CZ287014B6 - Vacuum apparatus for industrial leather dryers with multiple grates - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká podtlakového zařízení pro víceroštové průmyslové sušiče kůží, přičemž rošt má ohřívací povrch pro umístění kůží určených k sušení a kryt pro hermetické utěsnění, přičemž zařízení obsahuje okruh s otevřeným koncem, podél něhož jsou v sérii uspořádány alespoň jedno sběrné potrubí, spojené s každým roštem, pro odvádění par uvolněných z kůží, první kondenzátor vložený do každého sběrného potrubí, první separátor kondenzátu umístěný na výstupu každého kondenzátorů a alespoň jedna hlavní vývěva pro postupné snižování absolutního tlaku v okruhu na první hodnotu odpovídající první rovnovážné odpařovací teplotě.

Dosavadní stav techniky

Je známo, že podtlakový způsob sušení kůží má, s ohledem na běžné způsoby, u kterých leží na rámech, umístěných v odvětrávaných a vlhkosti zbavovaných prostorech nebo vyhřívaných tunelech, výhodu v tom, že kůže je hladší a plošší a také vhodnější pro konečné zpracování. Navíc se dosahuje kratších časů, potřebných pro sušení, řádové minuty, místo hodin a rovněž nižších pracovních nákladů. Konečně moderní sušiče mají nižší spotřebu energie a zaujímají daleko méně prostoru, než systémy pracující za atmosférického tlaku.

Na druhé straně však podtlakové sušiče mají nevýhodu a v vyšších pořizovacích nákladech a provozních nákladech a v nižší konečné kvalitě kůže, zejména u slabších kůží s jemnější strukturou, v důsledku značného, z tepla zavedeného napětí do kůží a ochuzení vláken kůže o mastné materiály. U podtlakových sušičů, jsou v praxi kůže uspořádány na roštech, které jsou vyhřívány přibližně na 60 až 80 °C, to znamená na teploty, které jsou podstatně vyšší než „tělesná teplota zvířat, ze kterých kůže pocházejí, aby se zbytková vlhkost odpařila co možná nejrychleji. Aby se snížila odpařovací teplota, rošty jsou hermeticky obklopeny vzduchotěsnými víky tak, aby tvořily řadu odpařovacích komor, které jsou napojeny na vývěvu prostřednictvím obvodu, který má uspořádán jeden nebo více kondenzátorů a/nebo separátoru kondenzátu, jak je známo ze spisu FR-A-2557888. Rovnovážný diagram páry jasně ukazuje, že čím vyšší podtlak je v utěsněné komoře vytvořen, tím nižší je při stavu rovnováhy odpařovací teplota.

Pro tyto účely je v parním obvodu používán vysoký podtlak, vytvořený pomocí vývěv využívajících jako pracovní fluidum vodu nebo olej nebo vývěvy mohou vytvořit podtlak až do 95 %, se zbytkovým absolutním tlakem menším než 30 hektopascalů.

V praxi je tlak postupně snižován na podtlak o více než 90 %, který odpovídá absolutnímu tlaku přibližně 80 hektopascalů s rovnovážným stavem páry při teplotě asi 45 °C. Za tohoto stavu jsou rošty vyhřívány na teplotu alespoň 60 až 70 °C, aby vytvořily teplotní gradient, který umožňuje odpařování zbytkové vlhkosti kůží v přijatelném čase. Za účelem snížení času odpařování, je zřejmě možné zvýšit teplotu roštů na více než 80 °C, aby se zvýšil teplotní gradient a tím přenos tepla do kůží, avšak toto přináší sebou riziko vytvoření nevratných změn v jejich vláknech.

Navíc za těchto podmínek a chlazením kondenzátorů vodou při teplotě přibližně 15 °C, je možné sušit kůže na obsah zbytkové vlhkosti přibližně 30 %. Aby se zintenzivnilo sušení, je třeba prodloužit čas, po kteiý kůže zůstávají na roštech, což negativně ovlivňuje jak produktivitu zařízení, tak kvalitu sušených výrobků.

