Способ сортировки корнеклубнеплодов и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК B07B1/14 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и сельскохозяйственному производству для сортировки корнеклублеплодов по размерным фракциям и может быть использовано в других отраслях народного хозяйства.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей путем обеспечения качественной сортировки корнеклубнеплодов со значительными отклонениями их формы от круглой или эллипсоидовидной и уменьшение повреждения корнеклубнеплодов больших размеров.

На фиг.1 изображено расположение корнеклубнеплода во время реализации способа сортировки на конусных эллипсных шнековых вальцах, на фиг.2 и 3 - соответственно циклограммы движения 1 ентра тяжести корнеклубнеплода при вращении одинаковых и разновеликих вальцов: на фиг,4 - устройство в комплексе с роторным подающим приспособлением, общий вид,

на фиг.5 - сечение А-А на фиг.4; на фиг.6 - сортировщик в линии с транспортером, общий вид; на фиг.7 - то же, вид сверху; на фиг.8 - сечение Б-Б на фиг.7.

Способ сортировки корнеклубнеплодов осуществляется следующим образом.

Корнеклубнеплод 1 подается в русло 2, образованное поверхностями пары конических вальцов 3 с эллипсообразным профилем в поперечном сечении и перемещается вдоль русла под воздействием рифа 4 одного из них. Вальцы 3, вращаясь с определенной угловой скоростью и в различных направлениях, придают корнеклубнеплоду осциллирующее перемещение в перпендикулярном этому движению направлении. При одинаковых размерах осей эллипсооб- разных сечений вальцов (например MM, мм) траектория осциллирующего перемещения имеет вид восьмерки, вытянутой в горизонтальном направлении (фиг.2). Траектория осциллирующего перемещения при различных значениях осей эллипсообразных сечений вальцов (фиг.З) (например мм, мм) имеет каплевидный вид, либо для других соотношений ai , bi и 32, Ьа вид несимметричной восьмерки, направленной в сторону меньшего вальца. Здесь цифрами от 0 до 11 ртмечены точки расположения центра тяжести корнеплода в плоскости нормального сечения для текущего угла поворота вальцов с интервалом равным я/6. В зоне русла 2 с отно- сительно большими по сравнению с собственными размерами поперечного сечения вальцов 3 корнеклубнеплод движется в безотрывном режиме. При продвижении вдоль русла 2 радиальные размеры вальцов уменьшаются при неизменных величинах их угловой скорости и обжатия. Движение корнеклубнеплода переходит в отрывной режим и на определенном участке корнеклубнеплод выходит из русла 2 между вальцами и перекатывается через один из вальцов 3.

Устройство для реализации способа содержит просеивающую поверхность в виде несущих ворох корнеклубнеплодов 1 по руслу 2, образованному парой конических шнековых вальцов 3 с рифами (спиральными навивками) 4. Вальцы 3 установлены в подшипниках 5 на раме 6,

Вальцы 3 выполнены с эллипсообразным профилем в поперечном сечении, уменьшающимся по длине в сторону перемещения материала. Например, они могут быть выполнены в виде конусов. Большие оси эллипсообразных поперечных сечений вальцов 3 по всей их длине взаимно перпендикулярны.

Вальцы 3 кинематически соединены между собой зубчатым зацеплением 7, а посредством кинематической цепи 8 связаны с приводным валом 9. Устройство имеет

бункер 10, направляющий желоб 11, а также

закрепленный на раме 6 роторный подаю щий механизм 12, состоящий из пруткового

кольцевого элеватора 13 с эластичными

скребками 14. Корпус 15 роторного подаю0 щего механизма 12 посажен на приводной вал 9 и установлен на поддерживающие ролики 16. В зоне загрузки устройство содержит щиток 17, направляющий корнеклубнеплоды в русло 2 вальцов 3. Зона сортировки

5 разделена установленными с возможностью осевого перемещения отсекателями 18 с соответствующими лотками 19, направляющими корнеклубнеплоды в емкости 20. Для отвода отходов и земли под шнековыми валь0 цами расположен отводной лоток 21. Для варианта очистителя, изображенного на фиг.6, загрузка осуществляется через бункер 22 с транспортера 23.

