Центробежная машина для сушки гранулированных твердых материалов - RU2559960C2

Чертежи

Показать все 29 чертежа(ей)

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к центробежной машине для твердых материалов с характеристиками гранул, которая включает функцию их переноса надежным, безопасным и эффективным образом. В частности, настоящее изобретение относится к компактной центробежной машине непрерывного потока, способной удалять жидкости из гранулированных твердых материалов, а также переносить ранее центрифугированные материалы в направлениях, на расстояния и высоты, выполненные в соответствии с потребностью применения, дополнительно предотвращая их повреждения, без ухудшения эффективности процесса центрифугирования.

Описание предшествующего уровня техники

Кофейные зерна представляют собой тип гранулированного твердого материала, составляющий один из основных продуктов мирового аграрного бизнеса. По этой причине, постоянно осуществляется поиск технологии и решений, способных уменьшить производственные затраты, и которые, кроме того, обеспечивают конечный продукт высокого качества и который удовлетворяет требованиям для экспорта.

В этом отношении, одним из главных факторов, которые влияют на качество кофе, является способ обращения с ним/его обработки в процессе, который идет за уборкой урожая, главным образом на этапе сушки, который состоит из испарения влаги, имеющейся на открытой поверхности кофейных зерен. Следует отметить, что выращивание кофе имеет этапы после уборки урожая, которые заставляют кофейные зерна проходить сначала через влажный путь.

Таким образом, сушка представляет собой довольно важный этап в процессе обработки кофейных зерен, для того, чтобы получить конечный продукт высокого качества, так как зрелые кофейные зерна являются очень скоропортящимися вследствие условий высокой влажности во время сбора урожая. Если кофейные зерна содержатся в условиях высокой влажности в течение заданного периода времени, грибок начинает развиваться на поверхности зерен, который, в сочетании с увеличением интенсивности дыхания и повышением температуры, приведет к ферментации. Таким образом, важные характеристики кофе, такие как аромат и вкус портятся, то есть, качество конечного продукта существенно портится.

Обычно, сушка кофейных зерен выполняется вручную, на придомовых площадках, таких как проторенный земляной, цементный или асфальтовый пол. Однако, этот способ зависит от погодных изменений, что может ухудшить его эффективность, так как при низких температурах и/или высоком уровне влаги время сушки увеличивается, нанося убытки кофейными производителям. Кроме того, сушка на проторенных земляных площадках обычно требует относительно продолжительного времени для выполнения процесса и дополнительно требует больших площадей для их строительства. Дополнительно, также является необходимым нанимать рабочую силу для выполнения процесса сушки. Такие факторы вносят определяющий вклад для улучшения конечного продукта.

С другой стороны, уже имеются несколько технологий, использующиеся для уменьшения времени, которое требуется для удаления воды из поверхности кофейных зерен, посредством автоматических машин, таких как механические сушки или аналогичное оборудование.

Например, бразильская заявка на патент PI 0201900-0 описывает машину, предназначенную для удаления избыточной воды из поверхности кофейных зерен по принципу испарения, посредством принудительного потока горячего воздуха, способного проходить через слой зерен, которые находятся на перфорированной поверхности.

Другим известным автоматическим решением для сушки кофейных зерен является центрифугирование, которое состоит из технологии, основанной на применении центростремительной силы, которая больше, чем сила тяжести, и может увеличиваться посредством увеличения частоты вращения. Центрифугирование представляет собой технологию, часто использующуюся в отраслях промышленности для отделения твердого материала от жидкости, жидкости от газообразной фазы или еще для отделения двух типов жидкостей.

Например, бразильская заявка на патент PI 0304448-3 относится к центрифуге, способной удалять поверхностную воду и/или воду для промывания кофейных зерен. Такая центрифуга содержит барабан в форме горизонтального усеченного конуса, выполненного из перфорированной металлической пластины, вращение которого управляется. Эта центрифуга имеет ограничение, заключающееся в том, что не является возможным точно управлять временем нахождения продукта и эффектом центрифугирования. Помимо этого, эффективность ее функционирования зависит непосредственно от зерен, имеющих хорошие характеристики качения, так как они должны кататься внутри конического корпуса, пока они не достигнут выпуска, без помощи какого-либо специального устройства. Так как кофейные зерна не всегда имеют хорошие характеристики качения, имеется довольно большая вероятность закупоривания центробежной машины, что ограничивает ее использование в ограниченном диапазоне гранулированных материалов, а именно: тех, которые имеют скругленную форму и бόльшую жесткость.

Заявка на патент PI 0502946-5 описывает центробежную машину для кофейных зерен, обеспеченную вертикальной осью, имеющую нижний участок с впуском для кофейных зерен, которые, в свою очередь, переносятся в верхний участок вертикальной оси посредством двух бесконечных винтов, которые вращаются в направлении по часовой стрелке и против часовой стрелки. Кроме того, центрифуга имеет цилиндрическое сито, способное обеспечивать возможность выхода жидкой фазы центрифугируемого материала, что включает бесконечные винты. Кроме того, центрифуга дополнительно содержит цилиндр, который включает цилиндрическое сито для вывода жидкости из машины. Следует отметить, что поднимающийся поток кофейных зерен в этой машине вызывается посредством действия бесконечных винтов от нижней части машины к ее верхней части, что создает избыточное давление на кофейных зернах, приводя к существенному проценту поврежденных зерен. По этой причине, в описании этой заявки рекомендуется, чтобы применялось умеренное вращение, с тем, чтобы сбалансировать выгоду удаления поверхностной воды с более низким процентом поврежденных зерен, что, естественно, ухудшает эффективность машины.

Следовательно, известные в настоящее время центробежные машины не являются способными удовлетворять надлежащим образом все требования выращивания кофе, таким образом, чтобы обеспечивать возможность замены ручных способов, которые по-прежнему часто используются в настоящее время. Другими словами, существует потребность в технологиях, которые являются способными оптимизировать процесс сушки кофейных зерен, для того, чтобы увеличить масштаб производства, при этом сохраняя качество продукта, в сочетании с относительно низкой стоимостью.

