Способ аэромеханического разделения зерновых материалов и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к разделению зерновых материалов от легких примесей и может применяться в зерноперерабатывающей промышленности. Способ аэромеханического разделения зерновых материалов осуществляют с помощью устройства, включающего приспособление для разделения воздушного потока на отдельные струи и сепарации зернового материала, выполненное в виде системы каналов с изменяемым объемом, соединяющих канал для подачи зернового материала и приспособление для вывода легких фракций, каналы с изменяемым объемом ограничены сверху направляющими лопатками, охватывающими по образующей сектор вращающихся лопастей источника движения воздушного потока, и ограничены снизу системой виброплоскостей, создающей проницаемую для зернового материала и воздуха поверхность, под которой размещена осадочная камера для тяжелых фракций зернового материала, выполненная в виде виброплоскостей, создающих непроницаемые для зернового материала и воздуха поверхности, при этом устройство снабжено воздуховодом, соединяющим область размещения вращающихся лопастей - источника движения воздушного потока и жалюзийный барабан, установленный в приспособлении для вывода легких фракций, причем каналом для подачи зернового материала, областью размещения вращающихся лопастей, осадочной камерой для тяжелых фракций, приспособлением для вывода легких фракций посредством системы каналов с изменяемым объемом и воздуховода образован замкнутый воздушно-рециркуляционный тракт. Заявленное изобретение позволяет повысить эффективность разделения зерновых материалов, снизить энергозатраты и расширить сферы применения предлагаемых изобретений. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к разделению зерновых материалов от легких примесей и может применяться в зерноперерабатывающей промышленности.

Известен способ аэромеханического разделения зерновых материалов, включающий подачу зернового материала в турбулентный воздушный поток на наклонной поверхности, формирование аэрозерновой смеси, вывод тяжелых фракций зернового материала вниз от воздушного потока и вывод легких фракций зернового материала вдоль воздушного потока. Воздушный поток формируют взаимно пересекающимися воздушными струями, которые получают путем свободного истечения воздуха под определенным давлением из расширяющихся конических сопел на наклонной поверхности воздухоподводящих трубок (см. авторское свидетельство СССР 240377, МПК А 01 f).

Недостатками описанного способа являются низкая эффективность разделения зерновых материалов, обусловленная турбулентностью и неравномерностью воздушного потока, а также высокие энергозатраты, связанные с организацией турбулентного воздушного потока.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ аэромеханического разделения зерновых материалов, включающий подачу зернового материала, а также верхней и нижней плоских струй воздушного потока на колеблющуюся твердую криволинейную поверхность сепарационной камеры, имеющую изменяемые радиус кривизны и шероховатость, с участками проницаемости для воздуха, формирование аэрозерновой смеси, воздействие на аэрозерновую смесь аэропленкой, которую получают при подаче нижней плоской струи воздушного потока на твердую криволинейную поверхность, имеющую изменяемые радиус кривизны и шероховатость, перемещая зерновой материал по этой поверхности, разделение зернового материала на фракции и их вывод в период распада аэропленки, отрыва компонентов зернового материала от твердой криволинейной поверхности и их движения в безвихревом воздушном пространстве сепарационной камеры (см. патент РФ 2148441, МПК 7 В 07 В 4/00, 7/04).

Недостатками этого способа являются ограниченность сферы применения из-за отсутствия возможности использования для разделения легких мелкосеменных зерновых материалов, которые будут разлетаться по различным траекториям в объеме сепарационной камеры без взаимодействия с аэропленкой и твердой криволинейной поверхностью; недостаточная эффективность разделения вследствие быстрого распада аэропленки и ее низкой способности к переносу массы зернового материала, что способствует повышению габаритов машины, реализующей способ, и ее металлоемкости; высокие энергозатраты, необходимые для подъема аэрозерновой смеси по твердой криволинейной поверхности и осуществления взаимодействия компонентов зернового материала с твердой криволинейной поверхностью.

