Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО РАСПУШЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА
УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО РАСПУШЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО РАСПУШЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в оборудовании для распушения растительного материала, такого как табачный материал. Сущность изобретения: устройство содержит резервуар для пропитывания, связанный со средством подачи диоксида углерода в качестве распушающего агента для поддержания заданного давления пропитывания, и средства подачи и разгрузки материала. Средство подачи распушающего агента имеет теплообменник для охлаждения диоксида углерода, средство охлаждения и управляющее средство для управления теплообменным количеством диоксида углерода. Управляющее средство выполнено в виде устройства, детектирующего температуру газообразного диоксида углерода, и связано со средством разгрузки материала. Средство восстановления и сепарирования диоксида углерода для сепарирования воздуха и инородного газа от диоксида углерода имеет две системы для раздельного восстановления диоксида углерода низкого давления и диоксида углерода промежуточного давления. 2 з. п. ф-лы, 8 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2045354
Класс(ы) патента: B05B7/00, A24B3/18
Номер заявки: 5052087/05
Дата подачи заявки: 19.05.1992
Дата публикации: 10.10.1995
Заявитель(и): Джапан Тобакко Инк. (JP)
Автор(ы): Казус Есимото[JP]; Такаси Огава[JP]; Хироми Уемацу[JP]; Манабу Такеути[JP]; Кенсуке Утияма[JP]
Патентообладатель(и): Джапан Тобакко Инк. (JP)
Описание изобретения: Изобретение касается устройства для распушения растительного материала таких сельскохозяйственных продуктов, как табачный материал или пищевые продукты. Более конкретно, настоящее изобретение касается устройства непрерывного типа с использованием газообразной двуокиси углерода в качестве распушающего агента, которое имеет блок охлаждения, способный надежно управлять низкой температурой материала, транспортируемого из резервуара пропитывания в систему разгрузки материала, и эффективно распушать материал.
В соответствии с некоторыми современными устройствами растительный материал, например табачный материал, пропитывается двуокисью углерода, в качестве распушающего агента, при высоком давлении, затем давление на табачный материал снижается и материал нагревается, так что пропитывающий диоксид углерода расширяется, тем самым распушая табачный материал.
Устройства для распушения делятся на два класса: устройства периодического типа и устройства непрерывного типа. В устройстве периодического типа заданное количество табачного материала загружается в резервуар для пропитывания, под высоким давлением подается диоксид углерода в резервуар для пропитывания для насыщения табачного материала диоксидом углерода, и после этого табачный материал разгружается, в результате чего происходит распушение табачного материала. В устройстве непрерывного типа табачный материал и диоксид углерода непрерывно подаются в резервуар для пропитывания.
Хотя устройство периодического типа имеет простую конструкцию, его эффективность низкая, и большое количество двуоксида углерода утрачивается. Устройство непрерывного типа является эффективным и может восстанавливать и повторно использовать диоксид углерода.
Вообще, чтобы повысить степень рассширения табачного материала или ему подобного, табачный материал должен входить в контакт с диоксидом углерода при низкой температуре и высоком давлении, так что материал пропитывается максимальным количеством диоксида углерода. Табачный материал, пропитанный диоксидом углерода, должен разгружаться из резервуара для пропитывания, одновременно сохраняя несколько возможно низкую температуру; потери пропитавшего диоксида углерода должны предотвращаться, и табачный материал должен мгновенно нагреваться, тем самым эффективно расширяя пропитавший диоксид углерода.
Известно устройство для непрерывного распушения растительного материала, содержащее резервуар для пропитывания, связанный со средством подачи диоксида углерода под давлением в качестве распушающего агента и средствами подачи и разгорузки материала, и средство восстановления и сепарирования диоксида углерода для сепарирования воздуха и инородного газа от диоксида углерода, связанное со средством подачи материала и средством разгрузки материала.
