Патент на изобретение №2296281

(54) АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ СУШИЛЬНАЯ КАМЕРА ДЛЯ ПИЛОМАТЕРИАЛА ИЛИ ДРУГОГО ПРОДУКТА

(57) Реферат:

Изобретение относится к устройствам для конвективной сушки твердых материалов и предметов, более конкретно к сушильным камерам с аэродинамическим нагревом циркулирующего в них агента сушки. Аэродинамическая сушильная камера для пиломатериала или другого продукта включает ограждение с дверью, впускное и выпускное устройства для обмена газовой среды в камере, хотя бы один энергетический блок, содержащий ротор для создания и нагрева потока газовой среды в циркуляционном тракте камеры. Причем энергетический блок, а при наличии нескольких блоков – каждый из них, и роторный экран расположены в верхней части камеры. Экраны примыкают к передней (с дверью) и задней торцевым стенкам ограждения камеры или к дополнительно введенным торцевым стенкам циркуляционного тракта. У пола камеры, вдоль каждого бокового экрана, предусмотрен проход, например, в виде продольной щели или ряда окон для ввода газовой среды в рабочую полость камеры. Все это повышает равномерность сушки путем поперечной продувки рабочей полости камеры одинаковыми по ее длине восходящими потоками газовой среды. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для конвективной сушки твердых материалов и предметов, более конкретно к сушильным камерам с аэродинамическим нагревом циркулирующего в них агента сушки.

Известны аэродинамические сушильные камеры для пиломатериала, в частности камеры ПАП-32 и «Урал-72» (Соколов П.В., Харитонов Г.Н., Добрынин С.В. Лесосушильные камеры. 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Лесн. пром-сть, 1987. – Стр.81-83, рис.29 и а.с. СССР №428174, М. Кл.3 F 26 В 9/06, опубл. 15.05.1974. Бюл. №18). Каждая из них включает ограждение с дверью, впускное и выпускное устройства для обмена в камере паровоздушного агента сушки (газовой среды), энергетический блок, содержащий ротор для создания и нагрева потока газовой среды в циркуляционном тракте камеры, вал с подшипниковыми опорами и электроприводом. Ротор закреплен на консольной части вала, которая пропущена в полость камеры через отверстие в ограждении, в частности в ее задней торцевой стене. Внутри камеры дистанционно от ограждения установлены роторный экран с окном, расположенным напротив входного отверстия ротора, и боковые экраны. В камере “Урал-72” роль последних выполняют боковые стороны просушиваемого в ней штабеля пиломатериала. Пространства между ограждением камеры и названными экранами образуют, соответственно, нагнетательную и боковые части циркуляционного тракта.

Недостатком камер-аналогов является существенная неравномерность сушки пиломатериала по длине штабеля. В камере с продольной продувкой ПАП-32 этот недостаток обусловлен тем, что газовая среда проходит большой путь по штабелю (длиной, как правило, 6,5 м) и успевает остыть и увлажниться, а в камерах с поперечной реверсивной продувкой “Урал-72” – тем, что скорость продувки штабеля вблизи ротора выше, чем вдали от него. Поэтому в камере ПАП-32 расположенная ближе к ротору задняя часть штабеля просыхает менее интенсивно, чем передняя, а в камере “Урал-72” – наоборот.

Прототип изобретения – аэродинамическая сушильная камера для пиломатериала ПАП-101, являющаяся модификацией базовой камеры ПАП-32 (Сергеев В.В. Аэродинамические лесосушильные камеры. М.: Лесн. пром-сть, 1981. – С.29, 30, рис.13). Камера-прототип включает ограждение с дверью, впускное и выпускное устройства для обмена газовой среды в камере, энергетический блок, содержащий ротор для создания и нагрева потока газовой среды в циркуляционном тракте камеры, вал с подшипниковыми опорами и электроприводом. Ротор закреплен на консольной части вала, которая пропущена в полость камеры через отверстие в ее ограждении, в частности в задней торцевой стене. Внутри камеры дистанционно от ограждения установлены роторный экран с окном, расположенным напротив входного отверстия ротора, и примыкающие к нему верхний (фальшпотолок) и боковые экраны. Пространства между ограждением камеры и названными экранами образуют, соответственно, нагнетательную, верхнюю и боковые части циркуляционного тракта. Всасывающей частью последнего является центральная (рабочая) полость камеры. В ней размещают просушиваемый продукт, в частности пиломатериал, уложенный в продуваемый штабель.

