СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ БОТВЫ ОТ КОРНЕКЛУБНЕПЛОДОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК A01D33/02 A01D33/08 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к машинам для уборки и послеуборочной обработки корнеклубнеплодов.

Преимущественная область применения уборка картофеля копателями и комбайнами.

Из авт. свид. СССР N 177193, кл. А 01 Д 21/00, 1965 известен способ отделения ботвы и дернины от корнеклубнеплодов, заключающийся в использовании потока воздуха на выходе транспортера и устройство для его осуществления, содержащее воздухоподающий канал, установленный на выходе транспортера.

Низкая эффективность отделения ботвы от корнеклубнеплодов является недостатком этого устройства и способа.

Из авт. свид. СССР N 927170, кл. А 01 Д 33/08, 1980 известен способ отделения ботвы и дернины от корнеклубнеплодов, заключающийся в использовании потока воздуха на выходе транспортера и устройство для его осуществления, содержащее воздухоподающий канал, установленный на выходе транспортера.

Низкая эффективность отделения ботвы от корнеклубнеплодов является недостатком этого технического решения.

Из авт. свид. СССР N 132897, кл. В 07 В 4/08, 1960 известен способ отделения клубней картофеля от комков почвы и камней, предусматривающий сортировку сепарируемой массы (клубней, комков камней) по размерам на фракции, в которых соотношение предельных размеров должно быть меньше соотношения удельных весов комков и клубней, а также последующее направление массы в соответствующие каналы, в которых скорости воздушного потока больше критической скорости клубней и меньше критической скорости почвенных комков для данной фракции.

Необходимость сортировки сепарируемой массы на фракции и выполнения дополнительной операции по отделению ботвы от клубней является серьезным недостатком известного устройства.

Из патента США N 3111483, кл. 209-10, кл. В 07 В 4/08, 1963 известен способ отделения ботвы и дернины от корнеклубнеплодов при подаче вороха на валики сверху и продувании их снизу вверх потоком воздуха.

Недостатками известного решения по патенту США являются:
сложность и громоздкость технических средств,
низкая технологическая надежность из-за неизбежности забиваний пространства между валиками по причине запрессовывания в него ботвы и дернины вследствие встречного, прямо противоположного воздействия сил гравитации (сверху вниз) и пневмовоздействия (снизу вверх), а также вследствие вращательного движения валиков, содействующих перемещению ботвы и дернины как сверху вниз (с одной стороны), так и снизу вверх (с другой стороны).

Из авт. свид. СССР N 793459, кл. А 01 Д 33/08, 1981 известен способ отделения ботвы и дернины от корнеклубнеплодов, включающий использование на выходе транспортера встречно вращающихся ботвоудалителей (комкодавителей) и продувание разрушенной массы (вороха) потоком воздуха, величина напора которого достаточна для отделения ботвы и дернины от корнеклубнеплодов, а также известно устройство для отделения ботвы и дернины от корнеклубнеплодов, содержащее сепарирующий транспортер, на выходе которого расположены встречно вращающиеся ботвоудалители (комкодавители) и размещенный под ними воздухоподводящий канал, при этом устройство имеет зонт, соединенный с вакуумной системой.

Недостатком этого технического решения является недостаточно высокая эффективность отделения ботвы и дернины от корнеклубнеплодов из-за того, что:
входное пространство между комкодавителями расположено ниже рабочей поверхности транспортера, вследствие чего сепарируемая масса поступает в него всего лишь под действием собственного веса и собственной кинетической энергии движения, без какой-либо принудительной подачи;
неизбежно совместное продавливание ботвы и клубней в пространство между встречно вращающимися комкодавителями из-за отсутствия других путей перемещения;
при перемещении сепарируемой массы между комкодавителями хотя и происходит частичный отрыв ботвы от клубней, но в крайне незначительных количествах, поскольку между комкодавителями проходит весь объем падающей на них сепарируемой массы (камни, почвенные комки, клубни, ботва и дернина), при этом значительная часть ботвы может свободно размещаться в образующихся свободных пространствах между крупными камнями, почвенными комками и крупными клубнями, распирающими пространства между пневмобаллонами комкодавителей.

