Способ и устройство для контейнерной сушки семян

Изобретение относится к сушке семян и может быть использовано в сельском хозяйстве. Способ контейнерной сушки семян заключается в том, что семена загружают в контейнеры, которые устанавливают на модули, составляющие теплоподводящий канал, вентилируют агентом сушки и разгружают. Контейнеры при вентилировании переворачивают относительно модуля с частотой $$N=\frac{H}{h_{д}}$$ (где H - полная; h_д - допустимая высота слоя, м). Устройство для контейнерной сушки семян включает теплогенератор 1, теплоподводящий канал 2, составленный из последовательно соединенных модулей 3 с клапанами 4 регулировки потока агента сушки, контейнеров 5, пробоотборника 6, погрузочного средства 7 для установки, снятия и разгрузки контейнеров 5. Новым является то, что устройство для контейнерной сушки снабжено пультом управления 8 с микропроцессором, датчиками 9 измерения температуры, влажности семян и скорости агента сушки, шаговым приводом 10 перемещений погрузочного средства 7 и его механизмов относительно модулей 3 и контейнеров 5. Каждый модуль 3 снабжен пластинчатыми жалюзи 11 с приводом, нижняя и верхняя плоскости контейнеров 5 выполнены в виде решеток, одна из которых съемная. По боковым сторонам П-образной рамы симметрично закреплены вертикальные направляющие, в которых установлены ползуны и соединенные с ними шарнирно соосные захваты 21 с фиксаторами для сцепления с фитингами 15 контейнеров 5 с возможностью вертикального их перемещения шаговым приводом и вращения в продольно-вертикальной плоскости шаговым вращателем вокруг поперечной оси. Изобретение должно повысить эффективность процесса сушки путем высушивания семян с увеличенной высотой слоя. 2 н.п. ф-лы, 10 ил.

 

Изобретение относится к сушке семян и может быть использовано в сельском хозяйстве.

Известен способ сушки в ящично-контейнерной сушилке и устройство, согласно которому семена продувают агентом сушки, высушивают и разгружают (Современное состояние и основное направление развития сушильных установок для малосемянных сельскохозяйственных материалов // М.: ЦНИИ-ТЭМтракторсельхозмаш. - 1974. - С. 12-13). Недостатком известного технического решения является недостаточно высокая равномерность сушки.

Известен способ и устройство контейнерной сушки. Согласно способу семена загружают в контейнеры, установленные на модулях, образующих теплоподводящий канал, вентилируют агентом сушки и разгружают. Устройство содержит теплогенератор, теплоподводящий канал, составленный из последовательно соединенных модулей с клапанами регулировки потока агента сушки, контейнеров, пробоотборника, погрузочного средства для установки, снятия и разгрузки контейнеров (а.с. RU 2272229, МПК F26B 3/14).

Это техническое решение позволяет достичь необходимую неравномерность сушки семян благодаря системе клапанов в модулях, но при ограниченной высоте его слоя, что снижает эффективность сушки из-за существенного роста времени на загрузку-разгрузку контейнеров и тепловых затрат.

Кроме того, при освобождении одного из модулей от контейнера, управление клапаном регулировки потока агента сушки через модуль, по утверждению авторов, приводит к перераспределению потока агента сушки внутри теплоподводящего канала по отношению к другим модулям, вызывая в них нарушение режима сушки.

Действительно, чем выше высота слоя, тем больше неравномерность высушенных семян по влажности, которая согласно исходным требованиям не должна превышать δ≤±1,5%. Для семян, например пшеницы, эта величина не превышает в зависимости от влажности h_д=0,15…0,28 м (Кабанов В.Ф. Исследование технологических приемов и рабочих органов, обеспечивающих интенсификацию сушки семенного зерна в плотном слое: Дисс. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. - М.: 1979. - С. 107-110).

Техническая задача изобретения - повышение эффективности способа путем высушивания семян с увеличенной высотой слоя при δ≤±1,5% в конце сушки.

