УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОТОВКИ СЕМЯН К ХРАНЕНИЮ Российский патент 1994 года по МПК A01F25/00 A01F12/44 B65G53/20 

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике для подготовки семян (зерна) к хранению, в частности относится к устройствам типа "Аэрожелоб" и реализуется в передвижном (на комбайне) и стационарном вариантах.

Известны устройства, основанные на использовании схемы, включающей воздушный канал с газопроницаемой рабочей поверхностью, вентилятор, соединенный в ряде случаев с воздухоподогревающим агрегатом.

Например, в "Справочнике по сушке и активному вентилированию зерна авт. Мельник Б. Е. , Малин Н. И. , М. "Колос", 1980, с. 130 описана "Стационарная вентиляционная установка СВУ-2", содержащая ряд попарно объединенных пневмоканалов прямоугольного сечения, накрытых в верхней части щитами. Между стенками каналов и щитами образованы щели для прохода воздуха. Каналы с одного из торцов попарно подключены к одному напорному вентилятору через общий переходный патрубок и образуют секцию. Ряд таких секций заполняет складское помещение.

Привозимые семена выгружаются на щиты, образуя насыпь, которую пронизывает воздух под давлением, выходящий из щелей между стенками канала и щитами.

Устройства такого рода можно использовать только в стационарном варианте для поддержания заданных при хранении параметров насыпи семенного зерна. В этих устройствах затруднено равномерное быстрое распространение воздуха по всей массе насыпи, особенно в начальный период хранения, что отражается на эффективности процесса. Кроме того, затруднена выгрузка насыпи после завершения обработки.

Известен "Аэрожелоб", принятый в качестве прототипа и описанный в книге Гафнера Л. А. и др. "Основы технологии приема, хранения и переработки зерна" М. "Колос", 1979, с. 126, рис. 43.

Аэрожелоб представляет собой открытый сверху прямоугольный канал, разделенный по высоте на две части перегородкой (диафрагмой) из металлического сита с чешуйками. Диафрагма установлена с уклоном 2 - 3^о, ее выходная часть соединена через разгрузочный патрубок, снабженный задвижкой с ленточным транспортером. Часть аэрожелоба, расположенная под диафрагмой, выполнена с переменным (уменьшающимся по ходу движения семян) сечением и служит воздухопроводом. Вход воздухопровода связан напорным патрубком (камерой) с вентилятором, противоположный конец воздухопровода имеет глухую торцовую стенку.

При использовании аэрожелоба для активного вентилирования семян задвижку разгрузочного патрубка плотно закрывают.

Привезенные семена насыпью загружают на диафрагму, включают вентилятор, воздух от которого из воздухопровода, проходя через отверстия диафрагмы, пронизывает насыпь и выходит непосредственно в атмосферу. Подсушенные семена выгружают на ленточный транспортер, открыв запорную задвижку, через разгрузочный патрубок.

Наличие уклона 2-3^о и воздушный напор в момент разгрузки способствуют перемещению семян.

Однако особенности известного технического решения не позволяют эффективно использовать аэрожелоб.

При поступлении семенного материала на начальный участок диафрагмы и постепенном сходе с конечного участка распределение материала по длине диафрагмы происходит неравномерно.

Основной задачей изобретения является создание условий, при которых воздушный поток распределялся бы по длине с учетом неравномерного распределения семенного материала. При этом одновременно решается задача повышения эффективности удаления избыточной влаги из обрабатываемой массы семенного материала.

Для решения указанной задачи устройство представляет собой аэрожелоб, содержащий воздухопровод с уменьшающимся от его входной части сечением, ограниченный нижней, боковыми и торцовой стенками и сверху газопроницаемой диафрагмой с отверстиями для прохода воздуха. При этом диафрагма установлена с уклоном по направлению движения семян.

Над диафрагмой выступают боковые стенки воздухопровода, который в свою очередь соединен с компрессором.

В отличие от прототипа днище воздухопровода расположено под углом α к горизонтальной плоскости, равным 10. . . 13^оС, а диафрагма расположена к этому днищу под углом β 2. . . 4^о. Кроме того, в воздухопроводе по его длине последовательно размещено несколько поворотных клапанов, преимущественно два. Причем отношение расстояния от начала воздухопровода до оси поворота первого и второго клапана l₁, l₂ к длине воздухопровода l равно 0,15. . . 0,22 и 0,58. . . 0,66 соответственно. При этом каждый клапан выполнен с возможностью изменения своей высоты за счет того, что он оборудован дополнительной поверхностью, телескопически соединенной с основной.

