CZ16528U1 - Zařízení k dielektrickému sušení a ohřevu materiálu - Google Patents

Description

Zařízení k dielektrickému sušení a ohřevu materiálu

Oblast techniky

Technické řešení se týká zařízení k sušení pevných materiálů pomocí elektromagnetické energie - dielektrickým ohřevem.

Dosavadní stav techniky

Dosud známá zařízení k sušení a ohřevu materiálu jsou: a) Sušárny využívající teplého nebo horkého vzduchu

V počáteční fázi se do výrobních linek zařazovaly sušárny bubnové, talířové, válcové, pásové, vibrační, proudové a fluidní, vyvinuté původně pro jiné účely. Jejich vhodnost pro sušení třísek se při provozu ukázala omezenou a také ekonomické ukazatele byly zhoršeny. Proto byly pro sušení třísek vyvinuty speciální sušárny, z nichž největšího rozšíření dosáhly sušárny hrabadlové a v posledním období sušárny pneumatické.

Hrabadlové sušárny

U těchto sušáren je rotační systém vytvořen řadou radiálně uložených trubek, které jsou vytápěny párou nebo vodou. Na vnějším obvodě jsou lžícovitě umístěny lopatky, které zvedají třísky ve válci, nechávají je propadat přes trubky a současně je dopravují sušárnou. Celé zařízení pracuje s přirozeným tahem vzduchu, který odvádí odpařenou vlhkost a sušení probíhá převážně při kontaktním přestupu tepla. Pro vyšší výkony se sušárna dodává též jako dvojitá (dvoububnová), tzn. že v jednom pevném plášti s přepážkou jsou vedle sebe umístěny dva rotační systémy. Z jejich provozu vyplynula vhodnost jejich koncepce pro sušení sypkých hmot a dobré ekonomické provozní parametry, nedostatkem je však častá poruchovost provozu.

Proudové a fluidní sušárny

Z proudových sušáren dosáhla největšího rozšíření kombinace proudové a spádové sušárny s třídicím účinkem na pásech. Fluidní sušárny jsou určeny především pro sušení odpadů dřevař25 ského průmyslu (pilin, třísek, aj.) a svými tlakovými a rychlostními parametry sušicího prostředí jsou na rozmezí fluidních a proudových sušáren. Patentovaným konstrukčním provedením je umožněno kontinuální sušení materiálů různého změní a různých měrných hmotností, neboť současně se sušením probíhá i třídění. Sušárny se vyrábějí v jednostupňovém nebo dvoustupňovém provedení s řazením stupňů nad sebou nebo za sebou. Dvoustupňové sušení zlepšuje sušicí proces při odlišných rozměrech a měrné hmotnosti třísek, ve druhém stupni probíhá jejich šetrné dosoušení při udržení malé tolerance v požadované konečné vlhkosti.

Tryskové sušárny

Zařízení tohoto typu jsou charakterizována vysokou efektivností sdílení tepla v důsledku intenzivního promíchávání a možností regulovat dobu průchodu materiálu sušárnou. V současné době představují konečný vývojový stupeň sušáren pro sušení třísek a doznaly v provozech největšího rozšíření. Do pevně uloženého vodorovného válce se zavádí tangenciálně po celé jeho délce tryskou sušicí prostředí s vysokou rychlostí, kterému je současně s materiálem udělen šroubovitý pohyb. V trysce jsou instalovány ovládané vodicí plechy, kterými je možno nastavit různé stoupání šroubovitého pohybu, a tím se změní sušicí doba beze změny délky vlastního sušicího pro40 storu. Sušárna je vybavena regulovatelnou recirkulací sušicího prostředí. Usušený materiál odváděný sušicím prostředím se odloučí v odlučovacím zařízení - cyklónu. Jako sušicí prostředí je možno použít olejové nebo plynné spaliny a vzduch, který je ohříván v kaloriferu vytápěném párou nebo horkou vodou.