Технический результат достигается тем, что в способе контейнерной сушки, заключающемся в том, что семена загружают в контейнеры, которые устанавливают на модули, составляющие теплоподводящий канал, вентилируют агентом сушки и разгружают, согласно изобретению контейнеры при вентилировании поднимают, переворачивают и опускают относительно модуля с частотой $$N=\frac{H}{h_{д}}$$ , где H - полная, h_д - допустимая высота слоя, м.

Технический результат достигается также тем, что в устройстве, включающем теплогенератор, теплоподводящий канал, составленный из последовательно соединенных модулей с клапанами регулировки потока агента сушки, контейнеров, пробоотборника, погрузочного средства для установки, снятия и разгрузки контейнеров, отличающееся тем, что снабжено микропроцессором, датчиками измерения температуры, влажности семян и скорости агента сушки, шаговым приводом перемещений погрузочного средства и его механизмов относительно модулей и контейнеров, каждый модуль снабжен механизмом пластинчатого жалюзи с рычажно-пружинным приводом, и талрепом регулировки зазора между пластинами, нижняя и верхняя плоскости контейнеров обратимы и выполнены в виде решеток, одна из которых съемная, центры противоположных боковых стенок снабжены парой симметричных фитингов, погрузочное средство выполнено в вертикальной поперечной плоскости виде П-образной рамы, опирающейся на колеса, заходящие в направляющие, расположенные с двух сторон вдоль теплоподводящего канала, по боковым сторонам П-образной рамы симметрично закреплены вертикальные направляющие, в которых установлены ползуны и соединенные с ними шарнирно соосные захваты с фиксаторами с возможностью вертикального их перемещения и вращения в продольно-вертикальной плоскости вокруг поперечной оси.

На фиг. 1 представлена схема реализации способа и устройства для контейнерной сушки семян, где семена загружают в контейнеры и устанавливают на модули; на фиг. 2 - то же, в процессе сушки в положениях A, B и C представлены все возможные варианты работы устройства для контейнерной сушки семян с переворачиванием и разгрузкой контейнеров; на фиг. 3 - то же, с примером выполнения погрузочного средства; на фиг. 4 и 5 - то же, с примером выполнения захватов для сцепления с фитингами; на фиг. 6 и 7 - то же, с примером выполнения механизма пластинчатого жалюзи; на фиг. 8 и 9 - то же, с примером выполнения регулировки зазора между пластинами жалюзи; на фиг. 10 - то же с вариантом разгрузки в технологическое оборудование.

Устройство для контейнерной сушки семян включает теплогенератор 1, теплоподводящий канал 2, составленный из последовательно соединенных модулей 3 с клапанами 4 регулировки потока агента сушки, контейнеров 5, пробоотборника 6, погрузочного средства 7 для установки, снятия и разгрузки контейнеров 5, снабжено пультом управления 8 с микропроцессором, датчиками 9 измерения температуры, влажности семян и скорости агента сушки, шаговым приводом 10 перемещений погрузочного средства 7 и его механизмов относительно модулей 3 и контейнеров 5. Каждый модуль 3 снабжен механизмом пластинчатого жалюзи 11 с рычажно-пружинным приводом 12 и талрепом 13 регулировки зазора между пластинами, нижняя и верхняя плоскости контейнеров 5 обратимы и выполнены в виде решеток 14, одна из которых съемная. Центры противоположных боковых стенок снабжены парой симметричных фитингов 15. Погрузочное средство 7 выполнено в вертикальной поперечной плоскости в виде П-образной рамы 16, опирающейся на колеса 17, заходящие в направляющие 18, расположенные с двух сторон вдоль теплоподводящего канала 2. По боковым сторонам П-образной рамы 16 симметрично закреплены вертикальные направляющие 19, в которых установлены ползуны 20 и соединенные с ними шарнирно соосные захваты 21 с фиксаторами 22 для сцепления с фитингами 15 контейнеров 5 с возможностью вертикального их перемещения шаговым приводом 23 и вращения в продольно-вертикальной плоскости шаговым вращателем 24 вокруг поперечной оси 25.

Устройство работает следующим образом.

