Патент на изобретение №2315933

(54) СУШИЛКА ДЛЯ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к сушке термопластичных материалов и может быть использовано в химической, машиностроительной и других отраслях промышленности при переработке пластмасс, а также в отраслях промышленности, например пищевой, при сушке сыпучих продуктов питания, где требуется минимальное содержание влаги и сохранение питательных свойств при длительном хранении. Сушилка для термопластичных материалов содержит конический бункер с двойными стенками, по оси которого расположена напорная труба с отражателем для подачи термопластичного материала и кольцевой коллектор, связанные с системой воздухоподачи, включающей нагреватель и устройство подготовки и очистки воздуха, пульт управления, узел выгрузки материала с заслонкой, крышку с расположенным в ней воздуховодом, галогенными (инфракрасными) излучателями и отражателем излучения. Узел выгрузки материала с заслонкой выполнен в виде шнека, размещенного в напорной трубе и связанного с приводом его перемещения, причем заслонка, также снабженная приводом ее перемещения, выполнена охватывающей напорную трубу и имеющей уклон в сторону стенок конического бункера, при этом в крышке, выполненной с двойными стенками по всей наружной поверхности, образовано центральное загрузочное отверстие, в котором соосно с коническим бункером установлена втулка с двойными стенками, имеющая на наружной поверхности равномерно расположенные сквозные отверстия, при этом в верхней части крышки с двойными стенками установлена перегородка, выполненная в виде кольца с равномерно расположенными в ней сквозными отверстиями, а система воздухоподачи дополнительно содержит воздуховод, соединяющий внутреннюю полость крышки с кольцевым коллектором, имеющим на внутренней поверхности двойной стенки сквозные отверстия, в нижней части крышки с двойными стенками горизонтально установлена термостойкая перегородка, имеющая центральное отверстие, совпадающее с загрузочными отверстиями в крышке бункера, выполненная, например, из кварцевого стекла, для защиты от попадания термопластичного материала на излучатели, а в центральном загрузочном отверстии крышки размещена вставка с двойными стенками, содержащая теплоизоляционный материал. Кроме того, крышка в ряде случаев может быть снабжена кассетой, установленной под термостойкой перегородкой, для размещения различных светофильтров, выполненных из термостойкого материала и имеющих центральное отверстие, совпадающее с загрузочным отверстием в крышке. Кроме того, в кассете может быть установлена диафрагма, изменяющая размеры светопропускающего отверстия термостойкой перегородки, выполненная, например, в виде серповидных пластин, соединенных с одной стороны неподвижным, а с другой – подвижным кольцом. Изобретение должно обеспечить повышение производительности, эффективности и качества сушки, а также расширить технологические возможности. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к сушке термопластичных материалов и может быть использовано в химической, в машиностроительной и других отраслях промышленности при переработке пластмасс, а также в отраслях промышленности, например пищевой, при сушке сыпучих продуктов питания, где требуется минимальное содержание влаги и сохранение питательных свойств при длительном хранении.

Известна сушилка для обработки материалов в инфракрасных лучах, имеющая конструкцию эжекторного типа, обеспечивающую сушку термопластов в псевдоожиженном слое. Данная конструкция описана в авторском свидетельстве СССР №769245, F26В 9/06, 1980 г. Сушилка состоит из камеры с коническим основанием, размещенной по оси подъемной трубы, в нижней части которой установлен эжектор. Сверху камера имеет крышку с закрепленным в ней отражателем. Камера в нижней части основания имеет отверстия для подачи теплоносителя, расположенные по кольцу, диаметр которого больше диаметра подъемной трубы.

Недостатком данного устройства является перегрев стенок камеры, что может приводить к залипанию термопласта в нижней части камеры, медленный прогрев на всю глубину гранул, что снижает производительность, эффективность и качество высушиваемого термопласта.

