Патент на изобретение №2341739

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ РАСТВОРОВ В КИПЯЩЕМ СЛОЕ ИНЕРТНЫХ ТЕЛ ТИПА ИМПУЛЬС

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов в кипящем слое и может быть применено в анилинокрасочной, пищевой, фармацевтической, микробиологической, химической и других отраслях промышленности. В установке для сушки растворов в кипящем слое инертных тел, содержащей сушильную камеру с форсунками, две газораспределительные решетки, одна из которых содержит центральный конусообразный распределитель, а между газораспределительными решетками расположена насадка из инертных тел, другая газораспределительная решетка содержит также конусообразный распределитель и приводной вертикальный шток, установленный с возможностью вертикального и вращательного движения с помощью червячной передачи, центральные конусообразные распределители решеток обращены вершиной навстречу друг другу, а форсунка выполнена акустической и содержит корпус с размещенным внутри генератором ультразвуковых колебаний в виде сопла и кольцевого объемного резонатора, причем корпус выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка для подвода воздуха, перпендикулярно ее оси расположена трубка для подвода раствора, при этом внутри корпуса соосно ему жестко закреплена втулка с верхним и нижним фланцами, причем нижний фланец жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе, а внутри втулки соосно ей расположен кольцевой объемный резонатор, выполненный в виде чашки с конической поверхностью, при этом чашка запрессована на стержне диаметром d резонатора, а в его хвостовой части расположены фиксирующие диски, выполненные в виде упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней поверхностью втулки, причем в нижнем фланце расположено, по крайней мере, одно сопло под углом 20÷40° к оси резонатора, при этом продолжение оси сопла лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхности, а на внутренней поверхности втулки выполнены соосные коническое и цилиндрическое отверстия. Технический результат – повышение производительности сушки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

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

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сушилка для сушки растворов, суспензий и паст в псевдоожиженном слое по а.с. СССР №844995, F26B 17/10, 1975 г., содержащая сушильную камеру с форсунками, газораспределительную решетку с конусообразным распределителем и приводным вертикальным штоком, установленным с возможностью вертикального и вращательного движения с помощью червячной передачи (прототип).

Недостаток прототипа – сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта.

Технический результат – повышение производительности сушки за счет интенсификации тепло- и массообмена.

Это достигается тем, что в установке для сушки растворов в кипящем слое инертных тел, содержащей сушильную камеру с форсунками, две газораспределительные решетки, одна из которых содержит центральный конусообразный распределитель, а между газораспределительными решетками расположена насадка из инертных тел, согласно изобретению другая газораспределительная решетка содержит также конусообразный распределитель и приводной вертикальный шток, установленный с возможностью вертикального и вращательного движения с помощью червячной передачи, центральные конусообразные распределители решеток обращены вершиной навстречу друг другу, а форсунка выполнена акустической и содержит корпус с размещенным внутри генератором ультразвуковых колебаний в виде сопла и кольцевого объемного резонатора, причем корпус выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка для подвода воздуха, перпендикулярно ее оси расположена трубка для подвода раствора, при этом внутри корпуса соосно ему жестко закреплена втулка с верхним и нижним фланцами, причем нижний фланец жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе, а внутри втулки соосно ей расположен кольцевой объемный резонатор, выполненный в виде чашки с конической поверхностью, при этом чашка запрессована на стержне диаметром d резонатора, а в его хвостовой части расположены фиксирующие диски, выполненные в виде упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней поверхностью втулки, причем в нижнем фланце расположено, по крайней мере, одно сопло под углом 20°÷40° к оси резонатора, при этом продолжение оси сопла лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхности, а на внутренней поверхности втулки выполнены соосные коническое и цилиндрическое отверстия.

На фиг.1 изображена схема предлагаемой установки для сушки растворов в кипящем слое инертных тел; на фиг.2 – конусообразный распределитель; на фиг.3 – схема акустической пневматической форсунки.