Известно устройство для аэромеханического разделения зерновых материалов, содержащее канал для подачи зернового материала, приспособление для сепарации зернового материала, выполненное в виде вертикального канала, источник движения воздушного потока, выполненный в виде вентилятора, осадочную камеру, разделенную на две части. Приспособление для сепарации зернового материала снабжено самотечной трубой для зерна и соединено с каналом для подачи зернового материала, осадочной камерой и горизонтальным воздуховодом. Меньшая по объему часть осадочной камеры предназначена для осаждения тяжелых фракций зернового материала, а большая по объему часть осадочной камеры - для осаждения легких фракций зернового материала. Последняя связана через вертикальный воздуховод, в который направляются оставшаяся в воздухе пыль и более крупные, но легкие фракции, вентилятор и горизонтальный воздуховод с приспособлением для сепарации зернового материала. При этом приспособлением для сепарации зернового материала, осадочной камерой посредством вертикального и горизонтального воздуховодов с вентилятором образован замкнутый воздушно-рециркуляционный тракт (см. Малис А.Я., Демидов А.Р. Машины для очистки зерна воздушным потоком. - М., 1962., - с. 135).

Недостатками данного устройства являются низкая эффективность разделения вследствие использования приспособления для сепарации зернового материала, выполненного в виде вертикального канала, в котором зерновки находятся малое время при значительном соударении между собой, а также значительные габариты.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности (прототипом) является сепаратор для очистки зерновых материалов, а именно, семян, от примесей, содержащее канал для подачи зернового материала, источник движения воздушного потока, выполненный в виде нагнетательного вентилятора, приспособление для разделения воздушного потока на отдельные струи и сепарации зернового материала, установленное над осадочной камерой для тяжелых фракций зернового материала, приспособление для вывода легких фракций. Приспособление для разделения воздушного потока на отдельные струи и сепарации зернового материала выполнено в виде установленных параллельно друг другу воздухоподводящих трубок с расширяющимися коническими соплами на поверхности. Вентилятор нагнетает воздух по трубопроводу в резервуары, из которых он расходится по воздухоподводящим трубкам. При установившемся воздушном потоке с определенным давлением воздух выходит из сопел. В результате свободного истечения воздушных струй из сопел и их взаимного пересечения создается турбулентный воздушный поток, куда поступает на сепарацию зерновой материал, а именно смесь семян с примесями (см. авторское свидетельство СССР 240377, МПК А 01 f).

Недостатками сепаратора для очистки зерновых материалов являются ограниченность сферы применения, так как использование в сепараторе связанных с вентилятором воздухоподводящих трубок с расширяющимися коническими соплами на поверхности позволяет создать турбулентный воздушный поток, в котором можно качественно осуществить только предварительную очистку семян от примесей, имеющих достаточно крупные размеры; недостаточная эффективность разделения, обусловленная тем, что струи турбулентного воздушного потока неравномерно распределяются по области размещения воздухоподводящих трубок, перекрывая поток зернового материала, и, следовательно, неодинаково взаимодействуют с этим зерновым материалом; высокие энергозатраты, так как использование воздухоподводящих трубок для получения воздушных струй малого диаметра по всей поверхности этих трубок требует применения мощного нагнетательного вентилятора, обеспечивающего высокое давление воздуха.

Предлагаемыми изобретениями решается задача повышения эффективности разделения зерновых материалов, снижения энергозатрат и расширение сферы применения.

Для получения такого технического результата в предлагаемом способе аэромеханического разделения зерновых материалов, включающем подачу зернового материала и воздушного потока на колеблющуюся твердую криволинейную поверхность, имеющую изменяемый радиус кривизны, проницаемую для воздуха, формирование аэрозерновой смеси и вывод фракций зернового материла, формирование аэрозерновой смеси, последующие расслоение аэрозерновой смеси на потоки зернового материала, движущиеся в замкнутых воздушных изменяемых объемах, ограниченных сверху и снизу, вывод тяжелых фракций зернового материала вниз от твердых криволинейных поверхностей, проницаемых для зернового материала и воздуха, вывод легких фракций зернового материала вверх от твердых криволинейных поверхностей, проницаемых для зернового материала и воздуха, и вдоль отдельных замкнутых воздушных изменяемых объемов производят путем воздействия на зерновой материал отдельными воздушными струями, которые получают при подаче воздушного потока сверху и снизу на противоположные твердые криволинейные поверхности, имеющие изменяемые радиусы кривизны, проницаемые для зернового материала и воздуха, нижняя из которых образована виброэлементами.