Роторный подающий механизм 12 кине5 матически связан со шнековыми вальцами 3 следующим передаточным соотношением;

. где В - ширина эластичных скребков 14;

0Т - шаг витков шнековых вальцов 3;

п - количество эластичных скребков 14 в роторном механизме 12.

Устройство для реализации способа работает следующим образом.

5Корнеклубнеплоды 1 загружаются в загрузочной бункер 10, откуда по желобу 11 попадают в роторное загрузочное устройство, при вращении которого на опорных роликах 16 они захватываются эластичными

0 скребками 14 и подаются на эллипсные шнековые вальцы 3 в режиме поштучного прохождения по руслу. Щитком 17 регулируется перекрытие потока корнеклубнеплодов и предотвращается их перебрасывание че5 рез вальцы. При вращении вальцов 3 корнеклубнеплоды 1 транспортируются рифом 4 в осевом направлении по руслу 2 и в результате динамического на них воздействия сбрасываются на участке, разделенном от0 секателем 18 по размерным фракциям и далее по лотку 19 попадают в емкости 20.

При прохождении корнеклубнеплодов через устройство комки почвы и другие примеси отсеиваются как через прутки элевато5 ра 13, так и через зазор между вальцами 3. Самая крупная фракция корнеклубнеплодов сходит с вальцов с самого начала и подается в первый конвейер. Наиболее мелкие из отделяемых корнеклубнеплодов, составляющие наименее кондиционную

фракцию, попадают в последний конвейер. Принцип работы устройства, изображенного на фиг.6, аналогичен описанному, только с тем различием, что равномерная подача корнеклубнеплодов на вальцы осуществ- ляется ленточным конвейером, вместе с которым устройство входит е линию по обработке корнеклубнеплодов.

При транспортировке корнеклубнеплодов в шнековых вальцах с эллипсооб- разным поперечным сечением они имеют осциллирующие перемещения в плоскости, нормальной осевому направлению сортировщика (фиг, 1-3). Анализ показал, что амплитуда и максимальные скорости и ускорения осциллирующего движения корнеклубнеплода при этом определяются по зависимостям

А 26(2Rcp.Z+ycp+S/2)(xcp-S/2)

(Rcp.z +Уср) IU

VMaKc 2 Ш А; Змакс ф 4 О) 2 А

Учитывая то, что высота выхода корне- клубнеплода из русла для его перекатывания через валец в первом приближении может быть определена из зависимое™

г..z +Гср -Ч2RcP + Уср + зЈ)(Уср- S-2) ,(2)

то из равенства кинетической л поте цчзг1-.- ной энергии корнеклубнеплода соответственно в момент максимальной скорости осциллирующего движения и расположения в наивысшей точке, с учетом дополнительного влияния рифов, выведена зависимость для определения режимных параметров шнекового очистителя и пыбора закона изменения сечения шнеков по длине для зы- деления соответствующих размерных фракций корнеклубнеплодов

™&° (ЙСР г + у)г (Repг„1Пг сГГ+;ур + (уег S , , (2R pz+ co-i )( Cp-) - (

где (О - абсолютная величина угловой скорости каждого из вальцов;

Rcp.z- текущий усредненный радиус вальцов, определяемый большой а/, и меньшей bz полуосями эллипсного сечения, Rcp.z(az + bz)/2;

д величина сжатия сечения вальцов, о - 3z - Rcp.z Rcp.z bzl

усредненный радиус сечения корнеклубнеплода в месте контакта с вальцами;

