Сушилка для сыпучих и волокнистых материалов

 

Использование: сельское хозяйство, текстильная и пищевая промышленность, в частности сушка сыпучих и волокнистых материалов. Сущность изобретения: сушилка содержит вертикальную цилиндрическую камеру, имеющую две соосно установленные с зазором цилиндрические обечайки, шнек для перемещения обрабатываемого материала, расположенный внутри камеры, устройства для загрузки и выгрузки материала, средства для использования энергии ветра, приточно-вытяжное вентиляционное и холодильное устройства. Корпус и другие элементы камеры и устройств для загрузки и выгрузки выполнены с возможностью использования солнечной энергии. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к пищевой, текстильной промышленности и сельскому хозяйству и может быть использовано для сушки сыпучих и волокнистых материалов.

Цель изобретения - уменьшение энергетических затрат на осуществление сушки за счет использования солнечной и ветровой энергии.

На фиг. 1 представлена общая схема сушилки в разрезе; на фиг. 2 - схема холодильника; на фиг. 3 - принципиальная конструкция приточно-вытяжного вентиляционного устройства; на фиг. 4 показан поперечный разрез оптически активной оболочки сушильной камеры загрузочных и выгружных устройств - норий.

Сушилка для сыпучих и волокнистых материалов состоит из сушильной цилиндрической камеры 1, к которой через окна 2 и 3 подсоединены устройства для загрузки и выгрузки материала, выполненные в виде норий 4 и 5 в корпусах 6 и 7. Кроме того, сушилка включает охладительное устройство, систему (устройство) 8 для подогрева и подачи воздуха в сушильную камеру 1 через приточный канал 9 с шибером 10.

Сушильная камера 1 установлена неподвижно и вертикально с верхним расположением загрузочного окна 2 и нижним размещением приточного канала 9, предназначенного для подачи подогретого воздуха, и выгружного окна 3.

Для улучшения процесса сушки приточный канал 9 через шибер 11 соединен с загрузочным устройством - норией 4.

Сушильная камера 1 и нории 4 и 5 выполнены в виде солнечно-ветровых коллекторов (не обозначено) и снабжены внутри перфорированными шнеками 12, 13, 14, оси которых выполнены в виде перфорированных в верхней части и заглушенных снизу труб 15, 16 и 17, внутри которых жестко закреплены спиралевидные шнекообразные ленты 18, 19, 20, причем полости труб 15, 16, 17 норий 4 и 5, сушильной камеры 1 сообщены с приточно-вытяжными вентиляционными устройствами. Для этого вертикальная камера 1 и корпус 6 загрузочной нории 4 перфорированы в нижней части с противоположной стороны от выгружного окна 3 и приемного отверстия 21, окрашены в черный цвет и помещены с образованием полостей 22 и 23 в обечайки 24 и 25, выполненные в виде оптически активных оболочек, предотвращающих теплообмен и направляющих солнечные и тепловые лучи на сушильную камеру 1 и корпус 6 нории 4. При этом над полостью 22 установлены гибкие ветроулавливающие козырьки 26, а над полостью 23 - воздухозаборник 27.

Корпус 7 выгружной нории 5 для обеспечения охлаждения высушенного сырья перфорирован в верхней части и покрыт светоотражающим составом, например зеркальной полимерной пленкой 28 (полиэтилен, ПВХ, ПХВ, фольга).

Под сушильной камерой 1 закреплена зеркальная плоскость 29, с торцов полость 23 также закрыта зеркальными плоскостями 30, кроме того, открытые, расположенные вне полости 23 участки корпуса 6 загрузочной нории 4 также покрыты зеркальной пленкой.

Охладительное устройство выполнено в виде нижнего воздухозаборника 31, сообщенного с трубой 17 шнека 14 выгружной нории 5 через посредство муфты 32 и приточного трубопровода 33, размещенного в холодильнике (емкости) 34 (фиг. 1 и 3).

