RU2014761C1

RU2014761C1 - Shf device for drying of corn and granular dielectric materials

Info

Publication number: RU2014761C1
Authority: RU
Inventors: Н.А. Тюрин; В.Н. Удалов; С.А. Комов
Original assignee: Тюрин Николай Александрович
Priority date: 1991-03-04
Filing date: 1991-03-04
Publication date: 1994-06-15

Abstract

FIELD: SHF devices. SUBSTANCE: the SHF device uses two SHF generators, two resonator hoppers, excitation facilities, pneumatic conveyer; the two resonator hoppers are spaced in height and connected in succession along the flow of the product being treated, they are excited in parallel from one or two generators by means of slotted waveguide exciters connected directly to the flanges of truncated cone transitions of the resonator hoppers and have 3-5 elements of distributed air inlets, and the pneumatic conveyer with its one end is connected to the upper hopper through an outside pipe, and with the other end - to the outlet duct of the lower hopper through a flexible hose via a throw-over mechanical switch of product flow, having "loading", "Circulation" positions; each resonator hopper is connected to a cyclone through an outside pipe. The throw-over mechanical switch has two parallel-connected branch-pipes hinge-joined by a suspension to a symmetrical shoulder of a third branch pipe; fitted on the lower ends of the branch-pipes are flexible hoses, one of which is vacant, and the other is connected to the outlet duct of the lower resonator hopper, and in one of the positions the mechanical switch forms a closed circulation circuit of heated product. Each slotted waveguide exciter has two half-wave slots on the wider wall extending mutually perpendicularly and making up an L-shaped coupling element, and each element of distributed inlet of cooling or heated air is made as a pipe of square or round section closed from one end and has a perforated wall that is common for the resonator hopper. EFFECT: facilitated procedure. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к СВЧ-устройствам для электрической термообработки зерна и гранулированных электрических материалов. The invention relates to microwave devices for electrical heat treatment of grain and granular electrical materials.

Известно устройство (1), которое работает следующим образом. При подаче воздуха в инжекторный пневмотранспортер происходит всасывание гранул в вертикальный отрезок входного волновода, где они подвергаются воздействию СВЧ-энергии и нагреваются. После того как гранулы проходят волноводный изгиб, отработанный воздух отделяется при помощи воздухоотделителя. Далее гранулы по вертикальному отрезку выходного волновода поступают в резонаторный бункер, образуют определенный профиль верхнего слоя, в соответствии с которым равномерно опускаются. Уровень загрузки поддерживается постоянным, а время воздействия СВЧ-энергией регулируется пневмотранспортером. Температурный режим контролируется и поддерживается при помощи термодатчиков. Устройство позволяет осуществлять тонкую сушку гранул любых термопластов вплоть до полного обезвоживания. Однако устройство имеет следующие недостатки: большая протяженность пути транспортирования обрабатываемого продукта, а в ряде случаев - многократное прохождение этого пути в процессе циркуляции не позволяют осуществлять сушку зерновых и крупяных продуктов, так как снижается их качество;
устройство имеет сложную и дорогостоящую систему возбуждения СВЧ-энергией.A device (1) is known, which operates as follows. When air is supplied to the injection pneumatic conveyor, the granules are sucked into the vertical section of the input waveguide, where they are exposed to microwave energy and heated. After the granules pass through the waveguide bend, the exhaust air is separated by an air separator. Further, the granules along the vertical segment of the output waveguide enter the resonator hopper, form a certain profile of the upper layer, in accordance with which they are uniformly lowered. The load level is kept constant, and the exposure time with microwave energy is regulated by a pneumatic conveyor. The temperature regime is monitored and maintained with the help of temperature sensors. The device allows for fine drying of granules of any thermoplastics up to complete dehydration. However, the device has the following disadvantages: the large length of the transport path of the processed product, and in some cases the multiple passage of this path in the circulation process does not allow drying of grain and cereal products, as their quality decreases;
the device has a complex and expensive system of excitation of microwave energy.

Цель изобретения - обеспечение высокого качества сушки зерна и гранулированных диэлектрических материалов и упрощение конструкции, что позволяет снизить ее стоимость. The purpose of the invention is the provision of high quality drying of grain and granular dielectric materials and the simplification of the design, thereby reducing its cost.

