Увлажняющий цилиндр и способ увлажнения материала

1 Область изобретения Настоящее изобретение касается устройства и способа для увлажнения или смачивания,более конкретно, устройства и способа для увлажнения или смачивания табака. Уровень техники и краткое существо изобретения Часто необходимо увлажнять или смачивать сухие сыпучие материалы перед их дальнейшим использованием. Например, состояние вспушенного табака обычно меняют, обеспечивая пребывание частиц табака во влажной атмосфере, или путем транспортировки частиц табака на конвейере через влажную атмосферу в течение необходимого периода времени. Пока табак перемещается через влажную атмосферу,время пребывания во влажной атмосфере может превысить необходимое время. Оборудование, такое как вращающийся цилиндр, для обработки табака, описанный в патенте США 5,425,384, можно использовать для быстрого изменения состояния табака. Одна проблема такого оборудования состоит в том,что когда цилиндр является слишком большим,имеется тенденция к разрушению частиц табака,поскольку частицы падают с лопастей на внутренней стороне цилиндра на дно цилиндра, с большого расстояния. Когда цилиндр имеет меньшие размеры, снижается мощность цилиндра. Желательно создать меняющее состояние табака устройство, которое позволит быстро изменить состояние большого количества табака, при этом сводя к минимуму разрушение табака. Согласно одному объекту настоящего изобретения, увлажняющий цилиндр включает первый вращаемый цилиндр, имеющий входной конец и выходной конец и первые лопасти, проходящие, по существу, по радиусу наружу от наружной поверхности первого цилиндра. Увлажняющий цилиндр, кроме того, включает второй вращаемый цилиндр, имеющий входной конец и выходной конец и вторые лопасти, проходящие, по существу, по радиусу внутрь от внутренней поверхности второго цилиндра,причем второй цилиндр, по существу, коаксиален первому цилиндру, и первый цилиндр расположен внутри второго цилиндра, так что наружная поверхность первого цилиндра и внутренняя поверхность второго цилиндра образуют кольцевое пространство. Для вращения первого цилиндра и второго цилиндра имеется, по меньшей мере, один привод. Для ввода влаги в кольцевое пространство в кольцевом пространстве расположена, по меньшей мере, одна труба. Согласно другому объекту изобретения,предлагается способ увлажнения материала. Согласно этому способу, материал вводят в кольцевое пространство между первым вращаемым цилиндром, имеющим входной конец и выходной конец и первые лопасти, проходящие,по существу, по радиусу наружу от наружной 2 поверхности первого цилиндра, и вторым вращаемым цилиндром, имеющим входной конец и выходной конец и вторые лопасти, проходящие,по существу, по радиусу внутрь от внутренней поверхности второго цилиндра, причем второй цилиндр, по существу, коаксиален первому цилиндру и первый цилиндр расположен внутри второго цилиндра, так что наружная поверхность первого цилиндра и внутренняя поверхность второго цилиндра образуют кольцевое пространство. Первый цилиндр и второй цилиндр вращаются так, что при вращении второго цилиндра материал падает, по меньшей мере,от некоторых из вторых лопастей на первый цилиндр, а при вращении первого цилиндра,материал падает, по меньшей мере, от некоторых из первых лопастей на второй цилиндр. Материал перемещается в кольцевом пространстве от входного конца первого цилиндра и входного конца второго цилиндра по направлению к выходному концу первого цилиндра и выходному концу второго цилиндра. Влагу наносят на материал в кольцевом пространстве. Краткое описание чертежей Свойства и преимущества настоящего изобретения будут понятны при прочтении последующего более подробного описания с ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые позиции относятся к аналогичным элементам, и на которых фиг. 1 - схематичный вид сбоку в сечении увлажняющего цилиндра согласно варианту выполнения изобретения; фиг. 2 - схематичный вид в сечении увлажняющего цилиндра по 2-2 на фиг. 1; и фиг. 3 - схематичный