Мікрокрупорушка

Изобретение относится к оборудованию для переработки сельскохозяйственного сырья и непосредственного получения крупы в коллективных и индивидуальных фермерских хозяйствах, на местах выращивания зерна и использования готовой продукции, в торговых предприятиях по заказу и в присутствии покупателя, а также в реабилитационных учреждениях для лечебно-профилактического питания. Технология переработки зерна в крупу основана на решении двух основных задач, связанных с отделением неценных в питательном отношении, содержащих основную часть балластных веществ покровных тканей и сепарированием продуктов обработки для получения очищенных, однородных по качеству круп. Известно устройство [1] для шелушения зерна, включающее корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, лопастное колесо, установленное внутри корпуса с возможностью вращения, сепаратор для разделения смеси легкой и тяжелой фракций продуктов шелушения с входным и выходным патрубками, пневмотранспортную систему возврата продукта на повторную обработку, сборники ядра и пленок. Его основными недостатками являются низкая эффективность шелушения, обусловленная отсутствием возможности выхода отходов обработки непосредственно из рабочей зоны по мере их образования, наличие ударных воздействий на зерно, приводящих к дроблению ядра, потерям доброкачественного продукта и снижению выходов крупы. Такими же недостатками характеризуется и машина [2] для шелушения зерна, шлифования и полирования крупы, содержащая вертикальный вал с горизонтально расположенными лопастями и цилиндрический корпус, на внутренней поверхности которого закреплены вогнутые горизонтальные и вертикальные лопасти, чередующиеся с лопастями вала. Большие скорости их относительного движения обуславливают существенные ударные воздействия и способствуют дроблению ядра. Наличие вращающегося лопастного колеса на вертикальном валу устройства [3] для шелушения зерна, состоящего из корпуса, загрузочного и разгрузочного патрубков, отражательной деки и смонтированного на ней конического шлифовального элемента, способствующего повышению эффективности обработки зерна (особенно культур с прочной связью оболочек и ядра, например, пшеницы) также обусловливает значительное измельчение ядра и связанное с этим снижение выхода готовой продукции. Исходя из требований снижения дроби-мости ядра, более предпочтительным следует считать устройство [4] для шелушения зерна, включающее установленные в корпусе один над другим диски с возможностью регулирования зазора между ними. Однако неэффективное использование рабочей поверхности вызывает необходимость использования нескольких дисков/что усложняет конструкцию и увеличивает габариты и массу устройства, исключая возможность применения его в качестве переносного настольного варианта машины для оперативного изготовления крупы. Более рациональной в этом отношении является конструкция устройства [5] для обрушивания семян, содержащая конусный барабан, смонтированный на валу с возможностью вращения и барабан, установленный на отдельном валу с зазором к конусному барабану, а на их поверхностях выполнены выступы или слой из упругого материала, обеспечивающих эффективное обрушивание семян, например, подсолнечника. Однако отсутствие жестких истирающих воздействий исключает возможность ее применения для обработки зерна крупяных и особенно злаковых культур. Прототипом предлагаемого изобретения является шелушитель зерна [6], содержащий конус с загрузочным и разгрузочным патрубками, аспирационный патрубок, расположенную горизонтально кольцевую деку, включающую две части в виде полых усеченных конусов, направленных большими основаниями друг к другу, и соосно смонтированный в ней ротор в виде полого, усеченного конуса, закрытого со стороны меньшего основания и расположенного большим основанием вверх. Части деки установлены с возможностью регулирования зазора между ними и между ротором за счет вертикального перемещения. Внутренняя коническая поверхность ротора имеет направляющие каналы с нанесенным износостойким материалом. Указанная конструкция