CN1357738A - 一种可调温的压缩空气法干燥机 - Google Patents

Abstract

本发明由电动或内燃机驱动的空压机、以燃烧:柴、煤、油、气为主(亦可用电)产生热能的内含燃烧室的恒温换热器、气动提升机、可控漏斗、自动除杂冷却装置、过滤收集装置、温湿度检测装置、7只电动或普通阀门和若干条耐2兆帕压力以上的钢管构成。能对湿的集装于可控漏斗内处于自由下落或静止状态的颗粒物与处于静止状态的非颗粒物实施从环境温度至接近100℃可选温快速干燥;特别在干燥粮食方面能:从输入湿粮——干燥——排出——除杂冷却——废料收集——洁净干粮,在全封闭、无污染、无外力、干燥速度快条件下,一次性流水线自动完成整个干燥程序。具有结构简单、造价低、干燥成本低、无电也可使用、只需空气压缩机1个动力及只需用人工或电脑操作7只阀门就能操作全机等优点,可应用于工农业生产中的干燥上使用。

Description

一种可调温的压缩空气法干燥机

本发明涉及一种由空气压缩机、内含燃烧室的恒温换热器、气动提升机、可控漏斗、自动除杂冷却装置、过滤收集装置、温湿度检测装置、7只电动阀门或普通阀门和若干条耐2兆帕压力以上的高压金属管配合构成的一种可调温的压缩空气法干燥机。

众所周知：温度越高，水分蒸发就越快；表面积越大，水分蒸发就越快；空气流动得越快，水分蒸发就越快。当这三方面都能满足，而又不影响品质时，物质的干燥速度最快。为此，世界各国都在粮食干燥方面寻求一种能同时尽量满足上述三方面的干燥机。但在目前现有技术中，干燥机按干燥用的风是否有经加热处理分为：冷风(即干燥现场环境温度)干燥型和热风干燥型两类。冷风干燥型：如申请号97224950.8的《高压气动粮食干燥装置》，它揭示把高压泵产生的高压气经喷头管喷入螺旋管的粮食内，对粮食进行干燥；热风干燥型：如美国伊利诺斯州人，国际申请号PCT.US97/01559.97.2.12的《谷类种子干燥系统》，它揭示用鼓风机或风扇将加热的环境空气输入堆垛减少谷类种子的水分；日本人申请号97117003.7的《谷物干燥法及谷物干燥装置》，它揭示向谷物吹入热风以进行通风干燥；我国某大学申请号99248375.1的《车载移动热泵流化床谷物干燥装置》，它揭示用风机(2)把热泵冷凝器的热风输入震动的流化床干燥室进行干燥粮食。它们在发挥上述三方面各有欠缺，未能一次性完成从投入湿的粮食变到干爽洁净粮食整个干燥程序，同时，冷热机型不通用，干燥的温度不可调，不适应使用多种燃料等因素，未能为各国推广应用。

本发明的任务就是提供一种结构简单、干燥成本低、造价低、能使用多种能源、能一次完成：从输入湿粮——干燥——排出——除杂冷却——废料收集——洁净干粮食整个干燥程序、无论热风干燥还是冷风干燥，都超过目前现有技术干燥速度的一种可调温压缩空气法干燥机。

在目前市售的空气压缩机中，一般都是把具有1至3个气缸的活塞式空压机，用单相或三相电动机配套构成的现成商品，功率从几佰瓦到十几千瓦之间。一台输出0.8兆帕或1.25兆帕额定压力的空压机，每分钟产气量一般从零点几至2立方米之间，在相同温度和质量下0.8兆帕每1立方米压缩空气就相当于大气压力1.01325×10⁵帕时的7.895立方米空气。空气压缩机不仅可以单台使用，还可以在相同输出压力的情况下，多台并联使用，以输出更多的压缩空气。同时，当使用电动机配套空压机受到当地诸如：供电线路相制、电力紧缺、电价高等因素限制时，还可以将其配套电动机以1匹＝0.735千瓦改以柴油内燃机为主的动力装置去驱动空压机。空压机具有可以把动力对它做的功，以气压的形式把能量积蓄和传递，因而，它输出的压缩空气(简称风)含有很高的动能。因此，本发明有一个最大的特征：所需的动力和无污染风源，全由电动空气压缩机或内燃机式空压机产生的大于0.101325兆帕至1.25兆帕之间的压缩空气提供，在干燥过程中，再无需其它动力。当使用的是内燃机配套的空压机时，既可提高本发明的机动灵活性，又可以降低干燥成本。

