установка для сушки и обработки зерна и кормов

Формула изобретения

Установка для сушки и обработки зерна и кормов, содержащая загрузочный и разгрузочный бункеры, вертикальную сушильную камеру, выполненную составной из 2-х и более пар модулей СВЧ-нагрева и модулей сушки, смонтированных поочередно сверху вниз, при этом сопрягаемые стенки камер нагрева модуля СВЧ-нагрева и камеры сушки модуля сушки образуют единый канал потока зерна, а цилиндрический отражатель и цилиндрическая камера отсоса теплоносителя, расположенные по оси симметрии модулей, - единый канал отсоса теплоносителя, прикрытый сверху коническим рассекателем, а снизу подключенный к вытяжной вентиляции, СВЧ-генератор из нескольких (более 2-х) магнетронов с индивидуальными источниками питания, рупорные излучатели, раскрывы которых заглушены радиопрозрачными заглушками, ориентированы внутрь камеры и установлены симметрично относительно вертикальной и горизонтальной осей на стенках камеры нагрева, а каждый рупорный излучатель через стандартный волновод подключен к соответствующему магнетрону, нагнетательный вентилятор, отличающаяся тем, что вертикальная сушильная камера имеет в горизонтальной плоскости форму правильного многоугольника, а наружный диаметр цилиндрического перфорированного отражателя меньше ширины камеры нагрева на величину, равную (1,5 2,0) , где - длина волны СВЧ-излучения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике сушки зерна, послеуборочной и предпосевной обработке семян, обеззараживания зерновых материалов и кормов и может использоваться на предприятиях по производству зерна, элеваторной и хлебопекарной промышленности, в животноводстве и птицеводстве.

Известна установка для сушки сыпучих материалов (патент РФ № 2201566; МПК⁷ F26В 3/347; БИ № 9, 2003 г.), содержащая вертикальную сушильную камеру, снабженную загрузочным и расположенным в ее нижней части разгрузочным устройствами с бункерами, подключенные к камере СВЧ-генератор с устройством связи и нагнетательный вентилятор. Дополнительно в состав сушильной камеры введены полости поддува и отсоса, кожух над СВЧ-генераторами с входным и выходным патрубками, инжектор с двумя входами и одним выходом, циклон, разветвитель воздуха с одним входом и двумя выходами. Сушильная камера имеет прямоугольную форму и сужающуюся нижнюю часть с перфорированными стенками с разгрузочным устройством в виде шнека с приводом, заключенную в кожух, образующий камеру поддува. Загрузочное устройство выполнено в виде труб с клапанами, опущенными внутрь сушильной камеры на 0,1-0,15 высоты камеры и образующими полость отсоса над материалом. СВЧ-генератор выполнен из множества (более двух) маломощных магнетронов с индивидуальными источниками питания и устройством связи, расположенным под кожухом равномерно на боковых поверхностях сушильной камеры, при этом выходной патрубок кожуха над СВЧ-генератором соединен с входом вентилятора, выход которого соединен с входом разветвителя воздуха, один выход которого соединен с камерой поддува; а второй - с первым входом инжектора, второй вход которого соединен с воздушной полостью над материалом, а выход инжектора соединен с входом циклона.

Недостатками данной установки являются сложность конструкции и неравномерность проникновения поля СВЧ от периферии к центру, что приводит к неравномерности воздействия на продукт обработки.