Однако в описанном выше устройстве непрерывного типа температура и количество растительного материала, подаваемое в резервуар для пропитывания, количество внешнего тепла, подаваемое на это устройство, количество фрикционного тепла, образуемого при вращении шарового затвора, и тому подобное изменяются в очень широком диапазоне. Поэтому по причине этих изменений условий температура растительного материала, подаваемого в резервуар для пропитывания, повышается, уменьшая пропитывающее количество диоксида углерода, или растительный материал, разгружаемый из резервуара для пропитывания, нагревается, когда проходит через шаровой затвор, и часть пропитавшего диоксида углерода утрачивается, тем самым снижая степень расширения.
Задачей настоящего изобретения является создание устройства для распушения, способного пропитывать растительный материал, например, табачный материал, газообразным диоксидом углерода в резервуаре для пропитывания в предпочтительных условиях.
Технический результат достигается за счет того, что средство подачи распушающего агента снабжено связанными с резервуаром для пропитывания теплообменником для охлаждения диоксида углерода, средством охлаждения для охлаждения охладителя, соединенным с теплообменником, и управляющим средством для управления теплообменным количеством диоксида углерода, связанным с теплообменником, также управляющее средство выполнено в виде устройства, детектирующего температуру газообразного диоксида углерода и связано со средством разгрузки материала, а также средство восстановления и сепарирования диоксида углерода имеет системы восстановления диоксида углерода низкого давления и диоксида углерода промежуточного давления.
На фиг.1 показан схематичный вид устройства для распушения растительного материала; на фиг. 2 частичный вид в разрезе шарового затвора на фиг.1; на фиг.3 схематичное изображение блока улавливания/отделения диоксида углерода; на фиг.4 схематичное изображене блока улавливания/отделения диоксида углерода; на фиг.5 схематичное изображение средства детектирования технологической величины процесса; на фиг.6 схематичное изображение другой модификации средства детектирования технологической величины процесса; на фиг.7 схематичное изображение еще одной модификации средства детектирования технологической величины процесса; на фиг.8 схематичный вид устройства с другой модификацией резервуара для пропитывания.
Устройство распушения растительного материала такого как табачный материал содержит резервуар для пропитывания 1, связанный со средствами подачи диоксида углерода 2 под давлением в качестве распушающего агента и средствами подачи и разгорузки 3 и 4 материала. Средство подачи 3 материала имеет следующий монтаж. В кожухе 5 воздушного затвора 6 смонтировано с возможностью вращения ротор 7 (фиг.2) с множеством лопастей (не обозначено), образованных на наружной поверхности ротора 7. Дальние концевые поверхности этих лопастей и внутренняя поверхность кожуха 5 выполнены с возможностью герметичного скользящего контакта друг с другом. Соответственно входная и выходная стороны воздушного затвора 6 герметизированы для поддержания перепада давления между ними при непрерывной подаче табачного материала. Первый канал 8 образует герметичную емкость для подачи табачного материала в его верхнюю часть посредством воздушного затвора 6. Первый канал 8 связан со вторым каналом 9 посредством первого шарового затвора 10. В корпусе 11 (на фиг.2) шарового затвора 10 выполнены каналы загрузки и разгрузки 12 и 13, образовано множество каналов 14 и 15 повышения и понижения давления. Вращающийся элемент 16 герметично размещен с возможностью вращения в корпусе 11. На наружной поверхности вращающегося элемента 16 образовано множество карманов 17. Заключительный, со стороны каналов повышения давления 14, канал высокого давления соединен с трубопроводом 18 подачи диоксида углерода, связанным со вторым каналом 9, при этом диоксид углерода имеет давление около 15 атм. Заключительный, со стороны каналов понижения давления 5, канал низкого давления соединен с трубопроводом 19 улавливания диоксида углерода. Остальные каналы 14 и 15 сторон повышения и понижения сообщаются друг с другом посредством соответствующих трубопроводов сообщения 20.
В разгрузочном канале 13 образованы стенка 21 с соплом и инжекционный канал 22 для сообщения с зазором между стенкой 21 сопла и внутренней поверхностью разгрузочного канала 13.
Трубопровод улавливания диоксида углерода 19 соединен с каналом 15 стороны понижения давления конечной стадии шарового затвора 10 и сообщается с каналом 8 через циклон 23.
