УСТРОЙСТВО СЕПАРАЦИИ МАЛОПОДВИЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2023 года по МПК B07B4/02 B07B11/06 

Изобретение относится к оборудованию для сортировки твердых малоподвижных материалов с помощью воздушных потоков, а более конкретно к автоматическим устройствам для отделения птичьего, крысиного и мышиного помета от лекарственных растений в виде цветков, лепестков, листьев, а также семена многолетних трав, таких как костер.

Известно устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде, содержащее бункер и вибролоток, струйный генератор с плоскими соплами разного калибра, установленными последовательно по потоку с увеличением переменного шага, острого угла установки, калибра сопел сверху вниз, расположенные под соплами сборники готовых и повторных фракций, последние из которых сообщены через транспортирующее устройство с бункером, в котором струйный генератор выполнен высокочастотным, а сопла количеством не менее десяти выполнены со стенками направляющих каналов, длина которых увеличивается сверху вниз, причем в генераторе перед соплами установлено последовательно три решета, при этом сборников готовых фракций выполнено на два больше, чем сборников повторных фракций сепарируемого продукта, причем два сборника готовых фракций установлены рядом в конце потока (см. RU 2270061, опубл. 2006.02.20).

Устройство позволяет улучшить качество сепарируемого продукта, уменьшить время сепарации, повысить продуктивность, а также уменьшить металлоемкость и габариты устройства за счет оптимизации аэродинамического воздействия на частицы исходного продукта, обеспечения точного распределения сепарируемого продукта по приемным фракциям согласно весу и форме.

Недостатком аналога является преимущественно боковой характер воздушного потока струйного генератора по отношению к направлению перемещения сепарируемого продукта. При таком направлении сепарирующего воздушного потока эффективное время пребывания частиц сыпучего сепарируемого продукта в камере сепарации определяется высотой камеры сепарации и скоростью свободного падения частиц.

Таким образом, для обеспечения времени пребывания частиц сыпучего сепарируемого продукта в камере сепарации, достаточного для полного разделения, необходима значительная высота камеры сепарации, а, следовательно, и увеличенная площадь проходного сечения плоских сопел струйного генератора и энергоемкость последнего. Кроме того, такие конструктивные особенности камеры сепарации и струйного генератора прототипа способствуют турбулизации сепарирующего воздушного потока, существенно снижая качество и эффективность переработки сепарируемого продукта, что вынуждает проводить отбор промежуточных недообработанных фракций и возвращать их на повторную сепарацию. Указанные недостатки аналога ограничивают область его эффективного применения и не позволяют использовать для целей настоящего изобретения.

Известен сепаратор для сыпучих материалов, содержащий бункер с питателем, сепарирующую камеру, вентилятор и воздуховоды, в котором сепарирующая камера у своего нижнего основания имеет герметически примыкающую систему воздушных патрубков, входящих во внутрь сепарирующей камеры, снабженных рассеивающими наконечниками и вентилями для регулирования скорости встречного потока воздуха и соединенных между собой герметизированными коническими сборниками, улавливающими фракции сепарируемого материала (см. RU 2262994, опубл. 2005.10.27).

В указанном известном сепараторе встречный восходящий поток воздуха из патрубков, размещенных между коническими сборниками, способен обеспечить окончательную тонкую сепарацию частиц сыпучих материалов непосредственно перед их попаданием в сборники. Однако такой поток организован принудительно, что сопряжено с необходимостью использования сложной системы его регулирования, дополнительными энерго- и трудозатратами.

Также из уровня техники известно устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде, включающее средства загрузки и подачи сыпучей смеси, расположенный под ними струйный генератор с соплами и нагнетателем воздуха, сепарационную камеру, сборники готовых и повторных фракций, отличающееся тем, что оно снабжено, по крайней мере, одним отбойником воздушного потока и формирователем восходящего воздушного потока, при этом отбойник воздушного потока выполнен в виде поверхности выпуклой формы, расположенной на задней стенке сепарационной камеры, а формирователь восходящего воздушного потока выполнен в виде эжекционных окон для прохода атмосферного воздуха, расположенных в днище сепарационной камеры между несколькими сборниками фракций (см. RU 2336131, опубл. 20.10.2008).

Недостатком известного аналога является отсутствие разрыхления общей массы исходного материала в виде лекарственных растений в виде цветков, лепестков, листьев для отделения мышиного, крысиного и птичьего помета, т.к. они проходят сушку под крышей без попадания солнечных лучей, но при открытом воздушном пространстве.

