PL192944B1 - Urządzenie do suszenia materiałów sypkich - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do suszenia materialów syp- kich, posiadajace komore wirnikowa, w której jest umieszczony wirnik z pionowa osia obrotu, znamienne tym, ze wirnik (4) ma srodkowa, pozioma powierzchnie i stozkowy plaszcz (22), który jest wzgledem osi obrotu (1) nachylony pod katem 20° do 70°, tak ze powierzchnia czolowa stozkowego plaszcza (22) o wiekszej srednicy jest umieszczona u góry, przy czym stozkowy plaszcz (22) ma co najmniej czesciowo plaskie przepusty gazu w postaci otworów lub sit, a nad wirnikiem (4), na wewnetrznej scianie (6) komo- ry (1), sa umieszczone nieruchomo kierujace lopatki (11). PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do suszenia materiałów sypkich, z miękką i ścieralną warstwą powierzchniową takich jak ziarna, pestki, a także materiały dla przemysłu chemicznego, przemysłu środków żywnościowych i paszowych, techniki agrarnej, farmacji lub innych gałęzi przemysłu.

W praktyce w urządzeniu suszy się specyficznie jednorodne cząstki materiałowe lub o ziarna, na które w poprzednich procesach technologicznych została naniesiona warstwa powłokowa o dowolnej wilgotności. Nanoszenie wilgotnej warstwy powłokowej może następować także równolegle do suszenia w ten sposób, że warstwa powłokowa zostaje suszona podczas nakładania i po nałożeniu. Sypkie materiały mogą stanowić wszelkie trwałe cząstki, części lub elementy, które za pomocą wirnika mogą być wprawione w promieniowo-przestrzenny ruch obiegowy, na przykład granulaty, grudki, ziarna, tabletki, pigułki i inne wszelkie tego rodzaju produkty, które mogą być jednorodne, tworzyć aglomerat lub rdzeń z jedną lub wieloma nałożonymi uprzednio warstwami. Warstwa powłokowa może składać się z jednego materiału lub może być też utworzona z wielu tworzyw.

Zgodnie ze stanem techniki znane są różne sposoby i urządzenia do suszenia granulatów i produktów sypkich.

W urządzeniach do suszenia za pomocą złoża fluidalnego produkt zostaje skontaktowany od dołu gazem osuszającym w taki sposób, że produkt zostaje zawirowany, przy czym powietrze osuszające odprowadza wilgoć od produktów.

Opis JP 07047261 A przedstawia urządzenie do obróbki cząstek za pomocą suszenia złożem fluidalnym, w którym gaz suszący jest prowadzony przez obracającą się, poziomą i przepuszczającą gaz tarczę, przy czym przelot gazu w obszarze zewnętrznym jest większy, aniżeli w pobliżu osi. Cząstki, które znajdują się ponad tarczą, zostają przez obracanie się tarczy przemieszczane promieniowo na zewnątrz i zawirowane za pomocą gazu suszącego.

Obieganie produktów w komorze wirnikowej jest znane na przykład z opisu DE 4411058 C2. Przedstawia on urządzenie do powlekania materiału ziarnistego, zwłaszcza do powlekania ziarna siewnego chemikaliami, jak na przykład zaprawą.

Urządzenie posiada stożkowo ku górze rozszerzoną ścianę boczną wysokoobrotowego cylindra mieszającego, który obraca się wokół osi pionowej. Chemikalia płynne zostają napylone za pomocą urządzeń rozpylających na materiał ziarnisty, znajdujący się w cylindrze mieszającym. Dla lepszego przemieszania materiału ziarnistego w komorze mieszającej, na pierścieniu odprowadzającym powyżej cylindra mieszającego, są umieszczone zagięte skrzydła odprowadzające, które odwracają materiał i sprowadzają go z powrotem w dół do stożkowego cylindra mieszającego. Przy tym skrzydła odprowadzające są ukształtowane w taki sposób, że materiał ziarnisty zostaje zawrócony od zewnętrznego obrzeża cylindra mieszającego z powrotem do środka.

