УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШЕЛУШЕНИЯ ЗЕРНА Российский патент 2008 года по МПК B02B3/00 

Устройство относится к группе технологического оборудования производства пищевых продуктов, а также к оборудованию растениеводства, и может быть использовано для шелушения и электромагнитной стимуляции семян с целью повышения всхожести.

Известна машина для шелушения зерна, содержащая наружный и внутренний цилиндры, станину, питающий и разгрузочный патрубки, балансир внутреннего цилиндра, связанный посредством шарнирных крестовин с приводным устройством, внутренний и наружный цилиндры установлены на гибких подвесках, наружный цилиндр снабжен амортизаторами и вибраторами, с направлением колебаний по касательной к цилиндру, а шарнирные крестовины снабжены телескопическим соединением [1].

Известное техническое решение имеет малую эффективность шелушения из-за воздействия в ходе работы на зерно сил сдвига только в одном направлении.

Известно техническое решение для шелушения зерна, содержащее станину и установленные на ней деку и валец, снабженный приводом дополнительных к вращению продольных возвратно-поступательных перемещений на оси, включающим ролик, ось которого жестко связана со станиной, и выполненную на торце вальца синусоидальную направляющую для взаимодействия с роликом [2]. В известном устройстве на зерно в процессе работы действуют силы сжатия и сдвига в двух взаимно перпендикулярных направлениях, что повышает эффективность шелушения.

Недостатком известного технического решения является нерегулируемость продольных возвратно-поступательных перемещений, определяемых амплитудой и периодом синусоидальных направляющих, наличие сложного привода для вращения и для продольных возвратно-поступательных перемещений вальца, что ограничивает возможности применения известного устройства.

Целью изобретения является расширение возможностей применения устройства за счет регулирования параметров продольных колебаний и упрощения конструкции привода.

Это достигается тем, что в предлагаемом техническом решении дека выполнена в виде статора дугостаторного асинхронного электродвигателя, снабженного блоком управления, а валец - в виде ротора, продольные обмотки которого выполнены под углом к его оси, при этом дека установлена с возможностью изменения формы и величины зазора между ней и ротором, а дополнительные к вращению перемещения на оси ротора ограничены упругими элементами.

Предлагаемое техническое решение имеет существенное отличие от известных устройств, заключающееся в том, что оно представляет собой объединение в одном техническом решении вальцедекового шелушильного станка и дугостаторного асинхронного электродвигателя, что позволяет упростить конструкцию и, кроме шелушения, производить, при необходимости, на этой же машине электромагнитную стимуляцию семян в целях повышения всхожести зерна перед посевом [3]. Кроме того, такое техническое решение позволяет регулировать колебания вальца относительно неподвижной деки по частоте и амплитуде, в результате чего обеспечивается возможность выбора оптимальных параметров для шелушения. Отдельные элементы предлагаемого технического решения известны в науке и технике, однако при анализе научно-технической и патентной литературы авторами не обнаружено аналогичного схемного решения, и только указанная совокупность признаков позволяет достигнуть новый технический эффект - расширение возможностей применения устройства за счет регулирования параметров продольных колебаний, упрощения конструкции и возможности электромагнитной стимуляции семян. Таким образом, предлагаемое техническое решение отличается новизной, обеспечивает положительный эффект и отвечает критерию «существенные отличия».

На фиг.1 изображено устройство для шелушения зерна, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 изображен валец на оси устройства для шелушения зерна.

На станине 1 устройства в подшипниках 2 расположены оси 3 вальца 4. Между торцами вальца 4 и подшипниками 2 расположены упругие элементы 5 и 6 в виде цилиндрических винтовых пружин, жестко соединенных с подшипниками 2 и вальцом 4. Обрабатываемое зерно (не показано) имеет возможность поступать в пространство между вальцом 4 и декой 7 (см. фиг.2). Валец 4 выполнен в виде ротора дугостаторного асинхронного электродвигателя с обмотками 8, а дека 7 - в виде его статора с обмотками 9. Короткозамкнутая обмотка ротора 4 выполнена в виде «беличьей клетки» с продольными стержнями 10 (см. фиг.3), расположенными под углом β к его оси 3. С помощью винтов 11 держатель 12, на котором крепится дека 7, может вращаться на шарнире 13, регулируя форму зазора между декой 7 и вальцом 4 в зависимости от вида обрабатываемого зерна [4]. Величина зазора между декой и вальцом может изменяться при помощи винтов крепления деки 14. Дека 7 выполняется длиннее вальца 4, так, чтобы при любом положении вальца 4 относительно деки 7 обрабатываемое зерно взаимодействовало с поверхностями рабочей зоны шелушения. Угол обхвата вальца декой принимается 40...70° [4]. Станция управления и соединяющий с ней устройство токопроводящий кабель трехфазной системы питания на чертеже не показаны.