Основной недостаток камеры-прототипа, как и рассмотренных аналогов, это высокая неравномерность сушки по длине штабеля. У прототипа и у базовой камеры ПАП-32 этот недостаток обусловлен продольной продувкой с большой протяженностью пути прохождения газовой среды в штабеле (длиной 6,5 м). При этом передняя часть штабеля просыхает быстрее, чем задняя, продуваемая уже остывшей и увлажненной газовой средой. Вместе с тем, торцевое расположение энергетического блока и его высокая единичная установленная мощность, во-первых, увеличивает площадь, занимаемую камерой, во-вторых, затрудняет пуск ее электродвигателя (100 кВт). Последнее повышает требования к электроаппаратуре и питающей сети. Кроме того, для замены подшипников вала необходимо в стесненных условиях камеры снимать с него ротор, ступица которого обычно «прикипает» к валу. В результате увеличивается время ремонта, что сокращает выработку камеры.

Задача изобретения – повышение равномерности сушки путем поперечной продувки рабочей полости камеры одинаковыми по ее длине восходящими потоками газовой среды, то есть устранение основного недостатка прототипа.

Эта задача решена тем, что заявленная аэродинамическая сушильная камера для пиломатериала или другого продукта, как и ее прототип, включает ограждение с дверью, впускное и выпускное устройства для обмена газовой среды в камере, хотя бы один (как в прототипе) энергетический блок, содержащий ротор для создания и нагрева потока газовой среды в циркуляционном тракте камеры, вал с подшипниковыми опорами и электроприводом. Ротор закреплен на консольной части вала, которая пропущена в полость камеры через отверстие в ее ограждении. Внутри камеры дистанционно от ограждения установлены роторный экран, имеющий окно, расположенное напротив входного отверстия ротора, и примыкающие к нему боковые экраны. Пространства, отделяющие названные экраны от ограждения камеры, образуют, соответственно, нагнетательную и боковые части циркуляционного тракта. Однако, в отличие от прототипа, в заявленной камере энергетический блок, а при наличии нескольких блоков – каждый из них, и роторный экран расположены в верхней части камеры. Экраны примыкают к передней и задней торцевым стенкам ограждения камеры или к дополнительно введенным торцевым стенкам циркуляционного тракта. У пола камеры, вдоль каждого бокового экрана, предусмотрен проход, например, в виде продольной щели или ряда окон для ввода газовой среды в рабочую полость камеры.

Названная новая совокупность общих существенных признаков заявленной камеры при ее осуществлении всегда сокращает путь прохождения газовой среды в просушиваемом продукте за счет его поперечной продувки равномерными (одинаковыми) по длине камеры восходящими потоками газовой среды, создаваемыми одним, в короткой камере, или несколькими расположенными вдоль потолка энергетическими блоками. Иначе говоря, всегда в заявленной камере обеспечивается технический результат, указанный в задаче изобретения. Это повышает равномерность сушки, то есть устраняет основной недостаток аналогов и прототипа.

Одновременно с этим, верхнее расположение энергетических блоков и более низкая установленная мощность электропривода каждого из них, во-первых, уменьшает площадь, занимаемую камерой, а во-вторых, исключает повышенные требования к пусковой аппаратуре и к питающей электросети. Это устраняет еще два недостатка, отмеченные у прототипа, и способствует использованию сушильной камеры в небольших производствах, например частными предпринимателями.