Технический результат заключается в обеспечении отделения птичьего, крысиного и мышиного помета от малоподвижных материалов в виде лекарственных растений, а именно цветков, лепестков, листьев, а также семена многолетних трав, таких как костер, что дает возможность получать чистый продукт для фармакологии при увеличенном времени эффективного пребывания частиц сепарируемого продукта в камере сепарации и снижение степени турбулентности сепарирующего воздушного потока.

Технический результат достигается тем, что устройство сепарации малоподвижных материалов включает раму, бункер-питатель, расположенный под ним струйный генератор с соплами и нагнетателем воздуха, сепарационную камеру, сборники готовых и повторных фракций, по крайней мере, одним отбойником воздушного потока и формирователем восходящего воздушного потока, при этом отбойник воздушного потока выполнен в виде поверхности выпуклой формы, расположенной на задней стенке сепарационной камеры, а формирователь восходящего воздушного потока выполнен в виде эжекционных окон для прохода атмосферного воздуха, расположенных в днище сепарационной камеры между несколькими сборниками фракций, в бункер-питатель вмонтировано устройство разрыхления и равномерной подачи в зону сепарации лекарственных растений в виде цветков, лепестков и листьев, выполненное в виде вала - рыхлителя с расположенными на нем прутками рыхлителями, приводящегося в движение от электродвигателя, закрепленного на раме, через шкивы посредством ременной передачи, вал рыхлитель прикреплен к бункеру-питателю посредством подшипников и расположен поперек него, причем устройство разрыхления и равномерной подачи лекарственных растений в виде цветков, лепестков и листьев обеспечивает поступление исходного материала пропорционально объему воздушного потока, подаваемого в зону сепарации посредством частотного преобразователя для регулировки оборотов нагнетателя воздуха и вала-рыхлителя.

Наличие в бункере-питателе устройства разрыхления и равномерной подачи в зону сепарации малоподвижных материалов в виде лекарственных растений, а именно цветков, лепестков и листьев, выполненное в виде вала - рыхлителя с расположенными на нем прутками рыхлителями, расположенного поперек бункера-питателе обеспечивает осуществление точной многофракционной сепарации и тонкой очистки цветков, лепестков и листьев лекарственных растений за счет возможности отделения птичьего, крысиного и мышиного помета от лекарственных растений.

Также точную многофракционную сепарацию и тонкую очистку лекарственных растений обеспечивает пропорциональность поступления исходного материала к объему воздушного потока, подаваемого в зону сепарации посредством частотного преобразователя для регулировки оборотов нагнетателя воздуха и вала-рыхлителя.

Частотный преобразователь регулирует электродвигатель нагнетателя воздуха, а также электродвигатель привода вала-рыхлителя с целью создания определенной пропорциональности их оборотов.

Предпочтительно выполнение поверхности выпуклой формы отбойника воздушного потока волнообразной.

При осуществлении точной сепарации и тонкой очистки цветков, лепестков, листьев лекарственных растений от мышиного, крысиного и птичьего помета посредством горизонтального воздушного потока определяющую роль играет длительность эффективного пребывания частиц сепарируемого продукта в указанном воздушном потоке, т.е. в камере сепарации. Чем больше время пребывания лекарственных растений, тем большее количество фракций сепарируемого продукта возможно выделить и тем большее количество легколетучих фракций возможно удалить. Увеличение длительности эффективного пребывания за счет наращивания габаритной высоты сепарационной камеры более одного метра сопряжено с повышенными энергозатратами и материалоемкостью устройства. Создание восходящего потока атмосферного воздуха навстречу цветкам, лепесткам, листьям лекарственных растений позволяет замедлить их падение под воздействием силы тяжести и увеличить эффективное время пребывания в рабочей зоне сепарационной камеры. При этом формирование восходящего воздушного потока не требует дополнительных энергозатрат, поскольку осуществляется за счет эжекции атмосферного воздуха через эжекционные окна. Процесс является авторегулируемым, поскольку эжекционный эффект зависит, в основном, от скорости воздушного потока струйного генератора в сепарационной камере. Восходящий воздушный поток позволяет осуществить отделение цветков, лепестков и листьев лекарственных растений от мышиного, крысиного и птичьего помета при высоте сепарационной камеры, не превышающей 0,9 метра. Производительность устройства, в основном, определяет ширина сепарационной камеры, и при ее отношении к высоте в пределах 2,1-2,3 обеспечивается оптимальная рентабельность. Длина сепарационной камеры зависит от механических свойств перерабатываемого материала, и при ее величине 1,3-1,5 высоты обеспечивается наибольшая универсальность устройства. Экспериментально установлена ширина щели эжекционных окон, составляющая 20…25 мм, при которой возникающий эжекционный эффект достигает максимального значения. Выполнение эжекционных окон в виде круглых или прямоугольных отверстий с определенным шагом позволяет простыми средствами достигнуть выравнивания поля скоростей восходящего воздушного потока по всей ширине сепарационной камеры.