内含燃烧室的恒温换热器是本发明为实施热风干燥时的热源。选材上采用具有耐酸、耐蚀、耐热的冷扎不锈钢薄钢板(如国产GB3280-84)和能耐2兆帕压力以上冷扎不锈钢管(如国产GB3089-82)为材料制造。具体构造是这样的：造两个钢桶，令其中一个比另一个直径大5至20cm之间，高度高10至100cm之间，以两桶的圆心为轴线，小桶口对平大桶内底，把相交线密封接合，构成一个以大桶底端面为底的上开口容器。在小桶1/2高度下段，过大小桶壁开一个窗口作炉口，以小桶的内空间为燃烧室，燃烧室底板开成条状，燃烧室顶部设若干条排烟管，在两桶壁间的圆夹层同时固定一个螺旋不锈钢管和一个电热管，在排烟管之间铺设1至若干层盘线状不锈钢管，并把螺旋管与盘线管串联起来向上引出两接口，再往容器内灌入清水，底部装上放水阀[8]，这样就构成一个完整的既能使用以柴、煤、油、气等可燃物为燃料，又能使用电能的内含燃烧室的恒温换热器。整个燃烧室除底外都被水包围着，排烟管分布穿厚水层过，既充分利用热能，又改善水的导热性。它的工作原理是这样的：燃烧室燃烧加热常压下容器内的水，水温低时，吸收热量；达到沸点100℃时，即使燃烧室是发出过多的热量，也不能把水温越过100℃。这样，通过水的恒温作用，就有效地把通过串联管内的压缩空气恒温传热到接近100℃。因此本发明有一个特征就是燃烧室与换热器是一个不可分割的整体。用它取代了目前干燥技术中广泛使用的工业炉、热风炉、电热器等，具有能使用多种能源、体积小、重量轻、节能、快速传热、坚固耐用、能恒温输出100℃以下热风的优点。

可控漏斗由一个漏斗与一个有项盖圆筒组成一个干燥室，再与散压管排、尖啸声警报器、一条排气管和一条连接螺旋管套的输入管构成。具体构造是这样的：在漏斗口上接驳一个能容纳大量粮食的有活动盖的圆筒，圆筒直径是漏斗颈道直径5至15倍之间，圆筒高度为宜于人工或机械投料也控制在3米以下，漏斗锥体斜率在45°至60°之间。从上盖向筒内伸下一个过排气管口且与干燥室绝缘的金属探测正电极[Z]，它和另一个接于干燥室体任一点的负极[X]共同为尖啸声警报器提供一个传感信号：当湿物料接触正电极[Z]引起导电时，尖啸声警报器就预警湿物料正在超高，脱离接触便停止警报。因此，它是一个用于探测湿物料在筒内高度的警报电路，具体电路见附图2。在漏斗口与圆筒接口处，固定着一个散压管排，它由一条主管和两边连通主管的管间距离5至10cm之间的两排支管组成，主管和两排支管都布满了5mm以下细孔，用它将输入其管内的高压风的压力分散，使风均匀喷射入要干燥的物料中。在漏斗的颈道中设有一个限漏阀，用它控制干燥后的颗粒物排出量或关闭颈通道，也用它实施连续或间歇干燥作业。排气管和输入管都设在同一高度的圆筒上端。本发明用一个具有多功能可控漏斗取代了目前干燥技术中需要震动的流化床，这也是本发明的特征之一。

为把如粮食等颗粒物方便快捷输入干燥室内，本发明充分利用高压风具有的能量，安装了一套气动提升机。它由一至若干级风叶轮的气轮机、减速齿轮、螺旋杆及管套、滤网喂入口组成。气轮机的工作原理与修汽车用的气驱扭力器(即风炮)是一样，都是把风能转为机械能获得驱动力。

温湿度检测装置由一块数字温湿度测量仪表和1支玻璃水银温度计完成干燥过程的温度、湿度检测任务。在传感器的安装位置上：温敏传感器和水银温度计都固封在混气室上，温敏传感器和水银温度计都用于检测所调的温度是否合适，但水银温度计主要用于不使用电力时的测温；湿敏传感器有2个：一个固定在散压管排下背上，用于测量进入漏斗内的颗粒物湿度；另一个固定在圆筒排气管中，用于间歇干燥作业时测量排出气中的湿度。

