Способ мойки корнеклубнеплодов Советский патент 1991 года по МПК A23N12/02 

Изобретение относится к способам мойки корнеклубнеплодов и может быть использовано в сельском хозяйстве при подготовке корнеклубнеплодов к скармливанию животным.

Цель изобретения - повышение интенсивности и эффективности процесса мойки.

Поставленная цель достигается за счет осуществления непосредственного периодического сложного импульсного воздействия рабочего органа на корнеклубнеплоды, обеспечивающего снижение затрат энергии на отделение загрязнений с поверхности корнеклубнеплодов, а также на перемещение их в процессе мойки при непосредственном воздействии вертикального винтового рабочего органа на обрабатываемый продукт.

Мойку корнеклубнеплодов ведут на винтовой поверхности вертикального вращающегося и совершающего осевые колебания винта в устойчивом периодическом одно- ударном режиме. Суть этого режима в следующем. Корнеклубнеплоды представляют собой упругие тела, у которых коэффициент восстановления скорости после удара k -0,45-0,60 (в зависимости от вида корнеклубнеплодов и срока их хранения до обработки). Попадая на поверхность рабочего органа, совершающего вертикальные колебания, корнеклубнеплоды при определенных сочетаниях частоты и амплитуды колебаний начинают подпрыгивать. Устойчивый периодический одноударный режим характеризуется тем, что период колебания рабочего органа равен периоду движения (время полета плюс время соударения) корнеклубнеплода, т.е. на каждое колебание рабочего органа каждый корнеклубнеплод получает гарантированный удар со стороны рабочего органа. Проведенные исследования подтвердили, что одноударный режим - наиболее эффективный режим движения корнеклубнеплодов в процессе их мойки по рабочему органу, совершающему вертикальные колебания. Границы существования одноударного режима для корнеклубнеплодов невелики. Так, для амплитуды вибрации А 4 мм частота колебаний может изменяться в пределах v -9,60-11,40 Гц; для амплитуды А 5 мм, v ,60-9,80 Гц; для амплитуды А 6 мм v -7,85-9,30 Гц и т.д. Фазовый угол соударения корнеклубнеплодов с лентой винта изfe

О

со

XI

ю ю ю

меняется при этом в пределах рь 45-60°. При выходе за эти границы в ту или другую сторону интенсивность мойки снижается. В зависимости от амплитуды колебаний и от коэффициента восстановления частота коле- баний, обеспечивающая устойчивый одно- ударный режим движения корнеклубнеплодов по ленте винта, определяется по формуле

v V

9(1 -1с)

4 я А ( 1 +k ) Конструктивные параметры винта - шаг винтовой линии и диаметр D определяются из условия

f,

§«где f- коэффициент трения скольжения при соударении корнеклубнеплода с лентой винта.

Эта зависимость получена из условия, что корнеклубнеплод не должен соскальзывать с ленты винта во время соударения. Кроме того, исходя из результатов экспериментальных исследований, отношение шага винтовой линии к диаметру винта при условии высокой интенсивности процесса и минимальных удельных затрат энергии на мойку должсно находиться в пределах 0,50-0,55.

Вращение вертикального винта и одновременное колебание его в осевом направлении позволяют существенно повысить степень воздействия на обрабатываемый продукт, а значит, существенно интенсифицировать процесс мойки. Если на продукт воздейст- вовать только вертикальной или круговой вибрацией, то в силу неравномерности распределения массы в корнеклубнеплоде он получает определенную ориентацию в пространстве (в моющей жидкости), поэтому поверхность каждого корнеклубнеплода неравномерно подвергается воздействию со стороны колеблющегося рабочего органа, что ухудшает условия отделения загрязнений. Согласно предлагаемому способу вертикаль- ный винт, колеблясь в осевом направлении и одновременно вращаясь, перемешивает продукт, что способствует смене зон контакта корнеклубнеплода с лентой винта. При движении продукта по винтовой поверхности возникают центробежные силы инерции, обеспечивающие в каждом периоде движения корнеклубнеплода в режиме с подбрасыванием мгновенный контакт его с кожухом винта. Кроме того, при таком способе обеспе- чивается хорошее взаимодействие корнеклубнеплодов между собой. Все это способствует более равномерному охвату поверхности корнеклубнеплодов механическими воздей

