Пристрій для сепарування сипучої суміші у текучому середовищі

Реферат: Пристрій для сепарування сипучої суміші у текучому середовищі містить бункер з вібролотком, встановлений під ним генератор, з розташованими одне під другим та під гострим кутом до вертикалі плоскими соплами, висота поперечних перерізів яких, крок і кут установлення збільшуються зверху донизу, та який пов'язаний з джерелом подачі повітря під тиском та охоплений боковими стінками, і збірники фракцій. Кожне сопло оснащено прямокутною жорсткою стінкою, що примикає до нього зверху за всією шириною. UA 104189 U (12) UA 104189 U UA 104189 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до пристроїв для повітряного або рідинного сепарування сипучих матеріалів та може бути використана у харчовій, хімічній та інших галузях промисловості, а також у сільському господарстві для підготування насіння до сівби та для селекційних цілей. Відомий пристрій для сепарування сипучих матеріалів, що містить вентилятор з вихідним патрубком, розташований над ними завантажувальний бункер і прилеглі до них збірники готових фракцій з пристосуванням для відсіву легких часток [див. А.с. СРСР № 1763051 з класу В 07 В 4/02 опубліковане 23.09.92 р. у Бюл. № 35]. У відомому пристрої 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 пристрої використовують, головним чином, для попереднього очищення сипучої суміші від легких домішок. Відомий також пристрій для сепарування сипучої суміші у текучому середовищі, який містить бункер з віброкотком, встановлений під ним генератор струменів, з розташованими одне під одним і під гострим кутом до вертикалі плоскими соплами, висота поперечних перерізів яких, крок і кут установлення, збільшуються зверху донизу. При цьому генератор зв'язаний з джерелом подачі повітря під тиском та охоплений боковими стінками. Пристрій має збірники фракцій, розташовані під coплами [див. пат. України № 45881 з класу В 07 В 4/02 опублікований 15.04.2002 р. у Бюл. № 4 за 2002 р]. У цьому пристрої розділення часток відбувається за рахунок різниці співвідношення їх ваги і сили аеродинамічного опору. Але цей пристрій має й недоліки, сутність яких полягає у наступному. Знакозмінний і вільний режим роботи каскаду струменів невідворотно призводить до періодичного, нестабільного у часі і просторі виникнення 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, у кінцевому підсумку, призводить до розмикання (розриву) каскаду струменів у будь-якому випадковому місці, що ще більше підсилює зворотну течію у цій зоні і як результат інтенсифікує змішування. Крім того, розмикання сприяє зриву генерації (припиненню коливального процесу), що помітно знижує якість сепарування, наближаючи його до якості сепарування звичайно віялкою. Найбільш близьким за своєю суттю та ефекту, що досягається, і який приймається за прототип, є пристрій для сепарування сипучої суміші у текучому середовищі, який містить бункер з віброкотком, встановлений під ними генератор струменів, з розташованими одне під одним і під гострим кутом до вертикалі плоскими соплами, висота поперечних перерізів яких, крок і кут установлення збільшуються зверху донизу, який зв'язаний з джерелом подачі повітря під тиском та охоплений боковими стінками, і збірники фракцій, причому кожна пара суміжних сопел оснащена резонансною камерою, сполученою з їх міжсопловим простором. Крім того, камери оснащені пристроєм для регулювання їх об'єму, причому відношення висоти поперечного перерізу сопел до кроку їх встановлення знаходиться в межах 0,2-0,25, а відношення крайнього верхнього та крайнього нижнього кутів встановлення сопел - 0,65-0,75 [див. пат. України № 60254 з класу В 07 В 4/02, А 01 F опублікований 15.07.2005 р. у Бюл. № 7 за 2005 p.]