Устройство для воздушной обработки и транспортировки материала

 

Предложенное устройство может быть использовано в различных отраслях для термической воздушной обработки и транспортировки материала, состоящего из отдельных изделий или крупинок твердого материала, по меньшей мере, в частично псевдоожиженном слое. Устройство содержит желоб с перфорированным дном для материала и средства создания восходящего потока воздуха или газа через дно желоба и указанный материал. Дно желоба расположено с возможностью перемещения из начального положения в направлении транспортировки материала и в противоположном направлении. Причем при перемещении в направлении, противоположном направлению транспортировки материала, дно желоба имеет ускорение относительно материала, превышающее максимальное ускорение, которое оно имеет относительно окружающих его частей устройства при перемещении в направлении транспортировки материала. Данное устройство высокоэффективно, а также сравнительно дешево в изготовлении и обслуживании. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ Изобретение относится к устройству для обработки и транспортировки материала, состоящего из кусковых изделий или крупинок твердого материала, по меньшей мере в частично псевдоожиженном слое, которое содержит желоб с перфорированным дном для материала и средства создания восходящего потока воздуха или газа через указанное дно и указанный материал.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И ПРОБЛЕМЫ При термической воздушной обработке продуктов питания в промышленных масштабах используются устройства непрерывного действия для воздушной обработки, принцип работы которых часто основан на использовании псевдоожиженного слоя. Под термической воздушной обработкой здесь подразумевается охлаждение или замораживание при помощи холодного воздуха или газа, нагревание, сушка или увлажнение при помощи горячего воздуха, газа или пара и т.д. В связи с этим продукт, обрабатываемый воздухом, проходит непрерывную последовательность технологических операций и в первом месте переходит в псевдоожиженный слой, с тем чтобы далее в псевдоожиженном слое перемещаться во второе место. По достижении второго места продукт уже обработан и выходит из псевдоожиженного состояния. В устройстве воздух, посредством которого осуществляется обработка, протекает снизу вверх через перфорированное дно желоба и через материал, находящийся на этом дне, посредством чего достигается псевдоожижение материала. В псевдоожиженном состоянии теплопередача является очень высокой, благодаря чему обработка (замораживание/нагревание) происходит быстро и эффективно.

В действительно псевдоожиженном состоянии транспортировка продукта из первого места во второе происходит автоматически, то есть материал засыпают в первом месте, а во втором месте обеспечивают его перетекание через боковую стенку/край (переливное приспособление). Между этими местами материал благодаря псевдоожижению ведет себя как жидкость. Часто, однако, бывает невозможно получить действительно псевдоожиженный слой, например, когда обрабатываемый материал состоит из мелких, тяжелых и/или неоднородных продуктов. Причина этого заключается в том, что невозможно постоянно контролировать поток воздуха, проходящий через слой, для выполнения сразу нескольких условий, а именно охлаждение/нагревание продукта до нужной температуры, исключение повреждения продукта и его транспортировка. В результате слой псевдоожижен лишь частично (наполовину), и в этом случае продукт полностью или частично остается на перфорированном дне желоба.

Известно несколько устройств, в которых, кроме всего прочего, в связи с описанными выше проблемами предприняты некоторые меры для улучшения транспортировки материала. В известных устройствах перфорированная пластина вместе с ее боковыми стенками/краями, то есть желоб или только его перфорированное дно, приводится в движение с совершением симметричных перемещений вперед и назад в направлении транспортировки материала. Такое встряхивание направлено на лучшее распределение материала и уменьшение его слипания, при этом транспортировка упрощается вследствие эффекта псевдоожижения. В других аналогичных устройствах такого типа желоб вместо этого встряхивается в вертикальном направлении для получения того же эффекта.

Следующий способ решения проблемы заключался в оборудовании устройства бесконечной сетчатой конвейерной лентой, при этом часть этой ленты, перемещающаяся в направлении транспортировки материала, расположена над перфорированным дном желоба, в то время как часть ленты, совершающая обратный ход, расположена под ним. В другом варианте конвейерная лента может быть изготовлена (обычно из пластмассы) таким образом, что она представляет собой одновременно и конвейерную ленту, и перфорированное дно желоба.

