МАШИНА ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ СПОРЫНЬИ ИЗ ЗЕРНА ЗЛАКОВЫХ КУЛЬТУР Российский патент 2021 года по МПК B03B5/48 B02B1/04 

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве, мукомольно-элеваторной и комбикормовой промышленности для очистки сыпучих материалов, преимущественно зерна и зернистых материалов, от ядовитых склероций (рожков) спорыньи по удельному весу (плотности).

Известна машина для отделения спорыньи от семян ржи по удельному весу (плотности) в растворе, например, калийной соли, состоящая из ванны, транспортеров зерна (семян) ржи и склероций (рожков) спорыньи, выполненных в виде ленточных сит с установленными через равные промежутки по их длине поперечными планками, бункера с питателем, стенка которого погружена в раствор соли и разделяет полость ванны с транспортером зерна (семян) ржи от транспортера склероций (рожков) спорыньи [Пат. 2616037 Российская Федерация, МПК В03В 5/48, В02В 1/04. Машина для отделения спорыньи от семян ржи / Сысуев В.А., Саитов В.Е., Савиных П.А., Саитов А.В.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого». - №2015148311; заявл. 10.11.2015; опубл. 12.04.2017, Бюл. 11.].

В известном устройстве размеры отверстий ленточных сит транспортеров должны быть не более 0,8…1,0 мм для исключения прохода зерна (семян) ржи и склероций (рожков) спорыньи обратно в ванну при их транспортировании наружу, так как зерна ржи имеют длину 5,0…10,0 мм, ширину 1,4…3,6 мм и толщину 1,2…3,5 мм [Бурков А.И. Разработка и совершенствование пневмосистем зерноочистительных машин. - Киров: ФГБНУ «НИИСХ Северо-Востока», 2016. - 380 с.], а склероции (рожки) спорыньи имеют длину 3,4…14,6 мм, ширину 1,0…3,0 мм и толщину 0,8…1,8 мм [Павловский Г.Т., Птицын С.Д. Очистка, сушка и активное вентилирование зерна. - 2-е изд., исправ. и доп. - М.: Высшая школа, 1972. - 256 с.].

Однако, при таких малых размерах отверстий ленточных сит транспортеров, из-за наличия поверхностного натяжения водного раствора соли, происходит вынос части раствора соли вместе с разделяемыми компонентами зернового материала наружу, что ведет к безвозвратным потерям раствора и, соответственно, увеличению удельной себестоимости выполняемого технологического процесса.

Для разрушения образовавшейся пленки поверхностного натяжения водного раствора соли на поверхности ленточных сит транспортеров и стекания раствора через отверстия сит обратно в ванну, а также для разрыхления компонентов зернового материала на этих же ситах требуется специальное встряхивающее устройство, что значительно усложняет конструкцию машины, обусловливающее, в конечном итоге, увеличение металлоемкости и энергоемкости технологического процесса и удельных затрат на обслуживание.

К тому же, применение транспортеров зерна (семян) ржи и склероций (рожков) спорыньи в виде ленточных сит, натянутых на два вращающихся барабана, приводит в процессе работы к быстрому усталостному износу и обрыву металлических нитей этих сит, что увеличивает удельные затраты на обслуживание и ремонт машины.

В связи с тем, что стенка питателя бункера погружена в водный раствор соли под углом, то, от истекающего из бункера по этой стенке движущегося потока зерна с сопутствующим зерновому материалу пограничным движением атмосферного воздуха, образуются завихрения воздуха у зеркала поверхности водного раствора соли, приводящие к повышенному образованию пузырьков воздуха на некоторой глубине водного раствора соли в момент вхождения зерна в этот раствор. Из-за этих хаотично всплывающих в водном растворе соли пузырьков воздуха возникает взаимное столкновение склероций (рожков) спорыньи с зерном и ухудшается процесс отделения склероций (рожков) спорыньи от зерна, что обуславливает снижение качества и увеличение времени технологического процесса очистки зерна, а также снижение производительности машины.