предполагает повышение эффективности шелушения и снижение битого продукта за счет изменения траектории отражения его от деки. Однако неэффективное использование свободных поверхностей конуса ротора в качестве активных рабочих поверхностей, взаимодействующих с нагруженными слоями обрабатываемого зерна, оставляет значительные возможности для интенсификации процесса шелушения, без увеличения габаритных размеров рабочих органов, и расширения функциональных возможностей устройства, включая реализацию процесса шлифования крупы. Недостаточной шелушимости в рассматриваемом прототипе способствует также постоянное наличие в рабочей зоне отходов обработки, исключающих прямой контакт зерен между собой и рабочими органами. Кроме этого, отсутствие устройств для сепарирования продуктов обработки, удаления отходов и очистки крупы не допускает возможности автономного использования шелушителя для непосредственного изготовления крупы перед употреблением. Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей прототипа путем интенсификации процессов шелушения и шлифования зерна, сепарирования продуктов обработки и удаления отходов для получения очищенной крупы. Техническим результатом изобретения является создание микрокрупорушки автономного использования в переносном или настольном варианте (малой массы и небольших габаритных размеров) для оперативного приготовления небольших порций крупы в : коллективных и индивидуальных фермерских хозяйствах непосредственно на местах выращивания зернового сырья при организации полнорационального питания высококачественными продовольственными товарами и рационального использования отходов обработки для кормовых целей; торговых и продовольственно-снабженческих организациях из заранее заготовленного и длительно хранящегося в обычных условиях зерна по прямому заказу и в присутствии покупателя или потребителя; санаторно-курортных и реабилитационных учреждениях для обеспечения лечебнопрофилактического и диетического питания. Поставленная задача решается тем, что, согласно изобретению в предложенной микрокрупорушке в отличие от прототипа, интенсификация процессов шелушения и шлифования достигается путем использования всей поверхности полого конического ротора в качестве активной рабочей поверхности и ограничения рабочей зоны усеченно-коническими деками, установленными большими основаниями вверх осесимметрично соответственно с наружной и внутренней стороны конуса ротора, выполненного в виде чашки из абразивного материала. Указанное ограничение рабочей зоны с возможностью осевого перемещения усеченно-конических дек и регулирование толщины слоев обрабатываемого продукта обуславливает и х силовое нагружение и активное истирающее воздействие одновременно на всех участках рабочей поверхности абразивного конуса ротора. Кроме этого, изготовление усеченно-конических дек из решетного полотна обеспечивает путевой вывод отходов шелушения из рабочей зоны по мере их образования и поддерживает возможность непосредственного контакта обрабатываемых зерен с абразивной поверхностью ротора и между собой в течение всего периода шелушения, что существенно интенсифицирует выполнение указанных операций. Сепарирование продуктов обработки и удаление отходов для получения очищенной крупы достигается в результате продувки рабочей зоны осевыми и радиальными потоками воздуха, способствующими отделению и путевому выводу отходов из рабочей зоны. Осевые потоки организуются проходом воздуха через отверстия решетной поверхности внутренней усеченно-конической деки, перемещением его с обрабатываемым зерном в осевом направлении вверх, а затем вниз, увлечением аэродинамически легких отходов обработки и совместным выводом из рабочей зоны через отверстия решетной поверхности наружной усеченноконической деки. Создание радиальных потоков воздуха, пронизывающих слои обрабатываемого зерна в направлениях поперечных его движению, обеспечивается установкой малого основания конической чашки ротора на полой ступице, вертикальный канал которой имеет радиальные отверстия, сообщающие его с рабочей зоной между ротором и наружной