Устройство для удаления текучих сред и/или твердых веществ
Изобретение относится к устройству для удаления текучих сред и/или твердых веществ из смеси дисперсных материалов. Устройство содержит резервуар, который образует кольцеобразную рабочую камеру с цилиндрическим наружным контуром, приспособления для введения дисперсных материалов в рабочую камеру и выведения из нее, и воздуходувное устройство для введения флюидизирующего средства снизу в рабочую камеру, а также приспособления для подготовки флюидизирующего средства в направлении потока перед входом в воздуходувное устройство, причем в рабочей камере вертикально стоящими стенками образованы протяженные в вертикальном направлении отсеки, из которых один образует разгрузочный отсек, который снизу не продувается или продувается в незначительной степени флюидизирующим средством и на нижнем конце которого расположено разгрузочное приспособление, и из которых другой отсек оснащен загрузочным приспособлением и выполнен как загрузочный отсек, и отсеки на своих верхних концах являются открытыми, причем над стенками (8) расположены спиральные лопасти (9), которые наклонены или выгнуты в направлении потока от загрузочного отсека к разгрузочному отсеку, и наружный диаметр спиральных лопастей (9) не превышает наружный диаметр стенок (8), и спиральные лопасти (9) окружены наружной обшивкой, которая в радиальном направлении не выступает за пределы наружной обшивки (3), которая охватывает стенки (8), причем над спиральными лопастями (9) расположены дополнительные спиральные лопасти (11), которые имеют одинаковую со спиральными лопастями (9) ориентацию и увеличенные наклон или кривизну. Изобретение должно обеспечить высокую производительность при небольших капиталовложениях. 25 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к устройству для удаления текучих сред и/или твердых веществ из смеси дисперсных материалов, содержащему резервуар, который формирует кольцеобразную рабочую камеру с цилиндрическим наружным контуром, приспособления для введения дисперсных материалов в рабочую камеру и выведения из нее, и воздуходувное устройство для введения флюидизирующего средства снизу в рабочую камеру, а также приспособления для подготовки флюидизирующего средства в направлении потока перед входом в воздуходувное устройство, причем в рабочей камере вертикально стоящими стенками сформированы протяженные в вертикальном направлении отсеки, из которых один образует разгрузочный отсек, который снизу не продувается или продувается в незначительной степени флюидизирующим средством и на нижнем конце которого расположено разгрузочное приспособление, и из которых другой отсек оснащен загрузочным приспособлением и образует загрузочный отсек, и отсеки на своих верхних концах являются открытыми. Такое устройство в особенности пригодно для высушивания сыпучих веществ и материалов для пищевой промышленности, однако, с помощью такого устройства могут быть обработаны также другие дисперсные материалы или их смеси.
Из уровня техники известно множество устройств названного типа, в которых в качестве флюидизирующего средства, как правило, используется перегретый водяной пар. Эти так называемые сушилки с испарением в кипящем слое используют для того, чтобы сыпучее вещество или дисперсные материалы подхватить снизу перегретым водяным паром и флюидизировать так, что формируется псевдоожиженный (кипящий) слой. При этом обрабатываемый материал от загрузочного отсека, в котором обрабатываемый материал подается в резервуар и в рабочую камеру, перемещается через последующие технологические отсеки до разгрузочного отсека. В разгрузочном отсеке отсутствует набегающий снизу поток, так что на нижнем конце разгрузочного отсека может быть извлечен готовый обработанный материал, например, с помощью разгрузочного шнека. Резервуар на разгрузочном конце, так же как в загрузочном приспособлении, уплотнен с помощью шлюзового устройства, чтобы можно было проводить процесс обработки при избыточном давлении. Такие устройства известны из патентов US 5,289,643, EP 0 955 511, DE 299 24 384 U1, EP 0 153 704 А1, EP 0 537 262 А1 и EP 0 537 263 А1.
Такой объект известен также из патента DE 699 23 771 Т2, в котором показаны типичный способ и типичное устройство. Рабочая камера в устройстве согласно патенту DE 699 23 771 Т2 образована цилиндрической наружной обшивкой, по центру которой размещен также цилиндрический теплообменник. Между наружной стенкой теплообменника и наружной стенкой резервуара расположены протяженные в вертикальном направлении разделительные стенки так, что, начиная от загрузочного отсека, в направлении потока последовательно друг за другом размещены технологические отсеки, через которые проходит материал, пока не достигнет разгрузочного отсека, днище которого закрыто или непроницаемо для пара. Нижний конец рабочей камеры ограничен продуваемым днищем, через которое флюидизирующее средство с помощью вентилятора, который установлен под теплообменником, вдувается в рабочую камеру. Над рабочей камерой присоединена конусообразно расширяющаяся переходная зона, чтобы снизить скорость потока увлекаемого снизу вверх материала и расширить поток водяного пара. Внутри этой конусообразно расширяющейся переходной зоны установлены конические листовые рассекатели, которые могут нагреваться. Эти конические листовые рассекатели предназначены для того, чтобы улавливать увлеченные водяным паром частицы и опять направлять вниз. Коническая переходная зона подразделена на отсеки, аналогично отсекам в рабочей камере.
