Аеродинамічний рециркуляційний сепаратор сипучих матеріалів

Реферат: Аеродинамічний рециркуляційний сепаратор сипучих матеріалів включає нагнітач повітря, виконаний з можливістю створення потоку повітря, із засобом задання напрямку потоку на його виході, камеру сепарації з двома входами і двома виходами, завантажувальний бункер, принаймні один вивантажувальний канал, повертальний повітропровід з рядом поворотних ділянок і принаймні одну осаджувальну камеру, причому вихід нагнітача повітря сполучений з першим входом камери сепарації, вихід завантажувального бункера сполучений з другим входом камери сепарації, перший вихід якої сполучений з повертальним повітропроводом, а другий - з кожним з принаймні одного вивантажувального каналу, причому сполучені послідовно нагнітач повітря, камера сепарації і повертальний повітропровід формують рециркуляційний канал. Сепаратор виконаний з можливістю створення потоку часток матеріалу із завантажувального бункера в камеру сепарації, розподілення товарних часток за аеродинамічними параметрами у камері сепарації при їх падінні із завантажувального бункера і обдуванні їх потоком повітря, створеного нагнітачем повітря, і видалення їх через вивантажувальні канали. Повертальний повітропровід містить принаймні одну ділянку, яка розширюється у горизонтальному напрямку і з якою через отвір у нижній стінці повітропроводу сполучена одна з вказаних осаджувальних камер, причому сепаратор виконаний з можливістю впорскування часток матеріалу, що залишилися, у вказані ділянки, що розширюються у горизонтальному напрямку, і спрямовування принаймні частини часток матеріалу, що залишилися, в осаджувальні камери за рахунок сили тяжіння. Згідно з винаходом, сепаратор виконаний з можливістю інжекції повітря у камеру сепарації через вивантажувальні канали; перша за потоком ділянка, що розширюється у горизонтальному напрямку, має вигнуту униз UA 111922 C2 (12) UA 111922 C2 нижню стінку; отвір в осаджувальну камеру, з якою вона сполучена, знаходиться в зоні плавного повороту від цієї ділянки, що розширюється у горизонтальному напрямку, до першої з вказаних поворотних ділянок, виконаної з поворотом уверх, і є єдиним отвором повертального повітропроводу, що постійно сполучає його із зовнішнім середовищем. Технічний результат: підвищення якості очищення фракцій, поліпшення експлуатаційних та екологічних характеристик. UA 111922 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до технології обробляння сипучих матеріалів, а саме виділення товарної частини сипучих матеріалів і очищення повітря від забруднювальної частини матеріалів, і може знайти застосування у різних галузях промисловості і сільського господарства, зокрема для обробляння зернових продуктів. Сипучий матеріал, що розглядається у цій заявці, - це матеріал, що складається з твердих часток, які відрізняються за масами, розмірами, формами і, можливо, матеріалами, з яких вони виконані. Частина часток є товарними частками (товарна частина), а інша частина – забруднювальними частками (забруднювальна частина), причому як товарна, так і забруднювальна частини, у свою чергу, також можуть складатися з різних декількох фракцій, які відрізняються діапазонами параметрів часток. Звичайно сепаратори сипучих матеріалів не тільки розділяють товарні частки на фракції, а ще й очищують повітря від забруднювальних часток, направляючи їх у спеціальні збірники, які далі будуть називатися осаджувальні камери. Відома велика кількість пристроїв, призначених як для суто очищення сипучого матеріалу від забруднень, так і для розділення (сепарації) товарної частини сипучого матеріалу з очищенням повітря від забруднювальної частини матеріалу. За принципом дії такі пристрої можна розділити на ситові, у яких сепарація здійснюється на ситах (грохотах), що розділяють фракції за їх розмірами, і аеродинамічні, у яких сепарація здійснюється шляхом обдування потоку часток матеріалу повітрям і розділення фракцій за їх аеродинамічними характеристиками. Аеродинамічні пристрої за характером проходження потоку повітря взагалі можна розділити на прямоточні, тобто такі, у яких нагнітач повітря забирає повітря із зовнішнього середовища і далі очищене у різному ступені повітря викидається також у навколишнє середовище, і рециркуляційні, у яких здійснюється повернення принаймні частини повітря на вхід нагнітача повітря. Цей винахід стосується саме аеродинамічного рециркуляційного сепаратора сипучого матеріалу. Взагалі, в аеродинамічних пристроях, у яких створюється газовий потік, начастку, що знаходяться у газовому потоку, діють сила тяжіння і сила, яка створюється потоком повітря (далі – сила дії повітря) і яка пропорційна квадрату швидкості потоку і густині повітря у даній точці і залежить від максимальної площі перерізу частки. Якщо сила тяжіння значно більше сили дії повітря, остання може тільки відхиляти частки від вертикального напрямку. Якщо сила дії повітря значно більше сили тяжіння, частки, не опускаючись, витають у повітрі. Частки характеризуються мінімальною швидкістю витання у заданому потоку повітря, тобто мінімальною швидкістю потоку повітря, у якому частки заданої форми і маси починають витати. Процес сепарації, тобто розділення товарних часток на фракції проходить у камері сепарації і полягає у створенні нагнітачем повітря потоку, швидкість якого значно менша