0

5

0

5

0

5 0 5 0 5

ствиями, что способствует интенсификации процесса мойки. В момент соударения корнеклубнеплода с лентой винта в результате того, что винт совершает осевые колебания и одновременно вращается, в зоне контакта возникают как нормальные, так и значительные по величине касательные напряжения, в результате интенсифицируется процесс отделения загрязнений с поверхности корнеклубнеплодов. Наряду с интенсификацией процесса предлагаемый способ позволяет повысить эффективность мойки за счет снижения удельных затрат энергии на мойку. Снижение затрат энергии на процесс определяется главным образом снижением затрат энергии на перемещение продукта в процессе мойки.

Согласно известному способу перемещение продукта в процессе мойки осуществляется вращающимся винтом. При таком способе перемещения неизбежны затраты энергии на преодоление сил трения, возникающих при движении продукта по ленте вертикального винта. Эти силы, как известно, являются вредными.

Согласно предлагаемому способу корнеклубнеплоды по ленте винта в процессе мойки перемещаются прыжками. Период прыжка делится на время полета tn корнеклубнеплода над лентой винта и на время соударения tc корнеклубнеплода с лентой винта. Продолжительность удара в зависимости от скорости соударения (Vy 0,5-1,2 м/с) изменяется в пределах (8,0-12) с. Очевидно, что во время полета никаких сил трения корнеклубнеплодов о ленту винта не возникает. Силы трения возникают в момент соударения корнеклубнеплода с лентой винта. Возможные затраты энергии при этом можно определить по формуле

№тр Nn1 f -Vc -tc/(tn + tc)

где Nni - сила нормального давления продукта на ленту винта в момент соударения, Н;

f - коэффициент трения корнеклубнеплодов о ленту винта;

Vc - скорость корнеклубнеплодов относительно ленты винта в момент соударения, м/с;

tn, tc - соответственно время полета и время соударения корнеклубнеплода за период, с.

Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что при соотношении линейной скорости периферийных точек ленты винта и амплитудного значения скорости колебаний винта

лесо

UWT6 0-6 5

где со- угловая скорость вращения винта, рад/с;

R- радиус винта, м;

R - радиус винта, м;

круговая частота колебаний,

А - амплитуда колебаний винта, м, скорость скольжения корнеклубнеплодов относительно ленты винта равна нулю (Vc 0). 5

Таким образом, корнеклубнеплоды перемещаются по ленте винта вверх только во время своего полета, а во время соударения относительное движение отсутствует. В это время корнеклубнеплоды переносятся лен- 10 той винта в горизонтальном направлении, Такой способ перемещения корнеклубнеплодов в процессе мойки позволяет снизить по сравнению с известными способами удельные затраты энергии на процесс.15

На фиг. 1 изображены траектории движения колеблющейся поверхности (X) и движения корнеклубнеплода по этой поверхности (х) при устойчивом одноударном режиме (при движении поверхности вверх при каж- 20 дом колебании происходит соударение ее с корнеклубнеплодом); на фиг. 2 - схема мойки корнеклубнеплодов с вертикальным вращающимся и совершающим осевые колебания винтом.25

Способ осуществляют следующим образом.

Устанавливают амплитуду колебаний шнека.

Устанавливают круговую частоту коле- 30

баний шнека:

(Уь 2 nv 1 ж Vg ( 1 kl

4 л А ( 1 + k ) cos fa где(рь -45-60°С -фазовыйугол соударения, Задают скорость вращения винта ш, но при 35 этом должно соблюдаться соотношение

Ј -6-°-6-5

Затем на вращающийся и совершающий осевые колебания шнек 1 (см. фиг. 2), 40 заключенный в неподвижный кожух 2, поступают снизу загрязненные корнеклубнеплоды 3. Попадая на ленту шнека, корнеклубнеплоды, обладая упругими свойствами, начинают прыгать, перемещаясь прыжками вверх по 45 ленте шнека. При этом они соударяются с лентой шнека, кожухом шнека и между собой. За счет этого происходит отделение загрязнений, налипших на поверхности корнеклубнеплодов. Подаваемая через водорас- 50 пределители 4, установленные на кожухе винта, вода ополаскивает корнеклубнеплоды и удаляет частички загрязнений с ленты винта. Кроме того, проникая в микротрещины и поры почвы, налипшей на поверхности 55 корнеклубнеплодов, вода способствует снижению сил сцепления почвы с поверхностью корнеклубнеплодов, а следовательно, лучшему отделению загрязнений.

Таким образом, корнеклубнеплоды, пе ремещаясь снизу вверх по ленте вращающегося и совершающего осевые колебания винта, отмываются и затем выгружаются из моечной камеры.

П р и м е р 1. Картофель мыли на вертикальном вращающемся и совершающем осевые колебания шнеке, заключенном в неподвижный кожух, при соотношениях линейной и единичной скоростей колебаний

винта () 6,0 и 6,5 ,

tt М

Параметры шнека и режимы процесса мойки, обеспечивающие одноударный режим перемещения клубней по ленте винта, указаны в табл. 1.

При этом остаточная степень загрязнения составила 0,06-0,07% при удельном расходе электроэнергии 0,065-0,070 кВт-ч/т и удельном расходе воды 0,25 м /т.

Пример 2. В отличие от режимов примера 1 мойку картофеля осуществляли при амплитуде колебаний А 5 мм.

Параметры шнека и режимы мойки,обес- печивающие одноударный режим движения клубней по ленте винта, приведены в табл. 2.

Остаточная загрязненность составила 0,05-0,06% при удельном расходе электроэнергии 0,063-0,060 кВТ Ч/т и удельном расходе воды 0,25 м /т.

Пример 3. В отличие от режимов примеров 1 и 2 мойку картофеля осуществляли при амплитуде колебаний А 6 мм.

Режимы мойки, обеспечивающие одно- ударный режим движения клубней по ленте винта, приведены в табл. 3,

Остаточная загрязненность составила 0,10-0,30% при удельном расходе электроэнергии 0,055-0,060 кВт.ч/т и удельном расходе воды 0,25 м /т.

В табл. 4 приведены данные по эффективности известного и предлагаемого способов.

Использование предлагаемого способа мойки корнеклубнеплодов обеспечивает по сравнению с известными способами значительную интенсификацию процесса, что при такой же высокой степени отмывки корнеклубнеплодов, как и у прототипа, позволяет повысить производительность процесса в 1,5-2,0 раза при одновременном снижении удельных затрат энергии более чем в 2 раза; а удельного расхода воды в 2 раза.

Высокие технико-экономические показатели процесса мойки достигаются при снижении частоты колебаний рабочего органа и снижении динамического коэффициента перегрузки, что способствует увеличению срока службы устройства, осуществпяющего предлагаемый способ, и повышению его коэффициента полезного действия. Формула изобретения Способ мойки корнеклубнеплодов, предусматривающий их перемещение снизу вверх вертикальным вращающимся шнеком, заключенным в неподвижный кожух, с одновременной подачей на перемещаемые корнеклубнеплоды воды, отличающий- с я тем, что, с целью повышения эффектив0

ности и интенсификации процесса, вертикальному вращающемуся шнеку дополнительно придают осевые колебательные движения, обеспечивающие перемещение корнеклубнеплодов в процессе мойки в од- ноударном режиме, при этом амплитуду осевых колебаний выбирают в пределах 4- 6 мм, а отношение линейной скорости к амплитудному значению скорости колебаний винта, - равным 6,0-6,5.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может найти применение для мойки корнеклубнеплодов при подготовке их к скармливанию животным. Цель изобретения - повышение эффективности и интенсивности процесса мойки корнеклубнеплодов. При осуществлении способа, включающего подачу корнеклубнеплодов на вращающийся вертикальный шнек, последнему дополнительно придают осевые колебания с амплитудой 4-6 мм и мойку ведут при одноударном режиме движения корнеклубнеплодов по ленте шнека, при этом отношение линейной скорости к амплитудному значению скорости колебаний винта выбирают в пределах ,0-6,5. 2 ил., 4 табл. tdb A

Та б л и ца1

Та б л и ца2

ZXfog

/

Таблица 3

Таблица

Фиг.1

Ь

чнсгме. корнекл у5не(

I- - Вода

ВДГ. 2