RU2326307C1

RU2326307C1 - Pseudoliquid layer dryer with passive nozzle

Info

Publication number: RU2326307C1
Application number: RU2007100047/06A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов (RU); Олег Савельевич Кочетов; Мари Олеговна Кочетова (RU); Мария Олеговна Кочетова; Сергей Савельевич Кочетов (RU); Сергей Савельевич Кочетов; Сергей Сергеевич Кочетов (RU); Сергей Сергеевич Кочетов; Анастаси Витальевна Костылева (RU); Анастасия Витальевна Костылева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2007-01-09
Filing date: 2007-01-09
Publication date: 2008-06-10

Abstract

FIELD: mechanic engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the technique of disperse materials drying in fluidised bed and can be used in dye-making and dye-using industries as well as in food, pharmaceutical, microbiological, chemical and other industries. Pseudoliquid layer dryer with passive nozzle containes drying chamber with injector, gas-distributing lattice in the shape of net packs combined of springs. Springs are situated in one plane and connected with vibrating plates of vibration mechanism. Vibrating plates are installed in drying chamber so that to enable rotating with reference to axis. They are provided with passive nozzles which are notable for additional plates rigidly fixed to vibrating plates and installed in staggered rows. Additional plates are of different length and installed at angle varying from 80...40°. Free peaks of plates situating on the right vibrating plate are directed upwards whereas those plates situating on the left vibrating plates are directed downwards. Trapping system is located in the upper part of the body and includes acoustic system where acoustic sintering of small particles takes place; cyclone and sleeve filter with spout. Injectors are acoustic and include resonator in the shape of toroidal void or at least one spherical void located in the end wall of the body. End wall is directed to distributing head and spherical void is connected with clearance by means of calibrated hole. Clearance is located between vertical hole in the end wall of the body and distributing head rod. At the point of clearance section perpendicular to rod axis its cross-section is annular and distributing head is in the shape of the body with lid represented by flattened cones joint by large foundations. There is a collector in the shape of cylindrical void with annular channel resulting from a combination of external cylindrical surface of hollow rod and coaxial holes with similar diameters made in lid and body of distributing head respectively. Distributing head body is provided with at least, three circular channels for solution discharge being perpendicular to rod axis. Edge of hole is located on conical surface of distributing head lid and pitch angle of lid determines rooted angle of sprayed solution jet.

EFFECT: improvement of drying efficiency.

3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов в кипящем слое и может быть применено в анилинокрасочной, пищевой, фармацевтической, микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.The invention relates to techniques for drying dispersed materials in a fluidized bed and can be applied in aniline-paint, food, pharmaceutical, microbiological, food, chemical and other industries.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сушилка для сушки растворов, суспензий и паст в псевдоожиженном слое по а.с. СССР №370423, F26B 17/10, 1975 г., содержащая корпус с перфорированной неподвижно защемленной газораспределительной решеткой с инертной насадкой, распылитель, вибрационный механизм, выполненный в виде пластин, установленных в корпусе сушилки с возможностью поворота относительно осей, кинематически связанных с кулачком и управляемых им по заданному закону (прототип).The closest technical solution to the claimed object is a dryer for drying solutions, suspensions and pastes in a fluidized bed by.with. USSR No. 370423, F26B 17/10, 1975, comprising a housing with a perforated motionlessly fixed gas distribution grill with an inert nozzle, an atomizer, a vibration mechanism made in the form of plates mounted in the dryer body with the possibility of rotation about axes kinematically connected with the cam and managed by him according to a given law (prototype).

Недостаток прототипа - сравнительно невысокая производительность сушки конечного продукта, так как в известной установке сжижение слоя инертных тел достигается за счет ударных действий вибрирующих пластин. Однако вибрация пластин передается только прилегающему к ним слою инертных тел, поэтому остальная масса слоя сжижается менее интенсивно, что особенно проявляется при работе на установках с большими габаритами.The disadvantage of the prototype is the relatively low productivity of drying the final product, since in a known installation, the liquefaction of a layer of inert bodies is achieved due to the shock effects of the vibrating plates. However, the vibration of the plates is transmitted only to the layer of inert bodies adjacent to them, therefore, the remaining mass of the layer liquefies less intensively, which is especially evident when working on plants with large dimensions.

