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

1 Спосіб сепарування сипучої суміші в текучому середовищі, що включає подавання часток з однаковою швидкістю, аеродинамічне діяння під кутом на них і вивід готових фракцій, який відрізняється тим, що діяння на потік часток здійснюють під гострим кутом атаки каскадом плоских струменів у режимі поетапно зростаючого знакозмінного силового сканування зі збільшенням по етапах амплітуди та кута сканування при незмінному куті атаки, а вивід гото вих фракцій виконують одночасно з відбором та поверненням на повторну сепарацію проміжних фракцій 2 Пристрій для сепарування сипучої суміші у текучому середовищі, що включає пристосування для створення однорідного потоку початкового матеріалу у вигляді бункера та вібролотка, установлених під кутом сопла подавання повітря, збірники фракцій, розташовані під соплами, який відрізняється тим, що сопла виконані плоско-горизонтальними і різного калібру, установлені послідовно по потоку зі змінним кроком і гострим кутом установлення, при цьому калібр сопел, крок та кут установлення збільшуються зверху донизу, а збірники фракцій через один сполучені з пристосуванням для подавання початкового матеріалу з допомогою транспортуючого пристрою Винахід належить до способів та пристроїв для повітряного (рідинного) сепарування сипучих матеріалів та може бути використаний у харчовій, ХІМІЧНІЙ та інших галузях промисловості, а також у сільському господарстві для підготування насіння до сівби та для селекційних цілей Відомий спосіб сепарування сипучої суміші у текучому середовищі, включаючий подавання часток з одинаковою швидкістю, діяння на них однорідним потоком повітря та вивід готових фракцій (див А С СССР, № 1176976, МКИ В 07 В 4/02, опубл 07 09 85, Бюл № 33 "Пневмосепаратор сыпучих материалов") Відомий пристрій для сепарації 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 СССР № 1763051, МКИ В 07 В 4/02, опубл 23 09 92, Бюл № 35 "Пневмосепаратор сыпучих материалов") В 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 спосо би 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, що включає подавання з однаковою швидкістю на похилу площину часток, заздалегідь орієнтованих по одному із характерних розмірів При сході кожної частки з похилої площини, на неї одноразово діють з нижнього боку струменем повітря у режимі однорідного ЛІНІЙНОГО тиску Після розділення учиняють вивід готових фракцій Відомий пристрій для здійснення способу сепарування сипучої суміші у текучому середовищі, що включає жолобчастий вібролоток з приймальним бункером, прилеглу до них похилу поверхню з паралельними жолобами, пристосування подавання початкового матеріалу на похилу поверхню та розташовані під розвантажувальним краєм похилої поверхні збірники готових фракцій При цьому жолоб поверхні споряджений біля розвантажувального краю циліндричним соплом для подавання повітря, встановленим до неї під прямим кутом ( див А С СССР № 1502137, МКИ В 07 В 4/02, опубл 00 00 ю 45881 тотипом, є можливість одержання якісного (точного) сепарування часток складної форми шляхом обрання оптимального аеродинамічного діяння на частки початкового матеріалу У запропонованому технічному рішенні ВІДМІННІ ознаки не є характеристикою цілих частин цілого об'єкту, які самі можуть бути цілими і самостійними об'єктами зі своїми функціями, тому у відриві від інших частин (ознак) вони не класифікуються, а сукупність ознак, викладених у ВІДМІННИХ частинах формул, не була виявлена у відомих технічних рішеннях, тому пропонуєме рішення відповідає вимогам "винахідницького рівня" Технічним результатом винаходу є можливість розширення области використання способу та пристрою для сепарування сипучої суміші у текучому середовищі, які забезпечують більш чгтке розділення сепаруємого матеріалу при багато фракційному розділенні по масі та густині, а головне, мати можливість сепарувати сипучі суміші неправильної складної форми, що особливо важливо при селекції с -г культур Виконання способу сепарування сипучої суміші у текучому середовищі аеродинамічним діянням під гострим кутом атаки каскадом плоских струменів у режимі поетапно зростаючого знакозмінного силового сканування зі збільшенням по етапам амплітуди і кута сканування при незмінному куті атаки забезпечує багаторазовий різна направлений ПІДХІД ДО кожної