Известна установка для сушки сыпучих материалов и вертикальная сушильная камера (патент РФ № 2267067; МИК⁷ F26B 17/12, F26B 3/347; БИ № 36, 2005 г.), содержащая вертикальную сушильную камеру прямоугольной формы и сужающейся нижней частью, СВЧ-генератор из нескольких (более 2-х) магнетронов с индивидуальными источниками питания, нагнетательный вентилятор, загрузочное и разгрузочное устройства. Вертикальная сушильная камера в этой установке функционально разделена на надсушильную секцию, секцию нагрева и секцию охлаждения. Между надсушильной секцией и секцией нагрева между окнами в торцах сушильной камеры установлены горизонтальные П-образные отводящие короба горячего воздуха, один из которых ориентирован по горизонтальной оси симметрии и имеет рупорный излучатель, раскрыв которого заглушен радиопрозрачной заглушкой, ориентирован внутрь камеры сушки, а ось излучения совпадает с вертикальной осью симметрии камеры сушки, на противолежащих стенках секции нагрева установлены симметрично относительно вертикальной и горизонтальной оси рупорные излучатели, раскрывы которых заглушены радиопрозрачными заглушками и ориентированы внутрь камеры, а оси излучения расположены в одной горизонтальной плоскости, каждый рупорный излучатель через стандартный волновод подключен к соответствующему магнетрону, между секцией нагрева и секцией охлаждения между окнами в торцах сушильной камеры установлены П-образные отводящие короба холодного воздуха, секция нагрева снабжена подводящим перфорированным коробом, соединенным с патрубком подвода горячего воздуха, секция охлаждения снабжена подводящим перфорированным коробом, который через патрубок соединен с нагнетательным вентилятором, каждый магнетрон помещен в экранирующий кожух. Магнетроны снабжены принудительной системой воздушного охлаждения, выход которой соединен с патрубком подвода горячего воздуха. Соседние горизонтальные СВЧ-излучающие рупоры имеют ортогональные поляризации. Стены сушильной камеры выполнены частично перфорированными. Сушильная камера помещена в СВЧ-экран. Загрузочное и разгрузочное устройства выполнены в виде ленточных транспортеров, а в нижней сужающейся части сушильной камеры имеется регулятор потока материала через сушильную камеру. Регулятор потока материала через сушильную камеру выполнен в виде заслонки.

Недостатки описанной установки - неравномерность зон нагрева по потоку материала, что приводит к снижению качества сушки и обработки, сравнительно низкий КПД и низкая мобильность при смене дислокации.

Установка для сушки сыпучих материалов (патент РФ на полезную модель № 84520) принята в качестве наиболее близкого технического решения по отношению к заявляемому. Установка для сушки зернового материала содержит загрузочный и разгрузочный бункеры, нагнетательный вентилятор, вертикальную сушильную камеру прямоугольной формы, СВЧ-генератор из нескольких (более 2-х) магнетронов с индивидуальными источниками питания, рупорные излучатели, раскрывы которых заглушены радиопрозрачными заглушками, ориентированы внутрь камеры и установлены симметрично относительно вертикальной и горизонтальной оси на стенках камеры нагрева, а каждый рупорный излучатель через стандартный волновод подключен к соответствующему магнетрону. Вертикальная сушильная камера имеет в горизонтальной плоскости квадратное сечение и выполнена в виде конструктивно законченных модулей СВЧ-нагрева и модулей сушки, смонтированных поочередно сверху вниз, при этом сопрягаемые стенки камер нагрева и сушки, входящие в состав модулей, образуют единый канал потока зерна. Цилиндрический отражатель и перфорированная камера отсоса, расположенные по оси симметрии модулей, образуют единый канал отсоса теплоносителя, прикрытый сверху коническим рассекателем, а снизу к каналу подключена вытяжная вентиляция.

Недостатком описанной установки для сушки сыпучих материалов является неравномерность распределения поля СВЧ в прямоугольной камере нагрева, особенно по ее углам, что приводит к снижению производительности установки, увеличению энергоемкости процесса, уменьшению обеззараживающего эффекта при обработке материала, несоблюдению дозы облучения при предпосевной обработке зерна.

Задачей заявляемого технического решения является увеличение производительности установки, снижение энергоемкости процесса, увеличение обеззараживающего эффекта при обработке материала, соблюдение дозы облучения при предпосевной обработке зерна.

Поставленная задача решается тем, что в установке для сушки и обработки зерна и кормов, содержащей загрузочный и разгрузочный бункеры, вертикальную сушильную камеру, выполненную составной из 2-х и более пар модулей СВЧ-нагрева и модулей сушки, смонтированных поочередно сверху вниз, сопрягаемые стенки камер нагрева модуля СВЧ-нагрева и камеры сушки модуля сушки образуют единый канал потока зерна, а цилиндрический отражатель и цилиндрическая камера отсоса теплоносителя, расположенные по оси симметрии модулей, - единый канал отсоса теплоносителя, прикрытый сверху коническим рассекателем, а снизу подключенный к вытяжной вентиляции, СВЧ-генератор из нескольких (более 2-х) магнетронов с индивидуальными источниками питания, рупорные излучатели, раскрывы которых заглушены радиопрозрачными заглушками, ориентированы внутрь камеры и установлены симметрично относительно вертикальной и горизонтальной оси на стенках камеры нагрева, а каждый рупорный излучатель через стандартный волновод подключен к соответствующему магнетрону, нагнетательный вентилятор, согласно изобретению вертикальная сушильная камера имеет в горизонтальной плоскости форму правильного многоугольника, а наружный диаметр цилиндрического перфорированного отражателя меньше ширины камеры нагрева на величину, равную (1,5 2,0) , где - длина волны СВЧ-излучения.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 схематично изображен общий вид заявляемой установки для сушки зернового материала; на фиг.2 - модуль СВЧ-нагрева с камерой нагрева в поперечном разрезе, на фиг.3 - модуль сушки с камерой сушки в поперечном разрезе.

Заявленная установка для сушки зернового материала (фиг.1) содержит загрузочный бункер 1; вертикальную сушильную камеру, состоящую из парного количества (2-х и более) модулей СВЧ-нагрева 2 и модулей сушки 3; разгрузочный бункер 4 с транспортером 5; нагнетательный вентилятор 6 и вытяжной вентилятор 7. Модуль СВЧ-нагрева 2 (фиг.2) включает камеру СВЧ-генераторов 8, камеру нагрева 9, в окнах стенок 10 которой установлены СВЧ-излучающие рупоры 11, подключенные через стандартные волноводы к магнетронам 12 с индивидуальными источниками питания. Раскрывы СВЧ-излучающих рупоров 11 заглушены радиопрозрачными заглушками 13 и ориентированы внутрь камеры, а оси излучения расположены в одной горизонтальной плоскости. Соседние излучающие рупоры 11 имеют ортогональные поляризации. Камера СВЧ-генераторов 8 образована внешними стенками 14 модуля СВЧ-нагрева 2 и стенками 10 камеры нагрева 9. Стенки 10 камеры нагрева 9 в горизонтальном сечении образуют правильный многоугольник (фиг.2). Камера нагрева 9 образована стенками 10 и стенками 15 цилиндрического отражателя, ось симметрии которого совпадает с вертикальной осью симметрии камеры нагрева 9. Модуль сушки 3 (фиг.3) содержит камеру подачи теплоносителя 16, камеру сушки 17 и цилиндрическую камеру отсоса теплоносителя 18. Камера подачи теплоносителя 16 образована внешними стенками 19 модуля сушки 3 и стенками 20 камеры сушки 17. Камера сушки 17 образована стенками 20 и стенками 21 цилиндрической камеры 18. Стенки 20 и 21 выполнены перфорированными. Конструктивно модули СВЧ-нагрева 2 и модули сушки 3 выполнены так, что поперечное сечение модуля сушки 3 адекватно поперечному сечению модуля СВЧ-нагрева 2. Стенки 10 камеры нагрева 9 и 20 камеры сушки 17 адекватны и образуют единый канал прохождения потока зернового материала, соединенного с загрузочным бункером, а сопряженные стенки цилиндрического отражателя 15 и стенки 21 цилиндрической камеры отсоса теплоносителя 18 образуют единый канал отсоса теплоносителя, закрытый сверху коническим рассекателем 24 (фиг.1) и соединенный воздуховодом 25 с вытяжным вентилятором 7. Камеры 8 СВЧ-генераторов через окна 26 соединены воздуховодами 27 с нагнетательным вентилятором 6 и через окна 23 (фиг.2) с камерами подачи теплоносителя 16 (фиг.3). Модули СВЧ-нагрева 2 и модули сушки 3, образующие вертикальную сушильную камеру, в установке для сушки зерновых материалов смонтированы поочередно по ходу потока зернового материала сверху вниз. За каждым модулем СВЧ-нагрева 2 установлен модуль сушки 3. Разгрузочный бункер снабжен регулятором скорости потока зерна. Загрузочный бункер снабжен датчиками уровня зерна. В камерах нагрева установлены датчики температуры зерна. Аппаратура электропитания, контроля и автоматики может быть выполнена в виде приборного модуля.