Технический результат - повышение производительности сушки.The technical result is an increase in drying performance.

Это достигается тем, что в сушилке псевдоожиженного слоя с инертной насадкой, содержащей сушильную камеру с форсункой, газораспределительной решеткой в виде пакета сеток, собранных из пружин, расположенных в одной плоскости и соединенных с вибрирующими пластинами вибрационного механизма, установленных в сушильной камере с возможностью поворота относительно осей, и с инертной насадкой, согласно изобретению на вибрирующих пластинах в шахматном порядке жестко закреплены дополнительные пластины разной длины под углом к вибрирующим пластинам, лежащим в диапазоне, например 80...40°, причем свободные вершины дополнительных пластин у правой вибрирующей пластины обращены вверх, а у левой - вниз, причем в верхней части корпуса расположена система улавливания, включающая в себя акустическую установку, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, циклон и рукавный фильтр с бункером, а форсунка выполнена акустической и содержит резонатор, выполненный в виде тороидальной полости или, по крайней мере, одной сферической полости, расположенной в торцевой стенке корпуса, обращенной к распределительной головке, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием с зазором между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса и стержнем распределительной головки, причем в сечении, перпендикулярном оси стержня, зазор имеет кольцевое сечение, а распределительная головка выполнена в виде корпуса с крышкой в виде усеченных конусов, соединенных большими основаниями, причем в корпусе расположен коллектор в виде цилиндрической полости, соединенный кольцевым каналом, образованным внешней цилиндрической поверхностью полого стержня и соосными с ним отверстиями одинакового диаметра, выполненными соответственно в крышке и корпусе распределительной головки, с, по крайней мере, тремя равномерно размещенными по окружности и перпендикулярными оси стержня каналами для выхода раствора, причем срез отверстий расположен на конической поверхности крышки распределительной головки, угол наклона которой определяет корневой угол факела распыленного раствора.This is achieved by the fact that in a fluidized bed dryer with an inert nozzle containing a drying chamber with a nozzle, a gas distribution grid in the form of a packet of grids assembled from springs located in the same plane and connected to vibrating plates of a vibration mechanism installed in the drying chamber with the possibility of rotation relative to axes, and with an inert nozzle according to the invention, additional plates of different lengths are rigidly fixed to the vibrating plates in a checkerboard pattern at an angle to the vibrating plates In the range of, for example, 80 ... 40 °, and the free vertices of the additional plates at the right vibrating plate are facing up and at the left - down, and in the upper part of the housing there is a trapping system that includes an acoustic unit, where the acoustic agglomeration of small particles, a cyclone and a bag filter with a hopper, and the nozzle is made acoustic and contains a resonator made in the form of a toroidal cavity or at least one spherical cavity located in the end wall of the housing, widened to the distribution head, the spherical cavity being connected by a calibrated hole with a gap between the vertical hole in the end wall of the housing and the distribution head shaft, and in the section perpendicular to the axis of the rod, the gap has an annular section, and the distribution head is made in the form of a truncated housing cones connected by large bases, and in the housing there is a collector in the form of a cylindrical cavity, connected by an annular channel formed by an external cylindrical the surface of the hollow rod and coaxial holes of the same diameter, made respectively in the cover and body of the distribution head, with at least three channels for outlet of the solution uniformly spaced around the circumference and perpendicular to the axis of the rod, the hole cut being located on the conical surface of the distribution cover heads, the angle of which determines the root angle of the spray torch.

На фиг.1 изображена сушилка взвешенного слоя с инертной насадкой, общий вид; на фиг.2 и 3 показаны варианты выполнения решетки, на фиг.4 - схема пневматической форсунки.Figure 1 shows the dryer of the suspended layer with an inert nozzle, General view; Figures 2 and 3 show lattice embodiments; Fig. 4 is a diagram of a pneumatic nozzle.