усеченно-конической декой. Совпадение направлений радиальных потоков воздуха и центробежных сил, действующих на частицы отходов в рабочей зоне способствует и х полному удалению из продуктов обработки и обеспечивает получение очищенной крупы. Нижняя часть полой ступицы закреплена на верхнем хвостовике вала электродвигателя, выполнена в виде расширяющегося вниз разгрузочного конуса, расположенного непосредственно под выпускным отверстием наружной усеченноконической деки на траектории кольцевого потока крупы, высыпающегося из рабочей зоны, что обеспечивает его сбор, транспортирование и организованный вывод из микрокрупорушки через выпускной патрубок. Закрепление на нижнем хвостовике крыльчатки вентилятора, располагаемой в улиткообразном основании корпуса микрокрупорушки предназначено для создания разрежения в корпусе микрокрупорушки, направленного перемещения потоков воздуха через рабочую зону и вывода отходов обработки по кольцевому зазору между корпусом и электродвигателем, в улиткообразное основание и выхлопной патрубок. Последний закрывается тканевым фильтром-сборником отходов, осуществляющим очистку отработанного воздуха. Расположенные на крышке корпуса по периметру питающего патрубка отверстия сопряжены с поворотной заслонкой, имеющей аналогичное размещение отверстий и изменяющей при повороте их общую площадь сечения, обеспечивают изменение объемов подсасываемого в рабочую зону воздуха и регулирование режима пневмосепарирования применительно к изменяющимся аэродинамическим свойствам продуктов шелушения и шлифования. На чертеже изображена микрокрупорушка. Микрокрупорушка включает вертикальный цилиндрический корпус 1, крышку 2 с загрузочной воронкой 3, питающий патрубок 4 с регулировочной заслонкой 5 и ротор, представляющий усеченный конус, выполненный в виде чашки б из абразивного материала и установленный на полой ступице 7. Вертикальный канал 8 полой ступицы 7 закрыт сверху распределительным конусом 9 и сообщается с верхними 10 и нижними 11 радиальными отверстиями, Нижняя часть полой ступицы 7 изготовлена в виде расширяющегося вниз разгрузочного конуса 12 и жестко закреплена на верхнем хвостовике вала электродвигателя М. С внутренней стороны чашки 6 ротора размещается большим основанием вверх внутренняя усеченноконическая дека 13, изготовленная из решетного полотна и закрепленная на стакане 14, перемещаемого по внутренней поверхности цилиндрического корпуса 1. Фиксация внутренней усеченно-конической деки 13 в требуемом положении осуществляется установленными в стакане 14 и свободно посаженными в отверстиях крышки 2 винтами 15 и предварительно сжатыми пружинами 16. С наружной стороны чашки 6 ротора размещается большим основанием вверх наружная усеченно-коническая дека 17, также изготовленная из решетного полотна и закрепленная на стакане 18, перемещаемого по внутренней поверхности цилиндрического корпуса 1. Фиксация наружной усеченно-конической деки 17 в требуемом положении осуществляется установленными в стакане 18 и свободно посаженными в отверстиях опорного кольца 19 винтами 20 и предварительно сжатыми пружинами 21. Крепление опорного кольца 19 на внутренней поверхности цилиндрического корпуса 1 осуществляется винтами 22 с противоподсосными шайбами 23, проходящими через вертикально-разгонные отверстия. Рабочая зона для шелушения и шлифования продукта ограничена поверхностями вращающейся абразивной чашки 6 ротора и неподвижными поверхностями внутренней 13 и наружной 17 усеченноконических дек. Разные углы наклона к горизонту образующи х чашки (60°) и дек (45°) обеспечивают уменьшение рабочего зазора по пути перемещения обрабатываемого продукта в рабочей зоне. Регулирование рабочего зазора применительно к изменяющимся линейным размерам зерна различных культур осуществляется вертикальным перемещением усеченно-конических дек и стаканов, связанных с крышкой 2 и опорным кольцом 19. Выполняя функции подпружиненных стоек, винты 15 и 20 обеспечивают возможность изменения степени предварительного сжатия пружин 16 и 21 и позволяют поддерживать в рабочей зоне технологически необходимое нагружение