Контейнер 5 заполняют, например, перегрузчиком 26 и закрывают решетку 14, затем подводят к нему погрузочное средство 7, ползуны 20 с соосными захватами 21 устанавливают в направляющих 19 на высоте фитингов 15 контейнера 5, стоящего на полу, вводят в зацепление захваты с фитингами 15, совмещая поперечную ось 25 вращения захватов 21 с центром фитингов 15 контейнера 5, включают фиксаторы 22 и поднимают шаговым приводом 10 контейнер 5 на необходимую высоту для установки его на модуль 3. После установки контейнера 5 на модуль 3 отключают фиксаторы 22 захватов 21, при этом погрузочное средство 7 получает возможность продольного перемещения вдоль всего теплоподводящего канала 2 с контейнерами 5, без изменения высоты установки захвата 21, поскольку фитинги 15 свободно проходят через захваты 21. При необходимости погрузочное средство 7 останавливают возле любого контейнера, совмещая ось 25 захвата 15 с центром фитинга 15 и фиксаторами 22, и запирают фитинг 15 в захвате 21. Затем контейнер 5 поднимают на заданную высоту шаговым приводом 23, поворачивают на 180° шаговым вращателем 24 вокруг поперечной оси 25 и опускают на то же место. При подъеме контейнера 5 с модуля 3 освобождается рычаг 27 привода 12 и пружина 28 закрывает жалюзи 11 до отрегулированного талрепом 13 зазора 29 между пластинами от потери агента сушки. При установке контейнера 5 на модуль 3, он нажимает на рычаг 27, заводит пружину 28 привода 12, открывая жалюзи 11.

После окончания процесса сушки в одном из контейнеров 5, погрузочное средство 7 снимает его с модуля 3 и разгружает в технологическое оборудование 26, открыв съемную решетку 14. Перемещение погрузочного средства 7 вдоль теплоподводящего канала 2, последовательность выбора контейнеров 5, их переворачивание в процессе вентилирования и окончание процесса сушки выполняют автоматически пультом управления 8 с процессором в соответствии с алгоритмом изложенным в способе и с показаниями датчиков 9.

Способ осуществляют следующим образом.

Контейнеры 5 с семенами устанавливают погрузочным средством 7 на модули 3, включают теплогенератор 1. На холодном потоке устанавливают клапаны 4 определенным образом, исходя из равенства скорости потока на выходе решеток 14, и вентилируют агентом сушки. Пробоотборником 6, установленным на высоте h_д от нижней решетки 14, периодически отбирают навески на определение влажности семян. При достижении влажности W_i=W_к+1,5%, где W_к - кондиционная влажность, что соответствует δ=±1,5%, проводят переворачивание контейнеров 5 погрузочным средством 7. В перевернутом контейнере 5 осуществляется реверсивная сушка.

Регулировка клапанов 4, определение влажности W_i семян на высоте h_д от нижней решетки 14, сравнение ее с величиной (W_к+1,5%), где W_к - кондиционная влажность, подвод к контейнеру 5 погрузочного средства 7, соединение с ним, подъем, переворот, установка контейнера 5 и рассоединение с ним для обслуживания другого контейнера 5 проводят автоматически по управляющим сигналам пульта управления 8 с процессором с учетом алгоритма вышеописанного способа и анализом показаний датчиков 9. При одновременном поступлении сигнала на переворачивание от нескольких модулей производят отключение теплогенератора без выключения вентилятора, при этом переворачивание производят, например, от ближнего модуля 3 к дальнему, или наоборот.

Так, например, при исходной влажности семян зерновых культур W₀≤20% достаточно одного переворачивания с перестановкой контейнеров 5, так как их кондиционная влажность W_к=14%. Сушку заканчивают, семена охлаждают и разгружают погрузочным средством 7, предварительно сняв верхние решетки 15.

Если исходная влажность семян превышает 20%, то сушку продолжают. Частоту переворачивания и перестановки контейнеров N рассчитывают по формуле $$N=\frac{H}{h_{д}}$$ (где H - полная высота слоя семян; h_д - допустимая высота слоя, м). Величину N округляют до целого числа в сторону увеличения.

Способ осуществляют следующим образом.

