PL176065B1 - Urządzenie do ciągłego suszenia wilgotnych materiałów w przegrzanej parze - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do ciaglego suszenia wilgot- nych materialów w przegrzanej parze, zawierajace obudowe suszaca, w której znajduja sie srodki do wytwarzania przynajmniej czesci przegrzanej pary do suszenia wilgotnych materialów, a ponadto z obudowa polaczone sa przewód wlotowy i wylotowy wyposazone w srodki do przenoszenia materialu wzdluz wspomnianych przewodów, odpowiednio do, z obudowy, i poprzez obudowe, przy czym przynaj- mniej przewód wylotowy przebiega w dól od miej- sca polaczenia z obudowa i ma otwarty koniec, przez który wspomniany material jest usuwany z przewodu, znamienne tym, ze z obudowa suszaca ( 1 0) polaczony jest przewód ( 2 2) odprowadzajacy czesc przegrza- nej pary, którego wylot (26) znajduje sie ponizej obudowy suszacej ( 1 0 ) i powyzej otwartego konca przewodu wylotowego, zas wewnatrz przewodu wy- lotowego ( 1 2 ), miedzy przegrzana para a powie- trzem zewnetrznym lub innym gazem, znajduje sie strefa warstwy oddzielajacej, powstajacej w wyniku kontaktu pary przechodzacej w dól wzdluz prze- wodu wylotowego ( 1 2 ) i zewnetrznego powietrza lub innego gazu przechodzacego w góre wzdluz przewodu wylotowego (1 2 ), przy czym ta strefa war- stwy oddzielajacej rózni sie temperatura i gestoscia i znajduje sie w zasadzie na poziomie.. . FIG 1 PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do ciągłego suszenia wilgotnych materiałów w przegrzanej parze.

Wyrażenie materiały obejmuje wilgotne materiały, które mogą wymagać osuszenia, wraz z granulowanymi albo kruchymi surowcami, częściowo przetworzonymi materiałami i produktami, gotowymi materiałami i produktami i pozostałościami. Np. wynalazek można stosować do suszenia substancji chemicznych, leków, węgla, drewna, tkaniny, papieru, bielizny pościelowej, odzieży, cegieł, porcelany, szlamu ściekowego i pozostałości wytworzonych przy zawracaniu papieru do ponownego obiegu.

Suszenie wilgotnych materiałów za pomocą przegrzanej pary jest znane. Na przykład brytyjski opis patentowy nr 2209383 opisuje sposób i urządzenie, w którym wilgotne materiały do osuszenia są wprowadzane do obudowy, a powietrze albo inny gaz, który początkowo wypełnia obudowę krąży pomiędzy źródłem ciepła a materiałem, aby wytworzyć parę z wilgoci w materiale. Para ta stopniowo wypiera początkowy gaz z obudowy i jest wciąż ogrzewana wskutek krążenia przez źródło ciepła, aż zostanie przegrzana. Część pary jest uwalniana z obudowy przez wylot odprowadzający i przynajmniej część energii cieplnej jest odzyskiwana z uwolnionej pary poprzez skraplanie.

Opis nr 2209383 ujawnia przede wszystkim proces seryjny, w którym partia materiału jest wprowadzana do obudowy, suszona, a potem wyjmowana. Jednak dla wielu zastosowań handlowych jest pożądane, aby materiały były suszone w procesie ciągłym, w którym materiały przechodzą w sposób ciągły przez miejsce suszenia. W sposobie seryjnym nie ma trudności w utrzymywaniu przegrzanej pary w obudowie gdy odbywa się suszenie, ponieważ obudowę można łatwo zamknąć w sposób gazoszczelny po wprowadzeniu partii materiału i ponownie otwOrzyć, gdy trzeba wyjąć materiał po osuszeniu. Jednak w ciągłym procesie suszenia konieczne jest zapobieganie wydostawaniu się przegrzanej pary z obudowy i wchodzeniu powietrza do obudowy podczas suszenia, i jednocześnie umożliwienie ciągłego przechodzenia materiałów do obudowy i z obudowy. Konieczne jest więc zastosowanie pewnego rodzaju zamknięcia lub bariery w zasadzie gazoszczelnej, która umożliwi przechodzenie materiałów do i z obudowy, jednocześnie zapobiegając wydostawaniu się przegrzanej pary. W brytyjskim opisie patentowym nr 2209383 opisany jest układ ciągłego suszenia, w którym zarówno wlot i wylot są obejmowane przez parę współpracujących rolek o sprężynujących elastycznych zewnętrznych powierzchniach. Przenośnik, przenoszący artykuły do osuszenia, przechodzi przez zacisk każdej pary rolek, a sprężynujące zewnętrzne powierzchnie rolek naciskają szczelnie na przesuwający się przenośnik i materiały, zapewniając

176 065 w ten sposób zamknięcie w zasadzie gazoszczelne, zapobiegające wydostawaniu się przegrzanej pary z obudowy, lub wchodzeniu powietrza do obudowy.

W układzie opisanym w poprzednim opisie artykułem jest odzież zwisająca z przenośnika, a odzież, przynajmniej niektóre rodzaje, łatwo przechodzi w ten sposób między elastycznymi rolkami. Jednak jest wiele innych materiałów, dla których ten rodzaj bariery się nie nadaje, ponieważ albo elastyczne rolki nie mogą zapewnić odpowiedniego gazoszczelnego zamknięcia ze względu na naturę i kształt materiałów, albo materiały mogłyby zostać uszkodzone albo zniekształcone poprzez nacisk rolek. Na przykład wyjątkowo trudne jest wykonanie układu, w którym cegły i podobne trwałe materiały przechodziłyby przez sprężynujące rolki w sposób gazoszczelny, zaś względnie delikatne produkty, takie jak ceramiczne, również prawdopodobnie zostałyby uszkodzone przez nacisk rolek.