Цели изобретения

Цели настоящего изобретения заключаются в обеспечении автоматической машины, способной обеспечивать сушку поверхности гранулированных твердых материалов (например, кофейных зерен), автоматическим и оптимизированным способом, для того, чтобы обеспечить более высокую производительность, эффективность и быструю обработку, соответствующие требованию большого масштаба производства.

Помимо этого, цели изобретения дополнительно заключаются в обеспечении автоматической машины, способной обеспечивать сушку поверхности гранулированных твердых материалов (например, кофейных зерен), имеющей компактное конструктивное исполнение, демонстрирующее легкую и простую установку и интеграцию с другим оборудованием/машинами/устройствами, включенными в процесс обработки и обращения с этими гранулированными твердыми материалами.

Дополнительно, цели настоящего изобретения заключаются в обеспечении машины, способной удалять поверхностные жидкости из гранулированных твердых материалов (например, кофейных зерен), а также переносить такие материалы, ранее центрифугированные, во множестве направлений, на расстояния и высоты, выполняемые в соответствии с требованием применения.

Более того, цели настоящего изобретения заключаются в обеспечении машины, способной удалять жидкости из поверхности гранулированных твердых материалов, а также переносить такие ранее центрифугированные материалы таким образом, чтобы предотвратить или уменьшить до минимума их повреждение, таким образом исключая или уменьшая до минимума потери, без ухудшения производительности, эффективности и скорости обработки.

Краткое описание изобретения

Первый способ достигнуть одной или более целей настоящего изобретения представляет собой центробежную машину для гранулированных твердых материалов, которая содержит, по меньшей мере, одну загрузочную воронку, способную обеспечивать возможность ввода гранулированных твердых материалов. Помимо этого, центробежная машина также содержит, по меньшей мере, один центрифугирующий механизм, связанный с загрузочной воронкой, обеспеченный, по меньшей мере, одним вращательным винтовым устройством, способным обеспечивать возможность транспортировки гранулированных твердых материалов. Такой центрифугирующий механизм дополнительно обеспечен перфорированной вращательной деталью, которая заключает в себя вращательное винтовое устройство снаружи. Указанная вращательная деталь предназначена для удаления посредством центробежной силы свободных жидкостей, имеющихся на поверхности гранулированных твердых материалов. Дополнительно, центробежная машина содержит, по меньшей мере, один выпускной канал для твердых материалов, связанный с центрифугирующим механизмом, способный обеспечивать возможность выхода центрифугированных гранулированных твердых материалов. Более того, центробежная машина содержит, по меньшей мере, одну камеру для сбора твердых материалов, расположенную между центрифугирующим механизмом и выпускным каналом для твердых материалов, способную принимать центрифугированные гранулированные твердые материалы из вращательной детали. Указанная камера для сбора твердых материалов обеспечена ротором для проведения твердых материалов, который содержит радиальные лопатки, предназначенные для проталкивания гранулированных твердых материалов и придания им увеличения тангенциальной скорости.

Второй способ достижения одной или более целей настоящего изобретения представляет собой центробежную машину для гранулированных твердых материалов, которая содержит, по меньшей мере, одну загрузочную воронку, способную обеспечивать возможность ввода гранулированных твердых материалов. Помимо этого, центробежная машина также содержит, по меньшей мере, один центрифугирующий механизм, связанный с загрузочной воронкой, обеспеченный, по меньшей мере, одним вращательным винтовым устройством, способным обеспечивать возможность транспортировки гранулированных твердых материалов. Такой центрифугирующий механизм дополнительно обеспечен перфорированной вращательной деталью, которая заключает в себя вращательное винтовое устройство снаружи. Указанная вращательная деталь предназначена для удаления посредством центробежной силы свободных жидкостей, имеющихся на поверхности гранулированных твердых материалов. Дополнительно, центробежная машина содержит, по меньшей мере, один выпускной канал для твердых материалов, связанный с центрифугирующим механизмом, способный обеспечивать возможность выхода центрифугированных гранулированных твердых материалов. Более того, центробежная машина содержит, по меньшей мере, один приводной механизм, связанный с центрифугирующим механизмом, способный обеспечивать возможность вращения вращательного винтового устройства и вращательной детали вокруг их центральных осей. Кроме того, центробежная машина содержит, по меньшей мере, один основной корпус, способный вмещать в себя приводной механизм. Помимо этого, центробежная машина содержит группу подшипников, расположенных внутри основного корпуса, способных обеспечивать возможность поддерживания центрифугирующего механизма.

Третий способ достижения целей настоящего изобретения представляет собой центробежную машину для гранулированных твердых материалов, которая содержит, по меньшей мере, одну загрузочную воронку, способную обеспечивать возможность ввода гранулированных твердых материалов. Помимо этого, центробежная машина также содержит, по меньшей мере, один центрифугирующий механизм, связанный с загрузочной воронкой, обеспеченный, по меньшей мере, одним вращательным винтовым устройством, способным обеспечивать возможность транспортировки гранулированных твердых материалов. Такой центрифугирующий механизм дополнительно обеспечен перфорированной вращательной деталью, которая заключает в себя вращательное винтовое устройство снаружи. Указанная вращательная деталь предназначена для удаления посредством центробежной силы свободных жидкостей, имеющихся на поверхности гранулированных твердых материалов. Дополнительно, центробежная машина содержит, по меньшей мере, один выпускной канал для твердых материалов, связанный с центрифугирующим механизмом, способный обеспечивать возможность выхода центрифугированных гранулированных твердых материалов. Более того, центробежная машина содержит, по меньшей мере, один приводной механизм, связанный с центрифугирующим механизмом, способный обеспечивать возможность вращения вращательного винтового устройства и вращательной детали. Указанное вращательное винтовое устройство связано с приводным механизмом посредством первой центральной оси, содержащейся в центробежной машине. Указанная вращательная деталь связана с приводным механизмом посредством второй центральной оси, также содержащейся в центробежной машине, расположенной внутри и концентрически с первой центральной осью. Первая центральная ось и вторая центральная ось являются поворачиваемыми посредством приводного механизма независимо друг от друга, при этом приводной механизм предназначен для обеспечения определенного регулирования угловой скорости для вращательного винтового устройства вокруг его центральной оси посредством первой центральной оси; и дополнительно предназначен для обеспечения определенного регулирования угловой скорости для вращательной детали вокруг ее центральной оси посредством второй центральной оси.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение теперь будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

