專利名稱：一種可調溫的壓縮空氣法干燥機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種由空氣壓縮機、內含燃燒室的恒溫換熱器、氣動提升機、可控漏斗、自動除雜冷卻裝置、過濾收集裝置、溫濕度檢測裝置、7只電動閥門或普通閥門和若干條耐2兆帕壓力以上的高壓金屬管配合構成的一種可調溫的壓縮空氣法干燥機。
眾所周知溫度越高，水分蒸發(fā)就越快；表面積越大，水分蒸發(fā)就越快；空氣流動得越快，水分蒸發(fā)就越快。當這三方面都能滿足，而又不影響品質時，物質的干燥速度最快。為此，世界各國都在糧食干燥方面尋求一種能同時盡量滿足上述三方面的干燥機。但在目前現(xiàn)有技術中，干燥機按干燥用的風是否有經加熱處理分為冷風(即干燥現(xiàn)場環(huán)境溫度)干燥型和熱風干燥型兩類。冷風干燥型如申請?zhí)?7224950.8的《高壓氣動糧食干燥裝置》，它揭示把高壓泵產生的高壓氣經噴頭管噴入螺旋管的糧食內，對糧食進行干燥；熱風干燥型如美國伊利諾斯州人，國際申請?zhí)朠CT.US97/01559.97.2.12的《谷類種子干燥系統(tǒng)》，它揭示用鼓風機或風扇將加熱的環(huán)境空氣輸入堆垛減少谷類種子的水分；日本人申請?zhí)?7117003.7的《谷物干燥法及谷物干燥裝置》，它揭示向谷物吹入熱風以進行通風干燥；我國某大學申請?zhí)?9248375.1的《車載移動熱泵流化床谷物干燥裝置》，它揭示用風機(2)把熱泵冷凝器的熱風輸入震動的流化床干燥室進行干燥糧食。它們在發(fā)揮上述三方面各有欠缺，未能一次性完成從投入濕的糧食變到干爽潔凈糧食整個干燥程序，同時，冷熱機型不通用，干燥的溫度不可調，不適應使用多種燃料等因素，未能為各國推廣應用。
本發(fā)明的任務就是提供一種結構簡單、干燥成本低、造價低、能使用多種能源、能一次完成從輸入濕糧——干燥——排出——除雜冷卻——廢料收集——潔凈干糧食整個干燥程序、無論熱風干燥還是冷風干燥，都超過目前現(xiàn)有技術干燥速度的一種可調溫壓縮空氣法干燥機。
在目前市售的空氣壓縮機中，一般都是把具有1至3個氣缸的活塞式空壓機，用單相或三相電動機配套構成的現(xiàn)成商品，功率從幾佰瓦到十幾千瓦之間。一臺輸出0.8兆帕或1.25兆帕額定壓力的空壓機，每分鐘產氣量一般從零點幾至2立方米之間，在相同溫度和質量下0.8兆帕每1立方米壓縮空氣就相當于大氣壓力1.01325×105帕時的7.895立方米空氣?？諝鈮嚎s機不僅可以單臺使用，還可以在相同輸出壓力的情況下，多臺并聯(lián)使用，以輸出更多的壓縮空氣。同時，當使用電動機配套空壓機受到當?shù)刂T如供電線路相制、電力緊缺、電價高等因素限制時，還可以將其配套電動機以1匹＝0.735千瓦改以柴油內燃機為主的動力裝置去驅動空壓機?？諌簷C具有可以把動力對它做的功，以氣壓的形式把能量積蓄和傳遞，因而，它輸出的壓縮空氣(簡稱風)含有很高的動能。因此，本發(fā)明有一個最大的特征所需的動力和無污染風源，全由電動空氣壓縮機或內燃機式空壓機產生的大于0.101325兆帕至1.25兆帕之間的壓縮空氣提供，在干燥過程中，再無需其它動力。當使用的是內燃機配套的空壓機時，既可提高本發(fā)明的機動靈活性，又可以降低干燥成本。
