СПОСОБ КАЛИБРОВАНИЯ УДЛИНЕННО-ОВАЛЬНЫХ И ДЛИННО-ОВАЛЬНЫХ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК A01D33/08 

Предлагаемое изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности для калибрования клубней картофеля, относящихся по международной классификации к удлиненно-овальным и длинно-овальным, с индексом формы (отношение толщины клубней к длине) 1,6...2,0 и обозначаемых символами "УО" и "Д" соответственно.

Существующие картофелесортировки, имеющие решета или транспортеры с отверстиями круглой, квадратной или шестиугольной формы, не дифференцированы в зависимости от форм калибруемых клубней, что приводит к ухудшению главного целевого назначения этих машин - точности калибрования (Колчин Н.Н., Трусов В.П. Машины для сортирования и послеуборочной обработки картофеля. М.: Машиностроение, 1966. С.123-180; Справочник конструктора сельскохозяйственных машин. Под ред. М.И.Клецкина, 2-е изд. доп. и перераб. В 4-х томах. - М.: Машиностроение, 1969. Т.3. С.55-76).

Известен способ сортирования корнеклубнеплодов удлиненной формы (а.с. №2012185, МКИ А01D 33/08, 1994, аналог), включающий процесс ориентирования корнеклубнеплодов удлиненной формы длинной осью параллельно сепарирующей поверхности при неопределенном хаотичном расположении длинных осей плодов в горизонтальной плоскости. Такое ориентирование плодов при калибровании клубней картофеля удлиненно-овальной и длинно-овальной форм преимуществ для выполнения технологического процесса не имеет, так как расположение отверстий в калибрующих поверхностях имеет ориентацию по ходу технологического процесса.

Недостатком данного способа является то, что удлиненно-овальные и длинно-овальные клубни, прежде чем пройти в отверстия решета должны расположиться длинной осью параллельно длинной оси отверстий и ходу технологического процесса. Хаотичное расположение длинных осей клубней при поступлении их на решетную поверхность приводит к тому, что начальная часть решет, где клубни на нее подаются, не выполняет основную свою функцию, пропуская через отверстия только клубни, случайно оказавшиеся в нужной ориентации. Остальные клубни принимают нужную ориентацию только пройдя некоторый путь по решету, в результате чего снижается производительность. Часть клубней не принимает нужной ориентации, доходя до конца решета, и попадает в другую размерную фракцию, что снижает точность калибрования и чистоту фракций клубней по размерам.

Другим отрицательным свойством способа-аналога является то, что для соблюдения качества выполняемого технологического процесса приходится увеличивать длину решет, что увеличивает металлоемкость машины, затраты энергии на привод и снижает экономические показатели ее работы, а увеличение пути, проходимого клубнями по решетам, увеличивает их травмирование.

Удлиненно-овальные и длинно-овальные клубни необходимо подавать на калибрующую поверхность решета сориентированными длинной осью параллельно не только плоскости калибрующей поверхности, но и ходу технологического процесса, чего не может обеспечить ориентирующее устройство аналога.

Наиболее близким по последовательности выполнения технологического процесса и по конструкции (прототип) является способ осуществления калибрования с помощью картофелесортировальной машины (патент РФ на полезную модель №40836, МПК A01D 33/08, 2004), заключающийся в подаче клубней на верхнее решето при неопределенном, хаотичном их положении, отбор клубней крупной фракции и вывод их из технологического процесса, просев клубней средней и мелкой фракций на нижнее решето, отбор клубней средней фракции и вывод их из технологического процесса, просев клубней мелкой фракции и вывод их из картофелесортировальной машины, включающей загрузочное и отводящие для каждой фракции клубней устройства и калибрующие поверхности в виде установленных в грохоты решет с отверстиями правильной шестиугольной формы.

Такие способ и картофелесортировальная машина дают необходимую точность калибрования при сортировании клубней округлой формы, обозначаемых в международной классификации символом "О", имеющих индекс формы, не превышающий 1,2, и не требующих предварительной ориентации в связи с формой, близкой к шаровидной.

