СПОСОБ СЕПАРАЦИИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 1999 года по МПК B07B4/02 

Группа изобретений относится к области разделения сыпучих материалов и может быть использована в сельском хозяйстве, строительной и химической промышленности.

Известны способы и устройства для разделения сыпучих материалов, содержащие загрузочный бункер, щелевое сопло и приемники продуктов разделения [Малис А. Я. , Демидов А.Р. Машины для очистки зерна воздушным потоком. М.: Машгиз, 1962 г., с. 175., а.с. СССР N 1489853, кл. B 07 B 4/02, 1985 г., Б. И. N 24, а.с. СССР N 1479143, кл. B 07 B 4/08, 1989 г., Б.И. N 18].

Основным недостатком известных способов и устройств является низкая эффективность процесса сепарации, обусловленная явлением экранирующего эффекта, когда легкие частицы увлекаются тяжелыми, а тяжелые - легкими.

Наиболее близким к заявляемому способу по техническому решению и достигаемому результату является способ сепарации сыпучих материалов, включающий подачу исходного материала, продувку его горизонтальным воздушным потоком и сбор продуктов разделения [а.с. СССР N 1479141, кл. B 07 B 4/02, 1987 г., Б. И. N 18].

Недостатком известного способа является низкая эффективность процесса сепарации, обусловленная невозможностью выбора оптимальной скорости воздушного потока, при которой исключалось бы увлечение тяжелыми частицами легких и легких - тяжелыми.

Наиболее близким к заявляемому устройству по техническому решению и достигаемому результату является устройство, включающее загрузочный бункер, установленное под ним и сообщенное с вентилятором приспособление для подачи горизонтального потока воздуха с вертикальной перфорированной пластиной, приемниками продуктов разделения с разделительными пластинами [а.с. СССР N 1479141, кл. B 07 B 4/02, 1987 г., Б.И. N 18].

Недостатком известного устройства является низкая эффективность процесса сепарации, вызванная столкновением частиц в воздушном потоке.

Задача, которую решают предлагаемый способ сепарации сыпучих материалов и устройство для его реализации, заключается в том, что известные способы сепарации сыпучих материалов и устройства для его реализации имеют общий недостаток - низкая эффективность процесса сепарации, обусловленная явлением экранирующего эффекта, когда при продувании воздушным потоком исходного материала легкие частицы увлекаются тяжелыми, а тяжелые - легкими.

Единый технический результат - повышение эффективности процесса сепарации сыпучих материалов - достигается за счет устранения экранирующего эффекта, когда при продувании воздушным потоком исходного материала легкие частицы не увлекаются тяжелыми, а тяжелые - легкими.

Указанный единый технический результат, который может быть получен при осуществлении группы изобретений по объекту-способу достигается тем, что в способе сепарации сыпучих материалов, включающем подачу исходного материала, продувку его горизонтальным воздушным потоком и сбор продуктов разделения, согласно изобретению исходный материал и воздушный поток подают периодически, при этом исходный материал подают раньше подачи воздушного потока на величину времени падения частиц материала до места продувки материала воздушным потоком.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - устройству достигается тем, что в известном устройстве, включающем загрузочный бункер, установленное под ним и сообщенное с вентилятором приспособление для подачи горизонтального потока воздуха с вертикальной перфорированной пластиной, приемники продуктов разделения с разделительными пластинами, согласно изобретению вертикальная перфорированная пластина установлена между вентилятором и приспособлением для подачи горизонтального потока воздуха с возможностью колебательных движений посредством привода, приспособление для подачи воздуха выполнено в виде пакета горизонтальных сопел, а разделительные пластины приемников продуктов выполнены изогнутыми с образованием горизонтального пакета перед соплами.

Новым является то, что исходный материал и воздушный поток подают периодически, при этом исходный материал подают раньше подачи воздушного потока на величину времени падения частиц материала до места продувки материала воздушным потоком; вертикальная перфорированная пластина установлена между вентилятором и приспособлением для подачи горизонтального потока воздуха с возможностью совершения колебательных движений посредством привода, приспособление для подачи воздуха выполнено в виде пакета горизонтальных сопел; разделительные пластины приемников продуктов выполнены изогнутыми с образованием горизонтального пакета перед соплами.

Подача исходного материала раньше подачи воздуха на величину времени падения частиц материала от бункера до места продувки материала позволяет каждую порцию материала продувать независимо от предыдущей порции.

