Патент на изобретение №2347162

(54) СУШИЛКА С ИНЕРТНОЙ НАСАДКОЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности. В сушилке с инертной насадкой, содержащей калорифер, систему очистки отработанного воздуха, аппарат кипящего слоя с распределительной решеткой, калориферы паровой и электрический, напорный и вытяжной вентиляторы, входной воздушный фильтр, циклонную группу с разгрузочным устройством, на входе которой установлена акустическая установка, бак для исходного раствора, поступающего в аппарат через распылительные форсунки, мерник горячей воды для промывки и дозирующий насос, при этом рабочая камера аппарата кипящего слоя расположена в его нижней части и заполнена инертными частицами из фторопласта размером 4,5×4 мм при высоте рабочей камеры 500 мм и диаметре 400 мм, причем над плоскостью распределительной решетки рабочей камеры аппарата натянуты проволочные упругие струны, а оптимальными параметрами для звуковой обработки в акустической установке среднедисперсной пыли с концентрацией ее в воздушном потоке не менее 2 г/м³ являются: уровень звукового давления в диапазоне 140…150 дБ, частота колебательного процесса в диапазоне 800…1000 Гц, время озвучивания в диапазоне 1,5…2 с. Распылительные форсунки выполнены в виде акустических форсунок для распыливания жидкостей, содержащих 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 жидкости, 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, 2 ил.

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сушилка по а.с. СССР №553424, F26B 17/10,1975 г., содержащая загрузочный бункер влажного материала со шнековым питателем, сушильную камеру, калорифер, вентилятор и систему очистки отработанного воздуха (прототип).

Недостаток прототипа – сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта.

Технический результат – повышение производительности сушки.

Это достигается тем, что в сушилке с инертной насадкой, содержащей калорифер, систему очистки отработанного воздуха, аппарат кипящего слоя с распределительной решеткой, калориферы паровой и электрический, напорный и вытяжной вентиляторы, входной воздушный фильтр, циклонную группу с разгрузочным устройством, на входе которой установлена акустическая установка, бак для исходного раствора, поступающего в аппарат через распылительные форсунки, мерник горячей воды для промывки и дозирующий насос, при этом рабочая камера аппарата кипящего слоя расположена в его нижней части и заполнена инертными частицами из фторопласта размером 4,5×4 мм при высоте рабочей камеры 500 мм и диаметре 400 мм, причем над плоскостью распределительной решетки рабочей камеры аппарата натянуты проволочные упругие струны, а оптимальными параметрами для звуковой обработки в акустической установке среднедисперсной пыли с концентрацией ее в воздушном потоке не менее 2 г/м³ являются: уровень звукового давления в диапазоне 140…150 дБ, частота колебательного процесса в диапазоне 800…1000 Гц, время озвучивания в диапазоне 1,5…2 с, согласно изобретению распылительные форсунки выполнены в виде акустических форсунок для распыливания жидкостей, содержащих 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 жидкости, 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 показана схема сушилки взвешенного слоя с инертной насадкой, на фиг.2 – общий вид пневматической акустической форсунки.

Сушилка взвешенного слоя с инертной насадкой содержит аппарат 1 кипящего слоя с распределительной решеткой, паровой 2 и электрический 3 калориферы, напорный вентилятор 12 с входным воздушным фильтром 5 и вытяжной вентилятор 4. На входе циклонной группы 6 с разгрузочным устройством 11 установлена акустическая установка 13. В аппарате 1 кипящего слоя установлена, по меньшей мере, одна распылительная акустическая пневматическая форсунка 14, через которую в аппарат поступает распыливаемый раствор из бака 7 для исходного раствора. Для промывки аппарата 1 используется мерник 8 с горячей водой. Дозирующий насос 9 осуществляет порционную подачу исходного раствора в пневматическую форсунку 14. Распыливающий агент, например воздух или любой другой газ, подается в форсунку 14 по специальной магистрали (не показано). Рабочая камера аппарата 1 кипящего слоя расположена в его нижней части и заполнена инертными частицами 10 из фторопласта размером 4,5×4 мм при высоте рабочей камеры 500 мм.

Форсунка 14 выполнена пневматической акустической (фиг.2) и содержит полый корпус 15 с размещенным внутри генератором ультразвуковых колебаний в виде сопла 17 и кольцевого объемного резонатора 19. Корпус 15 выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка 21 для подвода воздуха, перпендикулярно ее оси расположена трубка 22 для подвода жидкости. Внутри корпуса 15, соосно ему, жестко закреплена втулка 28 с фланцами 16 и 20 верхним и нижним, причем нижний фланец 20 жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе 15. Внутри втулки 16, соосно ей, расположен кольцевой объемный резонатор 19, выполненный в виде чашки 23 с конической поверхностью 25.

Чашка 23 запрессована на стержне диаметром d резонатора 19, а в его хвостовой части 18 расположены фиксирующие диски 26 и 27, выполненные в виде упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней поверхностью втулки 28. В нижнем фланце 20 расположено, по крайней мере, одно сопло 24 под углом к оси резонатора 19, величина которого лежит в следующем интервале величин: 20°÷40°, причем продолжение оси сопла 17 лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхности 25. На внутренней поверхности втулки 28 выполнены соосные коническое и цилиндрическое отверстия 29 и 30.

Для оптимальной работы форсунки должны соблюдаться следующие соотношения ее параметров.

Отношение высоты h₁ кольцевого объемного резонатора 19 к расстоянию h между верхним основанием конической поверхности 25 и нижней торцевой поверхностью корпуса 15 лежит в оптимальном интервале величин h₁/h=1÷3.

Отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 23 резонатора 19 к диаметру d₂ его внешней цилиндрической поверхности лежит в оптимальном интервале величин: d₁/d₂=0,7÷0,9.

Отношение внутреннего диаметра d₁ чашки 23 резонатора 19 к диаметру d его стержня лежит в оптимальном интервале величин: d₁/d=1÷3.

Сушилка взвешенного слоя с инертной насадкой работает следующим образом.

Для интенсификации процесса сушки фитохимических препаратов путем ускорения истирания с поверхности инертных частиц пленки высушенного продукта над плоскостью распределительной решетки рабочей камеры аппарата 1 натянуты проволочные упругие струны (не показано). При ожижении слоя инертные частицы ударяются о натянутые струны, что способствует истиранию с их поверхности пленки высушенного продукта.

Оптимальными параметрами для звуковой обработки в акустической установке среднедисперсной пыли с концентрацией ее в воздушном потоке не менее 2 г/м³ являются:

уровень звукового давления в диапазоне 140…150 дБ, частота колебательного процесса в диапазоне 800…1000 Гц, время озвучивания в диапазоне 1,5…2 с.

Сушилка взвешенного слоя с инертной насадкой работает следующим образом. Процесс сушки начинается после включения калориферов 2, 3 и вентиляторов 4 и 5. Потоком воздуха слой инертных частиц сжижается. После нагрева частиц до 100°С начинается подача на них раствора из бака 7 через распылительные форсунки 14, выполненные в виде пневматических акустических форсунок; при этом влага испаряется, и сухой продукт покрывает инертные частицы тонким слоем.

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.

Распыливающий агент, например воздух, подается по трубке 21, где встречает на своем пути кольцевой объемный резонатор 19. В результате прохождения резонатора 19 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 жидкости, подаваемой через трубку 22 в сопло 24, откуда она попадает на окружность, находящуюся в средней части конической поверхности резонатора 19, 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 25 резонатора 19. В результате сушки получают тонкие порошки продуктов с влажностью до 0,8%.

Акустические форсунки, применяемые для газоочистки выбросного воздуха, расходуют сжатого воздуха 0,6…0,8 м³/мин и воды 1,5…2,2 л/мин. Создаваемый ими водяной факел позволяет устанавливать их в воздуховодах диаметром до 600 мм. Нижние рабочие давления сред: воды – 1,5 атм; сжатого воздуха – 1,5…2 атм (0,15…0,2 МПа).

В результате соударения частиц пленка истирается, и продукт выносится воздухом из кипящего слоя аппарата 1 в акустическую установку, затем в циклонную группу 6, откуда ссыпается в тару разгрузочного устройства, а влажный воздух выбрасывается в атмосферу.

Высушиваемая жидкость диспергируется и орошает взвешенный слой инертных частиц, которые нагреваются продуваемым горячим воздухом и служат как передатчик тепла. Влага испаряется с поверхности частиц, и они покрываются тонкой пленкой материала, причем ввиду значительной скорости испарения влаги лимитирующим процесс фактором является стирание с поверхности частиц высушенного продукта.

Фармацевтические препараты, получаемые из растений (фитохимические препараты), обычно получают обезвоживанием их экстрактов процессом, включающим до пяти операций – доупарку, сушку, измельчение, просев и смешивание. Эти препараты часто являются термолабильными, и поэтому при обезвоживании обычными методами продукт получается пониженного качества, часто снижается его биологическая активность.

В предложенной сушилке все ранее требуемые операции совмещаются и сводятся к одному процессу в аппарате 1 кипящего слоя с инертной насадкой.

Она применима для обезвоживания водных растворов и экстрактов таких фитохимических препаратов, как даукарин, экстракт алтейного корня и др., позволяет обезвоживать эти растворы с концентрацией до 25% (при их предварительной доупарке) и рассчитана для работы с сушильным агентом с температурой до 150°С. При этом сушилка с решеткой диаметром 400 мм обеспечивает производительность до 30 кг/ч по испаренной влаге.

При этом показатели биологической активности соответствуют техническим условиям или являются более высокими. Съем продукта с единицы объема аппарата и единицы площади производственного помещения соответственно в 9 и 2,5 раза больше, чем у обычных распылительных сушилок.

Применение достаточного количества струн для каждого конкретного фитохимического препарата и размеров сушилки позволяет интенсифицировать процесс истирания пленки материалов, что обеспечивает увеличение производительности сушилки.

Формула изобретения

1. Сушилка с инертной насадкой, содержащая калорифер, систему очистки отработанного воздуха, аппарат кипящего слоя с распределительной решеткой, калориферы паровой и электрический, напорный и вытяжной вентиляторы, входной воздушный фильтр, циклонную группу с разгрузочным устройством, на входе которой установлена акустическая установка, бак для исходного раствора, поступающего в аппарат через распылительные форсунки, мерник горячей воды для промывки и дозирующий насос, при этом рабочая камера аппарата кипящего слоя расположена в его нижней части и заполнена инертными частицами из фторопласта размером 4,5×4 мм при высоте рабочей камеры 500 мм и диаметре 400 мм, причем над плоскостью распределительной решетки рабочей камеры аппарата натянуты проволочные упругие струны, а оптимальными параметрами для звуковой обработки в акустической установке среднедисперсной пыли с концентрацией ее в воздушном потоке не менее 2 г/м³ являются: уровень звукового давления в диапазоне 140…150 дБ, частота колебательного процесса в диапазоне 800…1000 Гц, время озвучивания в диапазоне 1,5…2 с, отличающаяся тем, что распылительные форсунки выполнены в виде акустических форсунок для распыливания жидкостей, содержащих 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 жидкости, 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. Сушилка 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.

РИСУНКИ