Изобретение относится преимущественно к пищевой промышленности, в частности к мойке зерна и его очистке от примесей при подготовке для выпечки хлебобулочных изделий из диспергированного зерна.
К подготовке зерна перед его диспергированием и получением тестовой массы для выпечки хлебобулочных изделий предъявляются повышенные требования, т. к. попадание в диспергатор твердых примесей, типа мелких камешков, приводит к поломке ножей, а попадание в тестовую массу легких примесей, типа остатков грубых оболочек зерна, снижает хлебопекарные качества изделий.
Известна установка для мойки крупы, содержащая моечную ванну с наклонным дном в виде части цилиндрической поверхности с разгрузочным окном в верхней части дна и сливными окнами в боковых стенках, шнек, установленный над дном между разгрузочным окном и противолежащей ему торцевой стенкой ванны, средство для подачи обрабатываемого материала, средство для подачи разделительной жидкости (вода), причем в крышке ванны смонтирована V-образная перегородка, отделяющая часть ванны, где размещены средство для подачи обрабатываемого материала и сливные окна, от части с разгрузочным окном. Средство для подачи разделительной жидкости размещено в нижней части ванны на торцевой стенке (а.с. N 1500361, B 02 B 1/04, 1987).
Благодаря перегородке, в этой установке хорошо отделяются всплывшие легкие примеси, тяжелые же примеси могут увлекаться шнеком вместе с зерном.
Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является установка для мойки зерна 221.М3-02.00.00.000 (паспорт 221.М3-02.00.00.000. ПС, извлечения из которого прилагаются).
Эта установка взята за прототип.
Установка содержит моечную ванну с наклонным дном в виде части цилиндрической поверхности с разгрузочным окном в верхней части дна и сливными окнами в боковых стенках, шнек, установленный над дном между разгрузочным окном и противолежащей ему торцевой стенкой ванны, привод шнека, средство для подачи обрабатываемого материала, установленный над ванной под средством для подачи обрабатываемого материала первый гидросепаратор со средством для подачи разделительной жидкости, снабженный корпусом со сливом, и, размещенный под его сливом, второй гидросепаратор, снабженный корпусом со сливом.
Снабжение установки гидросепараторами позволяет улучшить отделение тяжелых примесей и интенсифицировать мойку зерна за счет дополнительной обработки в гидросепараторах.
Однако, ввиду того, что сливы гидросепараторов направлены в одну сторону и ориентированы в сторону разгрузочного окна, при высокой концентрации зерна в пульпе, возможно увлечение потоком зерна тяжелых примесей. Кроме того, для предотвращения попадания на шнек легких примесей требуется интенсивный слив, что влечет за собой повышенный расход разделительной жидкости.
Известно обогатительное устройство, включающее корпус, в котором установлено с образованием донной полости решето и примыкающий к нему вогнутый желоб и средство для подачи обрабатываемого материала и разделительной жидкости в виде пульпы. Причем отогнутый край желоба образует переливной порог, а поднимающаяся часть дна корпуса образует восходящий канал для потока разделительной жидкости (а.с. N 1606193, B 03 B 5/70, 1989).
В этом устройстве решето используется для рассева материала по крупности. Разделение по плотности происходит, в основном, в придонной полости в восходящем потоке в канале между желобом и дном.
Известен способ гравитационного обогащения кускового материала, при котором зона подачи обрабатываемого материала пересекается струйным потоком разделительной жидкости, при этом используется прямое воздействие тонких незатопленных струй, и сила воздействия на каждый кусок зависит от его размера, а ускорение в направлении действия струи - от его массы.
Устройство для осуществления способа содержит средство для подачи обрабатываемого материала и струйный аппарат для подачи разделительной жидкости, ориентированный под углом к потоку материала (а.с. N 1005357, B 03 B 5/00, 1980).
Ввиду того, что в этом способе используется прямое воздействие струй жидкости, он пригоден для обработки разряженного потока материала с размером кусков больше сечения отдельной струи. Такой способ не эффективен при обработке плотного потока мелкозернистого материала, например зерен пшеницы.