內含燃燒室的恒溫換熱器是本發(fā)明為實施熱風干燥時的熱源。選材上采用具有耐酸、耐蝕、耐熱的冷扎不銹鋼薄鋼板(如國產GB3280-84)和能耐2兆帕壓力以上冷扎不銹鋼管(如國產GB3089-82)為材料制造。具體構造是這樣的造兩個鋼桶，令其中一個比另一個直徑大5至20cm之間，高度高10至100cm之間，以兩桶的圓心為軸線，小桶口對平大桶內底，把相交線密封接合，構成一個以大桶底端面為底的上開口容器。在小桶1/2高度下段，過大小桶壁開一個窗口作爐口，以小桶的內空間為燃燒室，燃燒室底板開成條狀，燃燒室頂部設若干條排煙管，在兩桶壁間的圓夾層同時固定一個螺旋不銹鋼管和一個電熱管，在排煙管之間鋪設1至若干層盤線狀不銹鋼管，并把螺旋管與盤線管串聯(lián)起來向上引出兩接口，再往容器內灌入清水，底部裝上放水閥[8]，這樣就構成一個完整的既能使用以柴、煤、油、氣等可燃物為燃料，又能使用電能的內含燃燒室的恒溫換熱器。整個燃燒室除底外都被水包圍著，排煙管分布穿厚水層過，既充分利用熱能，又改善水的導熱性。它的工作原理是這樣的燃燒室燃燒加熱常壓下容器內的水，水溫低時，吸收熱量；達到沸點100℃時，即使燃燒室是發(fā)出過多的熱量，也不能把水溫越過100℃。這樣，通過水的恒溫作用，就有效地把通過串聯(lián)管內的壓縮空氣恒溫傳熱到接近100℃。因此本發(fā)明有一個特征就是燃燒室與換熱器是一個不可分割的整體。用它取代了目前干燥技術中廣泛使用的工業(yè)爐、熱風爐、電熱器等，具有能使用多種能源、體積小、重量輕、節(jié)能、快速傳熱、堅固耐用、能恒溫輸出100℃以下熱風的優(yōu)點。
可控漏斗由一個漏斗與一個有項蓋圓筒組成一個干燥室，再與散壓管排、尖嘯聲警報器、一條排氣管和一條連接螺旋管套的輸入管構成。具體構造是這樣的在漏斗口上接駁一個能容納大量糧食的有活動蓋的圓筒，圓筒直徑是漏斗頸道直徑5至15倍之間，圓筒高度為宜于人工或機械投料也控制在3米以下，漏斗錐體斜率在45°至60°之間。從上蓋向筒內伸下一個過排氣管口且與干燥室絕緣的金屬探測正電極[Z]，它和另一個接于干燥室體任一點的負極[X]共同為尖嘯聲警報器提供一個傳感信號當濕物料接觸正電極[Z]引起導電時，尖嘯聲警報器就預警濕物料正在超高，脫離接觸便停止警報。因此，它是一個用于探測濕物料在筒內高度的警報電路，具體電路見附圖2。在漏斗口與圓筒接口處，固定著一個散壓管排，它由一條主管和兩邊連通主管的管間距離5至10cm之間的兩排支管組成，主管和兩排支管都布滿了5mm以下細孔，用它將輸入其管內的高壓風的壓力分散，使風均勻噴射入要干燥的物料中。在漏斗的頸道中設有一個限漏閥，用它控制干燥后的顆粒物排出量或關閉頸通道，也用它實施連續(xù)或間歇干燥作業(yè)。排氣管和輸入管都設在同一高度的圓筒上端。本發(fā)明用一個具有多功能可控漏斗取代了目前干燥技術中需要震動的流化床，這也是本發(fā)明的特征之一。
為把如糧食等顆粒物方便快捷輸入干燥室內，本發(fā)明充分利用高壓風具有的能量，安裝了一套氣動提升機。它由一至若干級風葉輪的氣輪機、減速齒輪、螺旋桿及管套、濾網喂入口組成。氣輪機的工作原理與修汽車用的氣驅扭力器(即風炮)是一樣，都是把風能轉為機械能獲得驅動力。