Сушилка взвешенного слоя с инертной насадкой состоит из сушильной камеры 1 конусообразного прямоугольного сечения, в верхней части которой размещен питатель для паст или пневматическая форсунка 2 для распыления растворов.The dryer of the suspended layer with an inert nozzle consists of a drying chamber 1 of a cone-shaped rectangular section, in the upper part of which there is a feeder for pastes or a pneumatic nozzle 2 for spraying solutions.

Сушильная камера 1 снабжена патрубками ввода 11 и вывода 3 теплоносителя. Внутри камер имеются две (левая и правая) вибрирующие пластины 4, установленные под определенным углом к слою инертного материала, например 30...40°. Вибрирующие пластины 4 на расстоянии примерно ²/₃ от верхнего конца шарнирно закреплены на оси вала 5 в корпусе сушильной камеры, что позволяет им колебаться относительно осей вала 5. На вибрирующих пластинах 4 в шахматном порядке жестко закреплены дополнительные пластины 9 и 10 разной длины под углом к вибрирующим пластинам 4, лежащем в диапазоне, например 80...40°, причем свободные вершины дополнительных пластин 9 и 10 у правой вибрирующей пластины 4 обращены вверх, а у левой (на чертеже не показано) вниз. Дополнительные пластины 9 и 10 служат для более интенсивного перемешивания инертной насадки.The drying chamber 1 is equipped with nozzles of the input 11 and output 3 of the coolant. Inside the chambers there are two (left and right) vibrating plates 4 mounted at a certain angle to the inert material layer, for example, 30 ... 40 °. The vibrating plate 4 at a distance approximately ^_2/3 from an upper end pivotally secured to the shaft 5 in the drying chamber body, allowing them to oscillate about the axes of the shaft 5. At the vibrating plates 4 are rigidly fixed staggered additional plates 9 and 10 of different length at an angle to the vibrating plates 4, lying in the range, for example, 80 ... 40 °, and the free vertices of the additional plates 9 and 10 at the right vibrating plate 4 are facing up, and at the left (not shown) down. Additional plates 9 and 10 serve for more intensive mixing of the inert nozzle.

Нижние концы вибрирующих пластин 4 соединены с газораспределительной решеткой 6, выполненной в виде сетки из металлических пружин, связанных или соприкасающихся между собой. Вибрирующие пластины 4 вместе с пружинной газораспределительной решеткой 6 передают динамические и статические воздействия слою инертного материала и задают ему определенный закон движения, что достигается углом наклона вибрирующих пластин 4, профилем кулачка 7 и числом его оборотов. Кулачок 7 насажен на вал привода (не показан). Кулачок служит для задания определенного, например синусоидального, закона движения вибрирующим пластинам 4 и пружинной газораспределительной решетке 6. Штанги 8, жестко насаженные на оси вибрирующих пластин 4, прижимаются к кулачку 7 пружинами газораспределительной решетки 6.The lower ends of the vibrating plates 4 are connected to a gas distribution grid 6, made in the form of a grid of metal springs connected or in contact with each other. Vibrating plates 4 together with a spring gas distribution grid 6 transmit dynamic and static effects to a layer of inert material and give it a certain law of motion, which is achieved by the angle of inclination of the vibrating plates 4, the cam profile 7 and the number of revolutions. A cam 7 is mounted on a drive shaft (not shown). The cam is used to set a specific, for example, sinusoidal law of motion of the vibrating plates 4 and the spring distribution grid 6. The rods 8, rigidly mounted on the axis of the vibrating plates 4, are pressed against the cam 7 by the springs of the gas distribution grid 6.

В качестве питателя влажного исходного продукта в данном аппарате используется акустическая форсунка (фиг.4), которая содержит полый корпус 16 со стенками, образованными конической и торцевыми поверхностями с размещенным в нем резонатором 24 и полостью 20 для распыливающего агента, поступающего через штуцер 18 в коллектор 17, связанный через отверстия 19 с полостью 20, которая выполнена в виде усеченного конуса с большим и меньшим основанием.As a feeder for the wet initial product in this apparatus, an acoustic nozzle is used (Fig. 4), which contains a hollow body 16 with walls formed by a conical and end surfaces with a resonator 24 and a cavity 20 for a spraying agent passing through the nozzle 18 into the collector 17, connected through holes 19 with a cavity 20, which is made in the form of a truncated cone with a larger and smaller base.

