CN115371404A - 一种螺旋式塔式红外干燥机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及牧草烘干技术领域，具体涉及一种螺旋式塔式红外干燥机，包括塔架、螺旋塔式传送系统、红外辐射系统、排湿系统和保温装置,通过将螺旋塔式输送设备与红外辐射干燥系统结合使用，通过控制系统控制排湿系统、红外辐射系统、螺旋塔式输送设备等可以实时的控制螺旋塔式红外干燥机内部的干燥情况。螺旋塔式烘干机通过螺旋输送链网通过进料段、螺旋支撑带、以及出料段，形成往复循环运动，形成螺旋输送，解决了当前红外干燥机不能连续作业的难题，满足了牧草红外干燥机工业化应用的需求。将红外辐射系统应用在螺旋输送塔内部，提高了辐射能源的利用率，降低了干燥系统的能耗。

Description

一种螺旋式塔式红外干燥机

技术领域

本发明涉及牧草烘干技术领域，具体涉及一种螺旋式塔式红外干燥机。

背景技术

我国是世界上草地资源最丰富的国家之一，草原面积占国土面积的2/5，草地资源一直是我国重要的战略资源，也影响着我国畜牧业及农业的发展。优质牧草是发展现代畜牧业的基石，也是利用我国丰富草地资源的关键，需要对牧草的种植、田间管理、收获和加工等各个环节进行科学管理。干燥作为牧草产后加工的重要环节，对牧草产量、品质和贮藏时间有着重要的意义。

目前国内外对牧草干燥应用较多主要有热风干燥设备、太阳能干燥设备、高温快速干燥设备等。现有的热风干燥设备主要针对散草或草捆进行干燥，适合干燥含水率较低的牧草，但是能耗较高，热风干燥设备的干燥速度受热风温度、设备的大小，结构等因素影响。太阳能干燥设备主要是利用清洁能源太阳能进行干燥，具有结构简单，设备成本低等优点，但是由于干燥介质的温度受外部环境的影响较大，温度变化幅度较大，干燥时间较长，不适应牧草短期大批量干燥。高温热风干燥设备主要对牧草收割机收割后的长度小于10cm的切断牧草进行干燥，以高温热风为干燥介质，可以对含水率较高的牧草进行干燥，具有干燥速率快等优点，但是高温热风干燥设备的能源利用率较低，设备的占地面积较大，配套的设备较多，烘干牧草所需的成本较高，限制了牧草干燥的工业化推广和应用。

红外辐射技术是一种高效节能又符合环保要求的一种新型无污染干燥技术，主要是通过电磁波辐射的方式进行传播能量，在农产品物料干燥中主要是使用红外线中的长波段25～1000μm的红外线穿透物料表层，当农产品的原子、分子遇到红外线吸收其能量时，会引起粒子的加剧运动，使分子的振动能级产生变化，从而使物料内部升温，由于水分的不断蒸发吸热，外部温度降低，形成内高外低的温度梯度。根据热力学定律可知，可以实现从物料内部进行加热，让红外辐射的能量直接与水分进行耦合，从而提高物料的干燥速率。由于红外干燥具有能耗低、干燥品质好、干燥效率高等特点，已经广泛的用在食用菌、粮油作物、果蔬等农产品干燥中，但是目前红外干燥技术应用在牧草干燥中还只是停留在干燥试验台等实验装置，不能实现连续干燥作业，达不到牧草工业化生产的需求。

中国专利申请号CN202110490446.7公布了一种酥脆果蔬片加工方法及适应该方法三级带式红外干燥机，该方法针对酥脆果蔬片提供了一种干燥加工方法，该干燥机将红外辐射干燥技术、冷却干燥技术等相结合，缩短了干燥周期，提高了干燥速率，但是该干燥机采用三级传送带传送散体物料，物料容易在层间散落，因此该干燥机及干燥方法不适合牧草等散体物料干燥。该干燥机的干燥时间较长，一次处理的物料量较少，不适合红外辐射干燥技术的工业化应用。

发明内容

针对现有技术存在上述技术问题，本发明提供一种螺旋式塔式红外干燥机，解决目前红外辐射干燥技术干燥牧草等散体物料时不能连续作业，不能与高温热风等干燥设备进行联合或组合干燥，无法满足牧草工业化干燥的需求等问题；其结构简单、操作方便、能源利用率高、智能化程度高，可以实现连续干燥作业，进行不落地作业，干燥效率高，干燥能耗低，干燥效果好，满足牧草工业化干燥的需求，可以与太阳能干燥设备、高温热风干燥进行组合或联合干燥，可以对不同含水率的牧草进行快速干燥，降低牧草干燥的能耗，提高牧草干燥的效率和质量。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