S - ширина зазора между вальцами,

Расчет режимов очистки и геометрических параметров очистителя по указанной

зависимости следующий. Назначив максимальный усредненный радиус вальцов RCp и величину сжатия д, по зависимости (3) определяют угловую скорость ш. В качестве рекомендуемых можно принять RcP(l,5-2,5)ycPMaKC, -(3 (0,06-0,11) Rcp.o, где 7срмахс максимальный размер корнеклубнеплода. Из этой же зависимости по минимальному размеру выделяемой фракции определяют минимальный усредненный радиус конических вальцов. Отсекатели по длине сортировки расставляют против вычисленных радиусов вальцов RCpz, на которых производится сбрасывание корнеклубнеплода минимального размера уср по каждой из фракций.

Поскольку высокое качество размерной сортировки корнеклубнеплодов достигается при поочередном их проходе по руслу, то устройство целесообразно эксплуатировать с соответствующими узлами, обеспечивающими равномерную его загрузку, например с роторным подающим устройством или ленточным транспортером.

В случае применения роторного загрузочного устройства с подающими скребками необходимо, чтобы каждый последующий скребок подходил к руслу за время, на протя- хен:/и которого рифе вальцов гереместмяи бы корнрк. убнептоды на ширину скребкой. Указанное условие удапг1еуваряет -: при вч боре передаточного отношения iu ческой связи между езльиамм г роторным устройством, ия.ным

J-L

СОр

э

0

5

где ш и (Ур - угловые гчсрогчч соответственно вальцов и роторного ус -ромства;

В - ширина скребков,

п - количество скребков;

Т - шаг витков шнека

При реализации описываемого способа сортировки качество очистки г рактически не зависит от формы корнеклубнеплода. Это позволяет его использовать при сортировке как картофеля, так и свеклы, огурцов, репы и т.д. При выполнении рифов и поверхностей вальцов эластичными на указанном устройстве можно осуществлять сортировку томатов, различных фруктов и т.д., причем на одном устройстве можно осуществлять сортировку самых различных овощей независимо от их формы к размеров.

Пример выполнения способа.

Требуется рассортировать корнеклубнеплод, например картофель на паз- мерные фракции, характеризующиеся

усредненным радиусом сечения соответственно: первая фракция - до уср 40 мм, вторая фракция 40 мм уСр 30 мм; третья фракция 30 мм уср 20 мм; корнеклубнеплоды размерами 20 мм уср Ю мм составляют некондиционную фракцию, а меньше мм не отделяют. Максимальный размер корнеклубнеплода на превышает уср 60 мм.

В этом случае режимы очистки принимаются следующими.

Выбрав в соответствии с приведенными рекомендациями Rcpo 75 мм и 5 5 мм, рассчитываем угловую скорость вращения вальцов, которую окончательно принимаем равной а) 36 . Расчетные усредненные радиусы сечения вальцов, на которых сходят наименьшие корнеклубнеплоды каждой фракции, приведены в таблице. Приняв минимальный радиус вальцов равным RCpL 25 и длину вальцов,равной 2,5 м, расставляем отсекатели на фракции по длине шнека в соответствии с их радиусами. Шаг шнека принимают равным мм в зоне максимального диаметра вальцов с постепенным уменьшением до Т L 120 мм в конце шнека. Степень сжатия вальцов принимаем постоянную д az - Rcp.z const 5 мм. Ширину зоны загрузки принимаем 450 мм.

Осевая скорость перемещения корнеклубнеплодов по руслу в зоне загрузки будет равна 1 м/с. Повышение производительности устройства достигается установкой нескольких пар шнековых вальцов параллельно.

