Спосіб сепарування сипучої суміші у текучому середовищі

Спосіб сепарування сипучої суміші у текучому середовищі, що полягає у гравітаційному подаванні часток суміші, що підлягає сепаруванню, 3 чий аналог, являється спосіб сепарування сипучої суміші у текучому середовищі, сутність якого полягає у наступному: Спосіб сепарування сипучої суміші у текучому середовищі, що полягає у гравітаційному подаванні часток суміші, що підлягає сепаруванню, аеродинамічному монотонно зростаючому діянні на них під гострим кутом до вертикалі каскадом плоских струменів попередньо злитих за рахунок розширення повітряними струменями розвиненої турбулентності з утворенням циркуляційних зон, і виводі готових фракцій, при цьому аеродинамічне діяння здійснюють у режимі резонансного автоколивального руху кожного струменя і усього каскаду струменів на частоті першої гармоніки коливань [див. пат. України № 60254 з класу В07В 4/02, A01F 12/44 опублікований 15.07.2005 р. у Бюл. № 7 за 2005 p.]. Основний недолік відомого способу сепарування сипучої суміші у текучому середовищі полягає в тому, що зони розвиненої турбулентності формують плоскими струменями. Саме ця обставина обмежує продуктивність відомого процесу сепарування сипучої суміші та якість розділення її на окремі фракції. Сутність цього недоліку пояснюється наступним. Як загальновідомо, якість сепарування при аеродинамічному діянні на частки суміші каскадом струменів повністю залежить від кількості та розміру циркуляційних зон: чим більша кількість струменів та, через те, кількість вказаних циркуляційних зон, тим вище якість розділення суміші на фракції. У даному способі кількість плоских струменів мінімальна, та визначається висотою генератора, а розміри циркуляційних зон максимальні, оскільки ширина кожного струменя дорівнюється ширині генератора. Отже, зазначені параметри струменів (їхня кількість та ширина, через які утворюється відповідна кількість циркуляційних зон) і визначають продуктивність та якість процесу сепарування: які вони покладені у конструкції (кількість та розміри) струменевого генератору, таку продуктивність і якість матиме і спосіб. Підвищити ж продуктивність та якість процесу сепарування через збільшення швидкості течії повітря у струменях не уявляється можливим, оскільки при збільшенні швидкості повітря надглядається погіршення якості процесу сепарування через те, що більшість часток суміші не буде потрапляти у відповідні збірники фракцій (вони будуть проста здуватися повітрям на дальшу відстань, ніж потрібно). Отже, відомий спосіб вимушує здійснювати процес сепарування на малих швидкостях повітря, тобто забезпечує лише мінімальну продуктивність. До того ж, величезні розміри струменів потребують відповідної величезної витрати повітря для забезпечення зливання струменів, відповідно до законів аеродинаміки, а це, у свою чергу, приводить до невиправданого збільшення енерговитрат на процес сепарування сипучої суміші. Крім того, у відомому способі неможливо зменшити розміри циркуляційних зон та підвищити ступень турбулентності, оскільки для процесу сепарування застосовуються безперервні струмені, через неможливість їх переривання у часі та просторі. В основу корисної моделі поставлена задача 53716 4 підвищення продуктивності способу аеродинамічного сепарування та підвищення якості розділення сипучої суміші на окремі фракції шляхом формування діючої (що впливає на суміш) повітряної системи із окремих рухомих разом струменів і збільшення кількості циркуляційних зон та з одночасним зменшенням їх розмірів за рахунок зміни конструкції струменевого генератора. Поставлена задача вирішується тим, що в способі сепарування сипучої суміші у текучому середовищі, що полягає у гравітаційному подаванні часток суміші, що підлягає сепаруванню, аеродинамічному монотонно зростаючому діянні на них під гострим кутом до вертикалі аеродинамічним потоком, який має циркуляційні зони, і відводі готових фракцій, згідно пропозиції, аеродинамічний потік формують у вигляді рухомих знизу доверху системи окремих струменів, які аеродинамічно взаємодіють між собою завдяки розширенню та ефекту Коанда, а циркуляційні зони утворюють рівновеликими і у вигляді тороїдів, кожний з яких концентричний власному струменю. Відмінними особливостями запропонованого способу є можливість максимально зменшити розміри циркуляційних зон та максимально збільшити їх кількість, що, у підсумку, дозволяє максимально розвинути турбулентність, завдяки якої суттєво зростає якість сепарування сипучої суміші, а також, завдяки збільшенню швидкості течії повітря у системі повітряних струменів, зростає продуктивність способу сепарування, при чому, без впливу швидкості течії повітря на якість процесу розділення сипучої