Спосіб розділення насіннєвих сумішей у нахиленому повітряному потоці та пристрій для його здійснення

Винахід має відношення до очищення та сортування насіннєвих матеріалів, а також інших сипучи х сумішей за різницею в аеродинамічних характеристиках їх компонентів і може бути застосований в сільському господарстві, хімічній і харчовій промисловості. Широко використовується в зерноочисних машинах спосіб розділення сипких матеріалів за різницею в аеродинамічних властивостя х їх компонентів у вертикальних повітряних каналах [1]. Вихідна суміш подається у вертикальний повітряний потік, де кожна її частинка знаходиться під дією двох сил тиску повітряного потоку R , спрямованого вертикально вгору і сили тяжіння G , спрямованої вниз. Частинки вихідної суміші у яких R > G (швидкість повітря більша критичної швидкості цих частинок) рухаються вгору (легкі домішки), а в яких R < G - вниз. Недоліками цього способу є низька ефективність розділення, що спричиняє невисоку якість розділення при збільшенні подачі вихідної суміші в канал із-за взаємозахоплення часток різних компонентів, або малу продуктивність при високій якості розділення із-за поштучної подачі, а також можливість одержання при очищення лише двох фракцій. Це визначає використання цього способу для попереднього очищення матеріалів, тобто відділення лише легких домішків. Ці недоліки частково усунені при застосуванні способу розділення насіннєвих сумішей у горизонтальному повітряному каналі [2], який дозволяє розділити вихідні суміші на декілька (більше двох) фракцій. Але для підвищення ефективності розділення необхідно значно збільшувати розміри каналу, що неможливо в сучасних зерноочисних машинах. Найбільш близьким до запропонованого є спосіб розділення насіннєвих сумішей у нахиленому повітряному потоці, який передбачає створення у нахиленому каналі рівномірного повітряного потоку, швидкість якого не перевищує критичної швидкості основного насіння, рівномірну подачу вихідної суміші у канал і виведення продуктів розділення із нього [3]. Проте широкого практичного застосування цей спосіб не знайшов із-за низької ефективності розділення. За кількістю східних ознак та технічному результату цей спосіб прийнято за прототип. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу розділення насіннєвих сумішей у нахиленому повітряному потоці за рахунок оптимізації аеродинамічного режиму шляхом створення нерівномірного по висоті каналу повітряного потоку: більш інтенсивного у верхній частині каналу по всій довжині (з сторони подачі вихідного матеріалу) і помірнішого в нижній частині (області виведення компонентів із каналу). Це дозволить підвищити продуктивність процесу і якість розділення з одночасним сортуванням компонентів за аеродинамічними властивостями. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у відомому способі розділення насіннєвих сумішей у нахиленому повітряному потоці, який включає створення в нахиленому каналі повітряного потоку, рівномірну подачу вихідної суміші в потік і виведення продуктів розділення із нього у відповідності до винаходу повітряний потік створюють нерівномірним по висоті каналу, причому таким, щоб епюри зміни його швидкостей описувались параболою випуклою за напрямком подачі повітря і асиметричною до верхньої частини каналу, а ступінь кривизни j с.к . епюри зміни швидкостей повітря по висоті вибирають в залежності від: jс .к. = j( Vср.п. , Vм, k в к, kв д, k з , hк , lк ) , Vср.п. де - середня швидкість повітря в каналі; Vм - швидкість подачі вихідного матеріалу в повітряний канал; kв к, kв д - числові характеристики кривих розподілу коефіцієнтів вітрильності насіння основної культури і домішок; k з - коефіцієнт засміченості вихідної суміші; hк , lк - відповідно, висота і довжина повітряного каналу. Запропонований спосіб реалізується за допомогою засобу, прототипом якого є пневматичний сепаратор для попереднього очищення зерна за авторським свідоцтвом №1459734, кл. В07В4/00 (Бюл. №7 від 23.02.89р.). Він складається з вентилятора, нахиленого повітряного каналу з розташованими в нижній його частині приймачами продуктів розділення, пилевідокремлювача, бункера для вихідного матеріалу з живильником і пристрою для регулювання швидкості повітряного потоку, який встановлений у верхній частині каналу. Оптимізація аеродинамічного режиму в нахиленому каналі виконується за рахунок зменшення поперечного перерізу каналу в деякому його місці (перекривання частини каналу заслінкою пристрою для регулювання швидкості повітряного потоку), що підвищує швидкість повітря по всьому перерізові тієї частини каналу. Це покращує умови розділення лише на якомусь відрізкові каналу. В основу винаходу поставлено задачу удосконалити пневматичний сепаратор для попереднього очищення зерна шляхом заміни пристрою для регулювання швидкості повітряного потоку на якомусь відрізкові по ходу каналу (в кожній частині перерізу цього відрізку створюється приблизно однакова швидкість повітря) на більш ефективний пристрій для створення по всій довжині каналу нерівномірного по висоті каналу повітряного потоку: більш інтенсивного у вер хній частині каналу і помірнішого в нижній частині. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у відомому пневматичному сепараторі для попереднього очищення зерна який включає вентилятор, нахилений повітряний канал, бункер із завантажувальним механізмом вихідного матеріалу і приймачі продуктів розділення, у відповідності до винаходу, між вентилятором і нахиленим повітряним каналом додатково встановлюється проставка з механізмом регулювання швидкості повітряного потоку по висоті каналу, який виконаний з набору поворотних пластин змонтованих на осях, що проходять через осьові лінії боковин проставки, причому осі поворотних пластин закріплені паралельно нижній (верхній) стінці проставки. Пневматичний сепаратор представлений на фіг.1, на фіг.2 показана проставка з механізмом регулювання швидкості повітряного потоку по висоті каналу (вид з переду), на фіг.3 - те ж, вертикальний переріз, на фіг.4 - те ж, вид по А. Пневматичний сепаратор включає вентилятор 1, нахилений повітряний канал 2, бункер для вихідного матеріалу 3, завантажувальний механізм 4, приймачі продуктів розділення 5, 6 і 7, інерційний пилевідокремлювач 8. Між вентилятором 1 і нахиленим повітряним каналом 2 додатково встановлена проставка 9 з механізмом регулювання швидкості повітряного потоку, який виконаний з набору поворотних пластин 10 закріплених на осях 11 з ричагами 12. Осі 11 встановлюються на боковинах 13 з можливістю повороту навколо поздовжніх осей, причому обов'язково паралельно нижній 14 (верхній) стінці проставки 9. Положення поворотних пластин 10 фіксується прижимною планкою 15. Пневматичний сепаратор працює слідуючим чином. Вихідний матеріал із бункеру 3 завантажувальним механізмом 4 подається у нахилений повітряний канал 2, тобто в зону дії повітряного потоку, який створюється вентилятором 1, а поворотними пластинами 10 механізму регулювання проставки 9 перетворюється в нерівномірний по висоті каналу потік, причому більш інтенсивний у вер хній частині каналу і помірніший в нижній його частині, щоб епюра зміни швидкостей 16 або 17 описувалась параболою випуклою за напрямком подачі повітря і асиметричною до верхньої частини каналу. Під дією такого повітряного потоку найважчі компоненти суміші, що мають малі коефіцієнти вітрильності поступають у 5 приймач, а компоненти (зернини) з більшими коефіцієнтами вітрильності виділяються, відповідно, у 6 і 7 приймачі і складають подрібнене і щупле зерно основної культури, або насіння (домішки) інших культур (бур'янів). Соломисті домішки і пил надходять у пилевідокремлювач 8. В залежності від засміченості вихідного матеріалу kз, різниці числових характеристик кривих розподілу коефіцієнтів вітрильності насіння основної культури kвк і домішок kвд, висоти hк і довжини lк каналу, середньої швидкості повітря V і подачі вихідного матеріалу V в канал змінюють ступінь кривизни j с.к . ср.п м епюри (16 або 17) зміни швидкостей повітря по висоті каналу. Причому при очищенні насіннєвих сумішей з великою різницею числових характеристик кривих розподілу коефіцієнтів вітрильності насіння основної культури k і домішок k та високою засміченістю k вихідної суміші ступінь кривизни j с.к . епюри зміни швидкостей вк вд з збільшують (епюра 17). Це забезпечує велику швидкість транспортування компонентів суміші у вер хній частині каналу, зменшуючи їх концентрацію в зоні завантаження, крім того легкі домішки виділені з вихідного матеріалу більш інтенсивним повітряним потоком повністю виносяться із зони розділення (інтенсивно розгружається основна частина каналу), що сприяє не лише підвищенню продуктивності сепаратора, але й покращенню умов для розділення компонентів більш схожих за коефіцієнтами вітрильності в середній і нижній частинах (по висоті) каналу. Для розділення вирівняних, за коефіцієнтом вітрильності сумішей, ступінь кривизни j с.к . епюри зміни швидкостей зменшують (епюра 16), що зменшує продуктивність сепаратора але забезпечує високу якість розділення. Підвищують продуктивність на розділенні більш однорідних сумішей збільшенням середньої швидкості повітря Vср.п в каналі і швидкості подачі вихідного матеріалу Vм в повітряний канал, або, при відповідній кривизні j с.к . епюри, збільшенням висоти h чи довжини l каналу. Зміну ступеню кривизни j с.к . епюри к к швидкостей повітряного потоку в каналі виконують зміною кутів b нахилу поворотних пластин 10 механізму регулювання проставки 9. Таким чином, запропонований винахід дозволить підвищити ефективність способу розділення насіннєвих сумішей у нахиленому повітряному потоці за рахунок оптимізащї аеродинамічного режиму шляхом створення нерівномірного по висоті каналу повітряного потоку: більш інтенсивного у верхній частині і помірнішого в нижній частині каналу. Запропоноване рішення прийнятне для промислового застосування, в інших джерелах інформації ні способу, ні засобу з такими ознаками авторами не виявлено, тому просимо надати даному рішенню правовий захист. Джерела інформації: 1. Кожуховский И.Е. Зерноочистительные машины. Конструкция, расчет и проектирование. Изд. второе, перераб. М.; Ма шиностроение, 1974. с.64-72. 2. Войтюк Д.Г., Гаврилюк Г.Р. Сільськогосподарські машини. К.: Урожай, 1994. с.318-319. 3. Кленин Н.И., Сакун В.А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. М.: Колос, 1994. с.511-512, 517520, 535-537. 4. Косилов Н.И., Пивень В.В. Пневмоинерционный сепаратор. Авт. св. СССР №1459734, кл. В07В4/00 Бюл. №7 от 23.02.98г.