Спосіб сепарації з додатковим очищенням зернового матеріалу

Реферат: Спосіб сепарації з додатковим очищенням зернового матеріалу, при якому здійснюють віброгравітаційне подання суміші матеріалу у зону аеродинамічного монотонно зростаючого діяння на них каскадом плоских струменів, відокремленням великих домішок та кінцевим розділенням на фракції. Великі домішки у суміші зернового матеріалу відокремлюють та спрямовують тільки у першу фракцію або у окремий бункер-накопичувач одним або декількома вібропотоками перед віброгравітаційним поданням суміші зернового матеріалу у зону аеродинамічного діяння. UA 118743 U (12) UA 118743 U UA 118743 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до способів 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 спосіб сепарації сипких матеріалів, у тому разі й зернового матеріалу, у текучому середовищі, при якому здійснюють гравітаційне подання часток, аеродинамічне монотонно зростаюче діяння на них під гострим кутом до вертикалі каскадом плоских струменів для розшарування сипкої суміші на окремі фракції, які гравітаційно, виходячи із зони аеродинамічного діяння, на них вільно падають вниз та потрапляють у відповідні збірники фракцій. Особливістю цього способу є те, що перед аеродинамічним діянням на частки суміші, течію кожного струменя переводять у режим розвиненої турбулентності шляхом розширення струменів за вертикаллю до стуляння однієї з іншою зі збійною чи близькою до неї формою течії не менш двох циркуляційних зон, відмінних одна друг дружки за величиною [див. 6 патент Російської Федерації № 2403096 з класів МПК В07В 4/02, В07В 11/00 опублікований 10.11.2010 року]. Основним суттєвим недоліком відомого способу сепарації 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 спосіб не забезпечує його попереднє очищення, а отже не має технологічної можливості отримання відсепарованого матеріалу необхідної якості. Найбільш близьким за своєю суттю та ефектом, що досягається, і який приймається за прототип, є спосіб сепарації з додатковим очищенням зернового матеріалу, при якому здійснюють віброгравітаційне подання часток матеріалу, аеродинамічне монотонно зростаюче діяння на них під гострим кутом до вертикалі каскадом плоских струменів для розшарування зернового матеріалу на окремі фракції, які, гравітаційно виходячи із зони аеродинамічного діяння, вільно падають на похилу решітку, та, проходячи крізь неї, потрапляють у відповідні збірники фракцій, а великі домішки рослинного походження залишаються на вказаній похилій решітці, з якої вони спрямовуються на межі збірників фракцій [див. патент України № 88528 з 6 класів МПК В07В 4/02, А01F 12/44, опублікований 25.03.2014 року у Бюл. № 6]. Основним недоліком відомого способу сепарації є низька якість кінцевого продукту, покликана неякісним розділенням на фракції зернового матеріалу. Наявність цього недоліку обумовлена тим, що зернини, після якісного розділення на фракції каскадом повітряних струменів, на шляху надходження у відповідні збірники фракцій, зіштовхуються з механічною перешкодою - решіткою. Оскільки прутки решітки розташовані досить близько один до одного (у противному випадку великі домішки будуть проходити поміж прутками), більша частина зернин, падаючи на прутки, будуть відскакувати від них у хаотичному порядку та потрапляти у інші збірники фракцій, ніж передбачено технологічними параметрами сепарації. У результаті цього відбувається змішування зернин і задача розділення зернової суміші на окремі фракції не буде повністю вирішеною, а отже відомий спосіб не забезпечує отримання кінцевого продукту сепарації належної якості. 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. Рішення поставленої задачі досягається тим, що у відомому способі сепарації з додатковим очищенням зернового матеріалу, при якому здійснюють віброгравітаційне подання суміші матеріалу у зону аеродинамічного монотонно зростаючого діяння на них каскадом плоских струменів, відокремленням великих домішок та кінцевим розділенням на фракції, згідно з корисною моделлю, великі домішки у суміші зернового матеріалу відокремлюють та спрямовують тільки у першу фракцію або у окремий бункер-накопичувач одним або декількома вібропотоками перед віброгравітаційним поданням суміші зернового матеріалу у зону аеродинамічного діяння. 