Повітряний сепаратор

Реферат: UA 115172 U UA 115172 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до обладнання для розділення сипучих матеріалів в повітряному потоці, а саме до повітряних сепараторів, і може використовуватись на зерноочисних комплексах сільськогосподарських підприємств, елеваторах, борошномельних, круп'яних і олійних виробництвах для очистки зерна від домішок і розділення продуктів лущення круп'яних і олійних культур. Відомими аналогами є повітряні сепаратори із замкнутим циклом використання повітря, які складаються з приймально-розподільного пристрою, одної або двох замкнутих повітряних систем із пневмосепаруючими каналами, основної і додаткової осаджувальних камер з вивантажувальним шнеком в нижній частині і дросельною поворотною заслінкою, одного або двох рециркуляційних каналів, а також загального для основної і додаткової замкнутих повітряних систем діаметрального вентилятора. Відомим аналогом є повітряний сепаратор за патентом РФ № 2497605, дата публікації заявки 20.05.2012 року, бюл. № 14. Сепаратор складається із основної замкнутої повітряної системи, яка включає приймально-розподільний пристрій, основний пневмосепаруючий канал, основну осаджувальну камеру з дросельною поворотною заслінкою, основний рециркуляційний канал, шнек розміщений в нижній частині основної осаджувальної камери, і додаткової замкнутої повітряної системи, яка містить додатковий пневмосепаруючий канал з живильним механізмом, додаткову осаджувальну камеру, додатковий рециркуляційний канал, а також спільного для основної і додаткової замкнутих повітряних систем діаметрального вентилятора. Основна і додаткова замкнуті повітряні системи виконані незалежними одна від одної і мають спільну стінку, яка розділяє діаметральний вентилятор по довжині на дві ізольовані частини. Одна частина належить до основної замкнутої системи, друга частина належить до додаткової замкнутої повітряної системи. Шнек продовжено через загальну стінку в додаткову замкнуту повітряну систему, в якій гвинт шнека переходить в живильний механізм додаткової замкнутої повітряної системи. Вказаного типу повітряні сепаратори, крім очистки основних фракцій зерна в основній замкнутій повітряній системі, забезпечують незалежну контрольну обробку відібраної дрібної фракції зернової суміші (відходів) в окремій додатковій замкнутій повітряній системі, в результаті чого досягаються більш високі показники роботи і якість сепарації (очистки) зерна від домішок і розподілу (сепарації) продуктів лущення круп'яних і олійних культур. Однак, дані повітряні сепаратори мають і ряд недоліків. Так, при роботі додаткової замкнутої повітряної системи, частково, повторній очистці піддаються основні фракції зерна отримані після обробки в основній замкнутій повітряній системі, що приводить до додаткових енергетичних витрат і додаткового попадання зерна основних фракцій у непродуктивні відходи. Крім цього вказаного типу повітряні сепаратори мають недостатньо високу ступінь очистки (сепарації) продукту. Відповідно до технічних характеристик, повітряні сепаратори такого типу допускають попадання у відходи до 2-х, а на практиці і більше відсотків повноцінного продукту. При цьому досягти високого ступеня очистки продукту від сміттєвої домішки не вдається. А для видалення з відходів повноцінного продукту необхідно використовувати додаткове обладнання, що приводить до збільшення капітальних і поточних витрат на процес сепарації. Вказані недоліки не дозволяють досягти достатньо високих показників якості очистки зерна від сміттєвих домішок і ефективно провести процес розподілу (сепарації) продуктів лущення круп'яних і олійних культур. Але основним недоліком даного типу повітряних сепараторів, в порівнянні з іншими, є велика матеріало- і енергоємність, і відповідно висока кошторисна вартість такого обладнання. Найближчим аналогом до корисної моделі є пневматичний сепаратор за патентом України на корисну модель № 84551, опубліковано 25.10.2013 року, бюл. № 20. Сепаратор містить бункер з заслінкою, живильний лоток, пневмосепаруючий канал та осаджувальну камеру. При цьому, нижню частину живильного лотка виконано дугоподібною та направлено в сторону напрямку руху повітряного потоку, а напроти його нижньої кромки встановлено відбивну пластину. Пневмосепаратори даного типу прості в конструкції, мало затратні і надійні в експлуатації, мають низьку матеріалоємність і відповідно незначну кошторисну вартість, в цьому їх основна перевага. Але порядз цим вони мають і ряд недоліків. До основних недоліків вказаного типу повітряних сепараторів слід віднести низьку якість очистки зерна зумовлену одноразовою короткочасною дією повітряного потоку на зерно, відсутністю механізму регулювання параметрів повітряного потоку, а також малу продуктивність обладнання обумовлену конструктивними особливостями сепаратора. 