Формула изобретения 1. Способ сортировки корнеклубнеплодов, включающий подачу корнеклубнеплодов на разделяющую поверхность в виде двух винтовых шнековых вальцов, образующих между собой русло и вращающихся в противоположном друг другу направлении, движение корнеклубнеплодов вдоль русла с осциллирующим перемещением корнеклубнеплодов в перпендикулярном этому движению направлении и сортировку, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей способа путем обеспечения качественной сортировки корнеклубнеплодов со значительными отклонениями их формы от круглой и эллип- соидовидной и уменьшения повреждения корнеклубнеплодов больших размеров, подачу корнеклубнеплодов на разделяющую поверхность осуществляют поштучно, а величину угловой скорости вращения вальцов задают перед подачей корнеклубнеплодов в соответствии с зависимостью:

rtjPu (к рг+Ы;1в р + Ј-: ч RCP + ftp + s/2) fop- s/г)

9 (2Hcpz+yЈp+s4)(y -S4)

где о) - абсолютная величина угловой скорости каждого из вальцов;

Rcp.z - текущий средний радиус вальцов, определяемый большой az и меньшей bz полуосями эллипсного сечения RCpz (az+bz)/2;

д - величина сжатия сечения вальцов

б az-Rcpz Rcpz-bz;

у- усредненный радиус сечения корнеклубнеплода в месте контакта е вальцами;

S - зазор между вальцами, причем сортировку корнеклубнеплодов производят путем их вывода из русла по длине, вальцов перекатыванием через один из вальцов от продольной оси русла.

2.Устройство для сортировки корнеклубнеплодов, включающее разделяющую

поверхность в виде двух размещенных рядом шнековых вальцов с эллипсообразным профилем их поперечных сечений и взаимно перпендикулярным размещением больших осей этих сечений по длине вальцов,

образующих между собой зазор, величина которого постоянна по всей их длине, привод вальцов, отличающееся тем, что оно снабжено приспособлением для поштучной подачи корнеклубнеплодов, а поперечное сечение вальцов выполнено уменьшающимся по длине в сторону перемещения материала.

3.Устройство по п,2, отличающее- с я тем, что приспособление для поштучной

подачи корнеклубнеплодов выполнено в виде роторного подающего механизма с эластичными скребками, кинематически связанного со шнековыми вальцами с передаточным отношением , где В - ширина эластичных скребков; Т - шаг винтов шнеков; п - количество эластичных скребков в роторном механизме.

70 77

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и преднгзна- чено для сортировки корнеклубнеплодов (КП) по размерным фракциям. Цель изобретения - расширение технологических возможностей путем обеспечения качественной сортировки КП со значительными отклонениями их формы от круглой и эллипсоидовидной и уменьшение повреждения КП больших размеров. Поштучно КП 1 подают посредством роторного приспособления в русло (Р) 2, образованное поверхностями пары шнековых вальцов (ШВ) 3, вращающихся в противоположном друг другу направлении. В процессе движения КП 1 вдоль Р 2 им придают осциллирующее перемещение в перпендикулярном направлении. Сортировку КП 1 производят путем их вывода из Р 2 перекатыванием через один из ШВ 3 от оси Р 2. Приспособление для подачи КП 1 состоит из пруткового кольцевого элеватора с эластичными скребками. При этом ШВ 3 выполнены с эллипсоидообразным профилем в поперечном сечении, уменьшающимся по длине в сторону выгрузки материала (например, в виде конусов). Большие оси эллипсоидооб- разпых поперечных сечений ШВ 3 по всей и,; длине взаимно перпендикулярны, а величина зазора между поверхностями ШВ 3 1 постоянна. Попадая в зону Р 2, где размеры поперечных сечений ШВ 3 по сравнению с размерами КП 1 относительно велики КП 1 движется в безотрывном режиме. При продвижении вдоль Р 2 раздельные размеры ШВ 3 уменьшаются при неизменных значениях их угловой скорости. Движение КП 1 переходит Е отрывный режим и на определенном участке КП 1 выходят из Р 2 и перекатываются через один из ШВ 3. 2 с.и 1 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл. (Л о N СП

А/г 2

Фигз

со

°з

См

cr о in

т

CD

tT CM

CD r;-

ГМ

4

5-5

Фиг. 8

20