вид сбоку, в сечении увлажняющего цилиндра согласно другому варианту выполнения изобретения. Подробное описание Увлажняющий цилиндр 21 согласно варианту выполнения настоящего изобретения показан на фиг. 1 и 2, иллюстрирующих увлажняющий цилиндр в продольном сечении и аксиальном сечении. Для целей настоящего изобретения выражения увлажнение и смачивание будут использоваться по существу взаимозаменяемым образом, чтобы передать общую идею нанесения влаги на сухой материал, как в процессе изменения состояния табака. Цилиндр 21 и способ по изобретению предпочтительно используют для изменения состояния табака, более предпочтительно вспушенного табака, от 1% OV (летучих веществ, образующихся при сушке) до 20% OV, хотя предполагается, что цилиндр будет пригоден для повышения влажности многих других различных продуктов, такого как повышение влажности от совершенно сухого состояния до 50% влажности. Для целей настоящего изобретения, % влажности можно рассматривать как эквивалент летучих веществ,образующихся при сушке (OV), как описано в 3 патенте США 4,202,357, который включен сюда посредством ссылки. Увлажняющий цилиндр 21 содержит первый вращаемый цилиндр 23, имеющий входной конец 25 и выходной конец 27 и первые лопасти 29, проходящие, по существу, по радиусу наружу от наружной поверхности 31 первого цилиндра. При желании или при необходимости, первый цилиндр 23 может быть выполнен в форме лопастей, соединенных на оси первого цилиндра, не образуя настоящего цилиндра, к которому прикреплены лопасти. Увлажняющий цилиндр 21, кроме того,содержит второй вращаемый цилиндр 33,имеющий входной конец 35 и выходной конец 37 и вторые лопасти 39, проходящие, по существу, по радиусу внутрь от внутренней поверхности 41 второго цилиндра. Второй цилиндр 33,предпочтительно, по существу, коаксиален первому цилиндру 23. Первый цилиндр 23 расположен внутри второго цилиндра 33, так что наружная поверхность 31 первого цилиндра и внутренняя поверхность 41 второго цилиндра образуют кольцевое пространство 43. Для вращения первого цилиндра 23 и второго цилиндра 33 имеется, по меньшей мере,один привод 45. Предпочтительно, привод 45 включает один двигатель, такой как электрический двигатель, установленный для приведения как первого цилиндра 23, так и второго цилиндра 33, при использовании таких средств, как шестерни, цепи, ремни и т.п. Первый цилиндр 23 и второй цилиндр 33 могут быть жестко соединены друг с другом, например посредством стрежней, расположенных во внутренних точках цилиндров, чтобы облегчить приведение цилиндров общим приводом, или могут приводиться общим приводом, который приводит в действие вращаемые опоры, как описано в патенте США 5,425,384, включенном в качестве ссылки. Если желательно или необходимо, как видно на фиг. 3, отдельные приводы 45 а и 45b могут быть использованы для приведения первого цилиндра 23 и второго цилиндра 33 (показано без других средств, показанных на фиг. 1 и 2, для ясности). Во всех вариантах выполнения настоящего изобретения, первый цилиндр 23 и второй цилиндр 33 предпочтительно приводятся во вращении в одном направлении однако, если желательно или необходимо, первый цилиндр и второй цилиндр могут приводиться в противоположных направлениях вращения. Увлажняющий цилиндр 21 содержит, по меньшей мере, один, предпочтительно несколько труб 47, расположенных в кольцевом пространстве 43, для введения влаги в кольцевое пространство. Трубы 47 предпочтительно представляют собой трубы, соединенные с источником влаги 49, такой как вода, и насосом 51 для продвижения воды через трубы 47 под давлением. Трубы 47 предпочтительно включают не 003727 4 сколько сопел 53, расположенных по их длине,так что, когда влага под давлением закачивается через трубы, влага вводится в кольцевое пространство 43 в виде мелких капель. Если желательно или необходимо, влагу можно вводить в кольцевое пространство 43 в виде потоков или каскадов влаги, или иначе, чем через трубы в кольцевом пространстве, например, через отверстия в первом или