Сушилка псевдоожиженного слоя с инертной насадкой

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов в кипящем слое и может быть применено в анилино-красочной. пищевой, фармацевтической, микробиологической, химической и других отраслях промышленности. Изобретение заключается в том, что в сушилке псевдоожиженного слоя с инертной насадкой, содержащей корпус с газораспределительной решеткой в виде пакета сеток, собранных из пружин, соединенных с вибрирующими пластинами и с инертной насадкой, форсунку и вибрационный механизм, выполненный в виде пластин, установленных в корпусе сушилки с возможностью поворота относительно осей, на вибрирующих пластинах под углом к ним в шахматном порядке жестко закреплены дополнительные пластины разной длины, свободные вершины которых у правой вибрирующей пластины обращены вверх, а у левой - вниз, а форсунка выполнена акустической и содержит корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора и трубки для подвода распыливающего агента и жидкости, корпус выполнен в виде стакана с днищем, а резонатор - в виде полого стержня с клиновой щелью. Жидкость поступает к кольцевому зазору между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла. Канал для подвода жидкости в форме прямоугольной щели расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана. Распыливающий агент подается через штуцер в корпусе и отверстие резонатора и через клиновую щель на сопло. Техническим результатом является повышение производительности сушки. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов в кипящем слое и может быть применено в анилино-красочной, пищевой, фармацевтической, микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сушилка для сушки растворов, суспензий и паст в псевдоожиженном слое по а.с. СССР №370423, F26B 17/10, 1975 г., содержащая корпус с перфорированной неподвижно защемленной газораспределительной решеткой с инертной насадкой, распылитель, вибрационный механизм, выполненный в виде пластин, установленных в корпусе сушилки с возможностью поворота относительно осей, кинематически связанных с кулачком и управляемых им по заданному закону (прототип).

Недостаток прототипа - сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта, так как в известной установке сжижение слоя инертных тел достигается за счет ударных действий вибрирующих пластин. Однако вибрация пластин передается только прилегающему к ним слою инертных тел, поэтому остальная масса слоя сжижается менее интенсивно, что особенно проявляется при работе на установках с большими габаритами.

Технический результат - повышение производительности сушки.

Это достигается тем, что в сушилке псевдоожиженного слоя с инертной насадкой, содержащей сушильную камеру с форсункой и с газораспределительной решеткой в виде пакета сеток, собранных из пружин, расположенных в одной плоскости и соединенных с вибрирующими пластинами вибрационного механизма, установленными в сушильной камере с возможностью поворота относительно осей, отличающаяся тем, что на вибрирующих пластинах в шахматном порядке жестко закреплены дополнительные пластины разной длины под углом к вибрирующим пластинам, лежащем в диапазоне, например 80...40°, причем свободные вершины дополнительных пластин у правой вибрирующей пластины обращены вверх, а у левой - вниз, причем в верхней части сушильной камеры расположена система улавливания, включающая в себя акустическую установку, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, циклон и рукавный фильтр с бункером, форсунка выполнена акустической, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора и трубки для подвода распыливающего агента и жидкости, причем корпус выполнен в виде стакана с днищем, а резонатор - в виде полого стержня с клиновой щелью, при этом жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана и выполнен в форме прямоугольной щели, при этом распыливающий агент подается через штуцер в корпусе и отверстие резонатора, а затем поступает, по крайней мере в одну клиновую щель, расположенную под углом по отношению к оси резонатора, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин: 30°÷60°, а в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу.

На фиг.1 изображена сушилка псевдоожиженного слоя с инертной насадкой, общий вид; на фиг.2 и фиг.3 показаны варианты выполнения решетки, на фиг.4 - схема акустической форсунки.

Сушилка псевдоожиженного слоя с инертной насадкой состоит из сушильной камеры 1 конусообразного прямоугольного сечения, в верхней части которой размещен питатель для высушиваемого материала в виде жидкости - пневматическая акустическая форсунка 2 для распыливания жидкостей.

Сушильная камера 1 снабжена патрубками ввода 11 и вывода 3 теплоносителя. Внутри камер имеются две (левая и правая) вибрирующие пластины 4, установленные под определенным углом к слою инертного материала, например 30...40°. Вибрирующие пластины 4 на расстоянии примерно ²/₃ от верхнего конца шарнирно закреплены на оси вала 5 в корпусе сушильной камеры, что позволяет им колебаться относительно осей вала 5. На вибрирующих пластинах 4 в шахматном порядке жестко закреплены дополнительные пластины 9 и 10 разной длины под углом к вибрирующим пластинам 4, лежащим в диапазоне, например 80...40°, причем свободные вершины дополнительных пластин 9 и 10 у правой вибрирующей пластины 4 обращены вверх, а у левой (на чертеже не показано) вниз. Дополнительные пластины 9 и 10 служат для более интенсивного перемешивания инертной насадки.