Из авт. свид. СССР N 61333, кл. А 01 Д 33/02, 1959 известен способ отделения ботвы от корнеплодов, содержащий их подачу транспортером, за которым установлен ботвоудалитель, имеющий сопряженные между собой валики, на которые ботву подают воздушным потоком с помощью направленного в их сторону воздуховода, а также известно устройство для отделения ботвы от корнеклубнеплодов, содержащее подающий транспортер, за которым установлен ботвоудалитель, имеющий сопряженные между собой валики и направленный в их сторону воздуховод.

Данное техническое решение наиболее близко к предложенному по назначению и содержит наибольшее количество сходных признаков, поэтому принято за прототип.

Несмотря на ряд достоинств, прототипу присущи довольно серьезные недостатки, заключающиеся в недостаточно высоком качестве технологического процесса, недостаточно высокой надежности технологического процесса и недостаточно высокой производительности труда из-за направления воздушного потока не в попутном, а во встречном направлении относительно перемещения сепарируемой массы, приводящем к спруживанию, забиванию и неудовлетворительному отделению ботвы от корнеклубнеплодов.

Целью настоящего изобретения является улучшение качества и повышения надежности технологического процесса посредством улучшения сепарации при снижении забиваемости, а также повышение производительности труда, благодаря повышению технической надежности.

Поставленная цель по способу достигается тем, что в способе отделения ботвы и дернины от корнеклубнеплодов, включающем подачу их транспортером и последующее разделение посредством ботвоудалителя, расположенного сзади транспортера и имеющего сопряженные между собой валики, на которые ботву и дернину подают нагнетательным воздушным потоком с помощью направленного в их сторону воздуховода, нагнетательный воздушный поток подают снизу вверх и спереди назад, соосно с осью симметрии валиков. Кроме того, за валиками ботвоудалителя создают зону пониженного давления.

Поставленная цель по устройству достигается тем, что в устройстве для отделения ботвы и дернины от корнеклубнеплодов, содержащем подающий транспортер, за которым установлен ботвоудалитель, имеющий сопряженные между собой валики и направленный в их сторону нагнетательный воздуховод, ботвоотделители установлены выше уровня рабочей поверхности транспортера, а нагнетательный воздуховод ниже ее, с наклоном верхней части назад и соосно с осью симметрии валиков ботвоотделителя. Кроме того, устройство снабжено отсасывающим воздуховодом, расположенным за вальцами ботвоотделителя, для отвода ботвы, дернины и мелких частиц почвы.

На чертеже схематично показано устройство для осуществления предлагаемого способа отделения ботвы и дернины от корнеклубнеплодов, где позицией 1 обозначена ботва и дернина, 2 корнеклубнеплоды, 3 ботвоотделители, 4 - транспортер, 5 нагнетательный воздуховод, связанный например с нагнетательным патрубком дутьевого устройства (на чертеже не показано), 6 - отсасывающий воздуховод (вакуум-камера, зонт), связанный с вакуумной системой, например с всасывающим патрубком дутьевого устройства (на чертеже не показано).

Ботвоотделители 3 изготовлены в виде встречно вращающихся вальцов, имеющих:
форму пневматических баллонов цилиндрической формы либо пустотелых металлических, пластмассовых или керамических цилиндров, обтянутых резиной с шероховатой или рифленой поверхностью;
регулируемую частоту вращения в пределах 100-500 об/мин;
синхронные или асинхронные скорости вращения (асинхронность может быть в пределах 1-20%), обеспечиваемые например за счет сменных звездочек;
групповой или индивидуальные приводы вращения, например от гидромоторов или цепей;
регулируемый зазор между собой в пределах от 0 до 30 мм.

В случае изготовления ботвоотделителей в виде металлических, пластмассовых или керамических цилиндров необходимо подпружинивание одного или обоих вальцев для защиты от поломок в случае попадания между ними твердого предмета, например камня (на схеме не показано).

Ботвоотделители 3 установлены на выходе транспортера 4, при этом ось симметрии ботвоотделителей в исходном положении совпадает с осью симметрии нагнетательного воздуховода 5, установленного под ботвоотделителями ниже рабочей поверхности транспортера 4.

Транспортер 4 может иметь различное конструкционное исполнение, например может быть изготовлен в виде пруткового элеватора, грохота или нескольких последовательно расположенных валиков. Главное назначение транспортера - перемещение сепарируемой массы к выходу при одновременной сепарации от почвы.