Установка для сушки растворов и суспензий в кипящем слое инертных тел содержит сушильную камеру 1, в которой расположены две горизонтальные газораспределительные решетки 2 и 11 с центральными конусообразными распределителями 3 и 12, обращенными вершинами навстречу друг к другу. Между газораспределительными решетками 2 и 11 расположена насадка 7 из инертных тел.

Каждый из конических распределителей 3 и 12 выполнен в виде свернутой в спираль упругой ленты, которая имеет переменную жесткость по всей высоте, причем со сторон витков большего диаметра жесткость больше. Это предусматривается для того, чтобы зазор в конических распределителях 3 и 12 в процессе работы изменялся равномерно по всей высоте. Нижний виток каждого распределителя жестко скреплен с соответствующей газораспределительной решеткой 2 или 11, причем верхние витки выполнены подвижными и связаны через шток 4, на конце которого расположена червячная передача 5, соединенная с реверсивным электроприводом 6. Это дает возможность регулировать зазоры между витками при вертикальном перемещении штока 4, вызывающего скручивание или раскручивание ленты.

В объеме сушильной камеры 1 между газораспределительными решетками 2 и 11 расположены, по крайней мере, две акустические пневматические форсунки 8 для распыления высушиваемых растворов или суспензий по объему сушильной камеры 1. Установка снабжена также калорифером 9 для нагрева воздуха и через патрубок 14 расширительная часть 13 камеры 1 соединена с циклоном 10 и с бункером 15 для отделения высушенного продукта от воздуха.

Акустическая форсунка (фиг.3) содержит корпус 16 с размещенным внутри генератором ультразвуковых колебаний в виде сопла 18 и кольцевого объемного резонатора 20. Корпус 16 выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка 22 для подвода воздуха, перпендикулярно ее оси расположена трубка 23 для подвода раствора. Внутри корпуса 16 соосно ему жестко закреплена втулка 29 с фланцами 17 и 21, верхним и нижним, причем нижний фланец 21 жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе 16. Внутри втулки соосно ей расположен кольцевой объемный резонатор 20, выполненный в виде чашки 24 с конической поверхностью 26.

Чашка 24 запрессована на стержне диаметром d резонатора 20, а в его хвостовой части 19 расположены фиксирующие диски 27 и 28, выполненные в виде упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней поверхностью втулки 29. В нижнем фланце 21 расположено, по крайней мере, одно сопло 25 под углом 20÷40° к оси резонатора 20, причем продолжение оси сопла 25 лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхности 26. На внутренней поверхности втулки 29 выполнены соосные коническое 30 и цилиндрическое 31 отверстия.

Для оптимальной работы форсунки должны соблюдаться следующие соотношения ее параметров.

Отношение высоты h₁ кольцевого объемного резонатора 20 к расстоянию h между верхним основанием конической поверхности 26 и нижней торцевой поверхностью корпуса 1 лежит в оптимальном интервале величин h₁/h=1÷3.

Отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 24 резонатора 20 к диаметру d₂ его внешней цилиндрической поверхности лежит в оптимальном интервале величин d₁/d₂=0,7÷0,9.

Отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 24 резонатора 20 к диаметру d его стержня лежит в оптимальном интервале величин d₁/d=1÷3.

Отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 24 резонатора 20 к высоте h₁ кольцевого объемного резонатора лежит в оптимальном интервале величин d₁/h₂=1÷2.

Установка для сушки растворов в кипящем слое инертных тел работает следующим образом.

Раствор или суспензия подается в сушильную камеру 1 через форсунки 8, которые равномерно по всему объему сушильной камеры 1 напыляют его на поверхность инертных тел 7 тонким слоем. Инертные тела 7, покрытые тонким слоем жидкого продукта, омываются горячим воздухом, в результате чего происходит интенсивное испарение влаги.

Инертные тела 7 находятся в псевдоожиженном состоянии между горизонтальными газораспределительными решетками 2 и 11 в результате действия напора горячего воздуха, который вентилятором (не показан) нагнетается в сушильную камеру 1 через калорифер 9, где происходит его нагрев.