Наиболее близким техническим решением к описываемому является сушилка для термопластичных материалов (патент РФ №2094717, F26В 9/06, 1994 – выбран за прототип), содержащая конический бункер с двойными стенками, по оси которого расположена напорная труба с грибковым отражателем для подачи термопластичного материала и кольцевой коллектор, связанные с системой воздухоподачи, включающей нагреватель и устройство подготовки и очистки воздуха, пульт управления, узел выгрузки материала с заслонкой, крышку с расположенным в ней воздуховодом, галогенными (инфракрасными) излучателями и отражателем.

Недостатком конструкции сушилки является относительно низкая производительность, эффективность и качество высушиваемого материала, а также ограниченные технологические возможности в связи с увеличением продолжительности времени сушки, связанным с загрузкой термопласта, при котором требуется постоянно открывать и закрывать крышку, а также за счет снижения рабочей температуры в бункере и невозможностью ее регулирования световым потоком галогенных (инфракрасных) излучателей и отсутствием светофильтров, воздействующих различными длинами волн видимой части спектра на обрабатываемый материал.

С другой стороны, одновременная подача воздуха по системе воздуховодов к напорной трубе с отражателем и к кольцевому коллектору снижает эффективность работы сушилки, снижает качество высушиваемого материала и приводит к тому, что большая его часть удаляется через напорную трубу в вентиляционный канал.

Технический эффект от предлагаемого изобретения состоит в повышении производительности, эффективности и качества сушки, поддержания оптимальных и стабильных температурных характеристик в сушильной камере в наименьший промежуток времени, а также в расширении технологических возможностей.

Указанный эффект достигается тем, что в сушилке для термопластичных материалов, содержащей конический бункер с двойными стенками, по оси которого расположена напорная труба с отражателем для подачи термопластичного материала и кольцевой коллектор, связанные с системой воздухоподачи, включающей нагреватель и устройство подготовки и очистки воздуха, пульт управления, узел выгрузки материала с заслонкой, крышку с расположенным в ней воздуховодом, галогенными (инфракрасными) излучателями и отражателем излучения, согласно изобретению узел выгрузки материала с заслонкой выполнен в виде шнека, размещенного в напорной трубе и связанного с приводом его перемещения, причем заслонка, также снабженная приводом ее перемещения, выполнена охватывающей напорную трубу и имеющей уклон в сторону стенок конического бункера, при этом в крышке, выполненной с двойными стенками по всей наружной поверхности, образовано центральное загрузочное отверстие, в котором соосно с коническим бункером установлена втулка с двойными стенками, имеющая на наружной поверхности равномерно расположенные сквозные отверстия, при этом в верхней части крышки с двойными стенками установлена перегородка, выполненная в виде кольца с равномерно расположенными в ней сквозными отверстиями, а система воздухоподачи дополнительно содержит воздуховод, соединяющий внутреннюю полость крышки с кольцевым коллектором, имеющим на внутренней поверхности двойной стенки сквозные отверстия, кроме того, в нижней части крышки с двойными стенками горизонтально установлена термостойкая перегородка, имеющая центральное отверстие, совпадающее с загрузочными отверстиями в крышке бункера, выполненная, например, из кварцевого стекла, для защиты от попадания термопластичного материала на излучатели, а в центральном загрузочном отверстии крышки размещена вставка с двойными стенками, содержащая теплоизоляционный материал.

Технический эффект достигается и в случае, если крышка снабжена кассетой, установленной под термостойкой перегородкой, для размещения различных светофильтров, выполненных из термостойкого материала и имеющих центральное отверстие, совпадающее с загрузочным отверстием в крышке.

Технический эффект достигается и в случае, когда в кассете установлена диафрагма, изменяющая размеры светопропускающие отверстия термостойкой перегородки, выполненная, например, в виде серповидных пластин, соединенных с одной стороны неподвижным, а с другой – подвижным кольцом.

На Фиг.1, 2 показана конструкция сушилки для термопластичных материалов. На Фиг.1 – общий вид сушилки, на Фиг.2 – конструкция диафрагмы.

