Вентилируемый бункер для зерна

 

Изобретение относится к устройствам для обработки и хранения продуктов полеводства и садоводства и может найти применение в сельском хозяйстве. Вентилируемый бункер для зерна включает вертикальный перфорированный корпус 1, наружный герметичный кожух 2, напорно-распределительную систему, соединенное с ней воздухоотсасывающее устройство, состоящее из вентилятора 23 с калорифером 22, и узлы подачи и вывода зерна. Бункер снабжен дозатором и отражателем 8, пространство между корпусом и кожухом разделено горизонтальными перегородками 9 на три коллектора, причем средний 11 и нижний 12 соединены между собой посредством калорифера. Напорно-распределительная система выполнена в виде установленных в шахматном порядке пятигранных коробов 19 с открытым днищем, а узел загрузки - в виде подъемной трубы 30, нижний конец которой помещен в дозатор и снабжен эжектором с соплом, сообщенным через дополнительный вентилятор 3 с калорифером 22, при этом верхняя часть трубы 30 ориентирована по оси бункера и подведена к отражателю 8, расположенному в верхней части корпуса. 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для обработки и хранения продуктов полеводства и садоводства и может найти применение в сельском хозяйстве для сушки зерна.

Известна установка для удаления свободной влаги из семян, принцип работы которой заключается в одновременном воздействии на семена неподогретого воздушного потока и поля коронного разряда [1].

Применение поля коронного разряда позволяет во многих случаях значительно ускорить сушку материалов, однако этот способ требует значительных расходов электроэнергии (от 2,5 до 5 кВт ^. ч на 1 кг испаренной влаги). Как показывают подсчеты, сушка в поле коронного разряда, даже при оптимальных условиях, в настоящее время для большинства материалов оказывается дороже конвективной в несколько (3-4) раз. Поэтому использование данной установки для массовой сушки дешевых материалов, в том числе и зерна, не представляется возможным.

Кроме того, к недостаткам данной установки следует отнести более сложное оборудование и обслуживание, а также необходимость соблюдения дежурным персоналом строгих правил по технике безопасности, связанных с эксплуатацией установки, работающей под высоким напряжением.

Известен аппарат для термической обработки зерна, содержащий цилиндрический корпус с плоской газораспределительной решеткой, под которой установлен лопастной ротор, причем ось ротора совпадает с осью корпуса и перпендикулярна плоскости решетки, а угол наклона его лопастей к оси составляет 60-70^о [2].

Основным недостатком данного аппарата является неравномерный напор по площади решетки. При этом толщина слоя продукта в процессе продувания его теплоносителем различна (явление каналообразования), что может привести к образованию застойных зон, неравномерной сушке зерна и возгоранию последнего. Кроме того, недостатками установки являются: большие расходы электроэнергии для создания значительных давлений (300-500 мм вод.ст.), необходимых для кипения слоя, а также измельчение зерен в сушилке.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является вентилируемый бункер преимущественно для сушки зерна, включающий перфорированный корпус с установленными в нем пробоотборниками, наружный герметичный кожух, установленный с зазором относительно корпуса, воздухораспределительную трубу, соединенную с ней воздухоподающую систему, укрепленную в днище корпуса выпускную заслонку и воздухоотсасывающую систему с вентилятором, связанным с перфорированной кольцевой трубой, размещенной на дне кожуха [3].

Известный аппарат обладает существенным недостатком - это низкое качество высушиваемого зерна. Указанный недостаток обусловлен следующими причинами. Прогрев кольцевого слоя дисперсного материала при движении теплоносителя от центра к периферии очень неравномерен: непосредственно у центральной воздухоподводящей трубы материал перегревается, а на выходе из слоя не догревается. Это происходит из-за того, что площадь поверхности центральной трубы значительно меньше площади корпуса бункера, т.е. по мере продвижения сушильного агента в глубь слоя его скорость и объемный расход, проходящий через единицу площади, уменьшается и, следовательно, снижается удельный тепловой поток, затрачиваемый на нагрев.

Известно, что количество испаренной влаги пропорционально количеству подведенного к влажному материалу тепла, а равновесное влагосодержание при прочих равных условиях определяется температурой материала. Таким образом, при работе рассматриваемого бункера зерно у воздухоподающей трубы оказывается пересушенным, а на выходе из слоя (у корпуса бункера) - недосушенным. В результате этого готовое зерно получается очень неоднородным по влагосодержанию, что снижает его потребительские характеристики ( например, всхожесть, стойкость белкового комплекса и т.д.).