Установка вертикальной перфорированной пластины между вентилятором и приспособлением для горизонтального потока воздуха с возможностью совершения колебательных движений посредством привода дает возможность создавать пульсирующие воздушные потоки с определенным интервалом.

Выполнение приспособления для подачи воздуха в виде пакета горизонтальных сопел позволяет обрабатывать каждую порцию материала с одновременным выделением легких, средних и тяжелых частиц.

Выполнение разделительных пластин приемников продуктов разделения изогнутыми с образованием горизонтального пакета соплами позволяет выводить частицы материала в соответствующие приемники продуктов разделения при минимальных скоростях воздушного потока, приблизительно в 10...15 раз меньших, чем в прототипе.

Подача исходного материала и воздушного потока в пульсирующем режиме дает возможность разделять материал в воздушном потоке с высокой точностью за счет высокой равномерности поля скоростей неподвижных воздушных потоков. При такой подаче каждая порция материала разделяется воздушным потоком независимо одна от другой, что приводит к повышению эффективности процесса сепарации.

Заявленная группа изобретений соответствует требованиям единства изобретения, поскольку группа разнообъектных изобретений образует единый изобретательский замысел, причем один из заявленных объектов группы - устройство для сепарации сыпучих материалов предназначено для осуществления другого заявленного объекта группы - способа сепарации сыпучих материалов, при этом оба объекта группы изобретений направлено на решение одной и той же задачи: повышение эффективности процесса сепарации за счет устранения экранирующего эффекта, с получением единого технического результата - повышение эффективности процесса сепарации.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной группы изобретений как для объекта способа, так и для объекта - устройства, позволил установить, что автор не обнаружил аналоги как для способа, так и для устройства заявленной группы, характеризующиеся признаками, тождественными всем существенным признакам как способа, так и устройства заявленной группы изобретений.

Следовательно, каждый из объектов группы изобретений соответствует условиям "новизна и изобретательский уровень".

Заявляемое устройство в предложенной группе изобретений для реализации способа схематично изображено на чертежах, где на фиг.1 - вид спереди, на фиг.2 - то же, вид А на фиг. 1 (схема подачи материала).

Сведения, подтверждающие возможность осуществления каждого объекта заявленной группы изобретений с получением указанного технического результата по объекту-способу сепарации сыпучих материалов.

Предлагаемый способ сепарации сыпучих материалов включает подачу исходного материала, продувку его горизонтальным воздушным потоком и сбор продуктов разделения.

Исходный материал и воздушный поток подают периодически, при этом исходный материал подают раньше подачи воздушного потока на величину времени падения частиц материала до места продувки материала воздушным потоком.

Известно, что сыпучие материалы состоят из частиц, имеющих различные физико-механические свойства, следовательно, имеют различную скорость падения в воздушном пространстве. Например, исходный неочищенный зерновой материал состоит из разных частиц: более тяжелых - маленькие камешки, мелкие частицы металла, частицы песка и другие; более легких - пыль, оболочки зерна и другие; средних по весу - частицы основного зерна.

Скорость падения в воздушном пространстве более тяжелых частиц гораздо выше, чем более легких и средних. Поэтому, если подавать исходный зерновой материал из загрузочного бункера, частицы будут падать в воздушном пространстве и окажется, что более тяжелые частицы, за одно и то же время упадут вниз дальше, чем легкие и средние по весу и скорости витания частицы, более легкие частицы при падении пройдут малое расстояние и окажутся по вертикали выше, чем более тяжелые. А средние окажутся по вертикали в середине между тяжелыми и легкими. Как только тяжелые частицы достигнут нижнего положения, можно падающий перераспределенный зерновой материал продуть горизонтальным равномерно распределенным по вертикали воздушным потоком. Тогда можно устранить вредное влияние экранирующего эффекта, то есть легкие частицы не будут увлекаться тяжелыми, а тяжелые - легкими.

Установив приемники фракций по вертикали, причем приемник тяжелой фракции внизу, легкой - наверху, а средней - по середине, можно уловить различные фракции зерна.

Таким образом, периодически подавая исходный материал и воздушный поток, причем исходный материал подают раньше подачи воздушного потока на величину времени падения частиц материала до места продувки материала воздушным потоком, можно увеличить эффективность процесса сепарации и повысить качество очистки.