提供一种螺旋式塔式红外干燥机，包括塔架、螺旋塔式传送系统、红外辐射系统、排湿系统和保温装置；

螺旋塔式传送系统包括进料架、出料架、螺旋支撑架、输送链网、旋转笼架和旋转驱动机构，旋转笼架可转动地安装于塔架中且经由旋转驱动机构驱动转动，螺旋支撑架螺旋固定在旋转笼架外侧，进料架和出料架水平安装在塔架外，网格状的输送链网依次经由所述进料架、所述螺旋支撑架、以及所述出料架实现首尾相连往复运动，从而使得输送链网形成水平进料段、螺旋干燥段和水平出料段；进料架或出料架设有驱动输送链网移动的送料驱动机构，旋转笼架的外侧设有带动输送链网螺旋运动的传动件；

红外辐射系统包括朝向螺旋支撑架上的输送链网辐射红外线的螺旋布置的多个红外辐射装置；

排湿系统包括排湿风机和风机支撑架，排湿风机经由风机支撑架固定于塔架的顶部；

所述保温装置包括覆盖在塔架外的外保温层和位于旋转笼架内侧的内保温层。

具体的，位于塔架外侧还设有控制系统，位于塔架内设有电连接控制系统的温度传感器和湿度传感器，排湿风机、旋转驱动机构、送料驱动机构、红外辐射装置电连接控制系统。

具体的，旋转驱动机构包括固定于塔架底部的第一驱动电机，旋转笼架的中心穿设有传动主轴，传动主轴的两端通过带座轴承安装在塔架上，传动主轴的下端部固定连接第一驱动电机的输出轴，以驱动旋转笼架旋转运动，进而带动输送链网沿螺旋支撑架运动。

具体的，送料驱动机构包括第二驱动电机、传动辊轴、传动链条和张紧调节辊轴，第二驱动电机经由传动链条驱动传动辊轴转动，传动辊轴带动输送链网移动；张紧调节辊轴与传动辊轴并列布置，且进料架设有纵向布置的长条孔，张紧调节辊轴的两端可调节地安装于长条孔，以改变输送链网的移动轨迹。

具体的，传送辊轴上安装有齿圈，通过齿圈与输送链网的网格相啮合来带动输送链网移动。

具体的，所述塔架包括底架、顶架和多条支柱，顶架与底架呈环形且相互之间沿同一竖直中心轴线上下分布，多条支柱沿圆周设置于顶架与底架之间，支柱的顶端与顶架固定连接，支柱的底端与底架固定连接。

具体的，红外辐射装置包括红外辐射支撑架、红外辐射板、调节螺栓和连接卡扣，红外辐射板可拆卸地安装于红外辐射支撑架，所述红外辐射支撑架通过连接卡扣和调节螺栓固定于螺旋支撑架下部，并能够通过调整连接卡扣使得红外辐射板与螺旋输送链网面平行布置。

具体的，红外辐射板与其面向的输送链网的距离在10—30cm之间可调节设置。

具体的，螺旋支撑架沿其所在螺旋线均匀开有定位连接孔，红外辐射装置的连接卡扣可拆卸地安装在不同的定位连接孔，以通过定位连接孔来调节相邻红外辐射装置的疏密程度。

具体的，外保温层和内保温层为岩棉层、聚氨酯保温板、玻璃棉中的一种或两种以上的叠加结构。

本发明的有益效果：

本发明的一种螺旋式塔式红外干燥机，通过将螺旋塔式输送设备与红外辐射干燥系统结合使用，通过控制系统控制排湿系统、红外辐射系统、螺旋塔式输送设备等可以实时的控制螺旋塔式红外干燥机内部的干燥情况。

1)螺旋塔式烘干机通过螺旋输送链网通过进料段、螺旋支撑带、以及出料段，形成往复循环运动，形成螺旋输送，解决了当前红外干燥机不能连续作业的难题，满足了牧草红外干燥机工业化应用的需求。

2)将红外辐射系统应用在螺旋输送塔内部，提高了辐射能源的利用率，降低了干燥系统的能耗。螺旋输送塔本体形成的较长的输送路径可以保证牧草等物料有足够长的干燥时间，节约了干燥设备所需的安装空间，保证牧草的干燥质量和干燥效率。

