Спосіб розділення продуктів лущення зерна та круповідділювач для його здійснення

з в/г 3 СТвфє, S ' В O7S //з? СПОСІБ Р034МЄННЗПРОДУКТІВ ЛУЩЕННЯ ЗЕРНА ТА КРУПОВІДЦІЛЮВАЧ ДЛЯ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ Винахід відноситься до способів і пристроїв для сепарації тяж корозділяємих суміше * сипких матеріалів , частинки яких відрізняються сукупністю сЬізииних властивосте1" /густиною,Формою, розмірами, аеродинамічними , Фрикційними та пружно-кінетичними характеристи ками/, призначений для розділення продуктів лущення зерна в круп 'яному виробництві і може знакти застосування в зернопереробнім,гір ничо-рудній, металургійні/, буряково-ігукровіі";6ормаиевтичніг та інших галузях промисловості , наприклад для чистки зерна від домішок , сортування руди , крупи, цементу і т.п. Вгдоми^сппсїб розділення сипких сумішеї " на ПОХИЛІЇ " ПЛОЩИНІ шляхом надання частинкам їх фракцій косих бокових ударів , силу яки > по мірі віддалення від зони подалі суміші , збільшують / А.с. СССР, JP 429354, МКИ В 07 В 1/38, 30.05.74г./. До недоліків вказаногоспособу слід віднести великі затрати енергії, необхідні для гого здійснення , за рахунок поперемінних розгонів та гальмування робочих органів , а також ударної взаємодії иасток розділяємо ! суміші з їх елементами і між собою , що може вик ликати їх подрібнення . Крім иього , необхідність надзнн « иасткам Фракиі "' косих бокових ударів вимагає використання складних за кон струкцією приводу та робочого органу . Відомий вібропневматиинит сп^іб сепараиії зернових сумішей на " перфорованії" похиліГ' площині в умовах вісхідного повітряного пото ку, яки"' рівномірно продуває суміш на всі її площині без просію"' вання, шляхом надання часткам поступалып-зворотних коливань , спрямованих під кутом до (^рикцігної поверхні , та псевдорозрідження (гракиіт"' з меншою густиною і коефіцієнтом тертя/ Див. Птушкина Г.Е., Товбин Л.И. Высокопроизводительное оборудование му комольных заво дов. - М.: Агропромиздат, 1967, с.62/. j Недоліками вказаного способу є низька інтенсивність основного процесу розділення суміші - самосортування /направленого переміщен ня часток сипкої суміші ,якг відрізняються комплексом фізичних влас тивостей, в різні шари зайнятого нею обєма під ді :ю сил інерції, ^ розділяючих середовищ /рідин,повітряних потоків / гравітаційного по ля та великі затрати енергії на надання часткамиієї суміші коливані спрямованих під кутом до фрикційної похилої повітрянопроникливої по верхні. І Вказані коливання тяжкорозділяемої сипкої суміші можна умовно розглядати як сукупність одночасних складових коливань , діючих в площинах дотичних до похилої брикциГ*ної поверхні і в площинах пер пендикулярних доЬеї / останні складові коливань потребують більших і— t затрат енергії , ніж перші /. Складові коливань , діючи в площинах до тичних до похилої Фрикційної поверхні , сприяють пошаровому віднос ному руху розділяємо !' суміші і не заважають процесу самоеортування часток між її шарами / див. Дослідження основних параметрів процесу самосортування на вібролотку . Гортинськиі * В.В., Мачихіна ЛЛ . та інш. Праці ВЦДІЗ, вип. 86, 1977, с.27-34/. Складові коливань в площинах перпендикулярних до похилої фршшіГ'ної поверхні сприяють розвитку зворотнього самосортуванню процесу - змішуванню часток сипкої суміші, що значно знижує ефективність їх сепарації . \ Найбільш близьким до запропонованого способу є спосіб вібраці 4! ної сепарації продуктів лущення на фракції за допомогою плоскої по верхні / див.ГортинскиГт В.В., Демски ^ А.В., Борискин М.А . Процессы сепарирования на зерноперерабатьтвагощих предприятиях - М.: Колос, . 