ВИБРОАЭРАЦИОННЫЙ СЕПАРАТОР-ОХЛАДИТЕЛЬ Российский патент 2024 года по МПК B07B9/00 B07B1/40 

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для разделения различных гранул (пелет) по фракциям и может быть использована в сельском хозяйстве, пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Известен вибросепаратор, включающий корпус, разделительную поверхность с наклоном в продольном направлении и с элементами рельефа, вибратор, привод, загрузочное приспособление и приемники продуктов разделения, причем рельеф разделительной перфорированной поверхности выполнен волнообразным, а амплитуда колебаний этой поверхности максимум на 30% больше величины перепадов выступов и впадин, также колебания, сообщаемые разделительной поверхности, выполнены круговыми с направлением движения в сторону выгрузки сепарируемого материала, при этом сепарируемый материал продувается сверху потоком нагретого воздуха, а производительность вибросепаратора регулируется частотой колебаний и углом наклона разделительной поверхности [Патент № 2309806 Российская Федерация, МПК В07В 9/02. Вибросепаратор / Кудян С.Г., Сиканевич А.В., Ефремов В.В, Гайдук В.Ф.; заявитель и патентообладатель Республиканское унитарное предприятие Специальное конструкторско-технологическое бюро «Металлополимер». - № 2006112790/03; заявл. 17.04.2006; опубл. 10.11.2007, Бюл. № 31].

Недостатком данного устройства является то, что из-за выполнения рельефа разделительной поверхности волнообразным не обеспечивается возможность использования агрегата для обработки широкого спектра сыпучих материалов вследствие их различия по физико-механическим свойствам. Соответственно, это обстоятельство сокращает область применения вибросепаратора в производственном процессе, а потому является не универсальным устройством.

У вибросепаратора над волнообразной разделительной поверхностью установлены воздуходувки с калориферами для продувки сепарируемого материала теплым воздухом. Продувка воздухом облегчает прохождение мелкой фракции через перфорацию разделительной поверхности, способствует осушению влажного сепарируемого материала, чем облегчает разъединение слипшихся частиц мелкой фракции. Однако, данное устройство является машиной непрерывного действия, то обдув сепарируемого материала теплым воздухом будет кратковременным и не приведет к значительному эффекту, что отразится на эффективности разделения мелкой и крупной фракций.

Далее, вибросепаратор не имеет систему аспирации. При обдуве сепарируемого материала теплым воздухом мелкодисперсные частицы (пыль) и мелкая крошка поступают в зону обслуживания технологического процесса рабочим персоналом. Это обстоятельство ухудшает санитарно-гигиенические условия работы обслуживающему персоналу.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату к предлагаемому изобретению относится виброаэрационный сепаратор-охладитель, содержащий раму с установленными на ней емкостью для загрузки гранул с заглушкой для регулирования подачи материала, и коробом с устройством для вибрирования и рабочим органом в виде комплекта расположенных под наклоном подпружиненных верхнего и нижнего просеивающих решет, соединенным по воздуховоду с системой аспирации, состоящей из циклона со съемным отстойником и вентилятора для обеспыливания поверхности просеиваемого материала от легких примесей [Богданов К.А. Совершенствование технологического процесса экструдирования сапропелезернового корма с обоснованием параметров экструдера: дис. … канд. техн. наук: 05.20.01 / Богданов Кирилл Андреевич. - Великие Луки, 2021. - С. 26-28] - прототип.

Недостатком известного устройства является ограниченность функционального применения в технологическом процессе разделения сыпучих материалов, имеющих повышенную температуру и влажность после прессования. Это обусловлено тем, что отсутствие охладителя-кондиционера не обеспечивает за один технологический прием охлаждение, сушку обрабатываемого материала, а далее, соответственно, качественное разделение на фракции спрессованных сыпучих материалов различных видов и типов на решетах для получения кондиционного продукта. Это обстоятельство сокращает область применения данного виброаэрационного сепаратора-охладителя в производственном процессе, а потому является не универсальным устройством.

Далее, заглушка для регулирования подачи материала из емкости для загрузки гранул не обеспечивает их равномерного распределения по ширине решета определенной толщины. Это связано с тем, что происходит уменьшение истечения через выпускное отверстие потока гранул у боковых стенок загрузочной емкости из-за присутствия трения гранул об боковые стенки, обусловливающее замедление скорости движения гранул. В результате неравномерного распределения по толщине потока гранул на поверхности решета происходит некачественная их сепарация, обусловливающая потери полноценных гранул в отходы.