Rozwiązania według stanu techniki posiadają niedogodność polegającą na tym, że produkty wrażliwe wzgl. ziarna nasienne z czułą warstwą powłokową, które co najmniej czasowo posiadają wilgoć a tym samym miękką powierzchnię, są obciążane siłami nacisku i tarcia w taki sposób, że produkty lub warstwy powłokowe zostają w sposób niedopuszczalny uszkodzone.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia do suszenia materiałów sypkich, za pomocą którego materiały sypkie mogą być osuszone w sposób delikatny i skuteczny. Zwłaszcza powinna istnieć możliwość suszenia materiałów sypkich z miękką i ścieralną warstwą powierzchniową.

Urządzenie do suszenia materiałów sypkich według wynalazku, posiadające komorę wirnikową, w której jest umieszczony wirnik z pionową osią obrotu, charakteryzuje się tym, że wirnik ma środkową, poziomą powierzchnię i stożkowy płaszcz, który względem osi obrotu jest nachylony pod kątem 20° do 70°, tak że powierzchnia czołowa stożkowego płaszcza o większej średnicy jest umieszczona u góry, przy czym ten stożkowy płaszcz ma co najmniej częściowo płaskie przepusty gazu w postaci otworów lub sit, a nad wirnikiem, na wewnętrznej ścianie komory, są umieszczone nieruchomo kierujące łopatki. Łopatki kierujące, w przekroju poprzecznym do osi wirnika korzystnie, mają zasadniczo kształt segmentu koła lub spirali, której zewnętrzne końce wychodzą z obwodu wewnętrznej ściany komory wirnikowej w kierunku obrotu wirnika, przy czym styczne wewnętrznej ściany i łopatek kierujących mają w punkcie zetknięcia zasadniczo jednakowe nachylenie, a ich wewnętrzne końce są umieszczone w przybliżeniu w środkowej części promienia wirnika. Wirnik korzystnie jest umieszczony rozłącznie w komorze wirnikowej i do przepływu gazu korzystnie ma perforacje lub sita o różnej średnicy otworów.

PL 192 944 B1

Kierunek przemieszczania materiału jest sterowany przy tym w taki sposób, że poszczególne cząstki materiału zostają przemieszczone promieniowo na zewnątrz i w górę a następnie na zasadzie siły ciężkości opadają z powrotem do wirnika.

Zgodnie z wynalazkiem proces ten może być ulepszony dzięki temu, że powyżej obracającego się wokół osi wirnika w obszarze ściany komory wirnikowej są umieszczone łopatki kierujące, które są zamocowane do wewnętrznej ściany komory wirnikowej, a w przekroju względem osi wirnika posiadają zasadniczo kształt segmentu koła lub spirali, których zewnętrzne końce w kierunku obrotu wirnika wystają z okręgu wewnętrznej ściany komory wirnikowej, przy czym styczne wewnętrznej ściany i łopatek kierujących posiadają w punkcie zetknięcia zasadniczo takie same nachylenie, natomiast ich wewnętrzne końce znajdują się mniej więcej w środkowej części promienia wirnika, tak że obiegający produkt, który pod wpływem energii kinetycznej opuszcza wirnik, stacza się po wewnętrznej stronie łopatek kierujących i opada z powrotem do wirnika.

Według dalszej korzystnej postaci wykonania wynalazku łopatki kierujące mogą mieć mechanizm nastawczy zmiany geometrii łopatek kierujących w kształcie segmentu okręgu wzgl. spirali tak, że urządzenie może być w sposób uniwersalny dopasowane do rozmaitych materiałów o różnej konfiguracji i masie pod względem optymalnej charakterystyki obiegania. Tego rodzaju urządzenia mogą być wykorzystane również do wyrównywania zmieniających się zależności masowych podczas suszenia.

Materiał jest bardzo skutecznie, praktycznie w każdym miejscu, poddany opływowi gazu suszącego i nie jest narażony na szkodliwe obciążenia naciskowe. Rodzaj i prędkość gazu suszącego jak również jego temperatura zostaje każdorazowo odpowiednio dobrana do specyficznych warunków danego materiału.

Urządzenie według wynalazku jest zasadniczo pomyślane jako instalacja wsadowa o działaniu periodycznym, ponieważ suszenie wymaga odpowiedniego czasu. Oznacza to, że suszony materiał zostaje okresowo doprowadzony przez otwór wlotowy do komory wirnikowej, a po odpowiednim czasie trwania procesu zostaje odprowadzony przez otwór wylotowy. Jest jednak także możliwe eksploatowanie urządzenia jako przelotowej instalacji o ruchu ciągłym.