- Фиг.1 представляет перспективный вид центробежной машины для гранулированных твердых материалов в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

- Фиг.2 представляет собой вид с разнесением деталей машины, показанной на фиг.1;

- Фиг.3 представляет собой перспективный вид ротора для проведения твердых материалов машины, показанной на фиг.1;

- Фиг.4 представляет собой перспективный вид внутреннего участка основного корпуса машины, показанной на фиг.1, выделяющий фиксирующую панель;

- Фиг.5 представляет собой перспективный вид подузла передаточного механизма машины, показанной на фиг.1;

- Фиг.6 представляет собой вид с разнесением деталей подузла, показанного на фиг.5;

- Фиг.7 представляет собой вид сбоку собранного подузла машины, показанной на фиг.1, который содержит центрифугирующий механизм, поддерживающий элемент и участок передаточного механизма;

- Фиг.8 представляет собой вид с разнесением деталей подузла, показанного на фиг.7;

- Фиг.9 представляет собой перспективный вид спереди центрифугирующего механизма машины, показанной на фиг.1;

- Фиг.10 представляет собой вид сбоку центрифугирующего механизма машины, показанной на фиг.1;

- Фиг.11 представляет собой перспективный вид сзади центрифугирующего механизма машины, показанной на фиг.1;

- Фиг.12 представляет собой перспективный вид спереди центрифугирующего механизма машины, показанной на фиг.1, в соответствии с частичным разрезом G-G на фиг.10;

- Фиг.13 представляет собой вид сбоку центрифугирующего механизма машины, показанной на фиг.1, в соответствии с частичным разрезом G-G на фиг.10;

- Фиг.14 представляет собой перспективный вид сзади центрифугирующего механизма машины, показанной на фиг.1, в соответствии с частичным разрезом G-G на фиг.10;

- Фиг.15 представляет собой вид с разнесенными деталями механизма машины, показанной на фиг.1, в подузлах;

- Фиг.16 представляет собой вид с разнесением деталей центрифугирующего механизма машины, показанной на фиг.1, в частях и деталях;

- Фиг.17 представляет собой вид сбоку группы винтовых устройств центрифугирующего механизма машины, показанной на фиг.1;

- Фиг.18 представляет собой перспективный вид сзади группы винтовых устройств центрифугирующего механизма машины, показанной на фиг.1, в соответствии с частичным разрезом М-М на фиг.17;

- Фиг.19 представляет собой вид сбоку группы винтовых устройств центрифугирующего механизма машины, показанной на фиг.1, в соответствии с частичным разрезом М-М на фиг.17;

- Фиг.20 представляет собой перспективный вид спереди группы винтовых устройств центрифугирующего механизма машины, показанной на фиг.1, в соответствии с частичным разрезом М-М на фиг.17;

- Фиг.21 представляет собой вид сбоку смонтированного подузла машины, показанной на фиг.1, который содержит вращательную коническую камеру и вращательный цилиндр;

- Фиг.22 представляет собой перспективный вид сзади смонтированного подузла машины, показанной на фиг.1, который содержит вращательную коническую камеру и вращательный цилиндр, в соответствии с частичным разрезом J-J на фиг.21;

- Фиг.23 представляет собой вид сбоку смонтированного подузла машины, показанной на фиг.1, который содержит вращательную коническую камеру и вращательный цилиндр, в соответствии с частичным разрезом J-J на фиг.21;

- Фиг.24 представляет собой перспективный вид спереди смонтированного подузла машины, показанной на фиг.1, который соответствует вращательной конической камере и вращательному цилиндру, в соответствии с частичным разрезом J-J на фиг.21;

- Фиг.25 представляет собой вид с разнесением деталей подузла, образованного каналами для проведения, одним в качестве выпуска для твердых материалов, одним каналом в качестве выпуска для жидкостей, камерой для сбора твердых материалов, камерой для сбора жидкости, загрузочной воронкой, поддерживающим элементом и фиксирующей панелью;

- Фиг.26 представляет собой вид сбоку машины, показанной на фиг.1, показывающий изменения положения ее наклонного желоба для выливания жидкости;

- Фиг.27 представляет собой вид спереди машины, показанной на фиг.1, показывающий изменения положения ее камеры для сбора твердых материалов;

- Фиг.28 представляет собой возможные положения установки и работы машины, показанной на фиг.1;

- Фиг.29 представляет собой перспективный частичный вид машины, показанной на фиг.1, выделяющий ее внутренний участок; и

- Фиг.30 представляет собой перспективный вид камеры для сбора твердых материалов, показанной на фиг.1, выделяющий ее внутренний участок.

Подробное описание изобретения

На фиг.1 показан перспективный вид центробежной машины 1 для гранулированных твердых материалов в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. Такие гранулированные твердые материалы состоят, предпочтительно, из кофейных зерен. Однако, следует понимать, что любые типы твердых материалов с характеристикой или поведением гранул могут обрабатываться посредством машины 1 настоящего изобретения, такие как, например, семена, различные овощные выжимки, гранулированные синтетические материалы, отруби, волокнистые опилки, пленки и т.д. Как уже упомянуто выше, в некоторых применениях, является желательным, чтобы эти гранулированные твердые материалы не содержали влагу (жидкостную часть, расположенную снаружи и/или проникающую в твердый материал). Естественно, для достижения этого идеального состояния, является необходимым использовать техническое решение, способное удалять влагу из гранулированных твердых материалов. В настоящем изобретении, это техническое решение состоит из новой конструкции/варианта осуществления центробежной машины 1, показанной на фиг.1-30.

