CZ381391A3 - Device for heat treatment of various products - Google Patents

Description

Oblast techniky

Zařízení k tepelnému

Vynález se týká zařízení k tepelnému zpracování produktů, zvláště sušeni, a to produktů tuhých, granulovaných, rozpuštěných, kapalných, vazkotekutých, dispergovaných, plastických a semiplastickýcfa.K tepelnému zpracování se přitom využívají, pro·? cesnl teplonosná média,jako ~e příkladně vzduch, pára, voda, kapaliny na bázi organických rozpouštědel či jejich par, a případ·» směsí uvedených látek.

Dosavadní stav techniky . i

Exi? 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 směruL.podélné osy výrazně vetší 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 zařízeni 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 j,e to, že dna pracovních žlabů procesní komory jsou opatřeny děrováním, míchadla jsou tvořena hřídel^ na které^sou připevněny 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 teplonosnáho 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 teplonosnáho média, přičemž tomuto účinku napomáhají lopatky míchadla,promíchávající produkt.

Specifickým znakem druhá skupiny těchto zařízení je to, že dna pracovních žlabů procesní komory nejsou opatřeny děrováním, míchadla jsou tvořena dut^ťfl hřídelÉ'^ na které^jsou s mezerami vedle sebe připevněny duté disky, s propojením dutin disků a hřídel#, na které”*jsou připevněny míchací lopatky, a to, že teplo procesního teplonosnáho 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 první nevýhoda tohoto zařízení, spočívající v nerovnoměrná 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 '/vX^vět/ím než cca 2m, respektive míchadstřední 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.

- 3 Jiným představitelem první skupiny zařízení, viz. AO-SU/ 1374017-A1, j,e zařízení, které má podlahu, procesní komory profilovanou. dvěma pracovními žlaby, přičemž v každém žlabu je mfchad lo.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 otáčeni 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 buá po stranách procesní kompry, či v jejím středu.

Představ!teléjdruhé 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 druhá skupiny zařízení odstranitelný jen z malé části. Odstranitelnou nevýhodou je však pomalý postup produktu zařízením, nedokonalé promíchávání produktu a hromadění produktu na jedné, či druhé straně procesní komory.Další odstranitelnou nevýhodou je omezená velikost, a tím i výkonnost zařízení, limitovaná max. konstrukční, délkou míchadla.

- 4 Podstata vynálezu

Uvedená 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, j,ehož 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 X 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 5a, přičemž délka zařízení, a tím i jeho výkonnostně 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, zinten^ívňuje 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

- 5 místě ηε 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 mlt různé průměry,i to, že zařízeni může být vůči vodorovné rovině nakloněno potřebným způsobem.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález je dále blíže osvětlen pomocí výkresů, na kterých v

znázorňuji obr.1 podélný řez procesní komorou zařízení při pohledu ve směru příčné osy procesní komory a obr.2 příčný řez procesní komorou zařízeni při pohledu ve směru podélné osy procesní komory zařízeni.

Přiklad provedeni vynálezu

Procesní komora _£ zařízení podle obr.1 a 2 sestává z rozváděči komory _19 procesní komory J_, spočívající na nohách 23.Nad rozváděči komorou 19 je umístěna soustava pracovních žlabů 4·, procesní komory 2» přecházející rozšířením 20 do prostoru procesní komory Jt.Rozváděči komora 19 je rozdělena přepážkami 24. přičemž mezi rozváděči komorou 19 a procesní komorou T jsou děrovaná dna 3 soustavy pracovních žlabů 4, 5, sestávající ze čtyř vnitřních pracovních žlabů 4 a dvou okrajových pracovních, žlabů £ se dny 3 pracovních žlabů 4, 5. ve tvaru válcových ploch 8, přičemž vnitřní pracovní žlaby 4 jsou vytvořeny válcovou plochou· 8 v rozsahu od nejnižšího místa 10 dna 3 vnitřních pracovních žlabů 4 na obě strany o 45°, zatímco okrajové pracovní žlaby £ jsou vytvořeny válcovou plochou 8 od nejnižšího místa 10 dna J okrajového žlabu 5 na j,ednu stranu o 90°-a na opačnou stranu o 45®. Vnitřní pracovní žlaby 4 vzájemně,respektive s okrajovými pracovními žlaby 2; se stýkají ve vrcholech 13 vnitřních pracovních žlabů 4,respektive okrajových pracovních žlabů £.Okrajovými pracovními žlaby přechází dna J okrajových pracovních, žlabů 5, procesní komory 2 do čelní stěny 12 procesní komory pod násypkou 17,respektive nad výsypkou 18 procesní komory 2‘Do podélných stěn j5. procesní komory jsou pracovní žlaby 4, 5 napojeny s výhodou kolmo.Ve směru příčné osy 7 procesní komory jsou pracovní žlaby 4, 2» opatřeny děrováním od jedné podélné stěny druhé

