Устройство для низкотемпературного обезвоживания органических веществ в вакууме

 

Изобретение относится к технологическим процессам обработки веществ и материалов, в частности к устройствам для низкотемпературного обезвоживания органических веществ. Устройство содержит вакуумную камеру, в которой поярусно расположены элементы размещения и транспортировки органического продукта, систему нагрева и узлы загрузки и выгрузки органического материала. Вакуумная камера выполнена из набора герметичных секций, каждая из которых выполнена из двух оболочек, а элементы выполнены в виде расположенных друг над другом дисков с лопатками, между которыми размещены полые диски с трубчатыми каналами для теплоносителя, при этом полость диска заполнена теплопроводящим веществом и соединена с компенсатором расширения теплопроводящего вещества. Полый диск может быть выполнен С-образной формы, а трубчатые элементы полого диска могут быть образованы радиально расположенными ребрами с выполненными в них отверстиями. Технический результат заключается в повышении качества сушки органического материала, упрощении устройства, снижении его металло- и материалоемкости. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к технологическим процессам обработки вещества и материалов, в частности к устройствам для низкотемпературного обезвоживания органических веществ.

Известна установка для низкотемпературной вакуумной сушки органических веществ, содержащая вакуумную камеру с размещенными в ней транспортирующим узлом с ведущими и ведомыми барабанами, нагревательными элементами, узлами загрузки и выгрузки, причем транспортирующий узел выполнен в виде размещенных внутри камеры ленточных транспортеров, оси барабанов которых расположены по вертикали в шахматном порядке, а узел загрузки выполнен в виде ленточного транспортера, расположенного на выходе камеры и снабжен патрубками с затвором, а над окном узла загрузки дополнительно размещены вакуумный шлюз с установленным в нем шнеком (патент RU N 2064143 по кл. F 26 B 5/06 от 21.07.1993 г.).

Недостатком данного устройства является относительно низкая эффективность системы теплопередачи и теплозащиты вакуумной камеры, малый поверхностный контакт нагревательного элемента с поверхностью лотка, что ограничивает выбор необходимого для работы теплоносителя, кроме того, состав продукта после сушки не соответствует составу исходного продукта.

Наиболее близким техническим решением по отношению к заявляемому устройству является установка для низкотемпературной вакуумной сушки органических веществ, содержащая вакуумную камеру, внутри которой поярусно расположены узлы транспортировки в виде замкнутых транспортеров, под каждый из которых размещен нагреватель, узлы загрузки и разгрузки органического материала, причем устройство снабжено системой предварительного подогрева исходного органического вещества, вибраторами, установленными между ветвями каждого транспортера, и конденсационной камерой с конденсационными панелями и системой трубопроводов и элементов, обеспечивающих сбор воды в процессе сушки исходного органического материала (патент RU N 2061936 по кл. P 26 B 5/06 от 10.06.1996 г.).

Недостатком данного устройства является большая металло- и материалоемкость, относительно низкая эффективность системы теплопередачи и теплозащиты вакуумной камеры, использование относительно высоких температур сушки может изменять состав конечного сухого продукта, снижая его качество.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении качества сушки органического материала, упрощении устройства, снижении его металло- и материалоемкости.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в установке для низкотемпературного обезвоживания органических веществ в вакууме, содержащей вакуумную камеру, в которой поярусно расположены элементы для размещения и транспортировки органического продукта, систему нагрева, узел загрузки исходного материала и узел выгрузки готового продукта, вакуумная камера выполнена из набора герметичных секций, каждая из которых выполнена из двух оболочек, внешней и внутренней, образующих замкнутое пространство с возможностью его откачки, либо заполнения теплоносителя, внешняя оболочка снабжена концентричными кольцевыми ребрами жесткости, причем элементы органического продукта выполнены в виде расположенных друг над другом и закрепленных на валу дисков с лопатками и неподвижных полых дисков, расположенных между дисками с лопатками и снабженных трубчатыми каналами для теплоносителя, при этом полость диска заполнена теплопроводящим веществом и соединена с компенсатором расширения теплопроводящего вещества, выполненного в виде гибкого объемного элемента, причем полый диск может быть выполнен в виде двух половин, герметично соединенных между собой, а трубчатые концентрические каналы образованы симметричными поверхностями, предварительно сформированными на накладываемых друг на друга половинах полого диска, при этом в промежутках между трубчатыми каналами размещены замковые соединения, а на внешней стороне донной части полый диск снабжен гребенками в виде пружинных лепестков, соприкасающихся с поверхностью диска элемента транспортировки. Кроме того, полый диск может быть выполнен в виде C-образной формы, а внутренние трубчатые каналы могут быть образованы радиально расположенными жесткими ребрами с выполненными в них отверстиями.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства для низкотемпературного обезвоживания органических веществ в вакууме.