Машина 1 содержит, по меньшей мере, одну загрузочную воронку 2, способную обеспечивать возможность ввода гранулированных твердых материалов, поступающих из какого-либо внешнего источника. Эта загрузочная воронка 2, предпочтительно, прикрепляется к машине 1 посредством фланца и может легко заменяться другими вариантами, которые будут подходящими для нужд каждого применения. Помимо этого, загрузочная воронка 2 располагается на уменьшенной высоте (например, около 700 мм) относительно основания устройства, что способствует ее соединению с внешним источником, часто исключая необходимость предварительного поднятия гранулированных твердых материалов. Кроме того, загрузочная воронка 2 имеет крутой наклон по направлению внутрь машины 1, что предотвращает накапливание остатков гранулированных твердых материалов и возможную необходимость в их проталкивании во время или в конце каждой эксплуатации. В сущности, загрузочная воронка 2 имеет форму "наклонной конической части", при этом наклон в ее центральной линии меньше, соответствуя около 40 геометрическим градусам. В бόльшей части загрузочной воронки 2 наклон увеличивается постепенно, пока он не достигнет около 80 геометрических градусов. Важно отметить, что сторона машины 1, через которую гранулированные твердые материалы, подлежащие центрифугированию, проходят внутрь, не имеет поддерживающих элементов, осей, подшипников или трансмиссии, что способствует приближению к внешним деталям оборудования, главным образом в уменьшенном пространстве.

Как можно видеть на фиг.2, 12, 13 и 14, машина 1 также содержит, по меньшей мере, один центрифугирующий механизм 3, связанный с загрузочной воронкой 2, обеспеченный, по меньшей мере, одним вращательным винтовым устройством 6, способным обеспечивать возможность транспортировки гранулированных твердых материалов. Помимо этого, центрифугирующий механизм 3 обеспечен вращательной перфорированной деталью 7, которая включена снаружи вращательного винтового устройства 6. Вращательная деталь 7 может иметь цилиндрическую форму, как показано на чертежах, или слегка коническую форму. Она также может иметь форму корзины или вращающегося барабана.

Вращательный цилиндр 7 предназначен для удаления посредством центробежной силы свободных жидкостей, имеющихся на поверхности гранулированных твердых материалов, обеспечивая надлежащее центрифугирование. Таким образом, вращательный цилиндр 7 удерживает твердые материалы, но обеспечивает возможность протекания жидкости через его отверстия. Предпочтительно, вращательное винтовое устройство 6 устанавливается концентрически и плотно относительно вращательного цилиндра 7, что предотвращает сжатие и дробление гранулированных твердых материалов посредством его движения. Вращательное винтовое устройство 6 поворачивается в том же направлении, что и вращательный цилиндр 7, и имеет функцию проведения, проталкивания и транспортировки гранулированных твердых материалов вдоль внутренней стенки вращательного цилиндра 7 направленным образом. Помимо этого, вращательное винтовое устройство 6 обеспечено шагами, которые могут иметь размер в соответствии с необходимостью и типом гранулированного твердого материала. Например, для заданного типа, может быть необходимо использовать меньший или больший шаг, в соответствии с его характеристиками, такими как хрупкость/грубость/легкость/тяжесть, скольжение/шероховатость и т.д. - использование меньшего шага подразумевает увеличение типа пребывания гранулированных твердых материалов внутри вращательного цилиндра 7. Аналогичным образом, также можно изменять длину вращательного цилиндра 7 в соответствии с потребностями каждого применения - использование бόльшей длины подразумевает увеличение времени пребывания гранулированных твердых материалов внутри вращательного цилиндра 7.

Как показано на фиг.1, 2 и 25, машина 1 также содержит, по меньшей мере, один выпускной канал 5 для твердых материалов, связанный с центрифугирующим механизмом 3, способный обеспечивать возможность выхода центрифугированных гранулированных твердых материалов.

Более того, в соответствии с фиг.1, 2, 25, 29 и 30, машина 1 также содержит, по меньшей мере, одну камеру 8 для сбора твердых материалов, расположенную между центрифугирующим механизмом 3 и выпускным каналом 5 для твердых материалов. Такая камера 8 для сбора твердых материалов, способная принимать центрифугированные гранулированные твердые материалы из вращательного цилиндра 7, обеспечена ротором 9 для проведения твердых материалов, который содержит радиальные лопатки 10, предназначенные для проталкивания гранулированного твердого материала и придания ему увеличения тангенциальной скорости, как можно видеть на фиг.2 и 3. Это увеличение тангенциальной скорости внутри камеры 8 для сбора твердых материалов также обеспечивается размером ее радиуса, являющимся больше относительно радиуса вращательного цилиндра 7 на около 10%. Таким образом, учитывая, что угловые скорости гранулированных твердых материалов в камере для сбора твердых материалов и вращательного цилиндра 7, по существу, являются одинаковыми, увеличение тангенциальной скорости является пропорциональным увеличению радиуса камеры 8 для сбора твердых материалов, обеспечивая высокую производительность. Следует отметить, что ротор 9 для проведения твердых материалов прикреплен к заднему концу вращательного цилиндра 7, таким образом указанный вращательный цилиндр 7 побуждает вращение ротора 9 для проведения твердых материалов.

Предпочтительно, камера 8 для сбора твердых материалов содержит внутреннюю стенку, обеспеченную концевым выступом 11, по существу, криволинейным, способным предотвращать повреждение гранулированных твердых материалов при вращении ротора 9 для проведения твердых материалов, как можно видеть на фиг.30. Следовательно, эта конкретная конфигурация камеры 8 для сбора твердых материалов гарантирует физическую целостность транспортируемого гранулированного твердого материала, в отличие от центробежных машин, известных в настоящее время. В силу этого, исключаются или уменьшаются до минимума отходы без ухудшения выпуска, эффективности и скорости обработки.