Оптимальной с точки зрения достижения указанного технического результата является длина сепарационной камеры, составляющая 1,3-1,5 высоты сепарационной камеры, и ширина сепарационной камеры, составляющая 2,1-2,3 высоты сепарационной камеры.

Целесообразно выполнение эжекционных окон для прохода атмосферного воздуха, расположенными между вторым, третьим и четвертым сборниками готовых и повторных фракций.

Возможно выполнение эжекционных окон в форме щели, ширина которой составляет 0,02-0,03 высоты сепарационной камеры. Альтернативно возможно выполнение эжекционных окон в виде набора отверстий, расположенных рядами. При этом отверстия в рядах расположены с переменным шагом, а также могут быть выполнены прямоугольными.

Качество сепарации и очистки цветков, лепестков и листьев лекарственных растений, а также стабильность работы устройства в большой степени зависит от характера течения воздушного потока в сепарационной камере. При возникновении срывов воздушного потока, образовании зон турбулентности или застойных зон происходит резкое снижение эффективности работы устройства. Указанные явления возникают, в основном, вследствие взаимодействия воздушного потока с элементами конструкции устройства, поверхность которых располагается перпендикулярно или почти перпендикулярно направлению воздушного потока. Вероятность турбулизации воздушного потока максимальна при взаимодействии воздушного потока с задней стенкой сепарационной камеры, поэтому для улучшения условий обтекаемости она оснащена отбойником воздушного потока, выполненным в виде поверхности выпуклой формы. Такая форма поверхности позволяет минимизировать площади лобового столкновения воздушного потока и исключить возникновение застойных зон.

Заявленное устройство сепарации малоподвижных материалов поясняется следующими фигурами.

На фигуре 1 изображен общий вид устройства для сепарации малоподвижных материалов; на фигуре 2 - вид А с фигуры 1; на фигуре 3 - узел I с фигуры 2 (увеличено), в исполнении эжекционного окна для прохода атмосферного воздуха в виде набора отверстий; на фигуре 4 - то же, что и на фигуре 3, в исполнении отверстий прямоугольными, на фигуре 5 - вид сверху.