Нижние концы вибрирующих пластин 4 соединены с газораспределительной решеткой 6, выполненной в виде сетки из металлических пружин, связанных или соприкасающихся между собой. Вибрирующие пластины 4 вместе с пружинной газораспределительной решеткой 6 передают динамические и статические воздействия слою инертного материала и задают ему определенный закон движения, что достигается углом наклона вибрирующих пластин 4, профилем кулачка 7 и числом его оборотов. Кулачок 7 насажен на вал привода (не показан). Кулачок служит для задания определенного, например синусоидального, закона движения вибрирующим пластинам 4 и пружинной газораспределительной решетке 6. Штанги 8, жестко насаженные на оси вибрирующих пластин 4, прижимаются к кулачку 7 пружинами газораспределительной решетки 6.

В качестве питателя высушиваемого материала в сушилке используется акустическая форсунка для распыливания жидкостей (фиг.4), которая содержит корпус 27, выполненный в виде стакана с днищем 28, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде сопла 16 и резонатора 20. Резонатор 20 выполнен в виде полого стержня с клиновой щелью 21. Жидкость поступает в кольцевой зазор 17 между внутренней поверхностью корпуса 27 и внешней поверхностью стакана 30. После чего по каналу 31, выполненному в боковой стенке стакана 30, установленного соосно корпусу 27, жидкость поступает в кольцевой зазор между внутренней поверхностью стакана 30 и внешней поверхностью резонатора 20, причем канал 31 расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана 30 и выполнен в форме прямоугольной щели, а затем к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью полого стержня резонатора 20 и внутренней поверхностью сопла 16.

Распыливающий агент подается через штуцер 22, расположенный соосно корпусу 27 форсунки, по трубке 18 с отверстием 23, отверстию 25, выполненному в клапане 24, соосно штуцеру 22 и отверстию 19 резонатора 20, а затем поступает по крайней мере в одну клиновую щель 21. Клиновая щель 21 расположена под углом по отношению к оси резонатора 20, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин: 30°÷60°. Клапан 24 взаимодействует с седлом 26, выполненным заодно целое с резонатором 20 и опирающимся на упругую прокладку 29, расположенную между торцевыми поверхностями стакана 30 и седла 26. В кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана 30 и внешней поверхностью резонатора 20 размещено винтовое направляющее устройство 32, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу 31.

Для работы форсунки в оптимальном режиме предусмотрены следующие соотношения ее параметров:

- отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до нижнего торца клапана 24 к расстоянию h от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до точки пересечения осей внутреннего отверстия 19 резонатора 20 с клиновой щелью 21 лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h=6÷10;

- отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до нижнего торца клапана 24 к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до оси канала 31 подвода жидкости лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h₁=1,5÷3;

- отношение диаметра d внутреннего отверстия 19 резонатора 20 к диаметру d₄ внутренней поверхности корпуса 27 лежит в оптимальном интервале величин: d/d₄=0,1÷0,3;

- отношение диаметра d внутреннего отверстия 19 резонатора 20 к диаметру d₁ внешней поверхности резонатора 20 лежит в оптимальном интервале величин: d/d₁=0,3÷0,7;

- отношение диаметра d2 сопла 16 к диаметру d₁ внешней поверхности резонатора 20 лежит в оптимальном интервале величин: d₂/d₁=1,3÷1,7;

- отношение диаметра d₂ сопла 16 к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до оси канала 31 подвода жидкости лежит в оптимальном интервале величин: d₂/h₁=3,5÷4,5;

- отношение диаметра d внутреннего отверстия 19 резонатора 20 к расстоянию h от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до точки пересечения осей внутреннего отверстия 19 резонатора 20 с клиновой щелью 21 лежит в оптимальном интервале величин: d/h=0,3-0,7.

Сушилка псевдоожиженного слоя с инертной насадкой работает следующим образом.

В сушильную камеру 1 загружают необходимое количество инертного материала, затем включают привод, от которого вращается кулачок 7. Последний через штанги, насаженные на оси вала 5 вибрирующих пластин 4, передает движение вибрирующим пластинам и газораспределительной решетке 6. Ударно-вибрационные воздействия вибрирующих пластин 4 с дополнительными пластинами 9 и 10 и пружин газораспределительной решетки 6 передаются слою частиц инертного материала, которые, соударяясь, совершают сложные циркуляционные движения в сушильной камере 1. По патрубку 11 подают теплоноситель, который нагревает сушильную камеру 1 и слой инертного материала, при этом сушилка работает по принципу «кипящего слоя» инертного материала. Через пневматическую форсунку 2 в сушильную камеру 1 подают раствор высушиваемого материала в виде жидкости, который напыляется или намазывается на верхний слой инертного материала, затем высушивается, скалывается и уходит в систему улавливания: сначала в акустическую установку 12, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, а затем в циклон 13 и рукавный фильтр 14 с бункером 15.