Нагнетательный воздуховод 5 связан с нагнетательным патрубком дутьевого устройства (в виде компрессора, центробежного или диаметрального вентиляторов на схеме не показано).

Исходное расположение нагнетательного воздуховода 5 соосно с осью симметрии валиков ботвоудалителя, но применительно к различным условиям работы оно может быть регулируемым, причем как по длине устройства относительно месторасположения ботвоотделителей на ±100 мм, так и по углу поворота в продольно-вертикальной плоскости, в пределах ±10^oC (на схемах не показано).

Скорость воздушного потока, развиваемого дутьевым устройством, в нагнетательном воздуховоде 5 предусматривается в пределах 25-85 м/сек. При скорости потока менее 25 м/сек затруднительно поднятие сорняков, ботвы и корнеклубнеплодов с ботвой в пространство над транспортером и последующее отделение ботвы, а при скорости потока более 85 м/сек неизбежно прижатие к межвальцевому пространству не только сорняков, ботвы и мелких корнеклубнеплодов с ботвой, но также камней, почвенных комков и крупных корнеклубнеплодов, что неизбежно ухудшит в целом качество технологического процесса.

Отсасывающий воздуховод (вакуум-камера, зонт) 6 связан с всасывающей системой упомянутого дутьевого устройства, создающего напор воздуха в нагнетательном воздуховоде 5. Величина вакуума, создаваемая в отсасывающем воздуховоде 6, может быть регулируемой, например посредством изменения количества оборотов вентилятора или изменением открытия заслонки.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

При работе транспортера 4, на его выходе, сепарируемая смесь (ботва, дернина и сорняки 1, а также корнеклубнеплоды 2) продувается воздушным потоком, поступающим через нагнетательный воздуховод 5. При этом благодаря тому, что величина напора воздуха, подбираемая экспериментально, достаточна для подачи ботвы, дернины и сорняков 1 в пространство между ботвоотделителями 3 и недостаточна для подачи в него корнеклубнеплодов, обеспечивается эффективное отделение ботвы и дернины от корнеклубнеплодов 2.

В процессе работы регулируют:
взаиморасположение нагнетательного воздуховода 5 и ботвоотделителей 3 (посредством перемещения по длине устройства и изменения угла наклона воздуховода в продольно-вертикальной плоскости),
силу дутья воздуха в нагнетательном воздуховоде 5 и величину вакуума в отсасывающем воздуховоде 6.

Величину напора воздуха подбирает оператор в процессе работы опытным путем, исходя из визуальных наблюдений за качеством работы (к вальцам должны прижиматься лишь сорняки, ботва и ботва с корнеклубнеплодами, но не должны прижиматься камни, почвенные комки и крупные корнеклубнеплоды). Сила дутья зависит от множества факторов влажности, плотности и механического состава почвы, вида и сорта корнеклубнеплодов, их формы и удельного веса, степени засоренности участка камнями и сорняками и т.д.

Окончательное взаиморасположение нагнетательного воздуховода и ботвоудалителей также подбирают опытным путем, добиваясь наиболее эффективного поступления ботвы, дернины и сорняков в межвальцевое пространство ботвоотделителей при одновременном снижении повреждаемости корнеклубнеплодов (в соответствии с механическим составом и влажностью почвы, размером ботвы, количеством дернины и сорняков, а также величиной урожая).

В процессе работы устройства сепарация смеси происходит в 3 этапа:
а) первоначальная сепарация смеси из почвы, камней, почвенных комков, сорняков, дернины и корнеклубнеплодов происходит на транспортере 4, где самые мелкие фракции просеиваются через транспортер и падают на землю.

б) вторичная сепарация смеси происходит на выходе с транспортера 4, когда на нее воздействуют воздушным напором в направлении снизу вверх и спереди назад, при этом:
наиболее крупные комки почвы и камни, а также наиболее крупные корнеклубнеплоды, ранее отделившиеся от ботвы (как наиболее тяжелые и с малыми парящими свойствами) неизбежно падают с транспортера вниз на землю, в тару или погрузочный транспортер, на схеме не показанных;
дернина, небольшие почвенные комочки (сравнительно легкие), а также ботва с неотделившимися клубнями и без клубней неизбежно поднимаются восходящим потоком воздуха вверх и назад (из-за наличия высоких парящих свойств, вызванных относительно большой поверхностью при сравнительно малой массе), прижимаясь к рифленым или шероховатым вальцам.

