экономичная сушильная камера

Формула изобретения

Экономичная сушильная камера, содержащая утепленный корпус с закрываемыми торцовыми проемами для загрузки - выгрузки материала и продольную вертикальную диафрагму, а также вентиляторный агрегат (вентагрегат) с встроенным увлажнителем воздуха, отличающаяся тем, что внутреннее пространство камеры изолировано от внешнего с целью исключения воздухообмена между ними в рабочем режиме, вентагрегат снабжен дефлектором, совмещенным с камерой охлаждения холодильной установки, горячий теплообменник которой расположен в выходном канале вентагрегата, а дефлектор выполнен с кольцевой щелью, являющейся и конденсатосборником, и эжектором, при этом корпус вентагрегата имеет люки с шиберами для реверса потока воздуха сквозь штабель загруженного материала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологическому оборудованию для тепловлажностной обработки и сушки материалов (преимущественно - лесоматериала) и может быть использовано во многих отраслях промышленности.

Существует целый ряд способов и устройств для тепловлажностной обработки различных материалов. Наиболее прогрессивные из них - с высокочастотным индукционным нагревом - обеспечивают быстрое и равномерное просыхание материалов, однако высокочастотные установки дороги и в изготовлении, и в эксплуатации.

Вакуумные сушильные камеры имеют вполне приемлемые энергетические характеристики, но главный их недостаток - ограниченность объема, сложность и, следовательно, высокая стоимость и самих камер, и их обслуживания.

Альтернативой рассмотренному сложному оборудованию являются аэродинамические сушильные камеры: они просты в устройстве и эксплуатации, могут работать без дополнительных теплоисточников, обеспечивают регулирование технологического режима, позволяют иметь большую единичную емкость. Однако главным недостатком их является повышенные энергозатраты. Так, например, аэродинамические камеры "ЭЛСА" (ВНИИДМАШ) затрачивают в среднем около 300 кВт·ч на кубометр просушенного пиломатериала.

Высокие энергозатраты в камерах, работающих без вакуумирования, объясняются большими потерями тепла при неизбежном в рабочем режиме выбросе теплоносителя - горячего влажного воздуха - в окружающее пространство. При этом теряется и тепло, затраченное на испарение влаги.

Известна камера с удалением влаги из теплоносителя внутри самой камеры путем конденсации на охлаждаемых панелях (Патент RU 2129244, 6 F26В 5/04, 3/34). Однако данный способ сепарации использован в вакуумной камере, в этом случае к расходам на ее приобретение и эксплуатацию добавляются издержки, связанные с использованием проточной воды для охлаждения самих панелей либо на устройство системы оборотного водоснабжения. И в любом случае с охлаждающей водой из камеры уходит значительная часть тепла.

Наиболее близким аналогом заявляемого устройства (прототипом) представляется аэродинамическая сушильная камера, содержащая теплоизолированный герметичный корпус, приточный и выходной клапаны с регулируемыми заслонками, экраны, разделяющие внутреннее пространство камеры, радиальный вентилятор, снабженный регулятором для изменения скорости потока и температуры воздуха, а также нагревательные элементы (тэны, паровые регистры, дымогарные трубы) и встроенный в теплоагрегат регулируемый увлажнитель (Патент RU 2212011, F26В 9/06).

Данная камера обладает определенными преимуществами перед аналогичными находящимися в эксплуатации аэродинамическими сушильными камерами за счет снижения мощности вентилятора и улучшения регулируемости технологического режима.

Однако главный недостаток таких аналогов - большие теплопотери с удаляемой частью горячего влажного воздуха - в рассмотренной камере сохраняется в полной мере. Кроме того, из-за постоянной направленности рециркулирующего воздушного потока условия сушки вдоль него не одинаковы: в набегающем потоке, где влажность воздуха ниже, материал сохнет быстрее. Это отрицательно сказывается на качестве просушки в целом и может вызвать брак (например, растрескивание либо коробление пиломатериалов). Подобная неравномерность будет и при увлажнении материала.

Заявляемое изобретение имеет целью устранить вышеприведенные недостатки существующих сушильных камер, свести к минимуму затраты, связанные с сушкой материалов, как капитальные, так и эксплуатационные.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенной конструкции экономичной сушильной камеры, содержащей утепленный корпус с закрываемыми торцовыми проемами для загрузки - выгрузки материала и продольную вертикальную диафрагму, а также вентиляторный агрегат (в дальнейшем - "вентагрегат") с увлажнителем воздуха, в соответствии с изобретением внутреннее пространство камеры изолировано от внешнего с целью исключения воздухообмена между ними в рабочем режиме, вентагрегат снабжен дефлектором, совмещенным с камерой охлаждения холодильной установки, горячий теплообменник которой расположен в выходном канале вентагрегата, а дефлектор выполнен с кольцевой щелью, являющейся и конденсатосборником, и эжектором, при этом корпус вентагрегата имеет люки с шиберами для реверса потока воздуха сквозь штабель загруженного материала.