Известен способ разделения суспензий, заключающийся в подаче обрабатываемого материала вместе с разделительной жидкостью в виде пульпы в рециркуляционную зону, над которой создают восходящий поток разделительной жидкости, переливающийся через порог.
Устройство для осуществления способа содержит камеру с загрузочной воронкой, под которой размещен вибрационный потокообразователь, а камера снабжена переливным порогом (а.с. N 484003, B 03 B 5/62, 1971).
Эффективное осуществление способа требует достаточно протяженной зоны восходящего потока, что влечет за собой большие габариты в вертикальном направлении устройства для его осуществления.
Кроме того, устройство имеет сложный механизм генерации рециркуляционной зоны, предназначено, в основном, для циклической работы и плохо встраивается в поточную линию.
Известна отсадная машина, содержащая корпус, решето, установленное в корпусе с образованием донной полости и переливного порога, средство для подачи обрабатываемого материала и разделительной жидкости на решето в виде пульпы, выполненное в виде лотка, установленного под острым углом к решету. В донной части корпуса установлен пульсатор, обеспечивающий рециркуляцию разделительной жидкости через решето. В надрешетной части корпуса установлены поплавки-обтекатели для гашения турбулентных пульсаций потока пульпы.
В работе этого устройства реализуется способ отделения примесей от зернистого материала, включающий подачу обрабатываемого материала и разделительной жидкости на перфорированное основание, организация циркуляции разделительной жидкости через перфорированное основание и отведение выделяемой части материала через переливной порог, причем циркуляцию осуществляют через все основание равномерно за счет создания пульсаций статического давления под основанием (а.с. N 1440541, B 03 B 5/12, 1987).
Это устройство и реализуемый в его работе способ взяты за прототип.
Устройство и реализуемый в его работе способ предназначены для разделения тяжелых минеральных суспензий с большим содержанием тяжелой фракции. Циркуляция жидкости осуществляется через все перфорированное основание равномерно и служит, в основном, для разделения постели обрабатываемого материала при относительно медленном его продвижении в сторону переливного порога, но даже в этом случае требуется специальное средство для гашения турбулентных пульсаций на уровне слива для предотвращения увлечения тяжелых частиц через переливной порог. Кроме того, требуется предварительное приготовление пульпы.
Использование этих способа и устройства для очистки, например зерна, когда нужно из большой массы легкой фракции выделить очень малое количество тяжелых примесей при обеспечении высокого качества, малоэффективно из-за относительно низкой интенсивности обработки и больших габаритов устройства, связанных с большой плавучестью зерна.
Одной технической задачей, решаемой изобретением, является повышение качества очистки зернового материала от тяжелых примесей, типа мелких камешков, за счет уменьшения вероятности их увлечения потоком пульпы их гидросепараторов.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в установке для мойки зернового материала, содержащей моечную ванну с наклонным дном в виде части цилиндрической поверхности с разгрузочным окном в верхней части дна и по крайней мере с одним сливным окном, шнек, установленный над дном между разгрузочным окном и противолежащей ему торцевой стенкой ванны, привод шнека, средство для подачи обрабатываемого материала, установленный над ванной под средством для подачи обрабатываемого материала, первый гидросепаратор со средством для подачи разделительной жидкости, снабженный корпусом со сливом, и размещенный под его сливом второй гидросепаратор, снабженный корпусом со сливом, новым является то, что в отличие от прототипа второй гидросепаратор установлен таким образом, что его слив направлен противоположно сливу первого гидросепаратора.
При таком размещении гидросепаратора поток пульпы обрабатываемого материала тормозится и разворачивается, что способствует его расслоению и выделению тяжелых примесей во втором гидросепараторе, не уловленных в первом гидросепараторе.
Эффект достигается при любом размещении гидросепараторов относительно моечной ванны, например при ориентировании слива второго гидросепаратора к боковым стенкам ванны.
При выполнении корпуса второго гидросепаратора примыкающим к боковым стенкам ванны и размещении его так, что его дно находится ниже уровня перелива сливного окна ванны, а слив направлен к ее торцевой стенке, достигается дополнительный эффект - корпус гидросепаратора одновременно служит перегородкой, отделяющей часть ванны со сливным окном, куда попадают легко всплывающие примеси, от части ванны с разгрузочным окном, предотвращая попадание этих примесей в готовый продукт мойки.