продукта. Малое основание наружной усеченно-конической деки 17 плавно переходит в цилиндрический патрубок 24, телескопически входящий в шейку 25 приемника 26, изготовленного из решетного полотна, Приемник 26 имеет улиткообразную форму, охватывает разгрузочный конус 12 полой ступицы 7 и соединен с выпускным патрубком 27. На нижнем хвостовике вала электродвигателя Μ закреплена крыльчатка 28, расположенная в улиткообразном основании 29 корпуса 1 с выхлопным патрубком 30, выполняющих функции вентилятора. Всасывающее отверстие вентилятора сообщается кольцевым каналом между электродвигателем Μ и цилиндрическим корпусом 1 с внутренней полостью микрокрупорушки. Внутренняя полость микрокрупорушки сообщается с окружающей атмосферой через отверстия 31, расположенные в крышке 2 по периметру питающего патрубка 4 и регулируемые поворотной заслонкой 32 с аналогичным размещением отверстий. Работа микрокрупорушки заключается в следующем. При закрытой заслонке 5 подготовленная для переработки в крупу порция зерна засыпается в приемнуюворонку 3 и производится включение электродвигателя М, приводящего во вращение полую ступицу 7 с абразивной чашкой 6 и крыльчатку 28 вентилятора. Вращение последней обусловливает создание разрежения, вследствие чего атмосферный воздух (волнистая стрелка) проникает через отверстия 31с регулируемой поворотной заслонкой 32 площадью поперечного сечения во внутреннюю полость микрокрупорушки. При этом часть воздуха проходит через отверстия решетного полотна внутренней усеченно-конической деки 13, пронизывает рабочую зону, перемещаясь вдоль внутренней поверхности чашки 6 вверх, а затем вдоль наружной ее поверхности вниз. Другая часть воздуха всасывается через верхние радиальные отверстия 10 полой ступицы 7, опускается по вертикальному каналу 8 и, выходя через нижние радиальные отверстия 11, пронизывает рабочую зону в поперечном направлении. Объединенные потоки воздуха продольной и поперечной продувки рабочей зоны проходят через отверстия решетного полотна нижней усеченно-конической деки 17, перемещаются вниз по кольцевому каналу между электродвигателем Μ и цилиндрическим корпусом 1 во всасывающее отверстие улиткообразного основания 29 вентилятора и крыльчаткой 28 выбрасываются в тканевой фильтр-приемник, подвешиваемый на выхлопной патрубок 30. Регулируемая подача зерна (сплошная стрелка) осуществляется через питающий патрубок 4 после соответствующего открытия заслонки 5. Его свободнопадающий поток, встречаясь с вращающимся распределительным конусом 9, равномерно распределяется по периметру внутренней усеченно-конической деки 13, стекает по ее поверхности и поступает на вращающуюся абразивную чашку 6 ротора. Далее увлекаемое во вращение абразивной поверхностью зерно, под действием центробежных сил загоняется в рабочую зону, поднимается вверх, перетекает через кромки чашки 6 и под действием гравитационных сил перемещается вниз по неподвижной усеченно-конической деке 17. Уменьшающийся по мере перемещения зерна рабочий зазор между внутренней декой 13 и чашкой 6 и далее между последней и наружной декой 17, обусловливает повышение сопротивления движению зерна и способствует заполнению обоих участков рабочей зоны и созданию в ней межзернового давления. Его величина определяется степенью предварительного сжатия пружин 16 и 21, осуществляемого винтами 15 и 20 при настройке микрокрупорушки на рабочие режимы применительно к изменяющимся механикотехнологическим свойствам зерна и его анатомических частей. Возможное повышение межзернового давления в рабочей зоне сверх заданного приводит к оттеснению дек 13 и 17 от абразивных поверхностей чашки 6, сопровождаемого дополнительным сжатием пружин 16 и 21 и свободным перемещением винтов 15 и 20 в отверстиях крышки 2 и опорного кольца 19. Увеличивающийся при этом рабочий зазор обусловливает снижение величины межзернового давления до заданного значения, а пружины 16 и 21, разжимаясь, возвращают деки 13 и 17 в исходное положение. Аналогичные действия протекают при попадании в рабочую зону прочих инородных предметов, обусловливающи х резкое возрастание