Для достижения названного технического результата в предлагаемом устройстве для аэромеханического разделения зерновых материалов, содержащем канал для подачи зернового материала, источник движения воздушного потока, приспособление для разделения воздушного потока на отдельные струи и сепарации зернового материала, установленное над осадочной камерой для тяжелых фракций зернового материала, приспособление для вывода легких фракций зернового материала, указанное приспособление для разделения воздушного потока на отдельные струи и сепарации зернового материала выполнено в виде системы каналов с изменяемым объемом, соединяющих канал для подачи зернового материала и приспособление для вывода легких фракций. Каналы с изменяемым объемом ограничены сверху направляющими лопатками, охватывающими по образующей сектор вращающихся лопастей источника движения воздушного потока, и ограничены снизу системой виброплоскостей, создающей проницаемые для зернового материала и воздуха поверхность, под которой размещена осадочная камера для тяжелых фракций зернового материала, выполненная в виде виброплоскостей, создающих непроницаемые для зернового материала и воздуха поверхности. При этом устройство снабжено воздуховодом, соединяющим область размещения вращающихся лопастей источника движения воздушного потока и жалюзийный барабан, установленный в приспособлении для вывода легких фракций. Каналом для подачи зернового материала, областью размещения вращающихся лопастей, осадочной камерой для тяжелых фракций зернового материала, приспособлением для вывода легких фракций посредством системы каналов с изменяемым объемом и воздуховода образован замкнутый воздушно-рециркуляционный тракт.

Способ аэромеханического разделения зерновых материалов и устройство для его осуществления основаны на разгоне зернового материала в воздушной среде под действием силы тяжести.

Повышение эффективности разделения зерновых материалов обеспечивается системным динамическим взаимодействием воздушных струй с зерновым материалом и перераспределением легких и тяжелых фракций зернового материала по скорости витания как вдоль каналов с изменяемым объемом, так и по их высоте.

Снижение энергозатрат обусловлено наиболее полным использованием силы тяжести, обеспечивающей движение зернового материала и вывод отдельных фракций по виброплоскостям.

Расширение сферы применения предлагаемых изобретений достигается посредством разделения зернового материала на отдельные элементарные потоки, которые движутся по системе каналов с изменяемым объемом, ограниченных снизу системой виброплоскостей, создающей проницаемую для зернового материала и воздуха поверхность, что позволяет очищать от примесей легкие мелкосемянные зерновые материалы.

Предлагаемые изобретения иллюстрируются чертежом, на котором изображена схема устройства для аэромеханического разделения зерновых материалов, реализующего способ аэромеханического разделения зерновых материалов.

Способ аэромеханического разделения зерновых материалов осуществляется следующим образом.

Зерновой материал подают на колеблющуюся твердую криволинейную поверхность сепарационной камеры, имеющую изменяемый радиус кривизны, проницаемую для зернового материала и воздуха, образованную виброэлементами, например виброплоскостями. Воздушный поток подают сверху и снизу на противоположные колеблющиеся твердые криволинейные поверхности сепарационной камеры, имеющие изменяемые радиусы кривизны, проницаемые для зернового материала и воздуха, и формируют аэрозерновую смесь. После формирования аэрозерновой смеси, на которую воздействуют отдельными воздушными струями воздушного потока, получаемыми при подаче воздушного потока сверху и снизу на указанные колеблющиеся твердые криволинейные поверхности, происходит ее наибольшее ускорение и осуществляют предварительное расслоение аэрозерновой смеси на потоки зернового материала, движущиеся в замкнутых воздушных объемах, ограниченных сверху и снизу. Дальнейшему перемещению потоков зернового материала между колеблющимися твердыми криволинейными поверхностями, проницаемыми для зернового материала и воздуха, также способствуют воздушные струи, направленные сверху и снизу, при этом осуществляют максимальное расслоение аэрозерновой смеси на потоки зернового материала. Изменение воздушных объемов с потоками зернового материала позволяет целенаправленно изменять градиент скорости воздушного потока.

