Пристрій для сушіння сипучих матеріалів

1. Пристрій для сушіння сипучих дисперсних матеріалів електромагнітним полем високої частоти, що містить генератор високої частоти, випромінювач якого виконаний у вигляді стержня, що проходить через отвір торця електропровідної сушильної камери, виконаної у вигляді порожнистого тіла обертання, який зв'язаний з генератором високої частоти через узгоджувальний пристрій, а C2 2 (19) 1 3 75206 4 збуджується мікрохвильовим генератором і видаром високої частоти через погоджувальний прилення вологи за допомогою вакууму, що створюстрій, а також систему вакуумування сушильної ється вакуумним насосом. камери і дренажну систему для витягу водяної Даний спосіб і реалізуючий його пристрій не пари і стоку конденсату. При цьому, сушильну казабезпечує ефективну якість сушіння дисперсних меру у вигляді тіла обертання, виконано з електматеріалів, що володіють високим питомим поглиропровідного матеріалу та забезпечено фланцем нанням в діапазоні мікрохвиль, тому для ефектив(в описі вказаного патенту - плита 1) з центрального збудження резонатора об'єм матеріалу, що ним отвором; а випромінювач у вигляді стержня, висушується, не повинен перевищувати 10% від виконано довжиною L, рівною чверті хвилі об'єму камери. Отже, для підвищення продуктив(L= в/4), та розташовано в отворі плити. Крім того, ності пристрою потрібно створення великих камер, систему вакуумування сушильної камери виконано або збільшення їх кількості, що пов'язано з висоу вигляді приводної кришки, пов'язаної вертикалькими витратами на матеріали та обладнання виними лопатками з нижнім кільцем по її периметру. робничих площ. Недоліком пристрою є різке змеЗгідно з способом сушіння, реалізованим в даншення температури речовини, що нагрівається, з ному пристрої, сушіння здійснюється шляхом наглибиною, що приводить до необхідності обертангріву сипучого матеріалу, вміщеного в контейнер ня контейнера, що пов'язано з ускладненням його всередині сушильної камери, електромагнітним конструкції і руйнуванням сипучих матеріалів при полем НВЧ діапазону при витягуванні вологи, що їх перемішуванні. утворюється під дією вакууму, що створюється Відомо також інші способи та пристрої для різлопатками, що обертаються, та які діють подібно них варіантів сушіння дисперсних речовин в полях відцентровому насосу. надвисоких та високих (НВЧ, ВЧ) і інфрачервоного Приведений спосіб і реалізований на його базі (ГЧ) діапазонів із застосуванням вакуумування, пристрій приймається за прототип. холодильних установок і місткостей для збору Недоліком даного способу сушіння і реалізуюконденсату [дивись, „Звіт про патентні дослідженчого його пристрою є нерівномірність нагріву реня "Способи і пристрої для впливу фізичними чинчовини, що має відносно великі діелектричні втраниками", IРЭ НАН України, 2002р. Н. рук., Проф. ти по глибині, що приводить до необхідності його Ківва Ф.В.]. механічного перемішування і, отже, до його частЗагальним недоліком цих способів та пристрокового руйнування. їв, запропонованих в НВЧ діапазоні, є нерівномірНедоліком цього пристрою є низька якість суність розподілу поля по глибині речовини, а спрошіння, яка зумовлена тим, що нагрів ведуть електба її усунення за рахунок ускладнення конструкції ромагнітним полем в НВЧ діапазоні всередині суобертання, або струшування камери, приводить шильної камери в контейнері з матеріалом, що до механічного руйнування сипучих матеріалів. висушується, внаслідок чого при збільшенні об'єму У сушильних пристроях, в яких джерело елекзавантаження камери виникають труднощі при тромагнітної енергії виконане в ВЧ діапазоні, дизбудженні камери, як об'ємного резонатора, і нерівись наприклад, опис [до АС. СРСР №391045, вномірності розподілу інтенсивності НВЧ поля F26603/34, 1948р.], на винахід " Сушильний привсередині контейнера. Нерівномірність електромастрій", як правило, досягається більш висока рівгнітного поля в НВЧ діапазоні залежить від співномірність сушіння по глибині, однак конструкції відношення між об'ємом (масою) матеріалу, що сушильних камер, що використовуються, виконані висушується, загальним об'ємом камери і діелекту вигляді конденсатора або електродів, допускаричними втратами (tg ) в матеріалі, що зростає в ють випромінювання ВЧ сигналів з цих камер, що міру зростання частоти [дивись, Пюшнер Г., Нагрів приводить до впливу інтенсивних потоків електроенергією НВЧ (переклад з англ.), "Енергія", М, магнітних хвиль на оператора і перевищенню гра1968р.]