мінімальної швидкості витання товарних часток і, можливо, деяких важких фракцій забруднювальних часток, але достатня для відхилення товарних часток заданої фракції від вертикалі на задану відстань при вільному падінні із заданої висоти і перевищує швидкість витання легких фракцій. Треба зазначити, що потужність нагнітача повітря і параметри потоку повітря (густина, швидкість і форма потоку) у камері сепарації повинні визначатися виключно параметрами сипучого матеріалу, який треба очистити, а саме розподіленням розмірів, мас і форм часток товарної частини. Більш конкретно, основною вимогою для формування потоку повітря, що входить у камеру сепарації, є те, наскільки треба відхилити корисні, тобто товарні, частки при їх падінні із завантажувального бункера, так щоб вони попадали у вивантажувальні канали. При цьому частки, що не попали у вивантажувальні канали, треба винести потоком повітря з камери сепарації і видалити в інших місцях. У зв'язку з цим застосування, наприклад, циклонів для очищення забрудненого повітря у рециркуляційних сепараторах не є доцільним, оскільки вони потребують значно більшої швидкості потоку повітря та/або потужності нагнітача повітря, ніж це необхідно для власне аеродинамічної сепарації. Ще одним важливим моментом для рециркуляційного сепаратора є необхідність високого ступеня очищення повітря у одному циклі рециркуляції з тим, щоб якомога менше забруднюючих часток попадало знову у камеру сепарації через нагнітач повітря, щоб вони не осідали у рухомих частинах нагнітача повітря і на стінках повітропроводу, порушуючи роботу пристрою і знижуючи його ефективність і інші експлуатаційні характеристики. Найближчим аналогом пристрою, що заявляється, згідно з цим винаходом, є сепаратор за патентом Російської Федерації № 2194580, опубл. 26.12.2002 р. Зерноочисна машина для очищення і фракціонування зернових матеріалів за цим патентом містить приймальну частину, замкнену пневмосистему з діаметральним вентилятором, завантажувальне вікно, 1 UA 111922 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 повітропідвідний канал і осаджувальну камеру причому в приймальній частині встановлений пристрій живлення, нагнітальний патрубок діаметрального вентилятора пов'язаний через регульоване жалюзійне решето живильного пристрою з похилим пневмосепаруючим каналом, у верхній стінці якого виконане завантажувальне вікно, а в нижній частині, навпроти завантажувального вікна, розташовані приймачі продуктів розділення зернового матеріалу, на стінках яких шарнірно закріплені поворотні площини, причому всмоктувальне вікно діаметрального вентилятора пов'язане з живильним пристроєм через жалюзійну стінку і з вивантажувальними пристроями приймачів продуктів розділення зернового матеріалу - через пиловідвідний канал, утворений стінкою, конгруентної стінці корпусу вентилятора. Недоліками цього найближчого аналога є висока забрудненість повітря на вході діаметрального вентилятора (нагнітача повітря), що підвищує ймовірність налипання нетоварних часток матеріалу на рухомі деталі вентилятора, його розбалансування і, можливо, виходу зі строю. Особливо небезпечним у цьому сенсі є липкий сипучий матеріал, наприклад, насіння соняшника. Далі, в цьому пристрої відсмоктування пилу з приймачів продуктів розділення здійснюється за допомогою вузького пиловідвідного каналу, сполученого з вентилятором. Крім підвищення ступеня забрудненості повітря на вході вентилятора і недостатньо ефективного очищення на виході приймачів продуктів розділення, це підвищує ступінь забрудненості навколишнього середовища, оскільки надлишок повітря, що надходить у пиловідвідний канал, виходить у навколишнє середовище, головним чином, разом з товарними фракціями матеріалу через приймачі продуктів розділення та/або через живильний пристрій. Таким чином, в основу цього винаходу поставлена задача створення рециркуляційного сепаратора сипучих матеріалів, у якому разом з високим ступенем сепарації товарної частини матеріалу, тобто виділення товарної частини матеріалу з чітким розділенням її на фракції, забезпечується високий ступінь очищення повітря в самому повертальному повітропроводі, тобто видалення забруднювальної частини матеріалу в одному циклі обертання повітря. Поставлена задача вирішується тим, що в аеродинамічному рециркуляційному сепараторі сипучих продуктів, який включає нагнітач повітря, виконаний з можливістю створення потоку повітря, із засобом задання напрямку потоку на його виході, камеру сепарації з двома входами і двома виходами, завантажувальний бункер, принаймні один вивантажувальний канал, повертальний повітропровід з рядом поворотних ділянок і принаймні одну осаджувальну камеру, причому вихід нагнітача повітря сполучений з першим входом камери сепарації, вихід завантажувального бункера сполучений з другим входом камери сепарації, перший вихід якої сполучений з повертальним повітропроводом, а другий - з кожним з принаймні одного вивантажувального каналу, причому сполучені послідовно нагнітач повітря, камера сепарації і повертальний повітропровід формують рециркуляційний канал, сепаратор виконаний з можливістю створення потоку часток матеріалу із завантажувального бункера в камеру сепарацію, розподілення товарних часток за аеродинамічними параметрами у камері сепарації при їх падінні із завантажувального бункера і обдуванні них потоком