1 UA 115172 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Так, однією з умов якісної очистки є постійна і рівномірна подача зерна в пневмосепаруючий канал, що в даній конструкції можна досягти тільки на малих подачах. Крім цього подача зерна і відповідно продуктивність вказаного пневмосепаратора обмежується зазором між нижньою кромкою живильного лотка і відбивною пластиною. Збільшення даного зазору і відповідно подачі зерна приведе до втрати ефекту "розшаровування". В такому разі, зерно і домішки будуть рухатись в пневмосепаруючому каналі загальним потоком за однією траєкторією, що в свою чергу різко зменшує ефективність очистки зерна і сепарації (розподілу) продуктів лущення круп'яних і олійних культур. Вказані недоліки не дозволяють досягти високих показників якості очистки зерна від сміттєвих домішок і ефективно провести процес розподілу (сепарації) продуктів лущення круп'яних і олійних культур, особливо на повітряних сепаратора великої продуктивності. В основу корисної моделі поставлена задача забезпечення високої якості очистки зерна і сепарації продуктів лущення круп'яних і олійних культур на пневмосепараторах різної продуктивності, в тому числі і великої, при відносній простоті їх конструкції, низькій матеріало-, енергоємності і невисокій, в порівнянні з аналогами, кошторисній вартості обладнання. Було проведено системний аналіз існуючих типів обладнання аеродинамічної сепарації сипучих продуктів, в тому числі і зерна, оброблено і проаналізовано дані отримані в процесі експериментальних досліджень різного типу пневматичних сепараторів, як власних досліджень так і досліджень відомих з наукових публікацій, на основі зібраних даних додатково проведено комп'ютерне моделювання процесів сепарації сипучих продуктів за допомогою сучасних програм типу "Autodesk Inventor Professional", "Solid Works" і на основі отриманих результатів визначено основні параметри і розроблено схему повітряного сепаратора з двома ступенями очистки продукту. Поставлена задача вирішується тим, що сепаратор складається з завантажувального бункера з механізмом регулювання подачі продукту, приймального бункера з не менше ніж одною скатною направляючою полицею для продукту на всю ширину бункера, пневмосепаруючого каналу з трикутною призмою в нижній частині по всій ширині каналу для регулювання, рівномірного розподілу, розсіювання повітряного потоку в зоні сепарації каналу і часткової зміни траєкторії руху зерна, отворами для надходження повітряного потоку в зони сепарації з механізмами регулювання його подачі, причому один отвір знаходиться в нижній частині каналу пневмосепарації, а інший в середній частині приймального бункера навпроти зони сходження продукту з нижньої скатної направляючої полиці, осаджу вальної камери з механізмом вивантаження продуктів сепарації (відходів) і вентилятора з механізмами регулювання параметрів повітряного потоку. Корисна модель пояснюється кресленням, де зображена схема повітряного сепаратора. Розроблений і зображений на кресленні повітряний сепаратор складається із завантажувального бункера 1 з механізмом регулювання подачі продукту 2, причому подача продукту здійснюється рівномірно по всій ширині приймального бункера 3, однієї або декількох скатних направляючих полиць 4 (на даній схемі зображено дві), які знаходяться в приймальному бункері 3 по всій його ширині і розміщені під кутом α (альфа) до горизонту, і які призначені для погашення за рахунок сил тертя кінетичної енергії продукту і відповідно збільшення часу перебування продукту в зоні сепарації і додаткового згладжування можливих піків нерівномірності подачі продукту в зону сепарації, причому кут α (альфа) рекомендується не більшим кута тертя продукту по матеріалу, з якого зроблена полиця. Крім цього приймальний бункер 3 додатково має скатну стінку 5, яка закінчується горизонтальною ділянкою 6 для додаткового вирівнювання руху і рівномірної подачі продукту в пневмосепаруючий канал 7, в нижній частині якого по всій ширині знаходиться отвір 8 для надходження повітряного потоку в зону сепарації з механізмом регулювання його подачі 9, інший отвір 10 для надходження повітряного потоку в зону попередньої сепарації з механізмом регулювання його подачі 11 знаходиться в приймальному бункері 3 в його середній частині; в нижній частині пневмосепаруючого каналу 7 з протилежної сторони до отвору 8 по всій ширині каналу розміщено трикутну призму 12 з кутом при вершині β (бета), який знаходиться в межах: β=(80…135)°, при цьому верхній кут λ (лямбда) призми знаходиться в межах: λ=(40…70)°, а висота призми h залежить від товщини каналу b і знаходиться в межах: h=(0,25…0,65)b, розміщення призми в пневмосепаруючому каналі регламентується відстанню s від вершини призми 12 до верхньої кромки отвору 8 і залежить від висоти d отвору 8, і завжди: s0,1d; пневмосепаруючий канал 7 у верхній частині переходить в осаджувальну камеру 13 з механізмом вивантаження продуктів сепарації (відходів) клапанного типу 14, за осаджувальною камерою розміщено вентилятор 15 з механізмами регулювання параметрів повітряного потоку частотного перетворювача 16 зміни частоти обертання електродвигуна вентилятора 15 і 2 UA 115172 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 механізму 17 регулювання площі поперечного перерізу надходження повітряного потоку до вентилятора. Корисна модель працює таким чином. Продукт (зерно) подається в завантажувальний бункер 1, звідки через механізм регулювання подачі продукту 2 подається на систему скатних направляючих