Кроме того, заглушка для регулирования подачи материала обеспечивает истечение потока гранул через выпускное отверстие загрузочной емкости только при ширине ее выпускного отверстия большем геометрических размеров гранул. При меньшем открытии заглушкой выпускного отверстия загрузочной емкости, чем геометрические размеры гранул, истечения потока гранул не происходит из-за сцепляющих свойств их между собой. Соответственно, диапазон регулирования удельной нагрузки потока гранул заглушкой загрузочной емкости данного устройства ограничен.

Также, в данном устройстве не предусмотрено регулирование скорости воздушного потока для обеспыливания поверхности сепарируемого материала вентилятором. В результате превышения коэффициента парусности мелкодисперсных частиц (пыли) из-за увеличения скорости всасываемого воздушного потока из короба с решетами вентилятором возможен вынос части полноценных гранул в отходы.

Виброаэрационный сепаратор-охладитель не содержит специального устройства для регулирования угла наклона к горизонту подпружиненных просеивающих решет, что значительно снижает эффективность разделения данными решетами сыпучих материалов различных видов и типов, имеющих кроме того повышенную температуру и влажность.

В данном устройстве также не обеспечивается процесс контроля и регулирования снижения влажности и температуры гранул. Отсутствие процесса контроля температуры и влажности гранул (пелет) не позволяет получить материал по физико-механическим свойствам, соответствующим для дальнейшего качественного разделения на фракции с помощью решет.

Отсутствие размещения на единой раме системы аспирации, состоящей из циклона со съемным отстойником и вентилятора для обеспыливания поверхности просеиваемого материала от легких примесей, с емкостью для загрузки гранул с заглушкой для регулирования подачи материала, коробом с устройством для вибрирования и рабочим органом в виде комплекта расположенных под наклоном подпружиненных верхнего и нижнего просеивающих решет не обеспечивает компактность конструкции, вследствие которого исключается удобство при транспортировке и повышает трудоемкость установки в рабочее помещение для выполнения технологического процесса.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что у виброаэрационного сепаратора-охладителя, содержащего раму с установленными на ней емкостью для загрузки гранул с заглушкой для регулирования подачи материала, и коробом с устройством для вибрирования и рабочим органом в виде комплекта расположенных под наклоном подпружиненных верхнего и нижнего просеивающих решет, соединенным по воздуховоду с системой аспирации, состоящей из циклона со съемным отстойником и вентилятора для обеспыливания поверхности просеиваемого материала от легких примесей, верхнее просеивающее решето на сходе снабжено съемным порогом для регулирования выхода гранул, а воздуховод, соединяющий короб с циклоном снабжен дроссельной заслонкой, обеспечивающей регулирование скорости воздушного потока для всасывания из короба вентилятором только мелкодисперсных частиц, при этом система аспирации снабжена охладителем-кондиционером, соединенным воздуховодами с установленными в коробе просеивающими решетами, причём на одном из воздуховодов установлен датчик влажности воздуха, при этом заглушка для регулирования подачи материала из емкости для загрузки гранул выполнена в виде шлюзового дозатора, просеивающие решета установлены с возможностью изменения угла наклона с помощью пружин, установленных в цилиндрических втулках с регулировочными отверстиями для пластин, причем охладитель-кондиционер и циклон установлены на раме.

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.

Применение съемного порога, устанавливаемого периодически на выходе верхнего решета, исключает во время снижения температуры и влажности спрессованных гранул (пелет) сход из него полноценных гранул (пелет) во фракцию крупных неполноценных гранул (пелет) и, соответственно, позволяет регулировать выход кондиционных и некондиционных фракций сепарируемого материала.

Дроссельная заслонка, устанавливаемая в воздухопроводе, сообщающего короб с циклоном, обеспечивает регулирование скорости воздушного потока для всасывания из короба вентилятором только мелкодисперсных частиц (пыли). Соответственно при этом из-за отсутствия выноса полноценных гранул (пелет) из короба в циклон исключаются их потери в отходы.

Вибрационный сепаратор-охладитель, оборудованный системой аспирации, состоящей из циклона со съемным отстойником и охладителя-кондиционера, соединенного воздуховодами с установленными решетами в коробе, сообщающимся через дроссельную заслонку по воздухопроводу с циклоном, обеспечивает за один технологический прием охлаждение, сушку обрабатываемого материала, выделение мелкодисперсных частиц (пыли) и их осаждение, а далее разделение на фракции спрессованных сыпучих материалов различных видов и типов, чем обеспечивается его универсальность применения на производстве для получения кондиционного продукта.

