Патент на изобретение №2347992

(54) СУШИЛКА ВЗВЕШЕННОГО СЛОЯ С ИНЕРТНОЙ НАСАДКОЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов в кипящем слое и может быть применено в анилино-красочной, пищевой, фармацевтической, микробиологической, химической и других отраслях промышленности. В сушилке взвешенного слоя с инертной насадкой, содержащей сушильную камеру с форсункой, газораспределительной решеткой в виде пакета сеток, собранных из пружин, расположенных в одной плоскости и соединенных с вибрирующими пластинами вибрационного механизма, установленных в сушильной камере с возможностью поворота относительно осей. На вибрирующих пластинах в шахматном порядке жестко закреплены дополнительные пластины разной длины под углом к вибрирующим пластинам, лежащим в диапазоне, например, 80…40°, причем свободные вершины дополнительных пластин у правой вибрирующей пластины обращены вверх, а у левой – вниз, в нижней части камеры расположена система улавливания, включающая в себя акустическую установку, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, циклон и рукавный фильтр с бункером, а форсунка выполнена акустической и содержит корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, и трубки для подвода распыливающего агента и жидкости, причем корпус выполнен в виде стакана с днищем, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня с клиновой щелью и соплом, при этом жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана и выполнен в форме прямоугольной щели, при этом воздух подается через штуцер в корпусе, клапан для подачи воздуха, расположенный над седлом резонатора, и отверстие резонатора, а затем поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель, расположенную под углом 30°÷60 по отношению к оси резонатора, а в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу. Технический результат – повышение производительности сушки. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов в кипящем слое и может быть применено в анилино-красочной, 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 №370423, F26B 17/10, 1975 г., содержащая корпус с перфорированной неподвижно защемленной газораспределительной решеткой с инертной насадкой, распылитель, вибрационный механизм, выполненный в виде пластин, установленных в корпусе сушилки с возможностью поворота относительно осей, кинематически связанных с кулачком и управляемых им по заданному закону (прототип).

Недостаток прототипа – сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта, так как в известной установке ожижение слоя инертных тел достигается за счет ударных действий вибрирующих пластин. Однако вибрация пластин передается только прилегающему к ним слою инертных тел, поэтому остальная масса слоя сжижается менее интенсивно, что особенно проявляется при работе на установках с большими габаритами.

Технический результат – повышение производительности сушки.

Это достигается тем, что в сушилке взвешенного слоя с инертной насадкой, содержащей сушильную камеру с форсункой, газораспределительной решеткой в виде пакета сеток, собранных из пружин, расположенных в одной плоскости и соединенных с вибрирующими пластинами вибрационного механизма, установленных в сушильной камере с возможностью поворота относительно осей, согласно изобретению на вибрирующих пластинах в шахматном порядке жестко закреплены дополнительные пластины разной длины под углом к вибрирующим пластинам, лежащим в диапазоне, например, 80…40°, причем свободные вершины дополнительных пластин у правой вибрирующей пластины обращены вверх, а у левой – вниз, в нижней части камеры расположена система улавливания, включающая в себя акустическую установку, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, циклон и рукавный фильтр с бункером, а форсунка выполнена акустической и содержит корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, и трубки для подвода распыливающего агента и жидкости, причем корпус выполнен в виде стакана с днищем, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня с клиновой щелью и соплом, при этом жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана и выполнен в форме прямоугольной щели, при этом воздух подается через штуцер в корпусе, клапан для подачи воздуха, расположенный над седлом резонатора, и отверстие резонатора, а затем поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель, расположенную под углом 30…60° по отношению к оси резонатора, а в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу.

На фиг.1 изображена сушилка взвешенного слоя с инертной насадкой, общий вид; на фиг.2 и фиг.3 показаны варианты выполнения решетки, на фиг.4 – схема акустической пневматической форсунки.

Сушилка взвешенного слоя с инертной насадкой состоит из сушильной камеры 1 конусообразного прямоугольного сечения, в верхней части которой размещена акустическая пневматическая форсунка 2 для распыления растворов.

Сушильная камера 1 снабжена патрубками 3 и 11 ввода и вывода теплоносителя. Внутри камер имеются две (левая и правая) вибрирующие пластины 4, установленные под определенным углом к слою инертного материала, например 30…40°. Вибрирующие пластины 4 на расстоянии примерно ²/₃ от верхнего конца шарнирно закреплены на оси вала 5 в сушильной камеры, что позволяет им колебаться относительно осей вала 5. На вибрирующих пластинах 4 в шахматном порядке жестко закреплены дополнительные пластины 9 и 10 разной длины под углом к вибрирующим пластинам 4, лежащим в диапазоне, например, 80…40°, причем свободные вершины дополнительных пластин 9 и 10 у правой вибрирующей пластины 4 обращены вверх, а у левой (на чертеже не показано) – вниз. Дополнительные пластины 9 и 10 служат для более интенсивного перемешивания инертной насадки.