. Використання каскаду плоских струменів для процесу сепарування, безумовно, забезпечує достатню якість розділення сипучої суміші на фракції, але лише у тому випадку, коли зазначений каскад струменів знаходиться в автоколивальному режимі взаємодії один з одним на частоті першої гармоніки. Але утворення автоколивального режиму потребує оснащення пристрою резонансними камерами, що, природно, ускладнює пристрій. До того ж, для точного виходу на резонанс, резонансні камери оснащені регуляторами їх об'єму, а для виключення можливості виникнення автоколивань на частотах вищих гармонік спонукає досить точно витримувати крок та кути встановлення сопел. Отже, сепарування сипучої суміші у текучому середовищі забезпечує потребує суттєвого ускладнення пристрою та його обслуговування, зокрема, регулювання об'єму резонансних камер, що і його конструктивним недоліком. В основу корисної моделі поставлена задача створення пристрою для сепарування сипучої суміші у текучому середовищі, який би забезпечував підвищення якості сепарування за рахунок досягнення більш глибокої турбулентності та спрощення обслуговування за рахунок самонастроювання системи шляхом оптимізації аеродинамічного діяння на частки початкового матеріалу через попередній перевід течії кожного струменя у режим розвиненої турбулентності, що виключає часткове змішування кінцевого матеріалу та забезпечує підвищення якості сепарування при багатофракційному розділенні часток неправильної форми. 1 UA 104189 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Поставлена задача вирішується тим, що в відомому пристрої для сепарування сипучої суміші у текучому середовищі, який містить бункер з вібролотком, встановлений під ним генератор, з розташованими одне під другим та під гострим кутом до вертикалі плоскими соплами, висота поперечних перерізів яких, крок і кут установлення збільшуються зверху донизу, який пов'язаний з джерелом подачі повітря під тиском та охоплений боковими стінками, і збірники фракцій, згідно з корисною моделлю, кожне сопло наділено прямокутною жорсткою стінкою, що примикає до нього зверху за всією шириною. При цьому розмір ширини жорсткої стінки складає не менше трьох розмірів висоти поперечного перерізу сопла примикання, а співвідношення кроку встановлення сопел і висоти поперечного перерізу верхнього відносно до нього сопла складає не менше чотирьох. Відмітною особливістю запропонованого пристрою для сепарування сипучої суміші у текучому середовищі є використання ефекту двобічного розширення струменя після плоского сопла, при якому, при великих ступенях розширення, викривлення осі струменя досягає максимуму і не змінюється з зростанням ступеня розширення (збійна форма течії струменя). Це дозволяє співвідношення циркуляційних зон зберігати постійними, тобто число Рейнольда не впливає на розміри циркуляційних зон, а тому й не виникає необхідності у будь-якому регулюванні. Технічним результатом корисної моделі є можливість спростити пристрій для сепарування через новий підхід до формування каскаду плоских струменів та вилучити з його конструкції низку вузлів й деталей за рахунок автоматичного утворення самонастроювальної системи. При цьому якість розділення матеріалу при багатофракційному розшаруванні по масі, густоті або питомій вазі не тільки не зменшується, а, навпаки, збільшується. Отже, зміна принципу формування каскаду плоских струменів тягне за собою суттєве спрощення пристрою без погіршення його техніко-експлуатаційних властивостей, тобто зі збереженням якості багатофракційного 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. Таким чином, уся сукупність суттєвих ознак запропонованого рішення забезпечує досягнення поставленої задачі. Подальша суть корисної моделі пояснюється ілюстративним матеріалом, на якому зображено наступне: фіг. 1 - схема заявленого пристрою для сепарування сипучої суміші у текучому середовищі, що заявляється; фіг. 2 - переріз по А-А фіг. 1 (переріз сопла). Пристрій для 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, що являє собою замкнутий об'єм з набором ряду плоских сопел 4. Кількість останніх залежить від потрібної продуктивності пристрою, але не може бути менше трьох. Висота поперечного перерізу сопел h, кут α їх установлення до вертикалі та крок Z між соплами збільшуються зверху донизу. Кожне сопло 4 оснащено жорсткою стінкою 5, що примикає до нього зверху за всією шириною. При цьому, як вже було сказано вище, розмір ширини жорсткої стінки 5 складає не менш трьох розмірів висоти поперечного перерізу сопла 4 примикання, а співвідношення кроку встановлення сопел 4 і висоти поперечного перерізу верхнього