CN107976037B - 滚筒式热泵烘干机及其烘干方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滚筒式热泵烘干机，包括滚筒、围护结构和热泵系统，热泵系统包括通过制冷管路依次循环连接的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器；沿滚筒径向方向，滚筒一侧的围护结构内设有竖向隔板；围护结构内于上下方向的中部设有第一水平隔板，第一水平隔板与竖向隔板相连接；滚筒轴向两端所正对的围护结构上分别设有用于进料或出料的开口；本发明还公开使用上述滚筒式热泵烘干机的烘干方法。本发明既能够利用热泵系统中冷凝器产生的热量进行烘干，又能够利用散热风带走蒸发器同时产生的冷量，还使得过滤网具有双重作用，即过滤作用和利用过滤网的风阻，在新风门开启时自动形成新的风路。
Description
技术领域
本发明涉及烘干机械技术领域。
背景技术
目前,热泵烘干机多为箱式烘干机，物料放入托盘中，随着托盘架放入烘干室进行烘干，传风形式大多是水平风或垂直风，适用于不宜翻转的物料，这种形式的烘干机容易造成物料受风不均匀，往往通过延长烘干时间才能使物料全部烘干，造成能源的浪费。
滚筒烘干机广泛应用于食品、饲料、化工、医药、矿山等行业，该机主要由回转体、扬料板，传动装置，支撑装置及密封圈等部件组成。回转体是一个与水平方向略成倾斜的圆筒，物料从较高的一端加入，高温热烟气与物料并流进入筒体，随着筒体的转动，物料由于重力的作用运行到较低一端。在圆筒内壁上装有抄板，把物料抄起又洒下，使物料与气流的接触表面增大，以提高干燥速率并促进物料前行。干燥后的产品从底端下部收集。传统烘干机热源一般为煤等不可再生燃料，污染环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种滚筒式热泵烘干机，能够利用热泵系统进行烘干，风路结构能够适应烘干和除湿两种不同状态下的通风需求，并且风路结构较为简单，系统能耗较低。
为实现上述目的，本发明的滚筒式热泵烘干机包括滚筒、围护结构和热泵系统，热泵系统包括通过制冷管路依次循环连接的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器；
沿滚筒径向方向，滚筒一侧的围护结构内设有竖向隔板；围护结构内于上下方向的中部设有第一水平隔板，第一水平隔板与竖向隔板相连接；滚筒轴向两端所正对的围护结构上分别设有用于进料或出料的开口；
所述滚筒设置在第一水平隔板上方的围护结构内，滚筒较高的轴向端部的上部设有进料门，滚筒较低的轴向端部的下部设有出料门；滚筒的轴向两端部的中心处分别设有安装轴，安装轴通过轴承座与围护结构相连接，其中一个安装轴伸出围护结构并连接有万向节，万向节连接有减速电机；滚筒的周向表面均布有贯通滚筒内外的网孔；滚筒的内表面均布有用于扬料的炒板；
两处轴承座中的一个轴承座与滚筒之间设有封闭板，封闭板与围护结构和第一水平隔板密封连接；滚筒远离封闭板的一端、滚筒周向表面、第一水平隔板和竖向隔板的一侧表面之间围成连通腔，竖向隔板的另一侧表面与围护结构之间围成竖向空腔，竖向空腔的竖向中部设有第二水平隔板，第二水平隔板将竖向空腔分隔为位于上部的风机腔和位于下部的热泵腔；
第一水平隔板向下设有排湿门；排湿门下方的围护结构内设有所述蒸发器；所述第二水平隔板上设有循环风机，循环风机的出风口正对处的竖向隔板上设有上通风口，上通风口正对滚筒的中下部；
竖向隔板的顶部设有过滤网，过滤网连通竖向隔板两侧空间；过滤网下方的风机腔内设有所述冷凝器，冷凝器位于循环风机上方，冷凝器上方的围护结构的顶部设有新风门；压缩机位于热泵腔内。
所述蒸发器一侧与竖向隔板相邻，蒸发器另一侧处的围护结构上设有进风百叶窗；与蒸发器相邻的竖向隔板上设有下通风口，下通风口处的热泵腔内设有蒸发风机；热泵腔处的围护结构上设有出风百叶窗；蒸发器与竖向隔板相邻的一端高于下通风口。