-1 CZ 16528 Ul

Zhodnocení sušáren využívajících teplého nebo horkého vzduchu

Z porovnání potřebných nákladů jednotlivých typů sušáren na 11 usušených třísek je patrno, že nejpříznivějších hodnot dosahují sušárny tryskové a hrabadlové; jako nejméně ekonomické se jeví sušárny pásové. Z hlediska investičních a amortizačních nákladů a nákladů na montáž a ob5 sluhu s přihlédnutím k provozním vlastnostem a životnosti jednotlivých typů sušáren se při současném technickém stavu jeví jako nejvhodnější pro sušení třísek sušárny pneumatické, jmenovitě tryskové. Tento závěr je potvrzen tím, že v poslední době doznaly právě tryskové sušárny největšího rozšíření a uplatnění v linkách na výrobu třískových desek.

Vlhkost dřevních částic - třísek, vláken, hoblin, pilin apod. - přicházejících do sušáren bývá obío vykle vyšší než 30 %. Suší se zpravidla na konečnou vlhkost nižší než 10 %. Sušicí teploty jsou omezeny tím, že při teplotách asi nad 180 °C nastává samovznícení dřevních částic. Proto se všechny sušárny vybavují účinným hasicím zařízením. Sušení podle použitého typu sušárny trvá řádově sekundy až minuty.

b) Sušárny využívající elektromagnetickou energii

Dosud známé metody k sušení a ohřevu materiálu:

- Sušení a ohřívání pomocí kontaktní metody - mezi topné desky se vkládá sušený materiál a ohřev prostupuje od povrchu do hloubky materiálu.

- Sušení a ohřívání pomocí přehřátého a přesušeného vzduchu - materiál je ohříván přesušeným a přehřátým vzduchem, který vzniká spalovacím procesem energetických surovin.

- Sušení a ohřívání pomocí indukční metody - sušený materiál je proložen feromagnetickými proklady, které se ohřívají indukčním solenoidem a sekundárně od nich kontaktně se ohřívá sušený materiál.

- Sušení a ohřívání pomocí mikrovlnných zdrojů - pomocí mikrovlnného zdroje typu magnetron pracující selektivně na kmitočtech 2,45; 1,25; 0,85 a 0,5 GHz, se v rezonančním vlnovodu - duti25 ně - ohřívá v plném profilu materiálu. Předchozí body bývají doplněné o zařízení snižující atmosférický tlak v sušicím a ohřívacím prostoru.

S výjimkou shora uvedeného sušení a ohřívání pomocí přehřátého a přesušeného vzduchu nelze ostatní způsoby ohřívání a sušení využít v kontinuálním procesu. Vždy se vyžaduje nutnost plnění a vyprazdňování zahřívací komory. U zařízení, které používá jako zdroj elektromagnetickou energii, je velké nebezpečí úniku vysokoenergetického elektromagnetického vlnění ve zdraví škodlivé úrovni.

Doposud známá zařízení pro sušení sypkých materiálů, zejména organických, sestávají ze sušicího zařízení nejčastěji otočného bubnu nebo pásu opatřeným přívodem a odvodem materiálu a přívodem směsi spalin a vzduchu z kotle, jako topné médium je používáno pilin, štěpek, plynu nebo LTO. Tyto způsoby jsou energeticky velmi náročné. Při spalování topného média dochází k uvolňování škodlivých látek. Další nevýhodou uváděných řešení je únik prachových částic při odsávám vzniklých par.

Podstata technického řešení

Navrhované zařízení je uzavřeno v ochranné kleci, je napojeno na zdroj elektrické energie a je opatřeno výstupem zpracovaného materiálu. Podstata řešení spočívá v tom, že zařízení sestává z výkonového oscilátoru, který je VF vedením spojen s nejméně jedním aplikačním zařízením. Aplikační zařízení je spojeno s výstupem materiálu. Výkonový oscilátor je volně kmitající solooscilátor pracující s kmitočtem 360 kHz až 40 MHz. Výkonový oscilátor je chlazen vodou nebo je chlazen vzduchem.

