Аеродинамічний сепаратор “сад” з додатковим очищенням зернового матеріалу

Реферат: Сепаратор з додатковим очищенням зернового матеріалу за допомогою пруткового пристрою містить бункер з вібролотком, встановлений під ним генератор каскаду повітряних струменів, пневматично пов'язаний з джерелом подання повітря під тиском, та сепараційну камеру, під якою розташовані збірники фракцій. Прутковий пристрій виконаний у вигляді гребінки, прутки якої мають різну довжину або жорсткість, мають кінцевій вигин догори, встановлені консольно на початку віброкотка поміж ним та виходом з бункера, та обладнані біля вільних кінців збірником великих домішок, виконаним у вигляді одно- чи двоскатного віброканалу, сполученого зі збірником першої фракції. UA 119017 U (12) UA 119017 U UA 119017 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до пристроїв для повітряного сепарування сипких матеріалів та може бути використана, переважно, у сільському господарстві для очищення та сортування насіння злакових, трав'яних та інших культур на селекційних станціях, у фермерських господарствах, у борошномельному та комбікормовому виробництві, а також у інших галузях народного господарства для розділення забруднених сипких матеріалів на окремі фракції. З рівня техніки відомий аеродинамічний сепаратор для сепарації сипких матеріалів, який містить бункер з віброкотком, встановлений під ним генератор каскаду повітряних струменів, пневматично пов'язаний з джерелом подачі повітря під тиском, та сепараційну камеру, під якою 6 розташовані збірники фракцій [див. патент Російської Федерації № 2403096 з класів МПК В07В 4/02, В07В 11/00 опублікований 10.1 1.2010 року]. Основним суттєвим недоліком відомого сепаратора є те, що у процесі розділення сипучої суміші неможливо вилучати з неї великі домішки рослинного походження, зокрема фрагменти колосків, кореневих систем, стеблин, соломи, листя тощо. Вказані домішки мають досить великий аеродинамічний опір (парусність). Отже, навіть маючи велику вагу, інколи перевищуючу масу зернин у декілька разів, вони (домішки), замість потрапляння у перший збірник фракцій, призначений для важких та великих домішок, підхоплюючись потоком повітря, пересуваються повітряними струменями уздовж сепараційної камери та потрапляють у збірники фракцій, призначених для вже відсепарованого матеріалу. Тобто, при сепаруванні зернового матеріалу, відомий сепаратор не забезпечує його попереднє очищення, а, отже, не має технологічної можливості отримання відсепарованого матеріалу необхідної якості. Основним суттєвим недоліком відомого сепаратора є невдосконаленість йог конструкції. Це пов'язано з тим, що у конструкції сепаратора відсутній вузол, здатний попередньо вилучати з сипкого матеріалу великі домішки, які містяться в ньому, особливо, рослинного походження. Найближчим аналогом заявленого пристрою є аеродинамічний сепаратор з додатковим очищенням зернового матеріалу, який містить бункер з віброкотком, встановлений під ним генератор каскаду повітряних струменів, пневматично пов'язаний з джерелом подання повітря під тиском, та сепараційну камеру, під якою розташовані збірники фракцій, а також всередині сепараційної камери над збірниками фракцій розташований пристрій для очищення зернового матеріалу, виконаний у вигляді двоскатної збірної пруткової решітки, консольні кінці гілок робочих органів якої вільно спираються на опорні поворотні вали з чистиками, розташованими у проміжках поміж сусідніми гілками робочих органів, причому кожна гілка являє собою прямолінійний пруток з гачком на одному кінці, за допомогою якого гілка надягається на центральну вісь двоскатної решітки, а також відстань поміж гілками у наборі робочого органу може змінюватися за допомогою шайб. Кут нахилу гілок робочих органів може змінюватися шляхом переміщення у вертикальному напрямі центральної осі решітки або горизонтального 6 переміщення поворотних валів у різні боки [див. патент України № 87489 з класів МПК В07В 4/02, А01F 12/44 опублікований 10.02.2014 року у Бюл. № 3]. Основним недоліком відомого аеродинамічного сепаратора є поступове зниження продуктивності у процесі експлуатації внаслідок невдосконаленості його конструкції. Наявність вказаного недоліку пояснюється наступним. Решітка для очищення зернового матеріалу від домішок знаходиться у статичному стані, що сприяє забрудненню міжпруткового простору сумірними з ним домішками й так званими "вершниками" (ламана солома, V-подібні фрагменти колосків тощо), що поступово знижує пропускну здатність решітки, а отже, й продуктивність сепаратора у цілому. Крім того, оскільки периметр решітки жорсткий, ймовірність заклинювання зернин поміж прутками залишається досить високою, а чистики розташовані тільки лише у торці решітки, отже, здатні очищати не більш 5 % робочої площі решітки, що ще у більшому ступені знижує продуктивність сепаратора, а також вимушує періодично зупиняти його роботу задля профілактичного очищення решітки. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення якості сепарування зернового матеріалу за рахунок вилучення з нього великих домішок ще до моменту входження сипучої суміші у зону аеродинамічного діяння шляхом використання замість решітки гребінки зміненої конструкції та зміни просторової орієнтації гребінки, а також переводу її роботи із статичного стану у динамічний. Поставлена задача вирішується тим, що в аеродинамічному сепараторі з додатковим очищенням зернового матеріалу за допомогою пруткового пристрою, що містить бункер з вібролотком, встановлений під ним генератор каскаду повітряних струменів, пневматично пов'язаний з джерелом подання повітря під тиском, та сепараційну камеру, під якою розташовані збірники фракцій, згідно з корисною моделлю, прутковий пристрій виконаний у вигляді гребінки, прутки якої мають різну довжину або жорсткість, мають кінцевій вигин догори, встановлені консольно на початку віброкотка поміж ним та виходом з бункера, та обладнані біля 1 UA 119017 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вільних кінців збірником великих домішок, виконаним у вигляді одно- чи двоскатного віброканалу, сполученого зі збірником першої фракції. Завдяки використанню гребінки (вузла з відкритим (вільним) контуром) у поєднанні з різною довжиною або жорсткістю прутків, замість решітки (вузла з жорстким контуром) з'являється технічна можливість знизити жорсткість прутків (консольні балки) та надати, як окремим групам прутків, так й кожному з них автономний індивідуальний коливальний рух, незалежний від амплітуди та частоти коливання інших прутків. При такому варіативному коливанні кожного прутка гребінки повністю виключається можливість заклинювання між ними часток зернового матеріалу, що сепарується, що дозволяє забезпечити стабільну пропускну здатність гребінки у процесі всього часу роботи аеродинамічного сепаратора, тобто забезпечити безперервність процесу сепарування суміші зернового матеріалу з однаковою продуктивністю отримання готового кінцевого продукту незалежно від тривалості роботи аеродинамічного сепаратора. Завдяки розміщенню гребінки над віброкотком та скріпленню її з ним з'являється технічна можливість перевести її (гребінку) із статичного пасивного стану у активний динамічний стан, надавши їй коливального руху. Це сприятиме підвищенню якості відокремлення непрохідних великих домішок від суміші зернового матеріалу та підвищенню пропускної здатності гребінки за рахунок більш повного використання її робочої площі внаслідок більш рівномірного розподілу по ній зернового матеріалу. При цьому коливання гребінки у цьому випадку забезпечується самим вібролотком, тобто без додаткового приводу. Завдяки тому, що гребінка встановлена вище входу у сепараційну камеру та розташована безпосередньо над віброкотком, вона не перешкоджає гравітаційному падінню зернового матеріалу у сепараційну камеру, тобто очищений від домішок потік зернового матеріалу залишається стабільним та потрапляє у зону аеродинамічного діяння з віброкотка. Крім того, завдяки винесенню гребінки за межі сепараційної камери виключається можливість впливу цього вузла очищення на аеродинамічні властивості каскаду повітряних струменів та утворення зон турбулентності, що сприяє незмінному, стабілізованому та з високою якістю розділенню зернового матеріалу на окремі фракції. Завдяки наявності кінцевих вигинів догори кінців прутків гребінки відбувається гальмування часток зернового матеріалу, що "проскочили" до консольного краю гребінки, а отже й можливе їхнє потрапляння у перший збірник фракцій разом з великими домішками, що, у підсумку, дозволяє здійснювати процес сепарування зернового матеріалу без втрат якісних зернин. Завдяки тому, що біля вільних консольних кінців прутків гребінки розташований збірник великих домішок, виконаний у вигляді одно- чи двоскатного каналу, процес спрямування відібраних великих домішок відбувається ще до входу у сепараційну камеру. Завдяки тому, що збірник великих домішок виконаний у