Вихревой аппарат для охлаждения сыпучих материалов
Изобретение предназначено для охлаждения сыпучих материалов наружным воздухом. Вихревой аппарат для охлаждения сыпучих материалов содержит приемный бункер, расположенный на верхнем воздухоподводящем коллекторе. Охлаждающий наружный воздух нагнетается по нижнему воздухоподающему коллектору, связанному с газоподающим устройством. Между воздухоподающим коллекторами расположена верхняя часть рабочей камеры, имеющая форму усеченного конуса с высотой, равной 1/3 общей высоты рабочей камеры, и углом при вершине, равным 60°. Под нижним воздухоподводящим коллектором расположена нижняя часть рабочей камеры, имеющая форму параболоида вращения, причем дно камеры выполнено вогнутым внутрь в виде торовой поверхности, внутри рабочей камеры расположена спираль. Вихревая камера содержит газоотвод, нижняя часть которого выполнена в виде усеченного конуса и разгрузочное устройство в виде осадочной камеры с перфорированной крышкой, расположенной над газоотводом. Изобретение позволяет увеличить эффективность охлаждения различных зерновых культур, снизить энергозатраты и уменьшить габариты устройства по высоте. 2 з. п.ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к охлаждению сыпучих материалов наружным воздухом и может найти применение в промышленности промстройматериалов или в сельском хозяйстве при охлаждении зернового материала.
Известен вихревой аппарат для охлаждения зернистого материала, содержащий рабочую камеру, верхняя часть которой, равная 1/3 общей высоты камеры, выполнена в виде усеченного конуса с углом при вершине 60°, загрузочное и разгрузочное устройства, газоподающее устройство с лопатками обтекаемой формы, воздухоподающий коллектор, газоотвод и вентиляторы, газоподающее устройство снабжено коллекторами для подвода и отвода хладоагента, а лопатки выполнены полыми, расположены между коллекторами и соединены с ними перемычками, а нижняя часть рабочей камеры выполнена в виде соединенных между собой усеченных конусов, приближенно образующих форму параболоида вращения (см. SU 1113648, кл. F 27 В 7/38, опубл. 15.09.84).
Недостатком известного аппарата является малая скорость охлаждения зернистого материала в результате незначительных скоростей обдува из-за совпадения направления движения зерна и вращения закрученного воздушного потока. Также приходится использовать холод(хладоагент) из внешней холодильной машины.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа вихревой аппарат для охлаждения зернистого материала, содержащий рабочую камеру, приемный бункер, верхний и нижний воздухоподающие коллекторы, газоподающее устройство, газоотвод, разгрузочное устройство в виде осадочной камеры. Верхняя часть рабочей камеры, равная 1/3 общей высоты камеры и расположенная между воздухоподающими коллекторами, выполнена в виде усеченного конуса с углом при вершине 60°. Нижняя часть рабочей камеры выполнена в виде параболоида вращения, причем дно камеры выполнено вогнутым внутрь в виде торовой поверхности, вследствие чего внутри камеры образуется выступ с плавно сужающимся концом.
Нагретый зернистый материал подается воздушным потоком из бункера через верхний воздухоподающий коллектор в верхнюю часть рабочей камеры, имеющую форму усеченного конуса, навстречу вихревому воздушному потоку, образованному газоподающим устройством, куда нагнетается по нижнему воздухоподающему коллектору охлаждающий наружный воздух (см. SU 1239496, кл. F 27 В 15/00, опубл. 23.06.86).
Недостатком известного аппарата является небольшая скорость охлаждения зернистого материала в результате низких скоростей обдува из-за неполного попадания зернового материала в газоотвод и отсутствие направляющих пластин (спираль).
Технической задачей изобретения является повышение эффективности охлаждения материалов, снижение энергозатрат.
Технический результат изобретения заключается в увеличении скорости охлаждения материалов и наиболее полном удалении отработанного материала в газоотвод.