Машина 1 дополнительно содержит, по меньшей мере, один ротор 12 для проведения твердых материалов, связанный прикрепленным образом с камерой 8 для сбора твердых материалов и с выпускным каналом 5 для твердых материалов, и располагающийся между этими двумя элементами. Этот канал 12 для проведения твердых материалов является способным проводить центрифугированные гранулированные материалы, выходящие из камеры 8 для сбора твердых материалов, в выпускной канал 5 для твердых материалов. Следует отметить, что является возможным осуществить соединения, приспособления и адаптеры других типов, размеров и форм (прямоугольной, круглой и т.д.) между каналом 12 для проведения твердых материалов и выпускным каналом 5 для твердых материалов для обеспечения большей способности приспосабливания деталей друг к другу и лучшей интеграции машины 1 с конечным местом гранулированных твердых материалов. Канал 12 для проведения твердых материалов, предпочтительно, выполненный из металлического материала, обеспечен боковыми фланцами 36, которые могут прикрепляться к выпуску камеры 8 для сбора твердых материалов. Помимо этого, канал 12 для проведения твердых материалов обеспечен цилиндрической оболочкой 37, функция которой заключается в размещении выпускного канала 5 для твердых материалов, предпочтительно, выполненного из ПВХ, посадкой с защелкиванием. Указанные боковые фланцы 36 поддерживают цилиндрическую оболочку 37 с небольшим промежутком от выпуска камеры 8 для сбора твердых материалов, таким образом гранулированные твердые материалы получают свободный полет в этом сегменте. Таким образом, в случае возможного закупоривания выпускного канала 5 для твердых материалов, гранулированные твердые материалы могут быть выталкиваться через это отверстие, без закупоривания камеры 8 для сбора твердых материалов.

В соответствии с фиг.1, 2, 25 и 29, машина 1 также содержит, по меньшей мере, одну камеру 16 для сбора жидкости, которая заключает в себя вращательный цилиндр 7, концентрически и снаружи. Сначала, камера 8 для сбора твердых материалов вращается относительно камеры 16 для сбора жидкости, таким образом это вращение обеспечивает конфигурацию углового положения канала 12 для проведения твердых материалов и выпускного канала 5 для твердых материалов, как показано на фиг.27, таким образом обеспечивая бόльшую универсальность, гибкость использования и приспосабливания к окружающей среде, в которой установлена машина 1. Следует отметить, что угловое изменение сборки (канала 12 для проведения твердых материалов и выпускного канала 5 для твердых материалов) может достигать вплоть до 360 градусов относительно оси, при этом имея компоновку, показанную в проекте, с возможностью достижения 242 градусов. Если центрифугированные твердые гранулированные материалы зависят от угла направления выпускного канала 5 для твердых материалов, они будут следовать по баллистической траектории, в которой они достигнут самого большого вертикального или горизонтального расстояния, для достижения следующей важной точки.

На фиг.1, 2 и 25 показано, что машина 1 также содержит, по меньшей мере, один выпускной канал 23 для жидких материалов, связанный с камерой 16 для сбора жидкости, способный обеспечивать возможность отвода жидкости, получающейся от центрифугирования из машины 1. Предпочтительно, выпускной канал 23 для жидких материалов имеет угловое положение, которое является изменяемым посредством вращения камеры 16 для сбора жидкости относительно камеры 8 для сбора жидкости. Предпочтительно, камера 8 для сбора твердых материалов поддерживает камеру 16 для сбора жидкости посредством своего переднего фланца 35, обеспеченного множеством отверстий, расположенных радиально. Таким образом, камера 16 для сбора жидкости может поворачиваться вокруг своей собственной оси для обеспечения наилучшего положения фиксации, что обеспечивает возможность поддерживания углового взаимного расположения между камерой 8 для сбора твердых материалов и камерой 16 для сбора жидкости в их начальной конфигурации, независимо от положения, выбранного для камеры 8 для сбора твердых материалов.

Как можно видеть на фиг.7-13, 16, 21-24, машина 1 дополнительно содержит, по меньшей мере, одну вращательную коническую камеру 27, расположенную между загрузочной воронкой 2 и вращательным цилиндром 7. Вращательная коническая камера 27 является способной принимать гранулированные твердые материалы, поступающие из загрузочной воронки 2 и подавать их во вращательный цилиндр 7. На фиг.9, 12, 13, 22-24 показана вращательная коническая камера 27, обеспеченная радиальными лопатками 13, также предназначенными для обеспечения увеличения тангенциальной скорости гранулированных твердых материалов, для того, чтобы повысить производительность машины 1. Эти радиальные лопатки 13 обеспечены выступами, выполненными с клинообразной формой, и такая конфигурация может обеспечивать возможность удерживания гранулированных твердых материалов внутри вращательной конической камеры 27. В частности, угол кромок радиальных лопаток 13 направляет входящий материал всегда во вращательную коническую камеру 27, не по направлению наружу. Таким образом, радиальные лопатки 13 предохраняют гранулированные твердые материалы от выбрасывания из машины 1 таким образом, чтобы предотвратить потери.

Машина 1 дополнительно содержит вращательный передний основной диск 14, расположенный между вращательной конической камерой 27 и вращательным цилиндром 7, как показано на фиг.12, 18 и 20. Этот вращательный передний основной диск 14 обеспечен, по меньшей мере, одним проходным отверстием 15, способным обеспечивать возможность прохождения гранулированных твердых материалов. Предпочтительно, вращательный передний основной диск 14 содержит множество проходных отверстий 15.

Следует отметить, что дифференциальная угловая скорость между вращательным передним основным диском 14 и радиальными лопатками 13 является изменяемой для того, чтобы обеспечивать возможность регулирования входа гранулированных твердых материалов во вращательный цилиндр 7. Другими словами, вращательный передний основной диск 14 и радиальные лопатки 13 образуют регулирующий механизм, способный обеспечивать регулирование скорости потока гранулированных твердых материалов, подлежащих центрифугированию. Это регулирование является весьма важным, так как оно предотвращает прохождение большого количества гранулированных твердых материалов, большего, чем производительность машины 1, во вращательный цилиндр 7. Таким образом, в случае избытка материала, указанный регулирующий механизм является способным предотвращать перегрузку машины 1, таким образом предотвращая закупоривание. В этом отношении, имеет место накапливание гранулированных твердых материалов рядом с радиальными лопатками 13, вращательной конической камерой 27 и вращательным цилиндром 7, которые не могут захватываться вращательным винтовым устройством 6, так как вращательный передний основной диск 14 имеет закрытые участки. Посредством разницы угловой скорости между вращательным передним основным диском 14 и радиальными лопатками 13, с которой гранулированные твердые материалы проходят через проходное отверстие 15 и захватываются вращательным винтовым устройством 6, проходя во вращательный цилиндр 7, величина открывания прохода 15 будет ограничивать вход гранулированных твердых материалов. Следует подчеркнуть, что производительность машины 1 задается посредством характеристик ее электродвигателя, механической прочности, среди прочих факторов.