вигляді одно- чи двоскатного каналу, процес виведення великих домішок відбувається автоматично (вільне сковзання по скату), без використання для цього додаткового приводу. Зрозуміло, що відведення великих домішок може здійснюватися не тільки у збірник першої фракцій, але й у окремий бункер-накопичувач домішок, якщо в цьому виникне необхідність. Таким чином, сукупність усіх вищеописаних суттєвих ознак, що характеризують заявлений аеродинамічний сепаратор з додатковим очищенням зернового матеріалу, отриманих завдяки внесеним конструктивним змінам та зміні місцезнаходження очисного пристрою в сполучанні з переводом його зі статичного стану у динамічний, а також оснащенню пристроєм для відведення великих домішок перед сепараційною камерою, дозволяє досягти бажаного технічного результату, що виражається у стабілізації, підвищенні продуктивності та якості сепарації зернового матеріалу без будь-яких втрат зерна. Подальша суть запропонованої корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких зображене наступне: фіг. 1 - вигляд збоку на запропонований аеродинамічний сепаратор з додатковим очищенням зернового матеріалу, поздовжній розріз; фіг. 2 - вузол додаткового очищення зернового матеріалу, вигляд в плані; фіг. 3 - поперечний переріз запропонованого аеродинамічного сепаратора. Запропонований аеродинамічний сепаратор з додатковим очищенням зернового матеріалу містить бункер 1 для завантаження зернового матеріалу, що підлягає сепаруванню, з віброкотком 2, встановлений під ними генератор 3 каскаду повітряних струменів, який пов'язаний з джерелом 4 подання повітря під тиском у генератор 3, та сепараційну камеру 5. Під сепараційною камерою 5 розташовані збірники фракцій 6 (І, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX). На початку віброкотка 2, між ним та виходом з бункера 1 встановлена гребінка 7, консольні вільні прутки 8 якої мають різну довжину або жорсткість, а також мають кінцевий вигин 9 догори. Під вільними консольними кінцями прутків 8 гребінки 7 розташований збірник великих домішок, виконаний у вигляді двоскатного каналу 10, що сполучається зі збірником першої 2 UA 119017 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 фракції 6 (І). У залежності від конкретних умов експлуатації, розмірів та продуктивності аеродинамічного сепаратора, канал 10 може бути виконаний односкатним, а також він може бути спрямований у окремий бункер-накопичувач великих домішок (цей варіант виконання сепаратора не показаний через зрозумілість). Принцип роботи запропонованого аеродинамічного сепаратора з додатковим очищенням зернового матеріалу полягає у наступному. Зерновий матеріал, що підлягає сепаруванню, завантажують у бункер 1 аеродинамічного сепаратора, звідки він потрапляє на гребінку 7. Завдяки тому, що гребінка 7 знаходиться над вібролотком 2 та жорстко пов'язана з ним, останній, коливаючись сам, приводить гребінку 7 також у коливальний рух. При цьому, завдяки тому, що прутки 8 гребінки 7 закріплені консольно (відкритий контур), а також мають різну довжину або жорсткість, кожний з них коливається автономно зі своєю індивідуальною амплітудою та частотою коливань. Зерновий матеріал, проходячи через гребінку 7, що коливається, розшаровується, та його частинки (зернини), за виключенням великих домішок, потрапляють на віброкоток 2 та звідти гравітаційно подається у сепарувальну камеру 5. Великі домішки залишаються на прутках 8 гребінки 7 та завдяки її нахилу (у відповідності з нахилом віброкотка 2) пересуваються до консольного краю гребінки 7, звідки потрапляють на двоскатний канал 10, по якому самостійно (скат) потрапляють у збірник першої фракції 6 (І) або у окремий бункер-накопичувач (не зображений) по відповідних напрямних каналах 11. Зерновий матеріал, що потрапив у сепараційну камеру 5, під дією каскаду повітряних струменів, що виходять з генератора 3, розділяється на окремі фракції повітряними потоками, які потрапляють у відповідні для них збірники фракцій 6 (II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX). Таким чином, запропоноване у даному сепараторі безперервне очищення зернового матеріалу без зниження продуктивності роботи аеродинамічного сепаратора приводить до отримання якісно нового технічного результату, у порівнянні з відомими аналогами, який виражається у повному попередньому очищенні зернового матеріалу від великих домішок на шляху його прямування у сепараційну камеру, оскільки повністю відсутні перешкоди для дестабілізації дії каскаду