Устройство для сепарации малоподвижных материалов включает бункер-питатель 1, струйный генератор 2, сепарационную камеру 3, сборники 4 готовых и повторных фракций. Средства загрузки и подачи малоподвижных материалов 1 включают корпус бункера 5, шибер 6 и виброприспособление (не показано) для равномерной подачи частиц малоподвижных материалов в сепарационную камеру 3. Струйный генератор 2 смонтирован под корпусом бункера 5 и состоит из нагнетателя воздуха, выполненного, например, в виде вентилятора 7, воздуховода 8 и набора плоских ориентированных сопел 9. Внутри воздуховода 8, непосредственно перед соплами 9, может быть расположена одна или несколько решеток (на фигурах условно не показана) для выравнивания воздушного потока. Сепарационная камера 3 представляет собой прямоугольный замкнутый объем, характерным размером которой является высота. На фигурах высота сепарационной камеры 3 обозначена буквой Н, соответственно длина сепарационной камеры 3 составляет (1,3-1,5)Н, а ширина сепарационной камеры 3 составляет (2,1-2,3)Н. На внутренней поверхности задней стенки сепарационной камеры 3 напротив сопел 9 расположен отбойник 10 воздушного потока. Отбойник 10 воздушного потока выполнен в виде выпуклой поверхности волнообразной формы. Подобный или аналогичный отбойник 10 может быть установлен на верхней и боковых стенках сепарационной камеры 3. Над отбойником 10, в верхней части задней стенки сепарационной камеры 3, выполнен проем 11 для отвода воздушного потока и легколетучих фракций из сепарационной камеры 3. Днище сепарационной камеры 3 представляет собой совокупность чередующихся в определенной последовательности сборников 4 готовых и повторных фракций. Деление сборников 4 по предназначению для готовых и повторных фракций является условным и зависит от свойств перерабатываемых малоподвижных материалов. Существенным является порядковый номер сборника 4, исходя из его удаленности от передней (сопловой) стенки сепарационной камеры 3. Так, в первом или наиболее близком к передней стенке сборнике 4 будут собираться наиболее плотные фракции, а по мере удаления сборника 4 плотность собирающейся в нем фракции будет убывать. Сборники 4 представляют собой расположенные поперек сепарационной камеры 3 на всю ее ширину, делительные желоба, каждый из которых имеет разгрузочную горловину (на фигурах горловины условно не показаны). Кроме сборников 4, в днище сепарационной камеры 3 смонтирован формирователь восходящего воздушного потока, который выполнен в виде совокупности эжекционных окон 12 для прохода атмосферного воздуха. Эжекционные окна 12 расположены между вторым и третьим, третьим и четвертым, четвертым и пятым сборниками 4. В самом простом случае реализации устройства (см. фиг. 2) каждое эжекционное окно 12 для прохода атмосферного воздуха имеет форму прямоугольной щели, протяженность которой составляет 2,1-2,3 высоты сепарационной камеры 3, а ширина составляет 0,02-0,03 высоты сепарационной камеры 3. Возможна реализация устройства (см. фиг. 3), в котором каждое эжекционное окно 12 для прохода атмосферного воздуха выполнено в виде рядов круглых отверстий 13 или (см. фиг. 4) прямоугольных отверстий 14. При этом отверстия 13 и 14 в рядах расположены с переменным шагом, т.е. межцентровые расстояния отверстий 13 или 14 различны. В бункер-питатель вмонтировано устройство разрыхления и равномерной подачи в зону сепарации 15 цветков, лепестков и листьев лекарственных растений, выполненное в виде вала - рыхлителя 16 с расположенными на нем прутками рыхлителями 17, приводящегося в движение от электродвигателя 18, закрепленного на раме, через шкивы посредством ременной передачи 19, вал рыхлитель прикреплен к бункеру-питателю посредством подшипников 20 и расположен поперек его. Устройство разрыхления и равномерной подачи малоподвижных материалов представляет собой устройство способное подавать определенное количество исходного материала соответственно пропорционально объему воздушного потока подаваемого в зону сепарации. Пропорции исходного материала и воздушного потока соблюдаются за счет использования частотного преобразователя (не показан) для регулировки оборотов электродвигателя вентилятора и электродвигателя привода вала-рыхлителя.

Устройство функционирует следующим образом.

Цветки, лепестки и листья лекарственных растений, подлежащие сепарации засыпают в корпус бункера 5 средств 1 загрузки и подачи смеси. При подключении устройства к линии электропитания включается виброприспособление, устройство разрыхления и равномерной подачи в зону сепарации 15 и струйный генератор 2. Включение закрепленного на раме электродвигателя 18 посредством подшипников 20 приводит в движение через шкивы посредством ременной передачи вал - рыхлитель 16 с расположенными на нем прутками рыхлителями 17 через шкивы посредством ременной передачи. Вал - рыхлитель 16, вращаясь, прутками рыхлителями «взбивают» сыпучую смесь цветков, лепестков и листьев лекарственных растений с содержащимся в них мышиным, крысиным и птичьим пометом. Приподнимают шибер бив результате происходит равномерная подача разрыхленных цветков, лепестков и листьев лекарственных растений с мышиным, крысиным и птичьим пометом в сепарационную камеру 3. Струйный генератор 2, благодаря набору плоских ориентированных сопел 9, обеспечивает подачу в сепарационную камеру 3 равномерного и практически горизонтально направленного воздушного потока. Воздушный поток из струйного генератора 2 подхватывает поток свободно падающих из корпуса бункера 5 цветков, лепестков и листьев лекарственных растений и птичьего, крысиного и мышиного помета. В результате воздействия на них сканирующего каскада плоских воздушных струй происходит разделение сепарируемого материала на фракции и отделения птичьего, крысиного и мышиного помета от лекарственных растений. Более плотные частицы опускаются в зону первого сборника 4, а менее плотные отбрасываются к последующим сборникам 4. Легколетучие и пылевидные фракции увлекаются воздушным потоком струйного генератора 2 и выносятся из сепарационной камеры 3 через проем 11 для отвода воздушного потока. Стабилизации ламинарного (безвихревого) течения воздушного потока в сепарационной камере 3 способствует обтекаемая волнообразная форма выпуклой поверхности отбойника 10 воздушного потока. Эжекционные окна 12 для прохода атмосферного воздуха расположены между сборниками 4 товарных фракций и обеспечивают кондиционирование последних. В процессе перемещения воздушного потока струйного генератора 2 по длине сепарационной камеры 3 с образованием текучей среды, в последней возникает разряжение по отношению к окружающей устройство атмосфере, результатом чего является эжектирование (подсос) атмосферного воздуха в сепарационную камеру 3 через эжекционные окна 12. Эжектируемый восходящий поток атмосферного воздуха поднимается через эжекционные окна 12 снизу вверх навстречу частицам цветков, лепестков, листьев, лекарственных растений, падающим к соответствующим сборникам 4. Таким образом, возникает встречное движение восходящего потока атмосферного воздуха и частиц цветков, лепестков, листьев, лекарственных растений, что приводит к замедлению падения (взвешиванию) последних, увеличению эффективного времени пребывания их в рабочей зоне сепарационной камеры 3 и повышению точности отделения от птичьего, крысиного и мышиного помета до 98-98,5%. Устройство эффективно при использовании его для осуществления сепарации, что очень важно в фармакологии.