Patentový spis US-A-3027651 popisuje zařízení pro odstranění zkondenzované páry, zahrnující kompresor Rootsova typu, zařazeného před dvoustupňovým kondenzátorem. Kompresor působí

-1 CZ 287014 B6 jako plnicí dmychadlo páry pro nízkoteplotní kondenzátorovou jednotku, pracující při teplotách -20 °Caž40 °C.

Cílem vynálezu je odstranit výše uvedené nedostatky vytvořením podtlakového zařízení s nižšími odpařovacími teplotami než sjakými pracují běžné typy zařízení, se zřejmými výhodami plynoucími z tohoto provedení.

Úkolem vynálezu je podstatně snížit odpařovací teplotu a tím teplotu roštů tak, aby se vyloučilo jakékoliv poškození kůží a dosáhlo co nejvyšší měkkosti zrna, s výhodami plynoucími z kvality io výrobku.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol splňuje podtlakové zařízení pro víceroštové průmyslové sušiče kůží, přičemž každý rošt má ohřívací povrch pro umístění kůží určených k sušení a kiyt pro hermetické utěsnění, přičemž zařízení obsahuje okruh s otevřeným koncem, podél něhož jsou v sérii uspořádány alespoň jedno sběrné potrubí, spojené s každým roštem, pro odvádění par uvolněných z kůží, první kondenzátor vložený do každého sběrného potrubí, první separátor 20 kondenzátoru umístěný na výstupu každého kondenzátoru a alespoň jedna hlavní vývěva pro postupné snižování absolutního tlaku v okruhu na první hodnotu odpovídající první rovnovážné odpařovací teplotě, podle vynálezu, jehož podstatou je, že před hlavní vývěvou a za prvním separátorem kondenzátu je uspořádáno druhé odsávací zařízení.

Použitím podtlakového zařízení podle vynálezu je možno podstatně snížit dobu potřebnou pro sušení vzhledem k dříve dosahovaným dobám, a to s poměrně nízkou odpařovací teplotou.

Alternativně je možno podstatně snížit teplotu roštů, což zlepší konečnou kvalitu kůží bez negativní doby potřebné pro odpařování.

Je rovněž možné sloučit výše popsané účinky jednak zkrácením doby potřebné pro odpařování a jednak snížením teploty roštů, při dosažení kladných výsledků jak z hlediska produktivity, tak i z hlediska kvality sušených kůží.

Podle výhodného provedení vynálezu je druhé odsávací zařízení typu s velkým průtokovým objemem a nízkou tlakovou výškou.

Druhým odsávacím zařízením je s výhodou objemový kompresor Rootsova typu.

Druhým odsávacím zařízením je s výhodou objemový kompresor lopatkového typu.

Druhým odsávacím zařízením je s výhodou plynový ejektor.

Druhým odsávacím zařízením je s výhodou parní ejektor.

Podle výhodného provedení vynálezu jsou vstup a výstup druhého odsávacího zařízení propojeny obtokovým obvodem s ovladatelným elektrickým ventilem.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je před druhým odsávacím zařízením uspořádáno 50 tlakové čidlo, přičemž toto tlakové čidlo je funkčně spojeno s elektrickým ventilem v obtokovém obvodu a je nastaveno pro uzavření elektrického ventilu při dosažení horní hodnoty absolutního tlaku v obvodu.

-2CZ 287014 B6

Za prvním separátorem kondenzátu a koncovým separátorem kondenzátu je s výhodou uspořádán koncový kondenzátor páry.

Teplota kapaliny pro ochlazení prvního separátoru kondenzátu a koncového separátoru kondenzátu a kondenzátorů je s výhodou blízko 0 °C.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu jsou koncový kondenzátor a koncový separátor kondenzátu tepelně izolovány pro minimalizování tepelné výměny s okolním prostředím a pro zabránění opětnému odpaření kondenzátu při nízkém tlaku.