Míchadla J4 jsou tvořena hřídel®**na které» jsou připevněny ráme

- 6 podélné stěně 15 procesní, komory 2*VeJsměru podélné osy 6 procesní komory 2 jsou vnitřní pracovní žlaby 4 opatřeny děrováním od jednoho vrcholu 13 vnitřních pracovních žlabů 4 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 13. ve kterém se stýkají', okrajové pracovní žlaby 2 s vnitřnímip»acovními žlaby 4,na opačnou stranu, tj. k násypce 17 Respektive k výsypce 18 procesní komory 2» avšak jen do výše vrcholu, 13. ve kterém se stýkají s vnitřním pracovním Žlabem 4,Okrajové pracovní žlaby J5 nejsou tedy děrovány celoplošně.Z obr.1 je patrná podélná osa 6 procesní komory 2 a z obr.2 je patrná příčná osa 7 procesní! komory Ji «Osy 5 a 7 jsou současně osa* mi- celého zařízení.Podélná osa 5. procesní komory přitom určuje směr postupu 2 produktu procesní', komorou J_ při jeho zpracování. Podélná osa 6 i příčná osa 7 jsou s výhodou ve vodorovné poloze. Nad nejnižšími místy 10 den J soustavy pracovních žlabů 4, 5. jsou umístěny rotační osy 9 míchadel 14, přičemž rotační osy 9 jsou souosé s osami válcových ploch ^tvořících, pracovní žlaby 4, 5.

ngz 11 míchací^opatfifc 16* .^Tbn dů vzdáleností 26 rotačních os 9 sousedních, míchadel 14. kter^ jsou menší než je součet poloměrů 2? sousedních válcových ploch 8,respektive, která jsou větší než každý z poloměrů 27 sousedních válcových ploch 8, zasahují lopatky 16 jednoho míchadla 14 mezi lopatky sousedního míchadla 14. 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 16 sousedního míchadla 14, mají jejich pohyby vzájemně opačný' smysl.Na hřídeli míchadla 14 jsou lopatky _16 uspořádány vždy dvě proti sobě.Rozváděči komora 19 j.e opatřena do komory vestavěnými přepážkami 2£, které rozdělují rozváděči komoru 19 na vzájemně nezávislé oddíly.To umožňuje, aby pod děrovaná dna J soustavy pracovních žlabů 4, 5 procesní komory 1, jejichž počet koresponduje s počtem oddílů rozváděči komory 29, bylo + přívodními otvory 21 rozváděči komory 19-. přiváděno procesní teplonoené médium různých technologických parametrů.Do prvního oddílu rozváděči komory 19^_ u násypky 21-»-^^ze tak přivádět procesní teplonosné médium s nejýyšší teplotou, zatímco do posledního oddílu rozváděči komory 19^. u vý- 7 sypky J.3-% je přiváděno procesní teplonosné médium nejchladnější. Výstup produktu ze zařízení je ovládán válcovým šoupátkem 25.