При таком размещении гидросепараторов наиболее целесообразно слив производить через торцевую стенку, т.к. при этом получается наиболее простая конструкция моечной ванны и системы отвода жидкости со всплывшими легкими примесями, однако слив может производится через окно и в боковой стенке, например для удлинения траектории отдельных зерен, но при этом усложняется отвод жидкости и необходимо принимать меры для предотвращения образования застойной зоны у торцевой стенки, например, установив рассекатель, что усложняет конструкцию.
Другой технической задачей является повышение эффективности выделения малого количества тяжелых примесей из зернового материала.
Эта задача решена в предлагаемом способе отделения примесей от зернового материала, включающем подачу обрабатываемого материала и разделительной жидкости на перфорированное основание, организацию циркуляции разделительной жидкости через перфорированное основание и отведение выделяемой части материала через переливной порог, в котором, в отличие от известного способа, циркуляцию разделительной жидкости осуществляют путем создания нисходящего турбулизированного потока в зоне подачи и восходящего потока в зоне слива с образованием между ними рециркуляционной зоны.
В результате такой организации потока образуются зоны с различным воздействием на разделяемый материал. В первой зоне материал подвергается сильному перемешиванию турбулентным нисходящим потоком, и здесь происходит выделение наиболее тяжелых частиц. При прохождении разделительной жидкости через перфорированное основание турбулентные пульсации гасятся, вызывая колебания статического давления в жидкости под основанием, которые передаются в соседние зоны, вызывая мелкомасштабную циркуляцию жидкости через перфорированное основание, причем интенсивность ее падает в сторону переливного порога.
Во второй зоне, где образуется рециркуляционный поток, частицы переносятся с границы восходящего потока на границу нисходящего потока и опускаются, образуя на перфорированном основании постель, где влечением перемещаются вновь на границу зоны восходящего потока. Здесь материал разделяется в поле центробежных сил макровихря рециркуляционной зоны и в результате сальтации на перфорированном основании, которая усиливается мелкомасштабной циркуляцией. Причем, в результате рециркуляций материал подвергается разделению многократно. Здесь выделяется основная масса примесей.
Кроме того, эта зона является демпфером, гасящим турбулентные пульсации нисходящего потока, предотвращая их влияние на восходящий поток.
В третьей зоне материал, поступающий по основанию из зоны рециркуляции, подвергается гравитационному разделению в восходящем потоке.
Нисходящий турбулентный поток жидкости можно организовать, подавая ее вместе с обрабатываемым материалом в виде пульпы, турбулизация его любым подходящим известным способом.
Восходящий поток можно обеспечить от отдельного источника.
Рециркуляционная зона между нисходящим и восходящим потоками образуется автоматически при их относительном смещении вдоль основания.
Очевидно, что для обеспечения достаточно интенсивной циркуляции в рециркуляционной зоне нисходящий и восходящий потоки должны обладать достаточной относительной скоростью, что связано с повышением уровня перелива и повышенным расходом разделительной жидкости. Кроме того, при высокой концентрации пульпы возникает проблема запирания перфорации основания осевшими зернами обрабатываемого материала.
Наиболее просто и эффективно поток организуется при подаче разделительной жидкости струйным потоком, в виде отдельных затопленных струй, пересекая зону подачи материала под острым углом к основанию. Струи, эжектируя пульпу, интенсивно турбулизируют ее, подпитывают энергией рециркуляционную зону и способствуют продвижению материала в постели.
Материал может подаваться как в виде пульпы, так и в сухом виде. При подаче в сухом виде интенсивное перемешивание струями обеспечивает быстрое смачивание зерен без образования их агрегатов, и отпадает необходимость в предварительном приготовлении пульпы.
С целью регулирования процесса разделения в зависимости от свойств обрабатываемого материала, угол наклона струйного потока и его динамический напор меняют.
