RU2150058C1

RU2150058C1 - Device for low-temperature dehydration of organic materials in vacuum

Info

Publication number: RU2150058C1
Application number: RU99101306A
Authority: RU
Inventors: Л.К. Ковалев; Е.Л. Веселова; Н.Л. Ковалева
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "Научно-экспертное общество "Эльтрон"
Priority date: 1999-01-19
Filing date: 1999-01-19
Publication date: 2000-05-27

Abstract

FIELD: material treatment processes. SUBSTANCE: device has vacuum chamber accommodating organic product mounting and conveying parts arranged therein in tiers, heating system, and organic material charging and discharging units. Vacuum chamber is assembled of set of sealed sections each built up of two shells; parts are made in the form of piled disks with blades, hollow boards being placed in-between; disks have tubular coolant ducts; disk hollow is filled with heat-conducting material and communicates with mentioned material expansion device. Hollow disk may be C-shaped and its tubular components may be formed by radial ribs provided with holes. EFFECT: improved drying of organic material; simplified design and reduced material input. 5 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к технологическим процессам обработки вещества и материалов, в частности к устройствам для низкотемпературного обезвоживания органических веществ. The invention relates to technological processes for the processing of substances and materials, in particular to devices for low-temperature dehydration of organic substances.

Известна установка для низкотемпературной вакуумной сушки органических веществ, содержащая вакуумную камеру с размещенными в ней транспортирующим узлом с ведущими и ведомыми барабанами, нагревательными элементами, узлами загрузки и выгрузки, причем транспортирующий узел выполнен в виде размещенных внутри камеры ленточных транспортеров, оси барабанов которых расположены по вертикали в шахматном порядке, а узел загрузки выполнен в виде ленточного транспортера, расположенного на выходе камеры и снабжен патрубками с затвором, а над окном узла загрузки дополнительно размещены вакуумный шлюз с установленным в нем шнеком (патент RU N 2064143 по кл. F 26 B 5/06 от 21.07.1993 г.). A known installation for low-temperature vacuum drying of organic substances, containing a vacuum chamber with a transporting unit located in it with leading and driven drums, heating elements, loading and unloading units, the conveying unit is made in the form of conveyor belts located inside the chamber, the axes of the drums of which are located vertically in a checkerboard pattern, and the loading unit is made in the form of a conveyor belt located at the outlet of the camera and equipped with nozzles with a shutter, and above the window m loading unit further has a vacuum lock mounted therein a screw (patent RU N 2064143 tml. F 26 B 5/06 from 21.07.1993 g).

Недостатком данного устройства является относительно низкая эффективность системы теплопередачи и теплозащиты вакуумной камеры, малый поверхностный контакт нагревательного элемента с поверхностью лотка, что ограничивает выбор необходимого для работы теплоносителя, кроме того, состав продукта после сушки не соответствует составу исходного продукта. The disadvantage of this device is the relatively low efficiency of the heat transfer system and thermal protection of the vacuum chamber, the small surface contact of the heating element with the surface of the tray, which limits the choice of coolant necessary for operation, in addition, the composition of the product after drying does not match the composition of the starting product.

Наиболее близким техническим решением по отношению к заявляемому устройству является установка для низкотемпературной вакуумной сушки органических веществ, содержащая вакуумную камеру, внутри которой поярусно расположены узлы транспортировки в виде замкнутых транспортеров, под каждый из которых размещен нагреватель, узлы загрузки и разгрузки органического материала, причем устройство снабжено системой предварительного подогрева исходного органического вещества, вибраторами, установленными между ветвями каждого транспортера, и конденсационной камерой с конденсационными панелями и системой трубопроводов и элементов, обеспечивающих сбор воды в процессе сушки исходного органического материала (патент RU N 2061936 по кл. P 26 B 5/06 от 10.06.1996 г.). The closest technical solution in relation to the claimed device is an installation for low-temperature vacuum drying of organic substances, containing a vacuum chamber, inside which conveyor units in the form of closed conveyors are belly-mounted, under each of which is a heater, nodes for loading and unloading organic material, the device being equipped with preheating system of the initial organic matter, vibrators installed between the branches of each conveyor, and a condensation chamber with condensation panels and a system of pipelines and elements ensuring the collection of water during the drying of the starting organic material (patent RU N 2061936 according to class P 26 B 5/06 of 06/10/1996).