Внутри резервуара 1 для пропитывания, имеющего цилиндрическую форму, расположен шнековый конвейер (не показан) для транспортировки на выходной канал 24 загружаемого табачного материала.
Средство разгрузки материала 4 имеет следующий монтаж. Выходной канал 24 резервуара для пропитывания 1 связан посредством третьего шарового затвора 25 с третьим каналом 26. Во внутреннем пространстве третьего канала 26 поддерживается промежуточное давление около 15 атм. Третий канал 26, в свою очередь, связан посредством четвертого шарового затвора 27 с четвертым каналом 28, во внутреннем пространстве которого поддерживается низкое давление, т.е. давление атмосферного воздуха. Четвертый канал 28 посредством воздушного затвора 29 для нагревания и расширения связан с нагревающим устройством. Нагревающее устройство имеет колонну 30 расширения. Между четвертым каналом 28 и колонной 30 установлен промежуточный резервуар 31, расположенный, по существу, горизонтально и имеет один концевой участок, соединенный с четвертым каналом 28 через воздушный затвор 29. Другой концевой участок промежуточного резервуара 31 соединен с колонной 30 для расширения через воздушный затвор 32. В промежуточном резервуаре 31, расположенным в горизонтальной плоскости, установлен конвейер 33. Воздушные затворы 29 и 32 расположены на противоположных концевых участках промежуточного резервуара 31 со смещением в горизонтальном направлении для предотвращения просачивания газовой смеси в четвертый канал 28.
Средство подачи диоксида углерода 2 в качестве распушающего агента включает источник питания диоксида углерода 34, например, резервуар с жидким диоксидом углерода с испарителем 35 для газификации диоксида углерода, резервуар 36 низкого давления с бустером 37 низкого давления. Резервуар 38 промежуточного давления с бустером 39 высокого давления и дегидратором 40 для удаления влаги диоксида углерода связан подающим трубопроводом 41 с резервуаром для пропитывания 1. Кроме того, средство подачи 2 распушающего агента снабжено теплообменником 42 для охлаждения диоксида углерода, связанным с резервуаром для пропитывания 1, средством охлаждения 43 для охлаждения охладителя, соединенное с теплообменником 42 и управляющим средством 44 для управления теплообменным количеством диоксида углерода, связанным с теплообменником 42. Средство восстановления и сепарирования диоксида углерода 45 имеет систему восстановления диоксида углерода низкого давления и систему диоксида углерода промежуточного давления, связанные со средством 3 подачи материала и средством 4 разгрузки материала.
Так, второй и третий каналы 9 и 26 соединены посредством трубопроводов 46 и 47 и мешочного фильтра 48 с резервуаром 38 промежуточного давления для восстановления диоксида углерода промежуточного давления. Циклон 23 (сепаратор) связан посредством трубопровода 49 и мешочного фильтра 50 с резервуаром 36 низкого давления и, кроме того, четвертый шаровой затвор 27 средства 4 разгрузки материала посредством мешочного фильтра 50 и сепаратора 51 для отделения порошкообразного табачного материала от диоксида углерода связан с резервуаром 36 низкого давления для восстановления диоксида углерода. Резервуар 52 сепарирования и восстановления диоксида углерода, связанный посредством соответствующих трубопроводов 53 и 54 и мешочных фильтров 55 и 56 с первым каналом 8 и четвертым каналом 28, соединен с сепарационным узлом 57 для отделения примешенного воздуха и восстановления диоксида углерода в резервуаре 36 низкого давления посредством резервуара 58 вспомогательной сепарации.
Узел 57 восстановления/сепарирования является узлом сепарации диоксида углерода типа адсорбции. Более конкретно, как показано на фиг.3 и 4, множество адсорбционных колонн, например, адсорбционные колонны 59 и 60, установлены в узле 56 восстановления/сепарирования. Адсорбционные колонны 59 и 60 заполнены адсорбентом, таким как активированный древесный уголь или цеолит. Каждый из этих адсорбентов селективно адсорбирует диоксид углерода из газовой смеси, содержащий воздух и диоксид углерода, и чем выше давление, тем больше величина адсорбции, чем ниже давление, тем меньше величина адсорбции.
