RU2137996C1

RU2137996C1 - Device for drying of elongated materials

Info

Publication number: RU2137996C1
Application number: RU98121315A
Authority: RU
Inventors: М.С. Губерман; М.А. Сакалов; В.В. Скурихин; Е.Н. Калинин; В.В. Козлов; В.В. Степанов
Original assignee: Ивановская государственная текстильная академия
Priority date: 1998-12-01
Filing date: 1998-12-01
Publication date: 1999-09-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: this drying device has drum and perforated cylinder which is located coaxially inside drum. One end of cylinder is connected with source of heat carrier supply. Central tube is intended for branching away of used heat carrier. Installed inside perforated cylinder and coaxially with it is facility for regulating mode of delivery and branching-away of heat carrier. This facility can move reciprocally and it is made in the form of truncated cone. Small base of truncated cone is turned towards blind end of drum. Perforations of cylinder are arranged with pitch which increases in direction from inlet pipe union towards opposite end of drum. Diameter of cylinder perforations reduces in same direction. Aforesaid embodiment of drying device allows for ensuring more uniform heating of working surface. EFFECT: higher efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к отделочному производству текстильной промышленности, в частности к устройствам для контактной сушки длинномерных, например, материалов в сушильных барабанных машинах. The invention relates to finishing production of the textile industry, in particular to devices for contact drying of lengthy, for example, materials in tumble dryers.

Известны устройства [1...3] для сушки волокнистых материалов контактным способом, представляющие собой группу сушильных барабанов, каждый из которых представляет собой сосуд с цилиндрической рабочей поверхностью, внутрь каждого из которых подается пар под избыточным давлением. Known devices [1 ... 3] for drying fibrous materials by contact method, which is a group of drying drums, each of which is a vessel with a cylindrical working surface, inside each of which steam is supplied under excess pressure.

Недостатком устройств, в которых используют пар в качестве источника тепловой энергии, является низкое значение коэффициента полезного действия, в среднем 28...35%, коэффициент использования топлива 40...50%. Кроме того, эти устройства имеют ограниченную производительность вследствие недостаточного температурного потенциала водяного пара (100...140^oC) и соответственно вторичного теплоносителя - воздуха и, как следствие, невозможность повышения производительности оборудования; сложную систему разводки пара и отвода конденсата; необходимость применения химической очистки воды для котельных установок; необратимые потери тепловой энергии, уносимой с конденсатом; высокие эксплуатационные затраты.The disadvantage of devices that use steam as a source of thermal energy is the low coefficient of efficiency, an average of 28 ... 35%, the fuel utilization factor of 40 ... 50%. In addition, these devices have limited performance due to the insufficient temperature potential of water vapor (100 ... 140 ^o C) and, accordingly, the secondary coolant - air and, as a result, the inability to increase the productivity of the equipment; a complex system for distributing steam and condensate; the need for chemical water treatment for boiler plants; irreversible loss of thermal energy carried away with condensate; high operating costs.

В качестве прототипа выбрано устройство [4], представляющее собой вращающийся барабан и концентрично размещенные в нем перфорированный цилиндр, соединенный с торца с источником теплоносителя и образующий с барабаном кольцевую полость для подачи последнего на внутреннюю поверхность барабана, и центральную трубу для отбора отработанного теплоносителя, соединенную перепускными патрубками с кольцевой полостью и образующую кольцевой коллектор с перфорированным цилиндром. Кольцевая полость разделена поперечными перегородками на отсеки, крайний из которых соединен с торцом центральной трубы, противолежащим торцу перфорированного цилиндра, подключенного к источнику теплоносителя, при этом по оси центральной трубы установлен ряд втулок с поперечными перемычками коробчатого типа, соединенными с перепускными патрубками и выполненными с выпускными окнами, обращенными в сторону источника теплоносителя. As a prototype, a device [4] was selected, which is a rotating drum and a perforated cylinder concentrically placed in it, connected to the end with a heat source and forming an annular cavity with the drum to supply the latter to the inner surface of the drum, and a central pipe for selecting the spent heat carrier connected bypass pipes with an annular cavity and forming an annular manifold with a perforated cylinder. The annular cavity is divided by transverse partitions into compartments, the last of which is connected to the end of the central pipe opposite to the end of the perforated cylinder connected to the heat source, while a series of bushings with box-type transverse jumpers connected to the bypass pipes and made with outlet pipes are installed along the axis of the central pipe windows facing the source of the coolant.

Недостатком данного устройства является неравномерность нагрева рабочей поверхности из-за нерационального использования потоков тепловой энергии (прямого и обратного при равных коэффициентах диффузии), отсутствия возможности их регулирования и связанных с этим повышенных энергозатрат. The disadvantage of this device is the uneven heating of the working surface due to the irrational use of thermal energy flows (direct and reverse with equal diffusion coefficients), the lack of the ability to control them and the associated increased energy costs.

