Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ ДИСПЕРГИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов в кипящем слое и может быть применено в анилино-красочной, пищевой, фармацевтической, микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является сушилка для сушки растворов, суспензий и паст в псевдоожиженном слое по патенту РФ №2334184, F26B 17/10, содержащая камеру с газораспределительной решеткой, на которой размещен слой инертных тел, газоподводящий короб для подвода основной части свежего теплоносителя, и форсунки, размещенные в слое инертных тел с возможностью их вращения вокруг оси камеры (прототип).

Недостаток известных установок заключается в том, что при подаче исходного материала (раствора, суспензии) через фиксированную форсунку не удается достигнуть равномерного орошения всего слоя инертных тел, вследствие чего происходит залипание отдельных участков слоя, что вызывает неравномерность псевдоожижения и снижение производительности установок.

Технический результат - повышение производительности установки и уменьшение налипания высушиваемого материала на инертную насадку.

Это достигается тем, что в установке для сушки диспергированных материалов, содержащей камеру с газораспределительной решеткой, на которой размещен слой инертной насадки, газоподводящий короб для подвода основной части свежего теплоносителя и форсунки, размещенные в слое инертной насадки с возможностью их вращения вокруг оси камеры, форсунки размещены на вертикальном полом приводном валу посредством угольника и трубок с форсунками на концах, расположенными в горизонтальной и вертикальной плоскостях, причем они могут быть установлены с разным шагом как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях, в зависимости от объекта сушки, а в верхней части камеры, например в месте перехода цилиндрической части в коническую часть, закреплена газораспределительная решетка, в центре которой расположен подшипниковый узел, служащий нижней опорой полого приводного вала, при этом к конической части камеры тангенциально прикреплен, по крайней мере один, патрубок вторичного теплоносителя с температурой более высокой, чем у основной части свежего теплоносителя, причем инертная насадка выполнена из упругих полимерных материалов, композиционных материалов и получена способами формования или спекания, при этом каждая из форсунок, закрепленная на тройнике, состоящем из трубок, содержит корпус, штуцер и соосно расположенную вставку-завихритель с внешней винтообразной нарезкой и расширяющимся коническим отверстием внутри, причем в штуцере выполнено входное цилиндрическое отверстие, соединенное с диффузором, выполненным осесимметрично в корпусе, а в нижней части корпуса расположено осесимметрично корпусу сопло, которое выполнено с двухступенчатым и соосным вставке-завихрителю, диффузором, первая ступень диффузора является продолжением расширяющегося конического отверстия, выполненного внутри вставки-завихрителя, которая выполнена из износостойкого материала, а вторая ступень диффузора является продолжением его первой ступени, при этом на ее внутренней конической поверхности выполнена винтообразная нарезка, причем коническая поверхность с винтообразной нарезкой второй ступени диффузора выполнена перфорированной, согласно изобретению в нижней части корпуса форсунки, соосно ему, закреплена цилиндрическая обечайка, на которой установлен рассекатель потока, выполненный в виде, по крайней мере, двух расположенных наклонно к оси форсунки стержней, соединенных между собой в нижней части, к которым прикреплен вертикально расположенный стержень, на котором установлен завихритель, выполненный в виде конуса с винтовыми лопастями, охватывающего с зазором стержень и опирающегося в нижней части на упор, расположенный горизонтально и перпендикулярно стержню.

Инертная насадка может быть выполнена в виде цилиндрического кольца, на боковой, внутренней поверхности которого закреплены перегородки в виде перпендикулярных оси кольца шайб с отверстиями, оси которых асимметричны оси кольца, или инертная насадка выполнена в виде вписываемого в окружность блока, состоящего из семи связанных между собой боковыми гранями шестигранных параллелепипедов без верхнего и нижнего оснований, или инертная насадка выполнена в виде связанных между собой винтовых спиралей, вписываемых в сферическую поверхность с центром, лежащим на оси соединения спиралей, или инертная насадка выполнена в виде, по крайне мере двенадцати, соединенных в блок трехлопастных пропеллеров, проекция которых на плоскость чертежа вписывается в окружность с центром, совпадающим с центром одного из них.