повітря, створеного нагнітачем повітря, і видалення їх через вивантажувальні канали, повертальний повітропровід містить принаймні одну ділянку, яка розширюється у горизонтальному напрямку і з якою через отвір у нижній стінці повітропроводу сполучена одна з вказаних осаджувальних камер, причому сепаратор виконаний з можливістю впорскування часток матеріалу, що залишилися, у вказані ділянки, що розширюються у горизонтальному напрямку, і спрямовування принаймні частини часток матеріалу, що залишилися, в осаджувальні камери за рахунок сили тяжіння, проведені такі вдосконалення: - сепаратор виконаний з можливістю інжекції повітря у камеру сепарації через вивантажувальні канали; - перша за потоком ділянка, що розширюється у горизонтальному напрямку, має вигнуту униз нижню стінку; - отвір в осаджувальну камеру, з якою вона сполучена, знаходиться в зоні плавного повороту від цієї ділянки, що розширюється у горизонтальному напрямку, до першої з вказаних поворотних ділянок, виконаної з поворотом уверх, - і цей отвір є єдиним отвором повертального повітропроводу, що постійно сполучає його із зовнішнім середовищем. У зв'язку з різницею у термінології, застосованій у цьому описі і описі найближчого аналога, нижче наведена таблиця відповідності деяких застосовуваних термінів. 2 UA 111922 C2 Термін у патенті № 2194580 зерноочисна машина для очищення і фракціонування зернових матеріалів пристрій живлення замкнена пневмосистема діаметральний вентилятор жалюзійне решето пневмосепаруючий канал приймачі продуктів розділення зернового матеріалу 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Термін в описі заявленого винаходу аеродинамічний рециркуляційний сепаратор сипучих продуктів завантажувальний бункер рециркуляційний канал нагнітач повітря засіб задання напрямку потоку камера сепарації вивантажувальні канали У цьому описі застосовується термін "ділянка, що розширюється у горизонтальному напрямку", під яким розуміється ділянка, у якій напрямок руху часток, що впорскуються у неї, має горизонтальну складову, щоб уможливити їх подальше осідання в осаджувальну камеру, яка розташована нижче за потоком і з якою сполучена вказана ділянка. На відміну від найближчого аналога, де відбувається вихід частини повітря через вивантажувальні канали або завантажувальний бункер і неефективне відсмоктування повітря з вивантажувальних каналів у окремий сполучений із входом нагнітача повітря канал через отвори на бокових стінках вивантажувальних каналів, у сепараторі, що заявляється, відбувається інжекція повітря в камеру сепарації, тобто в основний потік у повітропроводі, що дозволяє створити ефективний механізм очищення товарних фракцій, які падають у вивантажувальні канали, шляхом захоплення легких часток, що туди попадають, потоком повітря протилежного напрямку. Це забезпечує підвищення якості очищення товарних фракцій матеріалу. Далі, як і в найближчому аналогу, у ділянках, що розширюються у горизонтальному напрямку, падають як густина, так і швидкість потоку повітря, причому ступінь розширення ділянок у пристрої, що заявляється, вибрана такою, щоб більшість часток переставали витати і випадали у першу осаджувальну камеру. Цьому також сприяє постійне сполучення першої осаджувальної камери з навколишнім середовищем, оскільки, на відміну від найближчого аналога, де надлишкове повітря, що надходить у повітропровід з відвідного каналу, виштовхується назовні через вивантажувальні канали, у заявленому пристрої надлишкове повітря, що інжектувалося у вивантажувальні канали, виходить назовні через отвір у першу за потоком осаджувальну камеру. Отже, нетоварні частки підштовхуються цим потоком у осаджувальну камеру. Це суттєво зменшує забрудненість (запиленість) повітря, що рухається у подальші ділянки повітропроводу і, відповідно, на всмоктувальному боці нагнітача повітря, на його нагнітальному боці, на вході в камеру сепарації і у вивантажувальних каналах. В результаті зменшується можливість осідання забруднювальних часток у цих ділянках повітропроводу. Зауважимо, що у пристрої-аналогу вимога щодо випадання більшості часток у першу осаджувальну камеру взагалі відсутня, оскільки на вхід нагнітача повітря апріорі попадає забруднене повітря із завантажувального бункера і вивантажувальних каналів. Тому через деякий час після включення пристрою настає динамічний стан, у якому весь потік повітря у повітропроводі є постійно забрудненим нетоварними частками і якась більш-менш постійна частина з них випадає у осаджувальну камеру. Крім того, за рахунок вигнутої униз нижньої стінки першої за потоком ділянки, що розширюється у горизонтальному напрямку, і наявності зони плавного повороту від цієї ділянки до першої за потоком з вказаних поворотних ділянок, виконаної з поворотом уверх, потік повітря у цій зоні змінює напрямок, нетоварні фракції, які прямують униз, але ще витають, можуть по інерції виходити у отвір у осаджувальну камеру, тобто створюється зона, подібна циклону. Треба зазначити, що проведені вдосконалення дозволяють забезпечити не тільки ефективний збір більшої частини забруднень (до 85 %) у першу осаджувальну камеру, що підвищує ступінь очищення повітря у повертальному повітропроводі після осаджувальної камери, а ще й повільно осаджувати ці забруднення у першу осаджувальну камеру практично без виходу його в атмосферу. Це досягається шляхом