УСТАНОВКА ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ И АКТИВНОГО ВЕНТИЛИРОВАНИЯ СЕМЯН И ЗЕРНА Российский патент 1999 года по МПК B65G53/20 

Изобретение относится к области пневматического транспортирования сыпучего материала, а именно к устройствам пневматического транспортирования семян и зерна.

Пневматическое транспортирование семян и зерна преследует цели их сохранности при временном хранении в складах и зернохранилищах, в том числе при транспортировании и активном вентилировании влажных семян и зерна.

Известна установка для вентилирования и транспортирования зерна в зернохранилищах с плоским днищем, содержащая вентилятор нагнетательный канал, параллельные воздухораздающие каналы, в стенках которых выполнены скошенные щели для выхода воздуха и отверстие для выгрузки материала, а также дополнительный воздухораздающий канал, установленный в торцевой части [1].

Недостаток известной установки заключается в том, что эффективность ее работы зависит от ширины транспортирующего канала, расположенного между параллельными воздухораздающими каналами. При малой ширине канала струи воздуха, вытекающие из щелей боковых воздухораздающих каналов, достаточно эффективно воздействуют на перемещаемый материал, но с увеличением ширина канала эффект воздействия струй снижается и материал, находящийся в центре канала, перемещается медленнее, чем по краям или вообще залегает, чтобы предотвратить залегание необходимо увеличить скорость истечения струй из боковых воздухораздающих каналов, что в силу предохранения влажных семян и зерна от травмирования делать не рекомендуется.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является выбранная в качестве прототипа установка для транспортирования и активного вентилирования сыпучих материалов, содержащая транспортирующий, основной и дополнительные воздухораздающие каналы, расположенные с обеих сторон транспортирующего и основного воздухораздающего каналов. При этом в смежных стенках транспортирующего и дополнительных воздухораздающих каналов выполнены отверстия [2].

Недостатком известной установки является то, что при транспортировании воздух подается только в основной воздухораздающий канал, а боковые используют только для активного вентилирования насыпи материала и решетками они не оснащены, поэтому удельной подачи воздуха при умеренной скорости фильтрации через решета (порядка ~ 1,0 м/с) используемой при перемещении влажных семян и зерна недостаточно.

Действительно, решета аэротранспортных установок имеют живое сечение порядка 3. . . 5%. Указанные значения живого сечения обусловлены возможностью транспортирования материала при частично заполненной решетке. Столь низкое живое сечение решетки обуславливает при оптимальном скоростном интервале фильтрации воздуха 1,0. .. 1,3 м/с высокую скорость истечения струй из щелей решет, порядка 20... 25 м/с. Указанную скорость или близкую к ней приобретают семена или зерно при пуске или при опорожнении аэрожелоба, что недопустимо с точки зрения их травматизма. Уменьшить скорость струй путем увеличения живого сечения решет не представляется возможным из-за снижения производительности аэротранспортера, а также из-за сложности его опорожнения после прекращения работы.

Сущность изобретения заключается в том, что в установке транспортирования и активного вентилирования зерна, содержащей транспортирующий, основной и дополнительные воздухораздающие каналы, расположенные с обеих сторон транспортирующего и основного воздухораздающего каналов, согласно изобретению, смежные стенки транспортирующего и дополнительных воздухораздающих каналов снабжены чешуйчатыми или жалюзийными решетками, живое сечение которых в 1,5. ..2,0 раза больше решеток основного воздухораздающего канала, а отношение ширины транспортирующего канала к эквивалентному диаметру семян и зерна составляет 10^oC60. Кроме того, на выходе транспортирующий канал снабжен порогом, регулируемым по высоте, а смежные стенки наклонены к горизонту под углом 50...80^o.

Новым является наличие чешуйчатых или жалюзийных решеток и соотношение ширины транспортирующего канала к эквивалентному диаметру семян и зерна. Кроме того, наличие на конце транспортного канала порога, регулируемого по высоте, и интервала угла наклона смежных стенок к горизонту.

Таким образом заявляемая установка соответствует критерию изобретения "новизна".

Изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень", т.к. достигнут результат, удовлетворяющий существующую потребность, а именно: безопасное и эффективное транспортирование влажных семян и зерна при временном хранении.

Изобретение является и промышленно применимым, т.к. может использоваться в сельском хозяйстве для транспорта семян и зерна.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен общий вид установки для транспортирования и активного вентилирования семян и зерна, на фиг. 2 - сечение А-А по фиг. 1, на фиг. 3 зависимость удельной производительности q от параметра b/d_э.

Установка содержит вентилятор 1, бункер 2, воздухоподводящий патрубок 2, клапаны к воздухораздающим каналам 4, основной воздухораздающий канал 5, боковые воздухораздающие каналы 6, решетку основного воздухораздающего канала 7, решетки боковых воздухораздающих каналов 8, порог 9, стенки камеры 10, емкость для зерна 11 и транспортирующий канал 12.

Установка работает следующим образом. Воздух, поступающий от вентилятора 1, в воздухоподводящем патрубке 3 раздается по трем воздухораздающим каналам: основному 5 и боковым 6, расход воздуха регулируют клапанами 4. Семена и зерно под действием струй воздуха, выходящих из щелей чешуйчатых или жалюзийных решет, перемещаются из бункера 2 по транспортирующему каналу 12 в емкость 11. Изменение высоты порога меняет скорость и экспозицию материала, перемещаемого по каналу 12.

Примеры использования заявленной установки.

