаходного шнекового винта с винтовой поверхностью и радиальными перегородками, расположенными на нижней поверхности шнекового винта с зазором относительно верхней поверхности следующего витка шнекового винта, причем винтовая поверхность однозаходного шнекового винта выполняет функцию электропроводного нагревательного элемента, выполнена сетчатой, а по внешнему и внутреннему торцам однозаходного шнекового винта установлены медные шины, снабженные диэлектрическими прокладками, изолирующими однозаходный шнековый винт от корпуса аппарата и полого вала, при этом аппарат дополнительно снабжен системой управления тепловыми режимами, включающей в себя источник питания с магнитным контактором, управляющее устройство, задающее устройство, датчики температуры нагрева витков шнекового винта, дисперсного материала, сушильного агента на входе и выходе из аппарата.

Тепломассообменный аппарат для сушки дисперсных материалов // 2764851

Предлагаемое техническое решение относится к конструкции тепломассообменных аппаратов непрерывного действия, применяемых для процесса сушки, а также для осуществляения эндотермических каталитических реакций. Тепломассообменный аппарат для сушки дисперсных материалов состоит из вертикального корпуса с газораспределительной камерой.

Устройство для автоматизированного осушения сыпучих веществ // 2758021

Изобретение относится к сушильной технике и предназначено для осушения агента, например зерна, солода и других сыпучих веществ. Устройство содержит цилиндрическую камеру, состоящую из двух частей.

Аппарат взвешенного слоя для обезвоживания раствора термочувствительного термопластичного материала // 2756618

Изобретение относится к области обезвоживания растворов термочувствительных термопластичных материалов и может быть использовано в химической, строительной отраслях промышленности и в других отраслях, в частности, для производства пластифицирующей добавки для бетона, строительных растворов и сухих строительных смесей.

Сушилка для сыпучих материалов // 2755849

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов и может найти применение в пищевой, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности. Сушилка для сыпучих материалов содержит дисковую камеру с тангенциальным патрубком ввода теплоносителя, питатель влажного материала, отводящие улитки для газовзвеси, подключенные к торцовым стенкам вихревой камеры по ее оси, причем тангенциальный патрубок выполнен цилиндрическим, по его оси установлен осевой завихритель, при этом боковая поверхность дисковой камеры выполнена торообразной с кольцевой прорезью по ее внутренней поверхности симметрично вертикальной оси, причем торцовые стенки дисковой камеры соединены с кромками кольцевой прорези, а питатель влажного материала установлен на тангенциальном патрубке до осевого завихрителя.

Способ переработки термочувствительных материалов в вихревой камере // 2755847

Изобретение относится к области переработки материалов, в частности к способу переработки термочувствительных материалов в вихревой камере, и может быть использовано для сушки, измельчения, термообработки и одновременного разделения по фракциям таких термочувствительных материалов, как трава, солома, лекарственное растительное сырье, овощи и другие материалы или смеси различных растительных материалов.

Аэродинамическое устройство для сушки сыпучих материалов // 2777996

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к устройствам для приема, временного хранения, вентилирования, подсушки и транспортирования зерна и других сыпучих материалов. Аэродинамическое устройство для сушки сыпучих материалов содержит аэрожелоб, разделенный грузонесущей перфорированной перегородкой на воздухоподводящую и транспортирующую части, представляющий собой каркас, обтянутый тканью, внешние стенки аэрожелоба и центральный воздухораспределительный канал изготовлены из воздухонепроницаемой и водоотталкивающей ткани, а внутренние боковые стенки из ткани для сит. В аэродинамическом устройстве установлена система рециркуляции отработавшего агента сушки, состоящая из сдвижного зонта с загрузочным отверстием, пылеулавливающего устройства, клапана смесителя, а также вентилятора аспиратора, обеспечивающего режим аспирации. Устройство может быть установлено на раму с колесами для его транспортирования и использования в нескольких сельскохозяйственных предприятиях. Аэродинамическое устройство для сушки сыпучих материалов обеспечивает повышение качества вентилирования, подсушки, снижения энергоемкости процесса, запыленности рабочей зоны. 5 ил.