достатнього розширення потоку у першій ділянці, що розширюється у горизонтальному напрямку, достатнього розміру самого отвору і плавної зміни напрямку потоку в зоні першої осаджувальної камери, так що швидкість потоку повітря через отвір у повітропроводі стає меншою за швидкість витання більшості часток, що рухаються у осаджувальну камеру. Ще однією перевагою такої конструкції, коли ділянка, що розширюється у горизонтальному напрямку, має вигнуту вниз нижню стінку, є те, що ця ділянка може працювати як додаткова камера сепарації, тобто розділяти місця попадання часток з різними аеродинамічними 3 UA 111922 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 параметрами у вказану зону плавного переходу і, отже, є можливість виконати декілька отворів у осаджувальну камеру і зібрати у різних місцях різні нетоварні частки, виділивши таким чином частки, що є нетоварними для сипучого матеріалу, що обробляється, але корисними для іншого призначення. Таким чином, за рахунок здійснених удосконалень зменшується запиленість повітря у повертальному повітропроводі і, отже, вірогідність осідання забруднювальних часток на рухомих елементах нагнітача повітря, що поліпшує експлуатаційні характеристики пристрою, зокрема, період обслуговування, поліпшується якість очищення товарних часток, оскільки легкі забруднювальні частки, які попали у вивантажувальні канали, інжектованим повітрям виводяться у основний потік повітря. У одному з конкретних варіантів втілення пристрою згідно з винаходом засіб задання напрямку потоку виконаний з можливістю задання напрямку, який має складову у бік від вивантажувальних каналів, на відміну від найближчого аналога, де основний потік повітря направлений у бік вивантажувальних каналів і відбувається відсмоктування повітря саме з вивантажувальних каналів і спрямовування його назад до нагнітача повітря. Наявність динамічного тиску у цьому потоку, за рахунок якого статичний тиск стає меншим за атмосферний, і спрямованості потоку у бік від вивантажувальних каналів, обумовлює інжекцію повітря з навколишнього середовища у вивантажувальні канали і далі у основний потік повітря. Треба зазначити, що існують і інші способи інжектування повітря через вивантажувальні канали, наприклад, шляхом примусового нагнітання або відсмоктування, але найбільш ефективним і економічним є саме спосіб, описаний вище. У одному конкретному варіанті виконання заявленого сепаратора, засобом задання напрямку потоку на виході нагнітача повітря є жалюзійне решето, яке створює найбільш однорідне розподілення кута нахилу потоку за висотою. Наступне вдосконалення сепаратора за винаходом полягає в оснащенні отвору, який сполучає повітропровід з першою осаджувальною камерою, рядом козирків, направлених проти потоку повітря. Оскільки цей отвір знаходиться у зоні зміни напрямку потоку повітря, мало того, що забруднювальні частки рухаються в цілому вниз і їх підштовхує потік повітря, який змінює напрямок від в цілому вниз у першій ділянці, що розширюється у горизонтальному напрямку, до в цілому вверх у першій поворотній ділянці, виконаній з поворотом уверх, та й ще, подібно до того, як це відбувається у циклоні, за рахунок інерції вони попадають під вказані козирки і далі прямують з вищезазначеним надлишком повітря у осаджувальну камеру. У конкретному варіанті втілення сепаратора за винаходом, який суттєво поліпшує ступінь очищення повітря, сепаратор містить принаймні дві осаджувальні камери і дві ділянки, що розширюються в горизонтальному напрямку, причому друга за потоком осаджувальна камера розташована у зоні другої за потоком ділянки, що розширюється у горизонтальному напрямку, і всі осаджувальні камери, крім першої за потоком, оснащені засобами спустошення, виконаними з можливістю тимчасового відкриття. У цьому разі забруднювальні частки, що залишилися після проходження першої поворотної ділянки, виконаної з поворотом уверх, і продовжують витати, підкидуються у другу ділянку, що розширюється у горизонтальному напрямку. А оскільки вона виконана з можливістю надання потоку горизонтальної складової, частки слідують за цим потоком, сила дії повітря за рахунок розширення ділянки, зменшується, і вони перестають витати і під дією сили тяжіння опускаються у осаджувальну камеру. Оснащення ж осаджувальних камер засобами спустошення, виконаними з можливістю тимчасового відкриття, які перекривають їх сполучення із зовнішнім середовищем, забезпечує стабільний режим процесу, виключаючи можливе затягування повітря через осаджувальні камери, що зводило б нанівець процес осадження часток у осаджувальну камеру і взагалі порушувало б режим роботи сепаратора, у тому числі, максимальне осадження забруднювальних часток у першу осаджувальну камеру. У конкретному варіанті втілення сепаратора, згідно з винаходом, який містить більше однієї осаджувальної камери, засобами спустошення, виконаними з можливістю тимчасового відкриття є клапани, виконані з можливістю відкриття під дією ваги зібраного у ній сипучого матеріалу. Після спустошення осаджувальної камери вказаний клапан повинен швидко знову перекрити вказане сполучення із зовнішнім середовищем. Подальше вдосконалення сепаратора, згідно з винаходом, передбачає оснащення його верхнім і нижнім відсікачами повітря. Верхній відсікач встановлений у вхідній частині першої ділянки, що розширюється у горизонтальному