Недостатком данного устройства является большая металло- и материалоемкость, относительно низкая эффективность системы теплопередачи и теплозащиты вакуумной камеры, использование относительно высоких температур сушки может изменять состав конечного сухого продукта, снижая его качество. The disadvantage of this device is the large metal and material consumption, the relatively low efficiency of the heat transfer system and thermal protection of the vacuum chamber, the use of relatively high drying temperatures can change the composition of the final dry product, reducing its quality.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении качества сушки органического материала, упрощении устройства, снижении его металло- и материалоемкости. The problem to which the claimed invention is directed, is to improve the drying quality of organic material, simplify the device, reduce its metal and material consumption.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в установке для низкотемпературного обезвоживания органических веществ в вакууме, содержащей вакуумную камеру, в которой поярусно расположены элементы для размещения и транспортировки органического продукта, систему нагрева, узел загрузки исходного материала и узел выгрузки готового продукта, вакуумная камера выполнена из набора герметичных секций, каждая из которых выполнена из двух оболочек, внешней и внутренней, образующих замкнутое пространство с возможностью его откачки, либо заполнения теплоносителя, внешняя оболочка снабжена концентричными кольцевыми ребрами жесткости, причем элементы органического продукта выполнены в виде расположенных друг над другом и закрепленных на валу дисков с лопатками и неподвижных полых дисков, расположенных между дисками с лопатками и снабженных трубчатыми каналами для теплоносителя, при этом полость диска заполнена теплопроводящим веществом и соединена с компенсатором расширения теплопроводящего вещества, выполненного в виде гибкого объемного элемента, причем полый диск может быть выполнен в виде двух половин, герметично соединенных между собой, а трубчатые концентрические каналы образованы симметричными поверхностями, предварительно сформированными на накладываемых друг на друга половинах полого диска, при этом в промежутках между трубчатыми каналами размещены замковые соединения, а на внешней стороне донной части полый диск снабжен гребенками в виде пружинных лепестков, соприкасающихся с поверхностью диска элемента транспортировки. Кроме того, полый диск может быть выполнен в виде C-образной формы, а внутренние трубчатые каналы могут быть образованы радиально расположенными жесткими ребрами с выполненными в них отверстиями. The specified technical result is achieved due to the fact that in the installation for low-temperature dehydration of organic substances in a vacuum, containing a vacuum chamber, in which elements for placing and transporting the organic product, a heating system, a source material loading unit and a finished product unloading unit, a vacuum chamber are tiered made of a set of sealed sections, each of which is made of two shells, external and internal, forming a closed space with the possibility of its opening of the tab, or filling the coolant, the outer shell is provided with concentric annular stiffening ribs, and the elements of the organic product are made in the form of disks with blades located on top of each other and mounted on the shaft and fixed hollow disks located between the blades with blades and provided with tubular channels for the coolant, this cavity of the disk is filled with a heat-conducting substance and connected to the expansion joint expansion of the heat-conducting substance, made in the form of a flexible volumetric element, and the hollow disk can be made in the form of two halves hermetically connected to each other, and the tubular concentric channels are formed by symmetrical surfaces previously formed on the halves of the hollow disk superimposed on each other, while in the spaces between the tubular channels lock joints are placed, and on the outside of the bottom parts of the hollow disk is equipped with combs in the form of spring petals in contact with the surface of the disk of the transport element. In addition, the hollow disk can be made in the form of a C-shaped, and the inner tubular channels can be formed by radially spaced rigid ribs with holes made in them.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства для низкотемпературного обезвоживания органических веществ в вакууме. In FIG. 1 shows a General view of a device for low-temperature dehydration of organic substances in vacuum.

На фиг. 2 - общий вид секции вакуумной камеры. In FIG. 2 is a general view of a section of a vacuum chamber.

На фиг. 3 - позиции размещения лопаток диска, закрепленного на валу. In FIG. 3 - position of the blades of the disk mounted on the shaft.

Фиг. 4 иллюстрирует перемещение обрабатываемого продукта по поверхности полого диска и диска, закрепленного на валу. FIG. 4 illustrates the movement of a workpiece over the surface of a hollow disk and a disk mounted on a shaft.

Фиг. 5 - вариант выполнения полого диска с теплопроводящим веществом и траекторией теплоносителя по трубчатым каналам. FIG. 5 is an embodiment of a hollow disk with a heat-conducting substance and a heat carrier path through tubular channels.