Узел 57 восстановления/сепарации также имеет нагнетательный насос 61 и вакуумный насос 62, каждый соединен с одним концевым участком каждой адсорбционной колонны 59 и 60 посредством затворов 63 и 64 или затворов 65 и 66. Другой концевой участок каждой адсорбционной колонны 59 и 60, соединен с разгрузочным трубопроводом 67 посредством одного из затворов 68 и 69.
Управляющее средство 44 для управления теплообменным количеством диоксида углерода установлено для детектирования технологической величины процесса устройства распушения, например, температуры, и может быть выполнено в виде устройства, детектирующего температуру газообразного диоксида углерода в третьем канале 26 посредством датчика температуры 70, определяет теплообменное количество диоксида углерода, подаваемого в резервуар для пропитывания 1, в соответствии с температурным сигналом датчика температуры 70. Программа, основанная на данных, получена путем анализа характеристик устройства распушения предварительно посредством тестов, загружена в управляющий блок 71 для определения теплообменного количества диоксида углерода в соответствии с этой программой.
При этом теплообменник 42 установлен посередине подающего трубопровода 41 для подачи в резервуар для пропитывания 1 диоксида углерода, который подвергается повышению давления до давления немного выше, чем давление пропитывания, посредством бустера высокого давления 39. Охлаждающее устройство 43 содержит морозильную камеру и теплообменник (не показано) для подачи низкотемпературной смеси типа соляного раствора с возможностью циркуляции в теплообменнике 42 по трубам 72 и 73 для охлаждения диоксида углерода, подаваемого в систему. В середине длины трубопровода 72 для соляного раствора смонтирован контрольный клапан 74 для приема управляющих сигналов управляющего блока 71 и регулирования теплообменного количества диоксида углерода, подаваемого в резервуар 1.
Резервуар для пропитывания 1 обеспечен теплоизоляционной структурой для снижения и стабилизации количества внешнего тепла, подаваемого на устройство. Теплоизоляционная структура образована вакуумной теплоизоляционной емкостью 75, расположенной вокруг наружной поверхности 76 резервуара для пропитывания 11. Вакуумная теплоизоляционная емкость 75 имеет наружные стенки 77. Наружные стенки 77 образуют герметичную емкость, причем зазор между стенками 77 вакууминизирован. Возможна иная модификация резервуара для пропитывания. В этом случае, резервуар окружен теплоизоляционным материалом 78 (фиг. 8) и хотя теплоизоляционный эффект слегка ухудшается по сравнению с вакуумной емкостью, производственные затраты низкие. Даже когда этот резервуар для пропитывания 1 используется, если диоксид углерода циркулирует перед функционированием устройства, резервуар для пропитывания 1 стабилизируется на заданной температуре, и при функционировании не возникает проблем. За исключением этого устройство имеет тот же монтаж.
В другой модификации (фиг.6) светопропускающее окно 79 образовано частично в стенке третьего канала 26, и свет, испускаемый табачным материалом внутри канала 26, детектируется фотодетектором 80 через окно 79. Фотодетектор 80 детектирует температуру табачного материала по специальному распределению света, излучаемого табачным материалом. Сигнал, представляющий температуру табачного материала, посылается на управляющий блок 71. В другой модификации (фиг. 7) визуальный термометр 81 смонтирован на канале 26. Оператор вручную оперирует пультом управления 82 на основе величины показания термометра 81 для управления теплообменным количеством диоксида углерода, подаваемого в резервуар для пропитывания 1.
Устройство работает следующим образом.
Табачный материал непрерывно подается средством подачи материала 3 в резервуар для пропитывания 1. Ткани табачного материала пропитываются диоксидом углерода в резервуаре для пропитывания 1. При этом табачный материал подается на первый канал 8 через воздушный затвор 6. Табачный материал, подаваемый по входному каналу кожуха 5 загружается между смежными лопастями и транспортируется на выход кожуха 5 в результате вращения ротора 7. Дальние концевые поверхности этих лопастей и внутренняя поверхность кожуха 5 герметично, скользя, контактируют друг с другом. Низкого давления диоксид углерода с давлением около одной атмосферы подается на первый канал 8, и воздух, содержащийся в табачном материале, заменяется этим диоксидом углерода.