частки сепаріруємого потоку Знакозмінний режим струменів створює умови для обертання кожної частки навколо випадкової осі (результат дм доторка «их сил на переході між прямим та супутнім струменями), що кожного разу дозволяє діяти на частку з іншого, на відміну від попереднього, боку Обертанню часток у просторі також сприяє гострий кут атаки струменів до потоку Силове сканування з одночасним обертанням часток у просторі і багаторазове повторення цих операцій рівносильно заміні частки будь-якої складної форми на частку з практично ідеальною шаровою поверхнею, що, в кінцевому підсумку, забезпечує незалежність результуючої аеродинамічної сили від форми та стану поверхні сепаруємого матеріалу Виконання пристрою для реалізації способу сепарування сипучої суміші у текучому середовищі, де сопла виконані плоско-горизонтальними і різного калібру, встановлені послідовно по потоку зі змінними кроком і гострим кутом установки, при цьому калібр сопел, крок та кут установки збільшуються зверху донизу, забезпечує поетапне зростання зусилля, амплітуди та кута сканування при незмінному куті атаки, в свою чергу, гарантує незалежність підсумкової аеродинамічної сили від зростаючої з часом швидкості вільного падіння часток потока та безперервно мінливої траєкторії їх польоту Збірники фракцій через один сполучені з пристосуванням для подавання початкового матеріалу з допомогою транспортуючого пристрою і забезпечують одночасний відбір з готовими фракціями проміжних (необроблених) фракцій та повернення їх на повторну сепарацію Уся сукупність ВІДМІННИХ о знаків пропонуємого рішення забезпечує якісну ( точну) багато фракційну сепарацію сипучої суміші, наприклад, зернових кульВІДМІННОЮ особливістю пропонуємого способу тур, як простої так і складної ( неправильної) форми, сепарування сипучої суміші у текучому середовищі що особливо важливо у сільському господарстві, при та пристрою для його здійснення, у порівнянні з про23 08 89, Бюл № 31 "Способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде и устройство для его осуществления») Розділення по даному способу відбувається за рахунок різниці співвідношення ваги і сили аеродинамічного опору окремий часток Цей спосіб більш точний, більш стабільний у порівнянні з вище вказаним, оскільки, завдяки попередньому орієнтуванню часток, точка прикладення аеродинамічної сили струменя носить не випадковий, а цілком закономірний характер Тим не менш ВІДОМІ спосіб та пристрій мають слідуючі недоліки При сепаруванні часток складної (неправильної) форми (плескатий еліпсоїд, піраміда, на півсфера, на ПІВМІСЯЦЬ та ін) якість сепарування різко погіршується, особливо у разі сепарування на велику КІЛЬКІСТЬ фракцій (більше 3-х), коли потрібна підвищена точність розділення Зниження якості сепарування пояснюється не тільки технічною неможливістю однакового орієнтування часток складної форми, але й тим, що на частки діють одноразово і тільки з одного боку Тому, не дивлячись на однорідний ЛІНІЙНИЙ режим струменя, результуюча аеродинамічна сила, що знаходиться у прямій залежності від Міделевого перерізу тіла обтікання, навіть для однієї і тієї ж частки, в кінцевому підсумку, носить випадковий характер, тобто не постійна В основу винаходу поставлена задача створення способу сепарування сипучої суміші у текучому середовищі та пристрою для його здійснення шляхом огтгимізацм аеродинамічного діяння на частки початкового матеріалу та вибіркової перечистки розділяємого матеріалу, що забезпечить підвищення якості сепарування при багато фракційному розділенні часток складної форми Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у способі сепарування сипучої суміші у текучому середовищі, що включа подавання часток з однаковою швидкістю, аеродинамічне діяння під кутом на них і вивід готових фракцій, згідно з винаходом, діяння здійснюють під гострим кутом атаки каскадом плоско-горизонтальних струменів у режимі поетапно зростаючого знакозмінного силового сканування зі збільшенням по етапам амплітуди і кута сканування при незмінному кутові атаки, а вивід готових фракцій виконують одночасно з відбором та поверненням на повторну сепарацію проміжних фракцій Поставлена задача, досягається також тим, що в пристрої для здійснення що способу сепарування сипучої суміші у текучому середовищі що ключа пристосування для створення