На фиг. 1 изображена установка в продольном разрезе; на фиг. 2 - представлена схема тангенциального подвода вторичного теплоносителя; на фиг. 3 - схема форсунки, закрепленной на тройнике, состоящем из трубок 10, 11 и 12, на фиг. 4-10 - варианты выполнения инертной насадки.

Установка для сушки диспергированных материалов содержит цилиндро-коническую камеру 1, снабженную в нижней части газораспределительной решеткой 2, под которой расположен газоподводящий короб 3 с патрубком 4 для подвода свежего теплоносителя. В верхней части камеры 1, например в месте перехода цилиндрической части в коническую часть, закреплена газораспределительная решетка 9, в центре которой расположен подшипниковый узел 19, служащий нижней опорой полого приводного вала 8. Сверху камера 1 закрыта крышкой 5, имеющей патрубок 6 для отработанного теплоносителя. Пространство камеры между газораспределительными решетками 2 и 9 заполнено инертной насадкой 7.

По оси установки размещен полый приводной вал 8, который с помощью сальникового устройства 14 соединен с камерой 15 подвода исходного материала. В верхней части вал 8 вращается в подшипниковом узле 16 и через пару конических зубчатых колес 17 и 18 соединен с приводом переменного числа оборотов (на чертежах не показан).

После выхода вала 8 из подшипникового узла 19, служащего его нижней опорой, он соединен с тройником, состоящим из трубок 10, 11 и 12 с форсунками на концах, расположенными в горизонтальной, вертикальной и наклонной плоскостях. Форсунки могут быть установлены с разным шагом как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях, в зависимости от объекта сушки.

На фиг. 2 представлена схема тангенциального подвода вторичного теплоносителя.

К конической части камеры 1 тангенциально прикреплен, по крайней мере один, патрубок 20 вторичного теплоносителя с температурой более высокой, чем у основной части свежего теплоносителя.

Каждая из форсунок (фиг. 3), закрепленная на тройнике, состоящим из трубок 10, 11 и 12, состоит из корпуса 21 и соосно расположенного и жестко связанного с ним в верхней части штуцера 2 с входным цилиндрическим отверстием 23, соединенным с диффузором 24, выполненным осесимметрично в корпусе 21. В нижней части корпуса расположено осесимметрично корпусу 21 сопло 25. Сопло 25 выполнено с двухступенчатым и соосным вставке-завихрителю 26, диффузором, при этом первая ступень 30 диффузора является продолжением расширяющегося конического отверстия 27, выполненного внутри вставки-завихрителя 26, а вторая ступень 31 диффузора является продолжением его первой ступени 30, причем на ее внутренней конической поверхности выполнена винтообразная нарезка (на чертеже не показано).

Вставка-завихритель 6 расположена в центральном цилиндрическом отверстии 28 корпуса 21 и имеет внешние периферийные винтообразные нарезные каналы 29, а внутри вставки-завихрителя 26 соосно выполнено расширяющееся коническое отверстие 27 для подвода жидкости из цилиндрического отверстия 23, выполненного в штуцере 22. Вставка-завихритель 26 фиксируется в нижней части корпуса 21 посредством сопла 25. Вставка-завихритель 26 выполнена из износостойкого материала. Коническая поверхность с винтообразной нарезкой второй ступени 31 диффузора выполнена перфорированной.

Форсунка для распыления жидкости работает следующим образом.

Жидкость в корпус 21 поступает через канал 23 подвода жидкости в штуцере 22, а затем в центральное цилиндрическое отверстие 28. Жидкость начинает свою закрутку в периферийных каналах 29 вставки-завихрителя 26, и одновременно движется в осевом направлении по расширяющемуся коническому отверстию 27. В камере смешения сопла 25, образованной первой ступенью 30 двухступенчатого диффузора, происходит взаимодействие этих потоков с их дополнительной турбулизацией и дроблением с образованием мелкодисперсной фазы, а вторая ступень 31 диффузора с винтообразной нарезкой внутри ее усиливает эффект распыливания жидкости.