Выше переходной зоны сформирована общая зона, которая не подразделяется на отсеки. В самой верхней части установки расположен циклон, который проходит вокруг теплообменника и имеет закрытое днище. Пылевидные частицы выводятся из циклона или через трубопровод и собираются в разгрузочном отсеке. Вокруг этого циклона в резервуаре подвешен ряд цилиндрических листовых элементов, которые предназначены для того, чтобы направлять водяной пар, когда он поступает к отверстиям внутри циклона, причем листовые элементы, за исключением области напротив ведущих в циклон отверстий, доходят до верхней стороны резервуара. Между циклоном и наружной стенкой резервуара может быть радиально расположен отбойный лист, так что потоки водяного пара уже не могут двигаться вокруг циклона, а направляются в сторону отверстий циклона.
Такие установки уже были многократно реализованы и показали высокую производительность в отношении высушивающей способности, а также относительно невысокий расход энергии.
Задача настоящего изобретения состоит в представлении усовершенствованного устройства для удаления текучих сред и/или твердых веществ, с помощью которого может быть достигнута более высокая производительность высушивания при небольших в целом капиталовложениях для всей установки в совокупности.
Соответственно изобретению эта задача решается с помощью устройства с признаками, приведенными в независимом пункте формулы изобретения. Предпочтительные варианты исполнения и модификации изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
В устройстве для удаления текучих сред и/или твердых веществ из смеси дисперсных материалов, содержащем резервуар, который образует кольцеобразную рабочую камеру с цилиндрическим наружным контуром, приспособления для введения дисперсных материалов в рабочую камеру и выведения из нее, и воздуходувное устройство для введения флюидизирующего средства снизу в рабочую камеру, а также приспособления для подготовки флюидизирующего средства в направлении потока перед входом в воздуходувное устройство, причем в рабочей камере вертикально стоящими стенками образованы протяженные в вертикальном направлении отсеки, из которых один образует разгрузочный отсек, который снизу не продувается или продувается в незначительной степени флюидизирующим средством и на нижнем конце которого расположено разгрузочное приспособление, и из которых другой отсек оснащен загрузочным приспособлением и образует загрузочный отсек, и отсеки на своих верхних концах выполнены открытыми, предусмотрено, что над стенками расположены спиральные лопасти, которые наклонены или выгнуты в направлении потока от загрузочного отсека к разгрузочному отсеку, наружный диаметр которых не превышает наружный диаметр стенок и тем самым рабочей камеры, причем спиральные лопасти окружены наружной обшивкой, которая в радиальном направлении не выступает за пределы наружной обшивки рабочей камеры. Флюидизирующее средство протекает снизу через рабочую камеру вверх, проходя между спиральными лопастями в находящуюся выше переходную зону. Путем размещения спиральных лопастей над вертикальными стенками можно регулировать и поддерживать направление потока флюидизирующего средства, в частности перегретого водяного пара, равно как и направление движения обрабатываемого материала. Спиральные лопасти так изогнуты или наклонены, чтобы в расположенном над ними свободном пространстве, предпочтительно без влияющих на поток встроенных элементов, создавался вращающийся однородный поток флюидизирующего средства, называемый вихревым потоком. Центробежные силы этого вихревого потока перемещают захваченные частицы наружу в радиальном направлении, где они частично опять падают вниз в область спиральных лопастей и, соответственно, опять попадают в рабочую камеру. При этом направление вихревого потока препятствует тому, чтобы влажные частицы могли бы попадать из загрузочного отсека непосредственно в разгрузочный отсек.
Потоки флюидизирующего средства, проходящие из отдельных отсеков через зону спиральных лопастей и затем в свободное пространство переходной зоны, имеют различные степени интенсивности и характеристики состояния, которые в вихревом потоке гомогенизируются. Коническое расширение переходной зоны и размещение также конусообразно расширяющихся встроенных элементов и листовых дефлекторов уже не требуются, так что наряду с экономией производственной площади при остающихся по меньшей мере равнозначными наружных габаритах в осевом направлении может быть реализована значительная экономия материалов при сооружении устройства.
Зону над спиральными лопастями можно скомпоновать цилиндрической или конической с сужением вверх, чтобы изготовить конструкцию с максимально компактной наружной обшивкой и тем самым с минимальным расходом материалов.
Отсеки, которые образованы вертикальными стенками, к верхним концам которых могут примыкать спиральные лопасти, могут в радиальном направлении проходить до наружной стенки так, что они в окружном направлении представляют собой настоящее секционирование с барьерами. На нижнем конце стенок могут быть предусмотрены сквозные отверстия, благодаря чему материал, в частности грубодисперсные материалы, может двигаться дальше под стенками в окружном направлении. Количество спиральных лопастей по существу не зависит от числа вертикальных стенок, расположение спиральных лопастей не ограничивается непосредственным примыканием верхних кромок стенок к нижним кромкам спиральных лопастей.
Спиральные лопасти могут быть закреплены на стенках или быть сформированными вместе с таковыми, что обеспечивает возможность непрерывного пропускания как дисперсных материалов, так и флюидизирующего средства. Альтернативно, между нижними кромками спиральных лопастей и верхними кромками стенок может быть оставлен вертикальный промежуток, который при необходимости обеспечивает свободный проход от загрузочного отсека к разгрузочному отсеку, но не от разгрузочного отсека к загрузочному отсеку. Промежуток служит для разъединения стенок от спиральных лопастей и для снижения общего веса устройства.
Над свободным пространством встроен пылеуловитель, на нижней стороне которого флюидизирующее средство протекает через дополнительные спиральные лопасти. Дополнительные спиральные лопасти имеют ориентацию, одинаковую с ориентацией для спиральных лопастей, и увеличенные наклон или кривизну, чтобы создавать в пылеуловителе по существу круговое движение потока как флюидизирующего средства, так и увлекаемых флюидизирующим средством пылевидных частиц и дисперсных материалов. Под влиянием спиральных лопастей и дополнительных спиральных лопастей происходит также двухступенчатое изменение направления течения и, соответственно, потока частиц, благодаря которому в пылеуловителе создается поле центробежных сил, в котором увлекаемые частицы пыли и дисперсных материалов предпочтительно перемещаются наружу и выходят из пылеуловителя, по меньшей мере, через одно отверстие в стенке пылеуловителя.
Вариант исполнения изобретения предусматривает, что напорная сторона спиральных лопастей относительно осевой составляющей скорости потока флюидизирующего средства на нижней кромке наклонена под углом до 10°. Спиральные лопасти своими нижними кромками также могут быть ориентированы параллельно осевой составляющей потока флюидизирующего средства, и лишь после этого быть наклоненными или изогнутыми. Однако также предусматривается и является возможным соответствующим образом изогнутое или наклонное расположение спиральных лопастей под углом до 10°.
На своих верхних кромках своей напорной стороны спиральные лопасти наклонены относительно осевой составляющей скорости потока под углом до 35°, чтобы обеспечивать соответственно сильное отклонение потока как флюидизирующего средства, так и дисперсных материалов.
В соответствующем изобретению устройстве внутри резервуара расположен пароперегреватель, причем внутренний диаметр спиральных лопастей соответствует наружному диаметру пароперегревателя. Тем самым, спиральные лопасти радиально внутрь примыкают к пароперегревателю. Наружные в радиальном направлении стороны спиральных лопастей проходят до стенки резервуара, причем на наружной в радиальном направлении стороне также может быть предусмотрен зазор между боковыми кромками спиральных лопастей и стенкой резервуара.
Дополнительные спиральные лопасти на нижней кромке своей напорной стороны относительно осевой составляющей скорости потока флюидизирующего средства наклонены под углом до 15°, чтобы обеспечивать усиленное отклонение потока. На их верхней кромке наклон составляет до 90°, чтобы осевое движение почти полностью повернуть в окружном направлении. Поскольку спиральные и дополнительные спиральные лопасти предпочтительно изготовлены из листового материала, углы наклона напорной стороны по своей величине соответствуют углу наклона стороны, противолежащей напорной стороне.
Над дополнительными спиральными лопастями предусмотрены обратные направляющие или обратные спиральные лопасти с наклоном или кривизной, противоположными наклону и кривизне спиральных и дополнительных спиральных лопастей, напорные стороны которых относительно осевой составляющей скорости потока флюидизирующего средства на входном конце наклонены по углом до 90°, причем наклон на выходном конце достигает угла до 0°, так что по существу из кругового потока в окружном направлении опять получается течение параллельно осевому направлению. Благодаря этому флюидизирующее средство разворачивается в осевом направлении так, что предпочтительно происходит возвращение к пароперегревателю и вентилятору.
Выведение текучей среды в варианте осуществления изобретения происходит через расположенную по центру разгрузочную трубу, причем обратные направляющие лопасти на своем внутреннем в радиальном направлении конце примыкают к разгрузочной трубе. Обратные направляющие лопасти могут иметь дважды изогнутую или, соответственно, дважды наклонную форму, что в равной степени справедливо для спиральных лопастей и дополнительных спиральных лопастей.
Кроме того, перед вентилятором могут быть подключены дополнительные приспособления для очистки, рециркуляции, а также нагревания флюидизирующего средства, чтобы кондиционировать флюидизирующее средство.
На нижнем конце рабочей камеры размещено продуваемое днище с проточными отверстиями. Это продуваемое днище может иметь приспособления для регулирования объемного расхода, так что в окружном направлении, а также в направлении переноса обрабатываемого материала можно организовать различные уровни объемного расхода флюидизирующего средства. Различные уровни объемного расхода флюидизирующего средства могут получаться, например, в зависимости от положения отсеков. Чем тяжелее обрабатываемый материал, то есть чем более влажным является материал, тем большее количество флюидизирующего средства должно быть введено.
Отсек с загрузочным приспособлением и разгрузочный отсек могут быть расположены рядом друг с другом, причем во избежание непосредственного переноса из загрузочного отсека в разгрузочный отсек предусмотрено разделительное приспособление. При расположении загрузочного отсека и разгрузочного отсека в непосредственной близости друг к другу материал должен пройти по всему периметру по существу кольцеобразной рабочей камеры.
Еще один вариант исполнения изобретения предусматривает, что продуваемое днище скомпоновано так, что выведение частиц из рабочей камеры в зону спиральных лопастей производится за счет лопающихся пузырей из флюидизированных частиц соответственно условиям сепарации над спиральными лопастями, предпочтительно радиально наружу вблизи стенки резервуара. Чтобы усилить вихревое движение в нижней области рабочей камеры и обеспечить повышенную скорость потока в радиально наружной краевой зоне рабочей камеры, а также в области наружной стенки, тем самым увлекая находящийся там материал вверх, предусмотрено, что в радиально наружной области продуваемого днища выполнены отверстия с увеличенным соотношением размеров по сравнению с радиально внутренней областью продуваемого днища. Это значит, что в области наружной стенки в продуваемом днище выполняют большее число сквозных отверстий или отверстия большего размера, чем в области внутренней стенки рабочей камеры, т.е. вблизи пароперегревателя.
Чтобы предотвратить отложения частиц в радиально внутренней области рабочей камеры, продуваемое днище делают сводчатым. При этом выпуклость может быть выполнена постоянной или образована рядом ориентированных под углом друг к другу по существу плоских листов. За счет выпуклости продуваемого днища в сочетании с переменным соотношением размеров отверстий в продуваемом днище в радиальном направлении создается циркулирующее вихревое движение частиц в радиальном направлении. При этом профиль в плоскости вертикальных стенок должен выглядеть так, что продуваемое днище под стенками образует дугу или дугообразный фрагмент многоугольника. В противоположность этому, при плоском продуваемом днище существует опасность отложения крупных частиц, с трудом поддающихся флюидизации.
Продуваемое днище может иметь сквозные отверстия для флюидизирующего средства, которые могут быть выполнены различным образом. Например, сквозные отверстия могут быть выполнены в виде перфорации, щелевидных прорезей или прочих свободных проемов. Кроме того, проточные отверстия могут быть образованы зазорами между листами, из которых изготовлено продуваемое днище.
Чтобы обеспечить транспортирование частиц, предусмотрено максимально единообразное состояние флюидизации в отсеках. Поскольку технологические характеристики флюидизации частиц изменяются в результате удаления текучей среды по мере продвижения от загрузки к выгрузке, в области загрузочного отсека предусмотрено увеличенное соотношение размеров отверстий по сравнению с областью разгрузочного отсека. Предпочтительно размеры отверстий уменьшаются от загрузочного отсека к разгрузочному отсеку ступенчато или непрерывно. Отверстия в продуваемом днище могут быть выполнены перпендикулярно или под углом к днищу, чтобы влиять на движение материала внутри рабочей камеры.
Соответствующее изобретению устройство при этом скомпоновано в виде открытой системы, в которой избыточный газ выводится через расположенную по центру выпускную трубу, и в которую непрерывно должна подводиться требуемая для работы энергия.
Далее пример варианта осуществления изобретения будет более подробно разъяснен с привлечением чертежей. Показано:
фиг.1 - устройство в общем виде в перспективе;
фиг.2 - вид сбоку устройства в частичном разрезе;
фиг.3 - вид сечения по линии А-А согласно фиг.2;
фиг.4 - вид сечения по линии D-D согласно фиг.2;
фиг.5 - вид сечения по линии С-С согласно фиг.2, а также
фиг.6 - вид сечения по линии В-В согласно фиг.2.
На фиг.1 показан вид в перспективе устройства 1 с резервуаром 2, который имеет по существу цилиндрическую наружную обшивку 3. Резервуар 2 установлен на опорную раму 4, чтобы сделать устройство 1 доступным также снизу для технического обслуживания.
На фиг.2 показано устройство 1 с резервуаром 2 на виде сбоку в частичном разрезе, в котором наружная обшивка 3 частично удалена. Можно увидеть, что наружный профиль резервуара 2 является по существу цилиндрическим. Геометрическая структура резервуара 2, а также размещенных в нем компонентов будут описаны ниже.
Размещенный на опорной раме 4 резервуар 2 имеет на своем нижнем конце выпуклое днище 5, в котором размещена непоказанная крыльчатка вентилятора, с помощью которого флюидизирующее средство, в частности перегретый пар, циркулирует в резервуаре 2. Внутри резервуара 2 расположен по существу цилиндрический пароперегреватель 6 так, что флюидизирующее средство поступает снизу в рабочую камеру 20 по существу кольцеобразной формы, которая образована между пароперегревателем 6 и наружной обшивкой 3. При этом рабочая камера 20 на своем нижнем конце ограничена продуваемым днищем 7, которое обеспечивает возможность поступления снизу флюидизирующего средства, но не допускает при этом падения сквозь него обрабатываемого материала.