полиць 4 приймального бункера 3. Скатні полиці за рахунок сил тертя гасять кінетичну енергію продукту, при цьому проходить вирівнювання, згладжування нерівномірної подачі продукту і в кінцевому випадку рівномірний, поступальний рух його в зону сепарації. Сепарація продукту проходить в два етапи. Перший етап, попередня очистка продукту, проходить в приймальному бункері 3 і частково у верхній частині пневмосепаруючого каналу 7. Продукт із скатних полиць 4 потрапляє в повітряний потік, що має напрям руху від отвору 10 до вентилятора 15, при цьому легкі домішки захоплюються повітряним потоком і через пневмосепаруючий канал 7 виносяться в осаджувальну камеру 13. Під час попередньої сепарації, крім очистки продукту, за рахунок аеродинамічних сил проходить кінцеве вирівнювання подачі продукту в зоні сепарації і продукт рівномірно розподіляється по поперечному перерізу каналу 7. Тобто, по завершенню першого етапу очистки продукт рівномірно в звішеному стані надходить на другий етап сепарації кінцеву очистку в середній і нижній частині пневмосепаруючого каналу 7. В середній частині каналу 7 продукт рівномірно по всьому об'єму каналу обробляється (продувається) повітряним потоком, який надходить пневмосепаруючим каналом з отвору 8. Кінцева очистка продукту від сміттєвої домішки проходить в нижній частині пневмосепаруючого каналу 7 в зоні між вершиною з кутом β (бета) трикутної призми 12 і протилежною їй стінкою каналу 7. Параметри і розміщення призми 12 в зоні сепарації каналу 7 визначені в результаті обробки отриманих експериментальних даних і аналізу проведеного комп'ютерного моделювання. Повітряний потік, що надходить через отвір 8, має найбільшу швидкість в зоні сепарації, яка знаходиться між вершиною з кутом β (бета) трикутної призми 12 і протилежною їй стінкою пневмосепаруючого каналу 7 - це зона кінцевої, контрольної сепарації (очистки) продукту (зерна). Очищений продукт під дією гравітаційних сил виводиться з пневмосепаруючого каналу 7 і надходить для подальшої обробки в інші машини або бункери зберігання. Під час проведення процесу сепарації (очистки) продукту в повітряному сепараторі регулювання параметрів повітряного потоку в загальному випадку здійснюється шляхом зміни швидкості обертання вентилятора 15 за рахунок зміни частоти обертання електродвигуна вентилятора частотним перетворювачем 16 і шляхом перекривання частини площі отвору, через який надходить повітряний потік до вентилятора механізмом регулювання повітряного потоку 17. Крім цього в кожній зоні сепарації параметри повітряного потоку регулюються окремо. В зоні попередньої сепарації (очистки) продукту, на першому етапі очистки регулювання подачі повітря здійснюється механізмом 11 шляхом перекривання частини площі отвору 10, через який надходить повітряний потік в зону сепарації, на другому етапі механізмом 9 шляхом перекривання частини площі отвору 8, через який надходить повітряний потік в пневмосепаруючий канал 7. Таким чином, в порівнянні з існуючими аналогами, запропоноване технічне рішення повітряного сепаратора забезпечує більш якісну двоетапну сепарацію (очистку) сипучих продуктів від сміттєвої домішки, в тому числі і високу якість очистки зерна і сепарацію продуктів лущення круп'яних і олійних культур на пневмосепараторах різної продуктивності, в тому числі і великої, з високою економічною ефективністю процесу при відносній простоті їх конструкції, низькій матеріало-, енергоємності і невисокій, в порівнянні з аналогами, кошторисній вартості розробленого обладнання. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 60 1. Повітряний сепаратор, що складається з завантажувального бункера з механізмом регулювання подачі продукту, приймального бункера з однією і більше скатною направляючою полицею для продукту, пневмосепаруючого каналу, отворів для надходження повітряного потоку в зони сепарації з механізмами регулювання його подачі, осаджувальної камери з механізмом вивантаження продуктів сепарації (відходів) і вентилятора з механізмами регулювання параметрів повітряного потоку, який відрізняється тим, що один отвір розміщений в середній частині приймального бункера навпроти зони сходження продукту з нижньої скатної направляючої полиці, інший отвір знаходиться в нижній частині каналу сепарації навпроти трикутної призми нижче її вершини на відстань s, яка завжди: s0,1d, де: s - відстань від вершини призми до верхньої кромки отвору; 3 UA 115172 U 5 10 d - висота отвору. 2. Повітряний сепаратор за п. 1, який відрізняється тим, що в нижній частині каналу сепарації по всій його ширині з протилежної сторони до отвору розміщено трикутну призму з кутами, параметри яких знаходяться в межах: кут при вершині =80°…135°; верхній кут призми =40°…70°, причому висота призми залежить від товщини каналу сепарації і знаходиться в межах: h=(0,25…0,65)b, де: h - висота призми; b - товщина каналу сепарації. 3. Повітряний сепаратор за п. 1, який відрізняється тим, що скатні направляючі полиці розміщені під кутом α до горизонту, який не перевищує кут тертя продукту по матеріалу, з якого зроблені полиці. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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