Такой поток жидкости на выходе из сопла 25 хорошо раскрывается за счет центробежных сил, возникающих от вращения жидкости, и мелкодисперсно распределяется внутри конусообразного факела за счет турбулентного течения по оси сопла 25.

В нижней части корпуса 21, соосно ему, закреплена цилиндрическая обечайка 32, на которой установлен рассекатель потока 33, выполненный в виде, по крайней мере, двух расположенных наклонно к оси форсунки стержней 34 и 35, соединенных между собой в нижней части, к которым прикреплен вертикально расположенный стержень 36, на котором установлен завихритель, выполненный в виде конуса 38 с винтовыми лопастями, охватывающего с зазором стержень 36 и опирающегося в нижней части на упор 37, расположенный горизонтально и перпендикулярно стержню 36.

Инертная насадка (фиг. 4, 5, 6) может быть выполнена в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка в виде винтовой линии, образованной на сферической поверхности и имеющей в сечении А-А (фиг. 5, фиг. 6), перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс»; или в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, или насадка выполнена в виде винтовой линии, образованной на цилиндрической поверхности, и имеющей в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс»; или в виде тороидальных колец, или в виде тороидальных колец, имеющих профиль типа круга, многоугольника, «седла Берля» или седла «Италлокс». Инертная насадка может быть выполнена из упругих полимерных материалов, композиционных материалов и полученных способами формования или спекания.

Возможно выполнение инертной насадки 7 (фиг. 7) в виде цилиндрического кольца, на боковой, внутренней поверхности которого закреплены перегородки в виде перпендикулярных оси кольца шайб с отверстиями, оси которых асимметричны оси кольца.

Возможно выполнение инертной насадки 7 (фиг. 8) в виде вписываемого в окружность блока, состоящего из семи связанных между собой боковыми гранями шестигранных параллелепипедов без верхнего и нижнего оснований.

Возможно выполнение инертной насадки 7 (фиг. 9) в виде связанных между собой винтовых спиралей, вписываемых в сферическую поверхность с центром, лежащим на оси соединения спиралей.

Возможно выполнение инертной насадки 7 (фиг. 10) в виде, по крайне мере двенадцати, соединенных в блок трехлопастных пропеллеров, проекция которых на плоскость чертежа вписывается в окружность с центром, совпадающим с центром одного из них.

Установка для сушки диспергированных материалов работает следующим образом.

Камера 1 заполняется инертной насадкой 7 между газораспределительными решетками 2 и 9. Через патрубок 4 в газоподводящий короб 3 подают основную часть свежего теплоносителя, откуда последний через газораспределительную решетку 2 попадает в камеру 1 и создает кипящий слой инертных тел 7, вектор которого направлен вертикально. Исходный материал из камеры 15 через полый вал 8 подают через трубки 10, 11 и 12 к форсункам для распыления в слой инертных тел. Благодаря вращению вала 8 происходит равномерное орошение всего слоя. Через патрубки 13 и 20 (или только через один из них), тангенциально камере 1, подводят вторичный теплоноситель с температурой более высокой, чем у основной части свежего теплоносителя. Вторичный теплоноситель создает в слое инертных тел зону вращающегося кольца с вектором, направленным по касательной к камере 1. Благодаря высокой температуре и большой относительной скорости теплоносителя и инертных тел процесс тепло- и массообмена в этой зоне идет весьма интенсивно, что приводит к почти мгновенной сушке пленки исходного материала на поверхности инертной насадки 7. В остальной массе слоя в это время происходит досушка материала и отделение высушенного материала от инертных тел вследствие их соударений за счет пересечения векторов направления кипящего слоя от основной части свежего теплоносителя и вторичного теплоносителя.

Предлагаемая установка обеспечивает более полное орошение слоя инертных тел в виде насадки, а также его перемешивание. Кроме того, подвод дополнительного вторичного теплоносителя создает зону вращающегося кольца, что не только предотвращает залипание слоя в месте орошения исходным материалом, но и способствует более эффективному протеканию процессов тепло- и массообмена в этой зоне. Все это приводит к увеличению удельной производительности установки, а также позволяет повысить гидродинамическую устойчивость режима кипящего слоя.