所述第一水平隔板与滚筒之间设有截面呈弧顶向下的接水槽，接水槽位于滚筒的正下方，接水槽沿滚筒的长度方向设置并连接有排水管，排水管伸出围护结构；滚筒径向一侧的围护结构上设有检修门。
热泵腔处的围护结构上设有用于控制减速电机、热泵系统、新风门、排湿门和循环风机的电控箱。
所述滚筒周向外表面设有环形的加强筋，环形的加强筋所在平面垂直于滚筒轴线。
本发明还公开了使用上述的滚筒式热泵烘干机进行的烘干方法，依次按以下步骤进行：
从进料门放进物料，然后关紧进料门；通过电控箱启动减速电机、循环风机和压缩机2，减速电机的输出轴通过万向节带动滚筒转动，物料在滚筒中翻转，炒板带动物料并将物料提升至滚筒的中上部后物料重新落下；
压缩机启动后，蒸发器温度降低，冷凝器温度升高，通过电控箱控制蒸发风机启动，蒸发风机将散热风由进风百叶窗抽入围护结构，散热风由下通风口进入热泵腔并从出风百叶窗送出围护结构，使蒸发器散热；
循环风机产生的循环风进行循环烘干过程，循环风由上通风口和滚筒中下部的网孔进入滚筒，与滚筒内翻滚的物料换热后由滚筒上部的网孔流出滚筒；循环风由滚筒流出后，经过过滤网进入风机腔，然后向下经过冷凝器重新进入循环风机，完成一个完整的循环；循环风经过冷凝器时吸收冷凝器散发的热量从而形成热风；热风在经过滚筒时加热滚筒内的物料，对物料起到烘干的作用； 循环风经过过滤网时，循环风中所携带的物料中的杂质和灰尘被阻挡在过滤网处，防止杂质和灰尘损坏循环风机；
在循环烘干的持续运行过程中，物料中的水分不断蒸发，使循环风的湿度逐渐增大；当循环风机处循环风的湿度大于预设最大湿度时，进行排湿过程；
排湿过程中保持循环风机处于运行状态，通过电控箱打开新风门和排湿门，外界相对干燥的新风在循环风机的抽吸作用下进入风机腔，在风机的作用下与循环风一起通过上通风口进入滚筒中下部，从而降低滚筒内的湿度；由于过滤网对空气具有阻力，因此新风门与循环风机之间的风阻小于过滤网与循环风机之间的风阻；此时滚筒内的湿热空气由滚筒周向表面的网孔流出后，不再进入过滤网回到循环风机，而是经过连通腔后向下由排湿门排出；湿热空气经过蒸发器时，蒸发器吸收湿热空气中的热量，从而实现废热利用，降低热泵系统的能耗；循环风机处的湿度降低至预设的停止排湿的湿度后，通过电控箱关闭新风门和排湿门，继续循环烘干过程；
持续进行循环烘干过程，循环烘干过程进行过程中，根据循环风机处的湿度进入后停止排湿过程，直到物料被烘干至预定程度后，通过电控箱关闭减速电机、循环风机和压缩机，通过出料门出料，本方法运行结束。
还包括清洗方法；在烘干过程结束后，打开检修门，使用高压水枪冲洗滚筒和过滤网；冲洗中产生的脏水流入接水槽，并通过排水管排出。
本发明具有如下的优点：
本发明将围护结构内分为四个腔体（第一水平隔板上下具有两个腔体，第二水平隔板上下具有两个腔体），热泵系统、过滤网、蒸发风机、循环风机、滚筒、新风门、排湿门以及接水槽合理地布置在四个腔体处，使得本发明既能够利用热泵系统中冷凝器产生的热量进行烘干，又能够利用散热风带走蒸发器同时产生的冷量，还使得过滤网具有双重作用。第一重作用是过滤循环风中的杂质和灰尘，保护循环风机并对物料具有一定的清洁作用；第二重作用是利用过滤网的风阻，在新风门开启时无须设置更多的风路结构（如新的风机和新的风门及通路）并无需进行风路切换即可形成新的风路，使滚筒内的湿热空气不再通过过滤网进入风机腔，而是经过连通腔经排湿门排至蒸发器处。蒸发器与竖向隔板相邻的一端高于下通风口，使得湿热空气必须通过蒸发器才能排出，因此提高了废热利用率。检修门和接水槽、排水管的设置，能够方便地清洗滚筒和过滤网，并且使得脏水能够迅速排出，大大方便了本发明的清洗工作。
相对于传统烘干机来说，滚筒式热泵烘干机具有结构合理，制作精良，能耗低，运转方便，节能环保等优点，可以广泛应用于食品、饲料、化工、医药、矿山等行业。
