АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ СПОСОБ СУШКИ И ОБМОЛОТА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР Российский патент 2023 года по МПК A01F12/00 A01F11/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству.

В природе отделение семян от стеблей и их сушка происходит под действием энергии ветра.

В сельском хозяйстве сушка происходит в сушильных агрегатах, за счет подачи воздуха или энергии сжигаемого топлива с воздухом.

Известен способ сушки зернопродуктов в потоке газообразного рабочего агента, когда сушку осуществляют в рабочей камере вихревой трубы путем подачи в нее осушаемого материала и газообразного рабочего агента посредством тангенциального патрубка [1].

Сушка зернопродуктов на проход не может значительно уменьшить влажность т.к. время пребывания их в вихревой трубе крайне мало, а время сушки зерна внутри занимает десятки часов и даже больше суток. Такой способ сушки снимает только поверхностную влагу. При этом сушка различных слоев сельскохозяйственной культуры происходит с различной скоростью: верхние слои сушатся медленнее, чем нижние и более удаленные от источника потока газа, что увеличивает время полной сушки.

Недостатком способа является значительный расход энергии на сушку, которые значительно превосходят затраты энергии на обмолот ввиду длительности процесса сушки, намного превышающего время отделения зерна от стеблей. После этого осуществляется выгрузка зерен из сушильной камеры, перемещение их к молотильному устройству, его загрузка и обмолот.

В сельскохозяйственном производстве обмолот осуществляется в молотильных устройствах посредством ударов по стеблям растений и семенам, в результате чего часть семян травмируется.

Для обмолота можно использовать аэродинамический способ обмолота в рабочем органе вихревой трубы для обмолота початков кукурузы (фиг. 1) молотильного устройства (фиг. 2). Этот способ включает подачу обмолачиваемой культуры, вращение ее газовым потоком, отвод зерна и фракций обмолота и дополнительное вращение обмолачиваемой культуры механическим путем. Способ позволяет уменьшить травмирование зерна, что важно для повышения всхожести, обмолачивать трудно обмолачиваемые культуры, такие как рис, кукуруза и др. [2].

Недостатком раздельного способа сушки и обмолота является низкая эффективность сушки и необходимость после сушилки переправлять обмолачиваемую культуру на обмолот. Логистика требует дополнительных расходов и времени на нее.

Целью изобретения является интенсификация процесса сушки, уменьшение времени на сушку и обмолот, обеспечение равномерности сушки по объему, исключение локального перегрева зерна, и, как следствие, повышение качества зерна, экономия энергии, исключение выгрузки обмолачиваемой культуры из сушильной камеры, перемещения обмолачиваемой культуры к молотильному устройству и ее загрузки.

Сущность аэродинамического способа сушки и обмолота сельскохозяйственных культур путем обработки сельскохозяйственной культуры газообразным агентом в вихревой трубе заключается в том, что сушку сельскохозяйственных культур осуществляют путем их обработки газообразным агентом в одном устройстве совместно с обмолотом последовательно при различных давлениях газообразного агента, при этом давление газообразного агента во время сушки меньше, чем при обмолоте. Кроме того, периодически во время сушки создают давление, соответствующее режиму обмолота обрабатываемой сельскохозяйственной культуры, а также, кроме вращения газовым потоком, дополнительно осуществляют механическое вращение обмолачиваемой культуры, чем достигается повышение равномерности сушки по всему объему и, как следствие, сокращение времени на сушку и обмолот и затрат энергии.

Ниже приводится возможность осуществлять эти операции - сушку и обмолот в известном молотильном устройстве [2], показанном на фиг. 2 (открытая схема). Устройство содержит приемники 1 и 2 для зерна, вихревую трубу 3 с сопловым вводом 4, диафрагму 5, электродвигатель 6, задвижку 7, окно 8, воздухосборник 9, вентиляторные лопатки 10 и перфорации 11. Вихревая труба 3 соединена сопловым вводом с источником сжатого воздуха. Диафрагма 5 выполнена с перфорациями 11 для отвода зерна в дополнительный зерноприемник 2, который снабжен регулировочной задвижкой 12. В вихревой трубе 3 может быть несколько подводящих воздух тангенциальных сопловых вводов 4.

Для осуществления способа сушки и обмолота в вихревой трубе обмолачиваемый продукт помещают, например кукурузу, в молотильное устройство на длительный период времени, требуемый для полной сушки зерна, и подают воздух, при этом периодически во время сушки создают давление, соответствующее режиму обмолота, а затем, не выгружая сельскохозяйственную культуру из вихревой трубы, осуществляют ее обмолот.

Способ обмолота включает такие же операции, как и в прототипе: вращение обмолачиваемой культуры газовым потоком, отвод зерна и легких фракций обмолота, совместно с вращением обмолачиваемой культуры газовым потоком. Кроме вращения обмолачиваемой культуры газовым потоком, дополнительно может быть вращение механическим

При осуществлении способа сжатый воздух или газ поступает в сопловой ввод 4, закручивается в вихревой трубе 3, где находится обмолачиваемая культура. Обмолоченное зерно поступает в приемник 1 непрерывно, а стержни початков удаляются через нижнюю часть вихревой трубы 3 через окно 8 после окончания обмолота. Зерно просыпается через перфорации 11 диафрагмы 5 и скапливается в дополнительном зерноприемнике 2. При этом диафрагма 5 может дополнительно обеспечивать вращение обмолачиваемой культуры (например, початков кукурузы).