Tepelná zpracování, příkladně sušení., produktu na zařízení probíhá takto.Do oddílů rozváděči komory 19 se začne přivádět procesní teplonosná médium s technologickými parametry, odpovídajícími polohám jednotlivých oddílů rozváděči komory 19.Návazně se uvedou do pohybu míchadla 22 ^a násypkou 17 se začne do soustavy pracovních žlabů 4, £ procesní, komory 2 zavážet produkt, určený ke zpracování.Pohybující se lopatky 16 míchadla 14 rozprostřou zpracovávaný produkt v celé délce procesní komory 2, až se v pracovních žlabech 4, 2 vytvoří souvislá vrstva částic produktu s ustálenou hladinou.Výstup produktu z procesní komory 2» 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 J_, kde výrazně klesá jeho rychlost, takže procesním teplonosnýn médiem stržené částice produktu, padají zpět do pracovních žlabů 4^,5. procesní komory 2 a takto před čištěné využité procesní teplonosné médium odchází odtahovými otvo ry 22 z procesní komory k dalšímu využití.Do určité časové fáze probíhá tento proces jako šaržovitý.Pojté se otevře válcové uzavírací šoupátko^- 25, a usušený produkt, začne vypadávat výsypkou 18 z procesní komory ven k dalšímu zpracování.Následuje kontinuální fáze zpracování produktu, kdy se množství produktu, přiváděného do procesní komory 2/rovná množství produktu z procesní komory 2 odcházejícího.Lopatky T6 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, a z podélných stěn 15 procesní komory 2«R^rot°2e sousední míchadla 22 svými lopatkami 16 mezi sehe 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 2*Kromě toho se

- 8 takto velmi účinné stírá produkt, nalepující se na lopatky T6 jednotlivých míchadel 14.V popisovaném případě jsou lopatky 16 míchadel 14 s výhodou rovnoběžné s rotačními osami 9 míchadel 24. a směr postupu 2. produktu procesní komorou 2 se uskutečňuje od násypky 17 k výsypce 18.Směr postupu 2. produktu procesní komorou. 2 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 uspořádaný 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 2 míchadla 14 a vytváří podnět k příčnému pohybu produktu procesní komorou. 1_.Radiální, složka působí na produkt ve směru podélná osy 6 procesní komory 2 a vytváří podnět k podélném* pohybu produktu procesní komorou 2.Přitom je za násypkou 17 první míchadlo 14 opatřeno lopatkami 16,uspořádanými do levochodé šroubovice, v pořadí druhé míchadlo 14 je opatřeno lopatkami 16,uspořádanými do pravochodá šroubovice, což se u dalších míchadel 14 střídavě opakuje.Produkt pak postupuje soustavou pracovních žlabů 4, 5 procesní komory 2 ve směru výslednice příčného a podélného pohybu.Směr postupu produktu je popisován,jak se jeví při pohledu shora do soustavy pracovních žlabů 4, prvního míchadla 14 pod násypkou 17 procesní komory 2 tak produkt postupuje šikmo doleva, u druhého míchadla t4 šikmo doprava atd.Tím se prodlužuje zdržná doba produktu v procesní komoře 2 a tedy i výkonnost celého zařízení.Pohyb produktu pak připomíná pohyb kapaliny v meandrujícím kanálu.Procesní komoru 2 lze členit příkladně na 3 dílčí sekce, z nichž první obsahuje násypku 17 procesní komory 2 ^a vstupní okrajový pracovní žlab druhá sekce obsahuje čtyři vnitřní pracovní žlaby 4 a třetí sekce obsahuje výstupní okrajový pracovní Žlab 2 s výsypkou 18 procesní komory 2· 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 2 usnadní její transportovatelnost, manipulaci při výrobě a montáži, umožní zvýšení přesnosti výroby, zvýší seriovost a zkrátí dodací lhůty.

Zařízení podle vynálezu lze využít všude tam, kde se tepelně zpracovávají produkty tuhé, granulované, rozpuštěné, kapalné₉ vazkotekuté, dispergované, plastické a semiplastické.

Claims (2)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1 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 Varu 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 osev/9/ míchadlo//14/ je kolmoí na podélnou osu /6/ procesní komory /1/.
2. 2 Zařízení podle nároku 1, vyznačující se t í m, že vzdálenost /26/ sousedních rotačních os /9/ míchadel /14/ j,e menší než součet poloměrů /27/ sousedních válcových ploch’/8/ a současně větší než každý z. poloměrů /27/ sousedních válcových ploch /8/.