Brytyjski opis patentowy nr 798291 przedstawia urządzenie suszące w kształcie garbu do ciągłego suszenia naładowanych płyt akumulatorowych. Na dolnym końcu przewodu wlotowego wchodzącego do komory suszącej umieszczone jest uszczelnienie wodne i artykuły do osuszenia muszą przejść przez to uszczelnienie wodne. Układ taki oczywiście nie nadaje się do suszenia artykułów lub materiałów, które mogłyby zostać zniszczone lub w inny sposób uszkodzone przez zanurzenie w wodzie. Na wylotowym końcu urządzenia nie jest zastosowane żadnego rodzaju zamknięcie i para z tunelu suszącego wydostaje się po prostu do atmosfery.

Mechanical World and Engineering Record z października 1954 na stronie 449 opisuje urządzenie do piecowego suszenia artykułów wskutek przenoszenia ich w sposób ciągły przez zwykły piec suszący w kształcie garbu. Dolne części pieca są otwarte do atmosfery, a mniejsza gęstość ogrzanego powietrza wewnątrz pieca tworzy naturalne zamknięcie cieplne, które wstrzymuje wydostawanie się ogrzanego powietrza z pieca. W praktyce część ogrzanego powietrza będzie wydostawać się na dole i zwykle trzeba stosować kołpaki, jak pokazano, do kierowania wydostającego się powietrza w górę urządzenia. Wydostawanie się ogrzanego powietrza można kontrolować tylko przez uważne utrzymywanie w równowadze przepływania ogrzanego powietrza do pieca i uwalnianiu ogrzanego powietrza lub innych gazów z pieca. Jeśli uwalnia się go więcej niż wprowadza, zimne powietrze z otoczenia dostanie się do pieca i zmieni temperaturę powietrza krążącego wewnątrz, co jest szkodliwe dla procesu.

Niniejszy wynalazek ma na celu przedstawienie urządzenia do ciągłego suszenia wilgotnych materiałów w przegrzanej parze, przy czym materiały do wysuszenia przechodzą do i/lub z obudowy przez barierę, która nie jest mechaniczna i która umożliwia swobodne przechodzenie materiałów bez żadnego znaczącego ograniczenia, jednocześnie zapewniając efektywnie w zasadzie gazoszczelne zamknięcie, zapobiegające wydostawaniu się przegrzanej pary z obudowy suszącej lub wchodzeniu powietrza do obudowy.

Urządzenie do ciągłego suszenia wilgotnych materiałów w przegrzanej parze według wynalazku zawiera obudowę suszącą, w której znajdują się środki do wytwarzania przynajmniej części przegrzanej pary do suszenia wilgotnych materiałów, a ponadto z obudową połączone są przewód wlotowy i wylotowy wyposażone w środki do przenoszenia materiału wzdłuż wspomnianych przewodów, odpowiednio do, z obudowy, i poprzez obudowę, przy czym przynajmniej przewód wylotowy przebiega w dół od miejsca połączenia z obudową i ma otwarty koniec, przez który wspomniany materiał jest usuwany z przewodu i charakteryzuje się tym, że z obudową suszącą połączony jest przewód odprowadzający część przegrzanej pary, którego wyl^t znajduje się poniżej obudowy suszącej i powyżej otwartego końca przewodu wylotowego, zaś wewnątrz przewodu wylotowego, między przegrzaną parą a powietrzem zewnętrznym lub innym gazem, znajduje się strefa warstwy oddzielającej, powstającej w wyniku kontaktu pary przechodzącej w dół wzdłuż przewodu wylotowego i zewnętrznego powietrza lub innego gazu przechodzącego w górę wzdłuż przewodu wylotowego, przy czym ta strefa warstwy oddzielającej różni się temperaturą i gęstością i znajduje się w zasadzie na poziomie wylotu odprowadzającego przewodu, wstrzymując wydostawanie się pary z obudowy suszącej i wchodzenie wspomnianego zewnętrznego

176 065 powietrza lub innego gazu do obudowy suszącej i jednocześnie umożliwiając przenoszenie materiału wzdłuż przewodu wylotowego i poprzez wspomnianą strefę warstwy oddzielającej.

Strefa warstwy oddzielającej korzystnie znajduje się również w przewodzie wlotowym, mającym otwarty koniec i skierowanym w dół od miejsca połączenia z obudową suszącą.

Alternatywnie przewód wlotowy i przewód wylotowy mogą stanowić jeden wspólny przewód.

Wspomniany przewód wlotowy może być wypełniony materiałem przenoszonym wzdłuż tego przewodu, samoistnie tworzącym barierę dla wydostawania się przegrzanej pary z obudowy suszącej wzdłuż przewodu wlotowego.

Środki do wytwarzania przegrzanej pary korzystnie obejmują źródło ciepła i wentylator do powodowania obiegu gazu wewnątrz obudowy suszącej pomiędzy źródłem ciepła a materiałem do osuszenia w obudowie.

Alternatywnie lub dodatkowo obudowa susząca może zawierać środki do wytwarzania przegrzanej pary, które obejmują zewnętrzne środki do wytwarzania pary, oddzielone od obudowy i przewody do dostarczania wytworzonej zewnętrznie pary do obudowy.

W każdym z powyższych układów, wspomniane środki do przenoszenia materiału wzdłuż przynajmniej jednego z przewodów wlotowego i wylotowego mogą zawierać przenośnik, który może się poruszać wzdłuż przewodu i na którym umieszczony jest materiał. Np. przenośnik może być pętlowym przenośnikiem taśmowym.

W obudowie korzystnie umieszczone są środki przenoszące do przenoszenia materiału poprzez obudowę od przewodu wlotowego do wylotowego. Te środki przenoszące mogą być ogrzane, aby ogrzewać i pomagać w suszeniu w obudowie umieszczonego na nich materiału.

Środki przenoszące do przenoszenia materiału poprzez obudowę i środki do przenoszenia materiału wzdłuż przynajmniej jednego z przewodów wlotowego i wylotowego mogą być częściami jednego, w zasadzie ciągłego przenośnika.

W każdym z powyższych układów część przewodu wylotowego nad warstwą oddzielającą może być izolowana termicznie, a część przewodu wylotowego pod warstwą oddzielającą może być w zasadzie nie izolowana.