Создание восходящего потока путем разворота нисходящего потока под перфорированным основанием позволяет проводить процесс при пониженном расходе разделительной жидкости и упрощает устройство для его осуществления.
Способ реализуется в гидросепараторе, содержащем корпус, решето, установленное в корпусе с образованием донной полости и переливного порога, средство для подачи обрабатываемого материала и средство для подачи разделительной жидкости, отличающемся от известного тем, что в нем средство для подачи разделительной жидкости выполнено в виде струйного аппарата, ориентированного в сторону переливного порога под острым углом к решету, а средство для подачи обрабатываемого материала размещено с возможностью пересечения потока обрабатываемого материала струйным потоком разделительной жидкости.
При обработке материала с постоянными гидродинамическими свойствами гидросепаратор работоспособен при постоянном угле наклона струй.
Для настройки гидросепаратора на обработку материалов с различными гидродинамическими свойствами его струйный аппарат может быть снабжен механизмом изменения угла наклона струй и средством для регулирования напора.
Для обеспечения достаточной скорости восходящего потока разделительной жидкости у переливного порога без использования дополнительных средств донная полость, образованная решетом и дном корпуса, выполнена сужающейся в сторону переливного порога, т.е. в форме конфузора, в котором поток жидкости ускоряется.
Наиболее простым по конструкции является выполнение струйного аппарата в виде коллекторного патрубка с соплами, установленного в корпусе параллельно сливному порогу, что способствует равномерному распределению струи по ширине гидросепаратора.
Описание изобретения иллюстрируется чертежами, где
на фиг. 1 представлен общий вид моечной ванны, вид сбоку;
на фиг. 2 - то же, вид в плане;
на фиг. 3 - узел струйного аппарата;
на фиг. 4 поперечный разрез гидросепаратора со схемой распределения потоков.
Установка содержит установленную на опорной раме 1 моечную раму 2 с наклонным полуцилиндрическим дном 3, боковыми стенками 4 и торцевой стенкой 5. В верхней части дна 3 выполнено разгрузочное око 6. В нижней части торцевой стенки 5 установлен дренажный патрубок 7, в верхней ее части выполнено сливное окно 8. Над дном 3 ванны 2, между торцевой стенкой 5 и разгрузочным окном 6, установлен шнек 9 с приводом 10. Над ванной, у ее торцевой стенки 5, установлен первый сепаратор 11, корпус которого 12 выполнен со сливом 13, обращенным в сторону разгрузочного окна 6. Под сливом 13 первого гидросепаратора 11 установлен второй гидросепаратор 14, корпус которого 15 выполнен примыкающим к боковым стенкам 4 моечной ванны 2 и закреплен на них, причем дно корпуса 15 размещено ниже уровня слива сливного окна 8. Корпус 15 выполнен со сливом 16, обращенным в сторону торцевой стенки 5 моечной ванны 2.
Система подачи разделительной жидкости (на чертеже не показана) через регулировочный вентиль 17 и гибкий трубопровод 18 соединена с Г-образным коллекторным патрубком 19, который установлен в корпусе 12 первого гидросепаратора 11 у стенки, противолежащей сливу 13 и параллельно ему, проходя через отверстия в боковых стенках корпуса 12, и закреплен через уплотнения при помощи гайки 20 и контргайки 21 на одной стенке и гайки-заглушки 22 - на другой. Коллекторный патрубок 19 снабжен рядом сопл 23. Над коллекторным патрубком 19 установлена распределительная решетка, являющаяся последним звеном средства для подачи материала.
В корпусе 12 первого гидросепаратора 11 установлено решето 25 с образованием у слива 13 переливного порога 26 и донной полости 27, причем дно корпуса 12 спрофилировано таким образом, что донная полость 27 имеет максимальную глубину под распределительной решеткой 24 и сужается в сторону переливного порога 26. В корпусе второго гидросепаратора 14 также установлено решето 28 с образованием донной полости 29 и переливного порога 30, причем решето 28 установлено с уклоном в сторону слива 16, а дно корпуса спрофилировано таким образом, что глубина донной полости 29 увеличивается к переливному порогу 30. Решета 25 и 28 выполнены с отверстиями меньше размера зерен обрабатываемого материала, причем решето 28 имеет меньшие отверстия.