напрямку, на стороні, протилежній стороні розташування першої осаджувальної камери, спрямований за потоком і виконаний з можливістю відхилення потоку повітря, що його обдуває, усередину ділянки. Нижній відсікач встановлений у першій поворотній ділянці, виконаній з поворотом уверх, на стороні отвору у 4 UA 111922 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 першу осаджувальну камеру після нього за потоком і спрямований проти потоку. Перший відсікач підтискає потік повітря вниз. Другий відсікач призначений, зокрема, для уповільнення потоку у зоні між ним і поверхнею повітропроводу, так щоб частки, що попадають під цей відсікач, під дією сили тяжіння опускалися вниз в осаджувальну камеру. Оскільки об'єм повітря, що інжектувався через вивантажувальні канали, виходить через першу осаджувальну камеру, в повертальному повітропроводі, за потоком нижче осаджувальної камери створюється лінія розділу між зоною нагнітання і зоною всмоктування, де тиск нижче атмосферного. У кращому варіанті вказані відсікачі повинні встановлюватися саме уздовж цієї лінії розділу, положення якої визначається емпіричним або розрахунковим шляхом і залежить, у тому числі, від положення і форми самих відсікачів. Наявність другої осаджувальної камери в сепараторі за винаходом уможливлює і робить доцільним таке вдосконалення, як звуження на кінці першої поворотної ділянки, виконаної з поворотом вверх, що сприяє підкиданню легких часток, що витають, у наступну ділянку, яка розширюється у горизонтальному напрямку, завдяки чому надає напрямку їх руху горизонтальної складової для осадження у другу осаджувальну камеру. Для підвищення універсальності і поліпшення експлуатаційних характеристик сепаратора згідно з винаходом кожний вивантажувальний канал може містити два сполучені вхідними частинами трубопроводи, вихідні частини яких виходять на протилежні сторони сепаратора і оснащені заслінками, виконаними з можливістю їх перекриття. Це дає можливість вибирати місце збирання товарних фракцій матеріалу, об'єднувати чи розділяти їх тощо. У конкретному найпростішому варіанті заявленого тут сепаратора у будь-яких варіантах втілення, описаних вище, перша осаджувальна камера може виконана у вигляді контейнера, розташованого під отвором у повітропроводі. У ще одному конкретному варіанті втілення заявленого сепаратора він містить принаймні два вивантажувальні канали, причому в одній модифікації останній за потоком вивантажувальний канал призначений для виведення забруднювальних часток, менш важких, ніж товарні частки, а у другій - перший за потоком вивантажувальний канал призначений для виведення нетоварних часток, більш важких, ніж товарні. Отже, це підвищує ступінь універсальності створеного згідно з цим винаходом сепаратора. Найбільш енергоефективним рішенням сепаратора, згідно з винаходом, є використання осьового вентилятора як нагнітача повітря, який, зокрема, дозволяє регулювати частоту його обертів за допомогою відповідного засобу. У конкретному варіанті втілення заявленого сепаратора з осьовим вентилятором у якості нагнітача повітря регулятором частоти обертів вентилятора є частотний перетворювач, який дозволяє здійснювати плавний запуск і зупинку двигуна вентилятора і ефективно регулювати його потужність і швидкість обертання. У зв'язку з досягненням у сепараторі, згідно з винаходом, вищезазначеного технічного результату, з'являється можливість оснащення сепаратора автономним засобом подання сипучого матеріалу у завантажувальний бункер, наприклад, нахиленим конвеєром з горизонтальним підбирачем сипучого матеріалу із бурта на землі, причому завдяки досить компактній конструкції, обумовленій рециркуляційним (замкнутим) типом сепаратора, сепаратор може бути виконаний з можливістю примусового або автономного пересування відносно землі, наприклад, при оснащення його колесами. Більш того, завдяки високому ступеню очищення повітря усередині сепаратора і, відповідно, малим викидам забрудненого повітря з першої осаджувальної камери, такий сепаратор може використовуватися навіть у закритих приміщеннях, наприклад, у закритому току. Сепаратор, згідно з винаходом, у всіх варіантах попередньо описаних втілень може бути оснащений вивантажувальним конвеєром, вхід якого сполучений з виходами принаймні частини вивантажувальних каналів, щоб забезпечити збирання товарних фракцій у потрібному місці, наприклад у кузов автомобіля. Такий конвеєр може бути виконаний з можливістю обертання навколо вертикальної осі, розташованої у його вхідній частині та/або з можливістю зміни кута нахилу відносно горизонталі, що дає можливість подавати товарні фракції на різну висоту і в різних напрямках і тим самим підвищити ступінь універсальності сепаратора, згідно з винаходом. Нижче аеродинамічний рециркуляційний сепаратор сипучих продуктів згідно з винаходом більш детально описаний з посиланням на фігуру креслення, яке ніяким чином не обмежує обсяг правового захисту, на який претендує заявник, а наведене виключно як приклад втілення цього пристрою. На кресленні схематично зображений вигляд спереду на аеродинамічний рециркуляційний сепаратор сипучих продуктів, згідно з винаходом, без передньої стінки повітропроводу. 