Установка для сушки зернового материала работает следующим образом. Вначале включается система охлаждения магнетронов 12 и вентиляторы нагнетательный 6 и вытяжной 7. Далее, при закрытой заслонке (регулятор потока материала через сушильную камеру перекрывает ее выход), вертикальная сушильная камера через загрузочный бункер заполняется зерновым материалом (зерно пшеницы, кукурузы, семена подсолнечника и т.п.). Перед попаданием в модуль СВЧ-нагрева 2 поток зернового материала равномерно распределяется коническим рассекателем 24, установленным сверху на цилиндрическом отражателе 15. В процессе заполнения зерновой материал продувается теплым воздухом и предварительно прогревается. После заполнения модуля СВЧ-нагрева 2 зерновым материалом включаются источники питания магнетронов 12. В модуле СВЧ-нагрева 2 зерновой материал нагревается СВЧ-энергией, вырабатываемой СВЧ-генераторами, каждый из которых содержит магнетрон 12 с индивидуальным источником питания, соединенный стандартным волноводом с СВЧ-излучающим рупором 11. СВЧ-поле отражается от цилиндрической поверхности отражателя 15 и равномерно распределяется внутри камеры нагрева. За счет этого обеспечивается равномерный нагрев материала по всему объему камеры 9. Температуру нагрева материала регулируют временем включения магнетронов. Величину температуры нагрева материала в каждой камере нагрева 9 поддерживают в зависимости от культуры зерна, его начальной влажности, назначения зерна (семенное, фуражное, продовольственное, для технических целей), от требуемой конечной влажности материала. После нагрева материала в камере 9 нагрева до требуемой температуры открывают заслонку потока материала в разгрузочном бункере 4. Степень открытия заслонки зависит от требуемой производительности всей установки и требуемой конечной влажности материала.

Нагретый СВЧ-полем зерновой материал под силой тяжести опускается из модуля нагрева 2 в модуль сушки 3, где обдувается теплым воздухом, нагнетаемым вентилятором 6 через перфорированные стенки 20. Отвод воздуха осуществляется через цилиндрическую камеру отсоса теплоносителя 18 вентилятором 7.

По мере прохождения зерна через установку оно периодически подвергается циклическому воздействию «СВЧ нагрев-конвективная сушка». Количество циклов определяется количеством пар модулей СВЧ-нагрева и сушки. Количество пар модулей влияет на производительность установки.

По мере продвижения материала в установке уменьшается его количество в загрузочном бункере 1. По сигналу датчика уровня в бункере 1 осуществляют догрузку материала в установку.

Теплое, просушенное зерно поступает в нижнюю зону сушки 3 установки, где охлаждается и досушивается атмосферным воздухом. Охлажденное зерно требуемой влажности выгружается из установки транспортером 5.

Предлагаемая установка для сушки и обработки зерна и кормов имеет следующие преимущества:

- увеличивается производительности установки;

- снижается энергоемкость процесса;

- увеличивается обеззараживающий эффект при обработке материала;

- соблюдается доза облучения при предпосевной обработке зерна.