W każdym z powyższych układów przewód odprowadzający korzystnie zawiera skraplacz do skraplania części przegrzanej pary odprowadzonej z obudowy, który może znajdować się przy przewodzie wlotowym, dla ogrzewania wstępnego, wilgotnego materiału przenoszonego wzdłuż przewodu wlotowego.

Korzystnie, przewód odprowadzający zawiera przynajmniej dwa skraplacze połączone w szereg, przy czym jeden ze skraplaczy jest umieszczony przy przewodzie wlotowym.

Alternatywnie, między skraplaczem, a wilgotnym materiałem przenoszonym wzdłuż przewodu wlotowego może znajdować się wentylator do powodowania krążenia ogrzanego gazu.

W przewodzie odprowadzającym korzystnie znajduje się sprężarka do sprężania części przegrzanej pary odprowadzonej tym przewodem z obudowy i do dostarczania jej do skraplacza umieszczonego wewnątrz obudowy suszącej, dla ogrzewania wilgotnego materiału w obudowie.

W każdym z wariantów urządzenia według wynalazku obudowa susząca, przewody wlotowy i wylotowy oraz przewód odprowadzający mogą być zamknięte w komorze posiadającej urządzenia do obniżania ciśnienia w komorze poniżej ciśnienia atmosferycznego, dla obniżenia temperatury przegrzanej pary, zaś obudowa susząca może zawierać sterowane automatycznie elementy uwalniające do uwalniania nadmiaru pary z tej obudowy, przy czym elementy uwalniające zawierają urządzenie sterujące, ograniczające uwalnianie pary z obudowy.

Alternatywnie, w obudowie suszącej i/lub w przynajmniej jednym przewodzie, wlotowym lub wylotowym, korzystnie zastosowana jest przegroda i/lub deflektor, wyrównujący ciśnienie wewnątrz i nad górnym odcinkiem przewodu lub przewodów.

176 065

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na załączonym rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia schematyczny przekrój przez podstawową postać urządzenia do ciągłego suszenia według wynalazku, a fig. 2 - 7 - podobne typy urządzenia do suszenia według wynalazku.

Na figurze 1 pokazana jest schematycznie w przekroju zasadnicza postać urządzenia według wynalazku do suszenia właściwie każdego rodzaju wilgotnych materiałów. - Urządzenie zawiera obudowę suszącą 10, przewód wlotowy 11 prowadzący w górę w kierunku jednego końca spodu obudowy 10 i przewód wylotowy 12 prowadzący w dół od przeciwnego końca spodu obudowy 10.

Przenośnik wlotowy 13 przebiega w górę przez przewód wlotowy 11, przenośnik suszący 14 przebiega przez obudowę suszącą 10, zaś przenośnik wylotowy 15 przebiega w dół poprzez przewód wylotowy 12.

Przenośniki 13,14 i 15 mogą być każdego rodzaju właściwego dla natury przenoszonych materiałów. Na przykład jeśli materiały do osuszenia to materiały ziarniste, mogą być zawieszone na przenośniku, umieszczone w workach lub innych opakowaniach na przenośniku lub przesuwane wzdłuż przewodu przez elementy przenośnika. Na schemacie przewody 11 i 12 i przenośniki 13 i 15 są pokazane jako nachylone stromo, ale zamiast tego mogą być nachylone pod kątem na tyle małym, aby przenośnik stanowił nachyloną powierzchnię, na której materiały po prostu spoczywają.

Przenośniki 13, 14 i 15 mogą być odcinkami jednego ciągłego systemu przenoszącego albo mogą być oddzielnymi przenośnikami o takim układzie, że gdy artykuł osiągnie koniec jednego przenośnika, jest przekazywany na początek następnego.

Dolna część przewodów 11 i 12 jest otwarta, jak pokazują odpowiednio 16 i 17 i istnieje luz między przenośnikami, przenoszonymi przez nie materiałami a ścianami przewodów 11 i 12. Materiały mogą więc przechodzić swobodnie do i z obudowy 10, nie muszą przechodzić przez żadną barierę mechaniczną. Wilgotne materiały 18 na przenośniku wlotowym 13 są oznaczone symbolem x, materiały 19 przenoszone wewnątrz obudowy 10 na przenośniku suszącym 14 są oznaczone symbolem *, zaś osuszone materiały 20 przechodzące w dół wzdłuż przenośnika wylotowego 15 symbolem o.

Materiał 19 przechodzący przez obudowę suszącą 10 jest suszony dzięki przejściu nad nim przegrzanej pary, w czasie jego przechodzenia przez obudowę 10. Przegrzana para może być wytworzona przez źródło zewnętrzne i dostarczona do obudowy 10 z tego źródła, lub może zostać wytworzona z wilgoci w materiale suszonym, jak opisano np. w brytyjskim opisie patentowym nr 2209383, lub jak zostanie opisane w związku z kolejnymi przykładami wykonania mniejszego wynalazku.

Według niniejszego wynalazku, z powodu rozmieszczenia przewodu wlotowego 11 i wylotowego 12, przegrzana para, która ma tendencję do wydostawania się z obudowy 10 musi przejść w dół przez przewody wlotowy i wylotowy 11 i 12. Jednak przegrzana para mająca tendencję do przechodzenia w dół wzdłuż jednego z tych przewodów spotka się z zewnętrznym powietrzem albo innym gazem przechodzącym w górę wzdłuż przewodu, który dostał się do niego na dolnym końcu. Gdy przegrzana para i zewnętrzne powietrze się spotkają, utworzy się w zasadzie pozioma warstwa oddzielająca różniąca się temperaturą i gęstością, jak pokazano schematycznie przy 21, która wstrzymuje wydostawanie się pary z obudowy 10 i wchodzenie zewnętrznego powietrza lub gazu do obudowy, poprzez przepływ wzdłuż jednego z przewodów, umożliwiając jednocześnie przenoszenie materiału poprzez warstwy oddzielające. Materiały do osuszenia mogą więc przechodzić w sposób ciągły do i z obudowy suszącej 10, dzięki czemu uzyskuje się w rezultacie w zasadzie gazoszczelne zamknięcie, które nie jest mechaniczne i które nie ma wpływu na przechodzenie przenośników lub materiału.