втором цилиндрах. Влагу предпочтительно вводят, по существу, при температурах окружающей среды, однако, если желательно или необходимо, влагу можно вводить в виде пара. Труба или трубы 47 могут быть снабжены соплами для введения влаги в различных количествах в различных областях кольцевого пространства 43. Например, сопла 53 могут быть больше по направлению к входным концам цилиндров 23 и 33, так что больше или меньше влаги можно ввести во входные концы цилиндров, куда сначала вводят материал 55, чем в другие области кольцевого пространства, как желательно или необходимо для конкретного применения. При увлажнении вспушенного табака может быть желательно, вводить больше влаги во входной конец увлажняющего цилиндра 21, чем в другое место в цилиндре, чтобы свести к минимуму проблемы разрушения табака вследствие вращения первого и второго цилиндров 23 и 33. Вместо труб, которые вводят влагу непрерывно по всей их длине, или в разных точках по всей длине кольцевого пространства 43, трубы могут вводить влагу в конкретных точках непрерывно или прерывисто по ограниченным промежуткам кольцевого пространства, и можно выполнить несколько труб для введения влаги с различными скоростями по длине кольцевого пространства, как желательно или необходимо. Входной конец 25 первого цилиндра 23 и входной конец 35 второго цилиндра 33 предпочтительно расположены по вертикали над выходным концом 27 первого цилиндра 23 и выходным концом 37 второго цилиндра 33, соответственно. Таким образом, материал, введенный в кольцевое пространство 43 на входных концах первого цилиндра 23 и второго цилиндра 33, перемещается по направлению к выходным концам цилиндров под действием силы тяжести и затем, предпочтительно выпадает из кольцевого пространства для дальнейших операций. Как видно на фиг. 2, некоторые или все первые лопасти 29 и некоторые или все вторые лопасти 39 могут быть согнуты для оптимизации рабочих характеристик, таких как угол вращения лопастей относительно горизонтальной плоскости, под которым материал падает от лопастей к нижней точке в кольцевом пространстве в процессе вращения первого и второго цилиндров 23 и 33. Патент США 5,425,384 описывает сгибающиеся лопасти во вращаемом 5 цилиндре для обработки табака, чтобы управлять выходом табака от лопастей на внутренней поверхности цилиндра, и включен посредством ссылки. Первый цилиндр 23, первые лопасти 29,второй цилиндр 33 и вторые лопасти 39 предпочтительно выполнены такого размера, что при вращении первого цилиндра и второго цилиндра материал 55 падает со вторых лопастей на первый цилиндр, а затем падает с первых лопастей на второй цилиндр. Предпочтительно, весь материал 55, падающий со вторых лопастей 39,падает на первый цилиндр 23 перед падением на второй цилиндр, однако предполагается, что при нормальной работе некоторое количество материала будет падать непосредственно со вторых лопастей 39 на нижней точке второго цилиндра, без начального падения на первый цилиндр, и что для некоторых применений увлажняющего цилиндра это может быть заданным результатом. При изменении состояния табака в настоящее время полагают, что, в общем, желательно, чтобы весь табак, падающий со вторых лопастей 39, сначала падал на первый цилиндр 23, а затем, после дальнейшего вращения первого цилиндра, на более низкий уровень второго цилиндра. Таким образом, согласно настоящему изобретению, проблемы разрушения табака сводятся к минимуму путем уменьшения расстояния, через которое табак падает каждый раз при падении со вторых лопастей 39,по меньшей мере, по сравнению с увлажняющими устройствами с вращающимся цилиндром, в которых отсутствует первый цилиндр. В настоящее время предпочтительно, чтобы первый и второй цилиндры 23 и 33, имели,каждый, длину около 15'-25' (от 4,57 м до 7,62 м), чтобы первый цилиндр имел наружный диаметр около 1'-4' (от 0,30 м до 1,22 м), чтобы второй цилиндр 33 имел внутренний диаметр около 3'-8' (от 0,91 м до 2,44 м). Способ увлажнения материала 55, по настоящему изобретению, описан со