Фиг. 6 - вариант выполнения полого C-образного диска с теплопроводящим веществом и траекторией теплоносителя по трубчатым каналам. FIG. 6 is an embodiment of a hollow C-shaped disk with a heat-conducting substance and a heat carrier path through tubular channels.

Фиг. 7 - вариант выполнения полого диска с ребрами, в которых выполнены отверстия для теплоносителя. FIG. 7 is an embodiment of a hollow disk with ribs in which openings for the coolant are made.

Устройство для низкотемператуного обезвоживания органических веществ в вакууме содержит вакуумную камеру 1, состоящую из набора секций 2, в каждой из которых размещены секции 3 дисков 4 с отверстиями и размещенными на них лопатками 5. В промежутках между дисками 4 с рядами лопаток 5 размещаются полые диски 6, снабженные трубчатыми каналами 7 и рядами гребенок пружинных лепестков 8, при этом полые диски 6 объединяются в секции 9, неподвижно смонтированные внутри секций 2 вакуумной камеры 1. Секции 3 соединены между собой и закреплены на приводном валу 10 с уплотнителем 11, при этом приводной вал смонтирован на подшипниковой опоре 12 и соединен при помощи муфты 13 с приводом 14. Внутри вакуумной камеры имеется бункер 15, по внутренней поверхности которого могут скользить лопасти 16 узла выгрузки готового продукта. Лопасти 16 закреплены на приводном валу 10 и имеют возможность вращаться от единого привода 14. В верхней части вакуумной камеры имеется герметичная крышка 17 с патрубком 18, соединенным с узлом загрузки 19 исходного органического продукта. Узел загрузки может быть выполнен в виде трубопроводной системы, по которой при помощи насоса подается исходный продукт. На крышке 17 размещается патрубок 20 для откачки внутреннего объема вакуумной камеры 1, а внутри камеры размещается система нагрева 21, теплоносители которой размещаются в трубчатых каналах 7 полых дисков 6. Стенки секций 2 вакуумной камеры выполнены в виде двух половин, внешней оболочки 22 и внутренней оболочки 23, при этом внешняя оболочка 22 снабжена концентричными кольцевыми ребрами жесткости 24, а полость между оболочками 22 и 24 через патрубок 25 откачивается при помощи вакуумной системы (не показана) или же заполняется постоянно обновляемым теплоносителем. A device for low-temperature dehydration of organic substances in a vacuum contains a vacuum chamber 1, consisting of a set of sections 2, in each of which sections 3 of the disks 4 with holes and blades 5 placed on them are placed. Hollow disks 6 are placed between the disks 4 with the rows of blades 5 equipped with tubular channels 7 and rows of dies of spring petals 8, while the hollow discs 6 are combined into sections 9, fixedly mounted inside sections 2 of the vacuum chamber 1. Sections 3 are interconnected and mounted on the drive ALU 10 with the sealant 11, the drive shaft mounted on the bearing support 12 and is connected by a coupling 13 with a drive 14. Inside the vacuum chamber there is a hopper 15, along the inner surface of which can slide blade assembly 16 of unloading the finished product. The blades 16 are mounted on the drive shaft 10 and can rotate from a single drive 14. In the upper part of the vacuum chamber there is a sealed cover 17 with a pipe 18 connected to the loading unit 19 of the original organic product. The loading unit can be made in the form of a piping system, through which a source product is supplied by a pump. A nozzle 20 is placed on the lid 17 for pumping out the internal volume of the vacuum chamber 1, and a heating system 21 is placed inside the chamber, the coolants of which are placed in the tubular channels 7 of the hollow disks 6. The walls of the sections 2 of the vacuum chamber are made in two halves, the outer shell 22 and the inner shell 23, while the outer shell 22 is provided with concentric annular stiffeners 24, and the cavity between the shells 22 and 24 through the pipe 25 is pumped out using a vacuum system (not shown) or it is filled with constantly updated bearer.

