Способ сепарации сыпучих материалов и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к разделению сыпучих материалов и может быть использовано в сельском хозяйстве при сепарации трудноразделимых семенных материалов, строительной промышленности и химической промышленности. Материал подают в воздушное пространство из бункера, расположенного над вращаемым диском с радиальными перегородками, поштучно на диск, частоту вращения диска регулируют, а интервал подачи частиц материала определяют из математического выражения. Кольцевые приемники продуктов разделения установлены под диском концентрично ему. Диск выполнен с отверстиями между радиальными перегородками, при этом отверстия расположены по логарифмической спирали. Диск выполнен с углублениями вокруг отверстий, а загрузочный бункер установлен с возможностью перемещения по вертикали. Изобретение позволяет повысить эффективность процесса сепарации. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к разделению сыпучих материалов и может быть использовано в сельском хозяйстве при разделении трудноразделимых семенных материалов, строительной и химической промышленности.

Известны способы сепарации сыпучих материалов, включающие подачу материала в камеру сепарации, продувку его воздушным потоком и сбор продуктов разделения [1].

Недостатком известных способов является низкая эффективность процесса сепарации, обусловленная неравномерностью поля скоростей воздушного потока в сепарационной камере.

Наиболее близким к заявляемому способу по выполняемой функции и достигаемому эффекту является способ сепарации, включающий подачу материала в воздушное пространство из бункера, расположенного над диском с радиальными перегородками [2].

Недостатком известного способа является низкая эффективность процесса сепарации из-за частого столкновения легких и тяжелых частиц в воздушных потоках.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство, включающее загрузочный бункер, установленный над расположенным эксцентрично оси бункера диском с радиальными перегородками, привод [2].

Недостатком известного устройства является низкая эффективность сепарации, обусловленная влиянием на процесс сепарации комплекса физико-механических свойств частиц, коэффициент трения, скорость витания индивидуальной массы.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе сепарации, включающем подачу материала в воздушное пространство из бункера, расположенного над диском с радиальными перегородками, согласно изобретению подачу материала ведут поштучно на диск, частоту вращения диска регулируют, а интервал подачи частиц материала определяют из соотношения t = 2π/ω, где t - интервал подачи частиц материала; ω - частота вращения диска.

Устройство для реализации способа, включающее загрузочный бункер, установленный над расположенным эксцентрично оси бункера диском с радиальными перегородками, привод, согласно изобретению снабжено кольцевыми приемниками продуктов разделения, установленными под диском концентрично ему, при этом диск установлен с возможностью вращения от привода и выполнен с отверстиями между радиальными перегородками, отверстия расположены по логарифмической спирали. Диск выполнен с углублениями вокруг отверстий, а загрузочный бункер установлен с возможностью перемещения по вертикали.

Способ и устройство объединены единым изобретательским замыслом, так как позволяют повысить эффективность сепарации.

Новым является то, что материал подают на диск поштучно, частоту вращения диска регулируют, а интервал подачи частиц материала определяют из соотношения t = 2π/ω, где t - интервал подачи частиц материала; ω - частота вращения диска.

Устройство снабжено кольцевыми приемниками продуктов разделения, установленными под диском концентрично ему, при этом диск установлен с возможностью вращения от привода и выполнен с отверстиями между радиальными перегородками, при этом отверстия расположены по логарифмической спирали. Диск выполнен с углублениями вокруг отверстий, а загрузочный бункер установлен с возможностью перемещения по вертикали.

Поштучная подача частиц на вращающийся диск позволяет предотвратить влияние на процесс сепарации в воздушном пространстве комплекса физико-механических свойств частиц разделяемого материала, а это приводит к повышению эффективности процесса сепарации в воздушном потоке. Кроме того, поштучная подача частиц в воздушный поток (неподвижный) исключает влияние вихревых потоков на процесс сепарации, так как в воздушном пространстве отсутствуют зоны с разными скоростями воздушных потоков. Поштучная подача также уменьшает (в заявляемом решении полностью предотвращает) столкновение разделяемых частиц между собой.

Определение интервала подачи частиц t из формулы t = 2π/ω позволяет повысить эффективность процесса сепарации за счет предотвращения попадания на диск двух частиц за один оборот диска. Попадание двух частиц на диск в промежутке времени его одного оборота приводит к поступлению частиц в разные приемники независимо от их скорости падения, а это привело бы к снижению эффективности процесса сепарации.

Приведенная выше формула получена следующим образом.

Длина окружности, соответствующая полному обороту диска радиуса r, составляет 2πr, с другой стороны, эта же длина окружности может быть определена из выражения trω. Приравнивая эти выражения, получим t = 2π/ω. Частица, падающая на диск, должна за один первый оборот диска достичь его поверхности, т.е. за время t, определенное по вышеописанной формуле. Поэтому время t, определенное из формулы, и является оптимальным для подачи частиц (т.е. является интервалом подачи).