Указанный технический результат достигается тем, что в вихревом аппарате для охлаждения сыпучих материалов, содержащем рабочую камеру, верхняя часть которой равна 1/3 общей ее высоты и выполнена в виде усеченного конуса с углом при вершине, равным 60°, а нижняя часть - в форме параболоида вращения, дно которой выполнено вогнутым внутрь камеры в виде торовой поверхности с образованием выступа с плавно сужающимся концом, верхний и нижний воздухоподающие коллекторы, последний связан с газоподающим устройством, газоотвод, расположенный на оси камеры, разгрузочное устройство в виде осадочной камеры, согласно изобретению по внутренней стенке верхней и нижней частей рабочей камеры установлена спираль под углом 25-35°, ширина которой составляет 0,1 диаметра нижней части камеры, а нижняя часть газоотвода выполнена в виде усеченного конуса. Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что диаметр нижнего основания усеченного конуса газоотвода составляет 2,0-2,5 его диаметра.
Отличительными признаками заявляемого устройства является наличие нового конструктивного элемента, а именно спирали, установленной по внутренней стенке верхней и нижней частей рабочей камеры, а также новая форма выполнения газоотвода, а именно его нижней части в виде усеченного конуса.
Установка в камере спирали способствует направленному движению материала по спиральной траектории навстречу вихревому воздушному потоку, обеспечивающему интенсивное охлаждение нагретого материала за счет наиболее полного контакта материала и воздушного потока. Установка спирали под углом 25-35 является наиболее эффективной, т.к. позволяет увеличить скорость охлаждения сыпучих материалов и направление отработанного материала на дно рабочей камеры. При угле 40° и выше будет происходить скатывание сыпучего материала, что приведет к неполному его охлаждению и тем самым приведет к порче при дальнейшем хранении, а при угле ниже 25° будут образовываться застойные зоны, что приведет к ухудшению качества обрабатываемого материала. Ширина спирали 0,1 D нижней части камеры является оптимальной, т.к большая ширина спирали приведет к ухудшению теплообменных процессов, а меньшая ширина не будет влиять на ускорение теплообменного процесса.
Нижняя часть газоотвода выполнена в виде усеченного конуса, основание которого составляет 2,0-2,5 диаметра газоотвода, что позволяет производить более полный и плавный выход отработанного материала. Диаметр больше чем 2,0-2,5 D приведет к стремительному выходу сыпучего материала, что в свою очередь может привести к потере и травмированию сыпучего материала через перфорированную крышку разгрузочного устройства. Конусная часть газоотвода позволяет повысить производительность аппарата без увеличения высоты конструкции. В аналогичных устройствах охлаждение сыпучего материала происходит за счет увеличения газоотвода по вертикали, что приводит к увеличению высоты конструкции. А в данном изобретении установление спирали и конусной части газоотвода приводит к уменьшению габаритов устройства по высоте.
Устройство соответствует критерию “изобретательский уровень”, так как достигнут результат, удовлетворяющий существующую потребность, попытки получения которого до настоящего времени не удавались специалистам, без увеличения высоты конструкции повышение эффективности охлаждения различных зерновых культур.
Изобретение является промышленно применимым, так как может использоваться в сельском хозяйстве при очистке зерна различных культур.
Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен схематично вихревой аппарат, на фиг.2 - вид А фиг.1.
