Спосіб сепарування сипучої суміші у текучому середовищі та пристрій для його здійснення

1 Спосіб сепарування сипучої суміші у текучому середовищі, що включає гравітаційне подавання часток, аеродинамічне монотонно зростаюче діяння на них під гострим кутом до вертикалі каскадом плоских струменів і вивід готових фракцій, який відрізняється тим, що аеродинамічне діяння здійснюють у режимі резонансного автоколивального руху кожного струменя і усього каскаду струменів на частоті першої гармоніки коливань 2 Пристрій для сепарування сипучої суміші у текучому середовищі, що містить бункер з вібролотком, прилеглі до них і установлені один під одним і під гострим кутом до вертикалі плоскі сопла, калібр яких, крок і кут установлення збільшуються зверху до низу, і збірники фракцій, який відрізняється тим, що кожна пара суміжних сопел оснащена резонансною камерою, сполученою з їх міжсопловим простором 3 Пристрій за п 2, який відрізняється тим, що камери оснащені пристроєм для регулювання їх об'єму, а відношення калібру сопел до кроку їх установлення знаходиться в межах 0,2-0,25, відношення ж крайнього верхнього та крайнього нижнього кутів установлення сопел - 0,65-0,75 Винахід належить до способів та пристроїв для повітряного або рідинного сепарування сипучих матеріалів та може бути використаний у харчовій, ХІМІЧНІЙ та інших галузях промисловості, а також у сільському господарстві дня підготування насіння до сівби та для селекційних цілей Відомий спосіб сепарування сипучої суміші у текучому середовищі, включаючий подавання часток з однаковою швидкістю, діяння на них однорідним потоком повітря та вивід готових фракцій (див А С СРСР №1176976, МКИ В07В4/02, опубл 07 09 85, Бюл №33 "Пневмосепаратор сипучих матеріалів") Відомий пристрій для сепарування сипучих матеріалів, включаючий вентилятор з вихідним патрубком, розташований над ними завантажувальний бункер і прилеглі до них збірники готових фракцій з пристосуваннями для відсіву легких часток (див А С СРСР №1763051, МКИ В07В4/02, опубл 23 09 92, Бюл №35 "Пневмосепаратор сипучих матеріалів") У відомих способі та пристрою діяння потоком повітря на окремо взяту частку сипучої суміші учиняється одноразово і тільки з одного випадкового боку, тому якість (точність) процесу сепарування є дуже низькою, приблизною По цій причині подібні способи та пристрої використовують, головним чином для попереднього очищення сипучої суміші від легких домішок Найбільш близьким по технічній суті рішенням, взятим за прототип, є спосіб сепарування сипучої суміші у текучому середовищі, включаючий гравітаційне подавання часток, аеродинамічне монотонно зростаюче діяння на них під гострим кутом до вертикалі каскадом плоских струменів і вивід готових фракцій При цьому діяння здійснюють у режимі вільного знакозмінного силового сканування з зростанням амплітуди та кута сканування (див Пат України №45881 А, МКИ 6 В07В4/02, опубл 15 04 2002, Бюл №4 2002р , "Спосіб сепарування сипучої суміші у текучому середовищі та пристрій для його здійснення") Пристрій для здійснення способу включає бункер з вібролотком, прилеглі до них і установлені один під одним і під гострим кутом до вертикалі плоскі сопла калібр яких, крок і кут установлення збільшуються зверху до низу Під соплами розташовані збірники фракцій Розділення часток по даному способу відбувається за рахунок різниці співвідношення їх ваги і сили аеродинамічного опору Цей спосіб, завдяки особливому режиму діяння струменів, більш точний і більш стабільний у часі, особливо при сепарування часток неправильної форми Це стало ю о (О 60254 можливим тому, що діяння потоком каскаду струменів у режимі сканування дозволяє багаторазово і різнонаправлено ПІДІЙТИ ДО кожної частки сипучої суміші Тим не менш, ВІДОМІ спосіб та пристрій мають слідуючи недоліки Знакозмінний і вільний режим роботи каскаду струменів невідворотно призводить до періодичного, нестабільного у часі і просторі виникненню у ньому зон тиску та розрідження з появою прямих і зворотних течій У