Aplikační zařízení podle navrhovaného řešení je tvořeno nejméně dvěma elektrodami, z nich jedna je perforovaná, dále je tvořeno vzduchotechnickým zařízením a dopravním zařízením.

-2CZ 16528 Ul

Elektrody mohou být uspořádány nad sebou jako souběžný kondenzátor nebo mohou být uspořádány vedle sebe jako rovinný kondenzátor. Před aplikační zařízení je zařazeno přípravné zařízení pro průchod materiálu aplikačním zařízením. Zařízení je řízené programovatelným automatem a má výstup energie realizovaný článkem π nebo má výstup energie realizovaný paralelní vazbou.

Ve výhodném řešení jsou dopravní zařízení, vzduchotechnické zařízení a elektrody v aplikačním zařízení ve vzájemném uspořádání takovém, že je vzhledem ke směru postupu materiálu zajištěn tangenciální směr odtahu vlhkého vzduchu. Výstup materiálu sestává z promíchávací sekce nebo sestává z dosušovací sekce. Provozní parametiy a bezpečnost výkonového oscilátoru a aplikačního zařízení jsou řízeny programovatelným automatem.

Jedná se o kontinuální sušicí a ohřívací proces za pomoci elektromagnetické energie o frekvenčním rozsahu 360 kHz až 40 Mhz. Speciální dopravníkové zařízení přepravuje sušený a ohřívaný materiál dielektrickou kapacitní komorou, ve které dochází k dielektrickému ohřevu materiálu a následnému úbytku vlhkosti zpracovávaného materiálu. Celý proces je řízen podle parametrů požadovaného výstupu - teplota, vlhkost, množství sušeného materiálu - automatem.

Oproti obdobným, dodnes používaným zařízením na principu teplovzdušného ohřevu nebo sušení materiálu není pro sušení použito spalin vzniklých hořením topného média, tudíž nedochází k úniku škodlivých látek. Dalším přínosem pro neznečišťování ovzduší je princip pohybu sušeného materiálu v aplikačním zařízení, který je realizován pomocí dopravního zařízení a díky tomu nedochází k úniku prachových částic do okolí. Nově navrhované zařízení suší materiál s daleko nižší energetickou spotřebou.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 zobrazuje blokové schéma zařízení. Na obr. 2 je kosoúhlý pohled na zařízení, na obr. 2A nárys zařízení, varianta souběžného kondenzátoru. Na obr. 3 je kosoúhlý pohled na zařízení, na obr. 3A nárys zařízení, varianta rovinného kondenzátoru.

Příklady provedení technického řešení

Příklad 1

Zařízení k dielektrickému sušení a ohřevu materiálu, zhotovené podle navrhovaného řešení je uzavřeno v ochranné kleci 4. Zařízení je napojeno na zdroj elektrické energie. Součástí ochranné klece 4 je výstup 9 zpracovaného materiálu 8, materiál 8 je následně určený k jeho dalšímu po30 užití. Uvnitř klece 4 je výkonový oscilátor 1, který je VF vedením 2 spojen s aplikačním zařízením 3. VF vedení 2 je tvořeno koaxiálním vedením nebo Lechérovým vedením. Aplikační zařízení 3 je v tomto případě tvořeno dvěma elektrodami 12, z nichž jedna je perforovaná. Elektrody 12 jsou v aplikačním zařízení 3 uspořádány nad sebou jako souběžný kondenzátor. Aplikační zařízení 3 je dále tvořeno vzduchotechnickým zařízením H a dopravním zařízením 10, a k dáv35 kovému procesu je doplněno plnicím zařízením a vyprazdňovacím zařízením, kterým je v tomto případě pásový nebo šnekový dopravník. Dopravní zařízení 10, vzduchotechnické zařízení U a elektrody 12 jsou ve vzájemném uspořádání takovém, že je vzhledem ke směru postupu materiálu 8 zajištěn tangenciální směr odtahu vysoušeného vzduchu. Před aplikační zařízení 3 je zařazeno přípravné zařízení 13 pro průchod materiálu 8 aplikačním zařízením 3. Aplikační zařízení 3 je dále spojeno s výstupem 9 materiálu 8. Podle druhu materiálu sestává výstup 9 materiálu z promíchávací nebo z dosušovací sekce. Výkonový oscilátor 1 je volně kmitající solo-oscilátor pracující s kmitočtem 3,5 MHz. Zařízení je řízené programovatelným automatem a má výstup energie realizovaný článkem π nebo má výstup energie realizovaný paralelní vazbou. Provozní parametry a bezpečnost výkonového oscilátoru i a aplikačního zařízení 3 jsou řízeny programo45 vatelným automatem.