Часть воздуха проходит через распределители 3 и 12, которые в процессе работы периодически колеблются в вертикальном направлении за счет скручивания и раскручивания ленты при работе реверсивного электрического привода 6, в результате чего происходит изменение зазора между витками ленты и, как следствие, изменяется скорость газового потока, проходящего через распределитель.

В результате пульсирующего изменения скорости газового потока происходит пульсирующее движение инертных тел 7 по центральному объему сушильной камеры 1. Изменение скорости движения инертных тел 7 приводит к разрушению образующихся воздушных каналов, которые препятствуют их направленному движению, интенсивной турбулизации слоя инертных тел 7, и увеличению соударений их друг о друга, в результате чего происходит более полное разрушение и удаление слоя высушенного продукта и очистка поверхности инертных тел 7.

Высушенный продукт потоком воздуха уносится из сушильной камеры 1 в циклон 10, где происходит разделение высушенного продукта и воздуха.

Наличие колеблющихся распределителей 3 и 12, выполненных в виде свернутых в спираль упругих лент с коническими витками, имеющими переменную жесткость витков по высоте (длине ленты), позволяет интенсифицировать процесс сушки за счет увеличения числа соударений инертных тел 7, разрушения воздушных каналов и повышения надежности циркуляции инертных тел 7. Установка проста в управлении и может быть автоматизирована.

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.

Распыливающий агент, например воздух, подается по трубке 22, где встречает на своем пути кольцевой объемный резонатор 20. В результате прохождения резонатора 20 распыливающим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора, подаваемого через трубку 23 в сопло 25, откуда он попадает на окружность, находящуюся в средней части конической поверхности резонатора 20, затем дробится под воздействием акустических колебаний воздуха на мелкие капли, в результате чего образуется факел распыленного раствора с воздухом, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности 26 резонатора 20. В результате сушки получают тонкие порошки продуктов с влажностью до 0,8%.

Формула изобретения

1. Установка для сушки растворов в кипящем слое инертных тел, содержащая сушильную камеру с форсунками, две газораспределительные решетки, одна из которых содержит центральный конусообразный распределитель, а между газораспределительными решетками расположена насадка из инертных тел, отличающаяся тем, что другая газораспределительная решетка содержит также конусообразный распределитель и приводной вертикальный шток, установленный с возможностью вертикального и вращательного движения с помощью червячной передачи, центральные конусообразные распределители решеток обращены вершиной навстречу друг другу, а форсунка выполнена акустической и содержит корпус с размещенным внутри генератором ультразвуковых колебаний в виде сопла и кольцевого объемного резонатора, причем корпус выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка для подвода воздуха, перпендикулярно ее оси расположена трубка для подвода раствора, при этом внутри корпуса, соосно ему, жестко закреплена втулка с верхним и нижним фланцами, причем нижний фланец жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе, а внутри втулки, соосно ей, расположен кольцевой объемный резонатор, выполненный в виде чашки с конической поверхностью, при этом чашка запрессована на стержне диаметром d резонатора, а в его хвостовой части расположены фиксирующие диски, выполненные в виде упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней поверхностью втулки, причем в нижнем фланце расположено, по крайней мере, одно сопло под углом 20÷40° к оси резонатора, при этом продолжение оси сопла лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхности, а на внутренней поверхности втулки выполнены соосные коническое и цилиндрическое отверстия.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что отношение высоты h₁ кольцевого объемного резонатора к расстоянию h между верхним основанием конической поверхности и нижней торцевой поверхностью корпуса лежит в оптимальном интервале величин: h₁/h=1÷3; отношение внутреннего диаметра d₁ чашки резонатора к диаметру d₂ его внешней цилиндрической поверхности лежит в оптимальном интервале величин: d₁/d₂=0,7÷0,9; отношение внутреннего диаметра d₁ чашки резонатора к диаметру d его стержня лежит в оптимальном интервале величин: d₁/d=1÷3; отношение внутреннего диаметра d₁ чашки резонатора к высоте h₁ кольцевого объемного резонатора лежит в оптимальном интервале величин: d₁/h₁=1÷2.

РИСУНКИ