本发明的烘干方法能够在循环烘干过程和排湿过程之间适时切换，防止湿度过高时循环风作无效循环，提高了烘干效率。本发明的烘干方法，充分利用了过滤网的双重作用，在烘干的同时，保护循环风机并对物料具有一定的清洁作用，并且无须设置复杂的风路结构（如新的风机和新的风门及通路）即可使滚筒内的湿热空气在循环烘干过程和排湿过程中自动经过不同的路径，实现循环烘干功能或者排湿功能，简化了系统结构，减少了系统部件，降低了控制复杂程度，降低了成本。本发明的清洗方法简便易行，清洗效率较高。
附图说明
图1是本发明的滚筒式热泵烘干机的主视方向的结构示意图；
图2是本发明的滚筒式热泵烘干机的左视方向的结构示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明的滚筒式热泵烘干机包括滚筒5、围护结构1和热泵系统，热泵系统包括通过制冷管路依次循环连接的压缩机2、冷凝器2、膨胀阀（即节流阀）和蒸发器19；压缩机2进口前的制冷剂管路上设有气液分离器和干燥过滤器。膨胀阀、气液分离器和干燥过滤器均为常规技术，图未示。
沿滚筒5径向方向，滚筒5一侧的围护结构1内设有竖向隔板3；围护结构1内于上下方向的中部设有第一水平隔板4，第一水平隔板4与竖向隔板3相连接；滚筒5轴向两端所正对的围护结构1上分别设有用于进料或出料的开口；图未示该开口。
所述滚筒5设置在第一水平隔板4上方的围护结构1内，滚筒5较高的轴向端部的上部设有进料门6，滚筒5较低的轴向端部的下部设有出料门7；滚筒5的轴向两端部的中心处分别设有安装轴8，安装轴8通过轴承座9与围护结构1相连接，其中一个安装轴8伸出围护结构1并连接有万向节10，万向节10连接有减速电机11；滚筒5的周向表面均布有贯通滚筒5内外的网孔；滚筒5的内表面均布有用于扬料的炒板12；网孔为常规结构，图未示。
两处轴承座9中的一个轴承座9与滚筒5之间设有封闭板13，封闭板13与围护结构1和第一水平隔板4密封连接；滚筒5远离封闭板13的一端、滚筒5周向表面、第一水平隔板4和竖向隔板3的一侧表面之间围成连通腔14，竖向隔板3的另一侧表面与围护结构1之间围成竖向空腔，竖向空腔的竖向中部设有第二水平隔板15，第二水平隔板15将竖向空腔分隔为位于上部的风机腔16和位于下部的热泵腔17；
第一水平隔板4向下设有排湿门18；排湿门18下方的围护结构1内设有所述蒸发器19；所述第二水平隔板15上设有循环风机20，循环风机20的出风口正对处的竖向隔板3上设有上通风口，上通风口正对滚筒5的中下部；图未示上通风口。
竖向隔板3的顶部设有过滤网21，过滤网21连通竖向隔板3两侧空间；过滤网21下方的风机腔16内设有所述冷凝器2，冷凝器2位于循环风机20上方，冷凝器2上方的围护结构1的顶部设有新风门22；压缩机2位于热泵腔17内。
所述蒸发器19一侧与竖向隔板3相邻，蒸发器19另一侧处的围护结构1上设有进风百叶窗23；与蒸发器19相邻的竖向隔板3上设有下通风口，下通风口处的热泵腔17内设有蒸发风机25；图未示下通风口。热泵腔17处的围护结构1上设有出风百叶窗24；蒸发器19与竖向隔板3相邻的一端高于下通风口，这样可以保证排湿口流出的湿热空气必须经过蒸发器19后才能通过下通风口和出风百叶窗24排出，提高了废热利用率。
所述第一水平隔板4与滚筒5之间设有截面呈弧顶向下的接水槽26，接水槽26位于滚筒5的正下方，接水槽26沿滚筒5的长度方向设置并连接有排水管27，排水管27伸出围护结构1；滚筒5径向一侧的围护结构1上设有检修门28。
热泵腔17处的围护结构1上设有用于控制减速电机11、热泵系统、新风门22、排湿门18和循环风机20的电控箱30。
其中，所述围护结构1为不锈钢聚氨酯夹芯板。
所述滚筒5周向外表面设有环形的加强筋29，环形的加强筋29所在平面垂直于滚筒5轴线。加强筋29能够加强滚筒5的强度。
本发明还公开了使用权利要求上述滚筒式热泵烘干机的烘干方法，依次按以下步骤进行：