5 UA 111922 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Аеродинамічний рециркуляційний сепаратор сипучих продуктів. згідно з заявленим винаходом, представлений на кресленні, включає нагнітач 1 повітря, який умовно обведений штриховою лінією і складається з електродвигуна 2, встановленій у трубі крильчатки 3, що разом створюють осьовий вентилятор типу імпелер, і засобу задання напрямку потоку на його виході у вигляді жалюзійного решета 4, камеру 5 сепарації з двома входами і двома виходами, завантажувальний бункер 6, три вивантажувальні канали 7, повертальний повітропровід 8 з рядом поворотних ділянок і першу 9 і другу 10 осаджувальні камери. Вихід нагнітача 1 повітря сполучений з першим входом камери 5 сепарації, вихід завантажувального бункера 6 сполучений з другим входом камери 5 сепарації, перший вихід якої сполучений з повертальним повітропроводом 8, а другий - з кожним вивантажувальним каналом 7. Сполучені послідовно нагнітач 1 повітря, камера 5 сепарації і повертальний повітропровід 8 формують канал, у якому рециркулює потік повітря (рециркуляційний канал). Повертальний повітропровід 8 розділений на ряд ділянок, межі між якими створені проекціями площин у вигляді штрих-пунктирних ліній, позначених латинськими літерами. Отже, повертальний повітропровід 8 містить принаймні одну ділянку A-B, яка розширюється у горизонтальному напрямку і з якою через отвір 11 у нижній стінці повітропроводу 8 сполучена перша осаджувальна камера 9. Для забезпечення циркуляції потоку повітря частина поворотних ділянок виконані з поворотом у вертикальній площині. Такими ділянками на фігурі є, наприклад, ділянки B-C, С-D, E-F. Камера 5 сепарації виконана з можливістю інжекції повітря через вивантажувальні канали за рахунок спрямовування потоку повітря уверх, у напрямку від вивантажувальних каналів. Перша за потоком ділянка A-B, що розширюється у горизонтальному напрямку, має вигнуту униз нижню стінку 12, отвір 11 в осаджувальну камеру знаходиться в зоні плавного повороту від цієї ділянки до першої з вказаних поворотних ділянок B-C, виконаної з поворотом уверх, і він є єдиним отвором у повертальному повітропроводі 8, що має постійне сполучення із зовнішнім середовищем. Отвір 11 прикритий рядом козирків 13, спрямованими проти потоку повітря. Отвір 14 у другу осаджувальну камеру 10 прикритий рядом козирків 15. В нижній частині другої осаджувальної камери розташований засіб її спустошення, виконаний як клапан 16. У вхідній частині першої ділянки А-В, що розширюється у горизонтальному напрямку, на стороні, протилежній стороні розташування осаджувальної камери 9, встановлений верхній відсікач 18 повітря, спрямований за потоком, а у першій поворотній ділянці B-C, виконаній з поворотом уверх, на стороні отвору у першу осаджувальну камеру 9 після нього за потоком встановлений нижній відсікач 19 повітря, спрямований проти потоку. Пристрій працює таким чином. Нагнітач 1 повітря створює у повертальному повітропроводі 8 потік повітря, центральна лінія якого показана на кресленні жирною штриховою лінією з короткими штрихами, причому вказаний потік повітря жалюзійним решетом спрямовується під кутом до горизонталі у бік від вивантажувальних каналів 7. Сипучий матеріал, що підлягає очищенню і сепарації і знаходиться у завантажувальному бункері 6, з його виходу в нижній частині надходить у камеру 5 сепарації і обдувається вказаним потоком повітря таким чином, що важкі частки сипучого матеріалу під дією сили тяжіння падають вниз і, в залежності від їх аеродинамічних характеристик, по різному відхиляються від вертикальної траєкторії і, відповідно, попадають у різні вивантажувальні канали як різні товарні чи важкі нетоварні фракції. За рахунок спрямовування потоку повітря у бік, протилежний вивантажувальним каналам, через останні у основний потік інжектується повітря, потоки якого показані тонкими штриховими лініями з короткими штрихами. Швидкість цих потоків недостатня для того, щоб змусити витати важкі частки, що направляються у вивантажувальні канали 7, але достатня для того, щоб змусити витати легкі частки, що потрапляють у них. Отже цим забезпечується високий ступінь очищення товарних фракцій матеріалу. Далі легкі частки, що витають і потрапляють у потік повітря як з розвантажувального бункера, так і з вивантажувальних каналів, разом з потоком повітря попадають у ділянку A-B, що розширюється у горизонтальному напрямку, де швидкість потоку, а відповідно, і часток, знижується настільки, що більшість часток перестає витати. За рахунок того, що нижня стінка 12 ділянки A-B спрямована униз, сусідні частини ділянок A-B і B-C створюють заглиблення 17, у яке падають нетоварні частки, підштовхуються повітрям, змінюють напрямок руху з майже вертикального на майже горизонтальний і, частково за рахунок інерції, як у циклоні, потрапляють під козирки 13 у отвір 11 і виводяться з повітропроводу у першу осаджувальну камеру 9. Вказане заглиблення 17 разом з козирками 13, отвором 11 і осаджувальною камерою 9 далі будемо називати циклонно-осаджувальною камерою. Верхній 18 відсікач повітря підтискає потік повітря у напрямку циклонно-осаджувальної камери, а нижній відсікач 19 повітря гальмує потік повітря у зоні між ним і стінкою повітропроводу, що змушує уповільнювати швидкість часток і виходу їх із стану витання і 6 UA 111922 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 повернення назад у отвір 11. Форма і місце встановлення відсікачів 19 і 20 повітря бажано вибрати дослідним шляхом або розрахувати так, щоб