ITPD20010181A1 - DRIER FOR CEREALS AND GRANULAR MATERIALS IN GENERAL. - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione si riferisce ad un essiccatoio per cereali e materiali granulari in genere secondo il preambolo della rivendicazione principale n. 1. The present invention refers to a dryer for cereals and granular materials in general according to the preamble of the main claim n. 1.
La presente invenzione trova particolare sebbene non esclusiva applicazione nell'ambito degli essiccatoi mobili, ovverosia quegli essiccatoi che vengono dislocati in prossimità delle zone di raccolta del cereale per effettuarne l'essiccazione in loco ed in tempi brevi così da evitarne il degrado dovuto principalmente all'umidità contenuta nel cereale raccolto. The present invention finds particular although not exclusive application in the field of mobile dryers, that is to say those dryers that are located near the cereal collection areas to carry out the drying on site and in a short time so as to avoid degradation mainly due to moisture contained in the harvested cereal.
Essiccatoi del tipo indicato comprendono tipicamente una camera di essiccazione cilindrica verticale atta a contenere il cereale raccolto ed un gruppo termico includente un bruciatore associato ad una camera di combustione per la produzione di aria calda da immettere all'interno della camera di essiccazione allo scopo di favorire l'evaporazione dell'umidità contenuta nel cereale in essiccazione. Un ventilatore è tradizionalmente previsto per immettere il flusso d'aria all'interno della camera di essiccazione in una cavità centrale separata dal cereale immagazzinato, ad esempio tramite pannelli a superficie forata. Da questa cavità centrale il flusso di aria calda generato e miscelato ai fumi di combustione è fatto penetrare negli strati di cereale presenti nella camera di essiccazione promuovendo il processo di essiccazione anzidetto. Dryers of the type indicated typically comprise a vertical cylindrical drying chamber suitable for containing the collected cereal and a thermal unit including a burner associated with a combustion chamber for the production of hot air to be introduced into the drying chamber in order to favor the evaporation of the humidity contained in the drying cereal. A fan is traditionally provided to introduce the air flow inside the drying chamber into a central cavity separated from the stored grain, for example by means of perforated surface panels. From this central cavity the flow of hot air generated and mixed with the combustion fumes is made to penetrate into the layers of cereal present in the drying chamber, promoting the aforementioned drying process.
In accordo con questa tipologia di essiccatoi, l'aria di essiccazione è quindi riscaldata in corrispondenza della camera di combustione, per essere poi convogliata nella cavità centrale della camera di essiccazione. Inoltre il flusso di aria riscaldata dal gruppo termico è immesso nella cavità miscelato ai fumi di combustione che quindi entrano in contatto con il cereale nel processo di essiccazione. In accordance with this type of dryers, the drying air is then heated in correspondence with the combustion chamber, to be then conveyed into the central cavity of the drying chamber. Furthermore, the flow of heated air from the thermal unit is introduced into the cavity mixed with the combustion fumes which then come into contact with the cereal in the drying process.
Un'altra tipologia di essiccatoi prevede l'impiego di uno scambiatore di calore posto esternamente all'essiccatoio grazie al quale viene riscaldato il flusso d'aria successivamente convogliato all'interno della camera di essiccazione. Another type of dryers provides for the use of a heat exchanger placed outside the dryer thanks to which the air flow subsequently conveyed inside the drying chamber is heated.
Uno scopo principale della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un essiccatoio per cereali o simili materiali di tipo perfezionato in grado di massimizzare l'efficienza nello scambio termico tra il calore generato dal gruppo termico e quello trasferito al flusso d'aria responsabile del processo di essiccazione, migliorandone il rendimento complessivo. A main purpose of the present invention is to provide a dryer for cereals or similar materials of an improved type capable of maximizing the efficiency in the heat exchange between the heat generated by the thermal unit and that transferred to the air flow responsible for the process. drying, improving the overall performance.