Сушилка для термопластичных материалов состоит из конического бункера с двойными стенками 1, по оси которого расположена напорная труба 2 с отражателем 3 для подачи термопластичного материала 4 и кольцевой коллектор 5. Конический бункер с двойными стенками 1, напорная труба 2 и кольцевой коллектор 5 связаны с системой воздухоподачи 6, включающей нагреватель (не показан), устройство подготовки 7 и очистки воздуха 8, воздуховод 9, пульт управления (не показан), узел выгрузки материала с заслонкой 10. Сушилка также имеет крышку 11, воздуховод 12, идущей от верхней части бункера 1 до крышки 11, галогенные (инфракрасные) излучатели 13 и отражатель излучения 14, расположенный в верхней части крышки. Узел выгрузки материала с заслонкой 10 выполнен в виде шнека 15, размещенного в напорной трубе 2 и связанного с приводом его перемещения 16, причем заслонка 17, также снабжена приводом возвратно-поступательного перемещения 18 и выполнена охватывающей напорную трубу 2 и имеет уклон 19 в сторону стенок конического бункера 1. При этом крышка 11 выполнена с двойными стенками 20 по всей наружной поверхности 21 крышки 11. В крышке 11 выполнено центральное загрузочное отверстие 22, в котором соосно с коническим бункером 1 установлена втулка 23 с двойными стенками, имеющая на наружной поверхности 24 равномерно расположенные сквозные отверстия 25 и 26, при этом в верхней части крышки 11 с двойными стенками 20 установлена перегородка 27, выполненная в виде кольца с равномерно расположенными в ней сквозными отверстиями 28. Между стенками наружной поверхности 21 двойными стенками 20 и перегородкой 27 с отверстиями 28 образованы полости 29 и 30. Система воздухоподачи содержит воздуховод 31, соединяющий внутреннюю полость 32 крышки 11, где расположены галогенные (инфракрасные) излучатели 13 и отражатель излучения 14 с кольцевым коллектором 5, имеющим на внутренней поверхности 33 двойной стенки сквозные отверстия 34.

Кроме того, в нижней части крышки 11 с двойными стенками 20 горизонтально установлена термостойкая перегородка 35, имеющая центральное отверстие 36, совпадающее с загрузочным отверстием 22 в крышке 11 бункера 1, выполненная, например, из кварцевого стекла для защиты от попадания термопластичного материала 4 на галогенные (инфракрасные) излучатели 13, а в центральном загрузочном отверстии 22 размещена вставка 37с двойными стенками, содержащая теплоизоляционный материал 38.

Полость 39 образована стенкой наружной поверхности кольцевого коллектора 5 и двойной стенкой 33 со сквозными отверстиями 34.

Полость 40 образована внутренними поверхностями двойных стенок конического бункера 1, нижней поверхностью перегородки 35 и наружной поверхностью стенки напорной трубы 2.

Полость 41 образована поверхностью шнека 15 и внутренней поверхностью стенки напорной трубы 2.

Отверстие 42 расположено в верхней части конического бункера 1, и служит для удаления отработанного воздуха и соединено с вентиляционной системой (не показана). Кроме того, крышка 11 может быть снабжена кассетой 43, установленной под термостойкой перегородкой 35, для размещения различных светофильтров 44, выполненных из термостойкого материала и имеющих центральное отверстие 45, совпадающее с загрузочным отверстием 22 в крышке 11. Кроме этого, в кассете 43 установлена диафрагма 46.

Диафрагма 46, будучи помещенной в кассету 43, служит для изменения размеров светопропускающего отверстия 47 термостойкой перегородки 35.

Диафрагма 46 может быть выполнена в виде серповидных пластин 48, соединенных с одной стороны – неподвижным 49, а с другой – подвижным кольцом 50.

Сушилка для термопластичных материалов работает следующим образом.

В бункер 1 при закрытой крышке 11 и открытой вставке 37 через загрузочное отверстие 22 загружается термопластичный материал 4 на высоту, меньшую высоты напорной трубы 2. Затем закрывается загрузочное отверстие 22 вставкой 37. Из системы воздухоподачи 6 воздух под давлением подается по воздуховоду 9 в нижнюю часть бункера 1. С пульта управления включаются инфракрасные излучатели 13. Частично осушенный, очищенный и подготовленный воздух поступает в нижнюю часть бункера 1 между двойными стенками и далее по воздуховоду 12 в крышку 11. Заслонка 17 находится в верхнем положении, закрывая своей наклонной частью нижнюю часть бункера 1 узла выгрузки материала 10, удерживая термопластичный материал 4 в бункере 1.