1980, с 141 - прототип/, яка нахилена до горизонту в двох взаєм но перпендикулярних напрямках і має розташовані в шахматному по рядку і однаково орієнтовані ячеї - поглиблення з похилою перед ньою та перпендикулярною задньою стінками , що полегшує рух часток вверх під уклін і затруднює їх переміщення вниз при подачі розді ляємого матеріалу шаром певної товщини в верхню частину ячеїстої поверхні і наданні останнії " поступально-зворотних коливань в нап рямку, співпадаючому з орієнтацією ячек , І Недоліками вказаного способу є великі затрати енергії на пере дачу часткам тжкорозділяємої суміші поступально-зворотних коливань , спрямованих під кутом до ячеїстої поверхні , перпендикулярні складові яких спричиняють переміщування іракці** суьііші, знижують ефективність процесу сепарації та потребують підвищених витрат енер гії. Мета, на рішення якої спрямований винахід, є створення такого способу для розділу суміші продуктів лущення зерна як сипких матері ^ алів на основі різниць в комплексі Фізичних властивостей часток / розміри, Форма, густина, Фрикційні, аеродинамічні та пружно-кінетичні характеристики/ який забезпечить підвищення ефективності розділення суміші ядра /крупи/ та нелущеного зерна при зниженні зат рат енергії. Конкретним завданням винаходу є забезпечення умов для інтенси Фікиції процесу самосорт-^ування суміші продуктів лущення до роз шарування їх на Фракції ядра /крупи/, відходів обробки та залишків нелущеного зерна, позбавлення можливості їх послідуючого змішування і прискорення різнонаправленого руху одержаних шарів для окре мого виведення їх з робочої зони . Поставлена мета розділу продуктів лущення під впливом коливань , гравітаційного поля та вісхідних повітряних потоків при здійснені заявляемого винаходу досягається внаслідок надання часткам ядра /крупа/ відходів обробки /мучка і оболонки/ та залишків нелущеного зерна колових коливань в площинах, дотичних до поверхні робочого ор гану, яка має анізотропні Фрикційні властивості . Останні характери зуються залежністю опору руху розташованих на робочій поверхні час ток від напрямку переміщення, інтервал між його найменшим та най більшим значеннями включає величину опору відносному зсуву між ша рами розділяємої суміші, а напрямок орієнтації Фрикиійних властивос тей співпадає з напрямком необхідного переміщення фракцій розшаро ваної суміші. І Технологічний результат, який очікується при здійснені запропо нованого винаходу, полягає в тому, що траєкторія руху, Фрикційні властивості і проФіль поверхні робочих органів , а також вплив розділяючих середовищ /повітряні потоки, перепад тиску і т.п./ при мінімальних динамічних навантаженнях, забезпечують псевдорозрідження /розрихлення/ суміші і збудження коливань її часток тільки в пло шинах, дотичних до поверхні робочого органу. Це забезпечує відночасне пошарове переміщення Фракиій розділяємої суміші , включає іх примусове перемішування, складає умови для інтенсивного самоеорту вання і таким чином, підвищує ефективність сепарації . Зміна зворотньо-поступальних коливань коловими дозволяє уникнути періодичних розгонів та гальмування шарів розділяємої суміші, а також позбавить шкідливих, перпендикулярних до поверхні робочого органу, переміщень її часток і дає змогу значно скоротити витрати енергії на реалізаїтію процесу розділу продуктів лущення зерна . Підвищення ефективності сепарації продуктів лущення зерна при використанні запропонованогоспособу підтверджена результатами про ведених досліджень. І Для розділу продуктів лущення гречки вологістю 11-15$ і об'єм ною масою 720 кг/м3, використовували плоский Фрикційний робочий ор ган, нахилений до горизонту під кутом 15-25°, яки"' здійснював пос тупально-зворотні коливання в напрямку нахилу з частотою 930-І0кол/х і амплітудою 3- 0,5 мм, причому сила, яка викликає коливання вказа ного робочого органу, була паралельна його поверхні. Поверхня Фрик ційного робочого органу мала різні коефіцієнти тертя : в напрямку до гори /проти нахилу робочого органу/ коефіцієнт тертя дорівнював 0,25 і в напрямку донизу / за нахилом робочого органу/ коефіцієнт тертя дорівнював 0,72. Суміш лущених і нелущених зерен подавалась в середню частину похилого Фрикційного робочого органу по всій його ширині таким иином, щоб товщина шару вказаної суміші на поверхні ро «бо^ого органу була в межі 15-35 мм. [ Зздяки умовам, які відповідають запропонованомуслособу при роз діленні продуктів лущення гречки, коефіцієнт добування ядра складав 75-78$ від загальної кількості суміші, при наявності нелущених зе рен 0,47^ і питомому навантаженні 10-12 кг/ иг хв. Засіб-прототип дозволяє одержати коефіцієнт добування ядрз 67% при наявності нелу щених зерен 0,47% тільки при питомому навантаженні 8-9 кг/м хв /див. Ринберг Е.