На фиг.2 показана машина 1, которая дополнительно содержит приводной механизм 4, функционально связанный с центрифугирующим механизмом 3, предназначенный для обеспечения регулирования угловых скоростей вращательного винтового устройства 6 и вращательного цилиндра 7 вокруг их центральных осей, для того, чтобы обеспечивать возможность контролируемой транспортировки гранулированных твердых материалов посредством вращательного цилиндра 7.

Как показано на фиг.7-20 и 29, приводной механизм 4 связан с центрифугирующим механизмом 3 посредством первой центральной оси 20, содержащейся в машине 1. Более конкретно, первая центральная ось 20 обеспечивает возможность связи вращательного винтового устройства 6 с приводным механизмом 4.

Предпочтительно, приводной механизм 4 содержит электродвигатель, шкивы, зубчатые колеса, цепи, ремни и вспомогательную ось 28, функционально связанные друг с другом. Такая вспомогательная ось 28, показанная на фиг.6, предназначена для способствования передаче крутящего момента от указанного электродвигателя на центрифугирующий механизм 3. Приводной механизм 4 также содержит защитный кожух для трансмиссии 22, показанной на фиг.29, который включает в себя вышеупомянутую трансмиссию и приводные элементы. Более того, как показано на фиг.5 и 6, приводной механизм 4 также содержит стабилизирующий брус 32, предназначенный для стабилизации концов второй центральной оси 21 и вспомогательной оси 28, для того, чтобы нейтрализовать усилия притяжения между этими осями, что будет способствовать обеспечению компактной машины, имеющей уменьшенные размеры.

Следует отметить, что приводной механизм 4 предназначен для обеспечения регулирования определенной угловой скорости для вращательного винтового устройства 6 вокруг его центральной оси и регулирования определенной угловой скорости для вращательного цилиндра 7 вокруг его центральной оси. Предпочтительно, приводной механизм 4 предназначен для регулирования угловой скорости вращательного винтового устройства 6 на величину, бόльшую, чем угловая скорость вращательного цилиндра 7. Следует отметить, что высокая производительность машины 1 осуществляется с бόльшими разницами между этими скоростями, так как фактор, который учитывается для отделения жидкости, представляет собой центробежную силу. Интенсивность этой центробежной силы непосредственно влияет на качество отделения твердых материалов-жидкости, и ее правильная конфигурация обеспечивает низкое механическое повреждение центрифугируемого материала. Например, если центробежная сила меньше, чем сила притяжения жидкости к твердому материалу, отделение не будет осуществляться. Это происходит с частью жидкости, которая находится ближе всего к поверхности гранулированного твердого материала. С другой стороны, подвергание гранулированных твердых материалов слишком высокому давлению может повредить их клетки, особенно при ударе замедления в относительно небольшом пространстве. В любом случае, если заданное применение требует транспортировки посредством проталкивания материала на бόльшие высоты, можно применить бόльшую центробежную силу. Управление силой может выполняться посредством осуществления преобразователя частоты или асинхронного электродвигателя, изменяя количество полюсов, или по-прежнему посредством модификации взаимного расположения трансмиссии между шкивами. Например, при увеличении скорости электродвигателя или изменении взаимосвязи шкивов без изменения взаимосвязи зубчатых колес, частота вращения вспомогательной оси 28 также будет увеличиваться. В результате, получаются два эффекта, а именно: бόльшая центробежная сила и меньшее время нахождения гранулированных твердых материалов под действием центрифугирования, так как скорость транспортировки вращательного винтового устройства 6 также увеличивается.

Помимо этого, приводной механизм 4 также предназначен для регулирования угловой скорости вращательной конической камеры 27 и угловой скорости вращательного переднего основного диска 14 на разные величины, чтобы обеспечить возможность регулирования потока гранулированных твердых материалов.

Как показано на фиг.1, 2 и 3, машина 1 дополнительно содержит основной корпус 17, способный вмещать в себя приводной механизм 4. Кроме того, машина 1 содержит фиксирующую панель 24, показанную на фиг.4, способную отделять основной корпус 17 от камеры 8 для сбора твердых материалов. На фиг.4, можно заметить, что фиксирующая панель 24 содержит множество отверстий 25 для прохода воздуха, способных уменьшать отрицательное давление внутри камеры 8 для сбора твердых материалов, таким образом увеличивая объем воздуха, выходящий вместе с гранулированными твердыми материалами через выпускной канал 5 для твердых материалов, что уменьшает до минимума потерю их скорости вследствие аэродинамического трения внутри канала 12 для проведения твердых материалов. Кроме того, фиксирующая панель 24 поддерживает, благодаря образованию фланца 34 с камерой 8 для сбора твердых материалов, весь узел для сборки зубчатых колес, образованный посредством камеры 8 для сбора твердых материалов и посредством камеры 16 для сбора жидкости. По этой причине, необходимость в других поддерживающих точках исключается, что делает машину 1 более компактной и обеспечивает бόльшую простоту приближения и интеграции между источником и конечным местом гранулированных твердых материалов. Более того, фиксирующая панель 24 обеспечена резьбовыми отверстиями 26, что, в комбинации с образованием фланца 34 камеры 8 для сбора твердых материалов, обеспечивает возможность поворачивания и направления выпускного канала 5 для твердых материалов во множестве направлений, для того, чтобы обеспечить высокую гибкость его интеграции с другими деталями оборудования.

Машина 1 дополнительно содержит наклонный желоб 33 для жидкости, расположенный между камерой 16 для сбора жидкости и выпускным каналом 23 для жидкости, как показано на фиг.25. Наклонный желоб 33 для жидкости имеет функцию канализирования центрифугированных жидкостей, которые находятся внутри него, и выходит из камеры 16 для сбора жидкости. Такой наклонный желоб 33 для жидкости может перемещаться в угловом направлении (фиг.26), для того, чтобы обеспечивать возможность лучшей интеграции с окружающей средой, в которой установлена машина 1.