Кроме этого, жесткое крепление бункера на раме не позволяет регулировать его по высоте, то есть устанавливать оптимальное расстояние от выпускного отверстия загрузочного бункера относительно поверхности водного раствора соли в ванне для очистки зерна различных злаковых культур.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату к предлагаемому изобретению относится машина для отделения спорыньи от семян ржи по удельному весу (плотности) в растворе, например, калийной соли, состоящей из ванны, транспортеров зерна (семян) ржи и склероций (рожков) спорыньи с установленными через равные промежутки по их длине скребками в виде Г-образных лопаток, обращенных захватывающей стороной по направлению вращения транспортеров, и закрепленных к замкнутым тяговым цепям, огибающим приводные и ведомые звездочки, загрузочного бункера с питателем, стенка которой погружена в раствор соли и разделяет полость ванны с транспортером зерна (семян) ржи от транспортера склероций (рожков) спорыньи, причем зазор Δ между днищем ванны и рабочим краем скребков транспортеров зерна (семян) ржи и склероций (рожков) спорыньи составляет не более толщины зерновки семян ржи [Пат. 2689470 Российская Федерация, МПК В03В 5/48, В02В 1/04. Машина для отделения спорыньи от семян ржи / Саитов А.В., Гатауллин Р.Г., Саитов В.Е.; заявитель и патентообладатель Саитов Алексей Викторович. - №2018136461/03; заявл. 15.10.2018; опубл. 28.05.2019, Бюл. 16] - прототип.

Конструктивное исполнение данной машины для отделения склероций (рожков) спорыньи от зерна (семян) ржи, в отличие от аналога, обусловливает уменьшение удельных затрат на обслуживание и ремонт машины за счет применения в транспортерах зерна (семян) ржи и склероций (рожков) спорыньи скребков в виде Г-образных лопаток, обращенных захватывающей стороной по направлению вращения транспортеров и установленных через равные промежутки, которые закреплены к замкнутым тяговым цепям, огибающим приводные и ведомые звездочки.

Наличие на транспортерах скребков в виде Г-образных лопаток обеспечивает более полный сход склероций (рожков) спорыньи и зерна (семян) ржи на выходах из ванны, а также способствует увеличению производительности транспортеров за счет выгребающего действия по сравнению с сетчатыми транспортерами, на сетках которых присутствует эффект поверхностного натяжения водного раствора соли, препятствующий полноценному сходу очищенного зерна или выводу склероций (рожков) спорыньи из ванны.

Наличие зазора Δ между днищем ванны и рабочим краем скребков транспортеров зерна (семян) ржи и склероций (рожков) спорыньи позволяет стекать водному раствору соли по наклонному днищу обратно в ванну при выводе наружу зерна (семян) ржи и склероций (рожков) спорыньи вместе с щуплыми зернами, имеющими меньший удельный вес (плотность) по сравнению с полновесными зернами ржи. В результате этого исключается вынос водного раствора соли наружу из ванны скребками транспортеров вместе с очищаемыми компонентами зернового материала, что значительно уменьшает удельную себестоимость выполняемого технологического процесса.

Применение зазора Δ между днищем ванны и рабочим краем скребков транспортеров зерна (семян) ржи и склероций (рожков) спорыньи не более толщины зерновки семян ржи исключает дробление выводимых компонентов материала из ванны машины, повышает зачерпывающую способность скребков транспортеров. Вследствие этого повышается производительность машины и качество выполнения технологического процесса.

Однако загрузочный бункер данной машины не оборудован механизмом вертикального перемещения относительно ванны. Конструктивное исполнение машины обеспечивает выделение ядовитых склероций (рожков) спорыньи только из зерна ржи. Кроме ржи спорами спорыньи заражаются также посевы других злаковых культур, таких как пшеница, овес и ячмень. В процессе созревания в колосе данных злаковых культур также образуются ядовитые склероций (рожки) спорыньи. Физико-механические свойства зерна основных злаковых культур (рожь, пшеница, ячмень и овес) отличаются между собой. Поэтому для качественного выполнения технологического процесса разработанной машиной необходима установка выпускного отверстия загрузочного бункера на оптимальной высоте относительно поверхности водного раствора соли в ванне для зерна каждой злаковой культуры. Так, при установке малой высоты от оптимального значения для каждой злаковой культуры зерна при падении из выпускного отверстия загрузочного бункера не приобретают достаточной кинетической энергии для преодоления поверхностного натяжения водного раствора соли, что ведет к безвозвратным потерям значительного количества зерна в отходы из-за вывода их наружу с поверхности водного раствора соли транспортером склероций (рожков) спорыньи. При установке большей высоты от оптимального значения для каждой злаковой культуры зерна при падении из выпускного отверстия за счет приобретенной излишней кинетической энергии преодолевают поверхностное натяжение водного раствора соли с захватом пузырьков воздуха с последующим группированием в конгломерат (комочки) и увлечением склероций (рожков) спорыньи на дно ванны и выводом наружу транспортером зерна вместе с очищенными семенами.

Кроме того, выпускное отверстие загрузочного бункера имеет наклонное дно, поэтому после схода зерна имеют криволинейную траекторию и поступают не под прямым углом к поверхности водного раствора соли. Вследствие этого существенно изменяются условия преодоления поверхностного натяжения, что требует большей вертикальной составляющей кинетической энергии, и поэтому установке выпускного отверстия загрузочного бункера на большей высоте чем при поступлении его на поверхность водного раствора соли под прямым углом к горизонту. Поэтому значительное количество зерна не приобретают достаточной кинетической энергии для преодоления поверхностного натяжения водного раствора соли. Это в последующем также ведет к потерям зерна в отходы вследствие вывода их наружу с поверхности водного раствора соли транспортером склероций (рожков) спорыньи.

Далее, при установке выпускного отверстия загрузочного бункера на высоте значительно превышающей оптимальное значение для каждой злаковой культуры траектория падения зерна при приближении к поверхности водного раствора соли становится прямолинейной, обусловливающей падение зерна под прямым углом к горизонту. В этом случае зерна приобретают излишнюю кинетическую энергию и преодолевают поверхностное натяжение водного раствора соли с сопутствующим захватом пузырьков воздуха из атмосферы и далее группированием вместе со склероциями (рожками) спорыньи в своеобразный конгломерат (комочки) с последующим его падением на дно ванны, а затем выводом наружу транспортером зерна вместе с очищенными семенами.

Таким образом, отмеченные обстоятельства не обеспечивают выполнение агротехнологических требований известной машиной при очистке зерна разных злаковых культур (ржи, пшеницы, ячменя и овса) от ядовитых склероций (рожков) спорыньи.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что у известной машины для отделения спорыньи из зерна злаковых культур по плотности в водном растворе неорганической соли, состоящей из ванны, загрузочного бункера, транспортеров зерна и склероций (рожков) спорыньи с установленными через равные промежутки по их длине скребками в виде Г-образных лопаток, обращенных захватывающей стороной по направлению вращения транспортеров, и закрепленных к замкнутым тяговым цепям, огибающим приводные и ведомые звездочки, причем зазор Δ между днищем ванны и рабочим краем скребков транспортеров зерна и склероций (рожков) спорыньи составляет не более толщины зерновки семян злаковых культур, загрузочный бункер оборудован механизмом вертикального перемещения относительно ванны, а выпускное отверстие с регулировочной заслонкой загрузочного бункера выполнено в виде вертикального канала, одна из боковых стенок которого является подвижной и продолжением нижней части регулировочной заслонки.

В результате анализа литературных источников не обнаружено идентичного выполнения предлагаемого устройства. При этом отличительные от прототипа признаки придают заявляемой совокупности новые свойства, проявляющиеся в положительном эффекте.

Снабжение загрузочного бункера механизмом вертикального перемещения относительно ванны обусловливает выбор оптимальной высоты падения из выпускного отверстия загрузочного бункера зерна для каждой злаковой культуры на поверхность водного раствора соли, при которой очищаемый зерновой материал, приобретая достаточную кинетическую энергию, с оптимальной скоростью входит в водный раствор соли, преодолевая поверхностное натяжение жидкости в ванне без образования пузырьков воздуха, априори снижая вероятность создания условий для образования больших турбулентных течений в водном растворе, препятствующих отделению в жидкости склероций (рожков) спорыньи от зерна. Вследствие этого, качество выполнения технологического процесса машиной значительно улучшается.

Выполнение выпускного отверстия с регулировочной заслонкой загрузочного бункера в виде вертикального канала обеспечивает формирование узкой в поперечном сечении струи очищаемого зерна и падение его с оптимальной высоты под прямым углом к горизонту на поверхность водного раствора соли. В результате этого очищаемый зерновой материал каждой злаковой культуры не только приобретает достаточную кинетическую энергию для преодоления поверхностного натяжения водного раствора соли без захвата пузырьков воздуха, и исключает последующее группирование его в конгломераты с последующим осаждением на дно ванны. Это обстоятельство способствует изначально наилучшему отделению в водном растворе соли склероций (рожков) спорыньи из потока зерна и всплытию их на поверхность водного раствора соли, что способствует качественному выполнению технологического процесса машиной.

Наличие регулировочной заслонки, установленной в выпускном окне загрузочного бункера, обеспечивает установку необходимой удельной зерновой нагрузки для качественного отделения склероций (рожков) спорыньи от зерна конкретно для каждой злаковой культуры (ржи, пшеницы, ячменя и овса).

Ввиду того, что нижняя часть регулировочной заслонки представляет собой подвижную стенку выпускного окна загрузочного бункера, то это обстоятельство способствует более качественному регулированию и плавному истечению потока очищаемого зернового материала из выпускного окна загрузочного бункера.

В итоге, при работе предлагаемого устройства достигается положительный эффект, превосходящий эффект прототипа. Новая совокупность признаков заявляемого устройства, обеспечивающая получение положительного эффекта, обладает существенными отличиями.

На фигуре 1 представлена схема машины для отделения спорыньи из зерна злаковых культур по плотности в водном растворе неорганической соли, где стрелками показано движение потока зернового материала, потока полновесного зерна злаковых культур и потока склероций (рожков) спорыньи вместе с щуплым зерном.

На фигуре 2 представлен объемный вид механизма вертикального перемещения загрузочного бункера, представляющего собой зеркально расположенные по обеим боковым сторонам загрузочного бункера, входящие друг в друга, профильные трубы. Нижние профильные трубы жестко закреплены на боковых стенках ванны, а верхние профильные трубы меньшего размера, со сквозными просверленными через определенные расстояния установочными отверстиями вставлены в нижние трубы и фиксируются через одиночные сквозные отверстия нижних труб быстросъемными штифтами.

Машина для отделения спорыньи из зерна злаковых культур состоит из рамы 1, ванны 2 с водным раствором соли, загрузочного бункера 3, транспортеров зерна 4 и склероций (рожков) спорыньи 5. Ванна 2 при помощи сварки закреплена на раме 1. Загрузочный бункер 3 установлен над ванной 2 и оборудован механизмом 6 вертикального перемещения относительно ванны 2. Загрузочный бункер 3 имеет выпускное отверстие 7 с регулировочной заслонкой 8. Выпускное отверстие 7 выполнено в виде вертикального канала. По ширине ванны 2 транспортеры зерна 4 и склероций (рожков) спорыньи 5 выполнены в виде скребков 9 и 10 соответственно, которые установлены через равные промежутки и закреплены к замкнутым тяговым цепям, огибающим приводные и ведомые звездочки. Скребки 9 и 10 транспортеров зерна 4 и склероций (рожков) спорыньи 5 выполнены в виде Г-образных лопаток, обращенных захватывающей стороной по направлению вращения транспортеров 4 и 5, причем зазор Δ между днищем 11 ванны 2 и рабочим краем скребков 9 и 10 транспортеров зерна 4 и склероций (рожков) спорыньи 5 составляет не более толщины зерновки семян злаковых культур. Верхние части транспортеров 4 и 5, установленные в ванне 2 с наклоном, выставляются над уровнем водного раствора соли и выгрузными концами расположены над скатными досками 12 и 13. Загрузочный бункер 3, в который засыпается зерновой материал, имеет в верхней части сетку 14. В нижней части дна ванны 2 предусмотрена сливная пробка 15. На раме 1 под ванной 2 располагается электродвигатель 16 и понижающий обороты редуктор 17 червячного типа для привода транспортеров зерна 4 и склероций (рожков) спорыньи 5 через приводные звездочки цепных передач 18 и 19 соответственно. Под скатными досками 12 и 13 установлены отгрузочные емкости 20 и 21.

Машина для отделения спорыньи из зерна злаковых культур по плотности в водном растворе неорганической соли работает следующим образом.

Для очистки зерна основных злаковых культур (ржи, пшеницы, ячменя и овса) от ядовитых склероций (рожков) спорыньи зерновой материал засыпается в загрузочный бункер 3. Установленная сверху в загрузочном бункере 3 сетка 14 предотвращает попадание в него посторонних предметов (палок, камней, мешковины, крупных частей растительных остатков и т.п.). При помощи механизма 6 выпускное отверстие 7 загрузочного бункера 3 для каждой злаковой культуры (ржи, пшеницы, ячменя и овса) устанавливается на оптимальную высоту относительно уровня водного раствора соли в ванне 2. После включения транспортеров 4 и 5 открыванием регулировочной заслонки 8 зерновой материал подается в ванну 2. При этом полновесные зерна без захвата пузырьков воздуха опускаются на дно ванны 2, а склероций (рожки) спорыньи, а также щуплое зерно, имеющее меньший удельный вес (плотность) по сравнению с полновесными зернами, всплывают на поверхность водного раствора соли. При вращении транспортера 4 его скребки 9 верхней ветви перемещают водный раствор соли и создают непрерывное поверхностное движение. В результате движения водного раствора соли всплывающие на его поверхность склероций (рожки) спорыньи, а также щуплое зерно перемещаются в направлении транспортера 5, захватываются его скребками 10 и перемещаются нижней ветвью по днищу 11 ванны 2 в направлении выгрузки к скатной доске 13. При перемещении склероций (рожков) спорыньи с щуплым зерном в направлении выгрузки водный раствор соли с них стекает по наклонному днищу 11 обратно в ванну 2 через зазор Δ между рабочим краем скребков 10 и днищем 11. Полновесные зерна со дна ванны 2 захватываются скребками 9 транспортера 4 и нижней ветвью перемещаются в направлении выгрузки к скатной доске 12. При перемещении транспортером 4 полновесных зерен в направлении выгрузки водный раствор соли с них стекает по наклонному днищу 11 обратно в ванну 2 через зазор Δ между рабочим краем скребков 9 и днищем 11. В дальнейшем полновесные зерна, а также склероций (рожки) спорыньи вместе с щуплым зерном, вынесенные из ванны 2 транспортерами 4 и 5, по скатным плоскостям 12 и 13 поступают в отгрузочные емкости 20 и 21 или последующие транспортирующие органы технологической линии по обработке зернового материала.

Производительность машины регулируется изменением площади выпускного отверстия 7 загрузочного бункера 3 перемещением регулировочной заслонки 8. При консервации машины для сезонного хранения открыванием пробки 15 водный раствор соли из ванны 2 сливают в специальную емкость, а ванну 2 промывают чистой водой. Отработанный водный раствор соли в дальнейшем может быть использован в качестве минерального удобрения и внесен в почву для повышения урожайности сельскохозяйственной культуры.

Пребывание семян основных злаковых культур (ржи, пшеницы, ячменя и овса) в водном растворе неорганической соли (например, азотнокислый калий, сернокислый аммоний, азотнокислый аммоний, смесь азотнокислого аммония и сернокислого аммония (монтан-силитра), азотнокислый натрий, хлористый натрий) обогащает их минеральными веществами и обеззараживает от вредных микроорганизмов, что повышает процент всхожести, улучшает соломистость данной злаковой культуры, снижает его полеглость и, соответственно, увеличивает урожайность при обмолоте зерноуборочными комбайнами.

Преимуществом предлагаемого изобретения за счет конструктивного исполнения по сравнению с прототипом является повышение качества отделения ядовитых склероций (рожков) спорыньи из зерна основных злаковых культур (ржи, пшеницы, ячменя и овса), а также снижение потерь зерна в отходы.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве для очистки преимущественно зерна и зернистых материалов от ядовитых рожков спорыньи по удельному весу. Машина состоит из ванны, загрузочного бункера, транспортеров зерна и рожков спорыньи с установленными через равные промежутки по их длине скребками в виде Г-образных лопаток. Лопатки обращены захватывающей стороной по направлению вращения транспортеров и закреплены к замкнутым тяговым цепям, огибающим приводные и ведомые звездочки. Зазор Δ между днищем ванны и рабочим краем скребков транспортеров зерна и рожков спорыньи составляет не более толщины зерновки семян злаковых культур. Загрузочный бункер оборудован механизмом вертикального перемещения относительно ванны. Выпускное отверстие с регулировочной заслонкой загрузочного бункера выполнено в виде вертикального канала, одна из боковых стенок которого является подвижной и продолжением нижней части регулировочной заслонки. Использование изобретения позволит повысить качество отделения ядовитых рожков спорыньи от зерна основных злаковых культур, а также снизить потери зерна в отходы. 2 ил.

Машина для отделения спорыньи из зерна злаковых культур по плотности в водном растворе неорганической соли, состоящая из ванны, загрузочного бункера, транспортеров зерна и рожков спорыньи с установленными через равные промежутки по их длине скребками в виде Г-образных лопаток, обращенных захватывающей стороной по направлению вращения транспортеров и закрепленных к замкнутым тяговым цепям, огибающим приводные и ведомые звездочки, причем зазор Δ между днищем ванны и рабочим краем скребков транспортеров зерна и рожков спорыньи составляет не более толщины зерновки семян злаковых культур, отличающаяся тем, что загрузочный бункер оборудован механизмом вертикального перемещения относительно ванны и имеет выпускное окно с регулировочной заслонкой, выполненное в виде вертикального канала, причем одна из боковых стенок вертикального канала является подвижной, а также продолжением нижней части регулировочной заслонки.