自动除杂冷却装置是由接驳在限漏阀下的一个扁口管和安装在它下旁的风管、风槽、连接风管与风槽之间的出粮斗构成。扁口管的扁口宽度可以调节。其原理是利用干燥后的颗粒物从扁口管坠落出粮斗的过程中，横向切割风力，把轻质的杂质从中分离出去，同时也把干燥物冷却。

过滤收集装置由一条布管和一个布袋分别接在干燥室排气管口与风槽口之间组成。布管连接布袋之间有一个结，用于减低风压力后才让杂质进入布袋。本装置用布做是为了过滤整个干燥过程排出气中的灰尘、杂质，以实现全封闭无污染环境干燥。

下面结合附图把上述各具功能的部件装置用高压气管和阀门连接安装作具体说明。

图1为本发明的整机连接安装及构造示意图。具体编号名称如下：[1]限漏阀、[2]管NG阀门、[3]管OH阀门、[4]管OA阀门、[5]空压机储气罐输出阀门、[6]管BI阀门、[7]管BC阀门、[8]放水阀门、[9]干燥室、[10]湿敏传感器、[11]散压管排、[12]湿敏传感器、[13]警报器探测电极[Z]、[14]干燥室盖、[15]排气管、[16]布管、[17]布管结、[18]布袋、[19]风槽、[20]出粮料、[21]风管、[22]扁口管、[23]混气室、[24]温敏传感器、[25]玻璃水银温度计、[26]气轮机、[27]减速齿轮、[28]干燥室输入管、[29]螺旋杆、[30]管套、[31]滤网喂入口、[32]空压机储气罐、[33]水、[34]排烟管、[35]不锈钢盘线管层、[36]电热管接线端、[37]内含燃烧室的恒温换热器、[38]不锈钢螺旋管、[39]燃烧室、[40]燃烧室底。

图2为尖啸声警报器具体电路图，其中[Z]点为图1干燥室盖上的[Z]点，[X]点为接干燥室体任一导电点。

最佳实施方案中，它们是这样连接的：管AD、AE、AO相通于A点，D点接空压机储气罐[32]输出阀[5]端，E端接气动机[26]输入气端，管AO间有阀门[4]；管AO、FO、HO、BO相通于O点，F端接气动机[26]输出气端，管HO间有阀门[3]，H端接风管[21]端；管OB、CB、IB相通于B点，管CB间有阀门[7]，管IB间有阀门[6]，I端接换热器[37]输入气端；管CB、CG、CJ相通于C点，J端接换热器[37]输出气端，管CG间有混气室[23]；管CG、MG、NG  相通于G点，M端接散压管排[11]输入气端，N端接限漏阀[1]上段颈部，管NG间有阀门[2]。