На фиг. 2 - общий вид секции вакуумной камеры.

На фиг. 3 - позиции размещения лопаток диска, закрепленного на валу.

Фиг. 4 иллюстрирует перемещение обрабатываемого продукта по поверхности полого диска и диска, закрепленного на валу.

Фиг. 5 - вариант выполнения полого диска с теплопроводящим веществом и траекторией теплоносителя по трубчатым каналам.

Фиг. 6 - вариант выполнения полого C-образного диска с теплопроводящим веществом и траекторией теплоносителя по трубчатым каналам.

Фиг. 7 - вариант выполнения полого диска с ребрами, в которых выполнены отверстия для теплоносителя.

Устройство для низкотемператуного обезвоживания органических веществ в вакууме содержит вакуумную камеру 1, состоящую из набора секций 2, в каждой из которых размещены секции 3 дисков 4 с отверстиями и размещенными на них лопатками 5. В промежутках между дисками 4 с рядами лопаток 5 размещаются полые диски 6, снабженные трубчатыми каналами 7 и рядами гребенок пружинных лепестков 8, при этом полые диски 6 объединяются в секции 9, неподвижно смонтированные внутри секций 2 вакуумной камеры 1. Секции 3 соединены между собой и закреплены на приводном валу 10 с уплотнителем 11, при этом приводной вал смонтирован на подшипниковой опоре 12 и соединен при помощи муфты 13 с приводом 14. Внутри вакуумной камеры имеется бункер 15, по внутренней поверхности которого могут скользить лопасти 16 узла выгрузки готового продукта. Лопасти 16 закреплены на приводном валу 10 и имеют возможность вращаться от единого привода 14. В верхней части вакуумной камеры имеется герметичная крышка 17 с патрубком 18, соединенным с узлом загрузки 19 исходного органического продукта. Узел загрузки может быть выполнен в виде трубопроводной системы, по которой при помощи насоса подается исходный продукт. На крышке 17 размещается патрубок 20 для откачки внутреннего объема вакуумной камеры 1, а внутри камеры размещается система нагрева 21, теплоносители которой размещаются в трубчатых каналах 7 полых дисков 6. Стенки секций 2 вакуумной камеры выполнены в виде двух половин, внешней оболочки 22 и внутренней оболочки 23, при этом внешняя оболочка 22 снабжена концентричными кольцевыми ребрами жесткости 24, а полость между оболочками 22 и 24 через патрубок 25 откачивается при помощи вакуумной системы (не показана) или же заполняется постоянно обновляемым теплоносителем.

Секции вакуумной камеры теплоизолируются при помощи теплоизолирующих съемных колец 26. В нижней части камеры на бункере 15 смонтирован шлюз 27, под которым располагается конвейер 28. Герметичная секция 2 включает в себя несколько дисков 4 и столько же полых дисков 6. Диски 4 закреплены на корпусе 29 в виде трубы, а полые диски в указанной секции закреплены на кронштейнах 30, которые через пружинные элементы 31 базируются на опорах 32 секции 2. На торцевых плоскостях полых дисков 6 и дисков 4 выполнены отверстия 33, через которые обрабатываемый продукт может проваливаться на ниже расположенные диски 4 и 6, причем диски 4 через базовые площадки соединяются между собой болтами 34, а секции 2 снабжены фланцем 35, при помощи которого отдельные секции 2 камеры соединяются между собой, образуя вакуумную камеру 1.

Лопатки 5 дисков 4 имеют различную высоту (I, III, V, VII) и могут быть выполнены в виде грабель также различной высоты (II, IV, VI, VIII). Полый диск 6 (фиг. 5) заполнен теплопроводящим веществом 36, а трубчатые каналы представляют собой набор концентричных трубопроводов 37 со входом и выходом в виде штуцера 38, герметично соединенного с внешней системой нагрева. Внутренняя поверхность полого диска 6 соединяется с гибким объемным элементом 39, выполненного в виде сильфона, имеющему возможность компенсировать расширение теплопроводящего вещества 36.

