Результат интеллектуальной деятельности: Автоматическая термовесовая установка для исследования кинетики сушки железорудных окатышей в потоке газа-теплоносителя

Изобретение относится к устройствам для сушки твердых материалов или предметов в состоянии покоя в стационарных камерах.

Известно устройство для изучения кинетики процесса вакуумной сублимационной сушки (патент RU на ПМ №110466, публ. 20.11.2011, МПК F26B19/00, F26B5/06), содержащее сушильную камеру с размещенным внутри нее носителем для материала, взаимодействующим с весами и установленным на компенсаторе массы носителя, при этом компенсатор массы носителя выполнен в виде рычажных весов с набором компенсационных грузов или системы блоков и противовесов, обеспечивающее расширение диапазона используемых носителей с различной массой без замены компенсатора, а также использование носителей для продукта с различной конфигурацией.

В качестве недостатка данного устройства можно отметить невозможность его использования для исследования кинетики сушки твердых материалов или предметов в потоке газа-теплоносителя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является циркуляционная сушилка для изучения кинетики сушки (патент RU №2078291, публ. 27.04.1997, МПК F26B9/06), содержащая циркуляционный контур из воздуховода переменного сечения, к которому подсоединен вентилятор, на всасывающем участке которого установлен всасывающий патрубок с задвижкой между вентилятором и регулирующей задвижкой, на нагнетательном участке воздуховода после вентилятора установлен выхлопной патрубок с задвижкой, сушильная камера, электрокалорифер, термометры и психрометры до и после электрокалорифера и сушильной камеры, расходомеры в циркулирующем воздуховоде, во всасывающем и выхлопном патрубках, контактный термометр после электрокалорифера, сблокированный с включателем нагревательных секций, подвесная корзина для помещения высушиваемого материала в сушильной камере, весы, соединенные подвесной тягой с подвесной корзиной, сушильная камера снабжена двумя поперечными герметичными перегородками с проходимыми окнами прямоугольного сечения на входе и на выходе из сушильной камеры по обе стороны подвесной корзины, в которой также выполнены соответственно проходные окна прямоугольного сечения, точно напротив окон в перегородках при уравновешенном положении чашек весов, подвесная корзина имеет открытую часть прямоугольного сечения с передней стороны сушилки напротив открывающейся створки сушильной камеры, через которую в подвесную корзину компактно устанавливаются специальные кассеты различных конструкций в зависимости от состояния и формы высушиваемого материала: листового, зернистого, кускового; кассеты свободны для пронизывания сушильным агентом со стороны окон в перегородках сушильной камеры; штанги подвесной корзины оборудованы шарикоподшипниковыми упорами для предупреждения трения между системами подвесной корзины и сушильной камеры, сушилка снабжена системами блокировки, предупреждающими включение электрокалорифера при неработающем вентиляторе.

Недостатком настоящего технического решения является низкая точность измерения массы высушиваемого материала вследствие влияния аэродинамического давления потока сушильного агента на подвесную корзину и сушильную камеру.

Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение влияния аэродинамического давления потока сушильного агента на перемещаемые под действием силы тяжести элементы термовесовой установки.

Технический результат заключается в повышении точности контроля массы железорудных окатышей в процессе сушки в потоке газа-теплоносителя.

Это достигается тем, что известная автоматическая термовесовая установка для исследования кинетики сушки железорудных окатышей в потоке газа-теплоносителя, содержащая генератор сушильного агента, термометр, контур теплоносителя со всасывающим патрубком, на котором установлена регулирующая задвижка всасывающего патрубка, сушильную камеру, расходомеры, вентилятор высокого давления, весы с площадкой для разновесов, снабжена верхней и нижней измерительными ячейками, жестко соединенными между собой керамической штангой и выполненными идентично с одинаковыми массогабаритными характеристиками в виде разборных цилиндров с перфорированными основаниями, качающимся коромыслом, при этом генератор сушильного агента выполнен в виде горелочного устройства с регулятором его режимов работы, термометр выполнен в виде электронного термометра с термопарой, установленной внутри горелочного устройства, контур теплоносителя выполнен в виде газового тракта, содержащего начальный участок, соединенный с выходом горелочного устройства, выход которого соединен с входом сушильной камеры, являющейся частью газового тракта, верхний участок, соединенный с одной стороны с сушильной камерой, нижний участок, соединенный с противоположной стороны с сушильной камерой, расходомеры выполнены в виде двух расходомерных шайб, причем одна из них установлена на верхнем выходе из сушильной камеры, являющимся началом верхнего участка газового тракта, последовательно с которой расположена регулирующая задвижка верхнего участка газового тракта, вторая установлена на нижнем выходе из сушильной камеры, являющимся началом нижнего участка газового тракта, последовательно с которой расположена регулирующая задвижка нижнего участка газового тракта, выходы верхнего участка и нижнего участка газового тракта объединены всасывающим патрубком, за которым последовательно установлены регулирующая задвижка всасывающего патрубка и вентилятор высокого давления, верхняя и нижняя измерительные ячейки расположены внутри сушильной камеры и выполнены с возможностью возвратно-поступательного перемещения в ее объеме, керамическая штанга подвижно соединена с одним плечом качающегося коромысла, второе плечо которого подвижно соединено с весами, выполненными в виде автоматических электронных весов.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана структурная схема автоматической термовесовой установки для исследования кинетики сушки железорудных окатышей в потоке газа-теплоносителя.