Из крышки 11 нагретый галогенными (инфракрасными) излучателями 13 воздух из полости 32 поступает по воздуховоду 31 в коллектор 5, в полость 39 и далее через сквозные отверстия 34 в полость 40 бункера 1, отбирая влагу из термопластичного материала 4, а также в полость 41 между внутренними стенками напорной трубы 2 и шнеком 15, а также загруженной термопластичным материалом 4. Шнек 15 приводится во вращение механизмом привода 16. Гранулы термопластичного материала захватываются шнеком 15 в нижней части бункера 1 и перемещаются по напорной трубе 2 вверх, где они ударяются об отражатель 3, отбрасываются на стенки и в сам бункер 1, подвергаясь при этом облучению излучателями 13 и нагреву потоком воздуха. Происходит интенсивное удаление влаги из гранул термопластичного материала лучистым теплообменом от излучателей 13, а также потоком нагретого воздуха. По окончании процесса сушки автоматически по команде с пульта перемещается вниз по напорной трубе 2 заслонка 17 механизмом привода 18 и таким образом обеспечивается выгрузка материала. Шнек 15 по команде с пульта управления с помощью механизма привода перемещения 16 начинает вращаться в обратном направлении в режиме разгрузки. После разгрузки заслонка 17 возвращается механизмом привода 18 в исходное положение. Шнек 15 с помощью механизма привода 16 по команде с пульта снова изменяет направление своего вращения и сушилка готова к очередному циклу работы.

Лучистый теплообмен, которому подвергаются гранулы теплопластичного материала 4 осуществляется вследствие испускания и поглащения ими интенсивного излучения галогенными (инфракрасными) излучателями 13 с различной длиной волны как в видимой, так и в невидимой части спектра. Лучистый теплообмен способствует изменению физико-механических свойств материала. Этот процесс сопровождается конвективным теплообменом и явлением контактной теплопроводности между гранулами интенсивным удалением влаги.

Воздушный поток, проходя через полости 29 и 30, предохраняет наружную поверхность 21 крышки 11 от перегрева, а нагретый воздух из полости 32 без потерь тепловой энергии устремляется по воздуховоду 31 в полость 39 коллектора 5 и через отверстия 34 попадает в полости 40 и 41 бункера 1, где находится термопластичный материал 4. Нагретый воздух быстрее и эффективнее высушивает термопластичный материал, который подвергается равномерному лучистому теплообмену от излучателей 13. Повышается качество обрабатываемого материала 4 за счет изменения физико-механических свойств и за счет стабильного поддержания температуры, а также быстрого перемешивания термопластичного материала 4 шнеком 15 в бункере 1 в наименьший промежуток времени потоком воздуха с сохранением энергозатрат в наименьший промежуток времени.

В случае, когда крышка 11 снабжена кассетой 43, установленной под термостойкой перегородкой 35, предназначенной для размещения различных светофильтров 44, выполненных из термостойкого материала и имеющие центральное отверстие 45, совпадающее с загрузочным отверстием 22, ось которого совпадает с осью конического бункера 1, увеличиваются технологические возможности сушилки термопластичных материалов. Ведь светофильтр 44 – оптическое приспособление, в котором светопропускающая среда обладает избирательным или неизбирательным поглощением лучистой энергии и соответственно интенсифицирует теплообмен между гранулами материала 4.

В светофильтрах 44 могут быть использованы различные оптические явления как поглощение, интерференция, рассеяние и дисперсия света, его избирательное или полное внутреннее отражение, хроматическая поляризация и другие процессы, воздействующие на обрабатывающий материал 4.