Horní hodnota absolutního tlaku dosažená hlavní vývěvou je v ustáleném stavu 100 až 40 hektopascalů. Nižší hodnota absolutního tlaku dosažená v ustáleném stavu umístěním druhého odsávacího zařízení do série s hlavní vývěvou je 15 až 1 hektopascal. Druhé odsávací zařízení je s výhodou běžného velkokapacitního nízkotlakého typu s průměrným výkonem od 300 do 1000 m³/h a s tlakovým rozdílem od 30 do 100 hektopascalů.

Přehled obrázků na výkresech

Další charakteristiky a výhody se stanou zřejmějšími z podrobného popisu výhodného, avšak ne výlučného provedení podtlakového zařízení podle předloženého vynálezu, zobrazeného pouze za účelem neomezujícího příkladu s odkazem na připojené výkresy, kde jeden obrázek představuje schematický pohled na podtlakové zařízení podle předloženého vynálezu, spojené s běžným sušičem.

Na obrázku 1 blok 1 schematicky znázorňuje běžný sušič s vícenásobnými rošty, které zahrnují řadu patrových roštů 2, které se mohou pohybovat po svislých vedeních 3 rámu, který je zakotven do základu.

Každý rošt zahrnuje spodní část 4 a horní kryt 6, který hermeticky přiléhá. Spodní část 4 je pro ohřívání kůží pomocí cívek 5, které jsou protékány tekutinou s teplotou T_s, která je vyšší než okolní teplota.

S každým roštem je spojeno alespoň jedno, výhodně dvě parní sběrná potrubí 7. Uvedené kondenzátory 8, tvořené cívkami, kteiými protéká chladicí tekutina s teplotou T_r jsou vloženy do sběrných potrubí 7.

Vlhkost a částečně zkondenzovaná pára u výstupu kondenzátorů 8 jsou dopraveny prostřednictvím hlavního potrubí 9 směrem k prvnímu separátoru JO, například odstředivého typu, se sběracím žlábkem 11 pro sběr kondenzátu.

Pára, která opustí separátor 10, je dopravena potrubím 12 do druhého kondenzátorů 13 a potom do druhého separátoru 14 kondenzátu se sběracím žlábkem 14. Druhý separátor 14 umožňuje téměř zcela odstranit zbytkovou vlhkost, která je přítomna v obvodu, kde od tohoto místa protéká téměř výlučně suchý vzduch. Druhý separátor 14 je propojen pomocí trubky 15 s hlavní vývěvou 16, například s jednostupňovou nebo dvoustupňovou pracující s kapalinou, vyráběnou firmou Robuschi SpA pod obchodní značkou RVM. Účelem hlavní vývěvy 16 je dopravování tekutiny směrem k otevřenému konci 17 obvodu a postupné snižování absolutního tlaku fluida na první horní hodnotu P_s, která leží mezi 100 hektopascaly a 40 hektopascaly, například na hodnotu 80 hektopascalů, a která odpovídá prvnímu rovnovážnému stavu mezi parou a teplotou T_b která se přibližně rovná 45 °C.

Elektrický ventil 18 pro přerušení odsávání je umístěn mezi potrubím 15 před hlavní vývěvou 16. Podle předloženého vynálezu je před hlavní vývěvou 16 umístěno druhé odsávací zařízení,

-3CZ 287014 B6 obecně označené pozicí 19, které je uzpůsobené pro činnost v sérii s hlavní vývěvou 16, pro dosažení horní hodnoty P_s absolutního tlaku.

Druhé odsávací zařízení 19 může být tvořeno lopatkovým typem dmychadla nebo Rootsovým dmychadlem, vyráběným a dodávaným firmou Robuschi SpA pod označením RB/AV, s výkonem přibližně 300 až 1000 m³/h a nízkým výtlakem, například 80 hektopascalů až 100 hektopascalů.