Н. Производство крупы,- М.: Агропромиздат, 1986, с 60/, | Однак для здійснення запропонованого способу та повної реаліза ІІІї його переваг по зниженню витрат енергії необхідно використання техні^тного пристрою для розділу сипких суміше ^ на Фракиії з коливан нями робочих органів по колових траєкторіях в площинах дотичних до робочої поверхні. j Відома вібропневматична машина для ситової сепарації продуктів переробки зерна, яка складається із станини з конічними ситами , встановленими з можливістю здійснювати складні просторові коливання від вібратора з дебалансами, телескопічного патрубка для подачі суміші продуктів і конусоподібних патрубків виведення розділених Фракцій , аспіраційної камери з рівномірно розташованими по її колу повітре водами і розміщений під верхнім ситом розподільний конус. При ньому, сита встановлені більшою основою один до одного , а дебаланси вібратора розташовані між ситами один під одним , симетрично від носно коні^их сит / див* А.с. СССР, !* 830293 АІ, МКИ 9/00, І/Об 30.07.93/. Недоліками вказаного пристрою є неповна рівновага , великі пи томі затрати енергії і неможливість елективного т"ого використання для сепарапії* близьких по розмірам т Формі часток тяжкорозділяємої сипкої суміші / наприклад лущеного і нелущеного зерна /. Це обумов лено складним рухом робочих органів по просторових траєкторіях , які не можуть знаходитись в дотичних до робочої поверхні площинах , і приводить до винекнення значних по величині перпендикулярних до поверхні робочих органів складових коливань і інтенсифікації пере мішування часток різних фракції". І Відомий також пристріт? для вібропневматичної сепарації зерно продуктів, який складається з установлених на станині решіт, приводу, пристосування для виводу продуктів розділу, аспіраційної камери з кришкою, приймального телескопічного патрубка з Фіксатором його положення, аспіраційних патрубків, при ньому решета виготовлені конусоподібними з можливістю зміни конусності від 2° до 20°, а аспіраційні патрубки розташовані по колу з діаметром 2/3 габа ритного розміру кришки аспіраційної камери / див. А.с. СССР, м 1763052 АІ, МКИ В07 В 9/00, 1/28, 23.09.92г.Д Недоліками вказаного пристрою є неповна рівновага , великі питомі затрати енергії і неможливість елективного Того використання для сепарації часток тяжкорозділяємої сипкої суміші по сукупності різнииь у Фізичних властивостях внаслідок складного просторового ^уху робочих органів, який викликає перемішування часток. І Найбільш близькою по технічні "' сутності до заявляемого прис трою є конструкція сепаратора для очистки насіння /див. А.с. СССР, W 316483, МКИ В 07 В 1/08, 07.10.71г. - прототип/, яки"- складаєть ся із Фрикційної робочої поверхні у сЬормі лійки , твірна якої має змінний кут нахилу до горизонту . Це"' кут збільшується від вісі до периферії лійки, яка за допомогою косинок вставлена на підп;ружи неному вібростолі. Останній здійснює 'просторові коливання за до помогою вібратора з вертикальним валом, на якому закріплені дебаланси. Над Фрикційною робочою поверхнею встановлені живильник і напрвляюиий конус, а під нею і збоку від поверхні вставлені прий мальні лотки для розділених продуктів . . \ Недоліками цього пристрою є неповна рівновага рухомих частин, великі питомі затрати енергії, неможливість "ого ефективного використання для розділення як різних по аеродинамічним властивостям відходів лущення, так і близьких за розмірами та Формою