Na ogół, gdy temperatura zewnętrzna ma 25°C przy względnej wilgotności 70%, warstwa oddzielająca 20 może zawierać mieszaninę pary i powietrza o temperaturze 100°C i gęstości 1,37 m³/kg. Nad warstwą oddzielającą może znajdować się czysta para o

176 065 temperaturze 100°C i gęstości 1,67 m³/kg, zaś pod warstwą oddzielającą może być powietrze o temperaturze 100°C i gęstości 1,08 m3/kg.

W dole każdego przewodu powietrze może mieć temperaturę 75°C i gęstość 1,00 m3/kg, zaś bliżej góry przewodu para może mieć temperaturę np. 125°C i gęstość 1,79 m3/kg.

Zasadnicza różnica w gęstości między powietrzem pod warstwą oddzielającą a parą nad warstwą powoduje stabilność warstwy i wywołuje opór dla wzajemnej dyfuzji obu gazów. W praktyce w warstwie oddzielającej można czasem zobaczyć cienką trwałą poziomą warstwę chmury, w której efekt chłodzący otaczającego powietrza w dole przewodu wlotowego lub wylotowego powoduje powstawanie w warstwie drobnych zawieszonych kropel wody.

Jak zostanie opisane bardziej szczegółowo w odniesieniu do kolejnych przykładów wykonania, część przegrzanej pary można uwolnić z obudowy 10 przez przewód odprowadzający 22.

Na fig. 2-7 elementy odpowiadające elementom w przykładzie wykonania z fig. 1 zostały dla wygody oznaczone tą samą liczbą. W przykładzie z fig. 2 przegrzana para powodująca suszenie materiału jest w całości lub w części tworzona z wilgoci w materiale 19, który znajduje się na razie na przenośniku suszącym 14 wewnątrz obudowy 10. Na końcu przenośnika w obudowie 10 umieszczone jest źródło ciepła oznaczone schematycznie przez 23 i zasilany elektrycznie wentylator 24, który powoduje krążenie gazu wewnątrz obudowy 10 nad materiałem 19 na przenośniku suszącym 14 i poprzez źródło ciepła 23, jak to oznaczono strzałkami 25. Źródło ciepła 23 może mieć dowolną odpowiednią postać, np. opisaną we wspomnianym wyżej brytyjskim opisie patentowym nr 2209383, i zamiast w samej obudowie 10, źródło ciepła 23 i/lub wentylator 24 mogą być umieszczone w komorach lub przewodach połączonych z wnętrzem obudowy 10.

Aby rozpocząć proces suszenia, powietrze lub inny gaz wypełniający początkowo obudowę 10 krąży przez źródło ciepła 23 i pierwszą część 19 materiału do osuszenia, który jest umieszczony wewnątrz obudowy 10. W tym wstępnym okresie przenośniki mogą być nieruchome. W trakcie krążenia powietrze albo gaz zostają ogrzane i zaczynają tworzyć wewnątrz obudowy 10 parę z wilgoci w materiale 19. W trakcie dalszego ogrzewania i krążenia, para wytworzona z wilgoci w materiale ulega przegrzaniu. Przewód odprowadzający 22 umożliwia uwolnienie części wytworzonej pary z obudowy 10 poprzez wylot 26 z przewodu odprowadzającego 22.

Przenośniki są następnie uruchamiane, tak że wysuszony materiał 19 przechodzi na przenośnik wylotowy 15, a kolejny wilgotny materiał przechodzi na przenośnik suszący 14 z przenośnika wlotowego 13. Proces ten następuje potem ciągle, przy czym wilgotny materiał jest dostarczany z dużej partii i przesuwa się w górę w przewodzie wlotowym 11, zaś osuszony materiał przesuwa się w dół wzdłuż przewodu wylotowego 12 do odpowiedniego stanowiska dostarczającego.

Obudowa 10 i korzystnie przynajmniej górne odcinki 27 i 28 przewodów 11 i 12 są izolowane termicznie. Tak jak w układzie z fig. 1, zasadnicza gazoszczelność obudowy 10 i górnych odcinków 27 i 28 przewodów jest utrzymywana przez poziome warstwy oddzielające 21 różniące się temperaturą i gęstością, które są utworzone w pewnym miejscu drogi wzdłuż przewodów 11 i 12 przez różnice o temperaturze i gęstości między przegrzaną parą a otaczającym powietrzem lub innym gazem.

Warstwy oddzielające 21 znajdują się w środkowych odcinkach przewodów 11 i 12 dzięki umieszczeniu wylotu 26 przewodu odprowadzającego 22 na odpowiednim poziomie, np. przy górnych końcach dolnych odcinków 29 i 30 przewodów odpowiednio 11 i 12.

Jak wspomniano poprzednio, dodatkowo do przegrzanej pary utworzonej z wilgoci w suszonym materiale, część przegrzanej pary wewnątrz obudowy 10 może być wytworzona zewnętrznie, np. w kotle do wytwarzania pary (nie pokazanym) i wprowadzona do obudowy , 10 rurą (również nie pokazaną). Stosując takie zewnętrzne źródło pary można przyspieszyć wypieranie powietrza lub innego gazu z obudowy 10.