На полом цилиндрическом стержне 22, жестко связанным с корпусом 16, установлена распределительная головка 32 для подачи исходного раствора через штуцер 21, при этом между стержнем 22 и корпусом 16 со стороны меньшего основания усеченного конуса, образующего полость 20, имеется кольцевой зазор 23. Резонатор 24 выполнен в виде тороидальной полости или, по крайней мере, одной сферической полости, расположенной в торцевой стенке корпуса 16, обращенной к распределительной головке 32, причем сферическая полость соединена калиброванным отверстием 25 с зазором 23 между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса 16 и стержнем 22 распределительной головки 32. В сечении, перпендикулярном оси стержня 22, зазор 23 имеет кольцевое сечение, а распределительная головка 32 выполнена в виде корпуса 29 с крышкой 28 в виде усеченных конусов, соединенных большими основаниями. В корпусе распределительной головки 32 расположен коллектор 30 в виде цилиндрической полости, соединенный кольцевым каналом 33, образованным внешней цилиндрической поверхностью полого стержня 22 и соосными с ним отверстиями одинакового диаметра, выполненными соответственно в крышке 28 и корпусе 29 распределительной головки 32, с, по крайней мере, тремя равномерно размещенными по окружности и перпендикулярными оси стержня 22 каналами 27 для выхода раствора. Срез отверстий каналов 27 расположен на конической поверхности крышки 28 распределительной головки 32, угол наклона которой определяет корневой угол факела распыленного раствора.A distribution head 32 is mounted on the hollow cylindrical rod 22, rigidly connected with the housing 16, for supplying the initial solution through the fitting 21, while there is an annular gap 23 between the rod 22 and the housing 16 from the side of the smaller base of the truncated cone forming the cavity 20. Resonator 24 made in the form of a toroidal cavity or at least one spherical cavity located in the end wall of the housing 16 facing the distribution head 32, and the spherical cavity is connected by a calibrated hole 25 to the gap rum 23 between the vertical hole in the end wall of the housing 16 and the shaft 22 of the distribution head 32. In a section perpendicular to the axis of the shaft 22, the gap 23 has an annular cross section, and the distribution head 32 is made in the form of a housing 29 with a cover 28 in the form of truncated cones connected by large grounds. A manifold 30 in the form of a cylindrical cavity is located in the housing of the distribution head 32, connected by an annular channel 33 formed by the outer cylindrical surface of the hollow rod 22 and holes of the same diameter coaxial with it, made respectively in the cover 28 and the housing 29 of the distribution head 32, with at least , three channels 27 evenly spaced around the circumference and perpendicular to the axis of the rod 22 for the exit of the solution. A cut of the openings of the channels 27 is located on the conical surface of the cover 28 of the distribution head 32, the angle of inclination of which determines the root angle of the spray plume.

Резонатор 24 может быть выполнен в виде тороидальной полости, ось которой расположена соосно стержню 22 распределительной головки 32, а его полость соединена, по крайней мере, одним калиброванным отверстием 25 с кольцевым зазором 8 между вертикальным отверстием в торцевой стенке корпуса 16 и стержнем 22 распределительной головки 32. Канал для выхода раствора может быть выполнен в виде радиального кольцевого зазора (на чертеже не показано), лежащего в плоскости, перпендикулярной оси стержня 22 распределительной головки 32, и образованного в ее крышке 28 посредством пластины 26, жестко прикрепленной к стержню 22 перпендикулярно его оси и связанной с крышкой 28, по крайней мере, тремя крепежными элементами 34 с образованием радиального кольцевого зазора.The resonator 24 can be made in the form of a toroidal cavity, the axis of which is located coaxially with the rod 22 of the distribution head 32, and its cavity is connected by at least one calibrated hole 25 with an annular gap 8 between the vertical hole in the end wall of the housing 16 and the rod 22 of the distribution head 32. The channel for the exit of the solution can be made in the form of a radial annular gap (not shown), lying in a plane perpendicular to the axis of the rod 22 of the distribution head 32, and formed in its roofs ke 28 by means of a plate 26, rigidly attached to the rod 22 perpendicular to its axis and connected with the cover 28, at least three fasteners 34 with the formation of a radial annular gap.