3)利用排湿系统定期的将螺旋塔内的湿空气排出可以更好的保证螺旋塔内烘干牧草的质量，提高干燥速率。

4)针对不同初始含水率的牧草，利用传送带等输送设备将外围的高温热风干燥设备、太阳能干燥设备等干燥设备干燥出来的物料传送到螺旋塔式红外干燥机的入料端，可以使螺旋塔式红外干燥机与其他干燥设备组合或联合使用，拓宽螺旋塔式红外干燥机的使用场景，增加设备的使用频率。

5)另外，实际中该螺旋塔式红外干燥机还可以通过安装万向轮等设备进行运输和安装，可以更好的适应干燥牧草的场地要求，方便设备的运输和安装，节省劳动力。利用控制系统和传感器等设备可以实时监测螺旋塔式红外干燥机内部的干燥情况，提高了设备的自动化和智能化程度。

附图说明

图1为实施例中的一种螺旋式塔式红外干燥机的结构示意图。

图2为实施例中的一种螺旋式塔式红外干燥机的隐藏了外保温层后的结构示意图。

图3为实施例中的一种螺旋式塔式红外干燥机的隐藏了外保温层和控制系统后的结构示意图。

图4为实施例中的的单个红外辐射装置的结构示意图。

图5为实施例中的局部螺旋支撑架和红外辐射装置的结构示意图。

附图标记：

塔架1、底架11、顶架12、支柱13；

螺旋塔式传送系统2、进料架21、出料架22、螺旋支撑架23、输送链网24、旋转笼架25、旋转驱动机构26、第一驱动电机261、传动主轴262、送料驱动机构27、第二驱动电机271、传动辊轴272、张紧调节辊轴273；

红外辐射系统3、红外辐射支撑架31、红外辐射板32、调节螺栓33、连接卡扣34；

排湿系统4、排湿风机41、风机支撑架42；

保温装置5、外保温层51、内保温层52；

控制系统6、温度传感器61、湿度传感器62。

具体实施方式

以下结合具体实施例及附图对本发明进行详细说明。

本实施例的一种螺旋式塔式红外干燥机，如图1至图5所示，包括塔架1、螺旋塔式传送系统2、红外辐射系统3、排湿系统4和保温装置5：

具体的，所述塔架1包括底架11、顶架12和多条支柱13，顶架12与底架11呈环形且相互之间沿同一竖直中心轴线上下分布，多条支柱13沿圆周设置于顶架12与底架11之间，支柱13的顶端与顶架12固定连接，支柱13的底端与底架11固定连接。底架11以及顶架12可以由多个钢管焊接或拼接组成。同理支柱13也可以是钢管等金属管材。同时为了提高移动的便利性，底架11上还可以增加带有自锁功能的万向轮等移动支撑装置，便于螺旋塔式红外干燥机的移动，具体可移动装置和移动方式不做限制。

螺旋塔式传送系统2包括进料架21、出料架22、螺旋支撑架23、输送链网24、旋转笼架25和旋转驱动机构26，旋转笼架25呈圆筒状可转动地安装于塔架1中且经由旋转驱动机构26驱动转动，螺旋支撑架23自下而上绕所述旋转笼架25外周壁螺旋设置，进料架21和出料架22水平安装在塔架1外，网格状的输送链网24依次经由所述进料架21、所述螺旋支撑架23、以及所述出料架22实现首尾相连往复运动，从而使得输送链网24形成水平进料段、螺旋干燥段和水平出料段。所述进料架21水平安装于所述塔架1外，且与所述螺旋支撑架23上端相切连接，进料架21也可以通过传送带与其他干燥设备如高温热风干燥设备(图中未画出)的出料端相互配合，形成组合或联合干燥设备。所述出料架22水平安装于所述塔架1外，且与所述螺旋支撑架23下端相切连接。

输送链网24可以用不锈钢、耐高温特氟龙、耐高温尼龙、耐高温帆布材料中的一种，也可其他耐高温材料，具体不做限制。输送链网24为网格状，网格根据物料的不同组合成不同规格的长方形或正方形，输送链网24的网格长度为5-20mm,宽为5-20mm。

进料架21设有驱动输送链网24移动的送料驱动机构27，送料驱动机构27包括第二驱动电机271、传动辊轴272、传动链条和张紧调节辊轴273，第二驱动电机271经由传动链条驱动传动辊轴272转动，传动辊轴272带动输送链网24移动；具体的，传送辊轴上安装有齿圈，通过齿圈与输送链网24的网格相啮合来带动输送链网24移动。张紧调节辊轴273与传动辊轴272并列布置，且进料架21设有纵向布置的长条孔，张紧调节辊轴273的两端可调节地安装于长条孔，以改变输送链网24的移动轨迹。