Более того, машина 1 содержит подшипниковый узел 18, 19, расположенный внутри основного корпуса 17, способный обеспечивать возможность поддерживания центрифугирующего механизма 3, как показано на фиг.7, 8 и 29. Такой подшипниковый узел 18, 19 содержит первый 18 и второй 19 подшипники, закрепленные на первой центральной оси 20, для обеспечения возможности поддерживания центрифугирующего механизма 3. Более конкретно, первый подшипник 18 расположен на первой центральной оси 20, рядом с фиксирующей панелью 24. С другой стороны, второй подшипник 19 расположен на центральной оси 20, противоположно относительно первого подшипника 18 и рядом с защитным кожухом 22 для трансмиссии, содержащимся в приводном механизме 4.

Подшипниковый узел 18, 19 обходится без дополнительных подшипников и специальной поддерживающей конструкции для переднего участка машины 1, обеспечивая возможность свободного доступа к загрузочной воронке 2 и к вращательной конической камере 27, для того, чтобы облегчить приближение и интеграцию относительно имеющихся деталей оборудования, таким образом уменьшая затраты на монтаж.

В соответствии с фиг.8-14, 16 и 29, машина 1 дополнительно содержит вторую центральную ось 21, способную связывать вращательный цилиндр 7 с приводным механизмом 4. Такая центральная ось 21 располагается внутри и концентрическим образом с первой центральной осью 20. Более того, в соответствии с фиг.29, вторая центральная ось 21 монтируется на роликовые подшипники 29, расположенные между первой центральной осью 20 и второй центральной осью 21. Вторая центральная ось 21 имеет передний конец 30, который, совместно с ротором 9 для проведения твердых материалов, служит в качестве поддерживающего элемента для вращательного цилиндра 7. Таким образом, одна из функций роликовых подшипников 29 заключается в обеспечении возможности свободного поворачивания ротора 9 для проведения твердых материалов на первой центральной оси 20.

Следует отметить, что первая центральная ось 20 и вторая центральная ось 21 являются поворачиваемыми посредством приводного механизма 4 независимо друг от друга.

Машина 1 также содержит третий подшипник 31, показанный на фиг.29, расположенный внутри камеры 8 для сбора твердых материалов. Третий подшипник 31 закреплен на первой центральной оси 20 и имеет функцию поддерживания ротора 9 для проведения твердых материалов и вращательного цилиндра 7, которые опираются друг на друга. Другими словами, третий подшипник 31 поддерживается посредством первой центральной оси 20.

Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает центробежную машину непрерывного потока, способную удалять жидкости из поверхности гранулированных твердых материалов эффективным и управляемым образом, которая дополнительно включает, ранее неизвестным образом, функцию многонаправленного транспортера, для того, чтобы обеспечивать возможность транспортировки центрифугированных твердых материалов на изменяемые высоты и расстояния.

Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает возможность комбинирования различных частей машины 1, имеющих разные функциональные возможности в одном и том же легком и компактном узле, а именно: вращательной конической камеры 27, которая ускоряет гранулированные твердые материалы, вращательного цилиндра 7, который отделяет их, вращательного винтового устройства 6, которое проталкивает их, и ротора 9 для проведения твердых материалов, который обеспечивает конечный толчок для выталкивания центрифугированных гранулированных твердых материалов.

Дополнительно, машина 1 настоящего изобретения может устанавливаться во множество функций, как показано на фиг.28, помимо горизонтального положения на поле, что представляет собой большую гибкость использования и приспосабливаемость к окружающей среде, в которой она установлена, без ухудшения ее производительности в процессе центрифугирования и транспортировки.

Более того, машина 1 настоящего изобретения показывает большую способность к интеграции с другими внешними деталями оборудования, которое взаимодействует с ней, например, деталью оборудования, которая подает (источник) гранулированные твердые материалы на машину 1 и внешней деталью оборудования, которая получает (конечное место) гранулированные твердые материалы из машины 1. Эта способность к интеграции является результатом, главным образом, компактной конфигурации машины 1, помимо оптимизированной конструкции для поддерживающих частей и внутренних деталей машины 1 и помимо легкого доступа к впуску (загрузочной воронке 2) и выпуску (выпускному каналу 5 для твердых материалов) машины 1.

В заключение, для лучшего понимания функционирования машины 1, ниже представлены этапы работы, выполняемые ей.

Центрифугирование:

Как уже упомянуто выше, материал, подлежащий центрифугированию посредством машины 1, представляет собой смесь, содержащую твердую часть, имеющую характеристику гранул, и жидкую часть, которая является внешней и/или проникает в твердую часть, в зависимости от ее характеристик. Этот материал, подлежащий центрифугированию, называется "входящим материалом" для облегчения прочтения, но под ним также может пониматься гранулированный твердый материал, имеющий влагу.

(i) Входящий материал размещается в машину 1 посредством загрузочной воронки 2.

(ii) Входящий материал проходит через стенку загрузочной воронки 2 посредством силы тяжести во вращательную коническую камеру 27.

(iii) Во вращательной конической камере 27, входящий материал захватывается радиальными лопатками 13 и ускорятся, таким образом приобретая тангенциальную скорость.

(iv) Входящий материал в тангенциальной траектории захватывается внутренней стенкой вращательной конической камеры 27, на которую он оказывает центробежную силу.

(v) Входящий материал, под действием центробежной силы, затем скользит по наклонной поверхности вращательной конической камеры 27.

(vi) Радиальные лопатки 13, приваренные на внутренней поверхности вращательной конической камеры 27, снова захватывают и ускоряют входящий материал непрерывно, так как радиус вращательной конической камеры 27 увеличивается, тангенциальная скорость также увеличивается.

(vii) Входящий материал скользит по внутренней стенке вращательной конической камеры 27 по направлению к соединению с вращательным цилиндром 7.

