Устройство для сушки зерна в зерноуборочном комбайне Советский патент 1996 года по МПК F26B17/12 A01D41/00 

Г

ЧО

ON

ON Г

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к конструкциям зерноуборочных комбайнов. Цель изобретения - повышение эффективности сушки зерна в зерноуборочном комбайне. Устройство для сушки зерна имеет сушильную камеру с регулярно вращающимся псевдоожиженным слоем и выполнено в виде цилиндрического корпуса с поярусно расположенными в нем чередующимися центробежными воронками, ориентированными вершинами вверх, и центростремительными воронками, ориентированными вершинами вниз, с переточными точками, расположенными соответственно по периферии и центру воронок, угол наклона образующих центробежных воронок равен углу естественного откоса материала, а центростремительных - в 2 - 4 раза больше угла естественного откоса материала, перфорации воронок выполнены в виде арочных прорезей с тангенциально направленными осями, расположенных по концентрическим окружностям. Такое устройство для сушки обеспечивает эффективную сушку в зерноуборочном комбайне при небольших габаритах и простоте конструкции за счет образования вращающегося псевдоожи- женного слоя зерна при переходе от одной воронки к другой. 11 ил. С/3 d | О н ЧО с 1

р

и

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к конструкциям зерноуборочных комбайнов.

Цель изобретения - повышение эффективности сушки зерна в зерноуборочном комбайне.

На фиг.1 изображено устройство для сушки зерна в зерноуборочном комбайне; на фиг.2 - то же, вид сбоку; на фиг.З - топочное устройство с дозировкой подачи соломы после соломотряса в топку; на фиг.4 - то же, вид А - А на фиг.З; на фиг.5 - то же, вид Б - Б на фиг.З; на фиг.6 - то же, вид В - В на фиг.З; на фиг.7 - сушилка с регулярно вращающимся псевдоожиженным слоем; на фиг.8 - то же, вид Г - Г на фиг.7; на фиг.9 - то же, вид Д - Д на фиг.7; на фиг. 10 - то же, вид Е - Е на фиг.8; на фиг. 11 - то же, вид Ж - Ж на фиг.8.

Устройство для сушки зерна в зерноуборочном комбайне (фиг. 1-6) содержит раму 1, на которой смонтированы жатка 2, наклонная камера 3 с транспортером, молотильное устройство 4, соломосепаратор, выполненный в виде соломотряса 5, бункер

6 для зерна, конвейер 7 для подсушки хлебной массы, расположенный по периметру рамы 1 с начала конвейера 7 под наклонной камерой 3 и с выходным концом конвейера

7 перед молотильным устройством 4. Конвейер 7, заключенный в теплоизоляционную галерею, выполнен в виде бесконечных тяговых элементов, соединенных поворотными траверсами, на которых смонтированы гребенки. В стенках конвейера 7 имеются направляющие, а концы траверсы расположены в этих направляющих. Комбайн снабжен установленным за соломотрясом 5 транспортером 8 для подачи соломы на дозировочное приспособление, состоящее из наклонной плиты 9 с окном, перекрываемым подвижной плитой 10, установленной с уклоном в сторону выгрузки соломы из комбайна, направляющей наклонной плиты

грунт. Дымовая труба 19 верхней частью топки 12 для отвода дымовых газов связана с циклоном 20 посредством тангенциальной трубы 21. Циклон 20 выполнен в нижней части 22 коническим для сбора уносимых с дымовыми газами из топки 12 золы и пепла и снабжен трубопроводом 23, сошником 24 для заделки золы и пепла в почву. Отводящий патрубок 25 соединен дымоводом 26 с пространством конвейера 7 на половине его длины. К камере конвейера 7 на 1/4 ее длины от входного конца подсоединен отсасывающий вентилятор 27, а на 1/4 длины конвейера 7 от выходного конца перед молотильным устройством 4 подсоединен отсасывающий вентилятор 28.