в) третий этап сепарации смеси происходит на уровне ботвоотделителей, где за счет встречного вращения вальцов дернина, сорняки, ботва с клубнями и мелкими почвенными комками, прижатыми к вальцам воздушным напором, постепенно перемещаются к межвальцевому пространству. После этого дернина, ботва, мелкие клубни и мелкие почвенные комки увлекаются неровностями на поверхности вальцов (рифлями, шероховатостями) и одновременно продавливаются воздушным потоком в межвальцевое пространство и в пространство над ними, а более крупные клубни задерживаются на мгновение перед вальцами, затем происходит отрыв их от ботвы и свободное падение вниз на землю, в тару или погрузочный транспортер, на схеме не показанных). При прохождении между рифлеными или шероховатыми вальцами (особенно в варианте вращения их с разной скоростью) происходит растеребливание дернины, частичный разрыв ботвы, раздавливание почвенных комочков и вынос их в отсасывающий воздуховод (вакуум-камеру, зонт), который вместе с нагнетательной системой соединен в единую замкнутую систему всасывания напора. Измельченная вальцами дернина, ботва и почва имеют более высокие парящие свойства и легче выносятся в отсасывающий воздуховод (вакуум-камеру, зонт).

Таким образом, отделение ботвы от крупных клубней, а также удаление из сепарируемой смеси ботвы, ранее отделенной от корнеклубнеплодов, происходит как за счет потока воздуха в направлении снизу вверх и спереди назад, так и за счет встречного вращения вальцов с рифленой или шероховатой поверхностью.

Отсасывающий воздуховод (вакуум-камера, зонт) 6 обеспечивает:
повышение технической надежности посредством предотвращения попадания витающих абразивных частиц в зазоры трущихся соединений,
улучшение культуры производства посредством снижения запыленности в зонах работы обслуживающего персонала,
повышение технологической надежности за счет предотвращения забивании ботвой и дерниной, благодаря своевременному отводу их от ботвоотделителя.

