ЗАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО НАГНЕТАТЕЛЬНОЙ ПНЕВМОСИСТЕМЫ ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ ЗЕРНА В ЗЕРНОУБОРОЧНОМ КОМБАЙНЕ Российский патент 2008 года по МПК B65G53/40 

Изобретение относится к трубопроводному пневмотранспорту сыпучих материалов. Оно может найти широкое применение в сельском хозяйстве, например, при транспортировании зерна в бункер зерноуборочного комбайна. Это значит, что предлагаемое загрузочное устройство пневмосистемы нагнетательного типа заменит собой зерновой шнек.

Известно устройство для ввода сыпучего материала в горизонтальный трубопровод нагнетательной пневмотранспортной установки, включающее лотки, выполненные в виде синусоидальных дуг, при этом зазор между каждой парой смежных лотков имеет конфузорно-диффузорную форму, а осевая линия диффузора расположена в одной плоскости с осевой линией трубопровода (авт. свид. №737237, авторов Паринов В.Ф., Грек А.И. и Дыняк А.И., опубликовано 30.05.80, Б., №20 по классу В65G 53/40).

Особенностью устройства для ввода сыпучих материалов (авт. свид. №737237) является движение его по криволинейной поверхности, которое заканчивается отрывом частиц с кромки лотка с начальной скоростью V_нх>0. Это значительно снижает потери давления на разгонном участке, что повышает производительность.

Однако устройство для ввода сыпучего материала в горизонтальный трубопровод нагнетательной пневмотранспортной установки имеет недостаток, который заключается в том, что нижние кромки лотка образуют с нижней стенкой смесительной камеры конфузор, вследствие чего в области ввода материала происходит постепенное нарастание скорости воздуха, что благоприятно воздействует на разгон транспортируемого материала, а вместе с этим резко увеличивается статическое сопротивление. Под воздействием нарастающего сопротивления часть воздуха вынуждена выходить вверх через конфузорно-диффузорные зазоры, забирая с собой часть вводимого материала. При этом выбивание воздуха вверх препятствует свободному движению материала по криволинейной поверхности лотков.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по своему назначению, технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство для ввода сыпучего материала в транспортный трубопровод нагнетательной пневмотранспортной установки (авт. свид. №874532, автор Паринов В.Ф., опубликовано 23.10.81, Б., 39, по классу В65G 53/40), содержащее воздухоподводящий патрубок, снабженный отражательным козырьком, свободный конец которого расположен под первым лотком, смесительной камеры. Лотки в смесительной камере располагаются на раме в ряд вдоль камеры, причем рама имеет возможность изменять угол, и касательная, проведенная к нижним кромкам лотков, образует угол подъема в направлении транспортирования, а отводящий материалопровод имеет в поперечном сечении форму эллипса.

Установка рамы с углом подъема обеспечивает равномерное рассредоточенное движение материала в поперечном сечении смесительной камеры, потому что кромки лотков расположены ступеньками. В результате каждая струйка материала, сходящая с кромки лотка, имеет свою траекторию движения. Это позволяет получать однородную аэросмесь по всему сечению входного окна отводящего материалопровода. Однако факел струи воздуха при выходе из-под кромки отражательного козырька расширяется с определенным углом и взаимодействует с лотками в середине смесительной камеры в зависимости от величины угла подъема рамы. Так как лотки имеют ρ-образную форму, то при встречи воздуха с нижней консолью происходит его завихрение с последующим локальным выбиванием из смесительной камеры. Обусловлено это особенностью выполнения геометрии лотка, где верхняя его часть выпуклая, а нижняя закругленная вытянутая.

В результате нижняя закругленная часть лотка, наряду с положительной стороной (создание сыпучему материалу начальной скорости движения V_нх), имеет отрицательные явления:

- во-первых, увеличивает габариты смесительной камеры;

- во-вторых, создает дополнительное сопротивление при встрече с воздушным потоком, что приводит, как упоминалось ранее, к его выбиванию из смесительной камеры вместе с сыпучим материалом. Следствием этому является малая площадь контакта воздуха с нижней закругленной частью лотка, которая не имеет возможность создать последующее направленное движение воздуху из-за большого угла встречи с ним. Это значительно снижает эффективность поступления сыпучего материала в материалопровод.

В основу изобретения поставлена задача создать загрузочное устройство, эффективно осуществляющее ввод материала в материалопровод с избыточным давлением и обладающее способностью препятствовать поступлению в смесительную камеру пыли, сора и других легких примесей, обладающих малой скоростью витания.

Заявляемое загрузочное устройство нагнетательной пневмосистемы для транспортировки зерна в зерноуборочном комбайне имеет возможность с высокой эффективностью производить ввод сыпучего материала в пневмопровод с избыточным давлением без выбивания воздуха из смесительной камеры и осуществлять выход регулируемого количества воздуха через конфузорно-диффузорные зазоры с задаваемой скоростью для отделения пыли, сора, сбоины и других мелких примесей от зерна, используя разницу их скорости витания.

Загрузочное устройство содержит смесительную камеру, соединенную с подводящим воздухопроводом и отводящим материалопроводом, установленную в ней с возможностью регулирования угла наклона раму, на которой закреплены лотки, расположенные в ряд последовательно вдоль смесительной камеры с образованием между смежными из них конфузорно-диффузорного зазора, причем воздухоподводящий трубопровод на входе в смесительную камеру снабжен отражательным козырьком, а выходное окно отводящего материалопровода выполнено в виде эллипса, причем горизонтальная осевая линия входного воздухопровода находится на одном уровне с осевой линией смесительной камеры относительно ее основания.

Заявляемое загрузочное устройство нагнетательной пневмосистемы для транспортировки зерна в зерноуборочном комбайне имеет следующие с наиболее близким аналогом (прототипом) признаки:

1) смесительная камера;

2) подводящий воздухопровод и отводящий материалопровод;

3) в смесительной камере установлена рама с лотками;

4) лотки на раме расположены вдоль ее образующей в ряд;

5) рама имеет возможность принимать угол наклона или подъема;

6) между смежными лотками образован конфузорно-диффузорный зазор;

7) на входе в смесительную камеру в воздухоподводящем трубопроводе установлен отражательный козырек;

8) осевая горизонтальная линия подводящего воздухопровода находится на одном уровне с осевой линией смесительной камеры;

9) выходное окно отводящего материалопровода выполнено в виде эллипса.

Отличительными от прототипа признаками заявляемого загрузочного устройства нагнетательной пневмосистемы для транспортировки зерна в зерноуборочном комбайне, обеспечивающими совместно с их общими признаками получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, являются:

1) лотки имеют задние и передние криволинейные образующие;

2) каждый лоток в сечении представляет форму подковы;

3) основания передних образующих каждого лотка заканчиваются закругленными консолями;

4) кромки закругленных консолей находятся ниже оснований задних образующих;

5) к основаниям задних образующих лотков прикреплены подпружиненные воздухонаправляющие лопасти;

6) выпуклая сторона лопастей контактирует с балками посредством регулировочных винтов;

7) балка установлена между образующими каждого лотка;

8) каждая воздухонаправляющая лопасть перекрывает часть основания впереди установленного лотка;

9) отражательный козырек снабжен регулировочным устройством, подпружинен и установлен с расположением его кромки в районе второго лотка.

Снабжение загрузочного устройства нагнетательной пневмосистемы для транспортировки зерна в зерноуборочном комбайне рамой с лотками, имеющими задние и передние криволинейные образующие, которые представляют собой в сечении форму подков с образованием у передних образующих оснований, заканчивающихся закругленными консолями, кромки которых находятся ниже оснований задних образующих, а к основаниям задних образующих лотков прикреплены воздухонаправляющие лопасти, контактирующие выпуклыми сторонами посредством регулировочных винтов с балками, установленными между образующими, причем каждая воздухонаправляющая лопасть перекрывает часть основания впереди установленного лотка, а отражательный козырек снабжен регулировочным устройством, подпружинен и установлен с расположением его кромки в районе второго лотка, позволило повысить эффективность ввода зерна в материалопровод с избыточным давлением без выбивания воздуха из смесительной камеры и дополнительно обеспечивать отделения пыли, сбоины и других примесей от зерна.

На фиг.1 изображено заявляемое загрузочное устройство нагнетательной пневмосистемы для транспортировки зерна в зерноуборочном комбайне (вид сверху).

На фиг.2 изображено заявляемое загрузочное устройство нагнетательной пневмосистемы для транспортировки зерна в зерноуборочном комбайне (вид по сечению АА фиг.1).

На фиг.3 изображено заявляемое загрузочное устройство нагнетательной пневмосистемы для транспортировки зерна в зерноуборочном комбайне (вид I увеличено фиг.2).

На фиг.4 изображено заявляемое загрузочное устройство нагнетательной пневмосистемы для транспортировки зерна в зерноуборочном комбайне (вид по сечению ББ фиг.1).

Примером конкретного выполнения заявляемого загрузочного устройства нагнетательной пневмосистемы для транспортировки зерна в зерноуборочном комбайне является смесительная камера, которая представляет собой короб, открытый сверху, имеющий боковые 4 и торцевые стенки, соединенные между собой по периметру. Торцевые стенки, передняя и задняя, снабжены фиксаторами 3. Боковые стенки 4 и торцевые соединены с подводящим воздухопроводом 1 и отводящим 10, где входное окно воздухопровода 1 представляет собой окружность, а выходное окно отводящего материалопровода 10 выполнено в виде эллипса. Причем малая ось эллипса равна диаметру подводящего воздухопровода 1. Это позволяет основанию смесительной камеры 11 принимать закругленную форму с радиусом закругления по всей длине камеры, равным половине диаметра подводящего воздухопровода 1.

В смесительной камере установлена рама 9 с лотками 6, которые расположены в ряд с образованием конфузорно-диффузорных зазоров 7. За счет выполнения выходного окна отводящего материалопровода 10 в виде эллипса рама 9 с лотками имеет возможность размещаться в смесительной камере с углом подъема или наклона, то есть образовывать диффузор или конфузор с основанием смесительной камеры 11 и крепиться с обеих сторон фиксаторами 3. Для уменьшения потерь зерна и других сыпучих материалов, поступаемых в материалопровод с помощью скатной доски 23, служат направляющие борта 5. Начальное движение потока воздуха вдоль смесительной камеры и его формирование осуществляется отражательным козырьком 17, который подпружинен плоской одностороннего действия пружиной 18. Кромка 16 отражательного козырька 17 расположена в районе второго козырька, а высота расположения ее относительно основания смесительной камеры 11 регулируется винтом 2.

Такое расположение кромки 16 отражательного козырька 17 позволит выполнять следующие функции:

- во-первых, изменять угол установки рамы с лотками в смесительной камере, в результате имеем возможность регулировать сопротивление движения воздушного потока по всей длине загрузочного устройства;

- во-вторых, регулировать скорость воздушного потока при выходе его из-под кромки 16, что создает эжектирующую струю, в результате в конфузорно-диффузорных зазорах 7 первых трех лотков при любом положении рамы (диффузор или конфузор) возникает вакуум. Это значительно улучшает работу процесса пневмотранспортирования, а значит, положительно влияет и на производительность.

Лотки 6 выполнены в виде подковы, имея передние и задние образующие, образуя конфузорно-диффузорный зазор 7. Передняя образующая каждого лотка представляет собой основание с закругленной консолью, у которой кромка 15 находится ниже задней образующей впереди установленного лотка. Причем расстояние между кромкой 15 закругленной консоли и задней образующей лотка должно быть не менее зазора 7. Это способствует устойчивому движению сыпучего материала по нижней закругленной консоли передней образующей лотка. Обусловлено оно тем, что вначале поток сыпучего материала формируется, проходя через конфузорно-диффузорный зазор 7. Затем поток сыпучего материала рассредоточено с ускорением движется по закругленной консоли, не встречая сопротивления. Если расстояние между задней образующей и кромкой 15 закругленной консоли установим меньше конфузорно-диффузорного зазора 7, то будет наблюдаться затормаживание материала, движущегося по закругленной части, что может привести к закупорке. Эффект ускоренного движения сыпучего материала по криволинейным консолям способствуют воздухонаправляющие лопасти 14, которые создают разрежение в конфузорно-диффузорных зазорах 7, в зависимости от расположения кромок 13 воздухонаправляющих лопастей 14 относительно основания смесительной камеры 11.

Для этого к основанию задних образующих каждого лотка 6 с помощью шарнира 19 закреплены криволинейные воздухонаправляющие лопасти 14. Расположение кромок 13 воздухонаправляющих лопастей 14 регулируется винтами 8.

Выпуклая сторона каждой лопасти 14 контактирует с балкой 12 посредством винта 8 и плоской пружиной 22 одностороннего действия. Балка 12 установлена между задней и передней образующими лотка 6 и соединяет их, используя винтовые крепежные детали 20. Это придает значительную жесткость конструкции лотка 6, что позволяет осуществлять точную регулировку расположения кромок 13 воздухонаправляющих лопастей 14 относительно основания смесительной камеры.

Заявленное изобретение осуществляется с реализацией указанного назначения и с достижением указанного технического результата следующим образом.

При транспортировке чистого зерна или другого сыпучего материала, когда требуется высокая производительность, то есть пропускная способность пневмосистемы, выбивание воздуха через конфузорно-диффузорные зазоры 7 допускать не нужно. Для этого в загрузочном устройстве необходимо выполнить следующие регулировочные работы:

1. Кромку 16 отражательного козырька 17 необходимо устанавливать около осевой линии смесительной камеры, используя регулировочный винт 2 и плоскую пружину 18 одностороннего действия. Это уменьшит сопротивление воздуха при входе его в смесительную камеру, что положительно повлияет на пропускную способность пневмосистемы;

2. Раму 9 располагаем и фиксируем фиксаторами 3 в положении, чтобы линия, проведенная через кромки 13 воздухонаправляющих лопастей 14, образовала диффузор с осевой линией смесительной камеры. Такие регулировочные работы легко выполнимы, потому что малые габариты лотков 6 по высоте и их особенная геометрия позволяют раме 9 принимать положения, относительно осевой линии смесительной камеры, от конфузора с углом наклона не более 6°...8° и до диффузора с углом подъема 8°...10°, причем можно поднимать и опускать обе торцевые стороны как одновременно, так и по отдельности с последующим их креплением фиксаторами 3.

Это значит, что высота расположения кромок 15 закругленных консолей каждого лотка 6 увеличивается от первого до последнего над основанием смесительной камеры 11, если создаем диффузор. Первый лоток около кромки 16 отражательного козырька имеет наименьшую высоту падения материала, а последний - наибольшую. Отсюда и различная дальность траектории полета частицы - у первого лотка меньше, чем у последнего.

Условия набора начальной скорости сыпучего материала для всего продольного сечения смесительной камеры одинаковые. Обусловлены они разной по величине скорости воздуха. У первого лотка она несколько выше, чем у последнего, при входе в отводящий материалопровод 10. Поэтому материал при сходе с каждой кромки 15 закругленной консоли приобретает свою траекторию и при входе в отводящий материалопровод 10, выполненный в виде эллипса, проходит без увеличения концентрации, что исключает выбивание материала из смесительной камеры, а значит, не снижает пропускную способность пневмосистемы;

3. Чтобы повысить пропускную способность пневмоустановки, кромки 13 всех воздухонаправляющих лопастей 14 поднимаем с помощью винтов 8 и плоских пружин 22 одностороннего действия и устанавливаем их на одну линию с кромкой 16 отражательного козырька. Это позволяет создать диффузор с углом подъема не менее 8°. Так как свободное расширение воздушной струи происходит при угле 12°...13°, то поток воздуха, протекающий в смесительной камере, легко удерживается воздухонаправляющими лопастями 14 от выхода его через конфузорно-диффузорные зазоры 7. Объясняется это тем, что каждая лопасть 14 перекрывает часть основания впереди установленного лотка. Причем лопасти 14, выполненные криволинейными, имеют возможность прижимать и направлять воздушный поток в сторону основания смесительной камеры, а их кривизна повторяет траекторию движения транспортируемого материала в начальный момент движения. Это сохраняет скорость движения воздушного потока вдоль смесительной камеры, а наличие начальной скорости движения сыпучего материала при отрыве его с кромки 15 закругленной консоли каждого лотка значительно увеличит производительность пневмосистемы и надежность процесса транспортирования.

При работе зерноуборочных комбайнов на уборке зерновых и бобовых культур в бункер поступает зерно с содержанием от 3% до 4% сорных остатков. В предлагаемом загрузочном устройстве нагнетательной пневмосистемы для транспортировки зерна в зерноуборочном комбайне имеем возможность создавать малую скорость выбивания воздуха из смесительной камеры. Это предотвращает попадание в материалопровод засоренных частиц, пыли, сбоины и других соломистых остатков, что поможет производить предварительную очистку зерна. Чтобы совместить перемещение засоренного зерна с предварительной очисткой, нужно провести подготовительные работы, которые позволят получать необходимую скорость выбивания, где она должна находиться в пределах от 0,5 м/с до 1,5 м/с, что на порядок меньше скорости витания зерна убираемой культуры.

Вначале кромку 16 отражательного козырька 17 устанавливаем несколько выше оси смесительной камеры. Раму 9 с лотками 6 располагаем параллельно основанию 11 смесительной камеры или с небольшим уклоном в сторону транспортирования, образуя конфузор.