біля них, а краще через них проходила умовна нульова лінія розділу зони нагнітання і зони розрядження, з тим, щоб друга і подальші за потоком (якщо вони є) осаджувальні камери знаходилися саме у зоні розрядження. Необхідною умовою зменшення виходу забруднення з циклонно-осаджувальної камери назовні є порівняно невелика швидкість потоку повітря і часток у отворі 11. Практика показує, що вказана швидкість не повинна перевищувати 2 м/с, що цілком досяжно для всіх зернових сипучих матеріалів і інших сипучих матеріалів подібної щільності і представленої конструкції циклонно-осаджувальної камери. Далі потік повітря рухається уздовж поворотної ділянки В-С, виконаної з поворотом уверх, у якій за рахунок її звуження швидкість потоку і густина повітря збільшуються, і частки впорскуються у ділянку C-D, що розширюється у горизонтальному напрямку. Під дією сили тяжіння нетоварні частки, що залишилися у цьому потоку, падають вниз під козирки 15 і попадають у другу осаджувальну камеру 10. Коли маса часток, що накопичується у другій осаджувальній камері 10, перевищує наперед встановлену масу відкриття клапана 16, він під дією ваги цієї маси відкривається униз, і зібрані частки видаляються з другої осаджувальної камери, після чого клапан 16 швидко закривається. Практично очищений від забруднень потік повітря прямує далі за повертальним повітропроводом 8 і надходить на вхід нагнітача повітря 1, і далі цикл повторюється. При необхідності по ходу повертального повітропроводу 8 можуть бути встановлені додаткові осаджувальні камери, наприклад після ділянки D-E. При оброблянні конкретного сипучого матеріалу перші за потоком вивантажувальні канали 7 можуть бути призначені для виділення нетоварних фракції, більш важких, ніж товарні. У іншому випадку останні за потоком вивантажувальні канали 7 можуть бути призначені для виділення нетоварних фракцій, більш легких, ніж товарні, але таких що мають швидкість витання значно більшу, ніж швидкість потоку повітря у цій зоні. Кількість вивантажувальних каналів залежить від видів сипучих матеріалів, що підлягають оброблянню. Але задля універсальності сепаратора їх кількість повинна бути не менше трьох, з тим, щоб мати можливість розділяти товарні фракції за якістю, яка пов'язана з динамічними характеристиками часток. Замість жалюзійного решета 4 як засобу задання напрямку потоку можуть застосовуватися напрямні сопла. Вивантажувальні канали призначені, зокрема, для спрямовування виділених фракцій у місця їх збирання. Для цього кожний з них оснащений двома сполученими вхідними частинами трубопроводами (не показані), вихідні частини яких виходять на протилежні сторони сепаратора і оснащені заслінками, виконаними з можливістю їх перекриття. Так, наприклад, товарні фракції можуть направлятися на одну сторону сепаратора, а нетоварні – на іншу. Якщо сепаратор виконаний стаціонарним, ці фракції можуть підбиратися відповідними засобами, наприклад конвеєром. Якщо сепаратор виконаний з можливістю пересуватися, наприклад, на колесах, ці фракції можуть збиратися у бурти, а потім підбиратися. У кращому випадку сепаратор, згідно з винаходом, може бути оснащений вивантажувальним конвеєром, вхід якого сполучений з виходами принаймні частини вивантажувальних каналів, щоб забезпечити збирання товарних фракцій у потрібному місці, наприклад у кузов автомобіля. Такий конвеєр може бути виконаний з можливістю обертання навколо вертикальної осі, розташованої у його вхідній частині та/або з можливістю зміни кута нахилу відносно горизонталі, що дає можливість подавати товарні фракції на різну висоту і в різних напрямках і тим самим підвищити ступінь універсальності сепаратора згідно з винаходом. Також сепаратор, згідно з винаходом, може бути оснащений засобом подання сипучого матеріалу у завантажувальний бункер, наприклад, нахиленим конвеєром з горизонтальним підбирачем сипучого матеріалу, розташованого на землі. Перша осаджувальна камера 9 може бути виконана у вигляді знімного контейнера, розташованого під отвором 11 у повітропроводі, бажано на мінімальній відстані від нього, але достатній для безперешкодного виходу повітря з неї. Застосування у нагнітачі 1 повітря осьового вентилятора дозволяє регулювати швидкість обертання двигуна частотним перетворювачем (не показаний), що утруднене у разі відцентрового вентилятора, з огляду, головним чином, на умови охолодження двигуна. Вказане регулювання необхідне в процесі настроювання сепаратора під аеродинамічні характеристики конкретного сипучого матеріалу. Таким чином, створений аеродинамічний рециркуляційний сепаратор сипучих матеріалів, у якому за рахунок проведених вдосконалень підвищується якість очищення виділених фракцій 7 UA 111922 C2 5 матеріалу, за рахунок підвищення ступеня очищення повітря усередині сепаратора поліпшуються експлуатаційні характеристики, а саме підвищуються строк експлуатації і міжрегламентний період та спрощується регулювання сепаратора, а також створюються умови для підвищення ступеня очищення повітря, яке виходить у навколишнє середовище, що розширює сферу застосування сепаратора. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1. Аеродинамічний рециркуляційний сепаратор сипучих матеріалів, який включає нагнітач повітря, виконаний з можливістю створення потоку повітря, із засобом задання напрямку потоку на його виході, камеру сепарації з двома входами і двома виходами, завантажувальний бункер, принаймні один вивантажувальний канал, повертальний повітропровід з рядом поворотних ділянок і принаймні одну осаджувальну камеру, причому вихід нагнітача повітря сполучений з першим входом камери сепарації, вихід завантажувального бункера сполучений з другим входом камери сепарації, перший вихід якої сполучений з повертальним повітропроводом, а другий - з кожним з принаймні одним вивантажувальним каналом, причому сполучені послідовно нагнітач повітря, камера сепарації і повертальний повітропровід формують рециркуляційний канал, сепаратор виконаний з можливістю створення потоку часток матеріалу із завантажувального бункера в камеру сепарації, розподілення товарних часток за аеродинамічними параметрами у камері сепарації при їх падінні із завантажувального бункера і обдуванні їх потоком повітря, створеного нагнітачем повітря, і видалення їх через вивантажувальні канали, повертальний повітропровід містить принаймні одну ділянку, яка розширюється у горизонтальному напрямку і з якою через отвір у нижній стінці повітропроводу сполучена одна з вказаних осаджувальних камер, причому сепаратор виконаний з можливістю впорскування часток матеріалу, що залишилися, у вказані ділянки, що розширюються у горизонтальному напрямку, і спрямовування принаймні частини часток матеріалу, що залишилися, в осаджувальні камери за рахунок сили тяжіння, який відрізняється тим, що виконаний з можливістю інжекції повітря у камеру сепарації через вивантажувальні канали, при цьому перша за потоком ділянка, що розширюється у горизонтальному напрямку, має вигнуту униз нижню стінку, а отвір в осаджувальну камеру, з якою вона сполучена, знаходиться в зоні плавного повороту від цієї ділянки, що розширюється у горизонтальному напрямку, до першої з вказаних поворотних ділянок, виконаної з поворотом уверх, і є єдиним отвором повертального повітропроводу, що постійно сполучає його із зовнішнім середовищем. 2. Сепаратор за п. 1, який відрізняється тим, що засіб задання напрямку потоку виконаний з можливістю задання напрямку, який має складову у бік від вивантажувальних каналів. 3. Сепаратор за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що засобом задання напрямку потоку на виході нагнітача повітря є жалюзійне решето. 4. Сепаратор за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що отвір, який сполучає повітропровід з першою осаджувальною камерою, прикритий рядом козирків, спрямованих проти потоку повітря. 5. Сепаратор за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що містить принаймні дві осаджувальні камери і дві ділянки, що розширюються у горизонтальному напрямку, причому друга за потоком осаджувальна камера розташована у зоні другої за потоком ділянки, що розширюється у горизонтальному напрямку, і усі осаджувальні камери, крім першої за потоком, оснащені засобами спустошення, виконаними з можливістю тимчасового відкриття. 6. Сепаратор за п. 5, який відрізняється тим, що засобами спустошення є клапани, виконані з можливістю відкриття під дією ваги зібраного у ній сипучого матеріалу. 7. Сепаратор за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що оснащений верхнім і нижнім відсікачами повітря, причому верхній відсікач встановлений у вхідній частині першої ділянки, що розширюється у горизонтальному напрямку, на стороні, протилежній стороні розташування першої за потоком осаджувальної камери, спрямований за потоком і виконаний з можливістю відхилення потоку повітря, що його обдуває, усередину ділянки, а нижній відсікач встановлений у першій поворотній ділянці, виконаній з поворотом уверх, на стороні отвору у першу осаджувальну камеру після нього за потоком, спрямований проти потоку і виконаний з можливістю уповільнення потоку у зоні між ним і поверхнею повітропроводу. 8. Сепаратор за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що перша поворотна ділянка, виконана з поворотом уверх, звужується у напрямку вверх. 9. Сепаратор за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що кожний вивантажувальний канал містить два сполучені вхідними частинами трубопроводи, вихідні частини яких виходять на протилежні сторони сепаратора і оснащені заслінками, виконаними з 8 UA 111922 C2 5 10 15 можливістю їх перекриття. 10. Сепаратор за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що перша осаджувальна камера виконана у вигляді контейнера, розташованого під отвором у повітропроводі. 11. Сепаратор за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що містить принаймні два вивантажувальні канали. 12. Сепаратор за п. 11, який відрізняється тим, що останній за потоком вивантажувальний канал призначений для виведення забруднювальних часток, менш важких, ніж товарні частки. 13. Сепаратор за п. 11, який відрізняється тим, що перший за потоком вивантажувальний канал призначений для виведення нетоварних часток, більш важких, ніж товарні. 14. Сепаратор за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що містить більше трьох вивантажувальних каналів. 15. Сепаратор за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що як нагнітач повітря використовується осьовий вентилятор. 16. Сепаратор за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що регулятором частоти обертання вентилятора є частотний перетворювач. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9