Автоматическая термовесовая установка для исследования кинетики сушки железорудных окатышей в потоке газа-теплоносителя содержит горелочное устройство 1, соединенное с регулятором режимов работы 2, внутри горелочного устройства 1 установлена термопара 3 электронного термометра 4. Выход горелочного устройства 1 соединен с начальным участком 5.1 газового тракта, выход которого соединен с входом сушильной камеры 5.2, являющейся частью газового тракта, и соединенной с одной стороны с верхним участком 5.3 газового тракта и с противоположной стороны - с нижним участком 5.4 газового тракта. На верхнем выходе из сушильной камеры 5.2, являющимся началом верхнего участка 5.3 газового тракта, последовательно установлены расходомерная шайба 6.1 и регулирующая задвижка 7.1 верхнего участка 5.3 газового тракта. На нижнем выходе из сушильной камеры 5.2, являющимся началом нижнего участка 5.4 газового тракта, последовательно установлены расходомерная шайба 6.2 и регулирующая задвижка 7.2 нижнего участка 5.4 газового тракта. Выходы верхнего участка 5.3 и нижнего участка 5.4 газового тракта объединены всасывающим патрубком 5.5, за которым последовательно установлены регулирующая задвижка 8 всасывающего патрубка 5.5 и вентилятор высокого давления 9.

Внутри сушильной камеры 5.2 расположены верхняя измерительная ячейка 10.1 и нижняя измерительная ячейка 10.2, жестко соединенные между собой керамической штангой 11 и выполненные с возможностью возвратно-поступательного перемещения в объеме сушильной камеры 5.2.

Верхняя 10.1 и нижняя 10.2 измерительные ячейки выполнены идентично с одинаковыми массогабаритными характеристиками и представляют собой разборные цилиндры с перфорированными основаниями. Керамическая штанга 11 подвижно соединена с правым (условно) плечом качающегося коромысла 12, левое (условно) плечо которого подвижно соединено с автоматическими электронными весами 13, содержащими площадку для разновесов 14.

Автоматическая термовесовая установка для исследования кинетики сушки железорудных окатышей в потоке газа-теплоносителя работает следующим образом.

После предварительно выполненных операций по балансировке давления газовых потоков в верхнем участке 5.3 и нижнем участке 5.4. газового тракта (с помощью, соответственно, регулирующей задвижки 7.1 верхнего участка 5.3 газового тракта и регулирующей задвижки 7.2 нижнего участка 5.4 газового тракта и контроля по перепадам давления, соответственно, на расходомерной шайбе 6.1 верхнего участка 5.3 газового тракта и расходомерной шайбе 6.2 нижнего участка 5.4 газового тракта) и установке температуры газового потока на выходе горелочного устройства 1 (с помощью регулятора режимов работы 2 и контроля с помощью электронного термометра 4 с термопарой 3), верхнюю измерительную ячейку 10.1 и нижнюю измерительную ячейку 10.2 заполняют исследуемым материалом и осуществляют балансировку автоматических электронных весов 13 (выставление показания «0», путем помещения на площадку для разновесов 14 требуемого количества разновесов). Включают вентилятор высокого давления 9 и, в случае необходимости, осуществляют коррекцию давления газовых потоков в верхнем участке 5.3 и нижнем участке 5.4. газового тракта (с помощью, соответственно, регулирующей задвижки 7.1 верхнего участка 5.3 газового тракта и регулирующей задвижки 7.2 нижнего участка 5.4 газового тракта и контроля по перепадам давления, соответственно, на расходомерной шайбе 6.1 верхнего участка 5.3 газового тракта и расходомерной шайбе 6.2 нижнего участка 5.4 газового тракта), после чего включают горелочное устройство 1 и осуществляют фиксацию изменения показания автоматических электронных весов 13 через выбранные интервалы времени (измерительные интервалы) до момента прекращения изменения показаний автоматических электронных весов 13, что соответствует полному высыханию исследуемого материала (или достижения заданной величины изменения показаний за измерительный интервал).

Устранение влияния аэродинамического давления потока газа-теплоносителя на перемещаемые под действием силы тяжести элементы термовесовой установки осуществляется путем взаимной компенсации аэродинамического давления двух симметричных, разнонаправленных потоков газа-теплоносителя, воздействующих на жестко соединенные между собой керамической штангой 11 верхнюю измерительную ячейку 10.1 и нижнюю измерительную ячейку 10.2.

Таким образом, использование автоматической термовесовой установки для исследования кинетики сушки железорудных окатышей в потоке газа-теплоносителя позволяет устранить влияние аэродинамического давления потока сушильного агента на перемещаемые под действием силы тяжести элементы термовесовой установки, что в свою очередь позволяет повысить точность контроля массы железорудных окатышей в процессе сушки в потоке газа-теплоносителя.