CZ281387B6 - Zařízení pro tepelné zpracování různých produktů - Google Patents

Abstract

Zařízení k tepelnému zpracování produktů, zvláště sušení, a to zejména produktů tuhých, granulovaných, rozpuštěných, kapalných, vazkotekutých, dispergovaných, plastických i semiplastických, sestávající z procesní komory (1) ve tvaru skříně, jejíž podélná osa (6) určuje směr postupu (2) produktu procesní komorou (1). Podlaha procesní komory (1) je tvořena alespoň jedním pracovním žlabem (4, 5) s přívodem procesního teplonosného média. Každý pracovní žlab (4, 5) má tvar části válcové plochy (8). V každém pracovním žlabu (4, 5) je umístěno míchadlo (14), jehož rotační soa (9) je souosá s osou válcové plochy (8) tvořící pracovní žlab (4, 5). Rotační osy (9) míchadel (14) jsou kolmé na podélnou osu (6) procesní komory (1) a vzdálenost (26) sousedních rotačních os (9) míchadel (14) je menší než součet poloměrů (27) sousedních válcových ploch (8) a současně větší než každý z poloměrů (27) sousedních válcových ploch (8). ŕ

Description

ných, kapalných, a semiplastických. procesní teplonosná kapaliny na bázi

Vynález se týká zařízení k tepelnému zpracování produktů, zvláště sušení, a to produktů tuhých, granulovaných, rozpuštěvazkotekutých, dispergovaných, plastických K tepelnému zpracování se přitom využívají média,jako je příkladně vzduch, pára, voda, organických rozpouštědel či jejich par, a případné směsi uvedených látek.

Dosavadní stav techniky

Existují dvě základní skupiny zařízení, na kterých lze dokumentovat dosavadní stav techniky této oblasti.

Prvním společným znakem obou skupin zařízení je, že procesní komora zařízení má tvar skříně, procesní komora má ve směru podélné osy výrazně větší rozměr než ve směru příčné osy, kdy obě osy mají zpravidla vodorovnou polohu, přičemž podélná osa určuje směr postupu produktu při jeho zpracování v procesní komoře.

Druhým společným znakem obou skupin zařízení je, že podlaha procesní komory je tvořena alespoň jedním pracovním žlabem, s přívodem procesního teplonosného média, kdy každý pracovní žlab má tvar části válcové plochy, v každém pracovním žlabu je umístěno míchadlo, jehož rotační osa je souosá s osou válcové plochy, tvořící pracovní žlab, přičemž rotační osy jsou rovnoběžné s podélnou osou procesní komory.

Třetím společným znakem obou skupin zařízení je, že v případě dvou a více pracovních žlabů jsou rotační osy sousedních míchadel, respektive osy válcových ploch, tvořících sousední pracovní žlaby, od sebe vzdáleny nejméně o součet poloměrů válcových ploch, tvořících sousední pracovní žlaby. Z toho vyplývá, že lopatky sousedních míchadel mezi sebe nezasahují.

Specifickým znakem první skupiny zařízení je to, že dna pracovních žlabů procesní komory jsou opatřena děrováním, míchadla jsou tvořena hřídelem na kterém jsou připevněna ramena, nesoucí míchací lopatky, a to, že procesní teplonosné médium působí na produkt, zpracovávaný v pracovních žlabech procesní komory přímo tak, že vstupuje do procesní komory skrz děrování dna pracovních žlabů .a prostupuje přitom vrstvou zpracovávaného produktu v procesní komoře. Při prostupu procesního teplonosného média zpracovávaným produktem je produkt uváděn do fluidního stavu, pro který je charakteristické, že vrstva produktu se stává vrstvou pohybujících se částic, ve které se částice vznáší v proudu procesního teplonosného média, takže každá částice produktu je vystavena optimálním způsobem účinkům procesního teplonosného média, přičemž tomuto účinku napomáhají lopatky míchadla, promíchávající produkt.

Specifickým znakem druhé skupiny těchto zařízení je to, že dna pracovních žlabů procesní komory nejsou opatřena děrováním, míchadla jsou tvořena dutým hřídelem na které jsou s mezerami

-1CZ 281387 B6 vedle sebe připevněny duté disky, s propojením dutin disků a hřídele, na kterém jsou připevněny míchací lopatky, a to, že teplo procesního teplonosného média působí na produkt v pracovních žlabech procesní komory nepřímo, a to jednak přes stěny disků a přes stěny hřídele, jednak přes stěny pracovních žlabů, respektive přes stěny procesní komory.

Představitel první skupiny zařízení, viz. AO-CS/201301, má podlahu procesní komory profilovanou jedním pracovním žlabem, s děrováním, uspořádaným na dně žlabu do pásu, přičemž rozložení děr pásu je nalevo a napravo od nejnižšího místa dna pracovního žlabu do vzdálenosti, dané max. 1/3 poloměru válcové plochy, tvořící dno pracovního žlabu. Tím je způsobena první nevýhoda tohoto zařízení, spočívající v nerovnoměrné fluidizaci vrstvy produktu. Druhá nevýhoda spočívá v tom, že jednosměrné otáčení míchadla naklání hladinu vrstvy produktu, a tím se nerovnoměrnost fluidizace ještě zvětšuje. Třetí nevýhodou je to, že u lepivých a vláknitých produktů se při otáční válce vytvoří kompaktní otáčející se válec produktu, který nefluidizuje vůbec. Čtvrtou nevýhodou zařízení je omezená velikost, šířka i délka procesní komory, a tím i výkonnost zařízení, nebot nelze užít míchadla s průměrem větším než cca 2m, respektive míchadla s hřídelem delším než cca 5m, aniž by se přitom nemuselo použít střední podpůrné ložisko. Pátou nevýhodou je to, že potřebný kroutící moment, nutný k promíchávání produktu, je koncentrován na jednom z konců hřídele. Konečně poslední nevýhodou je to, že výstup zpracovaného produktu ze zařízení je možný pouze v místě, kde hřídel míchadla prostupuje čelem pracovního žlabu procesní komory, což komplikuje a zpomaluje výstup zpracovaného produktu.

Jiným představitelem první skupiny zařízení, viz. AO-SU/1374017-A1, je zařízení, které má podlahu procesní komory profilovanou dvěma pracovními žlaby, přičemž v každém žlabu je míchadlo. Míchadla mají možnost souhlasného i nesouhlasného pohybu. Co platí o děrování dna žlabu i všech nevýhodách předchozího představitele první skupiny, platí i zde. Ani skutečnost dvou míchadel přitom nezamezuje naklánění hladiny produktu při jeho promíchávání. Souhlasné otáčení míchadel v jednom či druhém smyslu je totiž zcela nevhodné a působí kumulaci produktu na jedné či druhé straně procesní komory. Nesouhlasné otáčení míchadel v jednom či druhém smyslu působí kumulaci produktu buď po stranách procesní komory, či v jejím středu.

Představitelé druhé skupiny jsou vyráběny jako diskové sušárny a je pro ně typické, že podlaha procesní komory je profilována jedním pracovním žlabem a zařízení tedy má jen jedno míchadlo. Základní nevýhoda těchto sušáren, totiž nepřímý kontakt procesního teplonosného média se zpracovávaným produktem a z toho plynoucí značná spotřeba energie, pomalý průběh sušicího procesu a připékání produktu na discích, hřídelích i stěnách procesní komory, majících vysokou povrchovou teplotu, je aplikací vynálezu u druhé skupiny zařízení odstranitelný jen z malé části. Odstranitelnou nevýhodou je však pomalý postup produktu zařízením, nedokonalé promíchávání produktu a hromaděni produktu na jedné či druhé straně procesní komory. Další odstranitelnou nevýhodou je omezená velikost, a tím i výkonnost zařízení, limitovaná max. konstrukční délkou míchadla.

-2CZ 281387 B6

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody do značné míry odstraňuje zařízení k tepelnému zpracování produktů, zvláště sušení, a to zejména produktů tuhých, granulovaných, rozpuštěných, kapalných, vazkotekutých, dispergovaných, plastických i semiplastických, sestávající z procesní komory ve tvaru skříně, jejíž podélná osa určuje směr postupu produktu procesní komorou, přičemž podlaha procesní komory je tvořena alespoň jedním pracovním žlabem, s přívodem procesního teplonosného média, kdy každý pracovní žlab má tvar části válcové plochy, přičemž v každém pracovním žlabu je umístěno míchadlo, jehož rotační osa je souosá s osou válcové plochy, tvořící pracovní žlab, jehož podstata spočívá v tom, že rotační osy míchadel jsou kolmé na podélnou osu procesní komory, přičemž vzdálenost sousedních rotačních os míchadel je menší než součet poloměrů sousedních válcových ploch, a současně větší než každý z poloměrů sousedních válcových ploch.

Zařízení podle vynálezu umožňuje podstatně rovnoměrnější fluidizaci vrstvy částic zpracovávaného produktu, zamezuje naklánění hladiny produktu, lopatky sousedních míchadel se vzájemně čistí od nalepeného produktu, dociluje se lepšího promíchávání produktu a u lepivých a vláknitých produktů se zamezuje shlukování jejich částic a pak návaznému roztočení válce produktu bez fluidizace. Další výhodou je to, že zařízení může mít násobně větší šířku, a to až 5m, přičemž délka zařízení, a tím i jeho výkonnost, je zcela neomezená. Konečně poslední výhodou je to že kroutící moment, potřebný k promíchávání produktu v pracovních žlabech procesní komory, je rozdělen po jednotlivých žlabech na příslušné hřídele míchadel, kterých může být v pracovní komoře s délkou příkladně 20 m cca 30 ks.

Zařízení podle vynálezu dále umožňuje podstatně rychlejší postup produktu procesní komorou zařízení, zintenzívňuje přestup tepla a zamezuje kumulaci produktu na jedné ze stran procesní komory.

Procesní komoru podle vynálezu je možné vytvářet ze sekcí, příkladně po 4 pracovních žlabech, a dodatečně i upravovat rozměr procesní komory zařízení, a tím i jeho výkonnost. Uspořádání lopatek na hřídeli míchadla může být též do šroubovice a v jednom místě na hřídeli míchadla může být upevněno i více lopatek, příkladně dvě proti sobě. Je přirozené, že sousední míchadla i sousední válcové plochy, tvořící dna pracovních žlabů, mohou mít různé průměry, i to, že zařízení může být vůči vodorovné rovině nakloněno potřebným způsobem.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález je znázorňují obr. pohledu ve směru procesní komorou dále blíže osvětlen pomocí výkresů, na kterých 1 podélný řez procesní komorou zařízení při příčné osy procesní komory a obr. 2 příčný řez zařízení při pohledu ve směru podélné osy pročesní komory zařízení.

-3CZ 281387 B6

Příklad provedení vynálezu procesní komory 1 do čelní násypkou 17, respektive nad podélné opatřeny žlabů 4

Procesní komora 1 zařízení podle obr. 1 a 2 sestává z rozváděči komory 19 procesní komory 1, spočívající na nohách 23.· Nad rozváděči komorou 19 je umístěna soustava pracovních žlabů 4, 5 procesní komory 1, přecházející rozšířením 20 do prostoru procesní komory 1. Rozváděči komora 19 je rozdělena přepážkami 24, přičemž mezi rozváděči komorou 19 a procesní komorou 1 jsou děrovaná dna 2 soustavy pracovních žlabů 4., 5, sestávající ze čtyř vnitřních pracovních žlabů 4 a dvou okrajových pracovních žlabů 5 se dny 2 pracovních žlabů 4,5 ve tvaru válcových ploch 8, přičemž vnitřní pracovní žlaby 4 jsou vytvořeny válcovou plochou v rozsahu od nejnižšího místa 10 dna 2 vnitřních pracovních žlabů 4 na obě strany o 45°, zatímco okrajové pracovní žlaby 5 jsou vytvořeny válcovou plochou 2 od nejnižšího místa 10 dna 2 okrajového žlabu 5 na jednu stranu o 90° a na opačnou stranu o 45°. Vnitřní pracovní žlaby 4 vzájemně, respektive s okrajovými pracovními žlaby 5, se stýkají ve vrcholech 13 vnitřních pracovních žlabů 4, respektive okrajových pracovních žlabů 5. Okrajovými pracovními žlaby 5 přechází dna 2 okrajových pracovních žlabů stěny 12 procesní komory 1 pod výsypkou 18 procesní komory 1. Do podélných stěn 15 procesní komory 1 jsou pracovní žlaby 4, 5 napojeny s výhodou kolmo. Ve směru příčné osy 7 procesní komory 1 jsou pracovní žlaby 4, 5, opatřeny děrováním od jedné podélné stěny 15 ke druhé podélné stěně 15 procesní komory 2· Ve směru osy 6. procesní komory 2 jsou vnitřní pracovní žlaby 4 děrováním od jednoho vrcholu 13 vnitřních pracovních ke druhému, sousednímu, vrcholu 13 vnitřních pracovních žlabů 4. Vnitřní pracovní žlaby 4 jsou tedy v podstatě děrovány celoplošně. Okrajové pracovní žlaby 5 jsou opatřeny děrováním ve směru podélné osy 6 procesní komory 2 od vrcholu 22/ ^ve kterém se stýkají okrajové pracovní žlaby 5 s vnitřními pracovními žlaby 4, na opačnou stranu, tj. k násypce 22/ respektive k výsypce 18 procesní komory 2/ avšak jen do výše vrcholu 22/ ve kterém se stýkají s vnitřním pracovním žlabem 4. Okrajové pracovní žlaby nejsou tedy děrovány celoplošně. Z obr. 1 je patrná podélná osa procesní komory 2 ^a z obr. 2 je patrná příčná osa 7 procesní komory 2· Osy 2 ^a 2 jsou současně osami celého zařízení. Podélná osa 6 procesní komory 2 přitom určuje směr postupu 2 produktu procesní komorou 2 při jeho zpracování. Podélná osa 6. i příčná osa 2 jsou s výhodou ve vodorovné poloze. Nad nejnižšími místy 10 den 2 soustavy pracovních žlabů 4, 5 jsou umístěny rotační osy míchadel 14 , přičemž rotační osy 9 jsou souosé s osami válcových ploch 8, tvořících pracovní žlaby 4, 5. Míchadla 14 jsou tvořena hřídelem, na kterm jsou připevněna ramena 11 míchacích lopatek 22· Vlivem vzdáleností 26 rotačních os 9 sousedních míchadel 14. které jsou menší než je součet poloměrů 27 sousedních válcových ploch 8, respektive, které jsou větší než každý z poloměrů 27 sousedních válcových ploch 8, zasahují lopatky 22 jednoho míchadla 14 mezi lopatky sousedního míchadla 24. Míchadla 14 se pohybují otáčivým nebo kývavým pohybem, přičemž smysl jejich pohybu je s výhodou shodný a vzájemně spřažený, takže v pásmu, kde lopatky 16 jednoho míchadla 14 zasahují mezi lopatky 22 sousedního míchadla 21, mají jejich pohyby vzájemně opačný smysl. Na hřídeli míchadla 14 jsou lopatky 16 uspořádány vždy dvě proti sobě. Rozváděči komora 19 je opatřena do komory vestavěnými přepážkami 24 , které rozdělují rozváděči komoru 19 na vzájemně nezá-4 vislé oddíly. To umožňuje, aby pod děrovaná dna 3 soustavy pracovních žlabů 4, 5 procesní komory 1, jejichž počet koresponduje s počtem oddílů rozváděči komory 19, bylo přívodními otvory 21 rozváděči komory 19 přiváděno procesní teplonosné médium různých technologických parametrů. Do prvního oddílu rozváděči komory £9 u násypky 17 lze tak přivádět procesní teplonosné médium s nejvyšší teplotou, zatímco do posledního oddílu rozváděči komory 19 u výsypky 18 je přiváděno procesní teplonosné médium nejchladnější. Výstup produktu ze zařízení je ovládán válcovým šoupátkem 25.

Tepelné zpracování, příkladně sušení, produktu na zařízení probíhá takto. Do oddílů rozváděči komory 19 se začne přivádět procesní teplonosné médium s technologickými parametry, odpovídajícími polohám jednotlivých oddílů rozváděči komory 19. Návazně se uvedou do pohybu míchadla 14 a násypkou 17 se začne do soustavy pracovních žlabů 4., 5 procesní komory 1 zavážet produkt, určený ke zpracování. Pohybující se lopatky 16 míchadla 14 rozprostřou zpracovávaný produkt v celé délce procesní komory 1, až se v pracovních žlabech 4, 5 vytvoří souvislá vrstva částic produktu s ustálenou hladinou. Výstup produktu z procesní komory 1, výsypka 18, je přitom uzavřen válcovým šoupátkem 25. Procesní teplonosné médium prostupuje vrstvou produktu a uvádí jeho částice do fluidního stavu, takže vrstva produktu se stává vrstvou pohybujících se částic, přičemž tomuto účinku napomáhá pohyb míchadel 14. Při takovémto kontaktu je působení procesního teplonosného média na produkt optimální. Přitom přechází z produktu do procesního teplonosného média vlhkost a produkt je sušen. Po průchodu vrstvou produktu odchází využité procesní teplonosné médium přes rozšíření 20 procesní komory 1, kde výrazně klesá jeho rychlost, takže procesním teplonosným médiem stržené částice produktu padají zpět do pracovních žlabů 4, 5 procesní komory 1 a takto předčištěné využité procesní teplonosné médium odchází odtahovými otvory 22 z procesní komory k dalšímu využití. Do určité časové fáze probíhá tento proces jako šaržovitý. Poté se otevře válcové uzavírací šoupátko 25 a usušený produkt začne vypadávat výsypkou 18 z procesní komory 1 ven k dalšímu zpracování. Následuje kontinuální fáze zpracování produktu, kdy se množství produktu, přiváděného do procesní komory 1, rovná množství produktu z procesní komory £ odcházejícího. Lopatky 16 při pohybu míchadla 14 promíchávají vrstvu zpracovávaného produktu a brání přitom spékání částic produktu mezi sebou, jeho kanálkování a tvoření povrchové krusty. Současně přitom lopatky 16 nepřetržitě stírají napékající se produkt z den 3 pracovních žlabů 4, 5 a z podélných stěn 15 procesní komory 1. Protože sousední míchadla 14 svými lopatkami 16 mezi sebe zasahují, je jejich vzájemný pohyb v tomto pásmu protisměrný a nemůže proto docházet k naklánění hladiny produktu a ke kumulaci produktu na jedné či druhé straně procesní komory 1. Kromě toho se takto velmi účinně stírá produkt, nalepující se na lopatky 16 jednotlivých míchadel 14.. V popisovaném případě jsou lopatky 16 míchadel 14 s výhodou rovnoběžné s rotačními osami 9 míchadel 14 a směr postupu 2 produktu procesní komorou 1 se uskutečňuje od násypky 17 k výsypce 18. Směr postupu 2 produktu procesní komorou 1 však může být s výhodou též výsledkem kombinace dvou pohybů, a to s vyšším účinkem, který je docilován takto. Lopatky 16 na hřídeli míchadla 14 jsou uspořádány do šroubovice, takže promíchávaný produkt je vystaven působení kromě radiální složky též axiální složky pohybujících se lopatek 16.. Axiální složka působí ve směru rotační osy 9 míchadla 14 a vytvá-5CZ 281387 B6 ří podnět k příčnému pohybu produktu procesní komorou 1. Radiální složka působí na produkt ve směru podélné osy 6. procesní komory 1 a vytváří podnět k podélnému pohybu produktu procesní komorou