Каждое приточно-вытяжное устройство выполнено в виде перфорированной плиты 35, зачерненной сверху и покрытой снизу зеркальной пленкой 36. Над плитой 35 находится с образованием полости 37 прозрачная оболочка, представленная линзой 38, по центру которой установлена вытяжная труба 39, сообщенная с полостью 37 и помещенная в оптически активную оболочку 40. При этом вытяжная труба 39 снабжена увлажнителем воздуха, который изготовлен в виде сосуда 41 с фитилем 42 из капиллярной ткани, который размещен в трубе 39 по центру.

Воздухозаборники 27, 31 и вытяжная труба 39 оснащены поворотными раструбами (патрубками) 43, 44, 45 с флюгерами 46, 47, 48. При этом у воздухозаборников 27 и 31 острые концы флюгеров 46 и 47 направлены в сторону выходных отверстий раструбов 43 и 44, а ветровытяжных труб 39 - в обратную сторону.

Для уменьшения аэродинамического сопротивления сосуды 41 выполнены каплеобразной формы (фиг. 1 и 3).

Холодильник 34 выполнен в виде емкости с теплоизоляционной оболочкой 49, испарителем 50, который выполнен в виде капиллярного тканевого покрытия. На приточном трубопроводе 33 в емкости 34 выполнены ребра 51, кроме того, снаружи трубопровод 33 вне емкости 34 покрыт теплоизоляционной оболочкой 52. Для предотвращения нагревания воды 53 в емкости 34 испаритель 50 снизу снабжен зеркальной пленкой 54. Нижняя часть корпуса 7 выгружной нории 4 покрыта также капиллярной тканью испарителя 50 (фиг. 1 и 2).

Оптически активная оболочка 40 вытяжных труб 39 выполнена в виде собирательных цилиндрического 55 и сферических 56 зеркал, размещенных на северной и нижней стороне оболочки 40 и прозрачной ее части, которая представлена собирательными цилиндрической 57 и сферической 58 линзами, закрепленными на кромках зеркал 55 и 56 на южной стороне оболочки 40. Таким же образом выполнены оптически активные обечайки 24 и 25, внутри которых размещены сушильный барабан и корпус 6 загрузочной нории 4 (фиг. 3 и 4).

Обечайки 24 и 25 выполнены также в виде собирательных линз 59, размещенных на теневой стороне (N), и цилиндрических собирательных зеркал 60.

Вышеприведенная конструкция сушилки превращает ее в эффективную солнечно-ветровую установку.

Работает сушилка следующим образом.

Сырье шнеком 13 загрузочной нории 4 подается через окно 2 в сушильную камеру 1 на шнек 12. При этом ветровой поток улавливается воздухозаборником 27 и направляется в полость 23 под обечайку - оптически активную оболочку 25, благодаря которой зачерненный корпус 6 норий 4 нагревается. В полости 23 и нории 4 воздух нагревается за счет теплообмена. Воздушный поток через отверстия в нижней части корпуса 6 проходит в норию 4, проходит через отверстия в шнеке 13 и сырье, передвигаемое им. Увлажненный воздух легче сухого и поднимается к вытяжной трубе 39, что также усиливает тягу. Линза 38 способствует нагреву перфорированной плиты 35, теплообмен которой с нижней полостью нории 4 предотвращен зеркальной пленкой 36. В результате воздух в полости 37 нагревается, что усиливает приточно-вытяжную вентиляцию. Этот эффект резко усиливается благодаря нагреву вытяжной трубы 39, так как зеркала 55, 56 и собирательные линзы 57 и 59 концентрируют солнечные и тепловые лучи на ее поверхности и уменьшают теплообмен с окружающей средой. Кроме того, ветер благодаря наличию поворотного ветронагревательного патрубка 45 с флюгером 48 создает эжектирующий эффект, что резко усиливает приточно-вытяжную вентиляцию. Указанный эффект повышается благодаря наличию увлажнителя, состоящего из каплеобразного сосуда 41 и фитиля 42. В трубе 39 поток воздуха проходит и увлажняется, контактируя с влажным фитилем 42, что резко усиливает тягу, так как мол. м. водяного пара 18, а сухого 29.