Предложенный способ и устройство для его осуществления обладают значительным положительным эффектом, в частности:
1. обеспечивается высокая степень сепарации за счет применения принципиально нового способа перемещения сепарируемой массы при подъеме сравнительно легких фракций сепарируемой смеси с наивысшими парящими свойствами снизу вверх и спереди назад в сочетании со свободным падением вниз наиболее тяжелых фракций с наименьшими парящими свойствами;
2. в варианте исполнения ботвоотделителей с небольшим зазором между вальцами повышение эффективности отделения ботвы от корнеклубнеплодов обеспечивается за счет комплексного воздействия нескольких факторов одновременно:
а) пневматического прижатия воздушным напором снизу вверх части сепарируемой смеси (с высокими парящими свойствами) к нижней поверхности вальцов,
б) встречного механического смещения этой части сепарируемой смеси встречно вращающимися вальцами в сторону зазора между ними,
в) пневматического проталкивания воздушным напором и механического защемления ботвы между встречно вращающимися вальцами с последующим упором клубней в вальцы и отрывом их от ботвы;
г) удаления сорняков и ботвы из надвальцового пространства в отсасывающий воздуховод (зонт, вакуум-камеру) под воздействием воздушного напора от дутьевого устройства, центробежной силы от вращения вальцов и наличия вакуума в отсасывающем воздуховоде (зонте, вакуум-камере) за вальцами;
3. исключено забивание пространства между ботвоотделителями даже при наличии большого процентного соотношения ботвы и дернины относительно корнеклубнеплодов из-за комплексного воздействия множества факторов одновременно:
возможности как группового, так и индивидуального привода вальцов,
возможности регулирования зазора между вальцами ( при увеличении вероятности забивания зазор увеличивают),
возможности вращения вальцов как с одинаковой, так и с разной частотой,
исполнения поверхности вальцов с наличием шероховатостей или рифлей,
наклона общей оси вальцов к горизонтами,
принудительной подачи пневмоструи в направлении снизу вверх и спереди назад, к межвальцовому пространству,
частичного измельчения дернины, ботвы и почвы в межвальцовом пространстве,
механического отбрасывания частично измельченной дернины, ботвы и почвы в надвальцовое и сзадивальцовое пространство,
отсоса частично измельченной дернины, ботвы и почвы из надвальцового и сзадивальцового пространства в отсасывающий воздуховод (вакуум-камеру, зонт),
одинакового направления воздействия встречно вращающихся вальцов, дутья и вакуума,
самоликвидации случайных забиваний посредством смещения сгрудившейся перед вальцами дернины и ботвы непрерывным потоком сепарируемой смеси, движущейся по транспортеру;
4. крайне незначительна вероятность забивания устройства в целом из-за:
подхода к межвальцовому пространству не всей сепарируемой массы, а только с высокими парящими свойствами (сорняков, ботвы и ботвы с клубнями), вследствие предварительного падения основной массы (камней, почвенных комков и клубней без дернины) сверху вниз под собственным весом,
продвижения сорняков и ботвы под комплексным воздействием нескольких факторов одновременно (пневматического дутья, механического перемещения встречно вращающимися вальцами и вакуума),
самоликвидации случайных забиваний посредством механического смещения сгрудившейся и отвисшей перед вальцами дернины и ботвы непрерывным потоком сепарируемой смеси, движущейся по транспортеру,
расположения дутьевого устройства сзади транспортера и ниже уровня его рабочей поверхности, исключающей какое-либо торможение сепарируемой массы движущейся по транспортеру,
расположения осевой части ботвоотделителей сзади концевой части транспортера (клубни, оторвавшиеся от ботвы перед межвальцевым пространством, имеют возможность свободного падения вниз, не попадая вновь на концевую часть транспортера и не создавая никаких спруживаний),
расположения ботвоотделителей выше уровня рабочей поверхности транспортера на величину большую, чем максимально возможная толщина сепарируемой массы, перемещаемой по транспортеру, вследствие чего исключается спруживание сепарируемой массы на транспортере даже в случае скапливания дернины и ботвы с клубнями перед ботвоотделителями;
5. обеспечивается высокая техническая надежность устройства, особенно в варианте изготовления ботвоотделителей по форме пневмобаллонов, установленных в соответствии с принципам беззазорного сопряжения и вращающихся с одинаковой скоростью (из-за возможности беспрепятственного проникновения за межвальцовое пространство любых случайно, попавшихся твердых предметов, например камней, проволоки и т.д.). Кроме того, в процессе работы исключено попадание крупных камней, почвенных комков и крупных клубней в пространство между ботвоотделителями из-за перемещения их после схода с транспортера по сравнительно простому пути в направлении опускания сверху вниз, а не подъема снизу вверх, ведь подниматься в пространство между ботвоотделителями способны в основном те объекты, которые имеют высокую парящую способность, в частности сорняки, ботва, ботва с клубнями.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к машинам для уборки и послеуборочной обработки корнеклубнеплодов. Сущность изобретения: способ отделения ботвы от корнеклубнеплодов, включает их подачу транспортером 4, за которым установлен ботвоотделитель 3, имеющий сопряженные между собой валики, на которые ботву подают воздушным потоком с помощью направленного в их сторону воздуховода 6. Причем воздушный поток подают снизу и соосно с осью симметрии валиков. Устройство для отделения ботвы от корнеклубнеплодов содержит подающий транспортер 4, за которым установлен ботвоотделитель 3, имеющий сопряженные между собой валики и направленный в их сторону воздуховод 6. Воздуховод 6 установлен под транспортером 4 и соосно с осью симметрии валиков. 2 с., 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ отделения ботвы от корнеклубнеплодов, включающий их подачу транспортером, за которым установлен ботвоотделитель, имеющий сопряженные между собой валики, на которые ботву подают воздушным потоком с помощью направленного в их сторону воздуховода, отличающийся тем, что воздушный поток подают снизу и соосно с осью симметрии валиков. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что за валиками создают зону пониженного давления. 3. Устройство для отделения ботвы от корнеклубнеплодов, содержащее подающий транспортер, за которым установлен ботвоотделитель, имеющий сопряженные между собой валики, и направленный в их сторону воздуховод, отличающееся тем, что воздуховод установлен под транспортером и соосно с осью симметрии валиков. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено отсасывающим воздуховодом для отвода ботвы, расположенным за вальцами.