ссылкой на цилиндр 21, показанный на фиг. 1 и 2. Согласно этому способу, материал 55 вводят в кольцевое пространство 43 между первым вращаемым цилиндром 23 и вторым вращаемым цилиндром 33. Первый цилиндр 23 и второй цилиндр 33 вращаются так, что при вращении второго цилиндра, материал 55 падает, по меньшей мере, с некоторых из вторых лопастей 39, то есть лопастей, вращаемых вторым цилиндром, по направлению к верхней области второго цилиндра, за горизонтальной плоскостью, на первый цилиндр и, при вращении первого цилиндра материал падает, по меньшей мере, с некоторых из первых лопастей 29 обратно на второй цилиндр, то есть нижнюю область второго цилиндра. Материал 55 в кольцевом пространстве 43 перемещается от входного конца 25 первого цилиндра 23 и входного конца 35 второго ци 003727 6 линдра 33 по направлению к выходному концу 27 первого цилиндра и выходному концу 37 второго цилиндра под действием силы тяжести,путем установки входных концов первого и второго цилиндров вертикально над выходными концами. Если желательно или необходимо,материал 55 может перемещаться посредством формирования лопастей 29 и 39 в форму винтов,так что материал перемещается как в винтовом конвейере в дополнение к перемещению материала под действием силы тяжести, или вместо него. Влагу наносят на материал 55 в кольцевом пространстве 43 при его перемещении от входных концов цилиндров по направлению к выходным концам. Предпочтительно, влагу наносят через сопла 53 на трубах 47, заполняемых насосом 51 от источника влаги 49 в кольцевом пространстве 43. Путем регулирования характеристик оборудования для подачи влаги, например путем выбора различных размеров и характеристик для сопел 53 и размещения труб 47 в различных местах по всему кольцевому пространству 43, различные количества влаги предпочтительно наносят на материал 55 в разных местах в кольцевом пространстве. Влагу предпочтительно наносят на материал 55 в кольцевом пространстве 43 в виде мелких капель,предпочтительно при температуре окружающей среды или комнатной температуре, хотя для некоторых применений может быть желательно вводить влагу в форме потока или слоя, или каскада влаги, или в виде пара. Первый цилиндр 23 и второй цилиндр 33 предпочтительно вращаются общим приводом 45, в одном направлении вращения и с одинаковой скоростью вращения. Как показано на фиг. 3, однако, первый цилиндр 23 может вращаться посредством первого привода 45 а, а второй цилиндр 33 может вращаться посредством второго привода 45b. Кроме того, первый цилиндр 23 и второй цилиндр 33 предпочтительно вращаются в одном направлении вращения, и с одинаковой скоростью вращения. Однако, понятно, что в варианте выполнения по фиг. 1 и 2, и в варианте выполнения по фиг. 3, при соответствующем зацеплении или установке приводов, первый цилиндр 23 и второй цилиндр 33 могут вращаться в различных направлениях вращения и/или при различных скоростях вращения. Хотя данное изобретение было показано и описано в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения, понятно, что вариации и изменения могут быть выполнены здесь без отхода от формулы изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Увлажняющий цилиндр, содержащий первый вращаемый цилиндр, имеющий входной конец и выходной конец и первые лопасти, проходящие, по существу, по радиусу 7 наружу от наружной поверхности первого цилиндра; второй вращаемый цилиндр, имеющий входной конец и выходной конец и вторые лопасти, проходящие, по существу, по радиусу внутрь от внутренней поверхности второго цилиндра, причем второй цилиндр, по существу,коаксиален первому цилиндру, а первый цилиндр расположен внутри второго цилиндра,так что наружная поверхность первого цилиндра и внутренняя поверхность второго цилиндра образуют кольцевое пространство; по меньшей мере, один привод для вращения первого цилиндра и второго цилиндра; по меньшей мере, одну трубу, расположенную в кольцевом пространстве, для ввода влаги в кольцевое пространство. 