Un altro scopo è di realizzare un essiccatoio che consenta di mantenere separato il flusso d'aria calda di essiccazione dai fumi di combustione impedendo il contatto di questi ultimi con il cereale a salvaguardia delle caratteristiche del cereale stesso. Another object is to provide a dryer which allows the flow of hot drying air to be kept separate from the combustion fumes, preventing the latter from coming into contact with the cereal in order to safeguard the characteristics of the cereal itself.
Un altro scopo ancora è di realizzare un essiccatoio che migliori l'efficienza complessiva dello scambio termico al fine di ottenere in tempi rapidi un grado di essiccazione elevato ed omogeneo della massa di cereale da essiccare. Yet another object is to provide a dryer which improves the overall efficiency of the heat exchange in order to quickly obtain a high and homogeneous degree of drying of the cereal mass to be dried.
Questi ed altri scopi che appariranno chiaramente nel seguito sono raggiunti, in accordo con la presente invenzione, da un essiccatoio avente le caratteristiche enunciate nelle rivendicazioni che seguono. These and other objects which will appear clearly in the following are achieved, in accordance with the present invention, by a dryer having the characteristics set out in the following claims.
Le caratteristiche ed i vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione dettagliata che segue di un suo preferito esempio di realizzazione fatta con riferimento ai disegni allegati, dati a titolo indicativo e non limitativo, in cui: The characteristics and the advantages of the invention will become clearer from the detailed description which follows of a preferred embodiment thereof made with reference to the attached drawings, given as a non-limiting example, in which:
- la figura 1 è una vista prospettica in parziale sezione di un essiccatoio realizzato in accordo con l'invenzione, - la figura 2 è una vista prospettica in parziale sezione di un particolare dell'essiccatoio di figura 1, - figure 1 is a partial section perspective view of a dryer made in accordance with the invention, - figure 2 is a partial section perspective view of a detail of the dryer of figure 1,
- la figura 3 è una vista in esploso prospettico ed in parziale sezione del particolare di figura 2, - figure 3 is an exploded perspective view and in partial section of the detail of figure 2,
- la figura 4 è una vista prospettica in parziale sezione di un particolare di figura 3. - figure 4 is a perspective view in partial section of a detail of figure 3.
Con riferimento iniziale alla figura 1, con 1 è complessivamente indicato un essiccatoio mobile per cereali ed altri materiali granulari realizzato in accordo con la presente invenzione. With initial reference to Figure 1, 1 generally indicates a mobile dryer for cereals and other granular materials made in accordance with the present invention.
L'essiccatoio 1 comprende una camera di essiccazione, globalmente indicata con 2, la quale è composta da una parte principale superiore 2a di conformazione cilindrica e da una parte inferiore troncoconica 2b a tramoggia che termina in una bocca di erogazione 3 recante un otturatore a piastra ad apertura regolabile per la parzializzazione della quantità di cereale scaricato. The dryer 1 comprises a drying chamber, generally indicated with 2, which is composed of an upper main part 2a of cylindrical shape and of a truncated cone-shaped lower part 2b with a hopper that ends in a delivery mouth 3 carrying a plate shutter with adjustable opening for the partialization of the quantity of unloaded cereal.
La camera di essiccazione 2 è montata su di un telaio 4 con ruote 5 in modo tale che l'essiccatoio sia mobile e trasportabile sul luogo di raccolta del cereale ove si effettua l'essiccazione. The drying chamber 2 is mounted on a frame 4 with wheels 5 in such a way that the dryer is mobile and transportable to the place where the cereal is collected where drying is carried out.
Dispositivi trasportatori, preferibilmente a coclea, sono inoltre previsti per le funzioni di carico/scarico nonché di ricircolo del cereale all'interno della camera di essiccazione. Più in particolare è previsto un trasportatore a coclea orizzontale 6 posto al di sotto della bocca di erogazione 3 innestato con un trasportatore a coclea verticale 7. Conveyor devices, preferably screw conveyors, are also provided for the functions of loading / unloading as well as recirculation of the cereal inside the drying chamber. More specifically, a horizontal screw conveyor 6 is provided, located below the delivery mouth 3 coupled with a vertical screw conveyor 7.