повітряних струменів на сипучу суміш, причому цей результат досягається без збільшення габаритних розмірів сепаратора та додаткових джерел енергії. Суттєва відмінність запропонованого аеродинамічного сепаратора з додатковим очищенням зернового матеріалу, від раніше відомих подібних сепараторів, полягає у створенні сприятливих спеціальних умов для одночасного очищення та сепарації зернової суміші з однієї технічної позиції. Вказані відмінності, у сукупності, забезпечуються вібрацією гребінки з різноманітними прутками, жорстким поєднанням її з віброкотком, розташуванням гребінки ще до входу у сепараційну камеру, та оснащенням консольної ділянки гребінки одно- чи двоскатним каналом для відведення великих домішок за межі сепараційної камери, що дозволяє отримати високоякісний кінцевий продукт без будь-яких втрат. Жодний з відомих аеродинамічних сепараторів не можуть одночасно мати всі перелічені властивості, оскільки до їх складу входять громіздкі очищувачі, які встановлюють над бункером (наприклад, див. патенти UA79394, UA79394), що призводить до непомірного зростання габаритів сепараторів, або пруткові очищувачі розташовані безпосередньо у сепараційній камері, порушуючи при цьому процес аеродинамічного впливу на зернову суміш, оскільки створюють перешкоду для течії повітряних потоків із заданими параметрами (наприклад, див. патенти RU2401704, SU1176976), або взагалі не забезпечують очищення сипучих суміші через відсутність у їх складі пристроїв для очищення як таких, що дозволяє їх вважати нездатними забезпечити отримання кінцевого продукту потрібної якості у відповідності до вимог технічних умов. Пропонований сепаратор перевірено на практиці та реалізовано у конструкціях номенклатурного ряду аеродинамічних сепараторів серії САД (Сепаратор Аеродинамічний), що виготовляються ТОВ "НВФ "Аеромех". До технічних переваг запропонованого сепаратора, у порівнянні з найближчим аналогом, можна віднести наступне: - підвищення якості процесу сепарування за рахунок запобігання потраплянню великих домішок у сепараційну камеру; - безперервність процесу очищення та сепарації за рахунок надання окремим елементам (пруткам) вузла очищення (гребінці) персональних коливальних рухів для виключення можливості заклинювання ними зернин зернового матеріалу, що очищується; - можливість надання гребінці коливального руху без додаткових витрат за рахунок того, що вона жорстко пов'язана з вібролотком; - можливість надання пруткам гребінки автономних коливальних рухів за рахунок того, що вони мають різну довжину або жорсткість; 3 UA 119017 U 5 10 15 - стабільність перепускної здатності гребінки за рахунок виключення заклинювання зернин зернового матеріалу поміж її прутками; - збільшення перепускної здатності гребінки за рахунок розподілу під впливом вібрації зернового матеріалу за всією її поверхнею; - стабілізація дії каскадом повітряних струменів на зерновий матеріал за рахунок винесення гребінки за межі сепараційної камери; - відсутність втрат зернового матеріалу за рахунок наявності кінцевих вигинів догори на прутках гребінки, які забезпечують гальмування зернин матеріалу, що "проскочили" до консольного кінця гребінки; - можливість автоматичного відведення великих домішок ще до входу у сепараційну камеру за рахунок наявності одно- або двоскатного каналу, сполученого з першим збірником фракцій. Економічний ефект від впровадження запропонованого сепаратора, у порівнянні з використанням найближчого аналога, отримують за рахунок підвищення якості готового продукту, збільшення його виходу внаслідок відсутності втрат, зниження витрат на очищення зернового матеріалу та вартості аеродинамічного сепаратора. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Сепаратор з додатковим очищенням зернового матеріалу за допомогою пруткового пристрою, що містить бункер з вібролотком, встановлений під ним генератор каскаду повітряних струменів, пневматично пов'язаний з джерелом подання повітря під тиском, та сепараційну камеру, під якою розташовані збірники фракцій, який відрізняється тим, що прутковий пристрій виконаний у вигляді гребінки, прутки якої мають різну довжину або жорсткість, мають кінцевій вигин догори, встановлені консольно на початку віброкотка поміж ним та виходом з бункера, та обладнані біля вільних кінців збірником великих домішок, виконаним у вигляді одно- чи двоскатного віброканалу, сполученого зі збірником першої фракції. 4 UA 119017 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5