Топка 12 снабжена патрубком и регулируемой дроссельной заслонкой для подачи воздуха в топку для горения в месте ввода соломы и охлаждения воздухом зоны подачи соломы. Стенки топки 12, циклона 20, корпуса 29 сушилки и всех патрубков, трубопроводов и дымоводов защищены теплоизоляционным слоем. Для зажигания соломы в топке используется форсунка с насосом для подачи дизельного топлива с запальником, которая также используется для подсушивания влажной массы в начальный период работы комбайна до поступления соломы в топку.

Отработанные дымовые газы двигателя комбайна подаются непосредственно в циклон 20, где смешиваются с дымовыми газами, поступающими из топки 12. Устройство для сушки зерен в зерноуборочном комбайне (фиг.7 - 11) снабжено сушилкой с регулярно вращающимся псевдоожиженным слоем в виде цилиндрического вертикального корпуса 29 с поярусно расположенными в нем чередующимися перфорированными центробежными воронками 30, ориентированными вершинами вверх, и центростремительными воронками 31, ориентированными вершинами вниз. Центробежные воронки 30 имеют периферийные переточные цилиндрические течки 32, а центростремительные воронки 31 имеют центральные переточные цилиндрические течки 33, угол наклона образующих центробежных воронок 30 равен углу естественного откоса зерна, а угол наклона образующих центростремительных воронок 31 в 2 - 4 раза больше угла естественного откоса зерна, на центробежных воронках 30 выполнены перфорации в виде арочных прорезей 34, расположенных по концентрическим окружностям и с тангенциально направленными осями, а на центростремительных воронках 31 в периферийной части

выполнены арочные прорези 35 с тангенциально направленными осями, расположенные по концентрическим окружностям, в средней и центральной части воронки 31 выполнены арочные прорези 36 с радиально направленными осями от периферии к центру. Сверху в корпусе 29 сушилки установлена центральная труба 37 для подачи влажного зерна, соединенная со шнеком 38, который в свою очередь соединен с нижней частью бункера 6. Снизу к корпусу 29 сушилки тангенциально подсоединена труба 39 для подачи горячих дымовых газов, которая подсоединена в свою очередь к патрубку 25 циклона 20, а сверху к корпусу 29 сушилки тангенциально подсоединен отводящий патрубок 40, соединенный тангенциально с циклоном 41. К нижней части корпуса 29 сушилки подсоединен сточный патрубок 42 высушенного зерна, соединенный в свою очередь с дополнительным бункером 43 высушенного и очищенного зерна. Центральная труба 44 циклона 41 соединена трубой 45 с всасывающим патрубком центробежного вентилятора 46, а сточная труба 47 циклона 41 соединена с бункером 6. Нагнетательный патрубок центробежного вентилятора 46 соединен трубой 48 с камерой конвейера 7 примерно на 1/2 ее общей длины. На трубе 39 установлен патрубок 49 с дроссельной заслонкой 50 для соединения с атмосферой.

Устройство для сушки зерна в зерноуборочном комбайне снабжено датчиками температуры окружающего воздуха, дымовых газов после циклона 20, перед сушилкой 43 и в конвейерном устройстве 7 перед всасывающими вентиляторами 27 и 28 со стороны ввода дымовых газов из циклона 20, датчиками расхода дымовых газов и доли подаваемой соломы по степени перекрытия подвижной плиты 10 для автоматического управления заданного режима подсушивания влажной зерновой массы с помощью компьютерного устройства.

Целесообразно предусмотреть установку емкости с водой для противопожарных целей и для смыва пепла и золы из топки 12 и циклона 20.

Центробежные воронки выполнены в виде конусов, ориентированных вершинами вверх, на наружной поверхности которых вырублены арочные прорези выпуклостью вверх по концентрическим окружностям с тангенциально направленными осями. При прохождении сушильного агента (дымовых газов) через арочные прорези над центробежными воронками образуется регулярно вращающийся поток сушильного агента, совершающий винтообразное движение вверх, а при