Устройство для шелушения зерна работает следующим образом. При подаче блоком управления трехфазной системы напряжения на обмотки 9 статора в воздушном зазоре между статором и ротором возникает бегущее электромагнитное поле, под действием которого в обмотках 8 ротора электродвигателя наводится ЭДС, которая индуцирует в них токи [5]. Взаимодействие этих токов с исходным бегущим электромагнитным полем создает силу F, направленную перпендикулярно продольным стержням 10 обмотки 8 ротора. Так как обмотки ротора выполнены под углом β к оси, силу F можно разложить на две составляющие: тангенциальную составляющую F_t и аксиальную составляющую F_a. Под действием тангенциальной составляющей F_t валец 4 начинает вращаться. Направление вращения показано стрелкой на фиг.2. Аксиальная составляющая F_a вызывает поступательное движение вальца 4 в сторону упругого элемента 5, сжимая его и одновременно растягивая упругий элемент 6. Затем, в определенный момент, обмотки статора отключаются от блока управления, упругий элемент 5 разжимается, упругий элемент 6 сжимается и валец 4 движется в обратном направлении под воздействием энергии, запасенной в упругих элементах 5 и 6. Через определенное время блок управления вновь подключает обмотки 9 статора к трехфазной сети напряжения, валец получает импульс силы, направленный вправо, и сжимает упругий элемент 6, одновременно растягивая упругий элемент 5. В какой-то момент времени после начала деформации упругих элементов 5 и 6 блок управления повторно отключает обмотки 9 от трехфазной системы напряжений. Деформация упругих элементов 5 и 6 прекращается, и валец перемещается обратно. Затем описанный процесс повторяется.

Изменяя при помощи блока управления время включения обмоток 9 статора можно влиять на частоту и амплитуду колебаний вальца 4. При увеличении времени включения уменьшается частота и увеличивается амплитуда продольных колебаний вальца 4, при уменьшении времени включения происходит обратный процесс. Таким образом, имеется возможность регулирования параметров возвратно-поступательных вальца в зависимости от вида обрабатываемого зерна.

Угол β выбирается с учетом потребной для технологического процесса величины аксиальной составляющей F_a:

Кроме того, при выборе угла β необходимо не допускать ударов вальца 4 о подшипники 2 при поступательном перемещении его вдоль оси, что может произойти при завышенном значении угла β.

Предлагаемое техническое решение может быть использовано для проведения предпосевной обработки зерна в целях повышения его всхожести [3]. Для проведения предпосевной обработки предлагаемым техническим решением необходимо установить зазор между декой 7 и вальцом 4 при помощи винтов крепления деки 14, чтобы проходящее обработку зерно не травмировалось, с другой стороны, изменение воздушного зазора влияет на значение магнитной индукции. Таким образом, увеличивая зазор, можно уменьшать ее значение и наоборот. И, таким образом, установить необходимые параметры электромагнитной стимуляции семян.

Величина угла обхвата вальца декой определяется, с одной стороны, технологическими требованиями, так как угол обхвата вальца декой определяет величину рабочей зоны шелушения. С другой стороны, его величина прямо пропорциональна скорости вращения вальца 4 устройства. С учетом вышесказанного, рекомендуемое значение величины угла обхвата деки лежит в пределах 40...70°.

Дугостаторный асинхронный электродвигатель может быть реализован по известной методике [5].

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1472121, кл. В02В 3/00, 1989.

2. Патент РФ №2028181, Кл. В02В 3/00, 1995.

3. Иофинов А.П., Дмитриенко А.К. Воздействие электромагнитных полей на биологические объекты. // Сб. научн. работ. Совершенствование конструкций и методов повышения работоспособности сельскохозяйственной техники. - Уфа: Ульяновск. СХИ, 1989 - с.40...43.

4. Филин В.М., Филин Д.В. Шелушение зерна крупяных культур. Совершенствование технологического оборудования. - М.: ДеЛи принт. 2002. - с.12...13.

5. Фридкин П.А. Безредукторный дугостаторный электропривод. - М.: Энергия, 1970. - 137 с.

Устройство может быть использовано для шелушения зерна, а также электромагнитной обработки семян с целью повышения всхожести. На станине устройства в подшипниках расположена ось вальца. Между торцами вальца и подшипниками расположены упругие элементы в виде цилиндрических винтовых пружин, жестко соединенных с подшипниками и вальцом. Валец выполнен в виде ротора дугостаторного асинхронного электродвигателя с обмотками, а дека - в виде его статора с обмотками. Короткозамкнутая обмотка ротора выполнена в виде «беличьей клетки» с продольными стержнями, расположенными под углом к его оси. С помощью винтов держатель, на котором крепится дека, может вращаться на шарнире, регулируя форму зазора между декой и вальцом в зависимости от вида обрабатываемого зерна. Величина зазора между декой и вальцом может изменяться при помощи винтов крепления деки. Управление электродвигателем производится с помощью блока управления. Устройство имеет простую конструкцию и позволяет, кроме шелушения, производить обработку зерна электромагнитным полем перед посевом в целях повышения всхожести. Импульсное управление электродвигателем позволяет регулировать колебания вальца по частоте и амплитуде, что обеспечивает возможность выбора оптимальных параметров колебаний, расширяя возможности применения устройства. 3 ил.

Устройство для шелушения зерна, содержащее станину, установленные на ней деку и валец на оси и привод вращения и перемещений вальца, отличающееся тем, что дека выполнена в виде статора дугостаторного асинхронного электродвигателя, снабженного блоком управления, а валец - в виде ротора, продольные обмотки которого выполнены под углом к его оси, при этом дека установлена с возможностью изменения формы и величины зазора между ней и ротором, а дополнительные к вращению перемещения на оси ротора ограничены упругими элементами.