Затем поочередно регулируем расположение кромок 13 воздухонаправляющих лопастей 14 относительно балок 12 каждого лотка 6. Из фиг.2 следует, что на раме 9 установлено семь лотков, но их может быть и больше, например восемь, десять, тринадцать и т.д. Регулировку начинаем производить с первого лотка, установленного над отражательным козырьком 17, и заканчиваем последним (седьмым), расположенным у входа в отводящий материалопровод 10. Для этого кромку 13 воздухонаправляющей лопасти 14 первого лотка поднимаем к балке 12 с помощью регулировочного винта 8 и плоской пружины 22 одностороннего действия, а у другого лотка (второго), следом стоящего за первым, кромку 13 лопасти 14 опускаем вниз ближе к осевой линии смесительной камеры. Из фиг.2 следует, что у трех четных лотков (2, 4, 6) кромки лопастей опускаем ближе к оси смесительной камеры, у четырех - нечетных (1, 3, 5, 7), наоборот, лопасти поднимаем к балке 12.

Опусканием кромок криволинейных лопастей, поочередно через один лоток, сжимаем струю воздушного потока и смещаем ее ближе к осевой линии смесительной камеры. За счет этого скорость воздушного потока увеличивается при выходе из-под кромок воздухонаправляющих лопастей, и в то же время упомянутые лопасти создают сопротивления. Возникновение сопротивлений перед лопастями лотков способствует выходу некоторого количества воздуха через конфузорно-диффузорные зазоры 7, распложенные над поднятыми лопастями в области первого, третьего и пятого лотков. Скорость выбивания регулируется и зависит от величин опускания кромок 13 воздухонаправляющих лопастей 14. Выходящий воздух через зазоры 7 приводит сорные отходы во взвешенное состояние над лотками по всему продольному сечению смесительной камеры, которые под воздействием вентилятора очистки удаляются в половонабиватель.

Выбивание воздуха, которое происходит локально и выборочно, особого влияния на процесс поступления зерна не оказывает, потому что скорость витания зерна на порядок выше регулируемой скорости выбивания. В местах выхода струи воздуха из-под кромки лопасти, где скорость воздушного потока значительно возрастает, происходит снижение статического давления до нуля. В результате в конфузорно-диффузорных зазорах 7 создается вакуум, который способствует прохождению сыпучего материала по криволинейным поверхностям лотков с высокой скоростью, а при отрыве от кромок 15 приобретать высокую начальную скорость полета V_нх на разгонном участке.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, преимущественно к загрузочным устройствам пневмосистем нагнетательного типа для перемещения зерна в зерноуборочном комбайне. Загрузочное устройство включает смесительную камеру, установленную в ней раму с лотками, отражательный козырек, расположенный на входе в смесительную камеру, и входное окно отводящего материалопровода, выполненное по форме эллипса. Лотки, расположенные на раме, имеют задние и передние образующие и представляют собой в сечении форму подковы. Основания передних образующих лотков заканчиваются закругленными свободными консолями, кромки которых находятся ниже оснований задних образующих. К основаниям задних образующих всех лотков прикреплены подпружиненные воздухонаправляющие лопасти. Выпуклые стороны лопастей посредством регулировочных винтов контактируют с балками, установленными между образующими лотка. Отражательный козырек снабжен регулировочным устройством, выполнен подпружиненным, а его кромка распложена в районе второго лотка. Устройство легко встраивается в конструкцию зерноуборочного комбайна вместо зернового шнека. Изобретение обеспечивает повышение эффективности поступления материала в отводящий материалопровод. 4 ил.

Загрузочное устройство нагнетательной пневмосистемы для транспортировки зерна в зерноуборочном комбайне, содержащее смесительную камеру, соединенную с подводящим воздухопроводом и отводящим материалопроводом, установленную в ней с возможностью регулирования угла наклона раму, на которой закреплены лотки, расположенные последовательно вдоль смесительной камеры с образованием между смежными из них конфузорно-диффузорного зазора, причем воздухоподводящий трубопровод снабжен отражательным козырьком, а выходное окно отводящего материалопровода выполнено по форме эллипса, отличающееся тем, что лотки, имеющие задние и передние криволинейные образующие, представляют собой в сечении форму подков с образованием у передних образующих оснований, заканчивающихся закругленными консолями, кромки которых находятся ниже оснований задних образующих, к основаниям задних образующих лотков прикреплены подпружиненные воздухонаправляющие лопасти, контактирующие выпуклыми сторонами посредством регулировочных винтов с балками, установленными между образующими, причем каждая воздухонаправляющая лопасть перекрывает часть основания впереди установленного лотка, а отражательный козырек снабжен регулировочным устройством, подпружинен и установлен с расположением его кромки в районе второго лотка.