因为本发明所使用[1-7]阀门有两种：一种人工启动普通阀门，一种电动阀门，故本发明有一个特征就是有两种操作方式：一种为人工操作方式，一种为电脑控制操作方式。

下面根据是采用热风干燥还是冷风干燥，要干燥的物料是颗粒的还是非颗粒的，举例说明本发明人工操作方式时的四种使用方法，并以干燥湿稻谷为例，从中说明本发明的工作原理。

第一种用人工操作方式使用热风干燥湿谷。先关闭限漏阀[1]、阀门[4]、阀门[3]，打开阀门[5]、[2]，启动气动提升机，通过滤网喂入口[31]就可以把滤草后的湿谷输入干燥室[9]内。调阀门[6]与[7]分配管OB的风量，在测温仪器上可知所选的干燥风温度(关阀门[7]，可获得最高接近100℃高温)，热风由管MG、NG分别进入干燥室[9]内。当使用湿敏传感器[10]检测到的湿度附合要求时，则关闭阀门[2]，热风全部由管MG进入散压管排[11]。设进入干燥室[9]内在散压管排[11]平面上的湿谷重达3000千克，高2米，圆筒横截面积为1平方米，这就阻塞着热风向上畅通排出，但虽然热风进入散压管排[11]被众多的小气孔已将气压力分散，当遇到如此堆塞的颗粒状谷时，喷射出来的热风压力就会自动跟随空压机的输出气压力，克服这个阻塞力，快速均匀从谷粒间的间隙向上排出。这从受力分析中可以证实：3000千克湿谷在散压管排[11]1平方米平面上产生的压力就是29400牛顿每平方米，而空压机输出气压力可高达0.8至1.25兆帕，相当于8×10⁵牛顿至1.25×10⁶牛顿每平方米，又由于漏斗颈道横截面积为圆筒横截面积的25至225分之一，且颈道又受限漏阀[1]的控制，高压热风要通过这个塞满了谷粒的颈道必将受到很大的阻力，在这有限空间内就必然迫使热风产生一个可跟随至8×10⁵牛顿至1.25×10⁶牛顿每平方米的反作用力去克服阻塞力，热风向上排斥力是谷重向下阻塞力的27至42倍。因此，颗粒的谷根本不可阻塞热风的排出。因为作用力与反作用力总是大小相等方向相反，颗粒的谷就必须让压缩热风快速通过才能平衡这种力作用；又由于散压管排[11]的散压作用，使得散压管排[11]平面上的气压力基本均匀，故能迫使热风快速均匀通过谷层，这就可使颗粒的谷处于一个“沸腾”状态，而这种状态对干燥非常有利——等于增大了谷粒的有效干燥表面积。对干燥要求的温度高、表面积大、气流速度快三个方面，本发明都能很好地满足，因此，本发明的干燥速度比目前现有技术的干燥速度要快。当选择的是连续作业方式时，只要打开限漏阀[1]，谷粒在自身重力和热风产生的向下压力推动下，干谷就源源不断被向下排出。再打开阀门[3]启动自动除杂冷却装置风除杂质，从出粮斗[20]下得到的就是洁净的干谷，由于过滤收集装置总是伴随整个干燥过程自动进行工作，因此，本发明能：从输入湿谷——干燥——排出——除杂冷却——废料收集——洁净干谷，一次性流水线地完成整无污染干燥程序。

第二种用人工操作方式使用冷风干燥湿谷是这样的：先关闭限漏阀[1]、阀门[3]、阀门[6]，打开阀门[5]、阀门[7]，启动气动提升机，通过滤网喂入口[31]就可以把滤草后的湿谷输入干燥室[9]内。这时，干燥用的风温度与环境温度有关，不再受换热器影响。其它干燥过程操作和工作原理与热风干燥一样，因此，仍比目前的冷风干燥速度要快。

第三种用人工操作方式使用热风干燥非颗粒物，如：水果、蔬菜、肉类等，打开干燥室盖[14]，用机械或人工(气动提升机不适用时的情况)把湿物料放入干燥室，关闭限漏阀[1]、阀门[3]与[2]，打开阀门[5]、[4]，调阀门[6]与阀门[7]，分配管OB的风量，就能通过温度测量仪器选择合适的干燥风温度。其工作原理与热风干燥谷时原理相同。

第四种用人工操作方式使用冷风干燥如上述非颗粒物时，打开干燥室盖[14]，用机械或人工(气动提升机不适用时的情况)把湿物料放入干燥室，关闭限漏阀[1]、阀门[3]、[2]、[6]，打开阀门[5]、[4]、[7]，机器立即进入冷风干燥状态，此时干燥温度与环境温度有关，与换热器无关。其工作原理与冷风干燥谷时原理相同。

当使用电脑操作方式时，把温敏传感器、湿敏传感器、警报器的探测传感器的输出信号都输入电脑，根据不同的干燥对象和要求编程后去控制各个电动阀门，让电脑自动操作整个干燥程序。本发明的工作原理和四种使用方法并不会因此而改变，只是操作方式不同。

由于本发明采用空气压缩机产生的大于0.101325至1.25兆帕的压缩空气提供本发明整机的动力与无污染风源，又采用了适应多种燃料的内含燃烧室的恒温换热器，可控漏斗等功能部件与多种装置及相应的技术措施，使本发明既可人工操作，也易于电脑控制操作，能对湿的集装于可控漏斗内处于自由下落或静止状态的颗粒物与处于静止状态的非颗粒物实施从环境温度至接近100℃可选温快速干燥，也就是冷热风干燥可随时同一台机交替进行，特别在干燥粮食方面：从输入湿粮食——干燥——排出——除杂冷却——废料收集——洁净干粮食，在全封闭、无外力、无污染、干燥速度快条件下能一次性流水线地完成整个干燥程序。

