УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕПАРАЦИИ СЫПУЧЕЙ СМЕСИ Российский патент 1999 года по МПК B07B4/02 

Изобретение относится к устройствам для воздушной сепарации сыпучих материалов и может быть использовано в сельском хозяйстве для сепарации семян, в пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Известно устройство для сепарации сыпучей смеси (авт. св. СССР N 994053, кл. B 07 B 4/02, A 01 F 12/14, 1983), включающее средство для подачи (бункер) исходной смеси, устройство для подачи воздуха, наклонную поверхность, приемники фракций.

Недостатком этого устройства является низкое качество разделения частиц и их повреждение вследствие того, что частицы подаются пучком без ориентации и с большой начальной скоростью.

Известно также устройство (авт. св. СССР N 1502137, B 07 B 4/02, 14 мая 1987 авторами взятого за прототип), включающее бункер с заслонкой, вибролоток с ориентирующими желобками, расположенными под бункером, механизм привода лотка, сопла для подачи воздушного потока с системой питания, и наклонную поверхность, сборники готовых фракций.

Недостатком этого устройства является, значительная зависимость качества (точности) разделения смеси от скорости подачи частиц к соплам и пульсации давления в системе питания сопл. Поясним это подробнее, для чего запишем:

где v - скорость отбрасывания частиц соплами, м/с;
P_c - сила действия, струи на частицу, H;
m,m_n - соответственно масса и погонная масса частицы, кг;
l - длина частицы, м;
v_n - скорость подачи частиц к соплам, м/с;
ΔT - время действия струи на частицу, с;
f - площадь сопла, м²;
ρ_в - плотность воздуха, кг/м³;
v_в - скорость воздушного потока, м/с.

v_п = (v_ж + v_н.п. (2)
где V_ж, V_н.п. - соответственно скорости подачи в желобках и наклонной поверхности, м/с,
P_c = f_c•ρ_в•U2в

, U2в = P_пит., (3)
где P_пит. - давление питания сопл, кг/м²;
v_н.п. = g(sinα-fcosα)•t, (4)
где q - ускорение свободного падения, м/с²;
α - угол установки к горизонту наклонной поверхности, град;
f - коэффициент трения частиц о наклонную поверхность;
t - время движения частицы по наклонной поверхности, с.

Из приведенных формул видно, что скорость подачи частиц к соплам может быть различной из-за различного ускорения частиц на наклонной поверхности.

Скорость отбрасывания частиц соплами пропорциональна силе действия струи на частицу или квадрату скорости воздуха, вытекающего из сопел, или давлению питания сопел.

Давление питания в соплах может изменяться (пульсировать) по различным причинам: изменения нагрузки в сети, где есть и другие (кроме сепаратора) потребители, а также изменения внешних условий: температуры, давления атмосферы, режимов работы самого источника сжатого воздуха и т.д. Указанные факторы, естественно, влияют на качество разделения частиц.

Техническим решением задачи является повышение точности разделения частиц.

Задача достигается тем, что сопла установлены в конце желобков лотка под углом к его плоскости и жестко с ним связаны, причем наклонная поверхность установлена за соплами и представляет собой срез сопел на уровне дна желобков и является ее продолжением, при этом длина наклонной поверхности равна половине максимальной длины сепарируемых частиц, а система питания сопел оснащена задатчиком и стабилизатором давления, выполненного в виде двухмембранного четырехкамерного элемента с каналом для сброса избыточного давления в атмосферу.

Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что за счет жесткой связи сопел и наклонной поверхности с вибролотком и наличия стабилизатора давления обеспечивается высокое качество сепарации сыпучей смеси.

По данным патентной и научно-технической литературы не обнаружены аналогичные заявленной совокупности признаков, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - система питания сопел.

Устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде (фиг. 1) содержит бункер 1 с заслонкой 2 и расположенный под ним вибролоток 3 с желобками 4, с которыми жестко связаны сопла 5, образующие единую наклонную поверхность 6, привод 7 лотка 3 двухстороннего действия, шарнирно с ним связанный и укрепленный на кронштейне 8, приемники фракций 9, установленные за соплами, блок питания 10 с краном 11 и подводящим воздухопроводом 12, коллектор 13 с гибкими воздуховодами 14, соединяющими его с соплами 5.