Неравномерный нагрев обуславливается также значительной толщиной слоя обрабатываемого материала.

Другим недостатком рассматриваемого бункера является периодичность его работы. Конструкция бункера не позволяет проводить одновременно сушку и охлаждение зерна.

Целью изобретения является повышение качества перерабатываемого зерна за счет обеспечения равномерного нагрева последнего в процессе сушки, а также организация непрерывной работы бункера за счет одновременного проведения в нем стадий сушки и охлаждения.

Указанная цель достигается тем, что в известном вентилируемом бункере, предназначенном преимущественно для сушки зерна и включающем вертикальный перфорированный корпус, наружный герметичный кожух, напорно-распределительную систему, соединенное с ней воздухоотсасывающее устройство, состоящее из вентилятора с калорифером и узлов подачи и вывода зерна, бункер снабжен дозатором и отражателем, пространство между корпусом и кожухом разделено горизонтальными перегородками на три коллектора, причем средний и нижний соединены между собой посредством калорифера. Напорно-распределительная система выполнена в виде установленных в шахматном порядке пятигранных коробов с открытым днищем. Узел нагрузки выполнен в виде подъемной трубы, нижний конец которой помещен в дозатор и снабжен эжектором с соплом, сообщенным через дополнительный вентилятор с калорифером, при этом верхняя часть трубы ориентирована по оси бункера и подведена к отражателю, расположенному в верхней части корпуса. Сопло сообщено через дополнительный вентилятор с калорифером.

Рациональное расположение распределительных коробов, по которым подводится и отводится сушильный агент; подача в бункер предварительно подогретого зерна; плотная и равномерная упаковка зерна в бункере, обладающая к тому же незначительным гидравлическим сопротивлением, и размещение охладительной ступени в бункере позволяют повысить качество перерабатываемого зерна за счет обеспечения равномерного прогрева и организовать работу бункера в непрерывном режиме.

Таким образом, предлагаемый бункер соответствует критерию изобретения "новизна".

При изучении других технических решений в данной области техники признаки, отличающие предлагаемое изобретение от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают предлагаемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена общая схема бункера; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг. 1.

Вентилируемый бункер для зерна содержит вертикальный прямоугольный корпус 1, наружный герметичный кожух 2, напорно-распределительную систему, воздухоотсасывающее устройство, дополнительный вентилятор высокого давления 3 и узлы подачи и вывода зерна.

Корпус 1 снабжен коническим днищем 4 с выгрузочным патрубком 5 и конической крышкой 6 с технологическим патрубком 7. В крышке 6 установлен отражатель 8. Стенки корпуса 1, заключенные в кожух 2, перфорированы, форма отверстий соответствует форме пятигранных коробов.

Пространство между корпусом 1 и кожухом 2 разделено горизонтальными перегородками 9 на три коллектора: верхний 10 и средний 11 служат для перемещения сушильного агента в I и II ступени сушки, а нижний коллектор 12 - для перемещения холодного наружного воздуха в охладительную ступень III. Коллекторы снабжены технологическими патрубками: подвода 13 и вывода 14 холодного воздуха; подвода 15 и вывода 16 сушильного агента во второй ступени сушки; подвода 17 и вывода 18 сушильного агента в первой ступени сушки.

Напорно-распределительная система состоит из 12 чередующихся подводящих и отводящих рядов распределительных коробов 19. Короба представляют собой металлические каналы пятигранной формы с открытой нижней стороной, установленные в шахматном порядке. В каждом подводящем ряду установлено по 5 коробов, а в отводящем - по 4 короба и два полукороба 20. Короба с одной стороны сообщаются через перфорацию стенок корпуса 1 с соответствующими коллекторами, а с другой стороны прикреплены к глухому участку стенки.

На каждую ступень обработки зерна в бункере таким образом приходится по четыре ряда распределительных коробов, соответственно по два подводящих и два отводящих ряда.

Воздухоотсасывающее устройство содержит тканевый фильтр очистки наружного воздуха 21, электрический калорифер 22, центробежный вентилятор 23. Калорифер снабжен следующими технологическими патрубками: 24 подачи холодного воздуха, 25 вывода сушильного агента по II ступень сушки и 26 вывода транспортирующего агента в узел загрузки.