В некоторых простых устройствах перфорированное дно желоба вообще отсутствует, а имеется только сетчатая конвейерная лента.

Известное устройство описанного выше типа представлено в патенте США 4283923. Данное устройство содержит как пластину, на которой находится псевдоожиженный слой, так и сетчатую конвейерную ленту, расположенную над пластиной, причем конвейерная лента расположена с возможностью встряхивания симметрично вперед и назад в направлении транспортировки материала.

В патенте США 4628838 описано устройство для сжигания материала в псевдоожиженном слое, причем фильтровальная пластина, служащая воздухопроницаемым основанием для псевдоожиженного слоя, расположена с возможностью совершения колебаний, так что возникает турбулентное псевдоожижающее движение, а транспортировка сжигаемого материала от загрузочного конца к разгрузочному концу облегчена.

В патенте США 4821654 описана печь с псевдоожиженным слоем, которая, как указано в патенте, служит для термомеханического восстановления литейного песка. В патенте также указано, что псевдоожижающий эффект усиливается при помощи вибрации нижней части слоя, причем вибрация также помогает транспортировать песок от загрузочного конца к разгрузочному концу.

Еще одно устройство, предназначенное для замораживания продуктов питания в псевдоожиженном слое, описано в патенте США 5447040, кл. F 28 G 1/00, опубликованном 05.09.1995. По совокупности существенных признаков указанное устройство наиболее близко настоящему изобретению. Конвейерная лента в нем установлена с возможностью приведения в движение по меньшей мере периодически в направлении, противоположном направлению транспортировки продуктов питания. В патенте указано, что создание такого движения направлено на предотвращение образования кусков льда.

Конечно, применение вышеназванных способов и устройств в принципе дает хорошие результаты, но изготовление этих устройств обходится дорого, они требуют сложного технического обслуживания, и, кроме того, их очистка является затруднительной. Обеспечение чистоты устройств очень важно, особенно при использовании их в пищевой промышленности.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Целью настоящего изобретения является создание устройства предпочтительно для непрерывной обработки и транспортировки материала, состоящего из кусковых изделий или крупинок твердого материала по меньшей мере в частично псевдоожиженном слое, в котором упомянутые выше проблемы полностью или отчасти устранены.

Таким образом, предложено устройство в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения, в котором для эффективной транспортировки материала, по меньшей мере частично перемещаемого дном желоба, используется встряхивание дна желоба вперед и назад в направлении транспортировки материала. В частности, в частично псевдоожиженном слое, то есть когда псевдоожижения, обеспечиваемого восходящим потоком воздуха, недостаточно для того, чтобы материал перетекал подобно текучей среде, встряхивание/перемещение на части дна желоба помогает эффективно перемещать материал в направлении его транспортировки.

Предложенное устройство для обработки и транспортировки материала, состоящего из отдельных изделий или крупинок твердого материала по меньшей мере в частично псевдоожиженном слое, содержит желоб с перфорированным дном для материала и средства создания восходящего потока воздуха или газа через дно желоба и указанный материал. Дно желоба в данном устройстве расположено с возможностью перемещения из начального положения в направлении транспортировки материала и в противоположном направлении, причем при перемещении в направлении, противоположном направлению транспортировки материала, дно желоба имеет ускорение относительно материала, превышающее максимальное ускорение, которое оно имеет относительно окружающих его частей устройства при перемещении в направлении транспортировки материала.

Предлагаемое устройство сравнительно дешево в изготовлении и обслуживании, так как отсутствует потребность в конвейерное ленте или в механизме для ее привода. Очистка значительно упрощена, так как можно избавиться от труднодоступных мест, например зон на направляющих ленты, расположенных под ней, добраться до которых можно лишь демонтировав оборудование. Так как обеспечены значительно лучшие гигиенические условия, чем при использовании устройств с конвейерными лентами, то предлагаемое устройство может использоваться для новых назначений.

Принцип транспортировки в предлагаемом устройстве основан на том, что дно желоба приводится в движение в направлении транспортировки материала с ускорением, которое является недостаточным для преодоления силы статического трения между транспортируемым материалом и дном желоба. Таким образом, во время перемещения в направлении транспортировки материала дно желоба переносит материал. Когда же дно желоба дошло до конечного положения перемещения, направление движения меняется, причем при перемещении в направлении, противоположном направлению транспортировки материала, создается ускорение, достаточно большое для преодоления силы статического трения, существующего между транспортируемым материалом и дном желоба. При этом материал приводится в движение относительно дна желоба.