旋转笼架25的外侧设有带动输送链网24螺旋运动的传动件(图中未示出)，传动件为现有常规技术，在此不再赘述，例如采用螺旋布置的齿牙带动输送链网24螺旋移动。可以理解的是旋转笼架25带动输送链网24的速度与送料驱动机构27带动输送链网24的速度相同。旋转驱动机构26包括固定于塔架1底部的第一驱动电机261，旋转笼架25的中心穿设有传动主轴262，传动主轴262的两端通过带座轴承安装在塔架1上，传动主轴262的下端部固定连接第一驱动电机261的输出轴，以驱动旋转笼架25旋转运动，进而带动输送链网24沿螺旋支撑架23运动。第一驱动电机261能够正反转以及电机转速经由变频调速器调整等相关设置。

红外辐射系统3包括朝向螺旋支撑架23上的输送链网24辐射红外线的螺旋布置的多个红外辐射装置，每个红外辐射装置包括红外辐射支撑架31、红外辐射板32、调节螺栓33和连接卡扣34，红外辐射板32可拆卸地安装于红外辐射支撑架31，所述红外辐射支撑架31通过连接卡扣34和调节螺栓33固定于螺旋支撑架23下部，并能够通过调整连接卡扣34使得红外辐射板32与螺旋输送链网24面平行布置。红外辐射板32与螺旋输送链网24的垂直距离不应过大也不应过小，应该针对不同的物料及料层厚度进行调整，具体的，红外辐射板32与其面向的输送链网24的距离在10—30cm之间可调节设置。实际中可以：红外辐射板32为双面辐射发热板，安装在螺旋支撑架23层间，红外辐射板32在工作时可以从上方和下方辐射，均匀的将能量辐射传输到输送链网24上的牧草上，同时可以根据不同牧草层之间干燥情况的不同，利用控制系统6以及时调整该层之间的红外辐射板32发热功率，进一步的提高能源利用率，降低能耗。

红外辐射板32可以为碳纤维红外板、石墨烯红外板、纳米远红外电热板、微晶玻璃红外辐射板32等，也可以用红外线电加热管、红外加热灯等可以根据辐射烘干的物料以及设备预算等进行综合选择。红外辐射板32上面安装有温度控制器，可以通过温度控制器来调节红外辐射板32的发射功率，从而调节所辐射面积的温度。

螺旋支撑架23沿其所在螺旋线均匀开有定位连接孔，红外辐射装置的连接卡扣34可拆卸地安装在不同的定位连接孔，以通过定位连接孔来调节相邻红外辐射装置的疏密程度，调节对牧草的辐射范围，保证合理的利用红外辐射，保证干燥效果，提高能源利用率。

实际中，红外辐射装置还可以改为放在内保温层52和外保温层51上，通过在螺旋支撑架23层间以及内外保温层51对通过螺旋输送链网24上的物料形成全方位的辐射，提高辐射面积，加快干燥速率，提高能源利用效率。

排湿系统4包括排湿风机41和风机支撑架42，排湿风机41经由风机支撑架42固定于塔架1的顶部；利用烟囱效应和顶部的排湿风机41可以定期的将螺旋塔内的湿空气排出。

具体的，位于塔架1外侧还设有控制系统6，位于塔架1内设有电连接控制系统6的温度传感器61和湿度传感器62，排湿风机41、旋转驱动机构26、送料驱动机构27、红外辐射装置电连接控制系统6。控制系统6可以采用现有的PLC控制柜，供软件工程师对其进行编程后使用，实现根据温度、湿度信号来控制对应的指令，或根据预先预设值来确定控制值。温度传感器61可以采用热敏型温度，为插针式结构，温度传感器61安装在螺旋输送塔层间，可以将实时监测的温度数据传送到控制系统6。控制系统6通过将温度传感器61、湿度传感器62等输出的信号进行汇总之后进一步处理，根据物料所处的状态及时对干燥参数如红外板辐射功率、螺旋输送链网24转速、排湿风机41功率等处理，其中控制系统6不局限于PLC控制系统6，也可以是其他控制装置或系统，不做限制。控制系统6安装于螺旋塔式红外干燥机前部，便于人工进行操作控制，也可以通过其他控制连接方式位于螺旋塔式红外干燥机外部的其他位置。

