Устройство для сепарации сыпучей смеси

 

Изобретение относится к устройствам для воздушной сепарации и может быть использовано в сельском хозяйстве, пищевой, химической и других отраслях промышленности. Устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде включает бункер, рабочий орган, сопло для подачи воздушного потока, сборники готовых фракций, источник избыточного давления воздуха с приводом. Корпус устройства выполнен в виде проточной пневматической камеры. На входе этой камеры установлена заслонка для регулирования подачи воздуха. На выходе камеры расположено кольцевое сопло в виде двух пластин с регулируемым зазором. Рабочий орган устройства выполнен в виде конуса с желобами на его поверхности. Источник избыточного давления воздуха расположен внутри проточной камеры и выполнен в виде вала с лопастями. Один конец вала связан с электродвигателем, а другой конец соединен с рабочим органом, расположенным на верхней пластине. Зазор кольцевого сопла выполнен равным или большим толщины семян при разделении семян по аэродинамическим свойствам. Зазор кольцевого сопла выполнен меньшим толщины семян при разделении семян по массе. Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства, упрощение конструкции и повышение надежности технологического процесса.2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для воздушной сепарации и может быть использовано в сельском хозяйстве, пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Известны пневматические сепараторы для разделения сыпучей смеси, включающие питатель, стол с наклонной рабочей поверхностью, куда oт вентилятора подается воздушный поток (авт. св. 994053, кл. B 07 В 4/02, 1981).

Частицы под действием струй ожижаются и текут в сборники фракции. Недостатком работы такого устройства является низкое качество разделения частиц на фракции по причине того, что воздушные струи воздействуют сразу на большую массу семян, процесс протекает в стесненных условиях, частицы практически находятся в аэродинамической тени, что исключает четкое их разделение по аэродинамическим свойствам.

Известен также способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде и устройство для его осуществления (патент 1502137, 1987, Б.И. 31). Устройство включает бункер, рабочий орган с наклонной поверхностью, сопла для подачи воздушного потока, сборники фракций, источник избыточного давления воздуха с приводом.

Рабочий процесс осуществляется следующим образом. От пневматического генератора колебания передаются через пневмоусилитель на рабочий орган, на наклонной поверхности которого имеются желобки, где они ориентируются вдоль продольной оси и подаются к соплам, сечение которых меньше толщины семян (0,3•10^-3 м). Истекающие струи обладают постоянной кинетической энергией, а подаваемые семена имеют разную массу. Вследствие этого под действием струи семена с разной массой получают разную начальную скорость бросания и летят по индивидуальной траектории в направлении приемников фракций.

Многолетний опыт эксплуатации таких устройств в хозяйствах Краснодарского края и лабораториях Кубанского агроуниверситета выявил существенные недостатки. В качестве энергоисточника используется компрессор, стоимость которого превышает цену устройства. Для формирования управляющих импульсов используется струйная система управления, включающая логические элементы НЕ-ИЛИ, проходные отверстия которых забиваются пылью при сортировании семян. Возникает необходимость очистки воздуха посредством фильтров. Вce это в целом усложняет и удорожает конструкцию устройства.

Задача технического решения - расширение функциональных возможностей устройства, упрощение конструкции и повышение надежности технологического процесса.

Задача решается тем, что устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде включает бункер, рабочий орган, сопло для подачи воздушного потока, сборники готовых фракций, источник избыточного давления воздуха с приводом, при этом корпус устройства выполнен в виде проточной пневматической камеры, на входе которой установлена заслонка для регулирования подачи воздуха, а на выходе этой камеры расположено кольцевое сопло в виде двух пластин с регулируемым зазором, рабочий орган устройства выполнен в виде конуса с желобами на его поверхности, а источник избыточного давления воздуха расположен внутри проточной камеры и выполнен в виде вала с лопастями, один конец которого связан с электродвигателем, а другой конец соединен с рабочим органом, расположенным на верхней пластине. Зазор кольцевого сопла выполнен равным или большим толщины семян при разделении семян по аэродинамическим свойствам и выполнен меньшим толщины семян при разделении семян по массе.