Следует отметить, что все указанные ускорения относятся к абсолютным величинам, а их направление очевидно из контекста.

В соответствии с одним аспектом изобретения дно желоба расположено с возможностью перемещения на одинаковое расстояние в направлении транспортировки материала и в противоположном направлении, при этом оно не совершает никакого результирующего перемещения ни в направлении транспортировки материала, ни в противоположном направлении.

Дно желоба может состоять из перфорированной пластины или удлиненного направляющего устройства, предпочтительно из однородного полимерного материала, и иметь переливное приспособление.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения дно желоба при перемещении в направлении транспортировки материала расположено с возможностью регулирования таким образом, что оно в течение всего времени или преимущественно всего времени не имеет какого-либо ускорения или скорости относительно транспортируемого материала, а при перемещении в направлении, противоположном направлению транспортировки материала, оно в течение всего времени или его части имеет ускорение относительно транспортируемого материала.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения ускорение дна желоба в направлении транспортировки материала относительно окружающих его частей устройства в течение всего времени или преимущественно всего времени составляет менее μ_s×g, где μ_s - коэффициент статического трения между дном желоба и материалом, а g - гравитационная постоянная, так что ускорение между дном желоба и материалом составляет 0 м/с², в то время как ускорение дна желоба относительно материала в направлении, противоположном направлению транспортировки материала, превышает μ_s×g по меньшей мере во время некоторой части перемещения в указанном противоположном направлении предпочтительно в начальной стадии при изменении направления перемещения дна желоба, при этом материал приводится в движение относительно дна желоба.

После приведения материала в движение относительно дна желоба ускорение дна желоба относительно материала в направлении, противоположном направлению транспортировки материала, может превышать μ_d×g, где μ_d - коэффициент динамического трения между дном желоба и материалом.

В соответствии с другим аспектом изобретения транспортировка материала по дну желоба происходит только вследствие перемещения дна желоба с различными ускорениями соответственно в направлении транспортировки материала и в противоположном направлении и благодаря эффекту псевдоожижения. Отличительным свойством настоящего изобретения является то, что для транспортировки не требуется никаких дополнительных источников энергии, например в виде сетчатых конвейерных лент с результирующим перемещением в направлении транспортировки материала, потока газа-носителя в направлении транспортировки материала или чего-либо подобного. Однако в действительности нет никаких препятствий для создания устройств, в которых настоящее изобретение было бы объединено с подобными средствами.

В предпочтительном случае дно желоба в дополнение к указанным перемещениям с различными ускорениями в направлении транспортировки материала и в противоположном направлении расположено с возможностью перемещения в принципе с одинаковыми ускорениями соответственно в направлении транспортировки материала и в противоположном направлении со скоростью 45-180 циклов в минуту, предпочтительно 55-150 циклов в минуту, и еще более предпочтительно 65-130 циклов в минуту, при этом указанные перемещения с различными ускорениями совершаются со скоростью 0,1-60 циклов в минуту, предпочтительно 1-30 циклов в минуту, и еще более предпочтительно 1,5-20 циклов в минуту.

Указанные средства создания восходящего потока воздуха или газа могут быть выполнены с возможностью формирования импульсов в указанном потоке предпочтительно с частотой 60-90 импульсов в минуту.

В некоторых случаях указанный поток воздуха или газа предназначен для обработки материала, предпочтительно его охлаждения, замораживания, сушки, увлажнения или нагревания. Кроме того, устройство может использоваться для сжигания материала в сочетании с его транспортировкой по меньшей мере в частично псевдоожиженном состоянии.

В соответствии с другим вариантом выполнения изобретения непосредственно под указанным дном желоба расположено второе дно желоба, имеющее поперечные отверстия и лежащий между ними однородный материал и расположенное с возможностью встряхивания предпочтительно симметрично вперед и назад в направлении транспортировки материала предпочтительно с частотой 20-180 циклов в минуту. Эти циклы вызывают мгновенное уменьшение потока воздуха во время каждого такого цикла, при этом обрабатываемый и транспортируемый материал опускается или по меньшей мере перемещается вертикально вниз с частотой, равной частоте циклов.