Przerwaniu się bariery utworzonej przez warstwę oddzielającą 21 w przewodzie wlotowym 11, wskutek dyfuzji zewnętrznego powietrza lub innego gazu przez warstwę 21, można zapobiec przez przepływ w dół pary w przewodzie, która skrapla się w materiale 18 wprowadzanym w górę poprzez przewód i w ten sposób go ogrzewa. Przerwaniu się warstwy oddzielającej 21 w przewodzie wylotowym 12 można zapobiec dzięki przepływowi w dół przewodu małej ilości pary, zabranej wewnątrz i wokół materiałów przenoszonych jako materiały suszone 20 w dół przewodu 12, która to mała ilość pary wystarcza do uniemożliwienia podchodzenia zewnętrznego powietrza lub gazu w górę przez otwartą podstawę 17 przewodu 12 i jego dyfuzji do pary wewnątrz obudowy 10. Aby uniemożliwić wychodzenie zabranej pary z otwartej podstawy 17 przewodu 12, dolny odcinek 30 przewodu może pozostać nie izolowany, tak że jego ściany pozostaną w temperaturze lub blisko temperatury otoczenia i dzięki temu spowodują, że zabrana para skropli się na wewnętrznych powierzchniach ścian. Można zastosować nachylone kanały odwadniające (nie pokazane) na dolnym końcu przewodu 12, aby uniemożliwić ściekanie wytworzonego kondensatu na wysuszony materiał.

W przykładzie wykonania z fig. 3 źródło ciepła 23 urządzenia z fig. 2 jest pominięte, a ogrzewany jest sam przenośnik suszący 31, na którym materiał 19 jest przenoszony poprzez obudowę 10. Przenośnik 31 może być sam ogrzewany bezpośrednio, np. przez wewnętrzne elektryczne elementy grzewcze, albo ogrzewany kondukcją lub konwekcją z innego źródła ciepła (nie pokazanego), które znajduje się blisko niego lub z którym jest zetknięty. W tym przypadku krążenie przegrzanej pary wewnątrz obudowy 10 i wstępne krążenie powietrza lub gazu, który początkowo wypełnia obudowę, może być powodowane przez konwekcję i/lub można zastosować opcjonalny wentylator 32 zasilany elektrycznie, aby wywołać wymuszone krążenie przegrzanej pary, jak przedstawiono strzałkami 33. Oprócz ogrzewanego przenośnika można umieścić jedno lub więcej dodatkowych źródeł ciepła (nie pokazanych) w obudowie 10, lub tak, aby się z nią łączyły. Jak w układach opisanych poprzednio, przegrzana para może być dostarczana do obudowy 10 ze źródła zewnętrznego.

Figura 3 pokazuje również układ, dzięki któremu przynajmniej część energii cieplnej części pary krążącej w obudowie 10 można odzyskać do zastosowania. W tym przypadku w przewodzie odprowadzającym 22 umieszczony jest skraplacz 34 do skraplania pary wydostającej się przez przewód odprowadzający 22. Ze skraplaczem 34 można połączyć wymiennik ciepła (nie pokazany), aby przekazywać odzyskaną energię cieplną do innego elementu, aby zastosować ją w innym celu.

Figura 4 pokazuje układ nadający się szczególnie do zastosowania przy materiałach, które mogłyby zostać uszkodzone wskutek skroplenia się na nich dodatkowej wilgoci podczas ich przekazywania do miejsca osuszania i zapewniający uniknięcie takiego skraplania.

Układ z fig. 4 może obejmować dowolną cechę z opisanych wyżej w odniesieniu do fig. 1-3, więc cechy takie nie będą ponownie opisywane szczegółowo. W przykładzie wykonania z fig. 4 do przewodu odprowadzającego 22 podłączony jest kolejny przewód 35 zawierający dodatkowy skraplacz 36. Skraplacz 36 jest umieszczony wewnątrz komory 37 tworzącej fragment dolnej części 29 przewodu wlotowego 11, aby zapewnić źródło ciepła wewnątrz komory. W tym układzie dolna część 29 przewodu wlotowego 11 może mieć układ pionowy, jak pokazano. Wewnątrz komory 37 umieszczony jest także zasilany elektrycznie wentylator 38.

Skraplanie pary odprowadzonej przewodem odprowadzającym 22 i przechodzącej przez skraplacz 36 podgrzewa powietrze lub inny gaz w komorze 37, a wentylator 38 powoduje krążenie ogrzanego powietrza, korzystnie poziomo, poprzez przenośnik 13 i wilgotny materiał 18, jak pokazują strzałki 39. Ogrzewanie wilgotnego materiału 18 przechodzącego w górę przez dolną część przewodu wlotowego 11 zapobiega skraplaniu się pary na materiale 18 gdy przechodzi on w górę przez warstwę oddzielającą 21 i do górnej części 27 przewodu 11 i obudowy 10. Wstępne ogrzewanie materiału 18, jak również

176 065 zapobieganie skraplaniu się na nim, również zmniejsza ilość potrzebnego zewnętrznego ciepła wprowadzanego do urządzenia suszącego i czas potrzebny do wysuszenia wilgotnego materiału, gdy przechodzi on przez obudowę 10.

Za dodatkowym skraplaczem 36 przewód 35 prowadzi do wylotów górnego i dolnego, odpowiednio 40 i 41. W ten sposób nieskroplona para wpływająca ze skraplacza 36 podnosi się przez wylot górny 40 do poziomu wylotu 26 z pierwszego skraplacza 34, zaś kondensat ze skraplacza 36 jest zatrzymywany i uwalniany dzięki sile ciężkości przez wylot dolny 41.

W zmodyfikowanej wersji układu pokazanego na fig. 4, kolejny przewód 35 można podłączyć do wylotu 26 pierwszego skraplacza 34, zamiast do przewodu odprowadzającego 22 jak pokazano. Dwa skraplacze 34 i 36 są wtedy połączone szeregowo, a nie równolegle, tak więc nieskroplona para i cały kondensat wypływający z wylotu 26 pierwszego skraplacza jest przekazywany do skraplacza 36.

Figura 5 pokazuje zmodyfikowaną wersję przykładu wykonania z fig. 4, w której para odprowadzona przewodem odprowadzającym 22 nie jest przekazywana do zewnętrznego skraplacza 34, ale dostarczana jest do skraplacza wewnątrz obudowy 10.