Нижние концы вибрирующих пластин 4 соединены с газораспределительной решеткой 6, выполненной в виде сетки из металлических пружин, связанных или соприкасающихся между собой. Вибрирующие пластины 4 вместе с пружинной газораспределительной решеткой 6 передают динамические и статические воздействия слою инертного материала и задают ему определенный закон движения, что достигается углом наклона вибрирующих пластин 4, профилем кулачка 7 и числом его оборотов. Кулачок 7 насажен на вал привода (не показан). Кулачок служит для задания определенного, например синусоидального, закона движения вибрирующим пластинам 4 и пружинной газораспределительной решетке 6. Штанги 8, жестко насаженные на оси вибрирующих пластин 4, прижимаются к кулачку 7 пружинами газораспределительной решетки 6.

В качестве питателя влажного исходного продукта в сушилке используется акустическая форсунка (фиг.4), которая содержит корпус 27, выполненный в виде стакана с днищем 28, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня 20 с клиновой щелью 21 и соплом 16. Жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора 20 и внутренней поверхностью сопла 16, а затем в кольцевой зазор 17 между внутренней поверхностью корпуса 27 и внешней поверхностью стакана 30. После чего по каналу 31, выполненному в боковой стенке стакана 30, установленного соосно корпусу 27, жидкость поступает в кольцевой зазор между внутренней поверхностью стакана 30 и внешней поверхностью резонатора 20, причем канал 31 расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана 30 и выполнен в форме прямоугольной щели.

Воздух подается через штуцер 22, расположенный соосно корпусу 27 форсунки, по трубке 18 с отверстием 23, отверстию 25, выполненному в клапане 24, соосно штуцеру 22 и отверстию 19 резонатора 20, а затем поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель 21. Клиновая щель 21 расположена под углом по отношению к оси резонатора 20, причем величина угла находится в оптимальном интервале величин: 30÷60°. Клапан 24 взаимодействует с седлом 26, выполненным за одно целое с резонатором 20 и опирающимся на упругую прокладку 29, расположенную между торцевыми поверхностями стакана 30 и седла 26. В кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана 30 и внешней поверхностью резонатора 20 размещено винтовое направляющее устройство 32, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу 31.

Для работы форсунки в оптимальном режиме предусмотрены следующие соотношения ее параметров:

– отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до нижнего торца клапана 24 к расстоянию h от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до точки пересечения осей внутреннего отверстия 19 резонатора 20 с клиновой щелью 21 лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h=6÷10;

– отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до нижнего торца клапана 24 к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до оси канала 31 подвода жидкости лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h₁=1,5÷3;

– отношение диаметра d внутреннего отверстия 19 резонатора 20 к диаметру d₁ внутренней поверхности корпуса 27 лежит в оптимальном интервале величин: d/d₄=0,1÷0,3;

– отношение диаметра d внутреннего отверстия 19 резонатора 20 к диаметру d₁ внешней поверхности резонатора 20 лежит в оптимальном интервале величин: d/d₁=0,3÷0,7;

– отношение диаметра d₂ сопла 16 к диаметру d₁ внешней поверхности резонатора 20 лежит в оптимальном интервале величин: d₂/d₁=1,3÷1,7;

– отношение диаметра d₂ сопла 16 к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до оси канала 31 подвода жидкости лежит в оптимальном интервале величин: d2/h,=3,5-4,5;

– отношение диаметра d внутреннего отверстия 19 резонатора 20 к расстоянию h от внешней поверхности днища 28 корпуса 27 до точки пересечения осей внутреннего отверстия 19 резонатора 20 с клиновой щелью 21 лежит в оптимальном интервале величин: d/h=0,3÷0,7.

Сушилка взвешенного слоя с инертной насадкой работает следующим образом.

В сушильную камеру 1 загружают необходимое количество инертного материала, затем включают привод, от которого вращается кулачок 7. Последний через штанги, насаженные на оси вала 5 вибрирующих пластин 4, передает движение вибрирующим пластинам и газораспределительной решетке 6. Ударно-вибрационные воздействия вибрирующих пластин 4 с дополнительными пластинами 9 и 10 и пружин газораспределительной решетки 6 передаются слою частиц инертного материала, которые, соударяясь, совершают сложные циркуляционные движения в сушильной камере 1. По патрубку 3 подают теплоноситель, который нагревает сушильную камеру 1 и слой инертного материала. После равномерного нагрева сушильной камеры 1 через питатель для паст или форсунку 2 в сушильную камеру 1 подают высушиваемый материал, который напыляется или намазывается на верхний слой инертного материала, затем высушивается, скалывается и уходит через газораспределительную решетку 6 и патрубок 11 в систему улавливания: сначала в акустическую установку 12, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, а затем в циклон 13 и рукавный фильтр 14 с бункером 15.