(viii) В концевом участке вращательной конической камеры 27, рядом с вращательным цилиндром 7, входящий материал, особенно его твердая часть, полностью ускоренная, может удерживаться закрытым участком вращательного переднего основного диска 14. Вращательный передний основной диск 14, связанный с вращательным винтовым устройством 6, имеет вращение незначительно большее, чем у вращательной конической камеры 27, которая, в свою очередь, связана с вращательным цилиндром 7. Так как вращательный передний основной диск 14 поворачивается с бόльшим вращением, чем вращательная коническая камера 27, входящий материал не удерживается закрытым участком вращательного переднего основного диска 14 и находит его проходное отверстие 15, чтобы пройти во вращательный цилиндр 7. Следует отметить, что сила, требуемая для перемещения входящего материала, также является результатом наклона концевого участка вращательной конической камеры 27. Эта конфигурация обеспечивает возможность полного ускорения входящего материала до прохода во вращательный цилиндр 7, кроме того предотвращая проход внезапного избыточного входящего материала во вращательный цилиндр 7 и вызывание закупоривания машины 1.

(ix) Учитывая, что входящий материал достигает внутренней поверхности вращательного цилиндра 7, оба поддерживают одинаковую угловую скорость, оставаясь неподвижными относительно друг друга.

(x) Жидкая часть входящего материала отделяется от твердой части посредством центробежной силы. Эта жидкая часть проходит через перфорированную стенку вращательного цилиндра 7 через множество отверстий, распределенных на ней. Твердые фрагменты меньшего размера, чем отверстия, будут также проходить через перфорированную стенку вращательного цилиндра 7.

(xi) Твердая часть входящего материала удерживается посредством перфорированной стенки вращательного цилиндра 7 и захватывается вращательным винтовым устройством 6. Таким образом, концевой край вращательного винтового устройства 6, который скользит достаточно близко к внутренней стенке вращательного цилиндра 7, захватывает твердую часть входящего материала и переносит ее под углом отклонения вдоль вращательного цилиндра 7, пока она не выйдет через его задний край.

(xii) Жидкая часть входящего материала проходит по тангенциальному пути относительно вращательного цилиндра 7 и захватывается внутренней поверхностью камеры 16 для сбора жидкости.

(xiii) Жидкая часть входящего материала, посредством силы тяжести, протекает по внутренней поверхности камеры 16 для сбора жидкости до нижнего участка, где наклонный желоб 33 для выливания жидкости соединяется фланцем.

(xiv) Наклонный желоб 33 для выливания жидкости концентрирует и канализирует всю центрифугированную жидкую часть входящего материала.

(xv) Твердая часть входящего материала, которая переносится вращательным винтовым устройством 6 вдоль внутренней поверхности вращательного цилиндра 7, достигает заднего края вращательного цилиндра 7, где она приобретает свободную тангенциальную траекторию через камеру 8 для сбора твердых материалов.

Когда фаза центрифугирования подходит к концу, машина 1 обеспечивает увеличение тангенциальной скорости центрифугируемого материала внутри камеры 8 для сбора твердых материалов и использует ее для транспортировки этого материала, направляемого выпускным каналом 5.

Многонаправленная транспортировка

i) Твердая часть входящего материала, в свободной тангенциальной траектории внутри камеры 8 для сбора твердых материалов, захватывается внутренней поверхностью ее стенки, которая является неподвижной, где она снова приобретает круговую траекторию, скользя по этой поверхности.

ii) Таким образом, твердая часть входящего материала теряет тангенциальную скорость внутри камеры 8 для сбора твердых материалов, вследствие трения с внутренней поверхностью ее стенки, которая является неподвижной.

iii) С потерей тангенциальной скорости, твердая часть входящего материала захватывается радиальными лопатками 10 ротора 9 для проведения твердых материалов, внешние края которого скользят очень близко к внутренней поверхности стенки камеры 8 для сбора твердых материалов. Такие радиальные лопатки 10 ротора 9 для проведения твердых материалов придают бόльшую тангенциальную скорость твердой части входящего материала.

iv) Твердая часть входящего материала проталкивается посредством радиальных лопаток 10 ротора 9 для проведения твердых материалов на отрезке, который имеет место до тех пор, пока стенка камеры 8 для сбора твердых материалов не покинет ее круговой участок и не перейдет на тангенциальный участок.

v) На этом тангенциальном участке, твердая часть входящего материала переходит в траекторию выхода и покидает камеру 8 для сбора твердых материалов посредством инерции, проходит через канал 12 для проведения твердых материалов и затем через выпускные каналы 5 для твердых материалов.

Следует отметить, что вертикальные и горизонтальные расстояния, которые твердая часть входящего материала будет достигать, зависят от следующих факторов:

а) физических характеристик твердой части входящего материала;

b) частоты вращения вращательного винтового устройства 6, вращательного цилиндра 7, ротора 9 для проведения твердых материалов, радиальных лопаток 13 и вращательного переднего основного диска 14;

с) выходного угла камеры 8 для сбора твердых материалов, и d) длины канала 12 для проведения твердых материалов.

Описав предпочтительный вариант осуществления, следует понимать, что объем настоящего изобретения охватывает другие возможные варианты, ограничиваясь только содержанием прилагаемой формулы изобретения, которая включает в себя возможные эквиваленты.

Реферат

Настоящее изобретение относится к центробежной машине для твердых гранулированных материалов, которая включает функцию их переноса. Центробежная машина (1) для сушки гранулированных твердых материалов содержит центрифугирующий механизм (3) с вращательным винтовым устройством (6), обеспечивающим возможность транспортировки гранулированных твердых материалов. Указанный центрифугирующий механизм (3) также обеспечен перфорированной вращательной деталью (7), окружающей вращательное винтовое устройство (6), предназначенной для удаления посредством центробежной силы свободных жидкостей, имеющихся на поверхности гранулированных твердых материалов. Согласно первому варианту изобретение машина (1) содержит, по меньшей мере, один выпускной канал (23) для жидкого материала, связанный с камерой (16) для сбора жидкости, при этом выпускной канал (23) имеет угловое положение, изменяемое посредством вращения камеры (16) для сбора жидкости относительно камеры (8) для сбора твердых материалов, при этом выпускной канал (23) для жидкого материала выполнен с возможностью отвода жидкости, получающейся от центрифугирования из машины. Изобретение содержит еще четыре варианта выполнения согласно формуле изобретения, и обеспечивает непрерывную работу, удаление жидкости из гранулированных твердых материалов, предотвращает их повреждения без ухудшения эффективности процесса центрифугирования. 5 н. и 7 з.п. ф-лы, 30 ил.

Формула