Вибролоток 3 установлен под углом 15-18^o к горизонту. Сопла 5 к плоскости лотка установлены под углом 12-15^o.

Все желобки 4 у кромок схода частиц оснащены индивидуальными соплами 5, которые объединены в единый блок и жестко связаны с лотком 3. Срез сопел 5 образует наклонную поверхность 6, являющейся продолжением дна желобков 4, длина которой равна половине максимальной длины сепарируемых частиц.

Система питания сопел (фиг. 3) содержит воздухопровод 12 с краном 11, блок 10 питания сопел с задатчиком давления 15 и стабилизатором 16.

Задатчик давления 15 включает корпус 17 с проточной камерой 18 и атмосферной камерой 19, которые разделены мембраной с жестким центром 20, шток 21, соединенный в средней части с мембраной 20, в верхней части с рычагом 22, в нижней части с заслонкой 23, которая перекрывает канал 24, связывающий камеру 18 с атмосферой, шарнир 25, на котором закреплен один конец рычага 22 и грузик 26, установленный с возможностью перемещения, в обе стороны на другом конце рычага.

Стабилизатор давления 16 включает корпус 27, мембраны с жесткими центрами 28, 29; камеры 30, 31, 32, 33, каналы 34, 35, шток 36 с заслонкой 37, связанный с жестким центром мембраны 28, упор 38, который ограничивает нижний предел хода заслонки 37, воздухопроводы 39, 40, 41, 42, краны 43, 44, манометры 45, 46, дроссель 47.

Камера 32 стабилизатора давления 16 связана с камерой 18 задатчика давления 15 воздухопроводом 39, на котором установлен кран 43 и манометр 45 для измерения давления в этих камерах. Воздухопровод 42 через кран 44 подводит воздух к камерам 30, 33. Камеры 30, 31 связаны между собой и являются проточными. Воздухопровод 40 связывает камеру 31 стабилизатора давления 16 с коллектором 13, давление в котором измеряется манометром 46. Камера 33 через канал 35 может сообщаться с атмосферой. Воздухопровод 41 через дроссель 47 подводит воздух в камеру 18 задатчика давления 15.

Устройство работает следующим образом. Сыпучая смесь загружается в бункер 1. Между заслонкой 2 лотком 3 устанавливается зазор, близкий к толщине частиц смеси или в соответствии с заданной производительностью. К соплам 5 от блока питания 10 через коллектор 13 и гибкие воздуховоды 14 подается необходимое давление питания воздуха. Стабилизация давления в коллекторе 13, а следовательно, и скорости истечения воздуха из сопел 5 осуществляется следующим образом. Открывается кран 11 и воздух из воздухопровода 12 через дроссель 47 поступает в камеру 18 задатчика давления 15. Под действием давления воздуха в камере 18 на мембране 20 появляется усилие, которое через шток 21 воздействует на рычаг 22, создавая на нем момент М1 относительно точки шарнира 25, стремящейся преодолеть момент М2, создаваемый грузом 26. Когда момент М1 больше момента М2 заслонка 23 поднимается вверх и воздух из камеры 18 выпускается в атмосферу. Давление в камере 18 снижается и, когда момент М2 становится больше момента М1, заслонка 23 закрывает канал 24. Таким образом, в камере 18 при условии равенства моментов М1 и М2 поддерживается постоянное давление, контролируемое манометром 45. Величина этого давления регулируется, моментом М2 перемещением груза 26 по рычагу 22. После установления в камере 18 задатчика 15 постоянного давления открывается кран 43 стабилизатора 16, и в камере 32 устанавливается такое же давление. Под действием давления в камере 32 мембрана 29 закрывает канал 35, а мембрана 28 через шток 36 отводит заслонку 37 вниз на величину, регулируемую упором 38. Канал 34 связывает камеру 30 с камерой 31. Далее открывается кран 44. Воздух из магистрали 12 подается в камеры 30, 31, 33. Из камеры 31 по воздуховоду 40 воздух поступает в коллектор 13, а из него по гибким трубопроводам 14 - соплам 5.