В загрузочной нории 4 воздух идет вверх, а в полости 23 - вниз, что улучшает отдачу тепла корпусом 6 и ускоряет сушку. Кроме того, сырье шнеком 13 перемешивается и контактирует периодически с нагретым корпусом 6, что также улучшает его сушку (фиг. 1-4).

Воздух из нории выходит через отверстия в трубе 16 шнека 13. При этом даже при отсутствии ветра и солнца происходит вентиляция сырья, так как внутри трубы 16 зафиксирована спиралевидная шнекообразная лента 19, являющаяся своеобразным вентилятором. Лента 19, вращаясь вместе с трубой 16, подает воздух из нории 4 в вытяжную трубу 39.

Частично высушенное и подогретое сырье попадает на шнек 12 в сушильную камеру 1, где оно перемещается сверху вниз навстречу сухому подогретому воздуху, что резко улучшает сушку и усиливает приточно-вытяжную сушку, так как влажный воздух поднимается. Поскольку сушильная камера 1 стоит на месте, то на перемещение сырья затрачивается меньше энергии, чем совместно с ним. В целом сушка и вентиляция сырья в камере 1 протекают так же, как и в загрузочной нории 4.

Следует отметить, что наличие линз 59 и зеркал 60, 29, 30 предотвращает теплопотери. Кроме того, обеспечивается эффективное улавливание солнечной энергии.

Воздух в камеру 1 поступает благодаря наличию ветроулавливающих козырьков 26, направляющих воздушный поток в полость 22 под оболочкой 24, откуда он проходит в камеру 1 через отверстия в его нижней части.

При полном отсутствии солнца и очень влажном наружном воздухе козырьки 26 опускаются, воздухозаборник 27 закрывается, а шиберы 10 и 11 открываются, и включается устройство 8 (вентилятор с калорифером).

Высушенное сырье шнеком 12 через выгружное окно 3 подается в выгружную норию 5, где происходят его охлаждение и дальнейшая сушка. Дело в том, что при контакте холодного воздуха с теплым воздух нагревается, его относительная влажность падает, что превращает его в агент сушки.

Охлаждение сырья выгружной нории 5 происходит следующим образом. Воздух нагнетается ветром в ветронагревательный патрубок 43, устанавливающийся автоматически флюгером 46 навстречу ветру. Поток проходит через приточный трубопровод 33, охлаждается холодильником. Охлажденный воздух через муфту 32 и приемные отверстия в нижней части трубы 17 шнека 14 поступает в полость последней. Наружный воздух одновременно охлаждает корпус 7 нории 5, но последний не нагревается солнцем, поскольку солнечные лучи отражаются зеркальной пленкой 28. За счет перемешивания и теплообмена сырье охлаждается. В верхней перфорированной части корпуса 7, шнека 14 и его трубы 17 происходит перемешивание сырья с холодным воздухом. Влага удаляется через отверстия в корпусе 7 и приточно-вытяжное устройство с вытяжной трубой 39, помещенной в оптически активную оболочку 40, работа которого описана выше.

Благодаря охлаждению воздуха и наличию вентронагретательного патрубка 43 в нижней части и одновременному нагреву и увлажнению воздуха, а также устройству эжектирующего патрубка 45 в верхней части внутри выгружной нории 5 создается мощный воздушный поток. Этому способствует и наличие спиралевидной ленты 20 внутри трубы 17.

Охлаждение воздушного потока происходит за счет отдачи жидкостью тепла на испарение, которое усиливается испарителем 50 в виде капиллярной ткани на нижней части корпуса 7 нории 5 и на поверхности воды 53. Нагрев последней солнечными лучами предотвращается теплоизоляционной оболочкой, малой теплопроводностью ткани испарителя 50, а также зеркальной пленкой 54, закрепленной на нижней поверхности последнего.