Установка кольцевых приемников под диском позволяет выводить разделенные частицы, находящиеся на диске.

Выполнение диска вращающимся позволяет выводить частицы в разные приемники продуктов разделения в зависимости от момента поступления частиц на диск.

Выполнение частоты вращения диска регулируемой дает возможность повысить эффективность процесса сепарации при разделении разных сыпучих материалов.

Установка перегородок на диске и выполнение в нем отверстий позволяют частицам, попавшим на диск в разные моменты времени, попадать в кольцевые приемники продуктов разделения.

Расположение отверстий на диске по логарифмической спирали позволяет выводить частицы с диска в кольцевые приемники непрерывно, что приводит к повышению равномерности вывода частиц с диска.

Выполнение углублений в зоне отверстий диска увеличивает скорость поступления частиц в отверстия диска.

Перемещение загрузочного бункера по вертикали дает возможность изменить расстояние движения частиц в воздушном пространстве, что позволяет находить оптимальное положение бункера при сепарации разных сыпучих материалов.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна".

Изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень", так как достигнут результат, удовлетворяющий существенную потребность, - повышение производительности сепарации.

Изобретение соответствует критерию "промышленная применимость", так как может быть использовано в сельском хозяйстве при сепарации зерна.

Устройство для реализации заявляемого способа схематично представлено на чертеже, где: на фиг. 1 - вид спереди; на фиг. 2 - то же, сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение В-В на фиг. 2.

Устройство содержит вертикальный вал 1, на котором закреплен горизонтальный диск 2 с радиальными перегородками 3. В диске 2 по логарифмической спирали выполнены отверстия 5 для вывода разделенных частиц в кольцевые приемники 4. В зоне отверстий 5 на диске 2 имеются углубления 6. В верхней части вала 1 закреплен шкив 7 привода вала 1 и соединен со шкивом 8 электродвигателя 9. Над горизонтальным диском 2 установлен загрузочный бункер 10, закрепленный при помощи горизонтального кронштейна 11 и болтового соединения 12 на вертикальных направляющих 13, которые позволяют перемещать загрузочный бункер по высоте. Частота вращения электродвигателя 9 регулируемая и позволяет изменять частоту вращения диска 2. Интервал подачи частиц изменяют за счет механизмов бункера 10, обеспечивающих требуемые интервалы подачи.

Способ осуществляется в устройстве следующим образом.

Перед определением интервала подачи частиц находят максимальное время t_к для верхней границы легких частиц из достоверной выборки, взятой из исходного материала. После этого определяют интервал подачи частиц t из загрузочного бункера 10 по формуле t = 2π/ω, причем t > t_к и t приближается к t_к.

Перед началом работы устройства диск 2 ориентируют относительно загрузочного бункера 10 таким образом, чтобы сектор диска 2 с максимально приближенным отверстием 5 в начальный момент времени находился под загрузочным бункером 10. И одновременно включают электродвигатель 9 и подачу частиц из загрузочного бункера 10. После этого тяжелые частицы поступают в кольцевые приемники 4, близкие к оси вращения, а легкие частицы поступают в приемники 4, близкие к периферии диска 2.

Использование предлагаемого технического решения дает возможность повысить эффективность процесса сепарации сыпучих материалов в воздушном пространстве за счет предотвращения влияния на процесс сепарации комплекса физико-механических свойств частиц разделяемого материала и исключения влияния вихревых потоков на процесс сепарации. Например, при разделении зерновой смеси семян ячменя эффективность разделения повышается на 9-12%. Кроме того, выход семян, отвечающих первому классу стандарта, увеличивается на 5-13%.

Источники информации:
1. Малис А.Я., Демидов А.Р. Машины для очистки зерна воздушным потоком, М., Машгиз, 1962, с.175.

2. А.с. СССР N 795583, кл. B 07 B 4/02, БИ N 10, 1974 - прототип.

Формула изобретения

1. Способ сепарации сыпучих материалов, включающий подачу материала в воздушное пространство из бункера, расположенного над диском с радиальными перегородками, отличающийся тем, что подачу материала ведут поштучно на диск, частоту вращения диска регулируют, а интервал подачи частиц материала определяют из соотношения
t = 2π/ω,
где t - интервал подачи частиц материала;
ω - частота вращения диска.

2. Устройство сепарации сыпучих материалов, включающее загрузочный бункер, установленный над расположенным эксцентрично оси бункера диском с радиальными перегородками, привод, отличающееся тем, что оно снабжено кольцевыми приемниками продуктов разделения, установленными под диском концентрично ему, при этом диск установлен с возможностью вращения от привода и выполнен с отверстиями между радиальными перегородками, при этом отверстия расположены по логарифмической спирали.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что диск выполнен с углублениями вокруг отверстий, а загрузочный бункер установлен с возможностью перемещения по вертикали.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3