нагрузки на деки. Их отход от чашки ротора с увеличением рабочего зазора обеспечивает пропуск инородного тела через рабочую зону, последующий возврат все х элементов в исходное состояние и переход на рабочий режим. Пребывание зерна в заполненной рабочей зоне между абразивными поверхностями чашки 6, внутренней деки 13 и наружной деки 17, при наличии заданного межзернового давления, сопровождается интенсивными истирающими воздействиями как о рабочие органы, так и между относительно подвижными слоями перемешиваемых продуктов. Процессы микрорезания под действием сил трения в точках контакта зерен обусловливают разрушение и отделение покровных тканей с поверхности ядра, без существенного нагружения сжимающими усилиями и разрушения последнего. Образующаяся в рабочей зоне смесь ядра и мелкодисперных отходов обработки (штрих-п унктирная стрелка) продувается однонаправленными с ними потоками воздуха, развивающими в межзерновых промежутках скорости, превышающие скорость витания частиц отходов. Это способствуе т увлечению воздухом частиц отходов по мере их образования, транспортированию их по межзерновым промежуткам и путевому выводу (п унктирно-волнистая стрелка) из рабочей зоны через отверстия решетного полотна наружной усеченно-конической деки 17. Путевой вывод отходов обработки исключает демпфирующее действие их прослоек между обрабатываемыми зернами, способствует прямому контакту их между собой и рабочими органами и обеспечивает интенсивное отделение покровных тканей с поверхности частиц в процессе шелушения зерна и шлифования ядра при изготовлении крупы. Окончательное сепарирование продуктов обработки осуществляется пронизывающими их в поперечном направлении радиальными потоками выходящего из отверстий 11 полой ступицы 7 воздуха, транспортирующее действие которых совпадает с направлением центробежных сил, что обеспечивает интенсивное удаление отходов из крупы и вывод их через отверстия решетного полотна приемника 26. Все выделенные в процессе обработки отходы транспортируются далее потоками воздуха и крыльчаткой 28 вентилятора через выхлопной патрубок 30 выбрасываются в тканевой фильтр-приемник, обеспечивающий накопление отходов и свободный выход очищенного воздуха в окружающую среду. Очищенная крупа, выходя из рабочей зоны через цилиндрический патрубок 24, свободно падает вниз на поверхность разгрузочного конуса 12 (штриховая стрелка), собирается по периметру рабочей зоны, транспортируется к выпускному патрубку 27 и выводится из микрокрупорушки в воздухонепроницаемый пакет-приемник для готовой продукции. Применение микрокрупорушки в реальных условиях развития народного хозяйства Украины позволит получить как социальный, так и экономический эффект. Социальная значимость изобретения заключается в предоставлении потребителю самостоятельно решать вопросы переработки зернового сельскохозяйственного сырья, развивать и укреплять индивидуальные и коллективные предприятия, принимать участие в децентрализации производства, оперативно удовлетворять свои потребности и рыночный спрос по количеству, качеству и ассортименту крупц как продовольственного товара. Экономический эффект изобретения обеспечивается в результате снижения затрат на транспортирование при централизации зерна и распределении готовой продукции, уменьшения потерь при погрузочноразгрузочных работах и хранении зерна и готовой продукции, расширения возможностей и эффективного использования отходов переработки для кормовых целей. Используемые для изготовления микрокрупорушки решетное полотно, абразивная чашка и электродвигатель представляют собой стандартизованные изделия, серийно выпускаемые отечественной машиностроительной промышленностью; Для дек рекомендуется решетное полотно с круглыми отверстиями, диаметр которых находится в интервале между наименьшим размером частиц крупы и наибольшим размером частиц отходов; Отсутствие в микрокрупорушке передач, трансмиссионных устройств и отдельных подшипников значительно упрощает ее конструкцию, облегчает техническое обслуживание, повышает надежность и продлевает продолжительность ее эксплуатации.