МАШИНА ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ СКЛЕРОЦИЙ ГРИБА CLAVICEPS PURPUREA TUL. ОТ СЕМЯН РЖИ Российский патент 2023 года по МПК B03B5/48 B02B1/00 

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве, мукомольной и комбикормовой промышленности для очистки сыпучих материалов, преимущественно, зерна от возбудителя опасного заболевания - ядовитых склероций гриба claviceps purpurea tul. по удельной массе.

Известна машина для отделения спорыньи от семян ржи по удельной массе в растворе, например, калийной соли, состоящая из ванны, транспортеров семян ржи и склероций 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 семян ржи от транспортера склероций спорыньи [Пат. 2616037 Российская Федерация, МПК В03В 5/48, В02В 1/04. Машина для отделения спорыньи от семян ржи / Сысуев В.А., Сайтов В.Е., Савиных П.А., Сайтов 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 семян ржи и склероций 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 склероций спорыньи имеют длину 3,4…14,6 мм, ширину 1,0…3,0 мм и толщину 0,8…1,8 мм [Павловский, Г.Т. Очистка, сушка и активное вентилирование зерна. - 2-е изд., исправ. и доп./ Г.Т. Павловский, С.Д. Птицын. - М.: Высшая школа, 1972. - 256 с].

Однако, при таких малых отверстиях 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. В результате этого уровень солевого раствора в ванне через определенное время становится ниже оптимального уровня, что ведет к нарушению выполнения качественного технологического процесса выделения склероций спорыньи из зерна ржи.

Для восстановления оптимального уровня солевого раствора в ванне оператору машины необходимо в течении рабочей смены вести постоянный визуальный контроль и периодически подливать заранее приготовленный раствор вручную, что существенно увеличивает удельную себестоимость выполняемого технологического процесса.

Кроме того, для разрушения образовавшегося поверхностного натяжения водного раствора соли на поверхности ленточных сит транспортеров и стекания раствора через отверстия сит обратно в ванну требуется специальное встряхивающее устройство, что значительно усложняет конструкцию машины, обусловливающее, в конечном итоге, увеличение металлоемкости и энергоемкости технологического процесса.

Применение транспортеров семян ржи и склероций 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, а также к вынужденным простоям машины обусловливая снижение ее сменной производительности.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели относится машина для отделения спорыньи от семян ржи по удельной массе в растворе, например, калийной соли, состоящая из рамы и расположенных на ней ванны, транспортеров семян ржи и склероций 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 которого погружена в раствор соли и разделяет полость ванны с транспортером семян ржи от транспортера склероций спорыньи, причем зазор Δ между днищем ванны и рабочим краем скребков транспортеров семян ржи и склероций 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 / Сайтов А.В., Гатауллин Р.Г., Сайтов В.Е.; заявитель и патентообладатель Сайтов Алексей Викторович. - №2018136461/03; заявл. 15.10.2018; опубл. 28.05.2019, Бюл. 16] - прототип.

Конструктивное исполнение данной машины для отделения склероций спорыньи от семян ржи, в отличие от аналога, обусловливает уменьшение удельных затрат на обслуживание и ремонт машины за счет применения в транспортерах семян ржи и склероций 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 зазора Δ между днищем ванны и рабочим краем скребков транспортеров семян ржи и склероций спорыньи позволяет стекать водному раствору соли по наклонному днищу обратно в ванну при выводе наружу семян ржи и склероций спорыньи. В результате этого уменьшается вынос водного раствора соли наружу из ванны скребками транспортеров вместе с очищаемыми компонентами зернового материала, что значительно снижает удельную себестоимость выполняемого технологического процесса.

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

Технологическим недостатком данного устройства является то, что в процессе работы, с течением времени происходит естественная убыль солевого раствора в ванне за счет выноса транспортерами некоторой части раствора со смоченными семенами ржи и склероциями спорыньи за пределы ванны. В результате этого уровень солевого раствора в ванне постепенно снижается и становится ниже оптимального уровня. В результате скребки транспортера склероций спорыньи не могут захватить плавающие на поверхности раствора склероций спорыньи, что обуславливает нарушение процесса выноса транспортером склероций спорыньи из ванны машины. Это снижает качество отделения склероций спорыньи от семян ржи. Для восстановления оптимального уровня солевого раствора в ванне оператору машины необходимо вести постоянное визуальное наблюдение и периодически подливать заранее приготовленный раствор вручную, что увеличивает трудоемкость обслуживания машины, особенно при поточном режиме работы машины.

Таким образом, прототип имеет такой же недостаток, что и аналог, т.е. отсутствует автоматический контроль и поддерживание оптимального уровня раствора в ванне за счет подпитки солевым раствором, например, из подпиточного бака, без участия оператора.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что известная машина для отделения склероций гриба claviceps purpurea tul. от семян ржи по удельной массе в растворе неорганической соли, состоящая из рамы и расположенных на ней ванны, транспортеров семян ржи и склероций гриба claviceps purpurea tul. с установленными через равные промежутки по их длине скребками в виде Г-образных лопаток, обращенных захватывающей стороной по направлению вращения этих транспортеров, и закрепленных к замкнутым тяговым цепям, огибающим приводные и ведомые звездочки, загрузочного бункера с питателем, стенка которого погружена в раствор соли и разделяет полость ванны с транспортером семян ржи от транспортера склероций гриба claviceps purpurea tul., причем зазор Δ между днищем ванны и рабочим краем скребков транспортеров семян ржи и склероций гриба claviceps purpurea tul. составляет не более толщины зерновки семян ржи, снабжена электронной системой автоматического поддержания уровня солевого раствора в ванне, содержащей подпиточный бак, расположенный выше ванны и сообщенный с ней посредством магистрального трубопровода через запорно-регулирующий кран и проходной электромагнитный клапан, датчик уровня, установленный на одной из боковых стенок ванны, электронный блок управления, соединенный с датчиком уровня и проходным электромагнитным клапаном.

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.

Наличие подпиточного бака с водным раствором соли, сообщенным посредством магистрального трубопровода с ванной, позволяет периодически восполнять и поддерживать на оптимальном значении уровень солевого раствора в ванне в процессе работы машины, чем обеспечивается эффективная работа транспортера склероций гриба claviceps purpurea tul. по захвату его скребками плавающих на поверхности раствора склероций гриба claviceps purpurea tul. и выводу их из машины наружу. Это обстоятельство обеспечивает непрерывность и устойчивость технологического процесса отделения склероций гриба claviceps purpurea tul. от семян ржи.

Расположение подпиточного бака выше ванны позволяет восполнять уровень солевого раствора в ней за счет безнапорного (гравитационного) перетока раствора из подпиточного бака по магистральному трубопроводу в ванну по закону сообщающихся сосудов, чем обеспечивается простота и дешевизна конструктивного исполнения машины.

Запорно-регулирующий кран позволяет устанавливать требуемую скорость движения солевого раствора из подпиточного бака в ванну машины, обеспечивая регулируемую быстроту наполнения ванны солевым раствором до оптимального уровня в зависимости от объема его выноса смоченными семенами ржи и склероциями гриба claviceps purpurea tul., а также в периоды технологических остановок для обслуживания машины осуществлять перекрытие поступления солевого раствора из подпиточного бака в магистральный трубопровод.

Проходной электромагнитный клапан по поступающему к нему сигналу из электронного блока управления за счет срабатывания электромагнита обеспечивает открытие проходного сечения запорным элементом для поступления солевого раствора через магистральный трубопровод из подпиточного бака в ванну машины либо полностью перекрывать поток рабочей жидкости закрытием проходного сечения запорным элементом. Высокая герметичность корпуса позволяет применять проходной электромагнитный клапан в различных средах, в том числе и активных, а срабатывание запорного элемента данного клапана происходит за доли секунды после подачи на него сигнала, что обеспечивает точность поддержания оптимального уровня в ванне машины для качественного выполнения технологического процесса отделения склероций гриба claviceps purpurea tul. от семян ржи.

Установленный в ванне датчик уровня, подавая сигнал на электронный блок управления для последующего управления проходным электромагнитным клапаном, обеспечивает контроль верхнего и нижнего уровня раствора в ванне машины, то есть, соответственно, верхней и нижней границ оптимального уровня солевого раствора в ванне машины для эффективной работы транспортера склероций гриба claviceps purpurea tul. по захвату его скребками плавающих на поверхности раствора склероций гриба claviceps purpurea tul. и выводу их из машины наружу. Установка датчика уровня на одной из боковых стенок ванны облегчает его конструктивное закрепление в ней и техническое обслуживание.

Электронный блок управления, соединенный с датчиком уровня и проходным электромагнитным клапаном, усиливает поступающий от датчика уровня слаботочный сигнал и управляет открытием или закрытием проходного сечения запорным элементом проходного электромагнитного клапана для подачи или прекращения подачи солевого раствора в ванну машины по магистральному трубопроводу из подпиточного бака.

Кроме этого, электронный блок управления содержит светодиоды-сигнализаторы верхнего и нижнего уровня солевого раствора в ванне, что облегчает оператору визуальный контроль рабочего цикла по поддержанию оптимального уровня раствора в ванне машины.

Конструктивное исполнение машины для отделения склероций гриба claviceps purpurea tul. от семян ржи по удельной массе в растворе неорганической соли с применением предлагаемых элементов электронной системы автоматического безнапорного поддержания уровня раствора соли в ванне по сравнению с напорными системами отличается минимальными материальными затратами при изготовлении, обслуживании и ремонте машины, а также обеспечивает непрерывность и стабильность качества технологического процесса при очистке семян ржи от склероций гриба claviceps purpurea tul., соответственно, значительное снижение трудоемкости процесса очистки зерна ржи от примесей.

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 склероций гриба claviceps purpurea tul. от семян ржи, где стрелками показано движение потока зернового материала, потока семян ржи и потока склероций гриба claviceps purpurea tul. На фигуре 2 приведен общий вид опытной установки электронной системы автоматического поддержания уровня солевого раствора в ванне машины для отделения склероций гриба claviceps purpurea tul. от семян ржи. На фигуре 3 представлен датчик уровня и выходной конец магистрального трубопровода, установленные на одной из боковых стенок ванны машины для отделения склероций гриба claviceps purpurea tul. от семян ржи.

Машина для отделения склероций гриба claviceps purpurea tul. от семян ржи состоит из рамы 1, ванны 2, бункера 3 с питателем 4, транспортеров семян ржи 5 и склероций гриба claviceps purpurea tul. 6. Ванна 2 при помощи сварки закреплена на раме 1. Бункер 3 с питателем 4 установлен над ванной 2, причем стенка 7 питателя 4 погружена в раствор соли и разделяет полость ванны 2 с транспортером семян ржи 5 от транспортера склероций гриба claviceps purpurea tul. 6. По ширине ванны 2 транспортеры семян ржи 5 и склероций гриба claviceps purpurea tul. 6 выполнены в виде скребков 8 и 9 соответственно, которые установлены через равные промежутки и закреплены к замкнутым тяговым цепям, огибающие приводные и ведомые звездочки. Скребки 8 и 9 транспортеров семян ржи 5 и склероций гриба claviceps purpurea tul. 6 выполнены в виде Г-образных лопаток, обращенных захватывающей стороной по направлению вращения транспортеров 5 и 6, причем зазор Δ между днищем 10 ванны 2 и рабочим краем скребков 8 и 9 транспортеров семян ржи 5 и склероций гриба claviceps purpurea tul. 6 составляет не более толщины зерновки семян ржи. Верхние части транспортеров 5 и 6, установленные в ванне 2 с наклоном, выставляются над уровнем раствора соли и выгрузными концами расположены над скатными досками 11 и 12. Бункер 3, в который засыпается зерновой материал, имеет в верхней части сетку 13. В нижней части дна ванны 2 предусмотрена сливная пробка 14. На раме 1 под ванной 2 располагается электродвигатель 15 и понижающий обороты редуктор 16 червячного типа для привода транспортеров семян ржи 5 и склероций гриба claviceps purpurea tul. 6 через приводные звездочки цепными передачами 17 и 18, соответственно. Машина снабжена электронной системой автоматического поддержания уровня солевого раствора в ванне, которая содержит подпиточный бак 19, сообщенный посредством магистрального трубопровода 20 с ванной 2 через запорно-регулирующий кран 21 и проходной электромагнитный клапан 22, датчик уровня 23, установленный на одной из боковых стенок ванны 2, электронный блок управления (ЭБУ) 24, соединенный с датчиком уровня 23 и электромагнитным клапаном 22. Подпиточный бак 19 устанавливается выше ванны 2 на съемном универсальном кронштейне 25 регулируемого по высоте штатива 26. Сбоку кронштейна 25 закреплен электронный блок управления (ЭБУ) 24. Снизу кронштейна 25 установлен проходной электромагнитный клапан 22. Запорно-регулирующий кран 21 закреплен сбоку к подпиточному баку 19.

Машина для отделения склероций гриба claviceps purpurea tul. от семян ржи работает следующим образом.

Для очистки семян ржи от склероций гриба claviceps purpurea tul. зерновой материал засыпается в бункер 3. Установленная сверху в бункере 3 сетка 13 предотвращает попадание в него посторонних предметов (палок, камней, мешковины, крупных частей растительных остатков и т.п.). После включения транспортеров 5 и 6 открыванием заслонки питателя 4 зерновой материал подается в ванну 2. При поступлении зернового материала в водный раствор соли семена ржи опускаются на дно ванны 2, а склероций гриба claviceps purpurea tul., имеющие меньшую удельную массу по сравнению с семенами ржи, всплывают на поверхность водного раствора соли. При вращении транспортера 6 его скребки 9 перемещают водный раствор соли и создают непрерывное поверхностное движение от стенки 7 питателя 4 к транспортеру 6. В результате циркуляционного движения водного раствора соли всплывающие на его поверхность склероций гриба claviceps purpurea tul. перемещаются в направлении транспортера 6, захватываются его скребками 9 и перемещаются нижней ветвью по днищу 10 ванны 2 в направлении выгрузки к скатной доске 12. При перемещении склероций гриба claviceps purpurea tul. в направлении выгрузки водный раствор соли с них стекает по наклонному днищу 10 обратно в ванну 2 через зазор Δ между рабочим краем скребков 9 и днищем 10. Семена ржи со дна ванны 2 захватываются скребками 8 транспортера 5 и нижней ветвью перемещаются в направлении выгрузки к скатной доске 11. При перемещении транспортером 5 семян ржи в направлении выгрузки водный раствор соли с них стекает по наклонному днищу 10 обратно в ванну 2 через зазор Δ между рабочим краем скребков 8 и днищем 10. В дальнейшем семена ржи, а также склероций гриба claviceps purpurea tul., вынесенные из ванны 2 транспортерами 5 и 6, по скатным плоскостям 11 и 12 поступают в отгрузочные емкости или последующие транспортирующие органы технологической линии по обработке зернового материала.

В процессе выполнения машиной технологического процесса происходит вынос некоторой части водного раствора соли из ванны 2 с очищенными семенами ржи и склероциями гриба claviceps purpurea tul. Вследствие этого уровень водного раствора соли в ванне 2 машины снижается. При достижении уровня водного раствора соли в ванне ниже оптимального значения, то есть нижнего электрода датчика уровня 23 сигнал с него подается на электронный блок управления (ЭБУ) 24, который подает сигнал на открытие проходного сечения запорным элементом проходного электромагнитного клапана 22, а на стенке электронного блока управления (ЭБУ) 24 загорается контрольный светодиод с красным свечением «МИНИМУМ». В результате из подпиточного бака 19, расположенного выше ванны 2, через открытый запорно-регулирующий кран 21 и открытый электромагнитный клапан 22 по магистральному трубопроводу 20 водный раствор соли начинает самотеком поступать в ванну 2 машины. Далее, в процессе заполнения ванны 2 водным раствором соли его уровень достигает оптимального значения, то есть верхнего электрода датчика уровня 23 и сигнал с него подается на электронный блок управления (ЭБУ) 24, который подает сигнал на закрытие проходного сечения запорным элементом проходного электромагнитного клапана 22, а на стенке электронного блока управления (ЭБУ) 24 загорается контрольный светодиод с зеленым свечением «УРОВЕНЬ НОРМА». Процесс поступления водного раствора соли в ванну 2 машины происходит с автоматической цикличностью, а визуальный контроль за автоматической работой по поддержанию оптимального значения уровня раствора в ванне 2 осуществляется по загоранию на стенке электронного блока управления (ЭБУ) 24 контрольного светодиода с зеленым свечением «УРОВЕНЬ НОРМА». В период технологических остановок перекрытие поступления водного раствора соли в магистральный трубопровод 20 системы автоматического поддержания уровня солевого раствора в ванне 2 осуществляется запорно-регулирующим краном 21.

Производительность машины регулируется изменением площади выходного сечения питателя 4 открыванием или закрыванием его заслонки. При консервации машины для сезонного хранения открыванием пробки 14 водный раствор соли из ванны 2 сливают в специальную емкость. Отработанный водный раствор соли в дальнейшем может быть использован в качестве минерального удобрения и внесен в почву для повышения урожайности сельскохозяйственной культуры.

Преимуществом предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом является, за счет применения электронной системы автоматического поддержания уровня солевого раствора в ванне, непрерывность процесса очистки зерна ржи без участия человека по периодическому ручному подливу раствора в ванну, значительное снижение трудоемкости процесса очистки зерна ржи от примесей и повышение стабильности качества очистки зерна ржи.

Изобретение относится к сельскохозяйственному и пищевому производству. Предложена машина для отделения склероций гриба claviceps purpurea tul. от семян ржи по удельной массе в растворе неорганической соли, состоящая из рамы и расположенных на ней ванны, транспортеров семян ржи и склероций гриба claviceps purpurea tul. с установленными через равные промежутки по их длине скребками в виде Г-образных лопаток, обращенных захватывающей стороной по направлению вращения этих транспортеров, и закрепленных к замкнутым тяговым цепям, огибающим приводные и ведомые звездочки, загрузочного бункера с питателе. Стенка питателя погружена в раствор соли и разделяет полость ванны с транспортером семян ржи от транспортера склероций гриба claviceps purpurea tul. Зазор Δ между днищем ванны и рабочим краем скребков транспортеров семян ржи и склероций гриба claviceps purpurea tul. составляет не более толщины зерновки семян ржи. Машина снабжена электронной системой автоматического поддержания уровня солевого раствора в ванне, содержащей подпиточный бак, расположенный выше ванны и сообщенный с ней посредством магистрального трубопровода через запорно-регулирующий кран и проходной электромагнитный клапан. Датчик уровня, установленна одной из боковых стенок ванны, электронный блок управления, соединен с датчиком уровня и проходным электромагнитным клапаном. Технический результат предлагаемого устройства - снижение трудоемкости процесса очистки зерна ржи от примесей и повышение стабильности качества его очистки за счет применения электронной системы автоматического поддержания уровня солевого раствора в ванне машины. 3 ил.

Машина для отделения склероций гриба claviceps purpurea tul. от семян ржи по удельной массе в растворе неорганической соли, состоящая из рамы и расположенных на ней ванны, транспортеров семян ржи и склероций гриба claviceps purpurea tul. с установленными через равные промежутки по их длине скребками в виде Г-образных лопаток, обращенных захватывающей стороной по направлению вращения этих транспортеров, и закрепленных к замкнутым тяговым цепям, огибающим приводные и ведомые звездочки, загрузочного бункера с питателем, стенка которого погружена в раствор соли и разделяет полость ванны с транспортером семян ржи от транспортера склероций гриба claviceps purpurea tul., причем зазор Δ между днищем ванны и рабочим краем скребков транспортеров семян ржи и склероций гриба claviceps purpurea tul. составляет не более толщины зерновки семян ржи, отличающаяся тем, что снабжена электронной системой автоматического поддержания уровня солевого раствора в ванне, содержащей подпиточный бак, расположенный выше ванны и сообщенный с ней посредством магистрального трубопровода через запорно-регулирующий кран и проходной электромагнитный клапан, датчик уровня, установленный на одной из боковых стенок ванны, электронный блок управления, соединенный с датчиком уровня и проходным электромагнитным клапаном.