W tym układzie para uwolniona z obudowy 10 przewodem odprowadzającym 22 jest sprężana sprężarką 42 w celu podniesienia jej temperatury nasycenia powyżej temperatury przegrzanej pary w obudowie 10, aby przynajmniej część energii cieplnej pary była odzyskiwana w skraplaczu 43, który jest podłączony do sprężarki 42 i umieszczony w obudowie 10. Skraplacz 43 służy wtedy za dodatkowe źródło ciepła w obudowie 10, przyczyniając się do suszenia materiału 19 przechodzącego przez obudowę. Para i kondensat uwolnione ze skraplacza 43 są dostarczane przewodem 44 do wymiennika ciepła 45 umieszczonego w komorze 46 w dolnej części 29 przewodu wlotowego 11.

Wymiennik ciepła 45 służy do wstępnego ogrzewania wilgotnego materiału 18 przechodzącego w górę przez przewód wlotowy 10, jak opisano w odniesieniu do skraplacza 36 z fig. 4.

W układzie z fig. 5 trzeba zapewnić, aby ilość pary wciągnięta do sprężarki 42 nie wystarczała do spowodowania, że zewnętrzne powietrze albo inny gaz zostanie wciągnięte w górę do obudowy 10 jednym z przewodów 11 lub 12.

Jest to osiągane automatycznie, jeśli całkowite zużycie ciepła jest w równowadze z wprowadzoną całkowitą energią cieplną. W tym znaczeniu całkowite zużycie ciepła obejmuje ciepło zużyte do wytworzenia pary z wilgoci, wraz z ciepłem utraconym w gorącym wysuszonym materiale, kondensacie i parze wychodzącej z urządzenia, jak również ciepło utracone przez zastosowaną izolację termiczną. Wprowadzona całkowita energia cieplna obejmuje ciepło na wyjściu skraplacza 43, wraz z ciepłem każdego innego źródła ciepła i każdego wentylatora w obudowie 10, wymiennika ciepła 45 i każdego wentylatora w dolnej części 29 przewodu wlotowego 11.

W tym przykładzie wykonania wynalazku, jeśli wspomniane całkowite zużycie ciepła jest znacznie mniejsze niż wprowadzona całkowita energia cieplna, przynajmniej część sprężonej pary może zostać odprowadzona rurą z obudowy 10, aby umożliwić jej wykorzystanie w innym miejscu jako pary technologicznej i można zastosować automatycznie urządzenia kontrolne, np. zawór sterowania przepływem objętościowym, aby ograniczyć takie zużycie, zapewniając, aby wciągnięta część pary nie wystarczała do spowodowania wciągnięcia zewnętrznego powietrza lub gazu w górę do obudowy przewodami 11 i 12.

Również w tym przykładzie wykonania wynalazku, jeśli wspomniane całkowite zużycie ciepła jest większe niż całkowita wprowadzona energia cieplna, można zastosować jedno lub więcej zewnętrznych źródeł ciepła, aby przynajmniej zrównoważyć nadmiar, również aby zapobiec wciągnięciu zewnętrznego powietrza lub gazu do obudowy.

Układ zawierający sprężarkę 42 i skraplacz 43, jak pokazano na fig. 5, można zastosować w dowolnym innym opisanym przykładzie wykonania wynalazku, i przykłady te mogą zawierać także zewnętrzny skraplacz, taki jak oznaczony.przez 34 na fig. 3.

176 065

We wszystkich opisanych wyżej układach zastosowane są oddzielne przewody wlotowy 11 i wylotowy 12. Figura 6 pokazuje na schemacie układ alternatywny, w którym pojedynczy wspólny przewód służy zarówno jako przewód wlotowy, jak i wylotowy.

Na fig. 6 wspólny przewód 48 prowadzi w górę pod pewnym kątem do jednego końca obudowy 10 i zawiera przenośnik wlotowy 49 poruszający się w górę, znajdujący się w odstępie od przenośnika wylotowego 50 poruszającego się w dół.

Na górnym końcu przenośnika wlotowego 49 wilgotny materiał 18 jest przekazywany na jeden odcinek 51 przenośnika suszącego przebiegającego przez obudowę 10. Na końcu odcinka 51 przenośnika materiał przechodzi na odcinek zwrotny 52 przenośnika suszącego, z którego jest dostarczany na górny koniec przenośnika wylotowego 50 poruszającego się w dół. Jak w przykładach wykonania opisanych poprzednio, wydostawaniu pary z obudowy 10 zapobiega się dzięki wytworzeniu warstwy oddzielającej 21 we wspólnym przewodzie 48.

Na figurze 6 materiał 19 suszony w obudowie jest pokazany gdy spada z końca górnego odcinka 51 przenośnika suszącego na dolny odcinek zwrotny 52. Jest to jednak pokazane wyłącznie dla celów ilustracji i należy zauważyć, że odcinki 51 i 52 mogą być ciągłe i leżeć w jednej płaszczyźnie. Na przykład przenośnik suszący może mieć w zasadzie kształt litery U. Podobnie, chociaż przenośniki wlotowy i wylotowy 49 i 50 są pokazane jeden nad drugim, równie dobrze mogłyby się znajdować jeden obok drugiego wewnątrz wspólnego przewodu 48.

Figura 6 pokazuje prosty przewód odprowadzający 22 odpowiadający temu z fig. 2, ale należy zauważyć, że można zastosować także dowolny z opisanych poprzednio układów skraplacza. W przykładzie wykonania z fig. 6 można zastosować każdą z opcjonalnych cech opisanych w odniesieniu do przykładów wykonania z fig. 1-5.

Jeśli wilgotny materiał do wysuszenia ma postać szlamu, albo innego materiału płynnego, może być dostarczany do obudowy suszącej 10 rurą, w tym przypadku można nie stosować przewodu wlotowego 11 z przykładów wykonania opisanych poprzednio. Układ taki jest pokazany na fig. 7. Pokazuje ona poziomą rurę 53 połączoną bezpośrednio z obudową 10, tak aby wilgotny materiał 18 dostarczany pod ciśnieniem rurą 53 był przekazywany bezpośrednio na przenośnik suszący 14 wewnątrz obudowy 10. Ujście rury 53 ma korzystnie taki układ, aby materiał był rozprowadzany w postaci cienkiej warstwy na całej szerokości przenośnika 14. Inne cechy obudowy 10 i przewodu wylotowego 12 oraz przenośnika wylotowego 15 mogą być zgodne z dowolnym przykładem wykonania opisanym poprzednio.