1 UA 118743 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 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 зниження жорсткості прутків (консольні балки) та надання як окремим групам прутків, так й кожному з них автономного індивідуального коливального руху, незалежного 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 скріплення 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 підвищити пропускну здатність гребінки за рахунок більш повного використання її робочої площі внаслідок більш рівномірного розподілу по неї 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 цього 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, 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 спосіб сепарації з додатковим очищенням зернового матеріалу, отриманих завдяки внесеним змінам та зміні місцезнаходження очисного пристрою у сполучанні з переводом його з 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 запропонованого технічного рішення пояснюється ілюстративним матеріалом, на якому зображене наступне: фіг. 1 - вигляд збоку на аеродинамічний сепаратор з додатковим очищенням зернового матеріалу за допомогою якого здійснюється запропонований спосіб, поздовжній розріз; фіг. 2 - вузол додаткового очищення зернового матеріалу, вигляд в плані; фіг. 3 - поперечний переріз аеродинамічного сепаратора. Аеродинамічний сепаратор з додатковим очищенням зернового матеріалу містить бункер 1 для завантаженні 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 вигін 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 фракції 6 (І). У залежності від конкретних умов експлуатації, розмірів та продуктивності 2 UA 118743 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 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 реалізації запропонованого способу сепарації з додатковим очищенням зернового матеріалу. Зерновий матеріал, що підлягає сепаруванню, завантажують у бункер 1 аеродинамічного сепаратора, звідки він потрапляє на гребінку 7. Завдяки тому, що гребінка 7 знаходиться над віброкотком 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, звідки гравітаційно подається у сепарувальну камеру 5. Великі домішки залишаються на прутках 8 гребінки 7 та, завдяки її нахилом (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 (1) або у окремий бункер-накопичувач (не зображений) по відповідним напрямним каналом 11. Зерновий матеріал, що потрапив у сепараційну камеру 5, під діянням 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, IХ). Таким чином, запропонований у даному технічному рішенні 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, де він якісно, оскільки повністю відсутні перешкоди для дестабілізації діяння каскаду повітряних струменів на сипучу суміш, причому цей результат досягається без додаткових джерел енергії. Суттєва відмінність запропонованого способу сепарації з додатковим очищенням зернового матеріалу, від раніше відомих подібних технічних рішень, полягає у створені сприятливих спеціальних умов для одночасного очищення та сепарації зернової суміші з однієї технологічної 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 наділенням консольної ділянки гребінки одно- чи двоскатним каналом для відведення великих домішок за межи сепараційної камери, що дозволяє отримати високоякісний кінцевий продукт без будь-яких втрат. Жодний з відомих способів повітряної сепарації не може одночасно володіти всіма переліченими властивостями, оскільки, або для їх реалізації використовуються 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 діяння на зернову суміш, оскільки створюють перешкоду для течії повітряних потоків із заданими параметрами (наприклад, див. патенти RU2401704, SU1 176976), або взагалі не забезпечують очищення сипучих суміші через відсутність у складі пристроїв для очищення як таких, що дозволяє їх вважати нездатними забезпечити отримання кінцевого продукту потрібної якості у відповідності до вимог технічних умов. Пропоноване технічне рішення перевірене на практиці та реалізоване у конструкціях номенклатурного ряду аеродинамічних сепараторів серії САД (Сепаратор АероДинамічний), що виготовляються ТОВ "НВФ "Аеромех". До технічних переваг запропонованого технічного рішення, у порівнянні з прототипом, можна віднести наступне: підвищення якості процесу сепарування за рахунок запобігання потрапляння 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 118743 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 діяння 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 технічного рішення, у порівнянні з використанням прототипу, 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 Спосіб сепарації з додатковим очищенням зернового матеріалу, при якому здійснюють віброгравітаційне подання суміші матеріалу у зону аеродинамічного монотонно зростаючого діяння на них каскадом плоских струменів, відокремленням великих домішок та кінцевим розділенням на фракції, який відрізняється тим, що великі домішки у суміші зернового матеріалу відокремлюють та спрямовують тільки у першу фракцію або у окремий бункернакопичувач одним або декількома вібропотоками перед віброгравітаційним поданням суміші зернового матеріалу у зону аеродинамічного діяння. 4 UA 118743 U 5 UA 118743 U Комп’ютерна верстка О. Гергіль 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 6