Наличие датчика влажности воздуха, установленного на одном из воздуховодов, сообщающих охладитель-кондиционер с решетами, расположенными в коробе, позволяет контролировать и регулировать снижение влажности и температуры гранул (пелет), равномерно распределенных определенной толщины на верхнем решете. Процесс контроля температуры и влажности гранул (пелет) позволяет получить материал по физико-механическим свойствам, соответствующим для дальнейшего качественного разделения на фракции с помощью решет.

Выполнение заглушки для регулирования подачи материала из емкости для загрузки гранул в виде шлюзового дозатора позволяет с любой удельной нагрузкой, регулируемой частотой вращения рабочего органа дозатора, подавать обрабатываемый материал, поступающий после прессования с повышенной температурой (60…80°С) и влажностью (до 16%), равномерно его распределять определенной толщины по поверхности верхнего решета для качественного охлаждения до нормированной температуры (24°C) и снижения до необходимой влажности (14%), физико-механические свойства которого в дальнейшем обусловливают качественную сепарацию на кондиционные и некондиционные фракции и выделения мелкодисперсных частиц (пыли) [Теоретические и экспериментальные исследования работы аэрационного сепаратора-охладителя / М. А. Фомичев, В. В. Морозов, В. Г. Игнатенков, А.И. Иванов, Н.В. Беркутов // Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве: Материалы XVIII Международной научно-практической конференции. - Великие Луки: Великолукская государственная сельскохозяйственная академия, 2023. - С. 156-168].

Применение в виброаэрационном сепараторе-охладителе устройства для регулирования угла наклона к горизонту просеивающих решет с помощью пружин, установленных в цилиндрических втулках с регулировочными отверстиями для пластин позволяет значительно увеличивать эффективность разделения данными решетами сыпучих материалов различных видов и типов, имеющих повышенную температуру и влажность. Это обстоятельство повышает функциональные возможности использования данного устройства в производственном процессе.

Размещение на раме рабочего органа в виде комплекта расположенных в коробе под наклоном подпружиненных просеивающих решет с устройством для вибрирования, емкости для загрузки гранул и системы аспирации, состоящая из циклона со съемным отстойником и охладителя-кондиционера, обеспечивает компактность конструкции, удобство при транспортировке и установки в рабочее помещение для выполнения технологического процесса.

Выполнение предложенным устройством сразу несколько технологических процессов (порционная подача и равномерное распределение обрабатываемого материала после прессования на рабочем органе для сепарирования, дальнейшее охлаждение и сушка обрабатываемого материала для его улучшения сыпучести, разделение охлажденного и высушенного сыпучего материала на кондиционные и некондиционные фракции, выделение мелкодисперсных частиц (пыли) и их осаждение) не требует закупки и установки дополнительных агрегатов в технологической линии и, соответственно, увеличения численности обслуживающего персонала, обусловливающие снижение трудоемкости выполняемого технологического процесса по получению качественного и кондиционного продукта, обладающего улучшенными свойствами для дозирования, транспортировки и хранения.

Выполнение предложенным устройством нескольких технологических процессов по получению качественного и кондиционного продукта за счет сокращения необходимого количества машин в технологической линии обусловливает также уменьшение потребления электроэнергии, проявляющееся в энергосбережении при обработке прессованных гранул (пелет).

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 чертеже представлена конструктивная схема виброаэрационного сепаратора-охладителя, где стрелками показано движение потока гранул (пелет), воздушного потока, потоков крупной и мелкой некондиционных фракций, потока кондиционной фракции, воздушного потока с мелкодисперсными частицами (пыли), потока мелкодисперсных частиц (пыли).

Виброаэрационный сепаратор-охладитель содержит раму 1, на которой установлен рабочий орган в виде комплекта расположенных в коробе 2 под наклоном два просеивающих решета 3 и 4, которые отличаются размерами отверстий и подпружинены пружинами-амортизаторами 5. Верхнее просеивающее решето 3 имеет размеры отверстий большие, чем размеры отверстий у нижнего просеивающего решета 4. Просеивающие решета 3 и 4 оборудованы устройством 6 для вибрирования, включающий в себя парные дебалансы 7 для создания направленных колебаний. Угол наклона решет 3 и 4 меняется с помощью специальной конструкции 8, содержащей вставки в виде цилиндрических втулок с регулировочными отверстиями для пластин. Верхнее решето 3 на сходе оснащено съемным порогом 9, которое крепится к нему при помощи болтов. Короб 2 имеет выгрузную горловину 10 для выхода мелкой некондиционной фракции. Устройство содержит емкость 11 для загрузки гранул с заглушкой для регулирования подачи материала, выполненной в виде шлюзового дозатора 12. Емкость 11 через шлюзовой дозатор 12 по каналу 13 сообщен с коробом 2 в начале верхнего решета 3. Роторно-лопастной рабочий орган шлюзового дозатора 12 приводится во вращение через клиноременную передачу 14 от электродвигателя 15. Емкость 11, содержащий в нижней части шлюзовой дозатор 12, и электродвигатель 15, приводящий во вращение через клиноременную передачу 14 шлюзовой дозатор 12, установлены на раме 1. Виброаэрационный сепаратор-охладитель также оборудован системой аспирации, состоящей из охладителя-кондиционера 16 и циклона 17, на котором установлен вентилятор 18 для обеспыливания поверхности просеиваемого материала от легких примесей. Охладитель-кондиционер 16 и циклон 17 установлены на раме 1. Охладитель-кондиционер 16 соединен с помощью воздуховодов 19, на одном из которых установлен датчик 20 влажности воздуха, с установленными решетами 3 и 4 в коробе 2, который сообщен через дроссельную заслонку 21 по воздухопроводу 22 с циклоном 17, имеющим съемный отстойник 23.

Рабочий процесс виброаэрационного сепаратора-охладителя протекает следующим образом.

После обработки прессом исходного материала на гранулы (пелеты) диапазон их температуры составляет 60…80°C, а влажность 15…16%, которые далее направляются в загрузочную емкость 11. Из емкости 11 гранулы (пелеты) нормировано проходя через роторно-лопастной рабочий орган шлюзового дозатора 12 по каналу 13 поступают в короб 2 и слоем определенной толщины равномерно распределяются на верхнем решете 3 дойдя до съемного порога 9, после которой прекращается подача обрабатываемого материала. Далее осуществляется запуск системы аспирации, в результате которой происходит охлаждение равномерно распределенных на верхнем решете 3 гранул (пелет) до температуры 24°C и влажности до 14% за счет поступления из охладителя-кондиционера 16 охлажденного воздуха под напором по воздуховодам 19 в короб 2 под верхнее решето 3 и забора горячего воздуха с мелкодисперсными частицами (пылью) вентилятором 18 в циклон 17 с последующим осаждением мелкодисперсных частиц (пыли) в съемном отстойнике 23 и выбросом очищенного воздуха наружу. При заполнении отстойника 23 мелкодисперсными частицами (пылью) периодически осуществляется отсоединение его от циклона 17 для очистки от данных примесей. В результате снижения температуры гранул (пелет) до 24°C и их влажности до 14% данный обрабатываемый материал будет обладать необходимой прочностью, твердостью и уменьшится его крошимость, обусловливающие улучшение условий дозирования, хранения и транспортирования товарного продукта. Время охлаждения равномерно распределенных на верхнем решете 3 гранул (пелет) до нормированных значений определяется по показателям датчиков влажности и температуры. После предварительного охлаждения равномерно распределенных на верхнем решете 3 гранул (пелет) осуществляется их сепарация на решетах 3 и 4. Для этого приводится в действие устройство 6, содержащее парные дебалансы 7, для вибрирования решет 3 и 4.

Слой гранул (пелет) при движении по поверхности верхнего вибрирующего решета 3 под действием направленных колебаний, создаваемых устройством 6 с парными дебалансами 7 и изменением угла наклона решет 3 и 4 к горизонту набором пластин, вставляемые в регулировочные отверстия цилиндрических втулок в конструкции 8, разделяется на части. Слипшиеся гранулы (пелеты) или некорректно отрезанные ножом гранулятора пресса, имеющие геометрические размеры большие чем размеры отверстий верхнего решета 3, перемещаются по ее поверхности и после извлечения съемного порога 9, осуществляющее регулирование выхода гранул (пелет) через верхнее решето 3, сходом направляются к выходу. Данные гранулы (пелеты), сходящие с верхнего решета, относятся к крупной некондиционной фракции, которые в дальнейшем направляются для повторной переработки на прессе. Гранулы (пелеты), имеющие геометрические размеры меньшие, чем размеры отверстий верхнего решета 3, проходом через нее поступают на нижнее решето 4, на котором осуществляется дальнейшая сепарация поступившего материала. На нижнем решете 4 поломанные гранулы (пелеты), имеющие геометрические размеры меньшие, чем размеры отверстий нижнего решета 4, проходом через нее поступают на днище короба 2 и сходом по нему поступают в выгрузную горловину 10 короба 2, а далее данная мелкая некондиционная фракция также направляется для повторного гранулирования на прессе. Гранулы (пелеты) кондиционного размера, обладающие улучшенными свойствами (менее крошимы, более прочные, отличаются одинаковыми геометрическими размерами и требуемой по техническим условиям влажностью), перемещаются по поверхности нижнего решета 4 и сходом с него поступают в тару для упаковки, а далее направляются потребителю или на хранение. В дальнейшем рабочий процесс виброаэрационного сепаратора-охладителя согласно описанного циклично повторяется.