відносно до нього сопла 4 складає не менш чотирьох. До генератора 3 з боку сопел 4 прилягають збірники фракцій 6. Бокові краї сопел 4 та міжсоплові простори охоплені боковими стінками 7 для виключення підсмоктування повітря з атмосфери, що неминуче призводить до зриву генерації. Генератор 3 зв'язаний з джерелом подачі повітря під тиском Р. Запропонований пристрій працює в такий спосіб. Спочатку провадять гравітаційне подавання часток сипучої суміші з бункера 1 за допомогою вібролотка 2. На частки суміші, що знаходяться у вільному падінні, діють під гострим кутом до вертикалі каскадом плоских струменів (показані пунктиром) у режимі розвиненої турбулентності генератора 3, яка утворюється завдяки викривленню струменів під час їх розширення у соплах 4, а наявність жорсткої стінки 5 визначеного розміру забезпечує формування циркуляційних зон різними за розмірами. Синхронність роботи сопел 4 забезпечується правильним співвідношенням основних геометричних параметрів генератора 3, їх розмірів та кутами і відстанями розташування у пристрої. Після розділення на каскаді струменів частки опускаються в збірники фракцій 6. До технічних переваг запропонованого технічного рішення, у порівнянні з прототипом, отримують за рахунок підвищення якості сепарування сипучої суміші у текучому середовищі внаслідок досягнення більш глибокої турбулентності потоку струменів та спрощення конструкції 2 UA 104189 U 5 10 15 20 пристрою за рахунок отримання самонастроювальної системи внаслідок роботи пристрою у збійному режимі течії струменів. Після опису запропонованого пристрою для сепарування сипучої суміші у текучому середовищі, фахівцям у даній галузі знань повинно бути зрозумілим, що все вищеописане є лише ілюстративним, а не обмежувальним, будучи представленим даним прикладом. Численні можливі модифікації елементів пристрою, зокрема кількості сопел, їх розмір, можуть змінюватися залежно від вихідного сипкого матеріалу, що сепарується, та, зрозуміло, знаходяться в межах об'єму одного із звичайних і природних підходів в даній області знань і розглядаються такими, що знаходяться в межах об'єму запропонованого технічного рішення. Квінтесенцією запропонованого технічного рішення є те, що сепарування здійснюють каскадом струменів у режимі розвиненої турбулентності шляхом розширення їх по вертикалі до стуляння один з одним зі збійною або близькою до неї формою течії та утворенням на початку кожного міжструменевого простору всіх суміжних струменів не менш як двох циркуляційних зон, відмінних за величиною, що дозволяє утворити самонастроювальну систему та підвищити якість розділення на фракції сипку суміш, і саме ця обставина дозволила надбати запропонованому пристрою перераховані вище і інші переваги. Зміна запропонованого принципу формування каскаду струменів та режиму їх течії на інші, природно, обмежує спектр переваг, перерахованих вище, і не може вважатися новими технічними рішеннями в даній області знань, оскільки інше, подібне описаному пристрою, вже не вимагатиме будь-якого творчого підходу від конструкторів і інженерів, і не може вважатися результатами їх творчої діяльності або новими об'єктами інтелектуальної власності, відповідними до захисту охоронними документами. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 1. Пристрій для сепарування сипучої суміші у текучому середовищі, який містить бункер з вібролотком, встановлений під ним генератор, з розташованими одне під другим та під гострим кутом до вертикалі плоскими соплами, висота поперечних перерізів яких, крок і кут установлення збільшуються зверху донизу, та який пов'язаний з джерелом подачі повітря під тиском та охоплений боковими стінками, і збірники фракцій, який відрізняється тим, що кожне сопло оснащено прямокутною жорсткою стінкою, що примикає до нього зверху за всією шириною. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що розмір ширини жорсткої стінки складає не менше трьох розмірів висоти поперечного перерізу сопла примикання, а співвідношення кроку встановлення сопел і висоти поперечного перерізу верхнього відносно до нього сопла складає не менше чотирьох. 3 UA 104189 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4