Claims (8)

1、由空气压缩机、内含燃烧室的恒温换热器、气动提升机、可控漏斗、自动除杂冷却装置、过滤收集装置、温湿度检测装置、7只电动或普通阀门和若干条耐2兆帕压力以上的高压金属管配合构成的一种可调温压缩空气法干燥机，其中：管AD、AE、AO相通于A点，D点接空压机储气罐[32]输出阀[5]端，E端接气轮机[26]输入气端，管AO间有阀门[4]；管AO、FO、HO、BO相通于O点，F端接气轮机[26]输出气端，管HO间有阀门[3]，H端接风管[21]端；管OB、CB、IB相通于B点，管CB间有阀门[7]，管IB间有阀门[6]，I端接换热器[37]输入气端；管CB、CG、CJ相通于C点，J端接换热器[37]输出气端，管CG间有混气室[23]；管CG、MG、NG相通于G点，M端接散压管排[11]输入气管，N端接限漏阀[1]上段颈部，管NG间有阀门[2]这样连接安装的，故这时本发明其特征在于：限漏阀[1]控制干燥后颗粒物料的排出量与实施连续或间歇干燥作业；阀门[2]控制初始干燥时进入漏斗锥体内的风量；阀门[3]控制自动除杂冷却装置的启动；阀门[4]控制气轮机的启动与转速；阀门[5]控制整机的动力、风量和开机与关机；打开阀门[6]、关闭阀门[7]时，干燥风的温度接近100℃高温；打开阀门[7]、关闭阀门[6]时，干燥风的温度为现场环境温度；对阀门[6]和阀门[7]进行调节时，干燥风的温度在现场环境温度至接近100℃之间。

2、根据权利要求1所述，本发明所需要的动力和风源，其特征在于是由电动空气压缩机或内燃机驱动空压机产生的大于0.101325兆帕至1.25兆帕之间的压缩空气提供。

3、根据权利要求1所述，本发明的内含燃烧室的恒温换热器，其特征在于：以冷扎不锈钢簿钢板和钢管为材料，由其中一个比另一个直径大5-20cm之间，高度高10-100cm之间的两个大小圆桶构成的向上开口容器和置于容器内的一个不锈钢螺旋管[38]与若干层盘线管[35]串联体气管共同构成一个以小桶内空间为燃气室[39]，燃烧室与换热器不可分割整体[37]；以容器内处于常压下的水[33]为恒温剂，以柴、煤、油、气等可燃物在燃烧室燃烧产生热量为主(亦可用电)，恒温传热其中通过串联体气管中的压缩空气接近100℃。

4、根据权利要求1所述，本发明的气动提升机，其特征在于是由受阀门[4]控制的气轮机[26]转换压缩空气的部分能量为机械能，实现气动输入物料功能。

5、根据权利要求1所述，本发明的可控漏斗，其特征在于是由圆筒直径是漏斗颈道直径5-15倍、圆筒高度在3米以下、漏斗锥体斜率在45°-60°之间、漏斗颈道受限漏阀[1]控制的干燥室与其内用于分散压缩空气压力的固装在漏斗口的、支管间相距5-10cm之间的、布满5mm以下细孔的散压管排[11]及一个用于探测湿物料在圆筒内高度的绝缘电极[13]共同构成。

6.根据权利要求1所述，本发明的自动除杂冷却装置，其特征在于是由一个接在限漏阀[1]下的可调扁口宽度的扁口管[22]和安装在它下旁的风管[21]、风槽[19]、连接风管[21]与风槽[19]之间出粮斗[20]构成。

7.根据权利要求1所述，本发明的温湿度检测仪表的传感器和玻璃水银温度计[25]在安装位置上，其特征在于：湿敏传感器[10]和[12]分别固装在散压管排[11]背部与排气管[15]中；温敏传感器[24]和水银温度计[25]固装在混气室[23]上。

8.根据权利要求1所述，本发明的过滤收集装置，其特征在于：仅由一条布管[16]与一个布袋[18]串联跨接于排气管[15]和风槽口[19]之间，伴随干燥过程自动工作。

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