Техническим результатом изобретения является повышение равномерности нагрева рабочей поверхности барабана за счет создания условий для оптимизации процесса тепломассообмена, повышение производительности оборудования. The technical result of the invention is to increase the uniformity of heating of the working surface of the drum by creating conditions for optimizing the heat and mass transfer process, increasing the productivity of the equipment.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве, содержащем вращающийся барабан и коаксиально расположенный во внутренней его полости цилиндр, соединенный с торца с источником теплоносителя, и центральную трубу для отвода отработанного теплоносителя, согласно изобретению внутри цилиндра соосно ему и с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлено средство для регулирования режима подачи и отвода теплоносителя, выполненное в виде усеченного конуса, малое основание которого обращено к глухому торцу барабана, при этом перфорация цилиндра выполнена с шагом, увеличивающимся от входного патрубка к противоположному торцу, и с диаметром отверстий, уменьшающимся в том же направлении. The specified technical result is achieved in that in a device containing a rotating drum and a cylinder coaxially located in its internal cavity, connected to the end face with a heat carrier source, and a central pipe for exhausting the spent heat carrier, according to the invention, coaxially inside the cylinder and with the possibility of reciprocating movement installed means for regulating the mode of supply and removal of the coolant, made in the form of a truncated cone, the small base of which is facing the deaf end drum, wherein the perforation cylinder is formed with a pitch increasing from the inlet to the opposite end and with a hole diameter that decreases in the same direction.

На чертеже показано предлагаемое устройство - разрез общего вида барабана. The drawing shows the proposed device is a section of a General view of the drum.

Устройство содержит барабан 1 и коаксиально размещенный в нем перфорированный цилиндр 2, соединенный с торца с источником теплоносителя и с центральной трубой 3 для отвода отработанного теплоносителя. Внутри перфорированного цилиндра соосно ему и с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлено средство для регулирования режима подачи и отвода теплоносителя, выполненное в виде усеченного конуса 4, малое основание которого обращено к глухому торцу барабана. При этом перфорация на цилиндре имеет переменный шаг S, увеличивающийся от входного патрубка к противоположному торцу. Диаметры отверстий уменьшаются в том же направлении. The device comprises a drum 1 and a perforated cylinder 2 coaxially placed therein, connected to the end with a heat carrier source and with a central pipe 3 for removing the spent heat carrier. Inside the perforated cylinder coaxially with it and with the possibility of reciprocating movement, there is installed a means for regulating the mode of supply and removal of the coolant, made in the form of a truncated cone 4, the small base of which faces the blind end of the drum. In this case, the perforation on the cylinder has a variable pitch S, increasing from the inlet to the opposite end. The diameters of the holes are reduced in the same direction.

Подача теплоносителя осуществляется через патрубок 5. Привод вращающегося на опорах 6 и 7 барабана осуществляется посредством элемента 8, например звездочки цепной или шкива плоскоременной передачи. The coolant is supplied through the pipe 5. The drum rotating on the bearings 6 and 7 is driven by an element 8, for example, a chain sprocket or a flat belt pulley.

Возвратно-поступательное перемещение конуса 4 осуществляется посредством исполнительного механизма 9, например гидравлического цилиндра или сильфона. The reciprocating movement of the cone 4 is carried out by means of an actuator 9, for example, a hydraulic cylinder or a bellows.