Калибрование клубней удлиненно-овальной и длинно-овальной форм с помощью этой машины, снабженной решетами с отверстиями правильной шестиугольной формы, не приемлемо, так как такие отверстия работают аналогично круглым, и для прохождения в них клубней удлиненно- и длинно-овальной формы необходима их ориентация длинной осью перпендикулярно решетной поверхности.

Достичь такого положения предметов на решетной поверхности без предварительной ориентации возможно только с использованием колебательного режима, обеспечивающего их движение с отрывом от поверхности решета за счет большого значения вертикальной составляющей центробежной силы инерции, создаваемой приводным механизмом грохотов. При таком режиме работы решет клубни будут получать значительные травмы, не укладывающиеся в агротехнические требования.

Для соблюдения норм агротребований по травмированию клубней режим колебаний должен обеспечивать безотрывное, скользящее их движение по решету. При таком режиме удлиненно-овальные и длинно-овальные клубни не смогут проходить в отверстия правильной шестиугольной формы, в связи с чем аналог не решает поставленной перед изобретением технической задачи.

Техническая задача, поставленная перед изобретением, состоит в увеличении до норм агротребований точности калибрования клубней удлиненно-овальной и длинно-овальной формы и производительности рабочих органов картофелесортировальных машин, при соблюдении норм травмирования.

Решение задачи заключается в способе, включающем подачу калибруемого на фракции материала на колеблющуюся решетную поверхность верхнего грохота, отбор клубней крупной фракции и вывод их из машины, подачу клубней средней и мелкой фракций на нижний грохот, который отбирает клубни средней фракции и просеивает клубни мелкой фракции, раздельный вывод каждой фракции из технологического процесса, где в отличие от прототипа оригинальность изобретения заключается в том, что клубни удлиненно-овальной и длинно-овальной формы подаются на каждую колеблющуюся решетную поверхность грохота сориентированными длинной осью параллельно поверхности решет и ходу технологического процесса воздействием на клубни вибрацией волнообразной поверхности ориентирующего устройства в направлении их движения.

Кроме того, задача достигается в устройстве, содержащем загрузчик, грохоты с решетными калибрующими поверхностями, лотки для вывода каждой фракции клубней, где согласно изобретению в каждом грохоте последовательно и жестко установлено волнообразное ориентирующее устройство, в полуцилиндрических волнах которого нижние образующие расположены в одной плоскости с калибрующей поверхностью решета, радиус волн R_n=a_n/2, радиус стыков волн r=d/2, глубина волн H_n=(a_n+d)/2, где n - порядковый номер грохота сверху вниз, a_n - граничное значение толщины калибруемых клубней, идущих через отверстия решета данного грохота проходом, при этом шаг волн S_n=a_n+d и равен шагу отверстий в поперечном ряду решета, отверстия в котором образованы прутками диаметром d и выполнены удлиненной шестиугольной формы.

На фиг.1 представлена схема устройства для осуществления способа калибрования клубней, на фиг.2 показана в аксонометрическом изображении картофелесортировальная машина для осуществления способа, на фиг.3 - геометрические параметры и принцип формирования отверстий решет, на фиг.4 - сечения АА и ВВ на фиг.1.

Устройство (фиг.2) состоит из загрузчика 1, верхнего грохота 2 с ориентирующим устройством 3 и решетом 4, нижнего грохота 5 с ориентирующим устройством 6 и решетом 7, устройств для отвода клубней крупной фракции 8, средней - 9 и мелкой - 10. Грохоты опираются на упругие подвески 11 и 12 и снабжены боковыми ограждениями 13 и 14. Механизм привода грохотов в колебательное движение условно не показан. С нижней стороны к верхнему грохоту 2 жестко прикреплены скатные лотки 15 и 16.

Отверстия решет (фиг.3) образованы прутками круглого сечения диаметром d. Поперечные прутки 17 зигзагообразно изогнуты под углом 120°. Продольные прутки 18 - прямые. Прутки 17 и 18 жестко соединены между собой и образуют рабочее поле решета. Форма отверстий - удлиненный шестиугольник, который строится следующим образом. На прямой mm (фиг.3) на расстоянии a_n, где а_n - граничное значение толщины калибруемых клубней, наносятся точки О и O₁, из которых, как из центров, под углом 30° к линии mm проводятся радиусы ОА, OB, O₁C, O₁D и через точки А, А′, С′, С, D, D′, В′ и В проводятся к окружностям касательные ее, gg, B′D′, qq, ff, C′A′, очерчивающие внутренний контур удлиненного шестиугольного отверстия решета.

По геометрическим свойствам вычерченной конфигурации калибрующего отверстия решета определяются его размеры: ширина отверстия h=a_n, длина проходного сечения L₁=2a_n, длина продольного прутка 18 L=1,575a_n+0,575d, угол между соседними зигами поперечного прутка 17 - 120°, длина зига P=(1,15a_n+d)/2.

Рабочее поле устройств для ориентирования клубней 3 и 6 (фиг.2) в поперечном сечении (фиг.4) представляет собой волнообразную поверхность с параметрами в каждом грохоте: шаг волн S_n=a_n+d, радиус волн R_n=a_n/2, радиус стыков волн r=d/2, глубина желобков H_n=(a_n+d)/2, где n - порядковый номер грохота сверху вниз, где а_n - граничное значение толщины калибруемых клубней, идущих через отверстия данного решета проходом, d - диаметр прутков, образующих отверстия решета. Указанные размеры обеспечивают количество полукруглых желобков на устройстве для ориентации клубней равным количеству отверстий в поперечном ряду калибрующей поверхности и обеспечивают ориентацию тех клубней, которые должны проходить через отверстия решета.

Рабочий процесс по предлагаемому способу и в предлагаемом устройстве происходит следующим образом. Ворох, смесь различных размерных фракций клубней, полученных в результате уборки картофеля, подается загрузочным устройством 1 (фиг.1, 2) на ориентирующее устройство 3 верхнего грохота 2, которое вместе с грохотом совершает колебательное движение.

Поскольку перемычки между волнами ориентировщика выполнены в виде полуцилиндров с радиусом r=d/2, несоизмеримо малы по сравнению с клубнями даже самой мелкой фракции, которую могут собирать картофелеуборочные машины, и клубни всех фракций имеют в поперечном сечении овальную форму, а ориентирующая волнообразная поверхность совершает продольные колебания, то на перемычках волн клубни удерживаться не могут и скатываются в углубления ориентирующей поверхности. При этом клубни мелкой и крупной фракций соизмеримы с размерами полуцилиндров волн и, как всякое тело в свободном состоянии, стремятся занять положение устойчивого равновесия.

Перемещение клубней по ориентировщику и решету в направлении хода технологического процесса происходит за счет их угла наклона к горизонту и возвратно-поступательного движения этих устройств.

Клубни крупной фракции, которые должны идти по решету 4 сходом, либо перекрывают волнообразные углубления ориентирующего устройства, либо частично, не на всю глубину, укладываются в них.

Положение клубней крупной фракции и их положение на решете для технологического процесса не имеет значения, так как эти клубни идут по решету 4 сходом, попадают на лоток 8 и выводятся из технологического процесса.

Средние и мелкие клубни укладываются в углубления волн ориентировщика на всю глубину и, имея удлиненно-овальную или длинно-овальную формы, оказываются сориентированными длинной осью параллельно не только плоскости решета, но и длинным осям отверстий решет и ходу технологического процесса.

При сходе с волнообразной поверхности на решето 4 сориентированных клубней средней и мелкой фракций увеличивается вероятность их прохождения в отверстия.

Средние и мелкие клубни, пройдя проходом через отверстия верхнего решета 4, по лоткам 15 и 16 подаются на начало ориентирующего устройства 6 нижнего грохота 5.