i. Přitom je za násypkou 17 první míchadlo £ opatřeno lopatkami 16, uspořádanými do levochodé šroubovice, v pořadí druhé míchadlo 14 je opatřeno lopatkami 16., uspořádanými do pravochodé šroubovice, což se u dalších míchadel 14 střídavě opakuje. Produkt pak postupuje soustavou pracovních žlabů 4, 5 procesní komory 1 ve směru výslednice příčného a podélného pohybu. Směr postupu produktu je popisován, jak se jeví při pohledu shora do soustavy pracovních žlabů 4., 5. U prvního míchadla 14 pod násypkou 17 procesní komory 1 tak produkt postupuje šikmo doleva, u druhého míchadla 14 šikmo doprava atd. Tím se prodlužuje zdržná doba produktu v procesní komoře 1 a tedy i výkonnost celého zařízení. Pohyb produktu pak připomíná pohyb kapaliny v meandrujícím kanálu. Procesní komoru i lze členit příkladně na 3 dílčí sekce, z nichž první obsahuje násypku 17 procesní komory 1 a vstupní okrajový pracovní žlab 5, druhá sekce obsahuje čtyři vnitřní pracovní žlaby 4. a třetí sekce obsahuje výstupní okrajový pracovní žlab 5 s výsypkou 18 procesní komory 1. Dělení procesní komory na funkční sekce má značný význam při dodatečném zvětšování či zmenšování výkonnosti zařízení u uživatele v případě potřeby, kromě toho, že menší hmotnost i rozměry dílčích sekcí procesní komory 1 usnadní její transportovatelnost, manipulaci při výrobě a montáži, umožní zvýšení přesnosti výroby, zvýší sériovost a zkrátí dodací lhůty.

Zařízení podle vynálezu lze využít všude tam, kde se tepelně zpracovávají produkty tuhé, granulované, rozpuštěné, kapalné, vazkotekuté, dispergované, plastické a semiplastické.

Claims (2)

1. Zařízení k tepelnému zpracování produktů, zvláště sušení, a to zejména produktů tuhých, granulovaných, rozpuštěných, kapalných, vazkotekutých, dispergovaných, plastických i semiplastic kých, sestávající z procesní komory ve tvaru skříně, jejíž podélná osa určuje směr postupu produktu procesní komorou, přičemž podlaha procesní komory je tvořena alespoň jedním pracovním žlabem, s přívodem procesního teplonosného média, kdy pracovní žlab má tvar části válcové plochy, přičemž v pracovním žlabu je umístěno míchadlo, jehož rotační osa je souosá s osou válcové plochy, tvořící pracovní žlab, vyznačující se tím, že rotační osa /9/ míchadla /14/ je kolmá na podélnou osu /6/ procesní komory /1/.

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že vzdálenost /26/ sousedních rotačních os /9/ míchadel /14/ je menší než součet poloměrů /27/ sousedních válcových ploch /8/ a současně větší než každý z poloměrů /27/ sousedních válcových ploch /8/.