Устройство для сепарации сыпучих материалов, которое содержит пакет горизонтальных сопел 1, соединенных с воздухоподводящим кожухом 2 и вентилятором 3. Перед соплами 1 в кожухе 2 с возможностью вертикального перемещения установлена перфорированная пластина 4, соединенная с виброприводом 5. Над соплами 1 на вертикальной стойке 6 при помощи кронштейнов 7 и болтового соединения 8 закреплен загрузочный бункер 9. В нижней части бункера 9 установлена прерывисто вращающаяся подающая щетка 10 (привод ее на чертеже не показан). Напротив сопел 1 расположены разделительные пластины 11, выполненные изогнутыми и соединенные с приемниками продуктов разделения 12.

Устройство работает следующим образом: исходную сыпучую смесь из загрузочного бункера 9 при помощи щетки 10, дискретно (отдельными) порциями подают в пространство между пакетом сопел 1 и разделительных пластин 11. После чего в сопла 1 при помощи перфорированной пластины 4 подают воздушный поток, который уносит частицы материала, находящиеся напротив сопел 1, в пространство между разделительными пластинами 11, откуда разделенный материал поступает в приемники продуктов разделения 12. В приемники 12, близкие к пакету сопел 1, поступают тяжелые частицы, а в приемники 12, отдаленные от сопел 1, поступают легкие частицы. Такое перераспределение сыпучего материала объясняется тем, что тяжелые частицы движутся в воздушном пространстве быстрее, чем легкие частицы, и поэтому легкие частицы при воздействии воздушного потока от сопел 1 попадают между разделительными пластинами 11, близкими к загрузочному бункеру, а следовательно, в приемники продуктов разделения 12, которые расположены от сопел 1.

Использование предложенного технического решения дает возможность повысить эффективность процесса сепарации за счет подачи исходного материала отдельными порциями в воздушное пространство и разделения каждой порции независимо друг от друга. Кроме того, энергоемкость процесса сепарации в воздушном пространстве уменьшается в несколько раз, так как скорость воздушных потоков в 10. ..15 раз меньше, чем в известных аналогах. Например, при разделении зернового материала пшеницы эффективность процесса сепарации повышается в среднем на 5...9%, а масса 1000 семян в выделенной фракции на 10... 17% выше, чем в прототипе при близком весовом соотношении фракции.

Изобретение соответствует условию "промышленная применимость", так как может быть использована в сельском хозяйстве при сепарации зерна.

Изобретение может быть использовано в сельском хозяйстве и других отраслях промышленности. Способ включает периодическую подачу исходного материала и горизонтального воздушного потока и сбор продуктов разделения. При этом исходный материал подают раньше подачи воздушного потока на величину времени падения частиц материала до места продувки материала воздушным потоком. Устройство содержит загрузочный бункер, установленное под ним и сообщенное с вентилятором приспособление для подачи горизонтального потока воздуха с вертикальной перфорированной пластиной, установленной между вентилятором и приспособлением для подачи горизонтального потока воздуха с возможностью колебательных движений посредством привода, приемники продуктов разделения с разделительными пластинами. Приспособление для подачи воздуха выполнено в виде пакета горизонтальных сопел, а разделительные пластины приемников продуктов разделения выполнены изогнутыми с образованием горизонтального пакета перед соплами. Изобретение повышает эффективность сепарации. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

1. Способ сепарации сыпучих материалов, включащий подачу исходного материала, продувку его горизонтальным воздушным потоком и сбор продуктов разделения, отличающийся тем, что исходный материал и воздушный поток подают периодически, при этом исходный материал подают раньше подачи воздушного потока на величину времени падения частиц материала до места продувки материала воздушным потоком. 2. Устройство для сепарации сыпучих материалов, включающее загрузочный бункер, установленное под ним и сообщенное с вентилятором приспособление для подачи горизонтального потока воздуха с вертикальной перфорированной пластиной, приемники продуктов разделения с разделительными пластинами, отличающееся тем, что вертикальная перфорированная пластина установлена между вентилятором и приспособлением для подачи горизонтального потока воздуха с возможностью совершения колебательных движений посредством привода, приспособление для подачи воздуха выполнено в виде пакета горизонтальных сопел, а разделительные пластины приемников продуктов выполнены изогнутыми с образованием горизонтального пакета перед соплами.