Quest'ultimo è esteso parallelamente all'asse centrale verticale X della camera di essiccazione 2, dalla base inferiore della camera alla sommità della medesima ove è disposto un condotto inclinato 8 di scarico per mezzo del quale il materiale che risale dal trasportatore verticale 7 può ricadere all'interno della camera 2 ovvero all'esterno, nella fase di scarico (svuotamento ) dell'essiccatoio. Un terzo trasportatore a coclea 9 è previsto per trasferire il cereale in corrispondenza del punto di innesto dei trasportatori 6 e 7. The latter extends parallel to the central vertical axis X of the drying chamber 2, from the lower base of the chamber to the top of the same, where there is an inclined discharge duct 8 by means of which the material rising from the vertical conveyor 7 can fall inside chamber 2 or outside, in the unloading (emptying) phase of the dryer. A third screw conveyor 9 is provided for transferring the cereal at the coupling point of the conveyors 6 and 7.
Il tratto di trasportatore orizzontale 6 esteso tra la bocca di erogazione 3 e l'innesto con il trasportatore verticale 7 è predisposto inoltre per convogliare il materiale erogato dalla bocca 3 e trasferirlo, attraverso la coclea verticale 7 nuovamente all'interno della camera di essiccazione per garantire il ricircolo del cereale durante la fase di essiccazione. The portion of the horizontal conveyor 6 extended between the delivery mouth 3 and the coupling with the vertical conveyor 7 is also designed to convey the material dispensed from the mouth 3 and transfer it, through the vertical screw 7 back into the drying chamber for guarantee the recirculation of the cereal during the drying phase.
L'essiccatoio 1 comprende altresì un gruppo termico 10 includente un bruciatore 11 associato ad una camera di combustione 12 per il riscaldamento di un flusso d'aria da immettere nella camera di essiccazione 2, come apparirà più chiaramente nel seguito della descrizione, al fine di promuovere l'essiccazione del cereale. Tale flusso d'aria è generato da un ventilatore 13 ed è convogliato, attraverso un condotto 14 nella camera di essiccazione e, più in particolare in una cavità centrale 15 della camera delimitata da una campana 16 a superficie forata, ad esempio formata da pannellature 17 in lamiera forata atte a mantenere separata la cavità dal cereale, ma permettendo nel contempo il passaggio del flusso d'aria dalla cavità in direzione degli strati di cerale immagazzinato nell'essiccatoio. Detta cavità centrale 15 è coassiale con la camera di essiccazione così che detta campana 16 risulti circondata dal cereale caricato nella camera di essiccazione . The dryer 1 also comprises a thermal unit 10 including a burner 11 associated with a combustion chamber 12 for heating an air flow to be introduced into the drying chamber 2, as will appear more clearly in the following description, in order to promote drying of the cereal. This air flow is generated by a fan 13 and is conveyed through a duct 14 into the drying chamber and, more particularly into a central cavity 15 of the chamber delimited by a bell 16 with a perforated surface, for example formed by panels 17 in perforated sheet metal designed to keep the cavity separate from the cereal, but at the same time allowing the passage of the air flow from the cavity towards the layers of cereal stored in the dryer. Said central cavity 15 is coaxial with the drying chamber so that said bell 16 is surrounded by the cereal loaded into the drying chamber.
La camera di combustione 12 è montata internamente al condotto 14, coassialmente con esso, ed è prolungata sino all'interno della cavità centrale 15 ove è in comunicazione con una ulteriore camera 18 costituente un dispositivo scambiatore di calore per il riscaldamento del flusso di aria di essiccazione, come descritto in maggior dettaglio di seguito. Detta camera 18 è delimitata da una parete laterale 19a chiusa da contrapposte pareti di fondo 19b,c, tutte le pareti definendo rispettive superfici di scambio termico tra i fumi di combustione convogliati all'interno della camera 18 ed il flusso d'aria di essiccazione generato dal ventilatore che lambisce esternamente tali pareti. The combustion chamber 12 is mounted inside the duct 14, coaxially with it, and is extended up to the inside of the central cavity 15 where it is in communication with a further chamber 18 constituting a heat exchanger device for heating the flow of air from drying, as described in more detail below. Said chamber 18 is delimited by a side wall 19a closed by opposing bottom walls 19b, c, all walls defining respective heat exchange surfaces between the combustion fumes conveyed inside the chamber 18 and the drying air flow generated. from the fan that externally touches these walls.