Установка снабжена размещенным под сливным окном 8 моечной ванны 2 фильтром отстойником 31, подсоединенным к дренажной системе (не показан).
Установка снабжена также системой обмыва шнека (на чертеже не показана).
Верхняя часть моечной ванны 2 закрыта крышкой 32.
Установка работает следующим образом.
Разделительную жидкость подают через вентиль 17, гибкий трубопровод 18 и коллекторный патрубок 19. Последовательно заполняют до уровня слива гидросепараторы 11 и 14 и моечную ванну 2.
Включают привод 10 шнека 9. Зерно, прошедшее шелушение и пневмосепарацию, через распределительную решетку 24 поступает в первый гидросепаратор 11, где оно смачивается под действием струйного потока разделительной жидкости и интенсивно перемешивается. При этом зерно предварительно очищается от грязи и остатков грубых оболочек и из него выделяются наиболее тяжелые примеси. По мере продвижения к сливу 13 пульпа подвергается все более тонкому разделению.
Проходя слив 13 поток пульпы разворачивается, падает на решето 28 второго гидросепаратора 14, где поток тормозится и снова разворачивается. Это способствует расслоению пульпы. При попадании на наклонное решето 28 пульпа рассеивается, а разделительная жидкость, проходя через решето 28 в донную полость 29, уносит с собой более мелкие тяжелые примеси, смывая их по наклонному дну в глубокую часть донной полости 29, прилегающую к переливному порогу 30. Здесь поток тормозится, частицы оседают, а жидкость через решето 28 ламинарным потоком поднимается к сливу 16. Зерно поступает в этот поток по решету 28, поднимается им, подвергаясь окончательной очистке от тяжелых примесей в восходящем потоке, и, через переливной порог 30, поступает в моечную ванну 2.
Поток пульпы, двигаясь от слива 16 второго гидросепаратора 14, разделяется: зерно опускается на дно, а гидродинамические легкие примеси с потоком жидкости через сливное окно 8 удаляются в фильтр-отстойник 31. При этом жидкость, поступающая из системы обмыва шнека в моечную ванну 2, создает у ее торцевой стенки 5 слабый восходящий поток, способствующий выносу взвеси мелких пылевидных частиц.
Зерно, опускающееся на дно ванны 2, подхватывается шнеком 9 и подается к разгрузочному окну 6, окончательно обмываясь жидкостью из системы обмыва шнека.
Ванна 2 периодически промывается. При этом грязная вода сбрасывается через дренажный патрубок 7. Ввиду малого содержания тяжелых примесей для их удаления из гидросепараторов достаточно ручной периодической очистки.
Первый гидросепаратор 11, где реализуется способ отделения примесей от зернового материала, работает следующим образом.
Сухой зерновой материал через распределительную решетку 24, равномерно распределяясь по ней, поступает в зону I (фиг. 4) турбулизированного нисходящего потока. В этой зоне через коллекторный патрубок 19 и сопло 23 разделительная жидкость затопленными струями подается под острым углом к решету 25, служащему перфорированным основанием. Струи жидкости эжектируют пульпу из рециркуляционной зоны II, и сухой материал смачивается и перемешивается струями. Здесь, в сильно турбулизированном потоке, отделяются наиболее тяжелые примеси, более крупные частицы которых оседают на решете 25, а более мелкие проваливаются в донную полость 27. Суммарный поток, в результате взаимодействия с поступающим сухим материалом и пульпой рециркуляционной зоны, разворачивается вниз, проходит через решето 25, оставляя на нем зерна и, тормозясь при взаимодействии с дном корпуса 12, рассекается на два потока. Первый, более слабый, разворачиваясь, поднимается вдоль стенки, противолежащей сливу 13 и, в результате эжектирующего действия струи, разворачивается вдоль решета 25, обеспечивая влечение зерен материала, попавших на решето в этой зоне, в сторону рециркуляционной зоны.