Okazało się przy tym użyteczne rozwiązanie w którym w ścianie komory wirnikowej powyżej szczeliny pierścieniowej, pomiędzy wirnikiem i komorą wirnikową jest umieszczona co najmniej jedna klapa, przez którą w pozycji otwarcia i przy obracającym się wirniku usuwane są wysuszone materiały z komory wirnikowej.

Przy pomocy urządzenia według niniejszego wynalazku mogą być bardzo efektywnie suszone w sposób prosty i delikatny ścierające się materiały. Materiały, a zwłaszcza ich miękkie, pastowate warstwy powłokowe na ziarnach, pestkach, nie zostają podczas suszenia w sposób istotny zdeformowane i w swej zewnętrznej konfiguracji są w wysokim stopniu jednolite.

Zgodnie z wynalazkiem korzystne jest także, jeżeli wirnik jest umieszczony w komorze wirnikowej w sposób wymienialny i posiada perforacje o różnej średnicy otworów lub sita z różną tkaniną sitową.

Przedmiot wynalazku jest poniżej opisany dokładniej w oparciu o przykład wykonania pokazany na załączonym rysunku na którym fig. 1 przedstawia urządzenie według wynalazku w przekroju w ujęciu schematycznym, oraz fig. 2 - przekrój poziomy powyżej łopatek kierujących według fig. 1.

W przykładzie wykonania wynalazku ziarna nasienne o różnej wielkości i różnym kształcie powinny być doprowadzone z warstwą powłokową wzgl. otoczkową i równolegle do tego suszone a następnie suszone ostatecznie.

Zamiast ziaren nasiennych, w przykładzie wykonania, mogą być suszone ich ekwiwalenty, a także materiały dla przemysłu chemicznego, przemysłu środków żywnościowych i paszowych, techniki agrarnej, farmacji lub innych gałęzi przemysłu.

Urządzenie według wynalazku składa się z komory wirnikowej 1z dolną obudową 2, w której jest umieszczony centrycznie na pionowej osi 3 wirnik 4, wykonany częściowo w postaci stożka.

Środkowa część wirnika 4 jest zakryta centryczną tuleją wirnikową 23. Przylegający promieniowo odcinek 24 jest umieszczony poziomo. Mniej więcej w połowie wysokości mieszalnika, umieszczony jest stożkowy płaszcz 22, nachylony pod kątem 50° do osi 3 wirnika.

Zgodnie z wynalazkiem w przykładzie wykonania cały płaszcz stożkowy 22 jest wykonany z blachy dziurkowanej z otworami o średnicy 0,8 mm.

Górne obrzeże 5 wirnika 4 sięga szczelnie aż do wewnętrznej ścianki 6 dolnej obudowy 2.

Napędzający silnik elektryczny 7 wirnika 4 znajduje się poniżej dolnej obudowy 2. Górne obrzeże 5 wirnika 4 i górna krawędź dolnej obudowy 2 są umieszczone zasadniczo w płaszczyźnie 9. Po4

PL 192 944 B1 wyżej tej płaszczyzny 9 jest umieszczony pierścień 10 łopatek kierujących, jak to zostało pokazane w widoku z góry na fig. 2 (przekrój powyżej łopatek kierujących 11 według fig. 1). Dla lepszej przejrzystości zaznaczone są na fig. 1 tylko dwie łopatki kierujące 11.

Powyżej pierścienia 10 łopatek kierujących znajduje się górna obudowa 12, która zamyka od góry komorę wirnikową 1. W górnej obudowie 12 znajduje się otwór doprowadzający 13 dla nanoszonych materiałów, doprowadzenie 14 dla suchego materiału wyjściowego oraz centryczne doprowadzenie 15 dla ciekłego środka wiążącego.

W przykładzie wykonania zgodnie z fig. 2, średnica pierścienia 10 łopatek kierujących ma około 1500 mm, a wokół wewnętrznej ściany tego pierścienia jest umieszczonych sześć łopatek kierujących 11. Te łopatki kierujące 11 mają mniej więcej wysokość równą wysokości pierścienia 10, przy czym zewnętrzne krawędzie 17 są zamocowane bezstopniowo i bez krawędzi do wewnętrznej ścianki 16 pierścienia 10 łopatek kierujących, to znaczy w praktycznym wykonaniu są zaspawane i oszlifowane.