Определяют исходную влажность семян, величину h_д экспериментально или из (Кабанов В.Ф. Исследование технологических приемов и рабочих органов, обеспечивающих интенсификацию сушки семенного зерна в плотном слое: Дисс. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. - М: 1979. - С. 107-110) и рассчитывают N и высоту слоя семян H. Семена загружают в контейнеры 5, вентилируют агентом сушки и переворачивают по достижении в слое семян влажности влагосъема ΔW≤3%.

Ограничение влагосъема за цикл между перестановкой и переворачиванием контейнеров величиной ΔW≤3% гарантирует в течение всего процесса и в конце допустимую неравномерность δ≤±1,5%, при этом первоначальная высота слоя может быть повышена с допустимой h_д до H=h_дN.

Пример. Проверку способа проводили в лабораторной установке на увлажненных до 22 и 26% семенах пшеницы.

Программа-методика. Использовали кассету высотой 0,35 м с площадью поперечного сечения 0,06×0,12 м, закрытую с обеих сторон решетками, высота слоя семян составила 0,28 м, температура агента сушки 48°C, отбор навесок для контроля влажности осуществляли пробоотборником на высоте h_д от входа агента сушки.

Первоначально определили величину h_д для семян влажностью 22 и 26%, т.е. ту величину h_д, для которой при W_к=13,5-14% δ≤±1,5%. Установлено, что h_д=0,16 и 0,12 м соответственно. Отбор навесок семян на влажность проводили на высоте h_д (±0,02 м) и переворачивали кассету по достижении влажности W=15…15,5%.

Для семян влажностью 22% выполнено ( $$N=\frac{\mathrm{0,28}}{\mathrm{0,16}}=\mathrm{1,75}$$ , округляется до N=2) 2 переворачивания (реверса) агента сушки, конечная влажность семян составила 13,5%, неравномерность по сушке δ=±1,1%. Округление N до целого числа в большую сторону позволит достичь δ≤±1,5%.

Для семян влажностью 26% выполнено ( $$N=\frac{\mathrm{0,28}}{\mathrm{0,12}}=\mathrm{2,33}$$ , округляется до N=3) 3 переворачивания, неравномерность составила δ=±0,6%.

Сушка семян по указанному способу позволит в 3…4 раза повысить высоту слоя и за счет снижения времени на загрузку и разгрузку в 1,5-2 раза повысить производительность устройства, во столько же будут снижены затраты тепла.

1. Способ контейнерной сушки семян, заключающийся в том, что семена загружают в контейнеры, которые устанавливают на модули, составляющие теплоподводящий канал, вентилируют агентом сушки и разгружают, отличающийся тем, что контейнеры при вентилировании переворачивают на 180° с частотой $$N=\frac{H}{h_{д}}$$ (где H - полная; h_д - допустимая высота слоя, м).

2. Устройство для контейнерной сушки семян, включающее теплогенератор, теплоподводящий канал, составленный из последовательно соединенных модулей с клапанами регулировки потока агента сушки, контейнеров, пробоотборника, погрузочного средства для установки, снятия и разгрузки контейнеров, отличающееся тем, что оно снабжено микропроцессором, датчиками измерения температуры, влажности семян и скорости агента сушки, шаговым приводом перемещений погрузочного средства и его механизмов относительно модулей и контейнеров, каждый модуль снабжен механизмом пластинчатого жалюзи с рычажно-пружинным приводом и талрепом регулировки зазора между пластинами, нижняя и верхняя плоскости контейнеров обратимы и выполнены в виде решеток, одна из которых съемная, центры противоположных боковых стенок снабжены парой симметричных фитингов, погрузочное средство выполнено в вертикальной поперечной плоскости в виде П-образной рамы, опирающейся на колеса, заходящие в направляющие, расположенные с двух сторон вдоль теплоподводящего канала, по боковым сторонам П-образной рамы симметрично закреплены вертикальные направляющие, в которых установлены ползуны и соединенные с ними шарнирно соосные захваты с фиксаторами с возможностью вертикального их перемещения и вращения в продольно-вертикальной плоскости вокруг поперечной оси.