Секции вакуумной камеры теплоизолируются при помощи теплоизолирующих съемных колец 26. В нижней части камеры на бункере 15 смонтирован шлюз 27, под которым располагается конвейер 28. Герметичная секция 2 включает в себя несколько дисков 4 и столько же полых дисков 6. Диски 4 закреплены на корпусе 29 в виде трубы, а полые диски в указанной секции закреплены на кронштейнах 30, которые через пружинные элементы 31 базируются на опорах 32 секции 2. На торцевых плоскостях полых дисков 6 и дисков 4 выполнены отверстия 33, через которые обрабатываемый продукт может проваливаться на ниже расположенные диски 4 и 6, причем диски 4 через базовые площадки соединяются между собой болтами 34, а секции 2 снабжены фланцем 35, при помощи которого отдельные секции 2 камеры соединяются между собой, образуя вакуумную камеру 1. The sections of the vacuum chamber are insulated using heat-insulating removable rings 26. In the lower part of the chamber on the hopper 15, a gateway 27 is mounted under which the conveyor 28 is located. The pressurized section 2 includes several disks 4 and the same number of hollow disks 6. The disks 4 are mounted on the housing 29 in the form of a pipe, and the hollow disks in the indicated section are fixed on brackets 30, which are based on the supports 32 of the section 2 through the spring elements 31. The holes 33 are made on the end planes of the hollow disks 6 and disks 4, through which the processed product Jet fall below disposed on wheels 4 and 6, wherein the wheels 4 via the base platform are interconnected by bolts 34, and the sections 2 are provided with a flange 35, by which the individual sections 2 are interconnected chambers forming a vacuum chamber 1.

Лопатки 5 дисков 4 имеют различную высоту (I, III, V, VII) и могут быть выполнены в виде грабель также различной высоты (II, IV, VI, VIII). Полый диск 6 (фиг. 5) заполнен теплопроводящим веществом 36, а трубчатые каналы представляют собой набор концентричных трубопроводов 37 со входом и выходом в виде штуцера 38, герметично соединенного с внешней системой нагрева. Внутренняя поверхность полого диска 6 соединяется с гибким объемным элементом 39, выполненного в виде сильфона, имеющему возможность компенсировать расширение теплопроводящего вещества 36. The blades 5 of the disks 4 have different heights (I, III, V, VII) and can be made in the form of rakes of different heights (II, IV, VI, VIII). The hollow disk 6 (Fig. 5) is filled with a heat-conducting substance 36, and the tubular channels are a set of concentric pipelines 37 with an inlet and an outlet in the form of a fitting 38, hermetically connected to an external heating system. The inner surface of the hollow disk 6 is connected with a flexible volumetric element 39, made in the form of a bellows, with the ability to compensate for the expansion of the heat-conducting substance 36.

Полый диск 6 может быть выполнен в виде C-образного диска для удобства съема с корпуса 29 и состоит из двух половин 40 и 41, герметично соединенных между собой в месте стыка 42, например при помощи сварки. Трубчатые каналы в этом варианте образованы симметричными поверхностями, предварительно сформированными на накладываемых друг на друга верхней и нижней половинах диска. В промежутках между трубчатыми каналами размещаются замковые соединения 43 в виде Т-образных пазов и выступов. Трубчатые каналы 7 также имеют штуцеры 38. На фиг. 6 стрелками показан траектория, которая определяется предварительно сформированными каналами 7 и герметичными пробками 44. The hollow disk 6 can be made in the form of a C-shaped disk for ease of removal from the housing 29 and consists of two halves 40 and 41, tightly interconnected at the junction 42, for example by welding. Tubular channels in this embodiment are formed by symmetrical surfaces previously formed on the upper and lower halves of the disk superimposed on one another. In the spaces between the tubular channels, the lock joints 43 are placed in the form of T-shaped grooves and protrusions. The tubular channels 7 also have fittings 38. In FIG. 6, the arrows show the trajectory, which is determined by preformed channels 7 and sealed plugs 44.

Полый диск, представленный на фиг. 7, образован собственно диском 45, обечайкой 46 и нижним основанием 47. Между плоскостями диска 45 и нижним основанием 47 размещены жесткие ребра 48, герметично соединенные с верхней и нижней плоскостью диска. The hollow disk shown in FIG. 7, is formed by the disk 45 itself, the ring 46 and the lower base 47. Between the planes of the disk 45 and the lower base 47 there are rigid ribs 48 sealed to the upper and lower plane of the disk.