Сушилка псевдоожиженного слоя с инертной насадкой работает следующим образом.A fluidized bed dryer with an inert packing works as follows.

В сушильную камеру 1 загружают необходимое количество инертного материала, затем включают привод, от которого вращается кулачок 7. Последний через штанги, насаженные на оси вала 5 вибрирующих пластин 4, передает движение вибрирующим пластинам и газораспределительной решетке 6. Ударно-вибрационные воздействия вибрирующих пластин 4 с дополнительными пластинами 9 и 10 и пружин газораспределительной решетки 6 передаются слою частиц инертного материала, которые, соударяясь, совершают сложные циркуляционные движения в сушильной камере 1. По патрубку 11 подают теплоноситель, который нагревает сушильную камеру 1 и слой инертного материала, при этом сушилка работает по принципу «кипящего слоя» инертного материала. Через пневматическую форсунку 2 в сушильную камеру 1 подают высушиваемый материал, который напыляется или намазывается на верхний слой инертного материала, затем высушивается, скалывается и уходит в систему улавливания: сначала в акустическую установку 12, где происходит акустическая агломерация мелких частиц, а затем в циклон 13 и рукавный фильтр 14 с бункером 15.The required amount of inert material is loaded into the drying chamber 1, then the drive is turned on, from which the cam 7 rotates. The latter, through the rods mounted on the axis of the shaft 5 of the vibrating plates 4, transmits the movement to the vibrating plates and the gas distribution grid 6. Shock-vibration effects of the vibrating plates 4 s additional plates 9 and 10 and the springs of the gas distribution grid 6 are transferred to the layer of particles of inert material, which, when impacted, make complex circulation movements in the drying chamber 1. the jug 11 is supplied with a heat carrier that heats the drying chamber 1 and the inert material layer, while the dryer operates on the principle of a "fluidized bed" of inert material. Through a pneumatic nozzle 2, a material to be dried is fed to the drying chamber 1, which is sprayed or smeared on the upper layer of inert material, then dried, chipped, and sent to a trapping system: first, into an acoustic unit 12, where acoustic agglomeration of small particles takes place, and then into a cyclone 13 and bag filter 14 with hopper 15.

В предложенной установке газораспределительная решетка 6 выполнена в виде пакета сеток, собранных из металлических пружин (фиг.2, 3), связанных или соприкасающихся одна с другой, которые соединены с вибрирующими пластинами.In the proposed installation, the gas distribution grid 6 is made in the form of a packet of grids assembled from metal springs (Figs. 2, 3), connected or in contact with one another, which are connected to the vibrating plates.

Такая газораспределительная решетка позволяет более равномерно ожижать слой инертных тел за счет колебательного движения вибрирующих пластин и воздействия на них сил инерции, возникающих вследствие пульсирующих сжимающе-растягивающих движений газораспределительной решетки. Такая конструкция газораспределительной решетки решает проблему ее очистки при сушке липких материалов. Постоянная регенерация сетчатой решетки происходит в результате постоянного смещения отдельных элементов решетки относительно друг друга в процессе вибрации.Such a gas distribution lattice makes it possible to more evenly liquefy a layer of inert bodies due to the oscillatory movement of the vibrating plates and the influence of inertia on them arising from the pulsating compressive-tensile movements of the gas distribution lattice. This design of the gas distribution grid solves the problem of its cleaning when drying sticky materials. The continuous regeneration of the mesh lattice occurs as a result of the constant displacement of the individual lattice elements relative to each other during vibration.