часток , із-за які відрізняються сукупністю Фізичних властивбстеїр'наявності пер пендикулярних до поверхні робочих органів складових складних прос торових коливань, які сприяоть перемішуванню часток тяжкорозділяемої сипкої суміші. * Метою заявляемого винаходу є створення круповідділюва'а для здійснення запропонованого засобу розділу продуктів лущення зерна на фракції ядра / крупи/, залишків нелущеного зерна та відходів обробки, що відрізняються комплексом Фізичних властивостей їх скла дових часток /розміри, Форма, густина, Фрикційні, аеродинамічні та пружно-кінетичні характеристики/ під дією розділяючих Факторів /траєкторії руху, Форми, профілю, Фрикційних властивостей робочої поверхні та кінематичного режиму робочого органу / з обгрунтуван ням доцільних параметрів і забезпеченням підвищення ефективності процесу сепарації та зменшення необхідних для його реалізації вит ! рат енергії. Конкретним завданням запропонованого винаходу є розробка технічного пристрою, будова і кінематика руху робочих органів того забезпечує кругові коливання часток суміші в площинах , дотичних да робочої поверхні, та продувку її вісхідшши потоками повітря для інтенсифікації процесу самосорту ванн * до поділу на фракції , запобігання супутному змішуванню та прискорення пошарового пере міщення в необхідних для окремого виведення напрямках. * Поставлена мета при здійснені заявляемого круповідділювача досягається тим, що пристрій має станину, підпружинений вібростіл, Фрикційні роботі органи, привідний пристрій з валом вібратора та дебалансами, телескопічний патрубок з Фіксатором його положення , направляючі конуси для подачі суміші та вивідні патрубки для розділених Фракиій і аспіраиійну камеру з рівномірно розташованими по колу її кришки патрубками і, що, згідно заявляемому винаходу, верхній кінеиь вала вібратора зв'язаний з вертикальним привідним валом за допомогою шарніра, причому в нижній частині вала вібратора закріплені дебаланси, а Фрикційні робочі органи виконані в формі зрізано-сферичних закріплених на вібростолі поверхнь , сувіс-но установлених на підшипникових опорах в середній частині вала вібратора одна під одною, більшими основами догори з спільним гео метричним центром в точці перетину вертикальної вісі привідного вала з віссю вала вібратора, яка співпадає з центром шарніра. ' Аспіраія^на камера утворена герметизуючою кришкою, гка установлена в верхні7" частині вібростола, а його нижню частину займають зрїзано-сФеричні робочі органи з перфорацією у вигляді регулирно розташованих та вісьосиметрично орієнтованих отворів . Профіль поверхні Фрикційних робочих органів забезпечує найменшу шорсткість в радіальних напрямках, від малої до великої основи зрізаної сфери , і найбільшу шорсткість - в протилежних напрямках. Техні^ниг результат при здійснені заявляемого винаходу полягає в тому, що використання запропонованої будови привідного пристрою та зрізано-сФеричної Форми робочих органів при обертанні вала вібратора викликає появу прикладеної до дебалансів відцентрової сили, яка забезпечує коловиг поступальний рух вібростолу та робочих органів відносно нерухомого їх геометрииного центра і кожна точка робочої поверхні описує колову траєкторію, яка завжди знаходиться в дотичних до неї площинах. Розташовані на поверхні робочих органів частки продуктів лущення переміщуються також по колових траєкторіях, а діюча на них відцентрова сила викликає відносний зсув, розрихляє суміш і сприяє вільному обміну частками між її ша рами, внаслідок чого інтнсиФікується процес самосортування . Розрихлення посилюється також в результаті продувки суміші повітрям , вісхідні потоки якого пронизують і псевдорозрїджують її шари . В викладених умовах мілкі частки високої густини /муика та ядро/ "тонуть" донизу, входять в контакт з перфорованою поверхнею робочого органу і частина з них /му^ка/ просіюється. Крупні частки пониженої густини /нелущене зерно та оболонки/ "випливають" на