Si fa notare che la camera 18 è realizzata a tenuta contro la fuoriuscita dei fumi e la loro eventuale immissione nella camera di essiccazione. A tale scopo la camera 18 è provvista di un apertura 20 di ingresso dei fumi comunicante con la camera di combustione nonché di un pluralità di aperture 21 di uscita dei fumi collegate a mezzi convogliatori dei fumi per trasferire i medesimi all'esterno della camera di essiccazione. Detti mezzi convogliatori comprendono una pluralità di condotti tubolari 22 comunicanti ad una loro estremità assiale con la camera 18 e alla contrapposta estremità con un collettore comune 23 a sua volta collegato con un camino di scarico dei fumi, indicato con 24. It should be noted that the chamber 18 is made sealed against the escape of the fumes and their possible introduction into the drying chamber. For this purpose the chamber 18 is provided with a smoke inlet opening 20 communicating with the combustion chamber as well as with a plurality of smoke outlet openings 21 connected to means for conveying the fumes to transfer the same outside the drying chamber. . Said conveyor means comprise a plurality of tubular ducts 22 communicating at one of their axial ends with the chamber 18 and at the opposite end with a common manifold 23 in turn connected to a flue exhaust chimney, indicated with 24.
Secondo una configurazione preferita, i condotti 22 sono estesi a fascio attorno alla camera di combustione 12 e sono alloggiati internamente al condotto 14 così da essere investiti in contro-corrente dal flusso d'aria generato dal ventilatore e diretto nella camera di essiccazione. Ne consegue così un ulteriore scambio termico tra i fumi convogliati all'esterno dai condotti 22 ed il flusso dell'aria di essiccazione indotto dal ventilatore per un preriscaldamento di tale flusso d'aria sfruttando il calore dei fumi di combustione diretti al camino di scarico. According to a preferred configuration, the ducts 22 extend like a bundle around the combustion chamber 12 and are housed inside the duct 14 so as to be hit in counter-current by the air flow generated by the fan and directed into the drying chamber. A further heat exchange thus follows between the fumes conveyed to the outside by the ducts 22 and the flow of the drying air induced by the fan for a preheating of this air flow by exploiting the heat of the combustion fumes directed to the exhaust stack.
Al fine di incrementare lo scambio termico principalmente per convezione termica in corrispondenza della camera 18, questa è provvista di ulteriori superfici alettate ad esempio costituite da elementi piastriformi 25 opportunamente sagomati e fissati alla parete laterale 19a così da definire passaggi per incanalare il flusso d'aria di essiccazione con un aumento della superficie di scambio termico lambita. In order to increase the heat exchange mainly by thermal convection in correspondence with the chamber 18, this is provided with further finned surfaces for example constituted by plate-like elements 25 suitably shaped and fixed to the side wall 19a so as to define passages for channeling the air flow drying with an increase in the heat exchange surface lapped.
Sono inoltre previsti elementi tubolari, tutti indicati con 26, passanti all'interno della camera 18 ed aperti alle contrapposte estremità nonché opportunamente vincolati alla parete laterale 19a, i quali sono destinati ad essere investiti dai fumi caldi di combustione all'interno della camera 18 per indurre uno scambio termico tra detti fumi ed il flusso d'aria di essiccazione convogliato in detti elementi tubolari per una ulteriore cessione di calore al flusso d'aria. There are also tubular elements, all indicated with 26, passing inside the chamber 18 and open at the opposite ends as well as suitably constrained to the side wall 19a, which are intended to be hit by the hot combustion fumes inside the chamber 18 to inducing a heat exchange between said fumes and the drying air flow conveyed in said tubular elements for a further transfer of heat to the air flow.