В предложенной сушилке газораспределительная решетка 6 выполнена в виде пакета сеток, собранных из металлических пружин (фиг.2, 3), связанных или соприкасающихся одна с другой, которые соединены с вибрирующими пластинами.

Такая газораспределительная решетка позволяет более равномерно ожижать слой инертных тел за счет колебательного движения вибрирующих пластин и воздействия на них сил инерции, возникающих вследствие пульсирующих сжимающе-растягивающих движений газораспределительной решетки. Такая конструкция газораспределительной решетки решает проблему ее очистки при сушке липких материалов. Постоянная регенерация сетчатой решетки происходит в результате постоянного смещения отдельных элементов решетки относительно друг друга в процессе вибрации.

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом. Распыливающий агент, например воздух, подается по отверстию 23 трубки 18, затем отверстию 25, выполненному в клапане 24, и отверстию 19 резонатора 20, после чего поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель 21. Жидкость по каналу 31, выполненному в боковой стенке стакана 30, поступает в кольцевой зазор между внутренней поверхностью стакана 30 и внешней поверхностью резонатора 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 в кольцевой зазор, при этом распыливающий агент, ударяясь, создает звуковые колебания, воздействующие на струю жидкости. Указанная форсунка обеспечивает хорошее качество распыления при малых расходах воздуха. Опыты показали, что при давлении воздуха 100 кПа средний диаметр капель составляет 90 мкм, при увеличении давления воздуха примерно в 4 раза (до 400 кПа) средний диаметр капель уменьшается незначительно и составляет 87 мкм.

В результате сушки получают тонкие порошки продуктов с влажностью до 0,8%.

Формула изобретения

1. Сушилка взвешенного слоя с инертной насадкой, содержащая сушильную камеру с форсункой, газораспределительной решеткой в виде пакета сеток, собранных из пружин, расположенных в одной плоскости и соединенных с вибрирующими пластинами вибрационного механизма, установленных в сушильной камере с возможностью поворота относительно осей, отличающаяся тем, что на вибрирующих пластинах в шахматном порядке жестко закреплены дополнительные пластины разной длины под углом к вибрирующим пластинам, лежащим в диапазоне, например 80 – 40°, причем свободные вершины дополнительных пластин у правой вибрирующей пластины обращены вверх, а у левой – вниз, в нижней части камеры расположена система улавливания, включающая в себя акустическую установку, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, циклон и рукавный фильтр с бункером, а форсунка выполнена акустической и содержит корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, и трубки для подвода распыливающего агента и жидкости, причем корпус выполнен в виде стакана с днищем, с размещенным внутри корпуса генератором акустических колебаний в виде полого стержня с клиновой щелью и соплом, при этом жидкость поступает к кольцевому зазору, выполненному между внешней поверхностью резонатора и внутренней поверхностью сопла, причем канал для подвода жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности стакана и выполнен в форме прямоугольной щели, при этом воздух подается через штуцер в корпусе, клапан для подачи воздуха, расположенный над седлом резонатора, и отверстие резонатора, а затем поступает, по крайней мере, в одну клиновую щель, расположенную под углом 30÷60° по отношению к оси резонатора, а в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью стакана и внешней поверхностью резонатора размещено винтовое направляющее устройство, способствующее созданию вихревого потока жидкости, поступающей по каналу.

2. Сушилка по п.1, отличающаяся тем, что в форсунке отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища корпуса до нижнего торца клапана к расстоянию h от внешней поверхности днища корпуса до точки пересечения осей внутреннего отверстия резонатора с клиновой щелью лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h=6÷10; отношение расстояния h₂ от внешней поверхности днища корпуса до нижнего торца клапана к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища корпуса до оси канала подвода жидкости лежит в оптимальном интервале величин: h₂/h₁=1,5÷3; отношение диаметра d внутреннего отверстия резонатора к диаметру d₄ внутренней поверхности корпуса лежит в оптимальном интервале величин: d/d₄=0,1÷0,3; отношение диаметра d внутреннего отверстия резонатора к диаметру d₁ внешней поверхности резонатора лежит в оптимальном интервале величин: d/d₁=0,3÷0,7; отношение диаметра d₂ сопла к диаметру d₁ внешней поверхности резонатора лежит в оптимальном интервале величин: d₂/d₁=1,3÷1,7; отношение диаметра d₂ сопла к расстоянию h₁ от внешней поверхности днища корпуса до оси канала подвода жидкости лежит в оптимальном интервале величин: d₂/h₁=3,5÷4,5; отношение диаметра d внутреннего отверстия резонатора к расстоянию h от внешней поверхности днища корпуса до точки пересечения осей внутреннего отверстия резонатора с клиновой щелью лежит в оптимальном интервале величин: d/h=0,3÷0,7.

РИСУНКИ