从进料门6放进物料，然后关紧进料门6；通过电控箱30启动减速电机11、循环风机20和压缩机2，减速电机11的输出轴通过万向节10带动滚筒5转动，物料在滚筒5中翻转，炒板12带动物料并将物料提升至滚筒5的中上部后物料重新落下；
压缩机2启动后，蒸发器19温度降低，冷凝器2温度升高，通过电控箱30控制蒸发风机25启动，蒸发风机25将散热风由进风百叶窗23抽入围护结构1，散热风由下通风口进入热泵腔17并从出风百叶窗24送出围护结构1，使蒸发器19散热；
循环风机20产生的循环风进行循环烘干过程，循环风由上通风口和滚筒5中下部的网孔进入滚筒5，与滚筒5内翻滚的物料换热后由滚筒5上部的网孔流出滚筒5；循环风由滚筒5流出后，经过过滤网21进入风机腔16，然后向下经过冷凝器2重新进入循环风机20，完成一个完整的循环；循环风经过冷凝器2时吸收冷凝器2散发的热量从而形成热风；热风在经过滚筒5时加热滚筒5内的物料，对物料起到烘干的作用； 循环风经过过滤网21时，循环风中所携带的物料中的杂质和灰尘被阻挡在过滤网21处，防止杂质和灰尘损坏循环风机20；
在循环烘干的持续运行过程中，物料中的水分不断蒸发，使循环风的湿度逐渐增大；当循环风机20处循环风的湿度大于预设最大湿度（预设最大湿度是由烘干的物料种类及相应的烘干目标来决定，在本发明公开内容的基础上，为不同物料设定不同的预设最大湿度是本领域技术人员的常规能力）时，进行排湿过程；
排湿过程中保持循环风机20处于运行状态，通过电控箱30打开新风门22和排湿门18，外界相对干燥的新风在循环风机20的抽吸作用下进入风机腔16，在风机的作用下与循环风一起通过上通风口进入滚筒5中下部，从而降低滚筒5内的湿度；由于过滤网21对空气具有阻力，因此新风门22与循环风机20之间的风阻小于过滤网21与循环风机20之间的风阻；此时滚筒5内的湿热空气由滚筒5周向表面的网孔流出后，不再进入过滤网21回到循环风机20，而是经过连通腔14后向下由排湿门18排出；湿热空气经过蒸发器19时，蒸发器19吸收湿热空气中的热量，从而实现废热利用，降低热泵系统的能耗；循环风机20处的湿度降低至预设的停止排湿的湿度后（预设的停止排湿的湿度由烘干的物料种类和烘干机销售的地理位置等因素确定，在本发明公开内容的基础上，为不同物料设定不同的预设的停止排湿的湿度是本领域技术人员的常规能力），通过电控箱30关闭新风门22和排湿门18，继续循环烘干过程；
蒸发器19处的制冷剂吸收废热后温度升高，从而压力也相应升高；蒸发器19处的制冷剂压力升高后按正常的制冷循环进入压缩机2，从而提高压缩机2的吸气压力、降低压缩机2的吸气压力与排气压力之间的压力差，达到降低热泵系统的能耗、节约能量的目的。
持续进行循环烘干过程，循环烘干过程进行过程中，根据循环风机20处的湿度进入后停止排湿过程，直到物料被烘干至预定程度后，通过电控箱30关闭减速电机11、循环风机20和压缩机2，通过出料门7进行出料，本方法运行结束，。
在烘干过程结束后，打开检修门28，使用高压水枪冲洗滚筒5和过滤网21；冲洗中产生的脏水流入接水槽26，并通过排水管27排出。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.滚筒式热泵烘干机的烘干方法，滚筒式热泵烘干机包括滚筒、围护结构和热泵系统，热泵系统包括通过制冷管路依次循环连接的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器；其特征在于：
沿滚筒径向方向，滚筒一侧的围护结构内设有竖向隔板；围护结构内于上下方向的中部设有第一水平隔板，第一水平隔板与竖向隔板相连接；滚筒轴向两端所正对的围护结构上分别设有用于进料或出料的开口；
所述滚筒设置在第一水平隔板上方的围护结构内，滚筒较高的轴向端部的上部设有进料门，滚筒较低的轴向端部的下部设有出料门；滚筒的轴向两端部的中心处分别设有安装轴，安装轴通过轴承座与围护结构相连接，其中一个安装轴伸出围护结构并连接有万向节，万向节连接有减速电机；滚筒的周向表面均布有贯通滚筒内外的网孔；滚筒的内表面均布有用于扬料的抄板；