-3CZ 16528 Ul

Příklad 2

Bylo zhotoveno zařízení obdobně jako v příkladu 1.

VF vedení 2 je realizováno koaxiálním vedením nebo Lechérovým vedením. Aplikační zařízení3 je v tomto případě tvořeno třemi elektrodami 12, z nichž každá je perforovaná.

Elektrody 12 jsou v aplikačním zařízení 3 uspořádány vedle sebe jako rovinný kondenzátor. Výkonový oscilátor 1 pracuje s kmitočtem 27 MHz.

Průmyslová využitelnost

Navrhované zařízení je využitelné v dřevozpracujícím, papírenském nebo nábytkářském průmyslu. Využití je možné při přípravě biomasy pro její další zpracování. Využití je možné v ío ostatních oblastech s nutností kontinuálního ohřevu a sušení.

Claims (13)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zařízení k dielektrickému sušení a ohřevu materiálu, které je uzavřeno v ochranné kleci (4) a je napojeno na zdroj elektrické energie a zároveň je opatřeno výstupem (9) zpracovaného materiálu (8), vyznačující se tím, že sestává z výkonového oscilátoru (1), který je VF

   15 vedením (2) spojen s nejméně jedním aplikačním zařízením (3) a aplikační zařízení (3) je spojeno s výstupem (9) materiálu (8), přičemž výkonový oscilátor (1) je volně kmitající solo-oscilátor pracující s kmitočtem 360 kHz až 40 MHz, a aplikační zařízení (3) je tvořeno nejméně dvěma elektrodami (12), vzduchotechnickým zařízením (11) a dopravním zařízením (10), a zároveň před aplikační zařízení (3) je zařazeno přípravné zařízení (13) pro průchod materiálu (8)

   20 aplikačním zařízením (3).
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že elektrody (12) jsou v aplikačním zařízení (3) uspořádány nad sebou jako souběžný kondenzátor.
3. 3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že elektrody (12) jsou v aplikačním zařízení (3) uspořádány vedle sebe jako rovinný kondenzátor.

   25
4. 4. Zařízení podle nároků 2 a 3, vyznačující se tím, že nejméně jedna z elektrod (12) aplikačního zařízení (3)je perforovaná.
5. 5. Zařízení podle nároků laž4, vyznačující se tím, že zařízení je řízené programovatelným automatem a má výstup energie realizovaný článkemK.
6. 6. Zařízení podle nároků laž5, vyznačující se tím, že zařízení je řízené progra30 movatelným automatem a má výstup energie realizovaný paralelní vazbou.
7. 7. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že aplikační zařízení (3) je doplněno k dávkovému procesu plnicím zařízením a vyprazdfíovacím zařízením.
8. 8. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že výkonový oscilátor (1) je chlazen vodou.

   35
9. 9. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že výkonový oscilátor (1) je chlazen vzduchem.

   -4CZ 16528 Ul
10. 10. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že zařízení (10, 11) a elektrody (12) jsou ve vzájemném uspořádání takovém, že je vzhledem ke směru postupu materiálu (8) zajištěn tangenciální směr odtahu vlhkého vzduchu.
11. 11. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že výstup (9) materiálu (8) se5 stává z promíchávací sekce.
12. 12. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že výstup (9) materiálu (8) sestává z dosušovací sekce.
13. 13. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že provozní parametry a bezpečnost výkonového oscilátoru (1) a aplikačního zařízení (3) jsou řízeny programovatelným autoío matem.