По сравнению с камерами ПАП-101 и ПАП-32 при осуществлении заявленной камеры всегда проявляется еще один технический результат – экономия материала на изготовление экранов и ограждения камеры. Этот эффект обусловлен тем, что в заявленной камере исключается торцевой экран и полость за ним, в которой у названных выше известных камер размещен ротор.

Кроме того, в частных случаях осуществления заявленной камеры, в ограждении, а именно в потолке, камеры отверстие для консольной части вала каждого энергетического блока выполнено в виде монтажного окна для свободного прохода через него установленного на валу ротора. Снаружи к монтажному окну разъемным соединением прикреплена несущая плита, которой дополнен энергетический блок, связанная с подшипниковыми опорами и имеющая отверстие, через которое пропущена сквозь нее консольная часть вала. Это позволяет выполнять весь энергетический блок или его основную часть, включающую ротор с валом и подшипниковыми опорами, в виде быстросъемного и быстромонтируемого узла, остовом которого является несущая плита. Это ускоряет демонтаж и монтаж блока в целом или его названной основной части, что сокращает простои камеры при ремонте, то есть устраняет последний из отмеченных недостатков прототипа.

Кроме того, между соседними роторами выполнена поперечная перегородка, примыкающая к ограждению, а именно к потолку, камеры и к роторному экрану. Это исключает противодействие закрученных потоков газовой среды, создаваемых соседними роторами, что повышает равномерность и скорость поперечных потоков газовой среды в продукте, просушиваемом в камере, в частности в штабеле пиломатериала.

Кроме того, проход для газовой среды, предусмотренный у пола камеры, вдоль каждого бокового экрана, выполнен регулируемым, например, с помощью щитков, установленных с возможностью перемещения их по высоте. Последнее позволяет, хотя бы при пусконаладке камеры, изменять «живое» сечение (просвет) названного прохода, обеспечивая равномерный, по длине камеры, выход газовой среды из-под каждого (правого и левого) бокового экрана, что дополнительно улучшает равномерность сушки в камере штабеля пиломатериала или другого продукта.

Кроме того, выпускное устройство для обмена газовой среды в камере содержит, по крайней мере, один трубопровод, имеющий регулируемый клапан, например поворотную заслонку, и приемник, расположенный в нагнетательной части циркуляционного тракта, снабженный хотя бы одним входом, направленным навстречу закрученному потоку газовой среды, создаваемому соседним с ним ротором. Это повышает надежность выпуска регулируемой части влажной газовой среды из камеры для замены ее наружным воздухом, входящим через впускное устройство.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 показана заявленная камера, продольный вертикальный разрез; на фиг.2 – поперечный разрез А-А (фиг.1); на фиг.3 – разрез Б-Б (фиг.1), фрагмент.

На чертежах приняты следующие обозначения позиций:

Заявленная аэродинамическая сушильная камера (фиг.1-3) имеет ограждение 1 с дверью 2, впускное 3 и выпускное 4 устройства для обмена газовой среды в камере, хотя бы один энергетический блок 5, в короткой камере, а в данном примере (фиг.1) – два блока 5, каждый из которых содержит ротор 6 для создания и нагрева потока газовой среды в циркуляционном тракте камеры, вал 7 с подшипниковыми опорами и электроприводом 8. Ротор 6 выполнен аналогично рабочему колесу центробежного вентилятора, но имеет лопатки специального профиля с повышенным аэродинамическим сопротивлением.

В нашем примере (фиг.1, 2) энергетический блок 5 имеет стандартный фланцевый электродвигатель 8, прикрепленный, например, болтами к несущей плите 9. При этом роль привода, подшипниковых опор и вала 7 выполняют соответствующие части электродвигателя 8. В других случаях основная часть блока 5 включает ротор 6 с валом 7, установленным в подшипниковых опорах, например, выполненных в виде единого узла, закрепленного на несущей плите 9, а электропривод вала 7 может иметь ременную или другую передачу.