Si fa osservare che nell'esempio descritto la camera 18 ha una configurazione approssimativamente anulare comprendente una apertura centrale cilindrica 27 coassiale con l'asse X, atta a permettere il passaggio di un albero centrale 28 per l'azionamento di mezzi mescolatori 29 del cereale. E' inteso che, qualora l'essiccatoio sia provvisto di un trasportatore verticale centrale di asse X, l'apertura cilindrica 27 sia prescelta di dimensione e forma tale da consentire il posizionamento del trasportatore. In essiccatoi con trasportatore verticale esterno alla camera di essiccazione, quale quello dell'esempio descritto, la camera 18 può in alternativa essere priva di apertura centrale passante ovvero prevedere una ridotta apertura per il passaggio di organi di trasmissione quale ad esempio l'albero 28 anzidetto. In quest'ultimo caso la superficie dell'apertura cilindrica è anch'essa convenientemente provvista di ulteriori alettature 30, ad esempio in forma di profili estesi assialmente a passo angolare prefissato, atte ad aumentare la superficie di scambio termico. It should be noted that in the example described the chamber 18 has an approximately annular configuration comprising a cylindrical central opening 27 coaxial with the X axis, suitable for allowing the passage of a central shaft 28 for the actuation of mixing means 29 of the cereal. It is understood that, if the dryer is provided with a central vertical conveyor of axis X, the cylindrical opening 27 is preselected of a size and shape such as to allow the positioning of the conveyor. In dryers with vertical conveyor external to the drying chamber, such as that of the example described, the chamber 18 can alternatively have no central through opening or provide a reduced opening for the passage of transmission elements such as the aforementioned shaft 28 . In the latter case, the surface of the cylindrical opening is also conveniently provided with further fins 30, for example in the form of axially extended profiles with a predetermined angular pitch, suitable for increasing the heat exchange surface.
La parete laterale 19a della camera 18 è inoltre provvista di uno smanco 31 definente, all'interno della camera stessa, una coppia di superfici a deflettore 32a,b atte a deviare il flusso dei fumi caldi introdotti nella camera inducendo moti di circolazione interna per favorire la cessione di calore alle pareti della camera stessa massimizzando lo scambio termico relativo. The lateral wall 19a of the chamber 18 is also provided with a recess 31 defining, inside the chamber itself, a pair of deflector surfaces 32a, b suitable for diverting the flow of hot fumes introduced into the chamber, inducing internal circulation motions to favor the transfer of heat to the walls of the chamber itself, maximizing the relative heat exchange.
Ciascun condotto 22 del fascio tubiero che avvolge la camera di combustione 12 è inoltre provvisto al suo interno di un rispettivo corpo elicoidale 33, ad esso coassiale. Preferibilmente tale corpo è conformato a doppia elica ovverosia è formato da una coppia di eliche sovrapposte ed angolarmente distanziate le quali definiscono, in ciascun condotto 22, un canale di flusso con andamento doppioelicoidale in cui sono convogliati i fumi di combustione. Ne deriva che il percorso effettuato dai fumi è ben maggiore della lunghezza assiale del condotto ed i fumi sono più a contatto con la parete esterna dei tubi, grazie alla presenza del canale elicoidale, e conseguentemente è maggiore la quantità di calore ceduta dai fumi al flusso d'aria in contro-corrente, con una velocità ed una pressione mantenuti sostanzialmente costanti, incrementando così lo scambio termico senza alcuna maggiorazione nello sviluppo assiale del fascio tubiero. Each duct 22 of the tube bundle that surrounds the combustion chamber 12 is also provided internally with a respective helical body 33, coaxial to it. Preferably, this body is shaped like a double helix, that is, it is formed by a pair of superimposed and angularly spaced helices which define, in each duct 22, a flow channel with a double helical course into which the combustion fumes are conveyed. It follows that the path taken by the fumes is much greater than the axial length of the duct and the fumes are more in contact with the external wall of the pipes, thanks to the presence of the helical channel, and consequently the quantity of heat transferred by the fumes to the flow is greater. of air in counter-current, with a speed and pressure kept substantially constant, thus increasing the heat exchange without any increase in the axial development of the tube bundle.