Alternativně je možné použít vzduchový nebo parní ejektor, který však není na výkrese zobrazen, neboť je znám každému technikovi z daného oboru.

Druhé odsávací zařízení je spojeno v sérii s hlavní vývěvou tak, že jeho vstupní kanál 20 a jeho výstupní kanál 21 jsou vždy otevřeny, přičemž běží nepřerušovaně, aby vytvořilo co nejrychleji tlakový rozdíl. Obvykle jsou výstupní a vstupní kanál 20, 21 propojeny obtokovým obvodem s běžně otevřeným elektrickým venúlem 22. Tento elektrický ventil 22 je funkčně napojen na tlakové čidlo 23, které je osazeno na trubce 15 a je nastaveno, aby působilo na elektrický ventil 23 tak, že elektrický ventil 23 je otevřen při absolutní hodnotě tlaku okolo P_s, která je například nastavena do 80 hektopascalů a je uzavřen když tato hodnota je dosažena. Účinností sériového zařazení druhého odsávacího zařízení 19 a jeho stálého vysokého výkonu, dosahuje absolutní tlak v obvodu v několika okamžicích, nižší hodnoty Pi, která je blíže k absolutnímu podtlaku, praktické zkoušky, prováděné se systémem ukazují, že navzdory nevyhnutelným ztrátám v obvodu a u horního krytu 6 patrových roštů 2, se dosahuje za méně než 10 sekund tlak minimální hodnoty 1 hektopascalů až 15 hektopascalů, který odpovídá druhé rovnovážné teplotě T₂ páry, která je mezi 2 až 7 °C.

Rošty 2 mohou být vytápěny vodou o teplotách T_r, které jsou mezi 15°Caž30°C a jsou znatelně nižší než tyto v minulosti a jsou takové, aby zachovaly kvalitu zrna kůže absolutně nezměněnou. Navíc v důsledku extremně krátkých odpařovacích časů neztratí kůže svůj mastný obsah, který-ji v podstatě dodává dobrou texturu a vysokou měkkost na omak.

Je zřejmé, že aby se umožnilo, aby páiy kondenzovaly ve stejných časových intervalech, je také potřeba, značně nižší teploty T₄ vody, která chladí různé kondenzátory a separátory kondenzátu, takže tato teplota je držena na hodnotě kolem 0 °C.

Je běžné, že pro zabránění opětnému odpaření za nízkého tlaku v kondenzátoru 13 a separátoru 14, jsou tato zařízení odpovídajícím způsobem tepelně izolována, aby pracovala adiabaticky s ohledem na vnější prostředí.

V praxi jsou kůže položeny na spodních částech patrových roštů 2, které jsou hermeticky uzavřeny víky 6. Patrové rošty 2 jsou poté vyhřáty vodou o teplotě T_s, která je nižší než 30 °C. Potom je spuštěna hlavní vývěva 16, postupně snižující absolutní tlak v několika minutách na hodnotu P_s mezi 100 až 40 hektopascalů, například 80 hektopascalů na kterou je nastaven tlakový snímač 23. Když je tlak P_s dosažen, tlakový snímač 23 aktivuje elektrický ventil 22, ten uzavře obtokový obvod druhého odsávacího zařízení 19. Toto druhé odsávací zařízení 19 pracuje v sérii s hlavní vývěvou 16, dále snižující tlak, dokud není dosaženo stupně podtlaku, který je blízko absolutního vakua, se zbývajícím absolutním tlakem přibližně 5-10 hektopascalů. Při tomto tlaku rovnovážná teplota T₂ je pod 10 °C a tudíž vytváří tepelný gradient na patrových roštech 2, což znamená, že se z kůže okamžitě odpaří zbytková vlhkost.

Páry rychle zkondenzují působením teploty kondenzátorů, která je přibližně rovně 0 °C, což velice sníží čas potřebný pro sušení.