两处轴承座中的一个轴承座与滚筒之间设有封闭板，封闭板与围护结构和第一水平隔板密封连接；滚筒远离封闭板的一端、滚筒周向表面、第一水平隔板和竖向隔板的一侧表面之间围成连通腔，竖向隔板的另一侧表面与围护结构之间围成竖向空腔，竖向空腔的竖向中部设有第二水平隔板，第二水平隔板将竖向空腔分隔为位于上部的风机腔和位于下部的热泵腔；
第一水平隔板向下设有排湿门；排湿门下方的围护结构内设有所述蒸发器；所述第二水平隔板上设有循环风机，循环风机的出风口正对处的竖向隔板上设有上通风口，上通风口正对滚筒的中下部；
竖向隔板的顶部设有过滤网，过滤网连通竖向隔板两侧空间；过滤网下方的风机腔内设有所述冷凝器，冷凝器位于循环风机上方，冷凝器上方的围护结构的顶部设有新风门；压缩机位于热泵腔内；
所述蒸发器一侧与竖向隔板相邻，蒸发器另一侧处的围护结构上设有进风百叶窗；与蒸发器相邻的竖向隔板上设有下通风口，下通风口处的热泵腔内设有蒸发风机；热泵腔处的围护结构上设有出风百叶窗；蒸发器与竖向隔板相邻的一端高于下通风口；
所述第一水平隔板与滚筒之间设有截面呈弧顶向下的接水槽，接水槽位于滚筒的正下方，接水槽沿滚筒的长度方向设置并连接有排水管，排水管伸出围护结构；滚筒径向一侧的围护结构上设有检修门；
热泵腔处的围护结构上设有用于控制减速电机、热泵系统、新风门、排湿门和循环风机的电控箱；
依次按以下步骤进行：
从进料门放进物料，然后关紧进料门；通过电控箱启动减速电机、循环风机和压缩机，减速电机的输出轴通过万向节带动滚筒转动，物料在滚筒中翻转，抄板带动物料并将物料提升至滚筒的中上部后物料重新落下；
压缩机启动后，蒸发器温度降低，冷凝器温度升高，通过电控箱控制蒸发风机启动，蒸发风机将散热风由进风百叶窗抽入围护结构，散热风由下通风口进入热泵腔并从出风百叶窗送出围护结构，向蒸发器散热；
循环风机产生的循环风进行循环烘干过程，循环风由上通风口和滚筒中下部的网孔进入滚筒，与滚筒内翻滚的物料换热后由滚筒上部的网孔流出滚筒；循环风由滚筒流出后，经过过滤网进入风机腔，然后向下经过冷凝器重新进入循环风机，完成一个完整的循环；循环风经过冷凝器时吸收冷凝器散发的热量从而形成热风；热风在经过滚筒时加热滚筒内的物料，对物料起到烘干的作用； 循环风经过过滤网时，循环风中所携带的物料中的杂质和灰尘被阻挡在过滤网处，防止杂质和灰尘损坏循环风机；
在循环烘干的持续运行过程中，物料中的水分不断蒸发，使循环风的湿度逐渐增大；当循环风机处循环风的湿度大于预设最大湿度时，进行排湿过程；
排湿过程中保持循环风机处于运行状态，通过电控箱打开新风门和排湿门，外界相对干燥的新风在循环风机的抽吸作用下进入风机腔，在风机的作用下与循环风一起通过上通风口进入滚筒中下部，从而降低滚筒内的湿度；由于过滤网对空气具有阻力，因此新风门与循环风机之间的风阻小于过滤网与循环风机之间的风阻；此时滚筒内的湿热空气由滚筒周向表面的网孔流出后，不再进入过滤网回到循环风机，而是经过连通腔后向下由排湿门排出；湿热空气经过蒸发器时，蒸发器吸收湿热空气中的热量，从而实现废热利用，降低热泵系统的能耗；循环风机处的湿度降低至预设的停止排湿的湿度后，通过电控箱关闭新风门和排湿门，继续循环烘干过程；
持续进行循环烘干过程，循环烘干过程进行过程中，根据循环风机处的湿度进入排湿过程后停止排湿过程，直到物料被烘干至预定程度后，通过电控箱关闭减速电机、循环风机和压缩机，通过出料门出料，本方法运行结束。
2.根据权利要求1所述的烘干方法，其特征在于：还包括清洗方法；在烘干过程结束后，打开检修门，使用高压水枪冲洗滚筒和过滤网；冲洗中产生的脏水流入接水槽，并通过排水管排出。
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