Второе нижнее дно желоба может быть расположено с возможностью перемещения относительно верхнего дна желоба и выполнено так, что скорость потока воздуха через двойное дно желоба частично ограничена, а величину этой скорости можно регулировать. Путем частичного ограничения воздуха увеличивается поток воздуха в тех зонах, где течение воздуха не ограничено, при этом полный поток воздуха, протекающий через слой продукта, имеет заданную величину. В связи с этим уменьшается слипание материала благодаря тому, что материал приводится в движение в вертикальном направлении и ударяется о дно желоба при падении вниз из-за временного ограничения восходящего потока воздуха.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Изобретение описано ниже, начиная с предпочтительного примера, относящегося к морозильной камере, со ссылками на чертежи, на которых: фиг. 1 изображает поперечный разрез установки для непрерывного замораживания пищевых продуктов по меньшей мере в частично псевдоожиженном слое в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения, фиг.2А изображает поперечный разрез дна желоба, входящего в состав установки, показанной на фиг.1, по линии А-А в направлении транспортировки материала, причем дно желоба находится в начальном положении своего перемещения, фиг. 2В изображает то же дно желоба, что и на фиг.2А, но в конце его перемещения, фиг. 2С изображает то же дно желоба, что и на фиг.2А и В, вернувшееся в начальное положение своего перемещения, фиг. 3 изображает дно желоба в соответствии с фиг.2А-С, на котором отмечена часть, показанная на фиг.3А и В,
фиг.3А изображает в поперечном разрезе один вариант выполнения изобретения, в котором под первым дном желоба, показанным на фиг.1-2, может быть с возможностью перемещения расположено второе дно 9 желоба,
фиг. 3В изображает то же дно желоба, что и на фиг.3А, но в противоположном конечном положении его перемещения.

В установке, показанной на фиг.1, теплоизолированный корпус обозначен номером 1 позиции. Материал 7, обрабатываемый в указанной установке, в показанном примере - продукты питания, подлежащие замораживанию, проходит через нее в виде слоя в направлении, перпендикулярном плоскости листа чертежа, по перфорированному дну 5 желоба. По меньшей мере одним вентилятором 3 создается поток воздуха по меньшей мере для частичного псевдоожижения слоя материала. Воздушный поток проходит через дно 5, материал 7 и далее по меньшей мере через одну охлаждающую батарею 2, в которой его температура понижается, после чего воздух снова направляется к вентилятору и далее через дно желоба и указанный материал.

Материал 7, то есть продукты питания, подлежащие замораживанию, например, горох, кукуруза, цветная капуста, тонкие ломтики овощей или фруктов, брокколи и т.д., загружают в установку в первом месте В (фиг.2А-С). Материал перемещают по дну 5 во второе место С, где он покидает это дно, выходя поверх боковой стенки/края 6. Так как поток воздуха проникает снизу сквозь слой 7 материала, то образуется по меньшей мере полупсевдоожиженный слой. Вследствие эффекта псевдоожижения материал частично автоматически перемещается из места В в место С по мере засыпания нового материала в месте В и высыпания обработанного материала в месте С. Так как вследствие описанных ранее проблем идеального псевдоожижения не происходит, то при транспортировке требуется содействие, которое и можно обеспечить с помощью настоящего изобретения. Обычно время транспортировки, то есть продолжительность пребывания материала в устройстве, в зависимости от продукта составляет примерно от 5 до 25 минут.

Дно 5 состоит из перфорированной пластины или удлиненного направляющего устройства, предпочтительно из однородного полимерного материала, например из пластмассы или тефлона. Перфорация представляет собой как правило отверстия размером 2-7 мм, центры которых расположены на расстоянии 5-30 мм друг от друга. Пластина или дно желоба соответственно имеет толщину около 15 мм и длину около 3-15 метров. Обычно площадь дна желоба не превышает 30 м². Дно 5 в соответствии с настоящим изобретением расположено с возможностью возвратно-поступательного перемещения назад и вперед в направлении транспортировки материала 7 таким образом, что величины ускорений при этом не одинаковы.