所述保温装置5包括覆盖在塔架1外的外保温层51和位于旋转笼架25内侧的内保温层52。外保温层51和内保温层52为岩棉层、聚氨酯保温板、玻璃棉中的一种或两种以上的叠加结构。外保温层51位于螺旋塔式红外干燥机外部，主要是对螺旋输送带外侧进行保温，可以更好提高能源利用效率；内保温层52安装在旋转笼架25外部，放置于主体支架之上，主要对螺旋输送带内侧进行保温，提高能源利用率，降低能耗。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种螺旋式塔式红外干燥机，其特征是：包括塔架、螺旋塔式传送系统、红外辐射系统、排湿系统和保温装置；

螺旋塔式传送系统包括进料架、出料架、螺旋支撑架、输送链网、旋转笼架和旋转驱动机构，旋转笼架可转动地安装于塔架中且经由旋转驱动机构驱动转动，螺旋支撑架螺旋固定在旋转笼架外侧，进料架和出料架水平安装在塔架外，网格状的输送链网依次经由所述进料架、所述螺旋支撑架、以及所述出料架实现首尾相连往复运动，从而使得输送链网形成水平进料段、螺旋干燥段和水平出料段；进料架或出料架设有驱动输送链网移动的送料驱动机构，旋转笼架的外侧设有带动输送链网螺旋运动的传动件；

红外辐射系统包括朝向螺旋支撑架上的输送链网辐射红外线的螺旋布置的多个红外辐射装置；

排湿系统包括排湿风机和风机支撑架，排湿风机经由风机支撑架固定于塔架的顶部；

所述保温装置包括覆盖在塔架外的外保温层和位于旋转笼架内侧的内保温层。

2.根据权利要求1所述的一种螺旋式塔式红外干燥机，其特征是：位于塔架外侧还设有控制系统，位于塔架内设有电连接控制系统的温度传感器和湿度传感器，排湿风机、旋转驱动机构、送料驱动机构、红外辐射装置电连接控制系统。

3.根据权利要求1所述的一种螺旋式塔式红外干燥机，其特征是：旋转驱动机构包括固定于塔架底部的第一驱动电机，旋转笼架的中心穿设有传动主轴，传动主轴的两端通过带座轴承安装在塔架上，传动主轴的下端部固定连接第一驱动电机的输出轴，以驱动旋转笼架旋转运动，进而带动输送链网沿螺旋支撑架运动。

4.根据权利要求1或3所述的一种螺旋式塔式红外干燥机，其特征是：送料驱动机构包括第二驱动电机、传动辊轴、传动链条和张紧调节辊轴，第二驱动电机经由传动链条驱动传动辊轴转动，传动辊轴带动输送链网移动；张紧调节辊轴与传动辊轴并列布置，且进料架设有纵向布置的长条孔，张紧调节辊轴的两端可调节地安装于长条孔，以改变输送链网的移动轨迹。

5.根据权利要求4所述的一种螺旋式塔式红外干燥机，其特征是：传送辊轴上安装有齿圈，通过齿圈与输送链网的网格相啮合来带动输送链网移动。

6.根据权利要求1所述的一种螺旋式塔式红外干燥机，其特征是：所述塔架包括底架、顶架和多条支柱，顶架与底架呈环形且相互之间沿同一竖直中心轴线上下分布，多条支柱沿圆周设置于顶架与底架之间，支柱的顶端与顶架固定连接，支柱的底端与底架固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种螺旋式塔式红外干燥机，其特征是：红外辐射装置包括红外辐射支撑架、红外辐射板、调节螺栓和连接卡扣，红外辐射板可拆卸地安装于红外辐射支撑架，所述红外辐射支撑架通过连接卡扣和调节螺栓固定于螺旋支撑架下部，并能够通过调整连接卡扣使得红外辐射板与螺旋输送链网面平行布置。

8.根据权利要求7所述的一种螺旋式塔式红外干燥机，其特征是：红外辐射板与其面向的输送链网的距离在10—30cm之间可调节设置。

9.根据权利要求7所述的一种螺旋式塔式红外干燥机，其特征是：螺旋支撑架沿其所在螺旋线均匀开有定位连接孔，红外辐射装置的连接卡扣可拆卸地安装在不同的定位连接孔，以通过定位连接孔来调节相邻红外辐射装置的疏密程度。

10.根据权利要求1所述的一种螺旋式塔式红外干燥机，其特征是：外保温层和内保温层为岩棉层、聚氨酯保温板、玻璃棉中的一种或两种以上的叠加结构。

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