УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕПАРАЦИИ СЫПУЧЕЙ СМЕСИ Российский патент 2003 года по МПК B07B4/02 

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

Известны пневматические сепараторы для разделения сыпучей смеси, включающие питатель, стол с наклонной рабочей поверхностью, куда от вентилятора подается воздушный поток (А.с. 994053, кл. В 07 В 4/02, 1981). Частицы под действием струй ожижаются и текут в сборники фракций. Недостатком работы такого устройства является низкое качество разделения частиц на фракции по причине того, что воздушные струи воздействуют сразу на большую массу семян, процесс протекает в стесненных условиях, частицы практически находятся в аэродинамической тени, что исключает четкое их разделение по аэродинамическим свойствам.

Известно также устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде, включающее бункер, рабочий орган с наклонной поверхностью, сопла для подачи воздушного потока, сборники готовых фракций, источник избыточного давления воздуха с приводом (Патент 1502137, 1987, БИ 31).

К недостаткам его следует отнести сложность конструкции, для формирования управляющих импульсов генератора пневмосигналов используется струйная система управления, включающая логические элементы типа НЕ-ИЛИ, проходные отверстия которых часто забиваются пылью, при сортировании семян возникает необходимость очистки воздуха посредством фильтров. Конструкция устройства не позволяет разделять семена по аэродинамическим свойствам.

Задача технического решения - повышение точности разделения штучных тел по массе, расширение функциональных возможностей устройства, упрощение конструкции.

Задача решается тем, что в устройстве для сепарации сыпучей смеси в текучей среде, включающем бункер, рабочий орган в виде конуса с ориентирующими желобами на его поверхности, сопло для подачи воздушного потока, сборники готовых фракций, вибровозбудитель и источник избыточного давления, вибровозбудитель выполнен в виде пневматической проточной камеры, вход которой соединен через дроссель переменного сечения с источником избыточного давления воздуха, а на выходе ее расположено кольцевое сопло в виде двух плоских пластин, причем верхняя пластина установлена с возможностью перемещения относительно нижней и жестко соединена с конусным рабочим органом.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - сечение А-А.

Устройство включает бункер 1, кольцевую заслонку 2, рабочий орган в виде конуса с ориентирующими желобами 3, вибровозбудитель, выполненный в виде пневматической проточной камеры 4, вход которой соединен чрез дроссель 5 переменного сечения с источником 6 избыточного давления воздуха, на выходе ее расположено кольцевое сопло, состоящее из двух кольцевых плоских пластин 7 и 8, причем верхняя пластина установлена с возможностью перемещения относительно нижней и жестко соединена с конусным рабочим органом. Пластины 7 и 8 прижимаются к друг другу посредством пружины 9. Тяжелые, средние и легкие фракции накапливаются в кольцевых приемниках 10, 11 и 12 соответственно. Пневмокамера 4 с пластинами 7 и 8, дросселем 5 и источником избыточного давления в совокупности представляют высокочастотный генератор пневматических сигналов, частота колебания которого регулируется дросселем 5 от десятков до сотен герц (в опытах до 225 Гц). Период колебаний определяется временем наполнения и опорожнения камеры 4. Рабочая амплитуда колебаний рабочего органа лежит в пределах (0,2...0,3)10^-3 м. Вследствие того, что диаметр кольцевой пластины 8 больше, чем пластины 7, истекающий воздух из сопла прилипает к нижней пластине, т.е. проявляется эффект Коанда, который заключается в том, что текущая вдоль поверхности струя жидкости (воздуха) прижимается к ней статическим давлением окружающей среды (например, истекающая из наклоненного стакана струя воды прилипает к его поверхности).

При разделении семян по массе амплитуду колебаний выбирают такой, чтобы толщина струи воздуха на начальном участке была меньше толщины семян, что исключает влияние их аэродинамических свойств на начальную скорость бросания и, следовательно, траекторию полета (дальность бросания).

Рабочий процесс происходит следующим образом. В начальный момент зазор между пластинами 7 и 8 равен нулю, по мере наполнения камеры 4 под воздействием избыточного давления воздуха пластина 7 вместе с рабочим органом переводит частицы в ожиженное состояние, резко изменяя реологические свойства сыпучего тела. Частицы приобретают ускорение больше ускорения свободного падения, при этом коэффициент внутреннего трения близок к нулю, что позволяет им ориентироваться по одному в желобах рабочего органа вдоль продольной оси. Истекающая из кольцевого сопла струя передает семенам одинаковое количество движения (произведение массы на скорость), но в силу того, что поток семян имеет частицы разной массы, они приобретают разную начальную скорость бросания и летят по траекториям, в зависимости от приобретенной скорости.

Для увеличения дальности бросания пластина 8 снабжена отбортовкой по периферии.

При постоянном избыточном давлении воздуха величина амплитуды колебаний автоматически поддерживается на одном уровне, что достигается регулированием степени сжатия пружин 9 и расходом воздуха. Автоколебательный процесс обеспечивается тем, что площадь истечения воздуха через кольцевое сопло значительно больше площади проходного сечения дросселя 5, т.е. время истечения из камеры 4 меньше времени его наполнения.

Устройство является универсальным и может работать в режиме разделения семян по аэродинамическим свойствам. Для этого указанным способом величину амплитуды колебаний изменяют так, чтобы толщина струи воздуха была больше толщины семян, при этом начальная скорость бросания будет определяться скоростью витания семян.

Такое техническое решение позволяет в период предпосевной подготовки семян выбирать из общей массы семена с наибольшей абсолютной массой и полевой всхожестью.

Изобретение может быть использовано в сельском хозяйстве, пищевой, химической и других отраслях промышленности. Технический результат - повышение точности разделения материалов, упрощение конструкции, расширение функциональных возможностей. Устройство включает бункер, рабочий орган в виде конуса с ориентирующими желобами на его поверхности, сопло для подачи воздушного потока, сборники готовых фракций, вибровозбудитель и источник избыточного давления. Вибровозбудитель выполнен в виде пневматической проточной камеры, вход которой соединен через дроссель переменного сечения с источником избыточного давления воздуха. На выходе проточной камеры расположено сопло в виде двух плоских кольцевых пластин, причем верхняя пластина установлена с возможностью перемещения относительно нижней и жестко соединена с конусным рабочим органом. 2 ил.

Устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде, включающее бункер, рабочий орган в виде конуса с ориентирующими желобами на его поверхности, сопло для подачи воздушного потока, сборники готовых фракций, вибровозбудитель и источник избыточного давления, отличающееся тем, что вибровозбудитель выполнен в виде пневматической проточной камеры, вход которой соединен через дроссель переменного сечения с источником избыточного давления воздуха, а на выходе ее расположено сопло в виде двух плоских кольцевых пластин, причем верхняя пластина установлена с возможностью перемещения относительно нижней и жестко соединена с конусным рабочим органом.