Над продуваемым днищем 7 размещены установленные вертикально стенки 8, которые проходят от наружной стенки пароперегревателя 6 до стенки 3 резервуара и образуют между собой отсеки. Стенки 8 могут вниз доходить до продуваемого днища 7 или оставлять между ними и последним свободное пространство. Образованные стенками 8 отсеки открыты сверху так, что флюидизирующее средство протекает насквозь снизу вверх через отсеки и увлекает обрабатываемый материал или частицы и, при необходимости, переносит в последующий отсек. Через отсек, оснащенный непоказанным разгрузочным приспособлением, флюидизирующее средство не протекает или проходит лишь в незначительной степени, так что материал, поступающий в этот отсек сверху или вдоль продуваемого днища, попадает в донную область и с помощью разгрузочного приспособления, например шнекового питателя, может быть выведен из разгрузочного отсека.
Над стенками 8 присоединены спиральные лопасти 9, которые могут быть размещены также между стенками 8 и в своем вертикальном протяжении приблизительно соответствуют вертикальному протяжению стенок 8 или выходят за них, т.е. могут быть более длинными, чем стенки 8. Спиральные лопасти 9 в своей нижней части, которая обращена к стенкам 8, направлены по существу параллельно стенкам 8, так что напорная сторона спиральных лопастей 9 ориентирована к осевой составляющей скорости потока флюидизирующего средства под углом 0°. В представленном примере осуществления спиральные лопасти 9 выполнены изогнутыми и ориентированы так, что выгиб направлен от загрузочного отсека в сторону разгрузочного отсека. Если, например, загрузочный отсек и разгрузочный отсек расположены рядом друг с другом, то выгиб спиральных лопастей 9, предназначенных для загрузочного отсека, обращен от разгрузочного отсека так, что поток частиц или материала должен транспортироваться по всему периметру резервуара 2 и тем самым рабочей камеры 20, чтобы попасть в разгрузочный отсек.
На своем верхнем конце спиральные лопасти 9 имеют кривизну под углом до 35° к осевой составляющей скорости потока флюидизирующего средства, чтобы поворачивать в окружном направлении поток флюидизирующего средства, равно как и поток материала. Спиральные лопасти 9 представляют собой продолжение стенок 8, причем это удлинение может быть сделано с зазором между спиральными лопастями 9 и стенками 8 или без него. Спиральные лопасти 9 могут образовывать однократно или дважды изогнутую поверхность, а также иметь кривизну как относительно осевой составляющей, так и относительно радиальной составляющей, чтобы поворачивать поток флюидизирующего средства и изменять направление перемещения материала или твердого вещества соответственно предъявляемым требованиям. Для поворота направления потока вместо изгиба может быть предусмотрен наклон в остальном прямолинейных спиральных лопастей 9.
Над спиральными лопастями 9 образована переходная зона 10 в виде свободного пространства, которая не снабжена никакими встроенными элементами, влияющими на поток, так что течение флюидизирующего средства, равно как и перенос материала и захваченных флюидизирующим средством частиц, может происходить по существу беспрепятственно. Это свободное пространство 10, так называемая переходная зона, выполнено кольцеобразным и обеспечивает свободное круговое перемещение как материала, так и флюидизирующего средства в горизонтальной плоскости.
Над спиральными лопастями 9 и переходной зоной 10 расположены дополнительные спиральные лопасти 11, которые также имеют однократно или дважды изогнутую поверхность, но с входным углом до 15° относительно осевой составляющей скорости потока на их напорной стороне. Выходной угол в той же терминологии составляет до 90°, причем внутренний диаметр системы лопастей соответствует наружному диаметру пароперегревателя 6.
Над дополнительными спиральными лопастями образован пылеуловитель 12, наружный диаметр которого является меньшим, чем наружный диаметр рабочей камеры 20, и тем самым меньшим, чем наружный диаметр корпуса 3 резервуара в области стенок 8 и спиральных лопастей 9. Наружный диаметр системы дополнительных спиральных лопастей соответствует наружному диаметру пылеуловителя 12. За счет согласования параметров системы дополнительных лопастей и спиральных лопастей 9 получают конструкцию устройства 1, оптимизированную в отношении падения давления, так что все устройство в целом может работать с высоким коэффициентом полезного действия. При этом наружный контур 3 резервуара 2 является цилиндрическим по меньшей мере до высоты спиральных лопастей, в данном случае до высоты пылеуловителя 12 или, соответственно, дополнительных спиральных лопастей 11, благодаря чему не требуется материалоемкая конструкция резервуара 2, предпочтительно выполняемого в виде напорной емкости. Система спиральных лопастей создает и поддерживает предварительную закрутку или вихревой поток над имеющимся в рабочей камере 20 псевдоожиженным слоем, благодаря чему сохраняется требуемое и желательное дальнейшее перемещение от загрузочного отсека к разгрузочному отсеку. Внутри пылеуловителя 12 создается поле центробежных сил, в котором пылевые частицы и захваченные дисперсные материалы перемещаются по окружности наружу и выводятся через отверстие.
Над дополнительными спиральными лопастями 11 размещены обратные направляющие лопасти 13, ориентированные навстречу направлению завихрения, которые разворачивают завихрение флюидизирующего средства и преобразуют в поток со статическим напором, чтобы ввести флюидизирующее средство в пароперегреватель 6. Обратные направляющие или обратные спиральные лопасти 13 также имеют однократно или дважды изогнутую или наклонную поверхность с входным углом до 90° относительно осевой составляющей скорости потока флюидизирующего средства, причем выходной угол в той же терминологии составляет до 10°. Внутренний диаметр системы лопастей соответствует наружному диаметру разгрузочной трубы 14, в то время как наружный диаметр системы лопастей соответствует внутреннему диаметру пароперегревателя 6.
На фиг.3 представлено устройство 1 в разрезе, из которого можно понять строение продуваемого днища 7 и примыкающих к нему сверху стенок 8. Между стенками 8 и изогнутыми или наклонными спиральными лопастями 9 образовано свободное пространство, но в принципе спиральные лопасти 9 могут также непосредственно примыкать к стенкам 8.
Кольцеобразная переходная зона 10 над спиральными лопастями 9 так же видна, как размещенный в центре пароперегреватель 6, который проходит почти на всю длину резервуара 2, так что над продуваемым днищем 7 до нижней кромки спиральных лопастей 9 образуется рабочая камера 20. Можно также видеть пылеуловитель 12 с размещенными на нижнем конце дополнительными спиральными лопастями 11 и обратными направляющими лопастями 13 для разворачивания кругового потока в аксиально направленное течение, как и наружные размеры обратных направляющих лопастей 13, которые соответствуют наружному диаметру пароперегревателя 6, и систему обратных направляющих лопастей 13 вокруг разгрузочной трубы 14, которая размещена в центральной части резервуара 2.
Система спиральных лопастей заменяет обычный до сих пор расширяющийся кверху конус и обеспечивает поворот потока, тем самым более крупные частицы материала отклоняются наружу в радиальном направлении, тормозятся на стенке резервуара и под действием силы тяжести опять могут падать вниз, чтобы иметь возможность вновь подвергнуться дальнейшей обработке флюидизирующим средством. Перенос дисперсных материалов от загрузочного отсека 15 до разгрузочного отсека 17 включает перемещение материала вдоль продуваемого днища 7 в окружном направлении через расположенные внизу проемы, предусмотренные в стенках 8. Далее, перенос высушиваемого материала происходит поверх спиральных лопастей 9 с помощью вихревого течения, созданного спиральными лопастями 9, так что от дополнительных встроенных элементов можно отказаться.
Дополнительные спиральные лопасти 11 в плане падения давления представляют оптимизированную систему лопастей, которая вовлекает флюидизирующее средство в усиленное вихревое течение, чтобы обеспечить возможность отделить возможно еще присутствующие частицы материала или пыли в дополнительном центробежном сепараторе. Обратные направляющие лопасти 13 имеют по существу аксиальную конструкцию и проходят радиально наружу, отходя от разгрузочной трубы 14. Благодаря этому вихрь разрушается и преобразуется в статический напор, что обеспечивает более легкое пропускание флюидизирующего средства через пароперегреватель 6. Наружная стенка 3 резервуара может быть также согласована с профилем пылеуловителя 12, благодаря чему еще больше сокращается необходимое монтажное пространство над дополнительными спиральными лопастями 11.
Фиг.4 представляет горизонтальное сечение по линии D-D из фиг.2. На нижнем конце изображен загрузочный отсек 15 с непоказанным загрузочным приспособлением, например шнековым питающим устройством, который расположен непосредственно рядом с разгрузочным отсеком 17, причем загрузочный отсек 15 и разгрузочный отсек 17 так отделены друг от друга гидродинамически, что непосредственный перенос материала из загрузочного отсека 15 в разгрузочный отсек 17 предотвращается. Начиная с загрузочного отсека 15, следуют многочисленные перерабатывающие отсеки 16, которые отделены друг от друга разделительными стенками 8. При этом разделительные стенки 8 могут непосредственно примыкать к стенке 3 резервуара или же быть подвешенными на определенном расстоянии от нее внутри кольцеобразной рабочей камеры 20, которая на нижней стороне ограничена продуваемым днищем 7 и на верхней стороне нижними кромками спиральных лопастей 9. Внутри перерабатывающих отсеков 16 могут быть расположены промежуточные нагреваемые перегородки 18, чтобы подогревать перерабатываемый продукт.
На фиг.5 представлено горизонтальное сечение по линии С-С на фиг.2, которое позволяет определить центральное расположение пароперегревателя 6 и размещенные вокруг него по окружности спиральные лопасти 9. Спиральные лопасти 9 образуют продолжение вертикальных, проходящих в радиальном направлении стенок 8, и проходят от пароперегревателя 6 до наружной стенки 3 резервуара 2. Спиральные лопасти 9 так же, как и стенки 8, ориентированы по существу в радиальном направлении и могут иметь однократный или двойной наклон или, соответственно, кривизну, чтобы отклонять преимущественно осевое течение и, соответственно, движение высушиваемого материала под воздействием поступающего снизу вверх потока флюидизирующего средства и придавать ему вихревой характер.
Фиг.6 показывает сечение в горизонтальной плоскости по линии В-В из фиг.2, на котором можно видеть спиральные лопасти 9, дополнительные спиральные лопасти 11, а также по существу цилиндрической корпус пылеуловителя 12. Дополнительные спиральные лопасти 11 также проходят по существу радиально наружу и примыкают к внутренней стороне корпуса пароперегревателя 6, они проходят радиально наружу до наружной стенки пылеуловителя 12 и благодаря своему наклону или, соответственно, кривизне обеспечивают усиленное по сравнению со спиральными лопастями 9 разворачивание потока и, тем самым, интенсификацию вихревого течения. Пылевые частицы могут быть выведены из пылеуловителя 12, например, через расположенный снаружи устройства 1 дополнительный циклон, кроме того, возможно также эти пылевые частицы перевести в разгрузочную камеру 17.
Над дополнительными спиральными лопастями 11 предусмотрены обратные направляющие или обратные спиральные лопасти 13, которые действуют по существу в осевом направлении и преобразуют ориентированное в окружном направлении течение флюидизирующего средства в статический напор и вводят флюидизирующее средство в пароперегреватель 6 для подготовки и, соответственно, нагревания. В центральной части расположена разгрузочная труба 14, через которую может быть выведено флюидизирующее средство. Обратные направляющие лопасти 13 проходят от разгрузочной трубы 14 радиально наружу до периметра пароперегревателя 6. Могут быть предусмотрены дополнительные приспособления для подготовки флюидизирующего средства, чтобы кондиционировать его. В частности, предусмотрены приспособления для очистки, чтобы вентилятор или крыльчатка вентилятора не повреждались столкновениями с частицами пыли или тому подобными.
Вместо известного из уровня техники решения с коническим расширением резервуара над рабочей камерой и, соответственно, над отсеками, с помощью соответствующего изобретению решения возможно выполнение резервуара 2 цилиндрической конструкции. Благодаря этому достигается существенная экономия материала, в частности для резервуара 2, выполненного в виде напорной емкости, без ущерба для производительности сушки при использовании устройства в качестве испарительной сушилки. При этом конструктивное выполнение вентилятора обеспечивает флюидизацию обрабатываемого, в частности высушиваемого, материала, так что высушиваемые материалы и, соответственно, частицы переносятся из загрузочной камеры 15 в разгрузочную камеру 17.
Вместо представленных на чертежах шестнадцати отсеков или камер, с первым загрузочным отсеком 15, четырнадцатью перерабатывающими отсеками 16 и последним разгрузочным отсеком 17, могут быть реализованы варианты с иным числом отсеков или камер. Направление потока по окружности имеет то преимущество, что частицы во флюидизирующем средстве могут быть оптимально отделены с помощью дополнительных спиральных лопастей 11 и пылеуловителя 12. Окружное прохождение потока флюидизирующего средства и частиц в одном направлении также упрощает возврат и преобразование вихревых импульсов в статический напор за счет кривизны или, соответственно, наклона обратных направляющих лопастей 13, которые имеют ориентацию, противоположную направлению кривизны или наклона спиральных и дополнительных спиральных лопастей 9, 11.
Список ссылочных обозначений
1 - Устройство
2 - Резервуар
3 - Наружная обшивка
4 - Опорная рама
5 - Днище
6 - Пароперегреватель
7 - Продуваемое днище
8 - Стенка
9 - Спиральная лопасть
10 - Переходная зона
11 - Дополнительная спиральная лопасть
12 - Пылеуловитель
13 - Обратная направляющая или обратная спиральная лопасть
14 - Разгрузочная труба
15 - Загрузочный отсек
16 - Перерабатывающий отсек
17 - Разгрузочный отсек
18 - Промежуточная нагреваемая перегородка
20 - Рабочая камера.
1. Устройство для удаления текучих сред и/или твердых веществ из смеси дисперсных материалов, содержащее резервуар, который образует кольцеобразную рабочую камеру с цилиндрическим наружным контуром, приспособления для введения дисперсных материалов в рабочую камеру и выведения из нее, и воздуходувное устройство для введения флюидизирующего средства снизу в рабочую камеру, а также приспособления для подготовки флюидизирующего средства в направлении потока перед входом в воздуходувное устройство, причем в рабочей камере вертикально стоящими стенками образованы протяженные в вертикальном направлении отсеки, из которых один образует разгрузочный отсек, который снизу не продувается или продувается в незначительной степени флюидизирующим средством и на нижнем конце которого расположено разгрузочное приспособление, и из которых другой отсек оснащен загрузочным приспособлением и выполнен как загрузочный отсек, и отсеки на своих верхних концах являются открытыми, отличающееся тем, что над стенками (8) расположены спиральные лопасти (9), которые наклонены или выгнуты в направлении потока от загрузочного отсека (15) к разгрузочному отсеку (17), и наружный диаметр спиральных лопастей (9) не превышает наружный диаметр стенок (8), и спиральные лопасти (9) окружены наружной обшивкой, которая в радиальном направлении не выступает за пределы наружной обшивки (3), которая охватывает стенки (8), причем над спиральными лопастями (9) расположены дополнительные спиральные лопасти (11), которые имеют одинаковую со спиральными лопастями (9) ориентацию и увеличенные наклон или кривизну.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что наружная обшивка (3) резервуара (2) над рабочей камерой (20) выполнена цилиндрической или конусообразно сужающейся.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отсеки (15, 16, 17) образованы вертикальными стенками (8), к верхним концам которых примыкают спиральные лопасти (9).
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что спиральные лопасти (9) закреплены на стенках (8) или выполнены вместе с ними.
5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что спиральные лопасти (9) расположены в резервуаре (2) отделенными от стенок (8) с зазором в вертикальном направлении.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что напорная сторона спиральных лопастей (9) относительно осевой составляющей скорости потока флюидизирующего средства на нижней кромке наклонена под углом до 10°.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что напорная сторона спиральных лопастей (9) относительно осевой составляющей скорости потока флюидизирующего средства на верхней кромке наклонена под углом до 35°.
8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутри устройства размещен пароперегреватель (6), и внутренний диаметр спиральных лопастей (9) соответствует наружному диаметру пароперегревателя (6).
9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что напорная сторона дополнительных спиральных лопастей (11) относительно осевой составляющей скорости потока флюидизирующего средства на нижней кромке наклонена под углом до 15°.
10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что напорная сторона дополнительных спиральных лопастей (11) относительно осевой составляющей скорости потока флюидизирующего средства на верхней кромке наклонена под углом до 90°.
11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что над спиральными лопастями (9) сформирована кольцеобразная переходная зона (10) без влияющих на течение приспособлений.
12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что над спиральными лопастями (9) предусмотрены обратные направляющие лопасти (13) с наклоном или кривизной, противоположными наклону или кривизне спиральных лопастей (9), причем их напорная сторона относительно осевой составляющей скорости потока флюидизирующего средства на входном конце наклонена под углом до 90°.
13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что над спиральными лопастями (9) предусмотрены обратные направляющие лопасти (13) с наклоном или кривизной, противоположными наклону или кривизне спиральных лопастей (9), напорная сторона которых относительно осевой составляющей скорости потока флюидизирующего средства на выходном конце наклонена под углом до 0°.
14. Устройство по п.12 или 13, отличающееся тем, что обратные направляющие лопасти (13) своим радиально внутренним концом примыкают к расположенной в центре разгрузочной трубе (14).
15. Устройство по п.12 или 13, отличающееся тем, что обратные направляющие лопасти (13) имеют дважды изогнутую форму.
16. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между загрузочным отсеком (15) и разгрузочным отсеком (17) расположено множество промежуточных отсеков (16).
17. Устройство по п.1, отличающееся тем, что загрузочный отсек (15) и разгрузочный отсек (17) расположены рядом друг с другом.
18. Устройство по п.1, отличающееся тем, что спиральные лопасти (9) имеют дважды изогнутую форму.
19. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительные спиральные лопасти (11) имеют дважды изогнутую форму.
20. Устройство по п.1, отличающееся тем, что над спиральными лопастями (9) размещен пылеуловитель (12).
21. Устройство по п.1, отличающееся тем, что перед вентилятором подсоединены устройства для очистки, рециркуляции и для нагревания (6) флюидизирующего средства.
22. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочая камера (20) на своем нижнем конце ограничена продуваемым днищем (7) с проточными отверстиями.
23. Устройство по п.22, отличающееся тем, что продуваемое днище (7) имеет сводчатый или приблизительно сводчатый профиль.
24. Устройство по п.22 или 23, отличающееся тем, что продуваемое днище (7) имеет сквозные отверстия для флюидизирующего средства.
25. Устройство по п.24, отличающееся тем, что в радиально наружной области продуваемого днища (7) образованная сквозными отверстиями площадь свободного протока является большей, чем в радиально внутренней области.
26. Устройство по п.24, отличающееся тем, что образованная сквозными отверстиями площадь свободного протока сокращается в окружном направлении, начиная с загрузочного отсека (15).