Это достигается тем, что в нагревательной секции резонаторные бункеры разнесены между собой по высоте и соединены последовательно по потоку обрабатываемого продукта, так что из верхнего бункера в нижний он просыпается под действием силы тяжести через соединительный патрубок. Возбуждаются резонаторные бункеры параллельно от одного-двух СВЧ-генераторов при помощи волноводно-щелевых возбудителей, присоединенных непосредственно к фланцам усеченных конусных переходов резонаторный бункеров. Каждый волноводно-щелевой возбудитель содержит по две полуволновые взаимно перпендикулярные щели, образующие Г-образный элемент связи. This is achieved by the fact that in the heating section the resonator bins are spaced apart in height and are connected in series along the flow of the processed product, so that from the upper hopper to the lower one it wakes up under the action of gravity through the connecting pipe. Resonator bins are excited in parallel from one or two microwave generators using waveguide-slot exciters connected directly to the flanges of truncated conical transitions of the resonator bins. Each waveguide-slot pathogen contains two half-wave mutually perpendicular slits forming a L-shaped coupling element.

Устройство содержит один пневмотранспортер, снабженный перекидным механическим переключателем потока продукта, на два положения "Загрузка", "Циркуляция". Пневмотранспортер соединен непосредственно с верхним резонаторным бункером при помощи запредельной (по СВЧ) трубы. Перекидной механический переключатель потока содержит два параллельно соединенных патрубка, закрепленных шарнирной подвеской на симметричном уступе пневмотранспортера. При этом на нижние концы патрубков надеты гибкие шланги, один из которых свободен и используется для загрузки бункеров, а другой соединен с выходным каналом нижнего бункера и при одном из двух положений механического переключателя образуют замкнутый контур циркуляции потока нагреваемого продукта. The device contains one pneumatic conveyor, equipped with a rocker switch of the product flow, into two positions "Download", "Circulation". The pneumatic conveyor is connected directly to the upper resonator hopper using a transverse (microwave) pipe. The cross over mechanical flow switch contains two parallel-connected nozzles fixed by a hinged suspension on a symmetrical ledge of the pneumatic conveyor. At the same time, flexible hoses are put on the lower ends of the nozzles, one of which is free and used to load the hoppers, and the other is connected to the output channel of the lower hopper and, when one of the two positions of the mechanical switch, form a closed loop for the circulation of the heated product stream.

Резонаторные бункеры снабжены 3-5 элементами распределенного ввода охлаждающего или подогретого воздуха. Каждый элемент выполнен в виде трубы прямоугольного или круглого сечения, закрытой с одного торца, и имеет общую с резонаторным бункером перфорированную стенку. Для вывода отработанного влажного воздуха и легких газовых фракций каждый резонаторный бункер соединен запредельной трубой с циклоном. Resonator bins are equipped with 3-5 elements of a distributed input of cooling or heated air. Each element is made in the form of a pipe of rectangular or circular cross section, closed at one end, and has a perforated wall in common with the resonator hopper. To remove the exhausted moist air and light gas fractions, each resonator hopper is connected to a cyclone by a transverse pipe.

На фиг. 1 схематично показано СВЧ-устройство для сушки зерна и гранулированных диэлектрических материалов, общий вид; на фиг.2 - волноводно-щелевой возбудитель резонаторного бункера; на фиг.3 - перекидной механический переключатель потока нагреваемого продукта. In FIG. 1 schematically shows a microwave device for drying grain and granular dielectric materials, General view; figure 2 - waveguide-slot pathogen resonator hopper; figure 3 - cross over mechanical switch flow of the heated product.