Второй поток, более мощный, разворачивается в сторону переливного порога 26. Поток жидкости, двигаясь в сужающемся канале, образованном дном корпуса 12 и решетом 25, ячейки которого перекрыты образующейся в рециркуляционной зоне постели из зерен материала, гидравлическое сопротивление которых велико и расход через них практически равен нулю, разгоняется, обеспечивая достаточно интенсивный восходящий поток в зоне III вдоль переливного порога 26.
Турбулентные пульсации нисходящего потока в зоне I при прохождении через решето 25 и торможении при растекании гасятся, вызывая пульсации статического давления, которые передаются в зону II, где вызывают мелкомасштабные циркуляционные потоки через решето 25, разрыхляющие постель и усиливающие сальтацию зерен материала, способствуя тем самым выделению тяжелых примесей. Причем интенсивность пульсаций в результате взаимодействия потока с перфорированным основанием (решето 25) ввиду того, что зерна материала в постели, действуя в качестве своеобразных клапанов, меняющих гидравлическое сопротивление ячеек решета 25, падает по потоку, так что в зоне III он становится практически ламинарным.
В зоне III поток разделительной жидкости, разворачиваясь и проходя через решето 25, образует восходящий вдоль переливного порога 26 поток, в котором зерна материала, продвигающиеся из постели в рециркуляционной зоне II, всплывают и подвергаются гравитационному разделению. При растекании восходящего потока в зоне III часть зерен увлекается через слив 13, а часть возвратным движением макровихря рециркуляционной зоны выносится на границу зоны I, опускается вниз и вновь попадает в постель на решете 25. Многократно попадая в рециркуляционную зону, материал разделяется в поле центробежных сил макровихря рециркуляционной зоны (преимущественно у границ зоны) и при влечении в постели на решете под воздействием мелкомасштабной циркуляции жидкости через решето. В этой зоне происходит выделение основной массы тяжелых примесей.
Для настройки процесса разделения зерновой массы вентилем 17 регулируют напор струй, а для регулирования угла наклона струй ослабляют крепление коллекторного патрубка 19 гайками 20, 21 и 22 и, установив нужный угол, вновь закрепляют.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Гидросепаратор твёрдых бытовых отходов (ТБО) для сепарации ТБО в проходящем через аппарат потоке воды | 2019 |
|
RU2731986C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНА | 1995 |
|
RU2086300C1 |
Моечная машина для зерна | 1989 |
|
SU1708404A1 |
СЕПАРАТОР ЗЕРНОВОЙ СМЕСИ | 2012 |
|
RU2503169C2 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ | 1999 |
|
RU2176554C2 |
Сепаратор зерновой смеси | 2016 |
|
RU2682261C2 |
МАГНИТНЫЙ ГИДРОСЕПАРАТОР | 2001 |
|
RU2184618C1 |
Устройство для мойки изделий | 1979 |
|
SU820918A1 |
Устройство для обогащения труднораздели-МыХ зЕРНОВыХ СМЕСЕй | 1979 |
|
SU829212A1 |
Устройство для отделения тяжелых примесей от растительного сырья | 1990 |
|
SU1822727A1 |
Изобретение относится преимущественно к пищевой промышленности, в частности к мойке зерна и его очистке от примесей при подготовке для выпечки хлебобулочных изделий из диспергированного зерна. Установка для мойки зернового материала содержит моечную ванну с наклонным дном, шнек, установленный над дном, средство для подачи обрабатываемого материала в виде распределительной решетки. Над ванной под распределительной решеткой установлен первый гидросепаратор со средством для подачи разделительной жидкости, под его сливом размещен второй гидросепаратор, и его слив направлен противоположно сливу первого гидросепаратора. В первом гидросепараторе зерновой материал через распределительную решетку поступает в зону турбулизированного нисходящего потока, где перемешивается струями разделительной жидкости, более крупные частицы оседают на решето, а более мелкие проваливаются в донную полость. Изобретение обеспечивает лучшую очистку зернового материала. 3 с. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.
Машина для мойки зерна | 1977 |
|
SU737000A1 |
Отсадочная машина | 1987 |
|
SU1440541A1 |
Авторы
Даты
2000-12-27—Публикация
1999-08-17—Подача