Изменяющаяся в определенном направлении сила аэродинамического сопротивления избирательно воздействует на легкие фракции зернового материала, а именно, легкие сорные примеси, и тяжелые фракции зернового материала, а именно, зерно, при одновременном воздействии на зерновой материал отдельными воздушными струями, направленными сверху и снизу, которые получают при подаче воздушного потока на колеблющиеся твердые криволинейные поверхности, проницаемые для зернового материала и воздуха. Это позволяет обеспечить вывод тяжелых фракций зернового материала вниз от твердых криволинейных поверхностей, проницаемых для зернового материала и воздуха, и вывод легких фракций зернового материала вверх от твердых криволинейных поверхностей, проницаемых для зернового материала и воздуха, и вдоль отдельных замкнутых воздушных изменяемых объемов. Таким образом, тяжелые и легкие фракции зернового материала приобретают различные траектории движения на разной высоте от твердых криволинейных поверхностей. Траектория движения легких фракций направлена вверх относительно твердых криволинейных поверхностей и вдоль отдельных замкнутых воздушных изменяемых объемов, и легкие фракции выводят. Зерно, как более тяжелые фракции, изменяет траекторию движения на обратную; при этом оно, преодолевая аэродинамическое сопротивление воздушных струй, направленных снизу, проходит доочистку от легких сорных и легких зерновых примесей, и его выводят.

Изобретение поясняется чертежом.

Устройство для аэромеханического разделения зерновых материалов содержит канал 1 для подачи зернового материала, источник движения воздушного потока с вращающимися лопастями 2, приспособление 3 для разделения воздушного потока на отдельные струи и сепарации зернового материала, установленное над осадочной камерой 4 для тяжелых фракций зернового материала, приспособление 5 для вывода легких фракций зернового материала. Приспособление 3 для разделения воздушного потока на отдельные струи и сепарации зернового материала выполнено в виде системы каналов 6 с изменяемым объемом, соединяющих канал 1 для подачи зернового материала и приспособление 5 для вывода легких фракций. Каналы 6 с изменяемым объемом ограничены сверху направляющими лопатками 7, охватывающими по образующей сектор вращающихся лопастей 2 источника движения воздушного потока, и ограничены снизу системой виброплоскостей 8, создающей проницаемую для зернового материала и воздуха поверхность изменением положения каждой виброплоскости 8 при пропускании зернового материала и воздуха. Каналы 6 могут иметь коническую форму. Осадочная камера 4 для тяжелых фракций зернового материала выполнена в виде наклонных сплошных виброплоскостей 9 и 10, создающих непроницаемые для зернового материала и воздуха поверхности, так как при пропускании зернового материла и воздуха положение виброплоскостей 9 и 10 не изменяется. Осадочная камера 4 ограничена сверху системой виброплоскостей 8 и предназначена для вывода тяжелых фракций зернового материала, а именно, зерна. Колебательное движение системы виброплоскостей 8, виброплоскостей 9 и 10 обеспечивается посредством вибратора 11.

В приспособлении 5 для вывода легких фракций зернового материала установлен жалюзийный барабан 12. Область размещения вращающихся лопастей 2 источника движения воздушного потока соединена с жалюзийным барабаном 12 посредством воздуховода 13. Приспособление 5 для вывода легких фракций зернового материла также снабжено наклонными сплошными виброплоскостями 14, 15, 16, создающими непроницаемые для зернового материала и воздуха поверхности, так как при пропускании зернового материала и воздуха положение виброплоскостей 14, 15, 16 не изменяется. Колебательное движение виброплоскостей 14, 15, 16 обеспечивается посредством вибратора 17. Вывод легких фракций зернового материала, а именно легких сорных и легких зерновых примесей, осуществляется между виброплоскостями 14, 15, 16.

Устройство для аэромеханического разделения зерновых материалов дополнительно содержит канал 18 для подвода воздуха.

При этом каналом 1 для подачи зернового материала, областью размещения вращающихся лопастей 2, осадочной камерой 4 для тяжелых фракций зернового материала, приспособлением 5 для вывода легких фракций зернового материала посредством системы каналов 6 с изменяемым объемом и воздуховода 13 образован замкнутый воздушно-рециркуляционный тракт.

Дополнительно стрелками на чертеже обозначены направления поступления 19 зернового материала в канал 1, вывода 20 тяжелых фракций зернового материала, вывода 21 легких фракций зернового материала, вращения 22 лопастей 2 источника движения воздушного потока.