поступлении сыпучего материала в центр центробежной воронки ему сообщается газом часть кинетической энергии, в результате образуется над центробежной воронкой регулярно вращающийся псевдоожиженный слой сыпучего материала, который совершает по конической поверхности спиралеобразное движение от центра к периферии. В зависимости от соотношения подаваемых количеств газа и сыпучего материала наблюдается практически различные режимы псевдоожижения. Так при больших расходах газа и малых расходах сыпучего материала наблюдается высокоинтенсивный режим псевдоожижения с регулярным вращением псевдоожиженного слоя материала при различных углах наклона образующих центробежных воронок, включая углы, меньше углов естественного откоса для данного сыпучего материала. Однако при малых расходах газа и больших расходах сыпучего материала не будет происходить регулярное вращение слоя сыпучего материала, т.е. не будет действия центробежных сил на материал, поэтому перемещение материала от центра к периферии на конической поверхности центробежных воронок возможно в этом случае естественно только в том случае, если угол наклона образующих центробежных воронок будет равен углу естественного откоса данного сыпучего материала. Если этот угол будет меньше угла естественного откоса, то естественно произойдет накопление на этой воронке материала и закупорка поперечного сечения сушилки нарушение нормального режима ее работы.

Центростремительные воронки выполнены в виде усеченных конусов, ориентированных вершинами вниз, с арочными прорезями на внутренней поверхности выпуклостью вверх, расположенными по концентрическим окружностям с тангенциально направленными осями в верхней периферийной части, а в средней и центральной части оси арочных прорезей направлены радиально от периферии к центру для перемещения потоком газа через прорези от периферии к центру в сторону и предупреждения сводо- образования и закупорки поперечного сечения сужающейся части центростремительной воронки.

При подаче сыпучего материала на центростремительную воронку без подачи газа в прорези материал будет пересыпаться от периферии к центру только при угле наклона образующих к горизонтали не меньше угла наклона естественного откоса для данного материала, но такой режим

4Л«5ЙЙ

работы без подачи газа (сушильного агента) не является рабочим для сушилки. Рабочим высокоэффективным режимом для данной конструкции сушилки является режим вращающегося псевдоожиженного слоя сыпучего материала, при котором достигается высокая эффективность сушки и очистки материала от примесей под действием центробежных сил. Однако в условиях регулярно вращающегося псевдоожиженного слоя материала на внутренней поверхности центростремительной воронки за счет тангенциально направленных осей арочных прорезей в периферийной части на материал действуют центробежные силы, результирующая которых при взаимодействии с внутренней конической поверхностью центростремительной воронки направлена вверх, поэтому, чтобы материал перемещался вниз от периферии к центру центростремительной воронки под действием сил тяжести, угол наклона образующей этой воронки к горизонтали должен быть намного больше угла естественного откоса данного материала. Этот угол должен быть больше при больших расходах газа и малых расходах материала, когда вращение псевдоожиженного слоя материала будет наиболее интенсивным и центробежные силы будут наибольшими и, наоборот, при малых расходах газа и больших расходах материала центробежные силы будут наименьшими, однако при этом должна быть обеспечена пропускная способность большого расхода материала, для чего также потребуется достаточно большой угол наклона образующих центростремительных воронок, больший угла естественного откоса данного материала. Кроме того, угол наклона образующих центростремительных воронок должен быть больше для материала с шероховатой поверхностью (ячмень, рис) и меньше для материалов с гладкой поверхностью (пшеница, горох). В результате обобщения экспериментальных данных был установлен оптимальный угол наклона образующих центростремительных воронок к горизонтали, который должен быть больше угла естественного откоса для данного материала в 2 - 4 раза, причем в 2 раза больший угла естественного откоса угол наклона образующих центростремительных воронок обеспечивает нормальный переток материала без сводообразования при малых нагрузках по газу (сушильному агенту) и при больших нагрузках по высушиваемому материалу для материалов с гладкой поверхность, а угол наклона образующих, в 4 раза больший угла естественного откоса для

данного материала ; - при больших нагрузках по газу и малых нагрузках по материалу.

При указанных углах наклона образующих центростремительных воронок ( в 2 - 4 раза больше угла естественного откоса для данного материала) обеспечиваются нормальные гидродинамические режимы работы сушилки, высокая эффективность сушки и отделение примесей от высушиваемого материала.

Устройство для сушки зерна в зерноуборочном комбайне работает следующим образом. При уборке влажной зерновой массы устройство для сушки зерна в зерноуборочном комбайне (фиг.1 - 11) используется в обычном варианте с подсушиванием влажной зерновой массы в конвейере 7. Влажная зерновая масса, срезанная жаткой 2 при прямом комбайнировании, подается наклонной камерой 3 в начало конвейера 7 и перемещается в молотильное устройство 4, контактирует с движущимся прямотоком внутри конвейера 7 воздухом на участке 1/4 длины конвейера, засасываемым вентилятором 27, затем контактирует противотоком с дымовыми газами, поступающими из циклона 20 по дымоводу 26 в конвейер 7 и отсасываемыми вентилятором 27 на участке конвейера 7, равном 1/4 его длины, далее на третьем участке конвейера 7, равном 1/4 его длины, влажная зерновая масса контактирует прямотоком с дымовыми газами, поступающими в конвейер 7 из циклона 20 по дымоводу 26 и отсасываемыми вентилятором 28, на последнем участке 1/4 длины конвейера 7 зерновая масса контактирует прямотоком с окружающим воздухом, поступающим через выходной конец конвейера 7 и отсасываемым вентилятором 28. На всех четырех участках конвейера 7 происходит контактирование влажной зерновой массы с воздухом и дымовыми газами, в результате влага из зерновой массы переходит в воздух и дымовые газы, причем наиболее интенсивно происходит процесс сушки при взаимодействии материала с дымовыми газами при противоточном их движении, а на последнем участке, перед молотильным устройством 4, происходит сушка с охлаждением зерновой массы. В самом начале работы устройства для сушки зерна в зерноуборочном комбайне дымовые газы образуются за счет сжигания дизельного топлива в топке 12 и выхлопных газов двигателя комбайна, а после поступления соломы в топку 12 подача дизельного топлива в топку 12 прекращается и дымовые газы образуются за счет сжигания соломы и выхлопных газов двигателя комбайна. Подсушенная в конвейере 7 зерновая масса

подается в молотильное устройство 4, где обмолачивается и поступает на соломотряс 5, откуда зерно поступает в бункер 6 для зерна, а солома поступает на транспортер 8, по которому подается на наклонную плиту

9 с окном, перекрываемым подвижной плитой 10. Часть соломы, попавшая на отрегулированную плиту 10, выгружается в копнитель соломы, а другая часть соломы, попавшая в неперекрытую подвижной плитой

10 часть окна плиты 9, попадает на направляющую плиту 11, с которой солома захватывается вращающимися зубчатыми валиками 13 и подается в топку 12. Солома в топке 12 сгорает, в результате образуются дымовые газы, которые после разбавления воздухом до заданной температуры подаются в пространство конвейера 7 для сушки хлебной массы. Разбавление дымовых газов до заданной температуры осуществляется патрубком с дроссельной заслонкой в топке 12 в месте подачи соломы.

При подсушивании влажной зерновой массы в конвейере 7 в первый период сушки будет удаляться поверхностная влага соломы, половы и зерен, а также влага из крупных капилляров соломы и половы, а гигроскопическая влага зерен может быть удалена во второй период сушки через более продолжительное время.

Таким образом, при подсушивании влажной зерновой массы в конвейере 7 перед молотильным устройством 4 солома и полова будут иметь более низкую влажность чем зерно, что благоприятно повлияет на полноту обмолота и сохранность недосушенного зерна от дробления его в молотильном устройстве 4.

Образующиеся при сжигании соломы зола и пепел из топки 12 по трубопроводу 17 сошником 18 и из циклона 20 по трубопроводу 23 сошником 24 заделываются в почву, в результате обратно возвращаются в почву имеющиеся в золе и пепле полезные для плодородия микроэлементы и минеральные соли.

При необходимости сушки очень влажного и засоренного зерна, поступающего в бункер 6, включают отсасывающий вентилятор 46, который отсасывает горячие дымовые газы из циклона 20 по трубе 39 в корпус 29 сушилки и циклон 41, и включают шнек 38 для подачи влажного зерна из бункера 6 в верхнюю часть корпуса 29 сушилки по центральной трубе 37.

