Гравитационный сепаратор сыпучих зернистых материалов Российский патент 2024 года по МПК B07B1/46 

Изобретение относится к оборудованию агропромышленного комплекса и может быть использовано в сельском хозяйстве при очистке зерна, а также для разделения сыпучих материалов в обогатительной и химической отраслях промышленности.

Известен сепаратор сыпучих зернистых материалов (см. патент RU 2148439), включающий зигзагообразно установленные в вертикальном канале просеивающие устройства в виде консольно закрепленных пальцев, выполненных вогнутыми, и установленные с перекрытием по вертикали, расположенные под ними с зазором дефлекторы, загрузочное приспособление и патрубки вывода разделенных фракций. Над просеивающими устройствами установлены отражатели в виде сплошных скатных досок, в которых имеются углубления треугольной формы, направленные вдоль направления движения материала. Доски консольно закреплены в валики, а валики с помощью кронштейнов зафиксированы на коллекторах просеивающих устройств. Просеивающие устройства оснащены механизмом поворота на определенный угол к горизонту.

Недостатком таких сепараторов является невысокая четкость сепарирования, так как за счет вибрации пальцев под действием зернового потока расстояние между ними изменяется. Следующим недостатком является забиваемость просеивающих устройств. Эта проблема в полной мере не решается и при установке отражателей над гребенками. При сходе частиц зернового материала под углом с предыдущей гребенки на следующий отражатель, упругие частицы отразятся от него, поэтому целенаправленного перераспределения частиц по крупности и их ориентированного движения в канавках отражателя большей осью в сторону движения маловероятно.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является устройство для сепарирования зерна и других сыпучих материалов (см. патент РФ №2528 324 С2), включающий сепарирующее устройство, содержащее рабочую поверхность с установленными на ней рифлями в виде пластин, ограниченную торцевой и двумя боковыми стенками, привод для сообщения поверхности прямолинейных колебаний и питатель для подачи исходной зерносмеси на рабочую поверхность. Рабочая поверхность выполнена в виде чередующихся участков поверхности с рифлями, высота которых уменьшается в направлении движения зерновой смеси, гладкой ситовой поверхности или ситовой поверхности с рифлями постоянной высоты и поверхности с рифлями, высота которых увеличивается в направлении движения зерновой смеси вдоль поверхности.

Недостатком сепараторов являются высокие затраты на привод рабочей поверхности для сообщения ей гармонических колебаний. Уменьшается рабочее живое сечение ситовой поверхности, за счет установки на ней рифлей. В связи с тем, что угол установки боковых поверхностей рифлей относительно боковых стенок устройства определяется физико-механическими свойствами зернового материала (легко или трудно-сыпучего) и вида обрабатываемой культуры, все это усложняет конструкцию и увеличивает трудоемкость его обслуживания при замене рифлей и сит.Зерновой слой, движущийся между концами рифлей и боковыми стенками устройства, не взаимодействует с рифлями, что снижает эффективность работы устройства. Как показали исследования в зерновом слое, находящимся на решете, совершающем гармонические колебания, процесс перераспределения частиц в слое и прохождения их через отверстия решета занимает только половину времени периода колебаний решета, вторую половину периода зерно находится в относительном покое.[1] В связи с этим время эффективного взаимодействия зернового слоя с рифлями в этом устройстве будет составлять 50% периода колебаний рабочей поверхности.

Задача, решаемая в заявляемом изобретении, заключается, во-первых, в исключении затрат на привод опорной поверхности для сообщения ей гармонических колебаний, во-вторых в повышении интенсивности прохождения выделяемых частиц через зерновой слой и отверстия решет, в течении всего времени движения зерна по опорной поверхности, в-третьих в упрощении конструкции сепаратора и в снижении затрат на его изготовление и обслуживание.

Указанный технический результат достигается тем, что в гравитационном сепараторе сыпучих зернистых материалов, включающем бункер для приема зерна, питатель-дозатор, приемники с патрубками для вывода разделенных фракций, рабочую поверхность, рифли под питателем-дозатором, под углом к горизонту, достаточном для свободного течения зерна, расположены: приемная плоскость и решето для выделения крупных примесей, над ними на раме закреплены рифли, а под решетом находится разгонная плоскость с набором решет с дифференцируемыми по размеру отверстиями. Над которыми установлены плужки, стойки которых закреплены на раме гравитационного сепаратора сыпучих зернистых материалов с возможностью регулирования расстояния между нижней гранью плужков и поверхностью решет, в зависимости от толщины, движущегося зернового слоя и его засоренности, а также угол встречи рабочей поверхности плужков с зерновым потоком.

Устойчивое непрерывное движение зернового слоя по поверхности осуществляется за счет установки ее под углом к горизонту, больше угла естественного откоса материала. Установленные над поверхностью решет рифли и плужки не уменьшают их живого сечения, а их конструкция и расположение по высоте зернового слоя способствуют образованию пор, за счет периодического изменения направления движения слоев зернового потока, создавая этим рациональные условия для самосортирования частиц через зерновой слой. Взаимодействие с поверхностью плужков у основания решет обеспечивает рациональную скорость движения этим частицам по решету для непрерывного прохождения через отверстия решета, в течении всего времени движения зернового слоя. Все это позволяет значительно снизить энергозатраты на процесс очистки зерна, упростить конструкцию сепаратора, повысить эффективность очистки и удельную нагрузку на рабочую поверхность решета.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 - изображен продольный разрез гравитационного сепаратора сыпучих зернистых материалов; на фиг. 2- рифли и плужки вместе с рабочими поверхностями, вид сверху; на фиг. 3 - плужок вид сверху и сбоку.

Гравитационный сепаратор сыпучих зернистых материалов, состоит из приемного бункера исходной смеси 1 со щелевидным выгрузочным отверстием, питателя-дозатора 2, рифлей 3, приемной плоскости 4, решета 5 для выделения крупных примесей, установленных под углом к горизонту, под решетом 5 расположена разгонная поверхность 6, набор решет 7 с дифференцируемыми отверстиями для выделения: неиспользуемых отходов 8, фуражного зерна 9, средней и крупной фракций зерна 10, приемники с патрубками для сбора и вывода разделенных фракций - проходовой 11 и сходовой крупной 12, плужки 13. Рифли и плужки закреплены на раме гравитационного сепаратора сыпучих зернистых материалов с помощью кронштейнов с возможностью регулирования их нижней грани по высоте, относительно решет, а плужки еще с возможностью регулирования угла встречи их рабочей поверхности с движущимся зерновым слоем.

Работа гравитационного сепаратора сыпучих зернистых материалов осуществляется следующим образом. Зерновой материал из приемного бункера 1, питателем-дозатором 2 подается на верхнюю часть рифлей 3 и проходя через них равномерно распределяется по ширине приемной плоскости 4. Движущийся по приемной плоскости зерновой слой разгоняясь выравнивается по толщине и взаимодействует с боковыми стенками рифлей, установленных над приемной плоскостью и решетом 5 с зазором, в результате столкновений частиц между собой и поверхностью рифлей крупные легкие примеси всплывают, а зерно и мелкие тяжелые примеси опускаясь в низ тормозятся, и далее двигаясь по решету 5 проходят через его отверстия, а крупные примеси сходом с решета попадают в приемник 12. Затем, проходовая фракция решета 5 поступает вначале на разгонную поверхность затем на решета с дифференцируемыми отверстиями, взаимодействуя при этом с рабочей поверхностью плужков 13, установленных над разгонной и решетной поверхностью с зазором. За счет торможения, периодического изменения направления и скорости движения верхнего, среднего и нижнего слоев зерна поверхностью плужков, происходит их разрыхление по высоте зернового слоя с образованием пор, что создает рациональные условия для прохождения мелкого зерна и частиц через зерновой слой и отверстия решет.В начале выделяются мелкие неиспользуемые примеси через решето 8, которые собираются в приемнике 11, а сходовая фракция зерна поступает на следующее решето 9, для выделения фуражного зерна, собираемого в следующем приемнике 11, сходовая фракция зерна с решета 9 поступает на следующее решето 10, где разделяется по крупности: проход - среднее зерно, а сход - крупное. Далее средняя и крупная фракции зерна идут на дальнейшую обработку по назначению.