В предложенной установке газораспределительная решетка 6 выполнена в виде пакета сеток, собранных из металлических пружин (фиг.2, 3), связанных или соприкасающихся одна с другой, которые соединены с вибрирующими пластинами.

Такая газораспределительная решетка позволяет более равномерно ожижать слой инертных тел за счет колебательного движения вибрирующих пластин и воздействия на них сил инерции, возникающих вследствие пульсирующих сжимающе-растягивающих движений газораспределительной решетки. Такая конструкция газораспределительной решетки решает проблему ее очистки при сушке липких материалов. Постоянная регенерация сетчатой решетки происходит в результате постоянного смещения отдельных элементов решетки относительно друг друга в процессе вибрации.

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом. Распыливающий агент, например воздух, подается по отверстию 23 трубки 18, затем отверстию 25, выполненному в клапане 24, и отверстию 19 резонатора 20, после чего поступает по крайней мере в одну клиновую щель 21. Жидкость по каналу 31, выполненному в боковой стенке стакана 30, поступает в кольцевой зазор между внутренней поверхностью стакана 30 и внешней поверхностью резонатора 20. В результате прохождения резонатора 20 распыливающим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора, подаваемого в кольцевой зазор. При этом создаются звуковые колебания, воздействующие на струю жидкости. Указанная форсунка обеспечивает хорошее качество распыления при малых расходах распыливающего агента. Опыты показали, что при давлении воздуха 100 кПа средний диаметр капель составляет 90 мкм, при увеличении давления распыливающего агента примерно в 4 раза (до 400 кПа) средний диаметр капель уменьшается незначительно и составляет 87 мкм.

В результате сушки получают тонкие порошки продуктов с влажностью до 0,8%.

1. Сушилка псевдоожиженного слоя с инертной насадкой, содержащая сушильную камеру с форсункой и с газораспределительной решеткой в виде пакета сеток, собранных из пружин, расположенных в одной плоскости и соединенных с вибрирующими пластинами вибрационного механизма, установленными в сушильной камере с возможностью поворота относительно осей, отличающаяся тем, что на вибрирующих пластинах в шахматном порядке жестко закреплены дополнительные пластины разной длины под углом к вибрирующим пластинам, лежащем в диапазоне, например 80...40°, причем свободные вершины дополнительных пластин у правой вибрирующей пластины обращены вверх, а у левой - вниз, причем в верхней части сушильной камеры расположена система улавливания, включающая в себя акустическую установку, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, циклон и рукавный фильтр с бункером, а форсунка выполнена акустической, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, и трубки для подвода распыливающего агента и жидкости, причем корпус выполнен в виде стакана с днищем, а резонатор - в виде полого стержня с клиновой щелью, при этом жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана, установленного соосно корпусу и выполнен в форме прямоугольной щели, при этом распыливающий агент подается через штуцер в корпусе и отверстию резонатора, а затем поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель, расположенную под углом по отношению к оси резонатора, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин: 30÷60°, а в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана, установленного соосно корпусу и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу.

2. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища корпуса до нижнего торца клапана к расстоянию h от внешней поверхности днища корпуса до точки пересечения осей внутреннего отверстия резонатора с клиновой щелью лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h=6÷10; отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища корпуса до нижнего торца клапана к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища корпуса до оси канала подвода жидкости лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h₁=1,5÷3; отношение диаметра d внутреннего отверстия резонатора к диаметру d₄ внутренней поверхности корпуса лежит в оптимальном интервале величин: d/d₄=0,1÷0,3; отношение диаметра d внутреннего отверстия резонатора к диаметру d₁ внешней поверхности резонатора лежит в оптимальном интервале величин: d/d₁=0,3÷0,7; отношение диаметра d₂ сопла к диаметру d₁ внешней поверхности резонатора лежит в оптимальном интервале величин: d₂/d₁=1,3-1,7; отношение диаметра d₂ сопла к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища корпуса до оси канала подвода жидкости лежит в оптимальном интервале величин: d₂/h₁=3,5÷4,5; отношение диаметра d внутреннего отверстия резонатора к расстоянию h от внешней поверхности днища корпуса до точки пересечения осей внутреннего отверстия резонатора с клиновой щелью лежит в оптимальном интервале величин: d/h=0,3÷0,7.