Дополнительным отличием является то, что начальный участок диафрагмы газоплотен, выступает в переходную камеру и расположен под загрузочным бункером под углом ε12. . . 15^о к днищу воздухопровода. Кроме того, чешуйки над отверстиями диафрагмы выполнены в виде прямоугольных уступов, сориентированных под углом γ10. . . 13^о к поверхности днища желоба, причем отношение длины уступа к его ширине находится в пределах 0,25. . . 0,6. Уступы расположены по длине диафрагмы поярусно, причем расстояние между ними в одном продольном ряду 15. . . 20 мм, а в поперечном 5. . . 7 мм. Кроме того, устройство отличается от прототипа тем, что оно снабжено теплогенератором, сопряженным с компрессором.

Совокупность существенных признаков изобретения необходима и достаточна для решения поставленной задачи. Проверка опытного образца устройства показала, что семенной материал во всех фазах работы устройства активно и равномерно обрабатывается воздушным потоком, что повышает эффективность процесса подготовки семенного зерна к хранению.

Сочетание найденных и заявляемых углов установки элементов устройства (днища воздухопровода, диафрагмы и ее элементов) обеспечивает такое распределение воздуха в устройстве и такую его динамику, при которой семенной материал может обрабатываться также в режиме псевдоожижения при непрерывном движении по наклонной поверхности. При этом переводу в состояние псевдоожижения способствуют и особенности исполнения поверхности диафрагмы.

Начальный (разгонный) участок диафрагмы, находящийся под загрузочным бункером, обеспечивает начальную скорость и распределение материала по основной поверхности с учетом аэродинамики. Расположение уступов, сочетание их конфигурации и площади с конфигурацией и площадью "глухих" участков диафрагмы между ними задает характер перемещения семян по поверхности, наивыгоднейшим образом обеспечивающий контакт с воздушным потоком. Семена получают сложную траекторию перемещения, при этом постоянно обдуваются воздухом, т. к. часть поверхности (до 50% ) каждого уступа расположена как бы в створе двух смежных вышерасположенных отверстий.

Наличие клапанов в воздухопроводе, их расположение и особенности исполнения необходимы для обеспечения работы устройства, начиная с момента загрузки диафрагмы материалом до вывода всего устройства в конечный рабочий режим. При этом при помощи клапанов возможно регулировать режим вентиляции, воздействуя в некоторой степени на распределение воздуха в воздухопроводе, например при сбоях в подаче материала на диафрагму. Клапаны в рабочем положении разделяют воздухопровод и диафрагму на отсеки переменного объема. В начальный период работы при постепенном заполнении диафрагмы семенами при помощи первого клапана производится обработка слоя над начальным участком воздухопровода и после придания слою текучести происходит как бы эстафетная передача слоя в зону воздействия другого клапана при плавном "отслеживании" процесса клапанами до полного включения диафрагмы в работу по всей длине.

Введение теплогенератора в устройство необходимо для создания заданного теплового режима обработки семенного материала.

Вся совокупность существенных признаков изобретения необходима и определена эмпирически.

Изобретение соответствует критериям "новизна" и "Изобретательский уровень", поскольку проделанный поиск по патентной и научно-технической литературе не выявил другого известного технического решения, тождественного или эквивалентного заявляемому. Вместе с тем изобретение не вытекает однозначно из известного уровня техники.

В частности не обнаружено каких-либо сведений, касающихся заявленных особенностей установки днища устройства, диафрагмы, уступов, клапанов.

Обеспечиваемый в устройстве характер распределения воздуха в зависимости от состояния обрабатываемого слоя семян позволяет быстро и эффективно готовить семена к хранению, выводить из них легкие примеси (полову).

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - участок диафрагмы, вид сверху; на фиг. 3 - участок продольного разреза диафрагмы, вид сбоку.

Изобретение может быть реализовано в стационарном и передвижном вариантах, например прицепным к комбайну.

Рассмотрим осуществление изобретения на примере стационарной установки производительностью 10 т/ч.