Pokud je dána přednost nízkým teplotám, zvláště jemných a tenkých kůží, je možné snížit ohřívací teplotu T_r například na méně než 20 °C, čímž se slabě sníží teplotní gradient a naopak

-4CZ 287014 B6 zvýšit dobu sušení. Působením těchto parametrů je možné vyvažovat účinky spočívající v optimální kvalitě s žádoucím zkrácením času potřebného pro sušení oproti časům dosahovaným v minulosti.

Tam, kde jsou v kterémkoliv nároku uvedené charakteristiky doprovázeny vztahovými značkami, je třeba uvést, že tyto vztahové značky byly zahrnuty pro jediný účel, a to zvýšit jasnost nároků, přičemž tyto vztahové značky nemají žádný omezující účinek na rozsah žádného z prvků, představených pomocí příkladů označených těmito vztahovými značkami.

Claims (5)

1. Podtlakové zařízení pro víceroštové průmyslové sušiče kůží, přičemž každý rošt (2) má ohřívací povrch pro umístění kůží (P) určených k sušení a kryt (6) pro hermetické utěsnění, přičemž zařízení obsahuje okruh s otevřeným koncem (17), podél něhož jsou v sérii uspořádány alespoň jedno sběrné potrubí (7), spojené s každým roštem (2), pro odvádění par uvolněných z kůží, první kondenzátor (8) vložený do každého sběrného potrubí (7), první separátor (10) kondenzátu umístěný na výstupu každého kondenzátoru (8) a alespoň jedna hlavní vývěva (16) pro postupné snižování absolutního tlaku v okruhu na první hodnotu (P_s) odpovídající první rovnovážné odpařovací teplotě (T]), vyznačující se tím, že před hlavní vývěvou (16) a za prvním separátorem (10) kondenzátu je uspořádáno druhé odsávací zařízení (19).

2. Podtlakové zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že druhé odsávací zařízení (19) je typu s velkým průtokovým objemem a nízkou tlakovou výškou.

3. Podtlakové zařízení podle nároku 2, vyznačující zařízením (19) je objemový kompresor Rootsova typu.

4. Podtlakové zařízení podle nároku 2, vyznačující zařízením (19) je objemový kompresor lopatkového typu.

5. Podtlakové zařízení podle nároku 2, vyznačující zařízením (19) je plynový ejektor.

6. Podtlakové zařízení podle nároku 2, vyznačující zařízením (19) je parní ejektor.

tím, že druhým odsávacím tím, že druhým odsávacím tím, že druhým odsávacím tím, že druhým odsávacím

7. Podtlakové zařízení podle nároků 3až6, vyznačující se tím, že vstup (20) a výstup (21) druhého odsávacího zařízení (19) jsou propojeny obtokovým obvodem s ovládaným elektrickým ventilem (22).

8. Podtlakové zařízení podle nároků laž7, vyznačující se tím, že před druhým odsávacím zařízením (19) je uspořádáno tlakové čidlo (23), přičemž toto tlakové čidlo (23) je funkčně spojeno s elektrickým ventilem (22) v obtokovém obvodu a je nastaveno pro uzavření elektrického ventilu (22) při dosažení horní hodnoty (P_s) absolutního tlaku v obvodu.

9. Podtlakové zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že za prvním separátorem (10) kondenzátu a koncovým separátorem (14) kondenzátu je uspořádán koncový kondenzátor (13) páry.

-5CZ 287014 B6

10. Podtlakové zařízení podle nároku 9, vyznačující se tím, že teplota (T_r) kapaliny pro ochlazení prvního separátoru (10) kondenzátorů a koncového separátoru (14) kondenzátu a kondenzátorů je blízko 0°C.

5 11. Podtlakové zařízení podle nároku 10, vyznačující se tím, že koncový kondenzátor (13) a koncový separátor (14) kondenzátu jsou tepelně izolovány pro minimalizování tepelné výměny s okolním prostředím a pro zabránění opětnému odpaření kondenzátu při nízkém tlaku.