Затем табачный материал подается из первого канала 8 во второй канал 9 через первый шаровой затвор 10, когда подвергнут повышенному давлению, именно промежуточному давлению около 15 атм. Давление во втором канале 9 поддерживается на величине промежуточного давления 15 атм. Внутренняя часть канала загрузки 12 устанавливается, например, на величину атмосферного давления и внутренняя часть канала разгрузки 13 устанавливается в атмосфере диоксида углерода, имеющей давление около 15 атм. Табачный материал, загруженный в канал загрузки 12 через бункер или ему подобное, загружается в соответствующие карманы 17 вращающегося элемента 16 и затем транспортируется в разгрузочный канал 13, когда вращающийся элемент 16 вращается.
Так как внутренняя часть разгрузочного канала 13 установлена в атмосфере диоксида углерода промежуточного давления, внутренняя часть пустого кармана 17, который расположен напротив разгрузочного канала 13 для разгрузки в него табачного материала, установлена в атмосфере диоксида углерода промежуточного давления. Когда карманы 17 затем находятся напротив каналов 15 стороны понижения давления, диоксид углерода высокого давления в каждом кармане 17 последовательно разгружается в противолежащий канал 15 стороны пониженного давления, чтобы снизить давление, например, около 5 атм каждый. Так как каналы 15 стороны понижения давления сообщаются с каналами стороны увеличения давления 14 через трубопроводы 20 сообщения, диоксид углерода, разгруженный в соответствующие каналы 15 стороны понижения давления, подается на соответствующие каналы 14 стороны повышения давления. Соответственно когда каждый карман 17, загружающий табачный материал, последовательно оказывается напротив каждого канала 14 стороны повышения давления, диоксид углерода в этом кармане 17 подвергается повышенному давлению, например каждые 5 атм. Когда каждый карман 17 находится напротив канала 14 стороны повышения давления конечной стадии, двуоксь углерода в кармане 17 подвергается повышенному давлению той же величины давления, которая установлена внутри разгрузочного канала 13. Затем этот карман 17 оказывается напротив разгрузочного канала 13, чтобы разгрузить табачный материал, находящийся в нем, через этот разгрузочный канал 13.
Когда пустой карман 17 оказывается напротив канала 15 стороны понижения давления конечной стадии, диоксид углерода низкого давления, остающийся в кармане 17, улавливается из канала 15 стороны пониженного давления через трубопровод 19 улавливания диоксида углерода, и внутреннее пространство кармана 17 восстанавливается до атмосферного давления.
Диоксид углерода высокого давления подается через инжекционный канал 22 для инжектирования диоксида углерода высокого давления из зазора, образуемого стенкой 21, сопла и внутренней поверхностью разгрузочного канала 13, в пустой карман 17, из которого разгружен табачный материал, тем самым удаляя табачный материал, остающийся в кармане 17, посредством инжекционного потока.
Вышеприведенное описание иллюстрирует шаровой затвор для непрерывной подачи табачного материала, одновременно повышая его давление. Однако давление шаровых затворов стороны понижения давления для разгрузки табачного материала во время понижения его давления имеют ту же структуру, как описано выше, и выполняют операции повышения и понижения давления противоположным образом.
Первый канал 8 образует герметичную емкость, и табачный материал подается в него в его верхней части через воздушный затвор 6.
Следовательно, когда диоксид углерода разгружается из канала 15 стороны понижения давления конечной стадии, небольшое количество табачного материала, содержащееся в нем, удаляется циклоном 23, и после этого диоксид углерода улавливается в трубопроводе 49.
Часть диоксида углерода, подаваемого по трубопроводу 19, подается на первый канал 8 вместе с сепарированным табачным материалом. Соответственно внутреннее пространство первого канала 8 поддерживается в атмосфере диоксида углерода, и воздух, содержащийся в табачном материале, подаваемым через воздушный затвор 6, замещается диоксидом углерода и потоком небольшого воздуха на стороне резервуара для пропитывания 1. Следует отметить, что диоксид углерода, подаваемый на первый канал 8 и смешивающийся с воздухом, улавливается в трубопроводе 53.