Внутри камеры дистанционно от ее ограждения 1 установлены роторный экран 10 (фальшпотолок), имеющий два окна 11 (фиг.1), каждое из которых расположено напротив входного отверстия соответствующего ротора 6, и примыкающие к экрану 10 боковые экраны 12. Пространства, отделяющие экраны 10 и 12 от ограждения 1 камеры (от ее потолка и боковых стен), образуют нагнетательную 13, правую и левую боковые части 14 циркуляционного тракта (фиг.2). Всасывающей частью последнего является пространство между экранами 12, 10, полом и торцевыми стенами, то есть рабочая полость камеры, в которую помещают просушиваемый продукт.

Каждый энергетический блок 5 и роторный экран 10 расположены в верхней части камеры. Экраны 10 и 12 примыкают к передней, с дверью 2, и задней торцевым стенам ограждения 1 камеры или к дополнительно введенным торцевым стенкам циркуляционного тракта (в данном примере их нет).

В ограждении 1, а именно в потолке, камеры отверстие для прохода консольной части вала 7 каждого энергетического блока 5 выполнено в виде монтажного окна, достаточного для свободного прохода через него ротора 6, закрепленного на валу 7. Снаружи к этому окну разъемным соединением прикреплена несущая плита 9 энергетического блока 5, связанная с подшипниковыми опорами и имеющая отверстие, через которое пропущена сквозь нее консольная часть вала 7, на которой закреплен ротор 6. Это позволяет производить демонтаж и монтаж энергетического блока 5, не снимая ротор 6 с вала 7, что сокращает простой камеры при ремонте.

В нагнетательной части 13 циркуляционного тракта между соседними роторами 6 выполнена поперечная перегородка 15, примыкающая к ограждению 1, а именно к потолку, камеры и к роторному экрану 10.

У пола камеры, вдоль каждого бокового экрана 12, предусмотрен проход 16, например, в виде продольной щели между нижней кромкой каждого бокового экрана 12 и полом камеры или ряда окон (на фиг.1 их четыре), предназначенный для ввода газовой среды в нижнюю часть рабочей полости камеры. Каждый проход 16 выполнен регулируемым, в частности, с помощью щитков 17, установленных с возможностью перемещения их по высоте в названных рядах окон (фиг.1, 2). Изменяя положение щитков 17, можно, хотя бы при пусконаладке, корректировать равномерность продувки газовой среды на всех участках длины камеры.

Выпускное устройство 4 для обмена газовой среды в камере содержит, по крайней мере, один трубопровод, имеющий регулируемый клапан 18, в частности поворотную заслонку, и приемник 19 (фиг.1, 3), расположенный в нагнетательной части 13 циркуляционного тракта. Приемник 19 снабжен хотя бы одним входом 20, направленным навстречу закрученному потоку газовой среды, создаваемому соседним с ним ротором 6. В данном примере приемник 19 выпускного устройства 4 имеет два входа 20 (фиг.1, 3), расположенных на разных сторонах поперечной перегородки 15. Каждый вход 20 направлен навстречу закрученному потоку газовой среды (фиг.3), создаваемому ротором 6 соответствующего энергетического блока 5 (фиг.1).

Для размещения в рабочей полости камеры просушиваемого продукта используют стеллажи для корнеплодов или фруктов, вешела для рыбы или мяса и другие специальные средства. В данном примере (фиг.1, 2) пиломатериал укладывают в продуваемый штабель 21 на подкладки 22, расположенные на полу поперек камеры. Вход в камеру имеет дверь 2, как и ограждение 1, снабженную теплоизолятором.

Впускное устройство 3 (фиг.1) включает два прохода для наружного воздуха, выполненные в виде люков в торцах камеры – в ограждении 1 и в двери 2.

Заявленная камера (фиг.1-3) действует следующим образом.

В подготовленной к работе сушильной камере, с размещенным в ней просушиваемым продуктом, в частности штабелем 21 пиломатериала, закрытой дверью 2 и закрытым клапаном 18 выпускного устройства 3, включают электродвигатель 8 сначала одного энергетического блока 5. После разгона его ротора 6 запускают другой блок 5. Такой пуск электродвигателей 8, даже при значительной их суммарной установленной мощности, не вызывает больших нагрузок в пусковой аппаратуре и в питающей электросети. После пуска каждого энергетического блока 5 его вращающийся ротор 6, установленный на валу 7, действует подобно рабочему колесу центробежного вентилятора. При этом оба ротора 6 перемещают, каждый на своем участке, газовую среду, то есть находящийся в камере воздух – агент сушки по циркуляционному тракту (на фиг.1-3 движение газовой среды условно показано стрелками).

В каждом цикле движения потоки газовой среды, прошедшие штабель 21 пиломатериала, через переднее и заднее окна 11 роторного экрана 10 входят в ротора 6 за счет создаваемого ими разрежения. Профилированные лопатки каждого ротора 6 раскручивают газовую среду, которая под действием центробежных сил с большой скоростью сходит с них. Выходя из ротора 6, газовая среда в виде турбулентного закрученного потока поступает в соответствующий прямоугольный участок нагнетательной 13 части циркуляционного тракта, разделенной перегородкой 15 (фиг.1, 3).

В процессе рассмотренного выше движения потоки газовой среды нагреваются вследствие повышенных аэродинамических потерь в каждом роторе 6, при выходе из него и в соответствующем участке нагнетательной части 13 циркуляционного тракта (в прямоугольном кожухе своеобразного вентилятора с ротором 6). В этом участке закрученный поток тормозится, дополнительно нагреваясь, и разделяется на два потока, которые нагнетаются один в правую другой в левую боковые части 14 циркуляционного тракта, ограниченные экранами 12.

За счет избыточного давления, созданного вращающимися роторами 6, потоки нагретой газовой среды через проходы 16, сечение которых отрегулировано щитками 17, выходят из-под правого и левого экранов 12 и с одинаковой, по длине камеры, интенсивностью поступают с боков под штабель 21 пиломатериала, который для этого приподнят над полом камеры, опираясь на поперечные подкладки 22 (фиг.1, 2). Далее, потоки нагретой газовой среды равномерно пронизывают снизу вверх штабель 21, постепенно нагревают и равномерно просушивают пиломатериал. Отработавшая газовая среда, вышедшая из штабеля 21 в верхнюю часть рабочей полости камеры, всасывается через окна 11 роторного экрана 10, вновь поступает в ротора 6 и рассмотренные процессы работы сушильной камеры многократно повторяются.

При достижении значений температуры и влажности газовой среды в рабочей полости камеры, предусмотренных технологией сушки данного вида продукта, в частности пиломатериала, включают в работу впускное 3 и выпускное 4 устройства для обмена газовой среды в камере. Для этого открывают на нужную величину клапан 18 и крышку каждого люка впускного 3 устройства, если она была закрыта. После этого небольшая часть газовой среды закрученного потока, созданного каждым ротором 6 (фиг.1, 3), поступает через соседний с ним вход 20 в приемник 19 выпускного устройства 4 и по его трубопроводу с клапаном 18 выходит в атмосферу. При этом наружный воздух через люки впускного устройства 3 в ограждении 1 и в двери 2 входит в рабочую полость камеры, обеспечивая в ней необходимый обмен газовой среды.

Контроль режимных параметров и управление работой камеры осуществляют согласно технологии сушки в ней соответствующего продукта. Для остановки энергетических блоков 5, для перерыва в работе или при окончании сушки выключают электродвигатели 8. При этом вращение роторов 6, циркуляция и нагрев газовой среды в камере прекращаются.

Конструкция и установка каждого энергетического блока 5 позволяют быстро демонтировать его, при необходимости ремонта или замены. Для этого отсоединяют питающий кабель от электродвигателя 8 (фиг.1, 2). Разъединяют элементы разъемного соединения, в частности раскручивают болты или шпильки, которыми несущая плита 9 прикреплена к монтажному окну в ограждении 1 (в потолке) камеры. Затем энергетический блок 5 аккуратно поднимают, например, с помощью мобильного грузоподъемного средства, не допуская перекосов. При этом несущая плита 9 энергетического блока 5 отделяется от монтажного окна в ограждении 1 и ротор 6, закрепленный на валу 7 электродвигателя 8, свободно выходит из названного окна, имеющего достаточные для этого размеры. Демонтированный энергетический блок 5 опускают на предусмотренное для него место. Монтаж отремонтированного или сменного энергетического блока выполняют в обратной последовательности.

Итак, изложенное выше подтверждает новизну, промышленную применимость заявленной камеры и достижение при ее работе технического результата, указанного в задаче полезной модели. Иначе говоря, заявленная камера повышает равномерность сушки путем поперечной, более короткой, продувки рабочей полости камеры одинаковыми по ее длине восходящими потоками газовой среды, ускоряет демонтаж и монтаж энергетического блока, а также сокращает занимаемую площадь, расход материала на экраны и ограждение камеры. Все это устраняет основной и другие недостатки, отмеченные у прототипа.

Формула изобретения

1. Аэродинамическая сушильная камера для пиломатериала или другого продукта, включающая ограждение с дверью, впускное и выпускное устройства для обмена газовой среды в камере, хотя бы один энергетический блок, содержащий ротор для создания и нагрева потока газовой среды в циркуляционном тракте камеры, вал с подшипниковыми опорами и электроприводом, причем ротор закреплен на консольной части вала, которая пропущена в полость камеры через отверстие в ее ограждении, при этом внутри камеры дистанционно от ограждения установлены роторный экран, имеющий окно, расположенное напротив входного отверстия ротора, и примыкающие к нему боковые экраны, при этом пространства, отделяющие названные экраны от ограждения камеры, образуют соответственно нагнетательную и боковые части циркуляционного тракта, отличающаяся тем, что энергетический блок, а при наличии нескольких блоков – каждый из них, и роторный экран расположены в верхней части камеры, при этом экраны примыкают к передней и задней торцевым стенкам ограждения камеры или к дополнительно введенным торцевым стенкам циркуляционного тракта, причем у пола камеры вдоль каждого бокового экрана предусмотрен проход, например, в виде продольной щели или ряда окон для ввода газовой среды в рабочую полость камеры.

2. Сушильная камера по п.1, отличающаяся тем, что в ограждении, а именно в потолке камеры, отверстие для консольной части вала каждого энергетического блока выполнено в виде монтажного окна для прохода через него установленного на валу ротора, причем снаружи к этому окну разъемным соединением прикреплена несущая плита, которой дополнен энергетический блок, связанная с подшипниковыми опорами и имеющая отверстие, через которое пропущена сквозь нее консольная часть вала.

3. Сушильная камера по п.1, отличающаяся тем, что между соседними роторами выполнена поперечная перегородка, примыкающая к ограждению, а именно к потолку камеры и к роторному экрану.

4. Сушильная камера по п.1, отличающаяся тем, что проход для газовой среды, предусмотренный у пола камеры, вдоль каждого бокового экрана выполнен регулируемым, например, с помощью щитков, установленных с возможностью перемещения их по высоте.

5. Сушильная камера по п.1, или 2, или 3, или 4, отличающаяся тем, что выпускное устройство для обмена газовой среды в камере содержит, по крайней мере, один трубопровод, имеющий регулируемый клапан, например поворотную заслонку, и приемник, расположенный в нагнетательной части циркуляционного тракта, снабженный хотя бы одним входом, направленным навстречу закрученному потоку газовой среды, создаваемому соседним с ним ротором.

РИСУНКИ