Устройство состоит из резонаторных бункеров 1 и 2, водноводно-щелевых возбудителей 3 и 4, присоединенных к фланцам 5 и 4 конусных переходов 7 и 8, пневмотранспортера 9 с перекидным механическим переключателем потока нагреваемого продукта 10, состоящего из двух параллельных патрубков 11, закрепленных шарнирной подвеской на симметричном уступе пневмотранспортера, гибких соединительных шлангов 12, запредельной трубы транспортера 13, переходного патрубка 14, элементов распределенного ввода воздуха в резонаторные бункеры 1 и 2, трубы вывода отработанного влажного воздуха 16, циклона 17 и бункера 18. The device consists of resonator bins 1 and 2, water-slotted pathogens 3 and 4, attached to the flanges 5 and 4 of the conical transitions 7 and 8, a pneumatic conveyor 9 with a changeover mechanical flow switch of the heated product 10, consisting of two parallel nozzles 11 fixed by a hinged suspension on a symmetrical ledge of the pneumatic conveyor, flexible connecting hoses 12, the transverse pipe of the conveyor 13, the adapter pipe 14, elements of the distributed air inlet into the resonator bins 1 and 2, the exhaust pipe is worked out wet air 16, cyclone 17 and hopper 18.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Для заполнения резонаторных бункеров 1 и 2 продуктом, подлежащим термообработке, размещенным в бункере 18, необходимо подать сжатый воздух в пневмотранспортер 9, а переключатель потока 10 поставить в положение "Загрузка". При этом процесс термообработки будет осуществляться непрерывно, т. е. загрузка, термообработка и выгрузка будут непрерывными. Одновременно с началом процесса термообработки необходимо подать сжатый воздух на вводы 15, закрепленные на резонаторных бункерах 1 и 2 для продувки и частичного охлаждения продукта. Отработанный влажный воздух выводится при помощи отводных труб 14 через циклон 17. Циклон 17 позволяет отделить пыль и мелкие частицы от воздушного потока, чтобы они не попадали в вентиляционные каналы и окружающее пространство. Продувка воздухом продукта, находящегося в резонаторных бункерах 1 и 2, позволяет частично охладить зерно на наружных поверхностях и поддерживать отрицательный градиент температуры, при котором температура внутри зерен выше, чем на наружных поверхностях, что ускоряет процесс сушки. В случае осуществления тонкой сушки гранул некоторых термопластов, как полиамид, капрон и др. требуется значительное время для удаления капиллярной и связанной влаги. В таких случаях после запуска устройства в работу необходимо пневмотранспортер 9 удерживать в положении "Циркуляция ", не включая пневмотранспортер 19 до истечения заданного технологического времени. Волноводно-щелевой возбудитель содержит (каждый из двух) две взаимно перпендикулярные щели длиной λ/2. Одна из щелей - продольная пересекает поперечные токи, а поперечная - продольные токи (см. фиг. 2). Смещение продольной щели Х1 относительно осевой линии волновода рассчитано на полную передачу СВЧ-энергии в камеру нагрева, а смещение поперечной щели Х2 рассчитано на ответвление той части энергии, которая могла бы пройти до заглушки волновода. Поэтому данный возбудитель не нуждается в применении поршневой регулировки для его согласования с генератором. To fill the resonator bins 1 and 2 with the product to be heat-treated, placed in the hopper 18, it is necessary to supply compressed air to the pneumatic conveyor 9, and set the flow switch 10 to the "Loading" position. In this case, the heat treatment process will be carried out continuously, i.e., loading, heat treatment and unloading will be continuous. Simultaneously with the beginning of the heat treatment process, it is necessary to supply compressed air to the inlets 15 mounted on the resonator bins 1 and 2 for purging and partial cooling of the product. Exhaust moist air is discharged by means of the exhaust pipes 14 through the cyclone 17. The cyclone 17 allows you to separate dust and small particles from the air flow so that they do not enter the ventilation ducts and the surrounding space. Air purging of the product located in the resonator bins 1 and 2 allows partial cooling of the grain on the outer surfaces and maintains a negative temperature gradient at which the temperature inside the grains is higher than on the outer surfaces, which speeds up the drying process. In the case of fine drying of granules of some thermoplastics, such as polyamide, nylon, etc., considerable time is required to remove capillary and bound moisture. In such cases, after the device is put into operation, it is necessary to keep the pneumatic conveyor 9 in the “Circulation” position, not including the pneumatic conveyor 19 until the specified technological time has elapsed. The waveguide-slot pathogen contains (each of two) two mutually perpendicular slits of length λ / 2. One of the slots - the longitudinal crosses the transverse currents, and the transverse - longitudinal currents (see Fig. 2). The displacement of the longitudinal slit X1 relative to the axial line of the waveguide is designed to completely transfer microwave energy to the heating chamber, and the displacement of the transverse slit X2 is designed to branch off that part of the energy that could pass to the stub of the waveguide. Therefore, this pathogen does not need the use of piston adjustment for its coordination with the generator.