Узел подачи зерна включает передвижной ленточный транспортер 27, дозатор 28, закрепленный на днище 4 корпуса 1, лопастной затвор 29 и подъемную трубу 30. Нижний конец трубы помещен в дозатор 28 и снабжен эжектором 31 с соплом 32. Эжектор 31 установлен на трубе 30 с возможностью вертикального перемещения для регулирования расхода подаваемого материала путем изменения зазора между эжектором и соплом. Верхний конец трубы ориентирован по оси корпуса бункера и подведен к отражателю 8. Сопло эжектора подключено через дополнительный вентилятор высокого давления 3 к патрубку 26 калорифера 22.

Узел выгрузки зерна состоит из лопастного затвора 33, расположенного в выгрузочном патрубке 5, и передвижного ленточного транспортера 34.

Вентилируемый бункер для зерна работает следующим образом.

Включают электрический калорифер 22, приводы транспортера 27, затвора 29 и вентилятора 3. Исходное зерно транспортером 27 через затвором 29 загружается в дозатор 28, где засасывается струей горячего воздуха, истекающей из сопла 32, и через эжектор 31 транспортируется, одновременно нагреваясь, по подъемной трубе 30. На выходе из трубы зерно отражается от отбойника 8 и равномерно рассыпается в бункере. Предварительный нагрев зерна позволяет проводить процесс сушки в более мягком режиме за счет уменьшения разницы между температурой сушильного агента и зерна, подаваемого на сушку, что положительно сказывается на потребительских свойствах зерна (например, всхожести).

После заполнения бункера подачу исходного зерна уменьшают и включают привод вентилятора 23. Холодный воздух, засасываемый вентилятором 23, очищается в фильтре 21 от пыли и через патрубок 13 и питающую часть коллектора 12 проходит в подводящие короба, пронизывает слой материала и поступает в отводящие короба, из которых через сборную часть коллектора 12 и патрубок 14 направляется в калорифер 22. Из калорифера часть нагретого воздуха (далее сушильный агент) подается вентилятором 3 к активному соплу 32 эжектора 31, а другая через патрубок 15 - во II ступень сушки. Сушильный агент проходит через слой зерна, выводится через патрубок 16 и поступает через патрубок 17 в I ступень сушки, из которой через патрубок 18 забирается и выбрасывается вентилятором 23 наружу.

Зерно движется в бункере в виде сплошных тонких слоев, проходя последовательно I, II ступени сушки и охладительную ступень III. Скорость движения определяется количеством обработанного материала, отбираемого из бункера. Отбор зерна производится непрерывно через лопастной затвор 33. Обработанный продукт перемещается на склад с помощью передвижного транспортера 34.

В пусковой период материал, располагающийся во II ступени сушки и в охладительной ступени III, возвращается на доработку. В рабочем режиме подачу исходного зерна в бункер регулируют в зависимости от количества отбираемого материала. В свою очередь, количество отбираемого из бункера материала определяется временем, необходимым для полной обработки зерна.

Снабжение бункера коллекторами подвода и отвода теплоносителя, образованными кожухом 2, стенками корпуса 1 и горизонтальными перегородками 9, благодаря малому гидравлическому сопротивлению этих узлов, позволяет осуществлять равномерный подвод теплоносителя ко всем распределительным элементам, выполнение которых в виде пятигранных коробов с открытым днищем, равномерно расположенных в объеме бункера, обеспечивает однородный нагрев и охлаждение обрабатываемого материала и, как следствие этого, высокую однородность его по остаточному влагосодержанию, что определяет высокое качество продукта.

Кроме того, установка калорифера между средним и нижним коллекторами позволяет использовать четыре ряда распределительных коробов в качестве охлаждающей ступени, обеспечивая тем самым непрерывный режим работы бункера, высокое качество обрабатываемого зерна и снижение теплозатрат на нагрев воздуха в калорифере (за счет предварительного нагрева воздуха при охлаждении зерна).