Устройство работает следующим образом. Обрабатываемый (высушиваемый) длинномерный, например текстильный, материал обхватывает рабочую поверхность барабана 1, установленного в опорах 6 и 7 и приводимого во вращение посредством элемента 8, например цепной или плоскоременной передачи. Теплоноситель (продукты сгорания природного газа) из теплогенератора через патрубок 5 поступают в кольцевое пространство между барабаном 1 и перфорированным цилиндром 2, отдавая теплоту на рабочую поверхность барабана 1, с которой контактирует обрабатываемое полотно. Поток теплоносителя со скоростью, превышающей величину 20 м/с, направляется к глухому торцу барабана 1 и устремляется во внутреннюю полость коаксиально расположенного в нем перфорированного цилиндра 2 с перфорацией переменного шага и сечения отверстий. Разность скоростей потоков на наружной и внутренней поверхностях цилиндра 2 образует различные давления в прилегающих к цилиндру слоях, вследствие чего создается циркуляция теплоносителя по локальным контурам, благодаря чему обеспечивается равномерное распределение тепловой энергии по рабочей ширине барабана 1 и равномерное температурное воздействие на обрабатываемый материал по его ширине. Увеличивающийся в сторону от входного патрубка 5 к противоположному торцу шаг S перфорации и уменьшающийся в том же направлении диаметр отверстий обеспечивают оптимальные условия для создания локальных циркуляционных контуров теплоносителя в условиях переменного сопротивления его течению в полостях барабана 1 и цилиндра 2 в соответствии с зависимостью параметров, определяющих путевой расход теплоносителя. Усеченный конус 4, перемещаемый посредством исполнительного механизма 9, например гидроцилиндра или сильфона, вдоль оси вращения барабана оптимизирует величину сопротивления течению удаляемого отработанного теплоносителя за счет изменения величины кольцевого зазора - между собственной наружной поверхностью и внутренней поверхностью перфорированного цилиндра 2, обеспечивает достижение оптимального режима подачи и отвода отработанного теплоносителя через кольцевой зазор между перфорированным цилиндром 2 и вращающимся барабаном 1 и центральную трубу 3. Циркулирующие газы после регенерации в теплогенераторе вновь подаются в барабан. The device operates as follows. The processed (dried) lengthy, for example textile, material embraces the working surface of the drum 1 installed in the supports 6 and 7 and driven into rotation by an element 8, for example a chain or flat belt transmission. The heat carrier (natural gas combustion products) from the heat generator through the pipe 5 enters the annular space between the drum 1 and the perforated cylinder 2, transferring heat to the working surface of the drum 1, with which the processed web is in contact. The coolant flow at a speed exceeding 20 m / s is directed to the blind end of the drum 1 and rushes into the internal cavity of the coaxially perforated cylinder 2 with perforation of a variable pitch and section of the holes. The difference in flow rates on the outer and inner surfaces of the cylinder 2 forms various pressures in the layers adjacent to the cylinder, as a result of which the coolant circulates along local contours, which ensures uniform distribution of thermal energy along the working width of the drum 1 and a uniform temperature effect on the processed material along its width . The perforation step S increasing to the side from the inlet pipe 5 to the opposite end and the hole diameter decreasing in the same direction provide optimal conditions for creating local circulation circuits of the coolant under conditions of variable resistance to its flow in the cavities of the drum 1 and cylinder 2 in accordance with the dependence of the parameters determining the flow rate of the coolant. A truncated cone 4, moved by means of an actuator 9, for example a hydraulic cylinder or a bellows, along the axis of rotation of the drum optimizes the resistance to the flow of the removed waste heat carrier by changing the size of the annular gap - between its own outer surface and the inner surface of the perforated cylinder 2, ensures optimal feed rate and exhaust heat transfer through the annular gap between the perforated cylinder 2 and the rotating drum 1 and 3. Circulating ENTRAL pipe after the regeneration gases in the heat source are supplied again into the drum.

За счет использования конуса 4 и перфорированного цилиндра 2 с перфорацией переменного шага и сечения при подаче и удалении теплоносителя обеспечивается направление его потоков, исключающее их взаимное пересечение и оптимизирующее сопротивление системы их течению. Due to the use of the cone 4 and the perforated cylinder 2 with perforation of a variable pitch and cross-section during the supply and removal of the coolant, the direction of its flows is ensured, eliminating their mutual intersection and optimizing the resistance of the system to their flow.

Таким образом, установка перфорированного цилиндра 2 с регулирующим конусом 4 дает возможность повысить равномерность обогрева поверхности барабана по сравнению с прототипом на 5.. .8%, а также снизить энергозатраты системы за счет уменьшения ее сопротивления течению газов на 8...10%. Thus, the installation of a perforated cylinder 2 with an adjusting cone 4 makes it possible to increase the uniformity of heating the surface of the drum by 5 ... 8% compared to the prototype, as well as reduce the energy consumption of the system by reducing its resistance to gas flow by 8 ... 10%.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1605085, МКИ F 26 B 13/06, Бюл. N 44, 1991.Sources of information
1. USSR author's certificate N 1605085, MKI F 26 B 13/06, Bull. N 44, 1991.

2. Авторское свидетельство СССР N 579689, МКИ F 26 B, 1979. 2. USSR author's certificate N 579689, MKI F 26 B, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР N 118224, МКИ F 26 B, 1972. 3. Copyright certificate of the USSR N 118224, MKI F 26 B, 1972.

4. Патент РФ N 2027131, МКИ F 26 B 13/14, Бюл. N 2, 1995. 4. RF patent N 2027131, MKI F 26 B 13/14, Bull. N 2, 1995.

Claims

A device for drying lengthy materials, containing a drum and a perforated cylinder coaxially placed in it, connected to the end face with a heat carrier source, and a central pipe for exhausting the waste coolant, characterized in that a means for coaxial to it and with the possibility of reciprocating movement is installed for regulation of the mode of supply and removal of the coolant, made in the form of a truncated cone, the small base of which is facing the blind end of the drum, while rforatsiya cylinder is formed with a pitch increasing from the inlet to the opposite end, and with a diameter diminishing in the same direction.