Ponieważ rura wlotowa 53 jest całkowicie wypełniona szlamem, jest w rezultacie gazoszczelna, więc wydostawanie się pary z obudowy 10 rurą 53 nie jest możliwe.

Rura 53 może przechodzić przez dodatkowy skraplacz (nie pokazany) umieszczony wewnątrz albo na zewnątrz obudowy 10, przy czym skraplacz ogrzewa wstępnie szlam, aby nie zachodziło skraplanie wilgoci w szlamie podczas jego przekazywania do obudowy 10, co zmniejsza zarówno zewnętrzną · wprowadzoną energię ciepłą, jak i czas potrzebny do osuszenia. Skraplacz do wstępnego ogrzewania szlamu może odpowiadać skraplaczowi 36 z układu z fig. 4 i być podłączony w podobny sposób.

W każdym z opisanych układów można zastosować przegrody i/lub deflektory w obudowie 10 lub wewnątrz przynajmniej jednego z przewodów wlotowego 11 i wylotowego 12, jak np. oznaczone przez 47, aby wyrównać ciśnienie wewnątrz obudowy 10 i wewnątrz wszystkich górnych odcinków przewodów, co pomaga zapobiegać wciąganiu zewnętrznego powietrza lub gazu w górę jednym z przewodów. Takie przegrody i/lub deflektory mogą również zapobiegać zawirowaniom przegrzanej pary wewnątrz obudowy 10 i/lub ciągom w zewnętrznym powietrzu lub gazie, powodującym destabilizację warstwy oddzielającej 21 w środkowych odcinkach przewodów.

Każda postać urządzenia według wynalazku może zawierać wylot (oznaczony przez 60 na fig. 1), korzystnie umieszczony na górze obudowy 10, który, po otwarciu, umożliwi wydostanie się przegrzanej pary zawartej w obudowie 10 przez wylot, wtedy zewnętrzne

176 065 powietrze lub gaz dzięki konwekcji podniesie się w przewodach 11 i 12, zastępując wydostającą się parę, więc będzie można ułatwić późniejszy bezpieczny dostęp do obudowy.

W każdym z opisanych wyżej układów, wewnętrzne cechy konstrukcyjne obudowy 10, takie jak przenośnik suszący 14, źródło ciepła 23 i wentylator 24, są korzystnie zamontowane na podstawie obudowy 10 i dostęp do nich uzyskuje się poprzez drzwiczki kontrolne w podstawie. Umożliwia to wykonanie izolowanych termicznie ścian i góry obudowy 10 z lekkich materiałów w postaci pokrywy spoczywającej w sposób gazoszczelny na obwodzie podstawy obudowy 10. Można zastosować hydrauliczne lub inne urządzenie podnoszące, umożliwiające podniesienie pokrywy nad podstawą na wysokość zapewniającą łatwy dostęp do wszystkich wewnętrznych cech konstrukcyjnych obudowy.

Urządzenie według wynalazku może zawierać również urządzenie jonizujące, które można zastosować do części lub całości pary w obudowie 10, do warstw oddzielających 21, lub do zewnętrznego powietrza lub innego gazu w dolnych odcinkach przewodów wlotowego i wylotowego. Taka jonizacja może zwiększyć tendencję pary i zewnętrznego powietrza albo innego gazu do pozostawania osobno na poziomie warstwy oddzielającej 21.

Przenośniki przenoszące materiał przez przewody wlotowy i wylotowy i obudowę 10 mogą obejmować jeden albo więcej pętlowych przenośników taśmowych. W każdym przypadku odcinek zwrotny pętlowego przenośnika taśmowego przechodzi korzystnie przez tunel izolowany termicznie, aby zmniejszyć straty ciepła z konstrukcji.

W alternatywnym przykładzie wykonania przenośniki mogą zawierać bierne lub obracane mechanicznie rolki, na których materiał do wysuszenia można wciągać lub przenosić przez urządzenie. Układ taki szczególnie nadaje się do materiałów w postaci arkuszy lub postaci spłaszczonej. Rolki takie mogą być podgrzewane, aby pomagały we wstępnym ogrzewaniu i/lub suszeniu materiałów.

W innym przykładzie wykonania dowolny przenośnik suszący 14 do przenoszenia materiałów w obudowie 10 może zawierać obracalny nachylony cylinder, który może mieć dziurkowaną osłonę, tak aby przy obrocie cylindra materiał był przewracany wzdłuż całej długości cyllndra. Alternatywnie przenośnik może zawierać nachyloną wibrującą platformę albo kanał. W każdym przypadku dowolny przenośnik można podgrzewać, tak jak ogrzewany przenośnik 31 opisany w przykładzie wykonania z fig. 3.

Dowolny przenośnik wlotowy 13 również można podgrzewać, aby ogrzewał wstępnie przenoszony na nim wilgotny materiał.

W dowolnym urządzeniu według wynalazku suszony materiał przenoszony w dół przewodem wylotowym 12 można korzystnie chłodzić przy przenoszeniu go w dolnym odcinku 30 przewodu wylotowego, lub nieco później. Chłodzenie można przeprowadzać dzięki wymianie ciepła ze środkiem chłodzącym, który można zastosować tak, aby przekazywał swoje ciepło do wilgotnego materiału dostarczanego do obudowy suszącej.