На фиг. 2А желоб показан так, что его дно 5 находится в начальном положении относительно окружающих частей, причем это положение символически отмечено воображаемой линией D-D. В начальном положении относительно цикла перемещения желоба обрабатываемый и перемещаемый материал находится в первом положении относительно дна желоба и окружающих частей установки. Для пояснения того, как материал транспортируется во время цикла, его определенная часть помечена темными точками. В начальном положении помеченная часть находится непосредственно справа от линии D-D на фиг.2А.

Дно 5 или же весь желоб теперь перемещается на расстояние х в направлении транспортировки материала, то есть на чертеже влево, с ускорением a₁, которое меньше μ_s×g, где μ_s - коэффициент статического трения между дном желоба и материалом, а g - гравитационная постоянная. Ускорение а₁ относительно окружающих частей в направлении транспортировки материала выбрано так, что все время, пока продолжается ускоренная фаза, или преимущественно все это время, оно составляет менее μ_s×g, при этом материал вместе с дном желоба переносится в направлении транспортировки материала. Когда достигнута требуемая скорость в направлении транспортировки материала, перемещение может продолжаться без ускорения. Ускорение между материалом 7 и дном 5 равно нулю все это время или основную его часть. По завершении перемещения на расстояние х, которое может составлять, например, 0,05-0,5 метра, предпочтительно 0,08-0,3 метра, и еще более предпочтительно 0,1-0,2 метра, материал совершил такое же перемещение, и помеченная часть теперь находится непосредственно слева от линии D-D (фиг.2В).

Теперь для совершения обратного перемещения дно желоба возвращается на расстояние х (фиг.2С), при этом ускорение a₂ относительно материала в направлении, противоположном направлению транспортировки последнего, выбрано так, что во время по меньшей мере части указанного обратного перемещения, предпочтительно в его начальной стадии, оно превышает μ_s×g, Вследствие большого ускорения и механической инерции материала сила статического трения между материалом и дном желоба преодолевается, при этом дно желоба перемещается под материалом. Когда дно желоба и материал начинают скользить друг относительно друга, величина ускорения а₂ между ними может быть уменьшена до такой степени, чтобы превышать μ_d×g, где μ_d - это коэффициент динамического трения между дном желоба и материалом. Однако предпочтительно, чтобы величина ускорения превышала μ_d×g все время, пока продолжается обратное перемещение, или преимущественно все это время. Кроме того, дно желоба расположено так, чтобы на протяжении всего этого времени или его части, предпочтительно преимущественно всего времени, оно имело ускорение относительно транспортируемого материала при перемещении в направлении, противоположном направлению транспортировки материала. Теперь материал перемещается влево относительно дна желоба, при этом перемещение материала относительно дна желоба вследствие динамического трения замедлено на величину μ_d×g.
Когда дно желоба вернулось в начальное положение (фиг.2С), материал, как показано с помощью помеченной части, сдвинулся в направлении транспортировки. В случае необходимости край 6, который перемещается вместе с дном желоба, может быть опущен или расположен ниже во время перемещения в направлении, противоположном направлению транспортировки материала, для предотвращения "рикошетирования" материала от края. Кроме того, край 6 соответственно выполнен с возможностью регулирования его высоты для различных вариантов применения, например он может быть выполнен в виде сгиба на дне желоба, при этом сгиб может быть установлен под большим углом, так что край получается низким, или под малым углом, так что получается высокий край. Противоположная боковая стенка/край, расположенная у места В, соответственно является неподвижной, то есть она не перемещается вместе с дном желоба.

Цикл перемещения, показанный на фиг.2А-2С, повторяется непрерывно со скоростью 0,1-60 циклов в минуту, предпочтительно 1-30 циклов в минуту, и еще более предпочтительно 1,5-20 циклов в минуту, при этом материал перемещается по дну 5 от первого места В ко второму месту С в целом непрерывным равномерным потоком. В идеале окончательная скорость перемещения материала составляет 0,03-4 метра в минуту, предпочтительно 0,1-3 метра в минуту, и еще более предпочтительно 0,2-2 метра в минуту.