суміші на окремі фракції. Крім того, рухання системи струменів догори, ніби підтримує (підкидає, вимагає вібрувати) частки сипучої суміші у вільному польоті, тобто під час перебування у зоні сепарування, що дозволяє збільшити загальний час аеродинамічного впливу на частки суміші та саме так підвищити ще у більшій мірі якість процесу розділення сипучої суміші на окремі фракції. Технічним результатом корисної моделі є отримання нового процесу впливу на сипучу суміш під час сепарування рухомою системою повітряного потоку з максимальної розвиненою турбулентністю, отриманою за рахунок формування у повітряній системі безлічі рівновеликих циркуляційних зон в вигляді тороїдів. Ця особливість запропонованого способу дозволила суттєво підвищити якість процесу сепарування. Отже, зміна принципу формування системи повітряного потоку з окремих рухомих струменів, тягне за собою і підвищення продуктивності способу аеродинамічного розділення сипучої суміші на окремі фракції. Таким чином, уся сукупність суттєвих ознак запропонованого технічного рішення забезпечує досягнення поставленої задачі корисною моделлю. Подальша сутність корисної моделі пояснюється разом з ілюстративним матеріалом, на якому зображено наступне: фіг. 1 - схема здійснення запропонованого способу сепарування сипучої суміші у текучому середовищі, вигляд збоку на пристрій з перерізом для кращого показу констру 5 кції, за допомогою якого реалізується запропонований спосіб; фіг. 2 - вигляд спереду на пустотілий рухомий дірчастий барабан струменевого генератора; фіг. 3 - вигляд з торця на пустотілий рухомий дірчастий барабан з патрубками всередині, розташованими під гострим кутом у напрямі, співпадаючим з напрямом обертання барабана. Одинарними стрілками на фіг. 1 показаний рух повітряного потоку у пристрої, подвійними - вихід готових фракцій. Запропонований спосіб сепарування сипучої суміші у текучому середовищі здійснюється за допомогою пристрою, конструкція якого складається з бункеру 1 з вібролотком 2 для гравітаційного подавання часток 3 сипучої суміші у зону сепарування, тобто, безпосередньо у сепарувальну камеру 4. Під вібролотком 2 встановлений струменевий генератор 5, який виконаний у вигляді пустотілого примусово обертового дірчастого барабану 6, утворююча поверхня якого має множину відокремлених один від іншого протоків 7 для формування системи окремих струменів. Струменевий генератор 5 відокремлює сепарувальну камеру 4 від приводу 8 аеродинамічної подачі повітря під тиском у струменевий генератор 5, причому обертовий дірчастий барабан 6 розгорнутий до них своєю утворюючою, тобто розташований відносно сепарувальної камери 4 та приводу 8 діаметрально. Сепарувальна камера 4 являє собою замкнений об'єм, утворений боковими та верхньою стінками та отвором 9 при кінці для виходу відпрацьованого повітря. Під цією сепарувальною камерою 4 розташовані збірники фракцій 10. Запропонований спосіб сепарування сипучої суміші у текучому середовищі здійснюють таким чином (на прикладі сепарування зернового матеріалу). Зерновий матеріал завантажують у бункер 1. Далі проводять гравітаційне подавання часток 3 зернового матеріалу, що підлягає сепаруванню, у сепарувальну камеру 4 з боку розташування струменевого генератора 5. Для здійснення цієї операції використовують вібролоток 2. На частки 3 сипучої суміші зернового матеріалу, що знаходяться у вільному падінні, діють під гострим кутом до вертикалі аеродинамічним потоком повітря, сформованим у вигляді рухомих знизу доверху системи окремих струменів, які аеродинамічно взаємодіють між собою завдяки розширенню та ефекту Коанда. Турбулентності аеродинамічному потоку додає ще й рівновеликі циркуляційні зони, що утворюються у вигляді тороїдів, кожний з яких концентричний кожному окремому струменю. Частки 3 сипучої суміші зернового матеріалу, перебуваючи під впливом турбулентного аеродинамічного потоку, багаторазово обертаються навколо себе (тому їхня форма не має значення для процесу сепарування), підтримуючись у потоці деякий час завдяки його переміщенню знизу доверху, та поступово пронизуючи донизу потік, якісно розділяються та гарантовано потрапляють у відповідний збірник фракцій 10. Зрозуміло, від виду сипучої суміші, її вихідного стану, швидкості повітряного потоку (потужності приводу 8), кількість, форма та розміри протоків 7 у барабані 6 може бути різною, а також в них мо 53716 6 жуть бути закріплені будь-яким відомим способом, патрубки 11 різноманітної конструкції, які перетворюють конструкцію дірчастого барабана 6 у сопловий барабан. Завдяки нахилу патрубків 11, можна збільшити загальну висоту аеродинамічного потоку та, відповідно, збільшити кількість фракції розділення. Суттєва відмінність запропонованого