Пример. Характеристики напорно-распределительной системы: Количество коробов в одном ряду, шт. 5 Число рядов, шт. 12 Общее количество коробов в бункере, в том числе подво- дящих, шт. 30 отводящих, шт. 30 Площадь сечения короба, м² 0,0055 Общая площадь сечения подводящих коробов в кол- лекторе, м² 0,055 Общая площадь сечения отводящих коробов в кол- лекторе, м² 0,055 Скорость воздуха на входе и выходе из коробов, м/c не более 3 Параметры бункера: Высота, соответствую- щая одному ряду коро- бов (высота короба, расстояние между коробами), м 0,2 Высота бункера (без крышки и днища), м 2,4 Ширина бункера, м 1 Длина короба, м 1 Рабочий объем, м³ 2,4 Объем, занимае- мый коробами, м³ 0,33 Объем, занимае- мый зерном, м³ 2,07 Масса зерна (при ρ_зерна =750 кг/м³), кг 1500 Продолжительность пребывания зерна, ч 0,36 Напряжение объ- ема бункера по влаге, кг/(м^{3 .}ч) 43,3 Производительность бункера, т/ч 4,2 Ширина питающей и сборной частей коллекторов, м 0,3 Технологические параметры процесса обработки зерна: Объемный расход воздуха (для охла- дительной ступени и I, II ступеней суш- ки), м³/ч 500-550 Воздух: Температура воз- духа, поступающего в охладительную III ступень, ^оС 10-20 Температура на выходе из охлади- тельной ступени, ^оС 50-60 Температура сушильного агента, поступающего во II ступень сушки, ^оС 150 Температура су- шильного агента, поступающего в I ступень сушки, ^оС 120 Температура отра- ботанного сушиль- ного агента, выходя- щего из I ступени сушки, ^оС 80-90 Температура транс- портирующего агента (горячего воздуха), подавае- мого к активному соплу эжектора, ^оС 140-150 Расход теплоты на нагревание воздуха в калори- фере, кВт 18-19 Зерно: Температура зерна, подаваемого в дозатор, ^оС 20 Температура зерна на выходе из пода- ющей трубы, ^оС 50-60
Распределение температур в слое зерна: На уровне второго ряда коробов (сверху, по пяти точкам), ^оС 52; 51; 51, 5;
51, 8; 51, 3 На уровне четвер- того ряда, ^оС 58; 57, 8; 58, 2;
57, 3; 58 На уровне шес- того ряда, ^оС 65; 66; 66, 2;
66, 2; 65 На уровне вось- мого ряда, ^оС 72; 73; 74;
73,5; 72,5 На уровне деся- того ряда, ^оС 43,2; 47,5;
48; 47,3; 48,2 На уровне две- надцатого ряда, ^оС 32; 33; 33;
32.5; 33 Температура зерна на выходе из бункера, ^оС 25-28 Влажность зерна при поступлении в бункер, % 20-21 Влажность зерна при выходе из I ступени, % 17-25 Влажность зерна при выходе из II ступени, % 14-17 Влажность зерна при выходе из охладительной III ступени, % 14
По совокупности технико-экономических показателей за базовый объект был принят бункер-прототип. Использование предлагаемого бункера позволит по сравнению с прототипом:
обеспечить одноразовый нагрев и охлаждение зерна (см. пример конкретного выполнения) в процессе его обработки и, как следствие этого, высокую однородность его по остаточному влагосодержанию, что определяет высокое качество конечного продукта;
организовать работу бункера в непрерывном режиме.

Формула изобретения

ВЕНТИЛИРУЕМЫЙ БУНКЕР ДЛЯ ЗЕРНА, включающий вертикальный перфорированный корпус, наружный герметичный кожух, напорно-распределительную систему, соединенное с ней воздухоотсасывающее устройство, состоящее из вентилятора с калорифером, и узлы подачи и вывода зерна, отличающийся тем, что, с целью повышения качества перерабатываемого зерна, бункер снабжен дозатором и отражателем, пространство между корпусом и кожухом разделено горизонтальными перегородками на три коллектора, причем средний и нижний соединены между собой посредством калорифера, напорно-распределительная система выполнена в виде установленных в шатматном порядке пятигранных коробов с открытым днищем, а узел подачи - в виде подъемной трубы, нижний конец которой помещен в дозатор и снабжен эжектором с соплом, сообщенным через дополнительный вентилятор с калорифером, при этом верхняя часть трубы ориентирована по оси бункера и подведена к отражателю, расположенному в верхней части корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3