Изоляция внутреннего пространства камеры от внешней среды устраняет воздухообмен с ней, т.е. весь теплоноситель в камере, находясь в состоянии рециркуляции, сохраняется в течение всего технологического цикла, и, таким образом, потери тепла в камере сводятся только к теплопотерям через ее утепленный корпус.

Совмещение дефлектора на выходе потока воздуха из вентагрегата с камерой охлаждения холодильной установки позволяет частично конденсировать и отводить влагу из потока воздуха в виде охлажденного конденсата, возвратив в этот поток теплоту, затраченную на нагрев и испарение влаги. Щелевидный кольцевой конденсатосборник, соединенный трубкой с внешним резервуаром через регулируемый вентиль и полость насоса, в режиме увлажнения является эжектором.

Размещение горячего теплообменника в закрученном потоке воздуха на выходе вентагрегата создает наилучшие условия теплообмена и утилизации тепловой энергии хладагента.

Оснащение входных и выходных люков корпуса вентагрегата блоком переключаемых шиберов позволяет периодически менять направление потока воздуха в каналах между фрагментами штабеля, что необходимо для выравнивания условий сушки или увлажнения материала без реверсирования этого потока внутри самого вентагрегата.

Сущность заявляемого изобретения изложена ниже в описании устройства и работы камеры и проиллюстрирована чертежом, где представлен общий вид камеры в ее поперечном разрезе.

Экономичная сушильная камера (ЭСК) содержит утепленный корпус 1 (см. чертеж) с закрываемыми одним или двумя торцовыми проемами (соответственно - для непроходного или проходного исполнения) и продольной вертикальной диафрагмой 2, примыкающей к кровле и торцам камеры, а также к стенкам корпуса 3 вентагрегата (вентагрегатов), вставленного (вставленных) в разрывы диафрагмы, и имеющий входные (воздухозаборные) и выходные люки 4 с шиберами 5. Вентагрегат оснащен крыльчаткой 6 с двигателем 7, воронкообразным дефлектором 8, конструктивно совмещенным с оболочкой камеры охлаждения с кольцевым спрейером 9, который через дроссель 10 соединен с расположенным в выходном канале вентагрегата теплообменником 11, подключенным к компрессору 12 холодильной установки. Напротив выходных люков 4 - при необходимости - могут находиться дополнительные нагреватели воздуха известной конструкции. Дефлектор 8 на уровне днища камеры охлаждения имеет кольцевую щель с камерой для конденсата 13, соединенной через регулируемый вентиль 14 и центробежный насос 15 с резервуаром 16. Продолжением вертикальной диафрагмы 2, заканчивающейся на уровне верха загрузочных проемов камеры, является подвижная штора 17 известной конструкции.

Заявляемая ЭСК работает так: подлежащий просушке материал, например паркетная заготовка, загружается продуваемым штабелем в корпус 1. Диафрагмой 2, а также опущенной на штабель подвижной шторой 17 и его торцовыми уплотнениями обеспечивается разделение внутреннего пространства камеры на две зоны, сообщающиеся только через рабочую полость вентагрегата с приводным двигателем 7 и входными и выходными люками 4 в его корпусе 3 и через щели между фрагментами загруженного материала. При включенном вентагрегате сушильный агент - воздух - проходит через одновременно открытые входные люки 4 - из одной зоны - и выходные - в другую зону - и далее через продуваемый штабель, подвергаясь аэродинамическому нагреву. В режиме сушки воздух забирает испаренную влагу и закрученным потоком набегает на охлажденную поверхность дефлектора 8, где в виде конденсата отводится через кольцевую щель в камеру 13 и далее по трубопроводу с регулируемым вентилем 14 и насосом 15 в резервуар 16. Сам же воздушный поток, сбросивший таким образом часть влаги на выходе из вентагрегата, получает дополнительно тепло от горячего теплообменника 11 холодильной установки и, при необходимости, от других источников тепла, которые в этом случае могут быть установлены напротив выходных люков 4. При этом сконденсированный в теплообменнике 11 хладагент направляется через дроссель 10 в спрейер 9 камеры охлаждения, откуда - уже в испаренном (на ее стенках) состоянии - снова попадает в компрессор 12 холодильной установки.

В режиме увлажнения материала, когда холодильная установка отключена, насос 15 подает жидкость через вентиль 14 в камеру 13, откуда она по кольцевой щели попадает в поток воздуха и распыляется в нем. Увлажненный воздух, проходя сквозь штабель, повышает влажность материала.

Все технологические параметры обеспечены возможностью регулирования в необходимых пределах посредством изменения пропускной способности вентиля 14, частоты вращения двигателя 7, а также использованием дополнительных нагревателей воздуха. Реверсирование воздушного потока через штабель (для выравнивания условий сушки и увлажнения материала) осуществляется согласованным переключением шиберов 5. Все процессы тепловлажностной обработки материала могут быть автоматизированы.

Таким образом, использование заявляемой ЭСК позволит резко сократить потери тепловой энергии в таком масштабном и энергоемком технологическом процессе, как тепловлажностная обработка материалов, обеспечив высокое качество последних.