. нично - допустимих рівнів (ГДР), що встановлюОскільки досягнення компромісу між зазначеються нормативними документами. ними параметрами достатньо складне, то звичайУ сушильних пристроях, що використовують но застосовують обертання дна камери з матеріавипромінювання ІЧ діапазону, або продування лом, що висушується, що ускладнює конструкцію, теплого повітря через речовину, процеси сушіння але не усуває нерівномірності поля, а отже і нагріістотно сповільнюються в зв'язку з переважанням вання матеріалу. механізму передачі тепла внаслідок низької тепНерівномірність нагріву речовини зумовлена лопровідності матеріалу над механізмом швидкого особливістю ЕМВ НВЧ діапазону проникати в маоб'ємного розсіяння електромагнітного випромінютеріал з поглинанням на глибину e- x, де вання (ЕМВ) в матеріалі, що має як правило високі х - глибина проникнення; діелектричні втрати [дивись, наприклад, Пюшнер - питомі втрати на одиницю довжини в дБ, Г., Нагрів енергією НВЧ (переклад з англ.), "Енерщо зростають із зростанням частоти. гія", М, 1968р]. Таким чином, дія НВЧ слабшає в міру проникНайбільш близьким по суті до запропонованонення в глибокі шари матеріалу, що висушується, го є винахід [згідно з патентом РФ №2036398, кл. якщо втрати в матеріалі (tg ) значні. Крім того, МКВ F26ВЗ/347 на "Пристрій для сушіння матеріаконструкція, що розглядається, допускає витік НВЧ лів"], який містить генератор високої частоти, вивипромінювання за межі камери завдяки тому, що промінювач якого виконаний у вигляді стержня, що її стінки не монолітні. Витік НВЧ має шкідливий проходить через отвір торця електропровідної вплив на навколишнє середовище і, особливо, на сушильної камери, виконаної у вигляді порожнисоператорів установки. того тіла обертання, який пов'язаний з генератоВ основу винаходу, що пропонується, постав 5 75206 6 лена задача розробки пристрою для сушіння сипупеченого щонайменше трьома подовжніми ребрачих дисперсних матеріалів, переважно сорбентів, ми у вигляді трикутників, основи яких направлені виготовлених на основі природних цеолітів, або до генератора дозволяє забезпечити рівномірність синтетичних речовин, що використовуються при температурного режиму в сушильній камері. очищенні трансформаторних мастил від вологи, Заявлений винахід пояснюють креслення, що при забезпеченні підвищення якості сушіння сордодаються, на яких схематично зображено: бентів та відсутності випромінювання ЕМВ в наФіг.1 - пристрій для сушіння сипучих мАвколишній простір, а також зменшенні механічного теріалів; руйнування сорбентів, що регенеруються. Фіг.2 - вид А по Фіг.1; Вирішення поставленої задачі забезпечує Фіг.3 - розріз Б-Б по Фіг.1; пристрій для сушіння сипучих дисперсних матеріФіг.4 - варіант пристрою з конічною камерою; алів електромагнітним полем високої частоти (ВЧ), Фіг.5 - спрощена електрична модель сушильщо містить генератор високої частоти, випромінюної камери; вач якого виконаний у вигляді стержня, що прохоЗгідно винаходу, пристрій для сушіння сипучих дить через отвір торця електропровідної сушильматеріалів електромагнітним полем високої частоної камери, виконаної у вигляді порожнистого тіла ти містить сушильну камеру 1 (Фіг.1), виконану у обертання, який зв'язаний з генератором високої виді тіла обертання із електропровідного матеріачастоти через погоджувальний пристрій, а також лу, яка має фланець 2 з центральним отвором 3, систему вакуумування сушильної камери і дреназасіб для нагрівання