Перекидной механический переключатель потоков продукта (фиг.3) содержит два параллельно соединенных патрубка, соединенных между собой при помощи двойного хомута 20. Этот же хомут используется для шарнирной подвески 21 на симметричном уступе 22, на входном конце (трубе) пневмотранспортера 9. Для установки переключателя в другое положение достаточно нажать на хомут 20 с противоположной стороны. При переключении между концом трубы пневмотранспортера и патрубками переключателя образуется зазор, в который подсасывается воздух и на время переключения пневмотранспортер перестает работать и продукт не выбрасывается в окружающее пространство. Как показал опыт работ с подобными и предлагаемым устройством, процессы СВЧ-сушки ускоряются по сравнению с традиционными средствами в 5-10 раз. Данное СВЧ-устройство контактно размещается на площади 600х1000 мм. Время термообработки при непрерывном процессе регулируется расходом воздуха в пневмотранспортерах от 8 до 15 мин. Поскольку в два резонаторных бункера можно погрузить в среднем 60 кг, то отсюда определяется (с учетом времени термообработки) производительность. При сушке зерна и круп она может изменяться от 240 до 500 кг/ч при достаточной СВЧ-мощности. The cross over mechanical switch of product flows (Fig. 3) contains two pipes connected in parallel, interconnected by a double clamp 20. The same clamp is used for articulated suspension 21 on a symmetrical ledge 22, at the inlet end (pipe) of the pneumatic conveyor 9. To install the switch in another position, just click on the clamp 20 from the opposite side. When switching between the end of the pipe of the pneumatic conveyor and the nozzles of the switch, a gap is formed in which air is sucked in and for the time of switching the pneumatic conveyor stops working and the product is not thrown into the surrounding space. As experience with similar and proposed devices has shown, microwave drying processes are 5-10 times faster than traditional ones. This microwave device is contact mounted on an area of 600x1000 mm. The heat treatment time during a continuous process is regulated by the air flow in pneumatic conveyors from 8 to 15 minutes. Since an average of 60 kg can be loaded into two resonator bins, productivity is determined from this (taking into account the heat treatment time). When drying grain and cereals, it can vary from 240 to 500 kg / h with sufficient microwave power.

Изобретение позволяет использовать как один источник СВЧ-энергии при делении мощности при помощи трехдецибального моста, так и два отдельных источника. The invention allows the use of a single source of microwave energy when dividing power using a three-decibal bridge, and two separate sources.

При термообработке гранулированных термопластов для обеспечения непрерывного процесса можно составить и соединить последовательно несколько устройств. Тогда каждое из них будет выполнять роль нагревательной секции. Для многих материалов достаточно двух секций, а для таких, как полиамид, потребуется 4-5 секций. При этом занимаемая площадь не превышает 3000х1800 мм. Для большинства предприятий, производящих электротехнически и др. изделия, на каждый вид материала достаточно иметь одну секцию с использованием периодического процесса в режиме циркуляции гранул. During the heat treatment of granular thermoplastics to ensure a continuous process, several devices can be composed and connected in series. Then each of them will act as a heating section. For many materials, two sections are sufficient, and for such as polyamide, 4-5 sections are required. Moreover, the occupied area does not exceed 3000x1800 mm. For most enterprises manufacturing electrical and other products, for each type of material, it is enough to have one section using a periodic process in the pellet circulation mode.

Claims

1. Microwave device for drying grains and granular dielectric materials, containing two resonant bins connected in series along the flow of the processed product, excitation means connected to the flanges of the truncated conical transitions of the resonant bins, two microwave generators connected to the corresponding excitation means equipped with elements of distributed air inlets, a pneumatic conveyor, characterized in that the resonant hoppers are spaced apart in height along each other, means of excitation These are waveguide-slot exciters, the number of elements of the distributed air inlets is selected from three to five, each resonant hopper is connected using a pipe of prohibitive size to a cyclone, while part of the pneumatic conveyor is made in the form of a pipe of prohibitive cross-section and is connected at one end to the upper bunker, and another - to the first output of the introduced mechanical product flow switch, the first input of which is connected to the output channel of the lower hopper by means of a flexible hose, the second input is not The product flow switch is connected to a flexible loading hose for loading the product.

2. The microwave device according to claim 1, characterized in that the mechanical switch of the product stream contains two parallel-connected pipes secured by a hinged suspension on a symmetrical ledge of the third pipe, the output of the third pipe being the first output of the mechanical switch of the product stream, and the first pipe is its first entrance, and the second - the second.

3. The microwave device according to claims 1 and 2, characterized in that the waveguide-slot exciter is made in the form of a waveguide segment, on the wide wall of which there are two half-wave slots located mutually perpendicular and forming a L-shaped coupling element.

4. The microwave device according to claims 1 to 3, characterized in that the elements of the distributed air inlet are made in the form of a pipe of rectangular or circular cross section, closed at one end and having a perforated wall in common with the resonant hopper.