Łopatki kierujące 11 mają w przykładzie wykonania kształt segmentu spirali, przy czym zewnętrzne krawędzie 17 są oddalone od środka a wewnętrzna krawędź 18 jest zbliżona do środka segmentu spirali. Przy tym zamocowanie spirali do wewnętrznej ściany 6 spełnia w zasadzie teoretyczny warunek, że zewnętrzne zakończenia łopatek kierujących 11w kierunku obrotu wirnika 4 wychodzą z okręgu wewnętrznej ściany 6 komory wirnikowej 1w ten sposób, że styczne wewnętrznej ściany 6 i łopatek kierujących 11 w punkcie styku posiadają w zasadzie takie same nachylenie.

Wewnętrzne końce łopatek kierujących 11i krawędzie 18 znajdują się mniej więcej w środkowej części promienia wirnika.

Okazało się korzystne, jeżeli środek łopatek kierujących 11 jest umieszczony nieco ukośnie względem pionowej linii 19 w taki sposób, że dolna krawędź 20 łopatek kierujących 11 jest w kierunku obrotu wirnika 4 dalej ukształtowana, aniżeli górna krawędź 21.

W celu odprowadzenia gotowego produktu z komory wirnikowej 1, w jednej łopatce kierującej 11 znajduje się otwór wyprowadzający, który podczas procesu zasilania i końcowego suszenia zostaje zamknięty za pomocą klapy 25. Klapa 25 może być obrócona wokół punktu obrotu 26, przez co otwór wyprowadzający zostaje otwarty.

Urządzenie według wynalazku zostanie poniżej opisane odnośnie sposobu jego zastosowania.

Jak już wspomniano, ziarna nasienne (pestki) powinny być równomiernie rozprowadzone jako warstwa powlekana wzgl. otoczkowana, tak aby produkt sypki był wytwarzany w jednolitej przestrzennie postaci zewnętrznej. Równolegle i kolejno przy tym uwarstwieniu powinny być suszone ziarna nasienne (pestki).

Warstwa powłokowa zostaje utworzona z proszkowego materiału wyjściowego i płynnego środka wiążącego.

Nanoszenie uwarstwionych ziaren doprowadzanych poprzez otwór doprowadzający 13 do komory wirnikowej 1 następuje w przykładzie wykonania wynalazku przy obracającym się wirniku 4. Bezpośrednio po umieszczeniu ziaren na wirniku 4 zostają one wprawione w ruch o kierunku promieniowo-stycznym, a przez stożkowy płaszcz 22 w zewnętrznym obszarze wirnika narastająco w ruch pionowo styczny.

Materiały wyjściowe do utworzenia warstwy powłokowej zostają następnie powoli i równolegle doprowadzone do ziaren w komorze wirnikowej 1 poprzez doprowadzenia 14 wzgl. 15. Przez doprowadzenie 14 zostaje przy tym wprowadzona w przykładzie wykonania wynalazku sproszkowana celuloza, a przez centralne doprowadzenie 15 płynna celuloza metylowa jako środek wiążący. Doprowadzenie 14 jest wykonane w kształcie łopatki, dzięki czemu sproszkowana celuloza zostaje naniesiona liniowo powyżej wirnika 4 na obiegające pestki.

Centralne doprowadzenie 15 posiada centrycznie obracającą się tarczę odrzutową, która wprowadzoną jako środek wiążący celulozę metylową rozprowadza w kształcie pierścienia kołowego na ziarna. Przez zmianę liczby obrotów tarczy odrzutowej, na przykład sinusoidalną zmianę liczby obrotów, może być praktycznie w sposób istotny zwiększona powierzchnia nanoszenia.

Poniżej wirnika 4 przed wprowadzeniem ziaren zostaje doprowadzony suszący gaz przez obydwa wloty gazu 8. Ten suszący gaz przepływa przez dziurkowaną blachę stożkowego płaszcza 22 jak również przez szczelinę pierścieniową między górnym obrzeżem 5 wirnika 4 a wewnętrzną ścianą 6 dolnej obudowy 2. Strumień suszącego gazu zostaje doregulowany w taki sposób, że poszczególne ziarna, bez nawarstwiania, nie zostają zawirowane, lecz gaz osuszający opływa jednakowo intensywnie przez obiegający produkt. Produkt zostaje przy tym lekko uniesiony, tak że obieganie następuje

PL 192 944 B1 przy znacznie mniejszym obciążeniu powierzchniowym. Specyficzny sposób obiegu gazu, opływającego produkt, umożliwia przy tym bardzo skuteczne suszenie. Produkt zostaje wtedy w sposób oszczędny i skuteczny podsuszony, a następnie zostaje on ostatecznie wysuszony do określonego stopnia wilgotności.