Если в воздухопроводе 12 давление больше, чем в коллекторе 13 и камере 31, тогда мембрана 28 поднимается вверх, приближая заслонку 37 к отверстию канала 34, уменьшая проходное сечение. При этом давление в камере 31 и коллекторе 13 снижается до заданного. Когда давление в воздухопроводе 12 резко возрастает, тогда мембрана 29 отходит вниз и воздух из камеры 33 через канал 35 стравливается в атмосферу. При снижении давления в камерах 31, 33 мембраны 28, 29 перемещаются в обратном направлении, закрывая канал 35 и увеличивая проходное сечение канала 34 путем отвода заслонки 37 вниз. Далее циклы по стабилизации давления повторяются в описанной выше последовательности. В магистрали 12 давление должно быть несколько больше, чем это надо для питания сопел.

После установления необходимого давления в коллекторе 13 включается привод 7, сообщающий лотку 3 и связанными с ним соплами 5 и наклонной плоскости 6 колебаний с необходимой частотой и амплитудой. Под действием колебаний частицы сепарируемой смеси поштучно в ориентированном виде распределяются в желобках 4 и с одинаковой для всего потока частиц скоростью движутся к соплам и наклонной поверхности. Проходя над струями сопел 5 частицы под действием реакций струй увеличивают скорость движения и вместе с тем постепенно отрываются от среза сопел. Вначале поднимается передняя часть частицы от края до центра тяжести, а затем задняя ее часть от центра тяжести до конца частицы. При этом передний край частицы может опускаться вниз, но этому препятствует участок наклонной поверхности 6, равный половине максимальной длины индивидуальной частицы, а также воздушная подушка, образующаяся между частицей и наклонной поверхностью. Процесс отрыва длится тысячные доли секунды. Каждая частица ускоряясь, отрывается от сопла подобно дельтаплану без закрутки вокруг центра тяжести и без потери первоначальной ориентации. Скорость отбрасывания частиц обратно пропорциональна их массе. Далее частицы получив различную скорость и, выйдя за пределы струи, делятся в свободном движении по траектории полета, оседая в приемниках фракций 9.

Наиболее тяжелые и плотные оседают в первом приемнике фракций, расположенном ближе к соплам, а наиболее легкие и менее плотные в самом удаленном приемнике.

Предлагаемое устройство позволяет обеспечить большую точность разделения сепарируемого материала на фракции по массе и плотности за счет постоянства скорости подачи частиц к соплам и стабилизации давления воздуха в коллекторе сопел.

Устройство апробировано при сепарации семян различных сельскохозяйственных культур (подсолнечника, пшеницы, свеклы, а также множества овощных).

Изобретение относится к устройствам для воздушной сепарации сыпучих материалов и может быть использовано в сельском хозяйстве для сепарации семян, в пищевой, химической и других отраслях промышленности. Устройство для сепарации сыпучеq смеси в текучей среде включает бункер с заслонкой, вибролоток с ориентирующими желобками, расположенный под бункером, механизм привода лотка, сопла для подачи воздушного потока с системой питания, наклонную поверхность, сборники готовых фракций. Сопла установлены в конце желобков лотка под углом к его плоскости и жестко с ним связаны, при этом образуя единую наклонную поверхность, являющуюся продолжением плоскости дна желобков, длина которой равна половине максимальной длины сепарируемых частиц, а система питания сопл имеет задатчик и стабилизатор давления, который выполнен в виде двухмембранного четырехкамерного пневмоэлемента с каналом для сброса избыточного давления в атмосферу. Предлагаемое устройство позволяет обеспечить большую точность разделения сепарируемого материала на фракции по массе и плотности. 3 ил.

Устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде, включающее бункер с заслонкой, вибролоток с ориентирующими желобками, расположенный под бункером, механизм привода лотка, сопла для подачи воздушного потока с системой питания, наклонную поверхность, сборники готовых фракций, отличающееся тем, что сопла установлены в конце желобков лотка под углом к его плоскости и жестко с ним связаны, при этом образуя единую наклонную поверхность, являющуюся продолжением плоскости дна желобков, длина которой равна половине максимальной длины сепарируемых частиц, а система питания сопел имеет задатчик и стабилизатор давления, который выполнен в виде двухмембранного четырехкамерного пневмоэлемента с каналом для сброса избыточного давления в атмосферу.