Вихревой аппарат для охлаждения сыпучих материалов содержит приемный бункер 1, расположенный на верхнем 2 воздухоподающем коллекторе, для подачи нагретого зернистого материала. Охлаждающий наружный воздух нагнетается по нижнему 3 воздухоподающему коллектору, связанному с газоподающим устройством 4. Между воздухоподающими коллекторами 2 и 3 расположена верхняя часть 5 рабочей камеры, имеющая форму усеченного конуса с высотой, равной 1/3 общей высоты рабочей камеры, и углом при вершине, равным 60°. Под нижним 3 воздухоподающим коллектором расположена нижняя часть 6 рабочей камеры, имеющая форму параболоида вращения, причем дно камеры выполнено вогнутым внутрь в виде торовой поверхности, вследствие чего внутри камеры образован выступ 7 с плавно сужающимся концом. Вихревая камера содержит расположенный на ее оси газоотвод 8, нижняя часть которого выполнена в виде усеченного конуса 9 для более полного выхода отработанного материала с отработанным воздухом. Диаметр нижнего основания конуса 9 составляет 2,0-2,5 диаметра газоотвода 8. По внутренней стенке верхней 5 и нижней 6 частей рабочей камеры установлена спираль 10 под углом 25-35°, ширина которой составляет 0,1 диаметра нижней части рабочей камеры. Аппарат также содержит разгрузочное устройство 11 в виде осадочной камеры с перфорированной крышкой, расположенной над газоотводом 8.
Вихревой аппарат работает следующим образом.
Нагретый зернистый материал подают воздушным потоком из бункера 1 через верхний 2 воздухоподающий коллектор в верхнюю часть 5 рабочей камеры на спираль 10 навстречу вихревому воздушному потоку, образованному газоподающим устройством 4, куда нагнетается по нижнему 3 воздухоподающему коллектору охлаждающий наружный воздух.
В верхней части 5 рабочей камеры происходит интенсивное охлаждение нагретого зернистого материала за счет высоких скоростей обдува, возникающих при встречном движении вихревого потока и зернистого материала. При дальнейшем движении частиц материала вниз по спирали 10 в верхней части 5 рабочей камеры навстречу воздушному потоку происходит их торможение до состояния покоя, а затем зерна увлекаются воздушным потоком и направление их движения по спирали 10 в нижней части 6 камеры совпадает с направлением вращения вихревого потока, где и осуществляется окончательное охлаждение зернистого материала.
Охлажденные частицы материала постепенно опускаются на дно рабочей камеры 6, где под действием аэродинамической силы поднимаются наверх, скользя по выступу 7, и увлекаются потоком отработанного воздуха, поступающего в конусную часть 9 газоотвода 8 вихревого аппарата. По газоотводу 8 отработанный материал поднимается с отработанным воздухом до разгрузочного устройства 11, выполненного в виде осадочной камеры, посредством пневмотранспортирования, где материал оседает и удаляется наружу. Тем самым обеспечивается подача охлажденного материала для дальнейшей обработки.
Применение предлагаемого вихревого аппарата для охлаждения зернистого материала, позволит подавать охлажденный материал на определенную высоту для последующей обработки, окончательно охлаждать обрабатываемый материал в газоотводе во время подачи его в разгрузочное устройство. Кроме того, совмещение в одном устройстве транспортной операции с термообработкой сыпучего материала позволит в послеуборочной обработке зерна отказаться от транспортирующего органа, например нории и зерносушилки, что дает снижение энергозатрат и уменьшение себестоимости обработки. Снижение энергозатрат достигается за счет направленности движения потока по спиральной траектории и отсутствия застойных зон из-за меньшей подачи наружного воздуха.
1. Вихревой аппарат для охлаждения сыпучих материалов, характеризующийся тем, что содержит рабочую камеру, верхняя часть которой равна 1/3 общей ее высоты и выполнена в виде усеченного конуса с углом при вершине, равным 60°, а нижняя часть - в форме параболоида вращения, дно которой выполнено вогнутым внутрь камеры в виде торовой поверхности с плавно сужающимся концом, верхний и нижний воздухоподающие коллекторы, последний связан с газоподающим устройством, газоотвод, расположенный на оси камеры, разгрузочное устройство в виде осадочной камеры, при этом по внутренней стенке верхней и нижней частей рабочей камеры установлена спираль под углом 25-35°, а нижняя часть газоотвода выполнена в виде усеченного конуса.
2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что ширина спирали составляет 0,1 диаметра нижней части рабочей камеры.
3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что диаметр нижнего основания усеченного конуса газоотвода составляет 2,0-2,5 диаметра газоотвода.