Средство разгрузки материала 4 имеет следующий монтаж. Табачный материал, разгруженный из выходного канала 24 резервуара для пропитывания 1, подвергается понижению давления до промежуточного давления около 15 атм посредством третьего шарового затвора 25 и подается на третий канал 26. Внутреннее пространство третьего канала 26 поддерживается под промежуточным давлением около 15 атм.
Затем табачный материал подвергается понижению давления до низкого давления посредством третьего канала 26 и четвертого шарового затвора 27 и подается на четвертый канал 28. Внутреннее пространство четвертого канала 28 поддерживается под низким давлением, т.е. давлением атмосферного воздуха. Табачный материал подается из четвертого канала 28 на нагревающее устройство через воздушный затвор 29 для нагревания и расширения.
Табачный материл, разгружаемый из четвертого канала 28, поступает через воздушный затвор 29 на концевой участок промежуточного резервуара 31 и транспортируемый горизонтально конвейером 33 попадает в колонну 30 нагревающего устройства через воздушный затвор 32. Так как воздушный затвор 29 на одном концевом участке промежуточного резервуара 31 и воздушный затвор 32 на другом концевом участке промежуточного резервуара 31 смещены в горизонтальном направлении, высокотемпературная газовая смесь, поднимающаяся из колонны 30 для расширения, непосредственно не поднимается до нижней части четвертого канала 28, так что газовая смесь не просачивается в четвертый канал 28. Когда табачный материал, поданный в колонну 30 для расширения, плавает в потоке газовой смеси и транспортируется вместе с газовой смесью, он нагревается высокотемпературной газовой смесью и распушается. Распушенный табачный материал отделяется от газовой смеси известным тангенциальным или подобным сепаратором и восстанавливается.
Улавливаемый диоксид углерода низкого давления окончательно восстанавливается в резервуаре 36 низкого давления. Диоксид углерода в резервуаре 34 газифицируется посредством испарителя 35 и подается в резервуар 36 низкого давления.
Диоксид углерода в резервуаре 36 низкого давления подвергается повышенному давлению до промежуточного давления примерно от 5 до 15 атм с помощью бустера 37 низкого давления и подается в резервуар 38 промежуточного давления. Диоксид углерода в резервуаре 38 промежуточного давления подвергается повышению давления посредством бустера 39 высокого давления до давления немного выше давления пропитывания. Влага диоксида углерода удаляется дегидратором 40, и диоксид углерода подается в резервуар для пропитывания 1 через подающий трубопровод 41.
Диоксид углерода промежуточного давления, восстановленный из второго и третьего каналов 9 и 26, восстанавливается в резервуаре 38 промежуточного давления через трубопроводы 46 и 47 и мешочный фильтр 48. Диоксид углерода низкого давления, разгруженный из первого шарового затвора 10, подается на циклон 23 через трубопровод 19. После того, как порошкообразный табачный материал, смешанный с этим диоксидом углерода, был сепарирован, диоксид углерода улавливается в резервуаре 36 низкого давления посредством трубопровода 49 и мешочного фильтра 50. Диоксид углерода низкого давления, разгруженный из четвертого шарового затвора 27, подается на сепаратор 51 для отделения порошкообразного табачного материала от него и восстановления в резервуаре 36 низкого давления через мешочный фильтр 50.
Так как воздух смешивается с диоксидом углерода низкого давления, восстановленного из первого канала 8 и четвертого канала 28, этот диоксид углерода восстанавливается в резервуаре 52 сепарации/восстановления через трубопровод 53, трубопровод 54 и мешочные фильтры 55 и 56. Диоксид углерода, восстановленный в резервуаре 52 сепарирования/восстановления, подается на сепарационный узел 57. После отделения примешенного воздуха этот диоксид углерода восстанавливается в резервуаре 36 низкого давления посредством резервуара 58 вспомогательной сепарации.