Устройство для аэромеханического разделения зерновых материалов работает следующим образом. Зерновой материал подается по направлению 19 через канал 1 в приспособление 3 для разделения воздушного потока на отдельные струи и сепарации зернового материала. В приспособление 3 нагнетаются сформированные струи воздушного потока через направляющие лопатки 7 вращающимися лопастями 2 и через систему виброплоскостей 8 вибратором 11. Под действием струй воздушного потока зерновой материал продвигается и расслаивается в каналах 6 с изменяемым объемом. Система виброплоскостей 8 усиливает расслоение зернового материала продувкой струями воздушного потока снизу. В процессе движения зерновой материал меняет направление и проходит вниз вследствие изменения расположения виброплоскостей 8. Струями воздушного потока, направленными снизу, зерновой материал очищается от оставшихся легких примесей. По виброплоскостям 9 и 10 тяжелые фракции зернового материала выводятся в направлении 20. По мере движения зернового материала в системе каналов 6 осуществляется его перераспределение по скорости витания как вдоль этих каналов, так и по их высоте. Это позволяет резко повысить эффективность отделения легких фракций зернового материала. Перемещаемые вдоль каналов 6 легкие фракции попадают в приспособление 5 и по виброплоскостям 14, 15, 16 выводятся в направлении 21. Воздушный поток, освобожденный от легких фракций, попадает в жалюзийный барабан 12 и далее по воздуховоду 13 поступает в область размещения вращающихся лопастей 2 источника движения воздушного потока.

Предлагаемые изобретения позволяют за один пропуск получить зерно, очищенное от легких сорных примесей до 100% и от легких зерновых примесей свыше 50% при снижении энергозатрат на 50%. Кроме этого, значительно расширяется сфера использования изобретений за счет обеспечения возможности очистки легких мелкосемянных зерновых материалов.

Формула изобретения

1. Способ аэромеханического разделения зерновых материалов, включающий подачу зернового материала и воздушного потока на колеблющуюся твердую криволинейную поверхность, имеющую изменяемый радиус кривизны, проницаемую для воздуха, формирование аэрозерновой смеси и вывод фракций зернового материала, отличающийся тем, что формирование аэрозерновой смеси, последующие расслоение аэрозерновой смеси на потоки зернового материала, движущиеся в замкнутых воздушных изменяемых объемах, ограниченных сверху и снизу, вывод тяжелых фракций зернового материала вниз от твердых криволинейных поверхностей, проницаемых для зернового материала и воздуха, вывод легких фракций зернового материала вверх от твердых криволинейных поверхностей, проницаемых для зернового материала и воздуха, и вдоль отдельных замкнутых воздушных изменяемых объемов производят путем воздействия на зерновой материал отдельными воздушными струями, которые получают при подаче воздушного потока сверху и снизу на противоположные твердые криволинейные поверхности, проницаемые для зернового материала и воздуха, имеющие изменяемые радиусы кривизны, нижняя из которых образована виброэлементами.

2. Устройство для аэромеханического разделения зерновых материалов, содержащее канал для подачи зернового материала, источник движения воздушного потока, приспособление для разделения воздушного потока на отдельные струи и сепарации зернового материала, установленное над осадочной камерой для тяжелых фракций зернового материала, приспособление для вывода легких фракций зернового материала, отличающееся тем, что приспособление для разделения воздушного потока на отдельные струи и сепарации зернового материала выполнено в виде системы каналов с изменяемым объемом, соединяющих канал для подачи зернового материала и приспособление для вывода легких фракций, каналы с изменяемым объемом ограничены сверху направляющими лопатками, охватывающими по образующей сектор вращающихся лопастей источника движения воздушного потока, и ограничены снизу системой виброплоскостей, создающей проницаемую для зернового материала и воздуха поверхность, под которой размещена осадочная камера для тяжелых фракций зернового материала, выполненная в виде виброплоскостей, создающих непроницаемые для зернового материала и воздуха поверхности, при этом устройство снабжено воздуховодом, соединяющим область размещения вращающихся лопастей - источника движения воздушного потока и жалюзийный барабан, установленный в приспособлении для вывода легких фракций, причем каналом для подачи зернового материала, областью размещения вращающихся лопастей, осадочной камерой для тяжелых фракций, приспособлением для вывода легких фракций посредством системы каналов с изменяемым объемом и воздуховода образован замкнутый воздушно-рециркуляционный тракт.

РИСУНКИ

Рисунок 1