поверхню суміші і частково /оболонки/ виносятся „ , разом з повітряними потоками. Таким чином, коловик рух робочих органів та коливання часте суміші в дотичних до її поверхні площинах викликає інтенсивне само сортування продуктів лущення , приводить до розшарування їх на Фрак иії нелущеного зерна /верхнє положення/ та ядра /нижнє положення/ і запобігає можливості їх послідуючого змішування . Використання фрикційних робочих органів із залежною від напрямку шорежістю поверхні, для якої інтервал між найменшим та найбільшим опором руху включає величину опору зсуву продуктів лущення між суміжними шарами при відносному їх переміщенні обумовлює спрямова ниг зсув в напрямках меншого опору руху. Нижні шари /ядра,крупи/ періодично зміщуються по Фрикційнії " поверхні в напрямку найменшого опору рухові від малої до великої основи , а верхні /нелущеного зерна/ - періодично зсовуються по нижиележэиим шарам , де опір зсуву менше від максимального опору руху по поверхні в протилежному нап рямку до її малої основи. Заміна зворотньо-поступальних коливань робочих органів у про 8 і тотипа на коловий поступальний рух робочих органів запропоновано го круповіцділювача дозволяє уникнути непродуктивних інерційних навантажень при їх розгонах та гальмуванні і дає можливість змен шити витрати енергії на реалізацію проиесу розділу продуктів лу щення зерна. і Сутність заявляемого способу і пристрій для його здійснення по ясняється малюнком. ; На фіг. схематично зображена конструкиія круповідділюва^а для здійснення запропонованого стюсобу розділу продуктів лущення зерна. Електродвигун І за допомогою мусити 2 і привідного вала З, установленного в підшипниковій опорі 4, з'єднаний шарнірнов/кон струкцієго 5 з валом вібратора б, в нижній иастині якого закріплений дебаланс із зміною масою 7, а в центральнії" його частині на під шипникових опорах 8 і 9 розміщений вібростіл 10, яки?* пружинними підвісками II і гвинтовими механізмами 12 зв'язаний із станиною ма шини ІЗ. | На вібростолі 10 сувісно валу вібратора б установлені один під одним перфоровані робочі органи 14 і 15, виконані у Формі зрі заних сФер з радіусами Щ і Rp та загальним центром, який співпа дає з центром шарніра 5, і розміщені великими основами догори . По верхня робочих органів виготовлена по модифікованій технології ви робнивтва штамповнних пешуйчатих сит , має радіально орієнтовані Фрикційні властивості і характеризується найбільшим опором рухові у напрямку до віссі та найменшому - у напрямку від віссі обертання валу вібратора б. | Закріплені на валу вібратора б направляючі конуси 16 і 17 розташовані над отворами малих основ робочих органів відповідно 14 і 15. Сувісно з ними, над верхнім направляючим конусом 16 на кришці вібростолу 10 за допомогою гвинтового регулятора І 8 установлено телескопіини" стакан 19, який охоплює живильний патрубок. | Отвір малої основи нижнього робочого органу 15 закрито вивідним патрубком 20 нижньо-сходової фракиії, а по периметру отворів великих основ обох робочих органів 15 і 16 установлені збірні лотки 21 і 22, які сполучені з вівідним патрубком верхньо-сходової Фракпії. Під нижнім робочим органом 15 закріплено конічний збірник 24 з повітрепроникаючими стінками 25 та вивідним патрубком 26 проходової Фракиії. Простір над робочими органами обмежено кришкою вібростолу 10, яка утворює аспіраиі тЧну камеру і оснащена рівномірно розподіленими по її периметру аспіраиігними патрубками 27 з клапанами 28 для відпрацьованого повітря та аеродинамічно-легкої Фракції . Регулюван ня та Фіксапія необхідного положення клзланів 28 виконується за до помогою гвинтових пристроїв 29. і j Розглянемо конкретний приклад реалізації заявляемого способа л запропонованому пристрої. Пристрі" праиюе таким "ином. При включе ні електродвигуна І через муФту 2, привідник вал 3 в підшипникових опорах 4, передав обертальний момент шарніри if' конструкції 5 і ва лу вібратора б з дебалансом 7. Вал вібратора