В узле 57 восстановления/сепарации затворы 63 и 68 одной адсорбционной колонны 59 открываются, и газовая смесь, содержащая диоксид углерода и воздух, из герметических емкостей соответственно первого и четвертого каналов 8 и 28 подается в адсорбционную колонну 59 посредством нагнетательного насоса 61, так что диоксид углерода адсорбируется адсорбционной колонной 59. Остающийся газ, например воздух, который отделен от диоксида углерода, разгружается в воздушную атмосферу через разгрузочный трубопровод 67. В этот момент затворы 64 и 69 другой адсорбционной колонны 60 и затвор 65 колонны 59 закрыты, затвор 66 открыт, и внутреннее пространство другой адсорбционной колонны 60 разряжается до низкого давления с помощью вакуумного насоса 62. В результате диоксид углерода, адсорбированный в адсорбенте в другой адсорбционной колонне 60, выделяется, удавливается и возвращается в систему устройства, описанного выше.
Затем, как показано на фиг.4, затворы 63 и 68 одной адсорбционной колонны 59 закрыты, и затворы 64 и 69 другой адсорбционной колонны 60 открыты, и в противоположность тому, что описано выше, устанавливают внутреннее пространство адсорбционной колонны 59 над низким давлением, так что диоксид углерода, адсорбированный в адсорбенте в адсорбционной колонне 59, выделяется и улавливается, в то время как диоксид углерода адсорбируется в другой адсорбционной колонне 60. Эта операция повторяется, чтобы поочередно принуждать адсорбционные колонны 59 и 60 производить адсорбцию, тем самым сепарируя и восстанавливая диоксид углерода. Этот цикл повторяется каждый сравнительно короткий период времени, например, от 90 до 190 с.
С помощью узла 57 восстановления/сепарирования, имеющего вышеописанный монтаж, диоксид углерода, содержащий воздух, может восстанавливаться, воздух эффективно удаляется, и только диоксид углерода сепарируется, улавливается и возвращается в систему устройства. Поэтому диоксид углерода не будет разгружаться и выпускаться в воздушную атмосферу, и концентрацией диоксида углерода в системе можно точно управлять.
Так как узел 57 восстановления/сепарирования отделяет диоксид углерода путем адсорбции, он может сепарировать даже диоксид углерода, который имеет низкую концентрацию. Дополнительно узел 57 восстановления/сепарирования имеет хорошую характеристику реагирования, и может стабильно управлять концентрацией диоксида углерода в системе циркуляции диоксида углерода этого устройства.
Управление теплообменным количеством диоксида углерода, подаваемого на резервуар 1 для пропитывания осуществляется управляющим средством 44.
При этом управляющее средство 44 посылает управляющий сигнал на контрольный клапан 74, соединенный в середине длины трубопровода для соляного раствора для управления теплообменным количеством диоксида углерода, подаваемого в резервуар для пропитывания 1.
Например, когда давление пропитывания составляет около 30 атм, внутреннее пространство третьего канала 26 поддерживается под давлением около 15 атм. Теплообменное количество (охлаждающее количество) диоксида углерода, подаваемого в резервуар для пропитывания 1, регулируется так, что температура в канале 20 устанавливается на величину более высокую, чем температура насыщения (около -28оС), предпочтительно от -10 до -25оС и более предпочтительно от -18 до -23оС.
В управляемом состоянии, как описано выше, количество диоксида углерода, пропитавшего материал, разгружается из процесса пропитывания при атмосферном давлении от 1 до 3% В (сухой базы). В это время температура материала составляет от -20 до -40оС, сухой лед не образуется, а потери диоксида углерода могут быть сведены до минимума. Дисперсия материала также хорошая в последующем процессе расширения сушкой для получения достаточного эффекта расширения.
Резервуар для пропитывания 1 использует теплоизоляционную структуру, чтобы снизить и стабилизировать количество внешнего тепла, подаваемого на устройство.
При этом функция устройства распущения реализуется следующим образом.
Диоксид углерода, посылаемый в резервуар для пропитывания 1, охлаждается в теплообменнике 42 соляным раствором, имеющем температуру ниже, чем его температура насыщения. Охлажденный диоксид углерода входит в контакт с табачным материалом, движущемся в резервуар для пропитывания 1, и охлаждают табачный материал, тем самым обеспечивая эффективное пропитывание диоксидом углерода.