В ребрах 48 выполнены отверстия, через которые проходит теплоноситель, заполняющий все свободное пространство 49 между ребрами 48. Траектория движения теплоносителя показана стрелками 50. Openings are made in the ribs 48 through which the coolant passes, filling the entire free space 49 between the ribs 48. The path of the coolant is shown by arrows 50.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Исходный органический продукт при помощи узла загрузки 19 через патрубок 18 поступает в верхнюю секцию 9 полых дисков, и после откачки камеры до требуемого давления секции дисков 4 при помощи приводного вала 10 приводятся во вращение. Диски 4 с рядами лопаток 5, захватывая обрабатываемый продукт 51 на разную глубину, по ходу своего движения перемещают его к отверстиям в полых дисках 6, а ряды гребенок 8 перемещают обрабатываемый продукт на поверхность диска 4. Вращение секции дисков 4 позволяет непрерывно перемешивать, разгребать обрабатываемый продукт и перемещать его с верхнего ряда дисков 4 и полых дисков 6 к дискам, расположенным ниже, собирая при помощи лопастей 16 готовый продукт в бункере 15. Обрабатываемый продукт и вся конструкция дисков 4 и 6 нагреваются до требуемой рабочей температуры при помощи системы нагрева 21, теплоносители которого размещаются в трубчатых каналах полых дисков 6. Выгрузка готовой продукции осуществляется через шлюз 27 на конвейер 28. The initial organic product through the loading unit 19 through the pipe 18 enters the upper section 9 of the hollow disks, and after pumping the chamber to the required pressure, the sections of the disks 4 are driven into rotation by the drive shaft 10. Disks 4 with rows of blades 5, capturing the processed product 51 to different depths, move it to the holes in the hollow disks 6 in the course of their movement, and rows of combs 8 move the processed product to the surface of the disk 4. Rotating the disk section 4 allows you to continuously mix, rake the processed product and move it from the upper row of disks 4 and hollow disks 6 to the disks located below, using finished blades 16 to collect the finished product in the hopper 15. The processed product and the entire design of disks 4 and 6 are heated to the required temperature temperature using heating system 21, the coolant which is placed in the tubular channels of the hollow disks 6. Unloading of finished products through the gateway 27 to the conveyor 28.

Благодаря тому что обработка исходного органического материала осуществляется в вакууме при температуре от 55 до 130^oC, происходит разделение исходного материала на конечный продукт влажностью от 1% до 55%, технически чистую воду, пригодную для повторного использования, и незначительный газообразный выброс. При этом состав готового продукта (минеральные составляющие) соответствует составу исходного продукта, т.е. по существу происходит лишь обезвоживание исходного продукта с сохранением всех минеральных компонентов.Due to the fact that the processing of the starting organic material is carried out in vacuum at a temperature of from 55 to 130 ^o C, there is a separation of the starting material into the final product with a moisture content of 1% to 55%, technically pure water suitable for reuse, and a slight gaseous emission. At the same time, the composition of the finished product (mineral components) corresponds to the composition of the initial product, i.e. essentially, only the dehydration of the starting product occurs with the preservation of all mineral components.

Claims

1. Device for low-temperature dehydration of organic substances in vacuum, containing a vacuum chamber, in which elements for placing and transporting the organic product, a heating system, a feed unit for loading the starting material and a unit for unloading the finished product are tiered, characterized in that the vacuum chamber is made of a set of tight sections, each of which is made of two shells, external and internal, forming a closed space with the possibility of pumping it out, or filling it with a coolant, in The outer shell is provided with concentric annular stiffeners, the elements being made in the form of disks with vanes located on top of one another and mounted on the shaft and fixed hollow disks located between the disks with vanes and provided with tubular channels for the coolant, while the disk cavity is filled with a heat-conducting substance and connected with expansion joint expansion of a heat-conducting substance, made in the form of a flexible volumetric element.

2. The device according to claim 1, characterized in that the hollow disk is made in the form of two halves hermetically connected to each other, and the tubular concentric channels are formed by symmetrical surfaces previously formed on the halves of the hollow disk superimposed on each other, and in between the tubular channels lock connections are placed.

3. The device according to claim 1, characterized in that the hollow disk on the outside of the bottom is equipped with combs in the form of spring petals in contact with the surface of the disk mounted on the shaft.

4. The device according to claim 2, characterized in that the hollow disk is made C-shaped.

5. The device according to claim 2, characterized in that the tubular channels of the hollow disk are formed by radially spaced ribs with holes made in them.