溫濕度檢測裝置由一塊數(shù)字溫濕度測量儀表和1支玻璃水銀溫度計完成干燥過程的溫度、濕度檢測任務。在傳感器的安裝位置上溫敏傳感器和水銀溫度計都固封在混氣室上，溫敏傳感器和水銀溫度計都用于檢測所調的溫度是否合適，但水銀溫度計主要用于不使用電力時的測溫；濕敏傳感器有2個一個固定在散壓管排下背上，用于測量進入漏斗內的顆粒物濕度；另一個固定在圓筒排氣管中，用于間歇干燥作業(yè)時測量排出氣中的濕度。
自動除雜冷卻裝置是由接駁在限漏閥下的一個扁口管和安裝在它下旁的風管、風槽、連接風管與風槽之間的出糧斗構成。扁口管的扁口寬度可以調節(jié)。其原理是利用干燥后的顆粒物從扁口管墜落出糧斗的過程中，橫向切割風力，把輕質的雜質從中分離出去，同時也把干燥物冷卻。
過濾收集裝置由一條布管和一個布袋分別接在干燥室排氣管口與風槽口之間組成。布管連接布袋之間有一個結，用于減低風壓力后才讓雜質進入布袋。本裝置用布做是為了過濾整個干燥過程排出氣中的灰塵、雜質，以實現(xiàn)全封閉無污染環(huán)境干燥。
下面結合附圖把上述各具功能的部件裝置用高壓氣管和閥門連接安裝作具體說明。


圖1為本發(fā)明的整機連接安裝及構造示意圖。具體編號名稱如下[1]限漏閥、[2]管NG閥門、[3]管OH閥門、[4]管OA閥門、[5]空壓機儲氣罐輸出閥門、[6]管BI閥門、[7]管BC閥門、[8]放水閥門、[9]干燥室、[10]濕敏傳感器、[11]散壓管排、[12]濕敏傳感器、[13]警報器探測電極[Z]、[14]干燥室蓋、[15]排氣管、[16]布管、[17]布管結、[18]布袋、[19]風槽、[20]出糧料、[21]風管、[22]扁口管、[23]混氣室、[24]溫敏傳感器、[25]玻璃水銀溫度計、[26]氣輪機、[27]減速齒輪、[28]干燥室輸入管、[29]螺旋桿、[30]管套、[31]濾網喂入口、[32]空壓機儲氣罐、[33]水、[34]排煙管、[35]不銹鋼盤線管層、[36]電熱管接線端、[37]內含燃燒室的恒溫換熱器、[38]不銹鋼螺旋管、[39]燃燒室、[40]燃燒室底。
圖2為尖嘯聲警報器具體電路圖，其中[Z]點為圖1干燥室蓋上的[Z]點，[X]點為接干燥室體任一導電點。
最佳實施方案中，它們是這樣連接的管AD、AE、AO相通于A點，D點接空壓機儲氣罐[32]輸出閥[5]端，E端接氣動機[26]輸入氣端，管AO間有閥門[4]；管AO、FO、HO、BO相通于O點，F(xiàn)端接氣動機[26]輸出氣端，管HO間有閥門[3]，H端接風管[21]端；管OB、CB、IB相通于B點，管CB間有閥門[7]，管IB間有閥門[6]，I端接換熱器[37]輸入氣端；管CB、CG、CJ相通于C點，J端接換熱器[37]輸出氣端，管CG間有混氣室[23]；管CG、MG、NG 相通于G點，M端接散壓管排[11]輸入氣端，N端接限漏閥[1]上段頸部，管NG間有閥門[2]。
因為本發(fā)明所使用[1-7]閥門有兩種一種人工啟動普通閥門，一種電動閥門，故本發(fā)明有一個特征就是有兩種操作方式一種為人工操作方式，一種為電腦控制操作方式。