Предложенное изобретение относится к оборудованию для сортировки твердых сыпучих материалов с помощью воздушных потоков, а более конкретно к автоматическим устройствам для отделения птичьего, крысиного и мышиного помета от лекарственных растений в виде цветков, лепестков, листьев, а также семен многолетних трав, таких как костер. Устройство сепарации малоподвижных материалов включает раму, бункер-питатель, расположенный под ним струйный генератор с соплами и нагнетателем воздуха, сепарационную камеру с по крайней мере, одним отбойником воздушного потока и формирователем восходящего воздушного потока, сборники готовых и повторных фракций. Отбойник воздушного потока выполнен в виде поверхности выпуклой формы, расположенной на задней стенке сепарационной камеры, а формирователь восходящего воздушного потока выполнен в виде эжекционных окон для прохода атмосферного воздуха, расположенных в днище сепарационной камеры между несколькими сборниками фракций. В бункер-питатель вмонтировано устройство разрыхления и равномерной подачи в зону сепарации лекарственных растений в виде цветков, лепестков и листьев, выполненное в виде вала-рыхлителя с расположенными на нем прутками рыхлителями, приводящегося в движение от электродвигателя, закрепленного на раме, через шкивы посредством ременной передачи. Вал-рыхлитель прикреплен к бункеру-питателю посредством подшипников и расположен поперек него. Устройство разрыхления и равномерной подачи лекарственных растений в виде цветков, лепестков и листьев обеспечивает поступление исходного материала пропорционально объему воздушного потока, подаваемого в зону сепарации посредством частотного преобразователя для регулировки оборотов нагнетателя воздуха и вала-рыхлителя. Технический результат - обеспечение отделения птичьего, крысиного и мышиного помета от лекарственных растений в виде цветков, лепестков, листьев, а также получение чистого продукта для фармакологии. 5 ил.

Устройство сепарации малоподвижных материалов, включающее раму, бункер-питатель, расположенный под ним струйный генератор с соплами и нагнетателем воздуха, сепарационную камеру с по крайней мере, одним отбойником воздушного потока и формирователем восходящего воздушного потока, сборники готовых и повторных фракций, при этом отбойник воздушного потока выполнен в виде поверхности выпуклой формы, расположенной на задней стенке сепарационной камеры, а формирователь восходящего воздушного потока выполнен в виде эжекционных окон для прохода атмосферного воздуха, расположенных в днище сепарационной камеры между несколькими сборниками фракций, отличающееся тем, что в бункер-питатель вмонтировано устройство разрыхления и равномерной подачи в зону сепарации лекарственных растений в виде цветков, лепестков и листьев, выполненное в виде вала-рыхлителя с расположенными на нем прутками рыхлителями, приводящегося в движение от электродвигателя, закрепленного на раме, через шкивы посредством ременной передачи, вал-рыхлитель прикреплен к бункеру-питателю посредством подшипников и расположен поперек него, причем устройство разрыхления и равномерной подачи лекарственных растений в виде цветков, лепестков и листьев обеспечивает поступление исходного материала пропорционально объему воздушного потока, подаваемого в зону сепарации посредством частотного преобразователя для регулировки оборотов нагнетателя воздуха и вала-рыхлителя.