На чертеже представлена схема устройства для сепарации сыпучей смеси в текучей среде. Оно включает бункер 1 с заслонкой 2, рабочий орган в виде конуса 3 с желобами 4 на его поверхности, сопло для подачи воздушного потока, сборники готовых фракций, источник избыточного давления с приводом. Корпус устройства выполнен в виде проточной пневматической камеры 5, на входе которой установлена заслонка 6 для регулирования подачи воздуха винтами 7, а на выходе этой камеры расположено кольцевое сопло в виде двух пластин 8 и 9 с регулируемым зазором. Причем пластина 8 является основанием конуса 3 рабочего органа. Для увеличения дальности бросания частиц нижняя пластина на периферии снабжена отбортовкой под углом 45^o к горизонту. Источник избыточного давления воздуха расположен внутри проточной камеры и выполнен в виде вала с лопастями 11, один конец которого связан с электродвигателем 10, а другой конец соединен с рабочим органом, расположенным на верхней пластине 8, который с конусом 3 и валом представляют единую конструкцию.

Сбор тяжелых, средних и легких частиц осуществляется в кольцевых приемниках фракций 12, 13 и 14 соответственно.

При работе воздушный поток лопастями 11 засасывается из атмосферы через кольцевую щель заслонки 6 и подается в зазор между пластинами 8 и 9, захватывает частицы и направляет их в приемники фракций. Качество разделения смеси на фракции регулируется величиной щели заслонки 6.

При работе образуется два слоя частиц: неподвижный в зоне бункера 1 и подвижный на рабочей поверхности рабочего органа. Между этими слоями в пограничной области происходит обмен энергией между частицами, связи между ними разрушаются (частицы ожижаются) и под действием центробежной силы и веса они истекают через кольцевое дозирующее отверстие заслонки 2 в направлении к кольцевому соплу, образованному пластинами 8 и 9, где захватываются кольцевой воздушной струей и направляются в приемники фракций.

Регулирование зазора в кольцевом сопле выполняется тем или иным способом.

Устройство может работать в двух режимах. При разделении по аэродинамическим свойствам семян зазор в кольцевом сопле устанавливается равным или больше толщине семян, частицы приобретают начальную скорость в зависимости от их скорости витания.

При разделении семян по массе величина зазора в кольцевом сопле устанавливается меньше толщины семян, что снижает влияние их аэродинамических свойств на дальность бросания, влияет только масса частиц.

Дальность полета 1 определяется известной зависимостью где V₀ - начальная скорость частицы, м/с; α - yгол бросания к горизонту, град; g - ускорение свободного падения, м/с².

Такая совокупность признаков позволяет разделять, например, семена как по аэродинамическим свойствам (первичная обработка зерна), так и по массе, конструкция упрощается и повышается надежность технологического процесса, расширяются функциональные возможности устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде, включающее бункер, рабочий орган, сопло для подачи воздушного потока, сборники готовых фракций, источник избыточного давления воздуха с приводом, отличающееся тем, что корпус устройства выполнен в виде проточной пневматической камеры, на входе которой установлена заслонка для регулирования подачи воздуха, а на выходе этой камеры расположено кольцевое сопло в виде двух пластин с регулируемым зазором, рабочий орган устройства выполнен в виде конуса с желобами на его поверхности, а источник избыточного давления воздуха расположен внутри проточной камеры и выполнен в виде вала с лопастями, один конец которого связан с электродвигателем, а другой конец соединен с рабочим органом, расположенным на верхней пластине.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что зазор кольцевого сопла выполнен равным или большим толщины семян при разделении семян по аэродинамическим свойствам.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что зазор кольцевого сопла выполнен меньшим толщины семян при разделении семян по массе.

РИСУНКИ

Рисунок 1