下面根據是采用熱風干燥還是冷風干燥，要干燥的物料是顆粒的還是非顆粒的，舉例說明本發(fā)明人工操作方式時的四種使用方法，并以干燥濕稻谷為例，從中說明本發(fā)明的工作原理。
第一種用人工操作方式使用熱風干燥濕谷。先關閉限漏閥[1]、閥門[4]、閥門[3]，打開閥門[5]、[2]，啟動氣動提升機，通過濾網喂入口[31]就可以把濾草后的濕谷輸入干燥室[9]內。調閥門[6]與[7]分配管OB的風量，在測溫儀器上可知所選的干燥風溫度(關閥門[7]，可獲得最高接近100℃高溫)，熱風由管MG、NG分別進入干燥室[9]內。當使用濕敏傳感器[10]檢測到的濕度附合要求時，則關閉閥門[2]，熱風全部由管MG進入散壓管排[11]。設進入干燥室[9]內在散壓管排[11]平面上的濕谷重達3000千克，高2米，圓筒橫截面積為1平方米，這就阻塞著熱風向上暢通排出，但雖然熱風進入散壓管排[11]被眾多的小氣孔已將氣壓力分散，當遇到如此堆塞的顆粒狀谷時，噴射出來的熱風壓力就會自動跟隨空壓機的輸出氣壓力，克服這個阻塞力，快速均勻從谷粒間的間隙向上排出。這從受力分析中可以證實3000千克濕谷在散壓管排[11]1平方米平面上產生的壓力就是29400牛頓每平方米，而空壓機輸出氣壓力可高達0.8至1.25兆帕，相當于8×105牛頓至1.25×106牛頓每平方米，又由于漏斗頸道橫截面積為圓筒橫截面積的25至225分之一，且頸道又受限漏閥[1]的控制，高壓熱風要通過這個塞滿了谷粒的頸道必將受到很大的阻力，在這有限空間內就必然迫使熱風產生一個可跟隨至8×105牛頓至1.25×106牛頓每平方米的反作用力去克服阻塞力，熱風向上排斥力是谷重向下阻塞力的27至42倍。因此，顆粒的谷根本不可阻塞熱風的排出。因為作用力與反作用力總是大小相等方向相反，顆粒的谷就必須讓壓縮熱風快速通過才能平衡這種力作用；又由于散壓管排[11]的散壓作用，使得散壓管排[11]平面上的氣壓力基本均勻，故能迫使熱風快速均勻通過谷層，這就可使顆粒的谷處于一個“沸騰”狀態(tài)，而這種狀態(tài)對干燥非常有利——等于增大了谷粒的有效干燥表面積。對干燥要求的溫度高、表面積大、氣流速度快三個方面，本發(fā)明都能很好地滿足，因此，本發(fā)明的干燥速度比目前現(xiàn)有技術的干燥速度要快。當選擇的是連續(xù)作業(yè)方式時，只要打開限漏閥[1]，谷粒在自身重力和熱風產生的向下壓力推動下，干谷就源源不斷被向下排出。再打開閥門[3]啟動自動除雜冷卻裝置風除雜質，從出糧斗[20]下得到的就是潔凈的干谷，由于過濾收集裝置總是伴隨整個干燥過程自動進行工作，因此，本發(fā)明能從輸入濕谷——干燥——排出——除雜冷卻——廢料收集——潔凈干谷，一次性流水線地完成整無污染干燥程序。
第二種用人工操作方式使用冷風干燥濕谷是這樣的先關閉限漏閥[1]、閥門[3]、閥門[6]，打開閥門[5]、閥門[7]，啟動氣動提升機，通過濾網喂入口[31]就可以把濾草后的濕谷輸入干燥室[9]內。這時，干燥用的風溫度與環(huán)境溫度有關，不再受換熱器影響。其它干燥過程操作和工作原理與熱風干燥一樣，因此，仍比目前的冷風干燥速度要快。