На ориентирующем устройстве 6 под действием его колебаний клубни мелкой фракции, которые должны пройти через отверстия решета 7 проходом, укладываются в углубления волн ориентирующего устройства 6 на полную глубину, подаются на решето 7 длинными осями параллельно его поверхности, ходу технологического процесса и длинным осям отверстий, идут через отверстия решета проходом и по устройству 10 выводятся из машины. Клубни средней фракции на ориентирующем устройстве 6 либо перекрывают углубления волн, опираясь на их перемычки, либо укладываются в желобки не на полную глубину. Средние клубни идут по решету 7 сходом, поступают на лоток 9, по которому выводятся из машины.

Таким образом, предлагаемый способ калибрования удлиненно-овальных и длинно-овальных клубней картофеля обеспечивает повышение точности калибрования, увеличение чистоты размерных фракций и производительности картофелесортировальных машин.

Предлагаемое устройство снижает металлоемкость картофелесортировальных машин и энергоемкость технологического процесса калибрования клубней картофеля.

Способ включает подачу исходного материала на колеблющуюся решетную поверхность верхнего грохота, отбор клубней крупной фракции, подачу клубней средней и мелкой фракций на нижний грохот, отбор клубней средней фракции и просев клубней мелкой фракции, раздельный вывод каждой фракции из технологического процесса. Клубни удлиненно-овальной и длинно-овальной формы подают на каждую колеблющуюся решетную поверхность грохота сориентированными длинной осью параллельно поверхности решет длинной оси отверстий и ходу технологического процесса воздействием на клубни вибрацией волнообразной поверхности ориентирующего устройства в направлении их движения. Устройство содержит загрузочное устройство, грохоты с решетными калибрующими поверхностями, устройство для вывода из машины каждой фракции клубней. В каждом грохоте последовательно и жестко установлено волнообразное ориентирующее устройство, у которого нижние образующие полуцилиндров волн расположены в одной плоскости с калибрующей поверхностью решета. Радиус волн Rn=a_n/2. Радиус стыков волн r=d/2, глубины желобков, образованных волнами Hn=(a_n+d)/2, где n - порядковый номер грохота сверху вниз, - граничное значение толщины калибруемых клубней, идущих через отверстия решета n-го грохота проходом. Шаг волн Sn=an+d и равен шагу отверстий в поперечном ряду решета, отверстия в котором образованы прутками диаметром d и выполнены удлиненной шестиугольной формы. Увеличивается до норм агротребований точность калибрования клубней и производительность картофелесортировальных машин. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ калибрования клубней удлиненно-овальной и длинно-овальной форм, включающий подачу исходного материала на колеблющуюся решетную поверхность верхнего грохота, отбор клубней крупной фракции, подачу клубней средней и мелкой фракций на нижний грохот, отбор клубней средней фракции и просев клубней мелкой фракции, раздельный вывод каждой фракции из технологического процесса, отличающийся тем, что клубни удлиненно-овальной и длинно-овальной форм подают на каждую колеблющуюся решетную поверхность грохота сориентированными длинной осью параллельно поверхности решет, длинной оси отверстий и ходу технологического процесса воздействуя на клубни вибрацией волнообразной поверхности ориентирующего устройства в направлении их движения.2. Устройство для калибрования клубней удлиненно-овальной и длинно-овальной форм, содержащее загрузочное устройство, грохоты с решетными калибрующими поверхностями, устройства для вывода из машины каждой фракции клубней, отличающееся тем, что в каждом грохоте последовательно и жестко установлено волнообразное ориентирующее устройство, у которого нижние образующие полуцилиндров волн расположены в одной плоскости с калибрующей поверхностью решета, радиус волн R_n=a_n/2, радиус стыков волн r=d/2, глубина желобков, образованных волнами H_n=(a_n+d)/2, где n - порядковый номер грохота сверху вниз, где a_n - граничное значение толщины калибруемых клубней, идущих через отверстия решета n-го грохота проходом, при этом шаг волн S_n=a_n+d и равен шагу отверстий в поперечном ряду решета, отверстия в котором образованы прутками диаметром d и выполнены удлиненной шестиугольной формы.