Акустическая форсунка для распыления жидкостей работает следующим образом. Распыляющий агент, например воздух, подается по штуцеру 18 в коллектор 17, связанный через отверстия 19 с полостью 20, которая выполнена в виде усеченного конуса. Из полости 20 воздух направляется в кольцевой зазор 23 между стержнем 22 и корпусом 16, где встречает на своем пути резонатор 24, выполненный в виде сферической полости, соединенной с зазором 23 посредством калиброванного отверстия 25. В результате прохождения резонатора 24 распыляющим агентом (например воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыляющего агента способствуют более тонкому распылению раствора, подаваемого в распределительную головку 32 через полый стержень 22, из которой раствор подается в виде пленки жидкости, перекрывающей выход распыляющего агента из генератора звуковых колебаний, образованного резонатором 24. Эта пленка дробится под воздействием акустических колебаний воздуха на мелкие капли, в результате чего образуется факел распыленного раствора с воздухом, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности крышки 28 распределительной головки 32.The acoustic nozzle for spraying liquids is as follows. A spraying agent, for example air, is supplied through a nozzle 18 to a manifold 17 connected through holes 19 to a cavity 20, which is made in the form of a truncated cone. From the cavity 20, air is directed into the annular gap 23 between the rod 22 and the housing 16, where it meets a resonator 24 in its way, made in the form of a spherical cavity connected to the gap 23 by means of a calibrated hole 25. As a result of the passage of the resonator 24 with an atomizing agent (for example, air) in the latter, pressure pulsations arise, creating acoustic vibrations, the frequency of which depends on the parameters of the resonator. Acoustic vibrations of the spraying agent contribute to finer spraying of the solution supplied to the distribution head 32 through the hollow shaft 22, from which the solution is supplied in the form of a liquid film blocking the output of the spraying agent from the sound vibration generator formed by the resonator 24. This film is crushed under the influence of acoustic air vibrations into small droplets, as a result of which a torch of a sprayed solution with air forms, the root angle of which is determined by the value of the angle of inclination of the conical the surface of the cover 28 of the distribution head 32.

В результате сушки получают тонкие порошки продуктов с влажностью до 0,8%.As a result of drying, fine powders of products with a moisture content of up to 0.8% are obtained.

Claims

1. A fluidized bed dryer with an inert nozzle, comprising a drying chamber with a nozzle, a gas distribution grid in the form of a packet of grids assembled from springs located in one plane and connected to vibrating plates of a vibration mechanism mounted in the drying chamber with the possibility of rotation about the axes, and with inert nozzle, characterized in that on the vibrating plates staggered rigidly fixed additional plates of different lengths at an angle to the vibrating plates lying in the range e, for example 80 ... 40 °, and the free vertices of the additional plates at the right vibrating plate are facing up, and at the left - down, and in the upper part of the housing there is a trapping system, which includes an acoustic installation where acoustic agglomeration of small particles occurs, a cyclone and a bag filter with a hopper, and the nozzle is made acoustic and contains a resonator made in the form of a toroidal cavity or at least one spherical cavity located in the end wall of the housing facing the distributor the head, the spherical cavity being connected by a calibrated hole with a gap between the vertical hole in the end wall of the housing and the rod of the distribution head, moreover, in a section perpendicular to the axis of the rod, the gap has an annular section, and the distribution head is made in the form of a housing with a cover in the form of truncated cones, connected by large bases, and in the housing there is a collector in the form of a cylindrical cavity, connected by an annular channel formed by the outer cylindrical surface of the hollow rod and coaxial holes with it of the same diameter, made respectively in the cover and body of the distribution head, with at least three channels for outlet of the solution evenly spaced around the circumference and perpendicular to the axis of the rod, and a hole cut is located on the conical surface of the distribution head cover, angle the slope of which determines the root angle of the spray torch.

2. The dryer according to claim 1, characterized in that the axis of the toroidal cavity of the resonator is aligned with the rod of the distribution head, and the cavity is connected by at least one calibrated hole with an annular gap between the vertical hole in the end wall of the housing and the rod of the distribution head.

3. The dryer according to claim 1, characterized in that the channel for the exit of the solution is a radial annular gap lying in a plane perpendicular to the axis of the rod of the distribution head and formed in its lid by means of a plate rigidly attached to the rod, perpendicular to its axis, and connected with a cover with at least three fasteners with the formation of a radial annular gap.