第三種用人工操作方式使用熱風干燥非顆粒物，如水果、蔬菜、肉類等，打開干燥室蓋[14]，用機械或人工(氣動提升機不適用時的情況)把濕物料放入干燥室，關閉限漏閥[1]、閥門[3]與[2]，打開閥門[5]、[4]，調閥門[6]與閥門[7]，分配管OB的風量，就能通過溫度測量儀器選擇合適的干燥風溫度。其工作原理與熱風干燥谷時原理相同。
第四種用人工操作方式使用冷風干燥如上述非顆粒物時，打開干燥室蓋[14]，用機械或人工(氣動提升機不適用時的情況)把濕物料放入干燥室，關閉限漏閥[1]、閥門[3]、[2]、[6]，打開閥門[5]、[4]、[7]，機器立即進入冷風干燥狀態(tài)，此時干燥溫度與環(huán)境溫度有關，與換熱器無關。其工作原理與冷風干燥谷時原理相同。
當使用電腦操作方式時，把溫敏傳感器、濕敏傳感器、警報器的探測傳感器的輸出信號都輸入電腦，根據不同的干燥對象和要求編程后去控制各個電動閥門，讓電腦自動操作整個干燥程序。本發(fā)明的工作原理和四種使用方法并不會因此而改變，只是操作方式不同。
由于本發(fā)明采用空氣壓縮機產生的大于0.101325至1.25兆帕的壓縮空氣提供本發(fā)明整機的動力與無污染風源，又采用了適應多種燃料的內含燃燒室的恒溫換熱器，可控漏斗等功能部件與多種裝置及相應的技術措施，使本發(fā)明既可人工操作，也易于電腦控制操作，能對濕的集裝于可控漏斗內處于自由下落或靜止狀態(tài)的顆粒物與處于靜止狀態(tài)的非顆粒物實施從環(huán)境溫度至接近100℃可選溫快速干燥，也就是冷熱風干燥可隨時同一臺機交替進行，特別在干燥糧食方面從輸入濕糧食——干燥——排出——除雜冷卻——廢料收集——潔凈干糧食，在全封閉、無外力、無污染、干燥速度快條件下能一次性流水線地完成整個干燥程序。
權利要求
1.由空氣壓縮機、內含燃燒室的恒溫換熱器、氣動提升機、可控漏斗、自動除雜冷卻裝置、過濾收集裝置、溫濕度檢測裝置、7只電動或普通閥門和若干條耐2兆帕壓力以上的高壓金屬管配合構成的一種可調溫壓縮空氣法干燥機，其中管AD、AE、AO相通于A點，D點接空壓機儲氣罐[32]輸出閥[5]端，E端接氣輪機[26]輸入氣端，管AO間有閥門[4]；管AO、FO、HO、BO相通于O點，F(xiàn)端接氣輪機[26]輸出氣端，管HO間有閥門[3]，H端接風管[21]端；管OB、CB、IB相通于B點，管CB間有閥門[7]，管IB間有閥門[6]，I端接換熱器[37]輸入氣端；管CB、CG、CJ相通于C點，J端接換熱器[37]輸出氣端，管CG間有混氣室[23]；管CG、MG、NG相通于G點，M端接散壓管排[11]輸入氣管，N端接限漏閥[1]上段頸部，管NG間有閥門[2]這樣連接安裝的，故這時本發(fā)明其特征在于限漏閥[1]控制干燥后顆粒物料的排出量與實施連續(xù)或間歇干燥作業(yè)；閥門[2]控制初始干燥時進入漏斗錐體內的風量；閥門[3]控制自動除雜冷卻裝置的啟動；閥門[4]控制氣輪機的啟動與轉速；閥門[5]控制整機的動力、風量和開機與關機；打開閥門[6]、關閉閥門[7]時，干燥風的溫度接近100℃高溫；打開閥門[7]、關閉閥門[6]時，干燥風的溫度為現(xiàn)場環(huán)境溫度；對閥門[6]和閥門[7]進行調節(jié)時，干燥風的溫度在現(xiàn)場環(huán)境溫度至接近100℃之間。