Сушка влажного зерна в сушилке происходит следующим образом. Горячие дымовые газы поступают в корпус 29 сушилки снизу по трубе 39, проходят вверх

через тангенциальные 35 и радиальные 37 арочные прорези центростремительных воронок 31 и через тангенциальные арочные прорези 34 центробежных воронок 30, взаимодействуют с высушиваемым зерном, поступающим сверху в корпус 29 сушилки по центральной трубе 37 и движущимся под действием сил тяжести и центробежных сил на центральных 30 и центростремительных 31 воронках, причем на центростремительных воронках 30 с тангенциальными арочными прорезями 34 высушиваемое зерно движется под действием центробежных и гравитационных сил от центра к периферии и перетекает через периферийные течки 32 вниз на нижележащие центростремительные воронки 31, на которых в периферийной части с тангенциальными арочными прорезями 35 на высушенный материал действуют гравитационные и центробежные силы, а в средней и центральной части центростремительных воронок 31 с радиально направленными арочными прорезями 36 на материал действуют инерционные и гравитационные силы, в результате чего высушиваемое зерно перемещается от периферии к центру благодаря углу наклона образующих воронок 31, в 2 - 4 раза большему угла естественного уклона зерна, и стекает по центральным течкам 33 на нижележащие центробежные воронки 30 и т.д. При высоких скоростях дымовых газов на центробежной верхней воронке 30 при выходе газов через тангенциально направленные арочные прорези 34 развиваются центробежные силы, под действием которых при высоких линейных скоростях газа происходит сушка зерна и очистка зерна от половы, соломы и необмолоченных колосьев, а также пыли, которые поступают по тангенциально подсоединенной трубе 40 в циклон 41, где происходит отделение половы, соломы и пыли, попадающих по центральной трубе 44 по патрубку 45 через вентилятор 46 обратно в конвейер 7, а более тяжелые колосья и зерна стекают по сточной трубе 47 обратно в бункер 6. Высушенное и очищенное зерно из корпуса 29 сушилки стекает по сточной трубе 42 в дополнительный бункер 43, откуда выгружается в транспортные средства для отправки на хранение как высококачественная продукция. Регулирование температуры дымовых газов перед корпусом 29 сушилки производится дроссельной заслонкой 50 на патрубке 49 за счет подачи атмосферного воздуха.

Технические преимущества предлагаемого устройства по сравнению с прототипом заключаются в тепловой сушке и очистке

зерна для возможности его сохранности и улучшения качества с использованием уже имеющегося тепла от сжигания соломы для сушки зерновой массы.

Общественно полезные преимущества предлагаемого устройства по сравнению с прототипом, вытекающие из технических преимуществ, заключаются в обеспечении улучшения качества и сохранности зерна

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство для сушки зерна в зерноуборочном комбайне, содержащее сушильную камеру, входной патрубок которой связан со средством для подачи сушильного агента, а выходной - с отводящим устройством, шнек зерна и отводящее средство для зерна, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности сушки зерна в зерноуборочном комбайне, сушильная камера выполнена в виде цилиндрического корпуса с поярусно расположенными в нем перфорированными чередующимися между собой центробежными воронками, ориентированными вершинами вверх, и центростремительными воронками, ориентированными вершинами вниз, при этом переточные течки центробежных воронок расположены по их

Фиъ.1

после комбайновой уборки влажной зерновой массы.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства по сравнению с прототипом обеспечивается за счет сохранения качества зерна и использования его по назначению, а не для фуража, при уборке влажной зерновой массы в неблагоприятных погодных условиях, особенно в северных и восточных регионах страны.

периферии, а центростремительных воронок - в их центре, причем перфорации воронок выполнены в виде арочных прорезей, расположенных на центробежных воронках по концентрическим окружностям с тангенциально направленными осями, а на центростремительных воронках - с тангенциально направленными осями на их периферии и радиально направленными осями от периферии к центру в середине и в центре центростремительных воронок, при этом угол наклона образующей центростремительных воронок выполнен в 2-4 раза больше угла естественного откоса обрабатываемого материала.

А-Л

фиг.2

J4 30