В ночное время происходит автоматическое доохлаждение воды 53 в емкости 34, так как холодный воздух благодаря наличию вытяжного 45 и ветронагнетательного 43 патрубков продувается через приточный трубопровод 33 и охлаждает воздух. Охлаждение воды улучшается благодаря наличию ребер 51.

В дневное время наоборот ребра 51 способствуют улучшению охлажденного воздуха, проходящего через приточный трубопровод 33. В емкости 34 в зимний период можно накопить лед. Кроме того, охлаждение воды 53 можно произвести за счет добавления соли, растворяющейся с поглощением тепла, например CaCl₂, KNO₃. За счет испарения воды 53 из емкости 34 можно произвести реутилизацию указанных солей.

Сушилка работает подобно гелиовоздушной станции, аккумулирующей ветровую и солнечную энергию, а также энергию окружающего пространства, за счет использования суточных и сезонных перепадов температуры атмосферного воздуха.

Формула изобретения

1. СУШИЛКА ДЛЯ СЫПУЧИХ И ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащая вертикальную цилиндрическую камеру, имеющую две соосно установленные с зазором цилиндрические обечайки, шнек для перемещения обрабатываемого материала, расположенный внутри камеры, устройства для загрузки и выгрузки материала, отличающаяся тем, что она снабжена приточно-вытяжным вентиляционным устройством с нагревателем, воздухозаборниками для использования энергии ветра и охладительным устройством, устройства для загрузки и выгрузки материала выполнены в виде шнековых транспортеров, имеющих корпуса из двух коаксиально расположенных с зазором обечаек, при этом валы шнеков устройств загрузки и выгрузки выполнены полыми перфорированными и заглушенными с одного из торцов, внешние обечайки загрузочного устройства и камеры выполнены светопрозрачными, а внутренние зачернены и перфорированы в нижней своей части, внешняя обечайка разгрузочного устройства имеет отражающее покрытие, а внутренняя перфорирована в верхней ее части, охладительное устройство имеет воздухозаборник, расположенный в нижней части разгрузочного устройства, соединенный с полостью вала шнека последнего посредством муфты и трубопровода, расположенного в холодильнике, воздухозаборники для использования энергии ветра имеют откидные козырьки и воздуховоды, соединенные с полостями, образованными между обечайками камеры и загрузочного устройства, а приточно-вытяжное устройство соединено с нижней частью камеры и с полостью загрузочного устройства.

2. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что холодильник выполнен в виде емкости с водой, имеющей теплоизоляцию и испаритель, последний выполнен в виде капиллярного тканевого покрытия, расположенного на поверхности воды, и перфорированную пленку, расположенную снизу покрытия.

3. Сушилка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что разгрузочное устройство снабжено капиллярным тканевым покрытием, расположенным на поверхности обечайки устройства в нижней ее части, соединенным с тканевым покрытием холодильника.

4. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что приточно-вытяжное вентиляционное устройство выполнено в виде перфорированной плиты, имеющей зачерненную верхнюю и отражающую нижнюю поверхности, светопрозрачную оболочку в виде собирательной линзы, расположенную над плитой с образованием полости, вытяжной трубы, установленной в центре светопрозрачной оболочки, имеющей светопрозрачный корпус, и увлажнителя воздуха, выполненного в виде сосуда, с фитилем, расположенным под вытяжной трубой.

5. Сушилка по п. 1 или 4, отличающаяся тем, что воздухозаборники и вытяжная труба снабжены поворотными раструбами.

6. Сушилка по п.4, отличающаяся тем, что оболочка приточно-вытяжного устройства выполнена в виде собирательных цилиндрического и сферического зеркал, расположенных на северной стороне оболочки и в нижней ее части, а собирательные линзы расположены на южной стороне оболочки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4