б обертається в під шипникових опорах 8 і 9 вібростола 10. За рахунок відиентрових сил інерції, виникаючих при обертанні дебаланса 7, нижня частина вала вібратора б відхиляється від вертикальної віссі і описує поверхню конуса з вершиною в центрі шарніра 5, При цьому, вібростіл 10 опи сує колові поступальні коливання відносно центра шарніра , а від обертання його утримують пружинні підвіски II, закріплені на ста нині ІЗ. Кожна точка робочих органів 14 і 15 при такому русі опи сує траєкторію в формі кола, розташованого на сферичних поверхнях . Підключення патрубків 27 до аспграційної мережі створює роз рідження в айіраційній камері під кришкою вібростолу 10, внаслідок чого, атмосферне повітря /хвиляста стрілка/ проникає через стінки 25 збірника 24 та отвори в перфорованих робочих органах 15 та 16 і утворює вісхідні потоки в робочих зонах . І Суміш продуктів лущення подається через живильний патрубок та телескопічним стакан 19 і попадає на направляючий конус 16, який обертається разом з валом вібратора 6, розподіляється по його периметру і падає на середню частину перфорованого робочого органу 14. Утворений шар суміші сипкого матеріалу розрихляється вісхідни які ми повітряними потоками,^виносять аеродинамічно легкі частки вели ких розмірів та низької густини /оболонки/ в аспіраційні патрубки 27 /хвилясто-штрихова стрілка /. і Решта Фракиій внаслідок колових коливань в площинах , паралельних дотичним до робочої поверхні , інтенсивно самосортуеться та роз шаровується на робочому органі. При ньому, менші эа розмірами частки з великою густиною /ядро та му^ка/ "тонуть" в нижні шари суміші до контакту з йрикиї^ною поверхнею і під дією сил тертя рухаються в напрямку найменшого опору до периметру великої основи робочого органу 14. Мілкі частки з високою густиною /мучка/, рухаючись в нижніх шарах продуктів лущення, проходять над отворами перфорованої поверхні, переборюють опір, просіюються в збірник 24 та виводяться з машини через патрубок 26 /пунктирна стрілка/. Не просіяні частки менших розмірів з високою густиною / ядро, крупа/ "переливаються" далі в збірний лоток 22 і через патрубок 23 виводяться з то машини /штрихова стрілка/. j 1 Верхні " шар суміші часток з більшими розмірами та зниженою густиною /нелущене зерно/ не має прямого контакту з Фрикційною поверхнею, легко "сковується" вниз /штрих-пунктирна стрілка/, проходить "ерез отвір малої основи робочого органу 14, направляючий конус 17 і подається на нижні?" робо^ир" орган 15 для повторної обробки з метою контролю. Далі проиес сепараиії повторюється, а Фракція нелущеного зерна виводиться з машини ^ерез патрубок 20. | З метою розширення можливостей круповідділювача при сепарації продуктів лущення зерна, в машині передбачені пристрої для зміни та регулювання режимів обробки відповідно до конкретних властивостей наявних іракці"'. І Шляхом зміни маси дебаланса 7 регулюється радіус траєкторії руху вібростола 10. . І За допомогою гвинтових механізмів 12/дружинних підвісок II підстроюється частота власних коливань і траєкторія ру^У вібросто ла 10. j Гвинтовий механізм І8 регулювання телескопічного стакана 19 дозволяє встановити технологічно оптимальну подачу продуктів лущен ня на робочі органи пристрою . І Клапани 28 з регулюючими пристроями 29в аспіраціт"них патрубках 27 дозволяють змінювати витрати повітря і кого швидкість при проходженні через перфоровані роботі органи 14 і 15 і шари тяжкорозділяємої суміші сипкого матеріалу . Перевага запропонованого круповідділювача порівняно з прототипом складається у тому , що заявляємитЧ пристрій забезпечує коливання і пошаровий рух розділяємої су міші в площинах, дотичних до поверхні перфорованих фрикційних робочих органів, що дозволяє підвищити ефективність сепарування , знизити затрати енергії на привід до руху і забезпечити рівновагу при строю. и СпосіброіЗишя ПродуЯТІЬ /1Щ9ИНЯ 5ЕР//А Ти црупоЬіддіпюЬйЧ дм його здійснення 2 І I 29 V і в 18 /i.e. I L