E' previsto inoltre che i corpi elicoidali 33 siano assialmente scorrevoli nei corrispondenti condotti 22 e che a tale scopo siano provvisti di una rispettiva appendice di manovra 34 provvista all'estremità assile del corpo 33 rivolta verso il collettore 23 di scarico i fumi. Nel collettore è prevista una corona di aperture 35 coassiali con il fascio tubiero 22 per permettere l'estrazione e l'inserimento dei corpi elicoidali 33 nei rispettivi condotti del fascio. It is also provided that the helical bodies 33 are axially sliding in the corresponding ducts 22 and that for this purpose they are provided with a respective maneuvering appendix 34 provided at the axial end of the body 33 facing the flue exhaust manifold 23. A crown of openings 35 coaxial with the tube bundle 22 is provided in the collector to allow the extraction and insertion of the helical bodies 33 into the respective conduits of the bundle.
L'invenzione raggiunge così gli scopi proposti conseguendo numerosi vantaggi rispetto alle soluzioni note. The invention thus achieves the proposed aims achieving numerous advantages with respect to known solutions.
Un principale vantaggio è che con l'essiccatoio secondo l'invenzione è incrementata l'efficienza dello scambio termico nel riscaldamento dell'aria di essiccazione, grazie al fatto che la combustione nonché i fumi di combustione sono portati direttamente all'interno della camera di esssiccazione e raccolti in una camera costituente uno scambiatore di calore nel quale è massimizzato lo scambio termico. Test condotti dalla Richiedente hanno evidenziato una maggiore efficienza nello scambio termico complessivo rispetto alle soluzioni note. A main advantage is that with the dryer according to the invention the efficiency of the heat exchange in heating the drying air is increased, thanks to the fact that the combustion as well as the combustion fumes are brought directly into the drying chamber. and collected in a chamber constituting a heat exchanger in which heat exchange is maximized. Tests conducted by the Applicant have shown greater efficiency in the overall heat exchange with respect to known solutions.
Un altro vantaggio è che il calore dei fumi caldi di combustione diretti al camino di scarico viene efficacemente ceduto al flusso d'aria di essiccazione per un preriscaldamento del flusso stesso, sfruttando uno scambio termico in contro-corrente. Another advantage is that the heat of the hot combustion fumes directed to the exhaust stack is effectively transferred to the drying air flow for a preheating of the flow itself, exploiting a counter-current heat exchange.
Un altro vantaggio è che in accordo con l'invenzione i fumi di combustione sono mantenuti separati dal flusso dell'aria di essiccazione all'interno della camera di essiccazione così da evitare il contatto dei fumi e dei prodotti di combustione con il cereale preservando le caratteristiche e proprietà dello stesso. Another advantage is that according to the invention the combustion fumes are kept separate from the drying air flow inside the drying chamber so as to avoid the contact of the fumes and combustion products with the cereal, preserving the characteristics and ownership of the same.
Un altro vantaggio ancora è che l'efficienza dello scambio termico in contro-corrente tra i fumi convogliati nel fascio di condotti di scarico ed il flusso d'aria generato dal ventilatore è incrementata grazie ai canali di flusso elicoidali previsti internamente ai condotti che consentono altresì di limitare vantaggiosamente l'ingombro assiale del fascio tubiero riducendo l'ingombro complessivo dell'essiccatoio . Another advantage is that the efficiency of the counter-current heat exchange between the fumes conveyed in the bundle of exhaust ducts and the air flow generated by the fan is increased thanks to the helical flow channels provided inside the ducts which also allow to advantageously limit the axial bulk of the tube bundle by reducing the overall bulk of the dryer.
Un altro vantaggio è che l'applicazione dello scambiatore non comporta cambiamenti strutturali e dimensionali all'essicatoio, permettendo così l'applicazione su macchine già esistenti nonché il contenimento dei costi di produzione. Inoltre non variano gli ingombri mantenendo inalterati i costi di trasporto. Another advantage is that the application of the heat exchanger does not involve structural and dimensional changes to the dryer, thus allowing the application on existing machines as well as the containment of production costs. Furthermore, the overall dimensions do not vary, keeping transport costs unchanged.
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