Например, цветные или компенсационные светофильтры 44 можно применять для избирательного уменьшения светочувствительности при сушке на том или ином обрабатываемом материале, в той или иной зоне светового спектра излучения галогенных излучателей 13. Нейтральные и поляризационные светофильтры также можно использовать для избирательного уменьшения интенсивности света на материал 4 с целью сохранения и улучшения его особых физико-механических свойств.

В случае установки в кассете 43 диафрагмы 46, изображенной на Фиг.1, 2, она позволяет дополнительно расширить технологические возможности сушилки, повысить производительность, эффективность и качество обрабатываемого материала 4, уменьшить время его обработки за счет регулирования интенсивности лучистого теплообмена и температурой воздушного потока в системе воздухоподачи.

Устройство позволяет изменять размеры светопропускающего отверстия 47 под термостойкой перегородкой 35 в результате изменения местоположения серповидных пластин 48 подвижным кольцом 50. При схождении пластин 48 образуется круглое, изменяющееся в диаметре отверстие. Например, изменяя размеры светопропускающего отверстия 47, вращением подвижного кольца 50 можно быстрее повысить температуру проходящего воздушного потока в полости 32 галогенными излучателями 13 и через воздуховод 31 подав нагретый воздух в полости 40 и 41 бункера 1 и тем самым быстрее осуществить нагрев термопластичного материала 4 до заданной температуры и выйти на заданный технологический режим, увеличив или уменьшив в последующем размеры отверстия 47.

Таким образом, использование предлагаемой конструкции сушилки для термопластичных материалов позволяет расширить технологические возможности, повысить производительность, эффективность и качество сушки, поддержания оптимальных и стабильных температурных характеристик в сушильной камере, улучшить физико-механические свойства термопластичного материала, согласно заданного технологического процесса в наименьший промежуток времени.

Формула изобретения

1. Сушилка для термопластичных материалов, содержащая конический бункер с двойными стенками, по оси которого расположена напорная труба с отражателем для подачи термопластичного материала и кольцевой коллектор, связанные с системой воздухоподачи, включающей нагреватель и устройство подготовки и очистки воздуха, пульт управления, узел выгрузки материала с заслонкой, крышку с расположенным в ней воздуховодом, галогенными (инфракрасными) излучателями и отражателем излучения, отличающаяся тем, что узел выгрузки материала с заслонкой выполнен в виде шнека, размещенного в напорной трубе и связанного с приводом его перемещения, причем заслонка, также снабженная приводом ее перемещения, выполнена охватывающей напорную трубу и имеющей уклон в сторону стенок конического бункера, при этом в крышке, выполненной с двойными стенками по всей наружной поверхности, образовано центральное загрузочное отверстие, в котором соосно с коническим бункером установлена втулка с двойными стенками, имеющая на наружной поверхности равномерно расположенные сквозные отверстия, при этом в верхней части крышки с двойными стенками установлена перегородка, выполненная в виде кольца с равномерно расположенными в ней сквозными отверстиями, а система воздухоподачи дополнительно содержит воздуховод, соединяющий внутреннюю полость крышки с кольцевым коллектором, имеющим на внутренней поверхности двойной стенки сквозные отверстия, кроме того, в нижней части крышки с двойными стенками горизонтально установлена термостойкая перегородка, имеющая центральное отверстие, совпадающее с загрузочным отверстием в крышке бункера, выполненная, например, из кварцевого стекла, для защиты от попадания термопластичного материала на излучатели, а в центральном загрузочном отверстии крышки размещена вставка с двойными стенками, содержащая теплоизоляционный материал.

2. Сушилка для термопластичных материалов по п.1, отличающаяся тем, что крышка снабжена кассетой, установленной под термостойкой перегородкой, для размещения различных светофильтров, выполненных из термостойкого материала и имеющих центральное отверстие, совпадающее с загрузочным отверстием в крышке.

3. Сушилка для термопластичных материалов по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в кассете установлена диафрагма, изменяющая размеры светопропускающего отверстия термостойкой перегородки, выполненная, например, в виде серповидных пластин, соединенных с одной стороны неподвижным, а с другой – подвижным кольцом.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 03.06.2008

Извещение опубликовано: 20.06.2010 БИ: 17/2010