однорідного потоку початкового матеріалу у вигляді бункера і вібролотка, установлені під кутом сопла для подавання повітря, збірники фракцій, розташовані під соплами, згідно з винаходом сопла виконані плоско-горизонтальними і різного калібру, встановлені послідовно по потоку зі змінними кроком та гострим кутом установки, при цьому калібр сопел, крок та кут установки збільшуються зверху донизу, а збірники фракцій через один сполучені з пристосуванням для подавання початкового матеріалу з допомогою транспортуючого пристрою 45881 ПІДГОТОВЦІ насіння до посівута для селекційних цілей На фиг 1 зображена схема пристрою для здійснення пропонуємого способу На фіг 2 - розріз по А-А фіг 1 (перетин сопла) Пристрій для здійснення пропонуємого способу сепарування сипучої суміші у текучому середовищі складається з бункера 1, спорядженого пристосуванням 2 у вигляді вібролотка для подавання часток з одинаковою швидкістю Під пристосуванням 2 встановлений струменевий генератор 3, являючий з себе замкнутий об'єм з набором ряду плоских горизонтально орієнтованих сопел 4 КІЛЬКІСТЬ останніх залежить від потрібних продуктивності та якості розділення, але не може бути менше трьох Калібр сопел d, гострий кут а встановлення кожного сопла до вертикалі та крок Z між соплами збільшуються зверху донизу Конкретне значення цих параметрів розраховується з застосуванням належних законів струменевої техніки, аеродинаміки та гравітації з урахуванням потрібної продуктивності пристрою У межах дії кожного струменя з частотою f виникають зони тиску "+" і розрідження "-" з утворенням прямих та зворотних (супутніх) струменів При цьому відрізняють постійний гострий кут атаки v та кут сканування [ З До генератора 3 з боку сопел 4 прилягає розділяючий пристрій 5, включаючий збірники "а" для прямих фракцій та збірники "б" для проміжних Останні через транспортуючий пристрій 6 будь-якого типу сполучені з бункером 1 Система "сопла 4 - розділяючий пристрій 5" з обох боків охоплена боковими стінками 7 для виключення підсмоктування повітря в між сопловий простір і зриву генерації Спосіб здійснюють таким чином Спочатку провадять подавання часток сепаруємого матеріалу з однаковою швидкістю Для проведення цієї операції використовують вібролоток 2 На частки, що знаходяться у вільному падінні, діють під гострим кутом v каскадом плоских скануючих струменів При цьому забезпечують слідуючий режим дії Фіг. 1 По мірі проходження часток по каскаду струменів поетапно зі зміною напряму зростає зусилля силового сканування, пропорційно зростають амплітуда А т та кут сканування [3 Кут атаки v на всіх етапах залишається постійним Після проходження частками каскада струменів здійснюють вивід готових фракцій Одночасно з цим виконують відбір проміжних фракцій та повернення їх на повторну сепарацію Пристрій працює таким чином Сипучу суміш завантажують в бункер 1 і з допомогою вібролотка 2 з однаковою швидкістю часток подають крізь каскад плоских струменів (позначені пунктиром) сопел 4 в розділяючий пристрій 5 При подачі повітря під тиском Р в генератор З струмені сопел 4, взаємодіючи один з одним, за рахунок внутрішнього зворотного зв'язку приходять у автоколивальний рух Коливання відбуваються у вертикальній площині Частота f, амплітуда А т та кут [З коливань залежить від тиску Р і геометричних параметрів d, а та Z В данному випадку за рахунок "короткого" зворотного зв'язку частота f є максимальною (40-50 Гц) для струменевих пристроїв подібного класу У межах дії кожного струменя з частотою f виникають зони тиску "+" і розрідження "-" з утворенням прямих і зворотних (супутніх) струменів Крім цього, за рахунок значної нерівності величини відкритих площин крайніх струменів (верхнього та нижнього), спостерігається явище закручування всього каскаду струменів навколо певного умовного центра, близького до верхнього сопла Цим забезпечується ПОСТІЙНІСТЬ кута атаки v і, як підсумок, незалежність якості сепарування від швидкості сепаруємих частокта траєкторії їх польоту Після розділення на каскаді струменів частки опускаються в розділяючий пристрій 5 Зі збірників "а" цього пристрою самотічно відводяться прямі фракції, а із збірників "б" з допомогою транспортуючого пристрою 6 - проміжні Проміжні фракції повертаються в бункер 1 на до обробіток 45881 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71