Экспериментальные исследования показали, что при использовании решет как основного, так и дополнительных каналов с живым сечением 6,8% перемещение материала по транспортирующему каналу осуществляется при скорости фильтрации воздуха через решета V_ф≅ 1,0 м/с с удельной производительностью 6,5 кг/(м.с) при потерях напора, не превышающих 1,1 кПа, однако после разгрузки бункера материал полностью из транспортирующего канала не удаляется, необходима ручная зачистка. После замены решет основного канала с живым сечением 6,8% на 3,4% и 4,3%, потери напора при неизменной скорости фильтрации выросли до 1,25 кПа, удельная производительность повысилась до 7,0 и 7,5 кг/(м.с) соответственно, но остаточный материал в транспортирующем канале после прекращения разгрузки не наблюдали.

Отметим, что живое сечение решет в интервале 3...4% по мнению ряда исследователей является оптимальным, например [3,4]. Поэтому большие величины живого сечения решет основного воздухораздающего канала не использовали. Оснащение боковых воздухораздающих каналов решетами с живым сечением 7,4% при условии живого сечения решет для основного канала 3,4% ухудшили условия транспортирования, величина q снизилась с 7,0 до 5,5 кг/(м.с) в тоже время потери напора при активном вентилировании насыпи семян и зерна толщиной до 1,0 м с использованием воздухораздающих решет с живым сечением 6,8 и 7,4% практически не различались.

Влияние ширины транспортирующего канала b на эффективность перемещения материала исследовали при значении b = 20, 40, 60 и 100 мм на материалах: пшеница с эквивалентным диаметром зерновки d_э= 3,9 мм, овес d_э= 3,5 мм, семена рапса d_э = 1,3 и клевера d_э = 1.1 мм, т.е. параметр b/d_э изменяли в пределах 10,2. . . 90,9 для условий транспортирования материала при подаче воздуха во все три воздухораздающих канала (фиг. 3, кр. 1), только в основной (фмг. 3, кр. 2), и только в боковые (фиг. 3, кр. 3) каналы. Установлено, что наибольшая величина удельного расхода q характерна для подачи воздуха во все 3 воздухораздающих канала в интервале 10≤b/d≤60, причем нижний интервал обусловлен стесненностью движения, а верхний ослаблением эффекта воздействия боковых струй.

При малых подачах q≤ 2,0 кг/(м.с) транспортирующий канал полностью материалом не заполняется, поэтому из верхней части боковых решет воздухораздающих каналов при перемещении зерна установлен проскок воздуха, что снижает эффективность работы установки и может привести к разрывам потока материала, причем установлено, что минимальная толщина слоя, при которой отсутствуют разрывы потока, составляет 0,02 м, а установка порога на высоту верхнего среза решет боковых воздухораздающих каналов гарантирует отсутствие проскок воздуха при любой подаче материала.

Возможна установка порога на высоту, большую высоты верхнего среза боковых воздухораздающих решет, при этом экспозиция семян и зерна, перемещаемых по транспортируемому каналу, возрастает в несколько раз по сравнению с перемещением без порога, что немаловажно при активном вентилировании самосогревшихся или охлаждаемых после сушки семян и зерна. Естественно при опорожнении транспортирующего канала высота порога равна нулю.

Исследовали процесс транспортирования зерна при различных углах наклона боковых решет к горизонту α.

Углы наклона изменяли в пределах от 20 до 90^o в интервале 50≤ α ≤80 установлена наибольшая величина удельной производительности транспортирующего канала при одной и той же скорости фильтрации воздуха.

Экспериментальные работы, проведенные с транспортированием зерна для трех вариантов подачи воздуха (во все воздухораздающие каналы, только в основной и в боковые) в каналы, показали следующие значения удельной гидравлической мощности, необходимой на транспортирование зерна N_у= 2,16; 2,66 и 3,2, что соответствует к.п.д. аэродинамического транспортирования 46, 37 и 31%.

Сравнение с данными П.Б. Блохина [3] и Н.П. Черняева [4] показывает экономическую эффективность предложенной установки, в том числе и по величине КПД, например КПД по [3] не превышает 33% (стр. 63, табл. 11).

Источники информации
1. А.С. N 897667, МПК В 65 G 53/18, 1979
2. А.С. 1022913, МПК В 65 G 53/20, 1982
3. П.В.Блохин. Аэрогравитационный транспорт. М., Колос. 1974, 1974, 118 с.

4. Н. П. Черняев. Аэротранспортеры с направленным выходом воздуха для перемещения зернопродуктов. Обзор, ЦНИИ информации и технико-экономических исследований, М., 1974 г., с. 67и

В установке смежные стенки транспортирующего и дополнительных воздухораздающих каналов оснащены чешуйчатыми или жалюзийными решетками, живое сечение которых в 1,5 - 2,0 раза больше решеток основного воздухораздающего канала. Увеличение площади живого сечения позволяет уменьшить скорость струй воздуха и снизить травматизм семян. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Установка для транспортирования и активного вентилирования семян и зерна, содержащая транспортирующий, основной и дополнительные воздухораздающие каналы, расположенные с обеих сторон транспортирующего и основного воздухораздающего каналов, отличающаяся тем, что смежные стенки транспортирующего и дополнительных каналов снабжены чешуйчатыми или жалюзийными решетками, живое сечение которых в 1,5 - 2,0 раза больше решеток основного воздухораздающего канала, отношение ширины транспортирующего канала к эквивалентному диаметру семян и зерна составляет 10 - 60. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на выходе транспортирующий канал снабжен порогом, регулируемым по высоте. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что смежные стенки наклонены к горизонту под углом 50 - 80^o.