2.根據權利要求1所述，本發(fā)明所需要的動力和風源，其特征在于是由電動空氣壓縮機或內燃機驅動空壓機產生的大于0.101325兆帕至1.25兆帕之間的壓縮空氣提供。
3.根據權利要求1所述，本發(fā)明的內含燃燒室的恒溫換熱器，其特征在于以冷扎不銹鋼簿鋼板和鋼管為材料，由其中一個比另一個直徑大5-20cm之間，高度高10-100cm之間的兩個大小圓桶構成的向上開口容器和置于容器內的一個不銹鋼螺旋管[38]與若干層盤線管[35]串聯(lián)體氣管共同構成一個以小桶內空間為燃氣室[39]，燃燒室與換熱器不可分割整體[37]；以容器內處于常壓下的水[33]為恒溫劑，以柴、煤、油、氣等可燃物在燃燒室燃燒產生熱量為主(亦可用電)，恒溫傳熱其中通過串聯(lián)體氣管中的壓縮空氣接近100℃。
4.根據權利要求1所述，本發(fā)明的氣動提升機，其特征在于是由受閥門[4]控制的氣輪機[26]轉換壓縮空氣的部分能量為機械能，實現(xiàn)氣動輸入物料功能。
5.根據權利要求1所述，本發(fā)明的可控漏斗，其特征在于是由圓筒直徑是漏斗頸道直徑5-15倍、圓筒高度在3米以下、漏斗錐體斜率在45°-60°之間、漏斗頸道受限漏閥[1]控制的干燥室與其內用于分散壓縮空氣壓力的固裝在漏斗口的、支管間相距5-10cm之間的、布滿5mm以下細孔的散壓管排[11]及一個用于探測濕物料在圓筒內高度的絕緣電極[13]共同構成。
6.根據權利要求1所述，本發(fā)明的自動除雜冷卻裝置，其特征在于是由一個接在限漏閥[1]下的可調扁口寬度的扁口管[22]和安裝在它下旁的風管[21]、風槽[19]、連接風管[21]與風槽[19]之間出糧斗[20]構成。
7.根據權利要求1所述，本發(fā)明的溫濕度檢測儀表的傳感器和玻璃水銀溫度計[25]在安裝位置上，其特征在于濕敏傳感器[10]和[12]分別固裝在散壓管排[11]背部與排氣管[15]中；溫敏傳感器[24]和水銀溫度計[25]固裝在混氣室[23]上。
8.根據權利要求1所述，本發(fā)明的過濾收集裝置，其特征在于僅由一條布管[16]與一個布袋[18]串聯(lián)跨接于排氣管[15]和風槽口[19]之間，伴隨干燥過程自動工作。
全文摘要
本發(fā)明由電動或內燃機驅動的空壓機、以燃燒:柴、煤、油、氣為主(亦可用電)產生熱能的內含燃燒室的恒溫換熱器、氣動提升機、可控漏斗、自動除雜冷卻裝置、過濾收集裝置、溫濕度檢測裝置、7只電動或普通閥門和若干條耐2兆帕壓力以上的鋼管構成。能對濕的集裝于可控漏斗內處于自由下落或靜止狀態(tài)的顆粒物與處于靜止狀態(tài)的非顆粒物實施從環(huán)境溫度至接近100℃可選溫快速干燥;特別在干燥糧食方面能:從輸入濕糧——干燥——排出——除雜冷卻——廢料收集——潔凈干糧,在全封閉、無污染、無外力、干燥速度快條件下,一次性流水線自動完成整個干燥程序。具有結構簡單、造價低、干燥成本低、無電也可使用、只需空氣壓縮機1個動力及只需用人工或電腦操作7只閥門就能操作全機等優(yōu)點,可應用于工農業(yè)生產中的干燥上使用。
文檔編號F26B17/14GK1357738SQ01133249
公開日2002年7月10日 申請日期2001年9月15日 優(yōu)先權日2001年9月15日
發(fā)明者羅顯平 申請人:羅顯平