Диафрагма 5 приводится во вращение электродвигателем 6 или с помощью цепной передачи или ременной от привода источника сжатого воздуха. При вращении диафрагмы 5 с лопатками 10 (диафрагма 5 с лопатками 10 - элементы основного вентилятора) и воздухосборником 9 воздух засасывается лопатками 10 из атмосферы снизу, собирается в воздухосборнике 9 и поступает через ввод 4 в трубу 3.

При совмещенном выполнении сушки и обмолота в одном устройстве для ускорения сушки периодически через 2-3 часа кратковременно включают режим подачи воздуха для обмолота повышенного давления. В результате происходит вертикальное перемешивание слоев початков кукурузы, что приводит к равномерной сушке и сокращению времени сушки.

Вращение диафрагмы приводит к равномерной подаче воздуха из тангенциального сопла на все объемы, расположенные по окружности вихревой трубы.

Кроме этого, возможен вариант сушки путем подачи воздуха лопатками, расположенными по окружности диафрагмы.

Возможна подача воздуха и от отдельно установленного дополнительного вентилятора 13, как показано на фиг. 3, где 13 - дополнительный вентилятор, 14 - обратная труба. Здесь подача воздуха для обмолота осуществляется по замкнутому циклу через обратную трубу 14, показанную на фиг. 4 (закрытая схема). После вихревой трубы 3 воздух через обратную трубу 14 поступает на вход вентилятора 15, расположенного около воздухосборника 9 (на фиг. 4 не показан, см. фиг. 2), который подает воздух в тангенциальный сопловый ввод 4 вихревой трубы 3. Это позволяет уменьшить напор и мощность вентилятора и уменьшить запыленность окружающей среды. После окончания обмолота открывается задвижка 7 для выброса обмолоченных стержней, которые вылетают из вихревой трубы 3, после чего вентилятор 15 выключается и осуществляется загрузка следующей партии початков для сушки и обмолота. Цикл сушки и обмолота повторяется. Периодическое включение воздуха в режиме обмолота перемещает початки по вертикали и сокращает время сушки, делает ее более равномерной, при этом часть высохших зерен вылетает из стержней, что интенсифицирует вращение массы кукурузы и сокращает время на обмолот.

Для повышения интенсивности сушки осуществляют периодическое перемешивание сельскохозяйственной культуры воздушным потоком, повышая давление поступающего в трубу воздуха в режиме обмолота, что сокращает время сушки совместно с обмолотом. Давление обмолота зависит от загружаемой культуры и ее влажности.

Например, в вихревой трубе диаметром 1,2 м при загрузке 150 кг початков кукурузы влажностью 30% время сушки горячим воздухом составляет 36 часов до влажности 18%. Давление воздуха для сушки составляет 0,001 МПа. Периодичность перемешивания составляет 3 часа увеличением давления до 0,007 МПа на 0,5 мин, после чего давление уменьшается до 0,001 МПа.

При времени обмолота 3 мин часть зерен успевает выйти из стержня. Обмолот составляет 65%. Время полного обмолота всех початков составляет 5 мин. При давлении воздуха для обмолота - 0,007 МПа.

Для сушки и обмолота возможно использовать вихревые трубы большого диаметра, порядка 18 м сокращая период сушки из-за кратковременности загрузки и обмолота, т.е. разгрузки.

Указанные особенности предложенного способа обеспечивают интенсификацию процесса сушки, уменьшение времени на сушку и обмолот, равномерную по объему сушку, исключение локального перегрева зерна, и, как следствие, повышение качества зерна, экономию энергии, исключение выгрузки обмолачиваемой культуры из сушильной камеры, перемещения обмолачиваемой культуры к молотильному устройству и ее загрузки.

Ссылки на источники

1. Рвачев А.Л., Сафонов В.А. Авторское свидетельство СССР SU 1197168 А1

2. Сафонов В.А. Авторское свидетельство СССР SU 1375177 А1. Способ обмолота зерна и устройство для его осуществления.

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству. Способ заключается в том, что сушку сельскохозяйственных культур осуществляют путем их обработки газообразным агентом в вихревой трубе совместно с обмолотом последовательно при различных давлениях газообразного агента, при этом давление газообразного агента во время сушки меньше, чем при обмолоте. Кроме того, периодически во время сушки создают давление, соответствующее режиму обмолота обрабатываемой сельскохозяйственной культуры, а также, кроме вращения газовым потоком, дополнительно осуществляют механическое вращение обмолачиваемой культуры, чем достигается повышение равномерности сушки по всему объему. Способ позволяет интенсифицировать процесс сушки, а также исключить из технологического процесса выгрузку обмолачиваемой культуры из сушильной камеры, ее перемещение к молотильному устройству с последующей загрузкой. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Аэродинамический способ сушки и обмолота сельскохозяйственных культур путем обработки сельскохозяйственной культуры газообразным агентом в вихревой трубе, отличающийся тем, что сушку выполняют совместно с обмолотом последовательно в одном устройстве при различных давлениях газообразного агента, при этом давление газообразного агента во время сушки меньше, чем при обмолоте.

2. Аэродинамический способ сушки и обмолота сельскохозяйственных культур по п. 1, отличающийся тем, что периодически во время сушки создают давление, соответствующее режиму обмолота обрабатываемой сельскохозяйственной культуры.

3. Аэродинамический способ сушки и обмолота сельскохозяйственных культур по пп. 1, 2, отличающийся тем, что при сушке и обмолоте, кроме вращения газовым потоком, дополнительно осуществляют механическое вращение обмолачиваемой культуры.