Устройство содержит (фиг. 1) желоб 1 длиной 12 м, шириной 2 м. В нем размещена диафрагма 2 с площадью газопроницаемой части 24 м². Под диафрагмой выполнен воздухопровод 3 с уменьшающимся по длине поперечным сечением. В частности, при неизменной ширине высота воздухопровода 3 в начальной части с 827 мм уменьшается на конечном участке до 100 мм. Днище воздухопровода 3 установлено под углом α12^о44' к горизонтальной плоскости, а диафрагма 2 расположена под углом β2^о50' по отношению к этому днищу. Желоб 1 с боков ограничен стенками, которые выступают над диафрагмой на высоту 340 мм. Диафрагма 2 опирается на боковые стенки через закрепленные вдоль них полки, а на днище - через стойки, выполненные из прутка диаметром 16 мм. Желоб 1 воздухопроводом 3 сообщен с компрессором 4 посредством переходной камеры 5, которая имеет прямоугольную форму поперечного сечения. Верхняя стенка камеры 5 образована начальным участком диафрагмы 2, который выполнен сплошным и установлен под углом к днищу желоба 1, равным 12^о16'. Часть диафрагмы 2, расположенная над воздухопроводом 3, набрана из состыкованных между собой сит размерами 1250х500 мм.

Поверхность диафрагмы имеет воздухопроводящие отверстия 6 (фиг. 2, 3) с площадью входного створа 72 мм² и выходного - 12 мм². Выходной створ отверстий образован уступами 7, представляющими собой прямоугольные площадки шириной 12 мм и длиной 6 мм, расположенными под углом γ12^о44' по отношению к поверхности днища (фиг. 3).

Уступы 7 в одном продольном ряду расположены через 19 мм, в поперечном - через 6 мм. Таким образом, каждый нижерасположенный уступ 7 половиной своей поверхности лежит в створе двух соседних вышерасположенных уступов (фиг. 2). Верхнее ребро уступов 7 притуплено для предотвращения травмирования семян. Отверстия 6 диафрагмы 2 представляют собой своеобразные конфузоры. В воздухопроводе 3 по его длине в поперечном сечении последовательно установлены два клапана 8, выполненных в виде заслонок прямоугольной формы (фиг. 1), снабженных дополнительной частью, равной по размерам основной и связанной с последней подвижно, т. е. имеющей возможность смещаться относительно нее. За счет этого площадь клапана 8 может быть увеличена до двух раз. Допустимо исполнение клапана и из одного листа, т. е. нераздвижным. Высота клапана 8 в сложенном виде или в одинарном исполнении равна высоте поперечного сечения воздухопровода в месте установки. Клапаны 8 прикреплены к днищу на оси поворота и могут принимать нейтральное положение (параллельно днищу воздухопровода). Управляются клапаны посредством тяг и секторов, расположенных снаружи на боковой стенке воздухопровода. Прорезь регулировочного сектора клапана 8, представляющая дугу в 180^о, уплотнена эластичным материалом (резиной). Места установки клапанов 8 выбраны из условия обеспечения оптимальных условий распределения воздуха в начальный момент работы устройства. Ось поворота первого клапана 8 расположена на расстоянии l₁ 2 м от начала воздухопровода, ось поворота второго клапана - на расстоянии l₂, равном 7,5 м.

Установка снабжена также теплогенератором 9, в качестве которого применено устройство ТАУ-1,5 и в состав которого входит компрессор 4. Кроме того, установка имеет загрузочный бункер, подъемник семян (норию) и разгрузочный транспортер, установленный в конце желоба 1 (не показаны).

Работает устройство следующим образом.

После проверки работы всех узлов устройства на холостом ходу переходят на рабочий режим под нагрузкой в следующем порядке.