В определенных случаях, когда требуемая скорость транспортировки и размеры устройства приводят к уменьшению необходимого количества циклов в минуту, в дополнение к циклам транспортирующих перемещений может потребоваться симметричное встряхивание желоба или его дна вперед и назад в направлении транспортировки материала для достижения хорошего распределения материала и уменьшения его слипания, то есть усиление эффекта псевдоожижения. Подобное симметричное встряхивание может осуществляться при помощи такого же продвижения на расстояние х, как в циклах транспортировки, описанных выше, но с одинаковыми ускорением и максимальной скоростью при прямом и обратном перемещениях или по меньшей мере с ускорениями, которые даже если они и имеют разную величину при перемещениях вперед и назад, сами по себе не приводят к передвижению материала. Перемещения желоба или его дна могут совершаться со скоростью 45-180, предпочтительно 55-150, а еще более предпочтительно 65-130 циклов в минуту, причем лишь часть (в соответствии с вышесказанным) этих циклов является циклами транспортировки, а остальные - это симметричное встряхивание. Требуемое число циклов транспортировки в минуту может быть теоретически рассчитано следующим образом:
L/(x•t),
где L - это длина дна желоба в метрах;
х - величина продвижения в метрах;
t - это требуемая продолжительность пребывания материала в устройстве в минутах.

Далее, средства создания восходящего потока воздуха или газа в устройстве соответственно расположены с обеспечением формирования импульсов в этом потоке с частотой 60-90 импульсов в минуту. Формирование импульсов приводит к тому, что при каждом импульсе происходит мгновенное уменьшение потока воздуха, при этом обрабатываемый и транспортируемый материал опускается или по меньшей мере перемещается вертикально вниз с частотой, равной частоте импульсов. В соответствии с изобретением формирование импульсов в воздухе или газе может быть синхронизировано с транспортирующими перемещениями дна желоба в направлении транспортировки материала и обратно таким образом, что транспортирующее перемещение в направлении транспортировки материала осуществляется совместно с опусканием материала на дно желоба во время импульса, уменьшающего поток воздуха или газа. Перемещение дна желоба в направлении, противоположном направлению транспортировки материала, лучше всего производить совместно с перемещением материала или по меньшей мере с его частичным перемещением вверх, когда поток воздуха или газа после импульса вновь увеличен.

Перемещение дна желоба в прямом и обратном направлениях может осуществляться различными способами, например, при помощи кулачкового диска, пневматического цилиндра и т.д., при этом существует возможность регулирования ускорений и скоростей по заранее заданным или рассчитанным алгоритмам. При использовании, например, электроуправляемых пневматических цилиндров скорости и ускорения можно регулировать при помощи регулирования потоков воздуха.

В связи с этим установка может быть запрограммирована, например, таким образом, что оператору останется только ввести тип продукта и тип рабочей программы в компьютер и менять скорость транспортировки, если это необходимо.

Так как при псевдоожижении иногда недостаточно имеющегося воздуха для отделения частиц липких и клейких материалов друг от друга, в определенных случаях требуется дополнительная помощь при отделении частиц материала, и эта помощь в соответствии с еще одним вариантом выполнения изобретения осуществляется посредством составного дна 5, 9 желоба, как показано на фиг.3, 3А, 3В.

Под дном 5 расположено нижнее дно 9 желоба, в котором имеются поперечные отверстия 10, предпочтительно щели шириной 5-20 см, проходящие по всей ширине желоба, между которыми находятся поперечные полосы из однородного материала, ширина которых также составляет 5-20 см. Эти отверстия используются здесь в качестве проходов для воздуха, а однородный материал - в качестве препятствия для воздуха. Тем самым достигается частичное ограничение потока воздуха, а скорость воздуха возле отверстий увеличивается. Величина, на которую возрастает скорость воздуха, зависит от выбранного соотношения между шириной отверстий и однородного материала.

Второе дно желоба расположено с возможностью симметричного встряхивания вперед и назад в направлении транспортировки материала с частотой 20-180 циклов в минуту. Вследствие этих циклов поток воздуха при каждом цикле мгновенно уменьшается в зонах верхнего дна 5, имеющих каналы 11, которые на мгновение располагаются над однородными частями нижнего дна 9, так что при этом обрабатываемый транспортируемый материал опускается вниз или по меньшей мере перемещается вертикально вниз. На фиг.3В показано, что контрольная точка Е, расположенная на нижнем дне 9, сдвинулась относительно контрольной точки F, расположенной на верхнем дне 5, когда нижнее дно 9 находится в одном из своих конечных положений.