матеріалів електромагнітним жну систему для витягування водяної пари і стоку полем ВЧ, який містить в собі генератор 4 (Фіг.1, конденсату, в якому відрізняючими ознаками є те, 2), випромінювач якого виконаний у вигляді стрижщо сушильна камера забезпечена з обох торців ня 5 і розташований у отворі 3, засіб для створенгерметичними знімними фланцями, один з яких ня вакууму 6 у камері 1, з'єднаний з останньою містить центральний отвір, в якому розміщений через запірний вентиль 7. Камера може бути занесиметричний укорочений випромінювач КХ діабезпечена патрубками для засипання матеріалу та пазону, а діаметри камери і/або випромінювача для видалення останнього, або виконана з гермемають змінний по висоті перетин, при цьому діатичними знімними фланцями. Випромінювач 5 метр сушильної камери і її довжина менше довжи(Фіг.1) виконаний довжиною, меншою довжини ни хвилі КХ діапазону в матеріалі, що висушуєтькамери 1, причому випромінювач (стрижень 5) та ся. При цьому, завдяки виконанню сушильної камера 1 з'єднані коаксиально з генератором 4 камери у вигляді тіла обертання, наприклад цилінвисокої частоти, а сама камера виконана герметидра або усіченого конуса, виготовленого з електчною. Випромінювач 5 може бути забезпечений, ропровідного матеріалу, що має герметичні знімні щонайменше, трьома поздовжніми ребрами 8 у фланці з обох сторін, один з яких має центральний вигляді трикутників (Фіг.1), та втулки 9 з термотриотвір, а засіб для нагрівання матеріалів електровкого діелектричного матеріалу, або виконаним магнітним полем короткохвильового діапазону перемінного перетину по його довжині. Крім того виконано у вигляді несиметричного укороченого (в сушильна камера 1 може бути виконана у вигляді усіченого конусу (див. Фіг.4), на меншій основі якопорівнянні з довжиною хвилі, L< /4) випромінюваго встановлено випромінювач 5. ча (вібратора, стержня), розташованого в одному з Робота пристрою полягає в наступному. отворів фланця, дозволяє здійснити рівномірність Сипучий матеріал, який підлягає висушуваннагрівання матеріалу, що підлягає сушінню. ню, засипають до заповнення в сушильну камеру Другою додатковою відрізняльною особливіс1, після чого сушильну камеру герметизують. Вмитю заявленого пристрою є те, що в циліндричній кають генератор 4 коротких хвиль та засіб для сушильній камері випромінювач забезпечений створення вакууму 6. В просторі між випромінюващонайменше трьома подовжніми ребрами у вичем 5 та стінками сушильної камерою 1 виникає гляді трикутників, основи яких направлені в стороелектромагнітне поле, яке нагріває матеріал, що ну до генератора, а його верхній край закріплений підлягає сушінню. Водяна пара, яка утворюється, в термотривкій керамічній втулці, встановленій на видаляється за допомогою вакууму. Процес судругому фланці, при цьому довжина випромінювашіння контролюється по температурі висушуваноча в сушильній камері менше довжини сушильної го матеріалу. На початку сушіння температура камери на висоту термотривкої керамічної втулки. матеріалу підвищується, потім стабілізується при Таке рішення дозволяє виконати довжину випрозаданій величині вакууму. Про закінчення сушіння мінювача, приблизно рівну довжині камери (його свідчить подальше підвищення температури маверхній кінець упирається в керамічну діелектричтеріалу. ну вставку, закріплену в центрі другого фланця), У зв'язку з тим, що генератор виконаний в котому випромінювання електромагнітного поля відроткохвильовому діапазоні і його довжина хвилі бувається по всій довжині вібратора в об'ємі каістотно більше не тільки діаметра сушильної камери. мери, але і її довжини, конструкція, що пропонуТретьою додатковою відрізняльною особливіється, являє собою неоднорідну коаксіальну хвистю є те, що сушильна камера виконана у вигляді леведучу лінію зі стрибком хвильових опорів в усіченого конуса, при цьому випромінювач устаномісці підключення камери, навантажену на комвлено на більшій основі. Використання змінного плексні опори (імпеданс Ζ=R+jX), активна частина перетину по довжині сушильної камери у вигляді якого R представляє переважно діелектричні втраусіченого конуса, направленого вузькою частиною ти в матеріалі і насичуючій його волозі, що містить до генератора, або змінного перетину вібратора, іони солей, а реактивна X - ємність на кінці лінії, виконаного у вигляді конуса, або стержня, забез 7 75206 8 реактивність укороченого вібратора і розподілену При такій конструкції питома ємність С2n в міру ємність між центральним стержнем і циліндром. наближення до генератора зростає, що компенсує Для забезпечення хвилі, що біжить, в цій лінії спад напруженості поля. Таким чином добуток необхідно виконати умови узгодження - компенсаС2nЕ2, що характеризує питому енергію, що затрацію реактивності навантаження і трансформацію її чується на нагрів матеріалу, стабілізується, що активної складової до резонансного опору Roe приводить до стабілізації температури у всьому коливального контуру [Белоцерковский Г.Б. Аноб'ємі сушильної камери. тенны, ГИЗ "Оборонпром", М. 1956р.]. Узгодження активних опорів генератора і наНа Фіг.5 показана спрощена конструкція сувантаження досягається вибором коефіцієнта трашильної камери 1, що умовно виконана у вигляді, нсформації K вторинного контуру навантаження в наприклад, герметичного металевого циліндра 1, в контур генератора. якому розташовано випромінювач 5, який торцем Для пониження порога температури, при якій взаємодіє з торцем циліндра через втулку - ізоляпочинається інтенсивне випаровування вологи і тор з термотривкої кераміки, ємністю С3. При цьоотже, зниження енергоємності технологічного прому сушильна камера 1 має розподілену ємність цесу, а також пониження температури з метою С2n і відрізок коаксіальної лінії, ведучий до поговиключення коксування масла на поверхні сорбенджувального пристрою та контуру генератора. тів, в пристрої застосовується вакуумування камеПри цьому діаметр циліндра і його довжина ри на рівні (1-10)кПа. менше довжини хвилі КХ діапазону в матеріалі, У процесі сушіння, в міру зменшення вогкості тому в еквівалентній схемі вони можуть розглядаматеріалу, електромагнітне поле зменшують, внатися як елементи повторного коливального контуслідок чого виключається можливість перегріву і ру із зосередженими параметрами, виключаючи руйнування термочутливого матеріалу. Додатково розподіл поля в самій сушильній камері. економиться електроенергія. Для несиметричного укороченого вібратора 5 Технічний результат, який досягається при вирозподіл електричної компоненти поля, відповідакористанні винаходу льної за нагрівання матеріалу, буде наростаючим - підвищення продуктивності праці (зменшення по висоті вібратора. Тому, виключаючи особливосчасу технологічного процесу, при якому досягаєтьті розподілу поля, які зумовлені наявністю кераміся заданий результат), чної втулки, а також впливу зовнішніх стінок цилін- підвищення якості сушіння (рівномірність), дра, видно, що в міру наближення до кінця - виключення недогрів та перегріву сорбентів циліндра напруженість поля зростає, отже і темвнаслідок висушування при більш низьких темпепература матеріалу в камері буде пропорційній цій ратурах кипіння рідини, напруженості. - виключення зовнішнього випромінювання з Для виключення цієї нерівномірності пропонусушильної камери, ється використати змінний перетин по довжині - спрощення конструкції пристрою, сушильної камери у вигляді усіченого конуса, на- збільшення допустимої кількості циклів регеправленого вузькою частиною до генератора, або нерації сорбентів, при яких сорбційна місткість змінний перетин вібратора, виконаного у вигляді досягає заданого рівня, конуса, або стержня, забезпеченого щонайменше - зниження вартості витрат на одиницю продутрьома подовжніми ребрами у вигляді трикутників, кції та інше. основи яких направлені до генератора. 9 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 75206 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601