технічного рішення від раніш відомих, полягає у новому принципу формування «робочого» аеродинамічного потоку повітря з системи окремих рухомих знизу доверху струменів. Вказана відмінність дозволяє суттєво збільшити турбулентність аеродинамічного потоку повітря, утворити підтримуючий шар повітря, що, у підсумку, занадто підвищити якість та продуктивність процесу сепарування. Жодний з відомих способів сепарування сипучої суміші у текучому середовищі не можуть володіти вказаними властивостями, оскільки у них аеродинамічний потік формується або нерухомим каскадом струменів або нерухомими одинарними або одиничним струменем, тобто у відомих способів вичерпано можливості подальшого розвинення турбулентності, а якщо вона і є, то з великими циркуляційними зонами. Тому їхні технікоексплуатаційні можливості опиняються обмеженими. Запропоноване технічне рішення перевірене на практиці, пристрій для реалізації запропонованого способу складається із звичайних деталей і вузлів, не містить елементів або процесів, яких неможливо було б відтворити на сучасному етапі розвитку науки і техніки, з чого виходить, що воно промислово придатне. У відомих джерелах інформації не виявлено подібних способів сепарування аналогічного призначення з вказаними відмітними суттєвими ознаками та перевагами, що є підтвердженням досягнення зазначеного технічного результату, а тому вважається таким, що може одержати правовий захист. До технічних переваг запропонованого технічного рішення, у порівнянні з прототипом, можна віднести наступне: - отримання аеродинамічного потоку з більш розвиненою турбулентністю за рахунок його формування з системи окремих струменів з одночасним утворенням безліччю рівновеликих циркуляційних зон у вигляді тороїдів; - зменшення витрати повітря через зменшення сумарної площі протоків у порівнянні з щілинними соплами; - зменшення енерговитрат на формування аеродинамічного потоку з цієї ж самої причини; - збільшення часу перебування суміші у активній зоні аеродинамічного потоку за рахунок його постійного переміщення знизу поверху; - підвищення якості сепарування сипучої суміші за рахунок збільшення турбулентності аеродинамічного потоку, часу перебування часток суміші у ньому, збільшення рухомості часток суміші, тобто впливу на них аеродинамічного потоку; - підвищення продуктивності процесу сепарування за рахунок можливості додання швидкості аеродинамічному потоку. Соціальний ефект від впровадження корисної 7 моделі, у порівнянні з використанням прототипу, отримують за рахунок підвищення якості процесу сепарації сипучої суміші, через яку отримають більшу кількість у кожній фракції сепарованого матеріалу, зникає необхідність повторного сепарування не якісно розділеної суміші. Економічний ефект від впровадження корисної моделі, у порівнянні з використанням прототипу, отримують через підвищення продуктивності способу, що, у підсумку, зменшує чисто технологічний час та витрати енергії. Після опису запропонованого способу сепарації сипучої суміші у текучому середовищі, фахівцям у даній галузі знань повинно бути наочним, що все вищеописане є лише ілюстративним, а не обмежувальним будучи представленим даним прикладом. Численні можливі варіанти реалізації способу, зокрема, режими впливу на матеріал аеродинамічним потоком, що сепарується, можуть змінюватися у залежності від вихідної сировини, що підлягає сепаруванню, ступеню забруднення повітря, виду та властивостей забруднень, та, зрозуміло, знаходяться в межах об'єму одного із звичайних і природних підходів в даній області знань і 53716 8 розглядаються такими, що знаходяться в межах об'єму запропонованого технічного рішення. Квінтесенцією запропонованого технічного рішення є те, що завдяки принциповій зміни аеродинамічного потоку, вдалося відкрити шлях для подальшої розвиненості турбулентності, суміш тривалого часу залишити у активній частині сепарувальної камери, інакше впливати системою струменів на матеріал, що піддається сепаруванню, і саме ці обставини дозволили надбати запропонованому способу сепарування отримати перераховані вище і інші переваги. Зміна запропонованого принципу формування аеродинамічного потоку на інші, природно, обмежує спектр переваг, перерахованих вище, і не може вважатися новими технічними рішеннями в даній області знань, оскільки інші, подібні описаному способу сепарації, вже не вимагатимуть будьякого творчого підходу від конструкторів і інженерів, і не можуть вважатися результатами їх творчої діяльності або новими об'єктами інтелектуальної власності, відповідними до захисту охоронними документами згідно з чинним законодавством. 9 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 53716 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601