В результате проведенных экспериментальных исследований следует, что при одинаковом объеме производства гранул (пелет), по сравнению с прототипом, при использовании разработанного виброаэрационного сепаратора-охладителя, выполняющего сразу несколько технологических операций (охлаждение, сепарация и очистка) значительно снижается время на технологический процесс в целом за счет исключения промежуточных звеньев (нории, ленточные или шнековые транспортеры) в технологической линии для подачи гранул (пелет) между агрегатами охлаждения, сепарации и очистки. В результате удельная производительность вырастает на 12%, удельные энергозатраты снижаются на 23%, крошимость (брак) гранул (пелет) снижается на 18%.

Преимуществом предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом является универсальность использования за счет выполнения нескольких операций при разделении сыпучих материалов различных видов и типов, обусловливающее снижение трудоемкости выполнения технологического процесса уменьшением численности обслуживающего персонала и энергосбережение сокращением необходимого количества машин.

Предложенное изобретение относится к устройствам для разделения различных гранул (пелет) по фракциям и может быть использовано в сельском хозяйстве, пищевой, химической и других отраслях промышленности. Виброаэрационный сепаратор-охладитель содержит раму с установленными на ней емкостью для загрузки гранул с заглушкой для регулирования подачи материала, коробом с устройством для вибрирования и рабочим органом в виде комплекта расположенных под наклоном подпружиненных верхнего и нижнего просеивающих решет, соединенным по воздуховоду с системой аспирации, состоящей из циклона со съемным отстойником и вентилятора для обеспыливания поверхности просеиваемого материала от легких примесей. Верхнее просеивающее решето на сходе снабжено съемным порогом для регулирования выхода гранул. Воздуховод, соединяющий короб с циклоном, снабжен дроссельной заслонкой, обеспечивающей регулирование скорости воздушного потока для всасывания из короба вентилятором только мелкодисперсных частиц. Система аспирации снабжена охладителем-кондиционером, соединенным воздуховодами с установленными в коробе просеивающими решетами. На одном из воздуховодов установлен датчик влажности воздуха. Заглушка для регулирования подачи материала из емкости для загрузки гранул выполнена в виде шлюзового дозатора. Просеивающие решета установлены с возможностью изменения угла наклона с помощью пружин, установленных в цилиндрических втулках с регулировочными отверстиями для пластин, причем охладитель-кондиционер и циклон установлены на раме. Технический результат - универсальность использования за счет выполнения виброаэрационным сепаратором-охладителем нескольких операций при разделении сыпучих материалов различных видов и типов, снижение трудоемкости выполнения технологического процесса и энергосбережение. 1 ил.

Виброаэрационный сепаратор-охладитель, содержащий раму с установленными на ней емкостью для загрузки гранул с заглушкой для регулирования подачи материала, и коробом с устройством для вибрирования, и рабочим органом в виде комплекта расположенных под наклоном подпружиненных верхнего и нижнего просеивающих решет, соединенным по воздуховоду с системой аспирации, состоящей из циклона со съемным отстойником и вентилятора для обеспыливания поверхности просеиваемого материала от легких примесей, отличающийся тем, что верхнее просеивающее решето на сходе снабжено съемным порогом для регулирования выхода гранул, а воздуховод, соединяющий короб с циклоном, снабжен дроссельной заслонкой, обеспечивающей регулирование скорости воздушного потока для всасывания из короба вентилятором только мелкодисперсных частиц, при этом система аспирации снабжена охладителем-кондиционером, соединенным воздуховодами с установленными в коробе просеивающими решетами, причём на одном из воздуховодов установлен датчик влажности воздуха, при этом заглушка для регулирования подачи материала из емкости для загрузки гранул выполнена в виде шлюзового дозатора, просеивающие решета установлены с возможностью изменения угла наклона с помощью пружин, установленных в цилиндрических втулках с регулировочными отверстиями для пластин, причем охладитель-кондиционер и циклон установлены на раме.