W każdym z opisanych przykładów wykonania urządzenie może znajdować się wewnątrz komory próżniowej, aby zmniejszyć ciśnienie i przez to temperaturę, którą ma para wytwarzana z wilgotnego materiału. Umożliwia to suszenie materiału, który nie jest odporny na temperaturę przegrzanej pary w ciśnieniu atmosferycznym, ponieważ zmniejszone ciśnienie wewnątrz komory próżniowej może obniżyć temperaturę przegrzanej pary do poniżej 100°C. W takim urządzeniu po obniżeniu ciśnienia w komorze próżniowej poniżej ciśnienia atmosferycznego za pomocą pompy próżniowej, niskie ciśnienie można utrzymywać dzięki powodowaniu bezpośredniego skraplania się kolejnych porcji pary odprowadzanych z obudowy do postaci wody, która jest przez to wciągana do środka i kolejno wypełnia każdą z przynajmniej dwóch dodatkowych małych komór próżniowych. Tak więc kolejna porcja pary odprowadzona z obudowy 10 jest uwalniana do poprzedzającej małej komory próżniowej, a woda wciągnięta poprzednio w górę do tej poprzedzającej komory próżniowej jest uwalniana w dół i spadając w dół może być wykorzystana do uzyskiwania siły wywołującej ruch. Każda mała ilość nie dającego się skroplić gazu, pozostająca w jednej z małych komór próżniowych może zostać usunięta za pomocą kolejnej małej pompy próżniowej.

W każdym z przykładów wykonania wynalazku kolejne partie różnych materiałów można suszyć oddzielnie w obudowie suszącej, czekając aż każda partia wyjdzie w całości z obudowy przed wprowadzeniem następnej partii innego materiału do pary pozostawionej w obudowie wskutek wysuszenia partii poprzedniej.

176 065

176 065

χ χ χ χ

176 065

FIG 7

176 065

FI 6 2 Π

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims (14)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do ciągłego suszenia wilgotnych materiałów w przegrzanej parze, zawierające obudowę suszącą, w której znajdują się środki do wytwarzania przynajmniej części przegrzanej pary do suszenia wilgotnych materiałów, a ponadto z obudową połączone są przewód wlotowy i wylotowy wyposażone w środki do przenoszenia materiału wzdłuż wspomnianych przewodów, odpowiednio do, z obudowy, i poprzez obudowę, przy czym przynajmniej przewód wylotowy przebiega w dół od miejsca połączenia z obudową i ma otwarty koniec, przez który wspomniany materiał jest usuwany z przewodu, znamienne tym, że z obudową suszącą (10) połączony jest przewód (22) odprowadzający część przegrzanej pary, którego wylot (26) znajduje się poniżej obudowy suszącej (10) i powyżej otwartego końca przewodu wylotowego, zaś wewnątrz przewodu wylotowego (12), między przegrzaną parą a powietrzem zewnętrznym lub innym gazem, znajduje się strefa warstwy oddzielającej, powstającej w wyniku kontaktu pary przechodzącej w dół wzdłuż przewodu wylotowego (12) i zewnętrznego powietrza lub innego gazu przechodzącego w górę wzdłuż przewodu wylotowego (12), przy czym ta strefa warstwy oddzielającej różni się temperaturą i gęstością i znajduje się w zasadzie na poziomie wylotu odprowadzającego przewodu (22), wstrzymując wydostanie się pary z obudowy suszącej (10) i wchodzenie wspomnianego zewnętrznego powietrza lub innego gazu do obudowy suszącej (10) i jednocześnie umożliwiając przenoszenie materiału wzdłuż przewodu wylotowego (12) i poprzez wspomnianą strefę warstwy oddzielającej.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że strefa warstwy oddzielającej znajduje się również w przewodzie wlotowym (11) mającym otwarty koniec i skierowanym w dół od miejsca połączenia z obudową suszącą (10).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że przewód wlotowy (11) i przewód wylotowy (12) stanowią jeden wspólny przewód.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że przewód wlotowy (11) jest wypełniony materiałem przenoszonym wzdłuż tego przewodu wlotowego (11), samoistnie tworzącym barierę dla wydostawania się przegrzanej pary z obudowy suszącej (10) wzdłuż przewodu wlotowego (11).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że środki do wytwarzania przegrzanej pary obejmują źródło ciepła i wentylator do powodowania obiegu gazu wewnątrz obudowy suszącej (10) pomiędzy źródłem ciepła a materiałem do osuszenia w obudowie.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że obudowa susząca (10) zawiera środki do wytwarzania przegrzanej pary, które obejmują zewnętrzne środki do wytwarzania pary, oddzielone od obudowy i przewody do dostarczania wytworzonej zewnętrznie pary do obudowy.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że przewód odprowadzający (22) zawiera skraplacz do skraplania części przegrzanej pary odprowadzonej z obudowy.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że skraplacz znajduje się przy przewodzie wlotowym (11), dla ogrzewania wstępnego, wilgotnego materiału przenoszonego wzdłuż przewodu wlotowego (11).
9. 9. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że przewód odprowadzający (22) zawiera przynajmniej dwa skraplacze połączone w szereg, przy czym jeden ze skraplaczy jest umieszczony przy przewodzie wlotowym (11).
10. 10. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że między skraplaczem, a wilgotnym materiałem przenoszonym wzdłuż przewodu wlotowego (11) znajduje się wentylator do powodowania krążenia ogrzanego gazu.

    176 065
11. 11. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w przewodzie odprowadzającym (22) znajduje się sprężarka do sprężania części przegrzanej pary odprowadzonej tym przewodem z obudowy i do dostarczania jej do skraplacza umieszczonego wewnątrz obudowy suszącej (10), dla ogrzewania wilgotnego materiału w obudowie (10).
12. 12. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że obudowa susząca (10), przewody wlotowy (11) i wylotowy (12) oraz przewód odprowadzający (22) zamknięte są w komorze posiadającej urządzenia do obniżania ciśnienia w komorze poniżej ciśnienia atmosferycznego, dla obniżenia temperatury przegrzanej pary.
13. 13. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że obudowa susząca (10) zawiera sterowane automatycznie elementy uwalniające do uwalniania nadmiaru pary z tej obudowy, przy czym elementy uwalniające zawierają urządzenie sterujące, ograniczające uwalnianie pary z obudowy.
14. 14. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w obudowie suszącej (10) i/lub w przynajmniej jednym przewodzie, wlotowym (11) lub wylotowym (12), zastosowana jest przegroda i/lub deflektor, wyrównujący ciśnienie wewnątrz i nad górnym odcinkiem przewodu lub przewodów.

    * * *