Таким образом процессы самосортирования частиц через зерновой слой и прохождение частиц через отверстия решета протекают в течении всего времени движения зернового слоя по рабочим поверхностям.

Гравитационный сепаратор сыпучих зернистых материалов так же может работать в режимах предварительной или первичной очистки. В режиме предварительной очистки решета 9 и 10 заменяют решетами для выделения неиспользуемых примесей. Значительное увеличение площади решет для выделения неиспользуемых примесей позволяет повысить производительность гравитационного сепаратора сыпучих зернистых материалов за счет увеличения толщины обрабатываемого слоя, или скорости движения зернового слоя, за счет увеличения угла наклона рабочих поверхностей к горизонту.

В режиме первичной очистки половина решет блока 7 заменяют решетами для выделения неиспользуемых примесей, а вторую половину решет заменяют решетами для выделения фуражного зерна.

Проведенные лабораторные исследования работы гравитационного сепаратора сыпучих зернистых материалов в режиме предварительной очистки зерна пшеницы показали высокую эффективность очистки. Решета с круглыми отверстиями не забивались, оставаясь чистыми. Решета с прямоугольными отверстиями забиваются.

Список источников

1. Патрин В.А.Разработка теории взаимодействия обрабатываемого зерна с рабочими органами зерноочистительных машин с позиции синергетики: диссертация... доктора технических наук: 05.20.01 [Место защиты: Государственное научное учреждение Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук]. - рп Краснообск, 2015. - 354 с.

Предложенное изобретение относится к оборудованию агропромышленного комплекса, в частности зерноперерабатывающих предприятий, и может быть использовано в сельском хозяйстве, а также для разделения зернистых материалов в обогатительной и химической отраслях промышленности. Гравитационный сепаратор сыпучих зернистых материалов содержит загрузочный бункер, питатель-дозатор, приёмники с патрубками для сбора и вывода выделенных фракций, рабочую поверхность, ограниченную торцевой и двумя боковыми стенками. Рабочая поверхность установлена под углом к горизонту и состоит из двух каскадов: первого - приёмной поверхности и решета для выделения крупных примесей с установленными над ними рифлями, и второго - разгонной поверхности и набора решет с дифференцируемыми по размеру отверстиями для выделения неиспользуемых отходов, фуражного зерна и средней фракции зерна и с установленными над ними плужками. Рифли и плужки закреплены на раме гравитационного сепаратора сыпучих зернистых материалов с помощью кронштейнов с возможностью регулирования их нижней грани по высоте относительно решет, а плужки еще с возможностью регулирования угла встречи их рабочей поверхности с движущимся зерновым слоем. Гравитационный сепаратор сыпучих зернистых материалов выполнен с возможностью работы в режимах предварительной, первичной, очистки и в режиме классификатора зерна по размерам. Технический результат - снижение энергозатрат на процесс сепарации, повышение производительности и эффективности сепарирования зерна. 3 ил.

Гравитационный сепаратор сыпучих зернистых материалов, содержащий загрузочный бункер, питатель-дозатор, приёмники с патрубками для сбора и вывода выделенных фракций, рабочую поверхность, ограниченную торцевой и двумя боковыми стенками, отличающийся тем, что рабочая поверхность установлена под углом к горизонту и состоит из двух каскадов: первого - приёмной поверхности и решета для выделения крупных примесей с установленными над ними рифлями, и второго - разгонной поверхности и набора решет с дифференцируемыми по размеру отверстиями для выделения неиспользуемых отходов, фуражного зерна и средней фракции зерна и с установленными над ними плужками, причем рифли и плужки закреплены на раме гравитационного сепаратора сыпучих зернистых материалов с помощью кронштейнов с возможностью регулирования их нижней грани по высоте относительно решет, а плужки еще с возможностью регулирования угла встречи их рабочей поверхности с движущимся зерновым слоем, при этом гравитационный сепаратор сыпучих зернистых материалов выполнен с возможностью работы в режимах предварительной, первичной, очистки и в режиме классификатора зерна по размерам.