Перемещение этого дна желоба вперед и назад может осуществляться различными способами, например, при помощи кулачкового диска, пневматического цилиндра и т.д.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения устройство выполнено с обеспечением возможности извлечения дна желоба для его очистки, предпочтительно благодаря тому, что устройство может открываться с одного или обоих концов, при этом дно желоба может быть извлечено в продольном осевом направлении. Когда требуется вытащить дно желоба, механизм, при помощи которого осуществляется его перемещение, например пневматические цилиндры, отсоединяют от дна желоба, и его вытаскивают в продольном осевом направлении лучше всего с помощью направляющих или между роликами, расположенными вдоль каждой продольной стенки. После этого оператор получает доступ к внутренним частям устройства в пространство, занятое ранее дном желоба, для очистки устройства изнутри. Очистка облегчается благодаря тому, что в соответствии с изобретением устройство не требует применения сетчатой конвейерной ленты. Благодаря этому данное устройство имеет меньшие размеры по сравнению с известными устройствами, так как внутри него не требуется наличия отдельного прохода для человека.

ПРИМЕР
В представленном арифметическом примере коэффициент статического трения между материалом и дном желоба μ_s=0,05, в то время как коэффициент динамического трения μ_d=0,01. Гравитационная постоянная g=9,82 м/с². Во время цикла дно желоба перемещается на расстояние х=0,1 метра в направлении транспортировки материала и возвращается на такое же расстояние. Дно желоба имеет длину 8 метров и совершает около 5 транспортирующих циклов в минуту.

Что касается перемещения дна желоба в направлении транспортировки материала, то ускорение выбрано так, что все время перемещения, или преимущественно все время перемещения, оно меньше μ_s•g, то есть a₁<0,05•9,82 м/с²=0,49 м/с². Когда достигнута требуемая скорость, перемещение далее может продолжаться без ускорения, пока величина перемещения не достигнет х.

Теперь дно желоба меняет направление движения, и в начальном периоде обратного перемещения создается ускорение, превышающее 0,49 м/с², для преодоления статического трения. Когда материал начинает скользить относительно дна желоба, ускорение между материалом и дном желоба может быть уменьшено, но так, чтобы оно превышало μ_d•g, то есть a₂<0,01•9,82 м/с²=0,10 м/с².

В соответствии с теоретическими расчетами материал будет транспортироваться с конечной скоростью 0,5 метров в минуту, что даст в результате продолжительность его пребывания в устройстве, равную примерно 16 минутам.

Изобретение не ограничено описанными выше вариантами выполнения, а может быть видоизменено в пределах объема приведенной далее формулы изобретения. Так, например, понятно, что принцип транспортировки по меньшей мере в частично псевдоожиженном слое может применяться не только для таких псевдоожиженных слоев, которые используются при замораживании, выпечке, сушке и увлажнении продуктов питания, но и других, например, для псевдоожиженных слоев топлива, сжигаемого в пламенных печах. Кроме того, понятно, что принцип транспортировки может использоваться также для таких конвейерных лент, где совершенно не используется псевдоожижение, и заявитель оставляет за собой право на то, чтобы защитить в дальнейшем это отдельным патентом.

Что касается принципа транспортировки в соответствии с настоящим изобретением, понятно, что указанные ускорения как в направлении транспортировки материала, так и в противоположном направлении в течение коротких промежутков времени могут превышать или быть ниже указанных предельных значений. Однако принцип заключается в том, что перемещение в направлении транспортировки материала рассчитано так, что материал в основном движется вместе с дном желоба, в то время как перемещение в направлении, противоположном направлению транспортировки материала, рассчитано так, что материал в основном скользит по дну желоба.