Dzięki centrycznej tulei wirnikowej 23 i promieniowo przylegającemu poziomemu odcinkowi 24 wirnika 4 zagwarantowane jest to, że w każdej pozycji wirnika siła odśrodkowa jest zawsze większa, niż siły adhezyjne materiałów wyjściowych wzgl. częściowo powleczonych ziaren względem siebie i względem wirnika 4.

Jeżeli nie ma tulei wirnikowej 23, to siła rotacyjna w centrum wirnika 4 może mieć teoretycznie wartość zerową i może dojść do zbrylania się częściowo powleczonych ziaren.

Liczba obrotów wirnika 4 jest tak dobrana, że ziarna zostają przemieszczone w wyniku energii kinetycznej poprzez górne obrzeże 5 wirnika 4 aż do pierścienia 10 łopatek kierujących. Ziarna wzgl. pestki częściowo powleczone przemieszczają się z czynnego obszaru łopatek kierujących 11 wzdłużnie bez uderzeń do wewnętrznej powierzchni łopatek kierujących 11, przy czym pionowo-styczny kierunek przemieszczania się ziaren przy wejściu do czynnego obszaru łopatek kierujących 11 zostaje w zasadzie odchylony i jednocześnie skierowany do obszaru centralnego. Po opuszczeniu łopatek kierujących 11 ziarna opadają znowu do wirnika 4, udają się ponownie do obszaru działania wirnika 4 i obieg zaczyna się od nowa.

W wyniku tego procesu technologicznego w urządzeniu według wynalazku dochodzi do bardzo równomiernego, intensywnego obiegu ziaren, przy czym gaz osuszający opływa wszechstronnie ziarna, które obiegają w urządzeniu.

W przeciwieństwie do rozwiązań znanych, podczas całego procesu suszenia ziarna nie uderzają swoimi powierzchniami lub krawędziami o elementy konstrukcyjne suszarni. Ruch ziaren zmienia się oczywiście bardzo silnie w zależności od tego, czy ziarna obiegają w dolnym obszarze łopatek kierujących lub bardziej w obszarze górnym. Podstawowy ruch obiegający pozostaje jednak zawsze taki sam.

Po osiągnięciu wymaganych technologicznie parametrów doprowadzanie materiałów wejściowych zostaje zakończone, a proces obiegu jest prowadzony dalej, aż warstwa powłokowa uzyska wymagany stopień osuszenia.

Urządzenie według wynalazku może być zmieniane w szerokim zakresie.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do suszenia materiałów sypkich, posiadające komorę wirnikową, w której jest umieszczony wirnik z pionową osią obrotu, znamienne tym, że wirnik (4) ma środkową, poziomą powierzchnię i stożkowy płaszcz (22), który jest względem osi obrotu (1) nachylony pod kątem 20° do 70°, tak że powierzchnia czołowa stożkowego płaszcza (22) o większej średnicy jest umieszczona u góry, przy czym stożkowy płaszcz (22) ma co najmniej częściowo płaskie przepusty gazu w postaci otworów lub sit, a nad wirnikiem (4), na wewnętrznej ścianie (6) komory (1), są umieszczone nieruchomo kierujące łopatki (11).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że łopatki kierujące (11), w przekroju poprzecznym do osi (3) wirnika (4), mają zasadniczo kształt segmentu koła lub spirali, której zewnętrzne końce wychodzą z obwodu wewnętrznej ściany (6) komory wirnikowej (1) w kierunku obrotu wirnika (4), przy czym styczne wewnętrznej ściany (6) i łopatek kierujących (11) mają w punkcie zetknięcia zasadniczo jednakowe nachylenie, a ich wewnętrzne końce są umieszczone w przybliżeniu w środkowej części promienia wirnika.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że wirnik (4) jest umieszczony rozłącznie w komorze wirnikowej (1).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że wirnik (4) posiada perforacje lub sita oróżnej średnicy otworów.