Температура и подаваемое количество табачного материала, подаваемого в резервуар для пропитывания 1, количество внешнего тепла подаваемого на резервуар для пропитывания 1, количество генерируемого тепла шарового затвора и тому подобное изменяются в широком диапазоне. Из-за изменений этих факторов теплообменное количество изменяется. Однако, когда такое количество тепла изменяется, технологическая величина процесса устройства распушения, т.е. температура в третьем канале 26, изменяется. Это изменение температуры детектируется температурным датчиком 70. В ответ на это изменение температуры управляющий блок 71 управляет контрольным клапаном 74 в соответствии с установленной программой, тем самым управляя теплообменным количеством диоксида углерода, подаваемого в резервуаре для пропитывания 1. Поэтому охлаждающее количество диоксида углерода всегда управляется относительно соответствующей величины в ответ на изменение количества тепла. В результате устанавливается предпочитаемое условие пропитывания для газообразного диоксида углерода.
Снабжение устройства теплообменником, установленным посередине длины трубопровода средства подачи распушающего агента, чтобы подавать газообразный диоксид углерода как агент, одновременно сохраняя заданное давление пропитывания, средством охлаждения для подачи охладителя на теплообменник и управляющим средством для управления теплообменным количеством диоксида углерода, подаваемого в резервуар для пропитывания в соответствии с переменными величинами процесса этого устройства, например, температура (температура, при которой жидкий диоксид углерода существовать не может) в системе разгрузки материала, так что пропитывание газообразным диоксидом углерода может производиться при предпочитаемых условиях. В этом устройстве, поскольку состояние диоксида углерода, подаваемого в резервуар для пропитывания управляется посредством технологической величины процесса, например, температуры средства разгрузки, через которое транспортируется материал, даже если количество внешнего тепла, подаваемого на устройство, количество тепла, генерируемого шаровым затвором, и тому подобное изменяются, устройство может немедленно справиться с этими изменениями.
В качестве технологической величины процесса используется температура табачного материала во время разгрузки из резервуара для пропитывания, или температура газа диоксида углерода, разгруженного вместе с табачным материалом. Свет или излучение может подаваться на разгружаемые табачный материал или диоксид углерода, и их температура может детектироваться из отражения или передачи спектра света или излучения. Теплообменное количество диоксида углерода, подаваемого в резервуар дя пропитывания, автоматически устанавливается на основе технологической величины процесса, так что температура диоксида углерода или табачного материала в резервуаре для пропитывания, и другие факторы будут оптимальными. Эта регулировка необязательно производится автоматически, и теплообменная величина диоксида углерода, подаваемого в резервуар для пропитывания, может устанавливаться вручную оператором на основе температуры газа табачного материала, разгружаемого из резервуара для пропитывания, или диоксида углерода, разгружаемого вместе с табачным материалом.
Дополнительные преимущества и модификации могут быть легко реализованы специалистами в этой области техники. Поэтому изобретение в его широком аспекте не ограничивается конкретными или специфическими деталями и иллюстративными устройствами, показанными и описанными.
Формула изобретения: 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО РАСПУШЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА, преимущественно табачного, содержащее резервуар для пропитывания, связанный со средствами подачи диоксида углерода в качестве распушающего агента под давлением и средствами подачи и разгрузки материала, и средство восстановления и сепарирования диоксида углерода для сепарирования воздуха и инородного газа от диоксида углерода, связанное со средствами подачи материала и разгрузки материала, отличающееся тем, что средство подачи распушающего агента снабжено связанным с резервуаром для пропитывания теплообменником, для охлаждения диоксида углерода, средством охлаждения охладителя, соединенным с теплообменником, и средством для управления теплообменным количеством диоксида углерода, связанным с теплообменником.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство для управления теплообменным количеством диоксида углерода выполнено в виде устройства, детектирующего температуру газообразного диоксида углерода, и связано со средством разгрузки материала.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство восстановления и сепарирования диоксида углерода имеет системы восстановления диоксида углерода низкого давления и диоксида углерода промежуточного давления.