Также понятно, что устройство, кроме описанного выше варианта его выполнения, где имеется одно дно желоба, может быть выполнено таким образом, что их будет несколько, причем они могут быть выполнены с возможностью независимого друг от друга перемещения в направлении транспортировки материала и в противоположном направлении. Например, может существовать вариант устройства, содержащий первое дно желоба для поверхностного предварительного замораживания материала и второе дно желоба для окончательного замораживания материала. В соответствии с указанным выше предпочтительно, чтобы и первое дно, и второе дно желоба можно было бы вытащить с каждого из концов устройства для их очистки и очистки всего устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для обработки и транспортировки материала, состоящего из отдельных изделий или крупинок твердого материала, по меньшей мере, в частично псевдоожиженном слое, содержащее желоб с перфорированным дном для материала и средства создания восходящего потока воздуха или газа через дно желоба и указанный материал, отличающееся тем, что дно желоба расположено с возможностью перемещения из начального положения в направлении транспортировки материала и в протиповоложном направлении, причем при перемещении в направлении, противоположном направлению транспортировки материала, дно желоба имеет ускорение относительно материала, превышающее максимальное ускорение, которое оно имеет относительно окружающих его частей устройства при перемещении в направлении транспортировки материала.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дно желоба расположено с возможностью перемещения на одинаковое расстояние в направлении транспортировки материала и в противоположном направлении, при этом оно не совершает никакого результирующего перемещения ни в направлении транспортировки, ни в противоположном направлении.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что дно желоба состоит из перфорированной пластины или удлиненного направляющего устройства, предпочтительно из однородного полимерного материала, и имеет переливное приспособление.

4. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что дно желоба при перемещении в направлении транспортировки материала расположено с возможностью регулирования таким образом, что оно в течение всего времени или, преимущественно всего времени, не имеет какого-либо ускорения или скорости относительно транспортируемого материала, а при перемещении в направлении, противоположном направлению транспортировки материала, оно в течение всего времени или его части имеет ускорение относительно транспортируемого материала.

5. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что ускорение дна желоба в направлении транспортировки материала относительно окружающих его частей устройства в течение всего времени или, преимущественно всего времени, составляет менее μ_s × g, где μ_s - коэффициент статического трения между дном желоба и материалом, a g - гравитационная постоянная, так что ускорение между дном желоба и материалом составляет 0 м/с², в то время как ускорение дна желоба относительно материала в направлении, противоположном направлению транспортировки материала, превышает μ_s × g, по меньшей мере, во время некоторой части перемещения в указанном противоположном направлении, предпочтительно, в начальной стадии при изменении направления перемещения дна желоба, при этом материал приводится в движение относительно дна желоба.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что после приведения материала в движение относительно дна желоба ускорение дна желоба относительно материала в направлении, противоположном направлению транспортировки материала, превышает μ_d × g, где μ_d - коэффициент динамического трения между дном желоба и материалом.

7. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что транспортировка материала по дну желоба происходит только вследствие перемещения дна желоба с различными ускорениями, соответственно, в направлении транспортировки материала и в противоположном направлении и благодаря эффекту псевдоожижения.

8. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что дно желоба, в дополнение к указанным перемещениям с различными ускорениями в направлении транспортировки материала и в противоположном направлении, расположено с возможностью перемещения, в принципе, с одинаковыми ускорениями, соответственно, в направлении транспортировки материала и в противоположном направлении со скоростью 45-180 циклов в минуту, предпочтительно 55-150 циклов в минуту, и еще более предпочтительно 65-130 циклов в минуту, при этом указанные перемещения с различными ускорениями совершаются со скоростью 0,1-60 циклов в минуту, предпочтительно 1-30 циклов в минуту, и еще более предпочтительно 1,5-20 циклов в минуту.

9. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что указанные средства создания восходящего потока воздуха или газа выполнены с возможностью формирования импульсов в указанном потоке, предпочтительно, с частотой 60-90 импульсов в минуту.

10. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что указанный поток воздуха или газа предназначен для обработки материала, предпочтительно его охлаждения, замораживания, сушки, увлажнения или нагревания.

11. Устройство по любому пп.1-9, отличающееся тем, что оно предназначено для сжигания материала в сочетании с его транспортировкой, по меньшей мере, в частично псевдоожиженном состоянии.

12. Устройство по любому из пп.1-11, отличающееся тем, что непосредственно под указанным дном желоба расположено второе дно желоба, имеющее поперечные отверстия и лежащий между ними однородный материал и расположенное с возможностью встряхивания, предпочтительно симметрично вперед и назад, в направлении транспоритировки материала, предпочтительно с частотой 20-180 циклов в минуту.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3