2. Увлажняющий цилиндр по п.1, в котором, по меньшей мере, одна труба включает отверстия для ввода влаги в разных местах в кольцевом пространстве. 3. Увлажняющий цилиндр по п.2, в котором, по меньшей мере, одна труба выполнена с возможностью введения различных количеств влаги в разных местах в кольцевом пространстве. 4. Увлажняющий цилиндр по п.1, в котором, по меньшей мере, одна труба включает сопла для ввода влаги в виде мелких капель. 5. Увлажняющий цилиндр по п.1, в котором, по меньшей мере, один привод включает один мотор, выполненный с возможностью приведения как первого, так и второго цилиндра. 6. Увлажняющий цилиндр по п.5, в котором, по меньшей мере, один привод выполнен с возможностью приведения первого цилиндра и второго цилиндра в одном направлении вращения. 7. Увлажняющий цилиндр по п.1, в котором, по меньшей мере, один привод выполнен с возможностью приведения первого цилиндра и второго цилиндра в одном направлении вращения. 8. Увлажняющий цилиндр по п.1, в котором, по меньшей мере, один привод включает первый привод для приведения первого цилиндра и второй привод для приведения второго цилиндра. 9. Увлажняющий цилиндр по п.8, в котором, по меньшей мере, один привод выполнен с возможностью приведения первого цилиндра и второго цилиндра в одном направлении вращения. 10. Увлажняющий цилиндр по п.1, в котором входной конец первого цилиндра и входной конец второго цилиндра расположены по вертикали над выходным концом первого цилиндра и выходным концом второго цилиндра соответственно. 11. Увлажняющий цилиндр по п.1, в котором первый цилиндр, первые лопасти, второй цилиндр и вторые лопасти выполнены такого 8 размера, что при вращении первого цилиндра и второго цилиндра, материал падает со вторых лопастей на первый цилиндр, а затем падает с первых лопастей на второй цилиндр. 12. Способ увлажнения материала, при котором вводят материал в кольцевое пространство между первым вращаемым цилиндром, имеющим входной конец и выходной конец и первые лопасти, проходящие, по существу, по радиусу наружу от наружной поверхности первого цилиндра, и вторым вращаемым цилиндром,имеющим входной конец и выходной конец и вторые лопасти, проходящие, по существу, по радиусу внутрь от внутренней поверхности второго цилиндра, причем второй цилиндр, по существу, коаксиален первому цилиндру, а первый цилиндр расположен внутри второго цилиндра, так что наружная поверхность первого и внутренняя поверхность второго цилиндра образуют кольцевое пространство; вращают первый цилиндр и второй цилиндр, так что при вращении второго цилиндра материал падает, по меньшей мере, от некоторых из вторых лопастей на первый цилиндр, а при вращении второго цилиндра материал падает, по меньшей мере, от некоторых из первых лопастей на второй цилиндр; перемещают материал в кольцевом пространстве от входного конца первого цилиндра и входного конца второго цилиндра по направлению к выходному концу первого цилиндра и выходному концу второго цилиндра и наносят влагу на материал в кольцевом пространстве. 13. Способ по п.12, при котором в разных местах в кольцевом пространстве на материал наносят различные количества влаги. 14. Способ по п.12, при котором влагу наносят на материал в кольцевом пространстве в виде мелких капель. 15. Способ по п.12, при котором первый цилиндр и второй цилиндр вращают посредством общего привода. 16. Способ по п.15, при котором первый цилиндр и второй цилиндр вращают в одном направлении. 17. Способ по п.12, при котором первый цилиндр вращают посредством первого двигателя, а второй цилиндр вращают посредством второго двигателя. 18. Способ по п.17, при котором первый цилиндр и второй цилиндр вращают в одном направлении. 19. Способ по п.12, при котором первый цилиндр и второй цилиндр вращают с одинаковой скоростью вращения. 20. Способ по п.12, при котором материал перемещают в кольцевом пространстве от входного конца первого цилиндра и входного конца второго цилиндра по направлению к выходному концу первого цилиндра и выходному концу 10 второго цилиндра под действием силы тяжести.