Полый диск 6 может быть выполнен в виде C-образного диска для удобства съема с корпуса 29 и состоит из двух половин 40 и 41, герметично соединенных между собой в месте стыка 42, например при помощи сварки. Трубчатые каналы в этом варианте образованы симметричными поверхностями, предварительно сформированными на накладываемых друг на друга верхней и нижней половинах диска. В промежутках между трубчатыми каналами размещаются замковые соединения 43 в виде Т-образных пазов и выступов. Трубчатые каналы 7 также имеют штуцеры 38. На фиг. 6 стрелками показан траектория, которая определяется предварительно сформированными каналами 7 и герметичными пробками 44.

Полый диск, представленный на фиг. 7, образован собственно диском 45, обечайкой 46 и нижним основанием 47. Между плоскостями диска 45 и нижним основанием 47 размещены жесткие ребра 48, герметично соединенные с верхней и нижней плоскостью диска.

В ребрах 48 выполнены отверстия, через которые проходит теплоноситель, заполняющий все свободное пространство 49 между ребрами 48. Траектория движения теплоносителя показана стрелками 50.

Устройство работает следующим образом.

Исходный органический продукт при помощи узла загрузки 19 через патрубок 18 поступает в верхнюю секцию 9 полых дисков, и после откачки камеры до требуемого давления секции дисков 4 при помощи приводного вала 10 приводятся во вращение. Диски 4 с рядами лопаток 5, захватывая обрабатываемый продукт 51 на разную глубину, по ходу своего движения перемещают его к отверстиям в полых дисках 6, а ряды гребенок 8 перемещают обрабатываемый продукт на поверхность диска 4. Вращение секции дисков 4 позволяет непрерывно перемешивать, разгребать обрабатываемый продукт и перемещать его с верхнего ряда дисков 4 и полых дисков 6 к дискам, расположенным ниже, собирая при помощи лопастей 16 готовый продукт в бункере 15. Обрабатываемый продукт и вся конструкция дисков 4 и 6 нагреваются до требуемой рабочей температуры при помощи системы нагрева 21, теплоносители которого размещаются в трубчатых каналах полых дисков 6. Выгрузка готовой продукции осуществляется через шлюз 27 на конвейер 28.

Благодаря тому что обработка исходного органического материала осуществляется в вакууме при температуре от 55 до 130^oC, происходит разделение исходного материала на конечный продукт влажностью от 1% до 55%, технически чистую воду, пригодную для повторного использования, и незначительный газообразный выброс. При этом состав готового продукта (минеральные составляющие) соответствует составу исходного продукта, т.е. по существу происходит лишь обезвоживание исходного продукта с сохранением всех минеральных компонентов.

Формула изобретения

1. Устройство для низкотемпературного обезвоживания органических веществ в вакууме, содержащее вакуумную камеру, в которой поярусно расположены элементы для размещения и транспортировки органического продукта, систему нагрева, узел загрузки исходного материала и узел выгрузки готового продукта, отличающееся тем, что вакуумная камера выполнена из набора герметичных секций, каждая из которых выполнена из двух оболочек, внешней и внутренней, образующих замкнутое пространство с возможностью его откачки, либо заполнения теплоносителем, внешняя оболочка снабжена концентричными кольцевыми ребрами жесткости, причем элементы выполнены в виде расположенных друг над другом и закрепленных на валу дисков с лопатками и неподвижных полых дисков, расположенных между дисками с лопатками и снабженных трубчатыми каналами для теплоносителя, при этом полость диска заполнена теплопроводящим веществом и соединена с компенсатором расширения теплопроводящего вещества, выполненного в виде гибкого объемного элемента.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что полый диск выполнен в виде двух половин, герметично соединенных между собой, причем трубчатые концентрические каналы образованы симметричными поверхностями, предварительно сформированными на накладываемых друг на друга половинах полого диска, а в промежутках между трубчатыми каналами размещены замковые соединения.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что полый диск на внешней стороне донной части снабжен гребенками в виде пружинных лепестков, соприкасающихся с поверхностью диска, закрепленного на валу.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что полый диск выполнен С-образной формы.

5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что трубчатые каналы полого диска образованы радиально расположенными ребрами с выполненными в них отверстиями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7