Запускают топочный агрегат и набирают режим сушки. Затем включают в работу норию и загружают бункер. Открывают задвижку бункера и подают семена через зернопровод на скатную поверхность начального участка диафрагмы 2. Открыв выпускной шибер (не показан), выпускают семена на перфорированную часть диафрагмы 2, которые "растекаются" на ней слоем на длину 1,5. . . 1,8 м. Затем устанавливают в рабочее положение первый по ходу клапан 8 с расчетом, чтобы воздух проходил только через загруженную часть диафрагмы 2 и обрабатывают эту часть семян. По мере подсушивания увеличивают давление воздуха, приводя материал при необходимости в состояние псевдоожижения. Клапан 8 (N1) постепенно открывают полностью, отклоняя к другому клапану, и семена перепускают в зону диафрагмы "контролируемую" клапаном 8 (N2). При этом диафрагму 2 постоянно загружают семенами из загрузочного бункера, не допуская разрыва (сплошности) слоя. После того, как на всей поверхности диафрагмы 2 будет установлен заданный режим обработки открывают выпускной шибер (ранее не упоминался) на выходе желоба 1 и устанавливают режим непрерывного течения обрабатываемых семян, отводя их разгрузочным транспортером (не показан). Отгрузку при необходимости совмещают с охлаждением семян, так как транспортер может быть частью ступени охлаждения. При засоренности семян легкие примеси можно удалять, опуская над желобом 2 крышку, соединенную отсасывающей трубой с циклоном или сдувая потоком воздуха от стороннего источника. Семенное зерно, передвигаясь по диафрагме, в нижних слоях за счет уступов 7 делится на множество струй, легко отрывается от поверхности, опрокидываясь на уступах, за счет этого слой активно переходит в состояние псевдоожижения. Этому способствует характер и направленность воздушного потока, формируемого за счет особенностей установки днища, диафрагмы, уступов, отверстий диафрагмы. Устройство легко осуществимо и надежно в работе. (56) Мельник Б. Е. , Малин Н. И. Справочник по сушке и активному вентилированию зерна. - М. : Колос, 1980, с. 130.

Гафнер Л. А. и др. Основы технологии приема, хранения и переработки зерна. - М. : Колос, 1979, с. 126, рис. 43.

Использование: сельскохозяйственная техника, для обработки семенного зерна, может использоваться в стационарном и передвижном вариантах, например в комбайне. Сущность изобретения: устройство содержит желоб 1 с диафрагмой 2, воздухопроводом 3. Днище желоба имеет уклон к горизонтальной плоскости 10. . . 13, диафрагма наклонена к днищу под углом 2. . . 4. Ее начальный участок, расположенный в переходной камере 5, сообщенной с компрессором 4, теплогенератором 9, наклонен к днищу под углом 12. . . 15. В воздухопроводе размещены два поворотных клапана 8. Места их установки выбраны из отношения расстояний l₁ и l₂ до осей поворота к длине L воздухопровода, равных соответственно 0,15. . . 0,22 и 0,58. . . 0,66. Чешуи диафрагмы имеют вид прямоугольных уступов, расположенных один от другого вдоль диафрагмы на расстоянии 17. . . 20 мм, а поперек - на расстоянии 5. . . 7 мм. Устройство позволяет вести обработку семян холодным, подогретым воздухом в режиме течения слоя по диафрагме и в режиме псевдоожижения. 2 з. п. ф - лы, 3 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОТОВКИ СЕМЯН К ХРАНЕНИЮ, содержащее открытый сверху желоб, связанный через переходную камеру с компрессором, газопроницаемую чешуйчатую диафрагму, установленную с уклоном вдоль желоба и делящую последний по высоте на две части, нижняя из которых представляет собой воздухопровод, сообщенный с атмосферой через отверстия диафрагмы, отличающееся тем, что днище желоба расположено под углом к горизонтальной плоскости, равным 10 - 13^o, а диафрагма расположена к этому днищу под углом 2 - 4^o, причем начальный участок диафрагмы выступает в переходную камеру, выполнен газоплотным и расположен под углом 12 - 15^o к днищу желоба, при этом воздухопровод разделен на отсеки переменного объема по крайней мере двумя поворотными клапанами, установленными последовательно в его поперечных сечениях, причем место установки клапанов выбрано из условий, определяемых отношениями
l₁/l = 0,15 - 0,22;
l₂/l = 0,58 - 0,66,
где l₁ и l₂ - расстояния от начала воздухопровода до осей поворота клапанов,
l - длина воздухопровода. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что чешуи диафрагмы выполнены в виде прямоугольных уступов, расположенных под углом к днищу желоба, равным 10 - 13^o, причем расстояние между уступами в одном продольном ряду составляет 17 - 20 мм, а в поперечном - 5 - 7 мм при отношении длины уступов к их ширине 0,25 - 0,60. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено теплогенератором, сопряженным с компрессором.