зоні зворотних течій відбувається втягнення часток (особливо легких) у рух зворотний руху основного потоку, що призводить до часткового змішування вже відсепарованого матеріалу Нестабільність у часі цього явища, в кінцевому підсумку, призводить до розмикання (розриву) каскаду струменів у любому випадковому МІСЦІ, ЩО ще більше підсилює зворотну течію у цій зоні і як результат інтенсифікує змішування Окрім усього розмикання сприяє зриву генерації (припиненню коливального процесу), що помітно знижує якість сепарування, наближаючи и до якості сепарування звичайною віялкою В основу винаходу поставлена задача створення способу сепарування сипучої суміші у текучому середовищі та пристрою для його здійснення шляхом оптимізаци аеродинамічного діяння на частки початкового матеріалу, виключаючого часткове змішування кінцевого матеріалу, що забезпечує підвищення якості сепарування при багагофракційному розділення часток неправильної форми Поставлена задача вирішується тим, що в способі сепарування сипучої суміші у текучому середовищі включаючому гравітаційне подавання часток, аеродинамічне монотонно зростаюче діяння на них під гострим кутом до вертикалі каскадом плоских струменів і вивід готових фракцій, згідно з винаходом, аеродинамічне діяння здійснюють у режимі резонансного автоколивального руху кожного струменя і усього каскаду струменів на частоті першої гармоніки коливань Рішення поставленої задачі досягається також тим, що в пристрої для реалізації способу сепарування сипучої суміші у текучому середовищі, включаючому бункер з вібролотком, прилеглі до них і установлені одне під одним і під гострим кутом до вертикалі плоскі сопла калібр яких, крок і кут установлення збільшуються зверху до низу і збірники фракцій, згідно з винаходом кожна пара суміжних сопел споряджена резонансною камерою, сполученою з їх міжсопловим простором Окрім цього резонансні камери споряджені пристроєм для регулювання їх об'єму, а відношення калібру сопел до кроку їх установлення знаходиться в межах 0,2-0,25, відношення же крайнього верхнього та крайнього нижнього кутів установлення сопел-0,65-0,75 ВІДМІННОЮ особливістю запропонованого способу сепарування сипучої суміші у текучому середовищі та пристрою для його здійснення, є можливість одержання більш якісного сепарування часток складної форми шляхом виключення безпосередньо з процесу сепарування зворотних струменів і зернових потоків Технічним результатом винаходу є можливість розширення області використання способу та пристрою для сепарування сипучих сумішів у текучому середовищі за рахунок забезпечення більш якісного розділення матеріалу при багатофракційному розшаруванню по масі, густоті або питомій вазі При цьому збережено можливість якісного сепарування часток сипучої суміші неправильної форми при мінімальній КІЛЬКОСТІ ДОМІШОК, ЩО осо бливо важливо у селекції сільськогосподарських культур Використання для здійснення безпосередньо процесу сепарування каскаду плоских струмені, які знаходяться в автоколивальному режимі взаємодії один з одним на частоті першої гармоніки, виключає "різнобій" коливань по фазі, що гарантує динамічну однорідність повітряного потоку по усьому його живому перетину Спорядження у пристрої для здійснення способу кожної пари суміжних сопел соплового ряду резонансною камерою та сполучення її з міжсопловим простором, не дивлячись на різнокаліберність сопел, дає можливість здійснити автоколивальний режим усієї струменевої системи на одній резонансній частоті, у даному випадку на частоті першої гармоніки коливань Вибір першої гармоніки пояснюється тим, що у такому режимі процес коливань системи найбільш стійкий і має максимальну амплітуду, що позитивно відбивається на якості сепарування Введення до конструкції пристрою для регулювання об'єму резонансних камер дозволяє більш точно вийти на резонанс Співвідношення калібру сопел з кроком їх встановлення та кутів крайніх сопел в межах 0,2-0,25 та 0,65-0,75 виключає виникнення автоколивань на частотах вищих гармонік (другої, третьої і т д ) Уся сукупність суттєвих ознак запропонованого рішення забезпечує досягнення поставленої мети, підвищення якості багато фракційного сепарування сипучої суміші, наприклад, зернових культур, як простої так і складної форми зернівки, що дуже важливо у сільському господарстві при ПІДГОТОВЦІ насіння до посіву та для селекційних цілей На фіг 1 зображена схема пристрою для здійснення пропонуємого способу На фіг 2-переріз по А-А фіг 1 (перетин сопла) Пристрій для здійснення пропонуємого способу сепарування сипучої суміші у текучому середовищі складається з бункера 1 з вібролотком 2 для гравітаційного подавання часток у зону сепарування Під вібролотком 2 встановлений струменевий генератор 3, являючий з себе замкнутий об'єм з набором ряду плоских сопел 4 КІЛЬКІСТЬ останніх залежить від потрібної продуктивності пристрою, але не може бути менше трьох Калібр сопел d, кут а їх установлення до вертикалі та крок Z між соплами збільшуються зверху до низу При цьому, як вже було сказано вище, d/Z=0,2-0,25, та ои/ап=0,65-0,75 Наприклад, якщо калібр верхнього сопла дорівнює 5мм, тоді крок між першим та другим соплами повинен бути в межах 20-25мм і т д При куті верхнього сопла ои 50° кут нижнього сопла а п не повинен суттєво перевищувати 80° Кожна пара суміжних сопел ряду споряджена загальною резонансною камерою 5, яка має спо 60254 лучення з їх між сопловим простором Камери мають пристрій 6 для регулювання величини їх об'єму виконаний у даному випадку, у вигляді шарнірно закріпленої пластини До генератора 3 з боку сопел 4 прилягає розділяючий пристрій 7 для збирання фракцій Транспортер 8 служить для повернення проміжних фракцій до бункера 1 Бокові краї сопел 4 та МІЖСОПЛОВІ простори охоплені боковими стінками 9 для виключення підсмоктування повітря з атмосфери, що неминуче призводить до зриву генерації Спосіб здійснюють таким чином Спочатку провадять гравітаційне подавання часток матеріалу Для впровадження цієї операції використовують вібролоток 2 На частки, що знаходяться у вільному падінні, діють під гострим кутом до вертикалі каскадом плоских струменів генератора 3 (показані пунктиром), які знаходяться у автоколивальному русі При цьому, при необхідності, за допомогою пристрою 6 регулювання об'єму камер 5 добиваються входження коливань кожного струменя і усього каскаду струменів в резонанс на першій гармоніці частоти коливань, про що свідчить максимум якості сепарування, або відсутність розмикання каскаду струменів (контролюється любим з відомих способів, наприклад, "прапорцем", трубкою Піто-Прандтля, датчиком тиску і т Д) Після проходження частками каскаду струменів виконують вивід готових фракцій Одночасно з цим здійснюють відбір проміжних фракцій та повернення їх на повторне сепарування за допомогою транспортера 8 Пристрій працює таким чином Сипуча суміш з бункера 1 за допомогою вібролотка 2 під дією сил гравітації надходить крізь каскад плоских струменів (позначені пунктиром) сопел 4 в розділяючий пристрій 7 При подачі повітря під тиском Р в генератор З струмені сопел 4, взаємодіючі по ланцюгу одна з одною, за рахунок внутрішнього зворотного зв'язку приходять у автоколивальний рух Коливання відбуваються у вертикальній площині Частота коливань кожного струменя і усього каскаду струменів залежить від величині об'єму резонансних камер 5 і установлюється за допомогою пристрою 6 При збільшенні об'єму резонансна частота зменшується і навпаки Синхронність роботи сопел 4 забезпечується правильним співвідношенням основних геометричних параметрів генератора 3 та об'ємів камер 5, що досягається у процесі наладки пристрою Після розділення на каскаді струменів частки опускаються в розділяючий пристрій 7 Із збірників "а" цього пристрою самотічно відводяться кінцеві фракції, а із збірників "б" за допомогою транспортера 8 проміжні фракції повертаються в бункер 1 на повторне сепарування ак 5 к а А 6 к а к 8 ь ah 5's а Комп'ютерна верстка О Воробей Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна