Компактная система промывки в желобах
Изобретение относится к устройству для промывки продукта, такого как картофель. Согласно одной из особенностей изобретения, на участке удаления загрязнений удаляют такие загрязнения, как камни, при этом используют наклонный змеевидный желоб для подачи продукта под действием силы тяжести по змеевидной траектории потока, чтобы удалить грязь с поверхности и разрыхлить въевшуюся грязь. Продукт необязательно направляют в струйное промывное устройство для удаления въевшейся грязи. Устройство эффективно промывает всплывающие и не всплывающие продукты при минимальном количестве расходуемой воды. 13 з.п. ф-лы, 9 ил.
Предпосылки создания изобретения
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к содержащему текучую среду устройству для промывки собранного урожая, как, например, картофеля и т.п. от посторонних примесей, таких как грязь.
Описание уровня техники
Сельскохозяйственные продукты, такие как картофель необходимо промывать после сбора урожая и до последующей переработки или упаковывания. При промывке, в частности, картофеля требуется бережное обращение, поскольку он является довольно нежным и подвержен повреждению. Для промывки собранного урожая картофеля применяются промывочные устройства различных типов. Иногда картофель промывают из распылительных насадок по мере его транспортировки по линии. В отсутствие достаточного предварительного отмачивания одна промывка из насадок не способна в достаточной мере удалять загрязнения, в особенности, грязь, въевшуюся в глазки картофеля. Следовательно, без достаточного предварительного отмачивания требуется гораздо большее количество воды и намного больше насадок. Чтобы преодолеть этот недостаток, в известных системах применяются заполненные водой крупногабаритные постоянные конструкции с перемешивающим приспособлением какого-либо типа для обеспечения промывки путем предварительного отмачивания до промывки распылением. Такие конструкции являются дорогостоящими и требуют постоянного технического обслуживания для удаления грязи и камней, которые накапливаются на дне. Кроме того, такие системы обычно не действуют по принципу "первым прибыл - первым обслужен", то есть картофель поступает в устройство предварительного отмачивания и выходит из него в случайном порядке. Помимо этого, перемешивающее приспособление обычно подвержено поломкам из-за условий эксплуатации в присутствии камней и грязи. Следовательно, такие системы не способны эффективно и непрерывно удалять как камни, так и плавающую грязь. Соответственно, существует потребность в усовершенствованном устройстве и способе более эффективной промывки продукта, такого как собранный урожай картофеля.
Одно из решений задачи промывки предложено в патенте US 5413131 (далее - патент ′131), в котором описано промывное устройство для всплывающего продукта, такого как редиска. В патенте ′131 описан промывной бак с перегородками, расположенными по всей ширине бака. На дне бака установлены проходящие вверх перегородки, которые чередуются с установленными в верхней части бака перегородками, которые проходят вниз до уровня, ниже уровня воды. За счет этого перегородки смещены относительно друг друга по внутренней длине бака таким образом, что преимущественно каждая вторая перегородка является верхней перегородкой, а между каждыми двумя верхними перегородками расположена нижняя перегородка. Насадки направлены вниз, а при распылении струи образуется мощный нисходящий поток, который принудительно удерживает всплывающий продукт полностью под водой, благодаря чему он может перемещаться под верхними перегородками. Затем всплывающий продукт поднимается на поверхность и проходит над нижней перегородкой, после чего на него снова воздействует мощный нисходящий поток из другого набора распылительных насадок.
Это известное из уровня техники промывное устройство имеет несколько недостатков. Во-первых, вода из распылительных насадок не соприкасается непосредственно с продуктом. По существу, поскольку продукт принудительно удерживается под водой, статистически маловероятно, что струя войдет в непосредственный контакт с внешней периферией продукта, при этом стоячая вода фактически защищает грязь на продукте от струи. Следовательно, не решается задача удаления грязи, въевшейся в продукт, в том числе удаление грязи из глазков картофеля. Поскольку струи действуют как эдукторы, перемещающие продукт через промывное устройство, известное промывное устройство по патенту ′131 отличается высоким энергопотреблением.
Другим недостатком этого известного промывного устройства является его неприменимость для более тяжелого, чем вода продукта, такого как картофель. Хотя плотность текучей среды можно скорректировать, чтобы увеличить относительную плавучесть картофеля, это связано с дополнительными расходами, при этом используемая добавка может придать картофелю нежелательные вкусовые составляющие. Кроме того, такая корректировка может создать проблемы с утилизацией отходов. Для промывного устройства по патенту ′131 также необходима большая и сложная группа насадок, которые должны быть настроены вручную до пуска. Следовательно, существует потребность в усовершенствованном промывном устройстве, способном эффективно промывать всплывающие или не всплывающие продукты, при этом в таком промывном устройстве должно быть сведено к минимуму количество расходуемой воды, а также число необходимых движущихся частей.
Краткое изложение сущности изобретения
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложено промывное устройство, имеющее участок гидросортировки или удаления загрязнений, змеевидный желоб и струйное промывное устройство. Согласно одной из особенностей участок удаления загрязнений с поперечной восходящей покатостью для облегчения удаления камней расположен перед змеевидным желобом. Согласно одной из особенностей на участке удаления загрязнений дополнительно имеется лопатка для удаления более легких веществ, таких как растительность. В одном из вариантов осуществления используется одно- или многоуровневый змеевидный желоб с множеством каналов для подачи промывной жидкости, которые ограничены множеством непроницаемых перегородок, проходящих поперек желоба с чередующихся сторон. Согласно одной из особенностей перегородки проходят со дна желоба до уровня выше уровня воды. Воду и картофель под действием силы тяжести подают через змеевидный желоб. Таким образом, змеевидный желоб создает горизонтальную змеевидную траекторию потока, которая может использоваться для более эффективной промывки картофеля. Согласно одной из особенностей каждая сторона каждой перегородки имеет угловое соединение, посредством которого перегородки крепятся к стороне желоба. Для удаления любой въевшейся грязи, которая была разрыхлена в змеевидном желобе, может использоваться струйное промывное устройство, подающее струю под давлением через множество насадок. Упомянутые, а также дополнительные признаки и преимущества станут ясны из следующего далее подробного описания.
Краткое описание чертежей
В прилагаемой формуле изобретения содержатся элементы новизны, считающиеся отличительными признаками изобретения. Вместе с тем, само изобретение, а также предпочтительный вариант его осуществления, его дополнительные задачи и преимущества будут лучше всего поняты из следующего далее подробного описания пояснительных вариантов осуществления в сочетании с сопровождающими чертежами, на которых:
на фиг.1 показан перспективный вид, иллюстрирующий промывное устройство в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.2А показан вид сверху участка удаления загрязнений в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.2Б показан вид сбоку участка удаления загрязнений, показанного на фиг.2А,
на фиг.3А показан вид сверху верхнего змеевидного желоба в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.3Б показан вид сбоку верхнего змеевидного желоба, показанного на фиг.3А;
на фиг.3В показан частичный перспективный вид снизу и сзади участка удаления загрязнений и двухуровневого змеевидного желоба в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.3Г показан вид сзади двухуровневого змеевидного желоба в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.4 представлена известная из уровня техники диаграмма зависимости приведенной длины и угла поворота скошенного изгиба и
на фиг.5 схематически представлен один из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание
На фиг.1 показан перспективный вид, иллюстрирующий промывное устройство в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Показано, что промывное устройство имеет участок 100 удаления загрязнений, расположенный перед двухуровневым змеевидным желобом 200, за которым расположен конвейер 300 для орошения продукта. На участке 100 удаления загрязнений тяжелые загрязнения удаляют с помощью устройства для удаления загрязнений или камнеуловителя 160, а более легкие загрязнения удаляют с помощью лопатки 150. На фиг.2А показан вид сверху участка удаления загрязнений в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. На фиг.2Б показан вид сбоку участка удаления загрязнений, показанного на фиг.2А. Сходные элементы по всему описанию обозначены одинаковыми позициями. Как показано на фиг.1, 2А и 2Б, с помощью насоса 102 на участок 100 удаления загрязнений через впускное отверстие 112 подают воду в достаточном количестве для перемещения картофеля через участок 100 удаления загрязнений. В одном из вариантов осуществления через впускное отверстие 112 подают от около 1,0 до около 0,2, более предпочтительно от около 0,7 до около 0,2 галлонов воды в минуту на фунт картофеля, поступающего в змеевидный желоб 200. Картофель может поступать через верх входной части 102 и под действием силы тяжести погружаться ниже уровня 110 воды.
В одном из вариантов осуществления входящий поток делится на верхнюю струю(-и) 118 и нижнюю струю(-и) 128 наклонным ложным дном 124. В одном из вариантов осуществления для регулирования расхода верхней струи(-й) 118 может использоваться вертикально регулируемая заслонка 126. В одном из вариантов осуществления от около 10% до около 100% потока через впускное отверстие 112 направляют посредством верхней струи(-й) 118, а остальной поток посредством нижней струи(-й) 128. Обычно около 50% потока через впускное отверстие 112 направляют посредством верхней струи(-й) 118. Струи 118, 128 создают поток, под действием которого картофель перемещается через камнеуловитель 160. В одном из вариантов осуществления для направления нижней струи 128 воды вверх и непосредственно в область перед лопаткой 150 и тем самым направления легких загрязнений на лопатку может использоваться кромка 122. В одном из вариантов осуществления кромка 122 образует угол от около 45 до около 90° с дном 120 участка 100 удаления загрязнений. В одном из вариантов осуществления кромка 122 может регулироваться по горизонтали и по мере необходимости перемещаться для регулирования вектора вертикального потока, образуемого нижней струей 128.
В одном из вариантов осуществления лопатка 150 установлена непосредственно перед камнеуловителем 160 и служит для удаления плавающих загрязнений через выпускное отверстие 154 лопатки. В одном из вариантов осуществления регулируемая лопатка 150 установлена на шарнире 152 с возможностью регулирования оптимального положения лопатки по глубине, которое может изменяться в зависимости от плотности промываемого картофеля. На дальнем конце лопатки может быть предусмотрен валик, вращающийся против часовой стрелки, чтобы направлять траву и другие загрязнения на лопатку. В одном из вариантов осуществления в зависимости от желаемой степени удаления плавающих загрязнений от около 5% до 75%, обычно 50% воды из впускного отверстия 112 направляется в выпускное отверстие 154 лопатки и может поступать в систему 400 фильтрации, которая более подробно описана далее. Часть выпускного отверстия 154, расположенная ниже лопатки 150, может быть закрыта боковым экраном (не показан), благодаря чему через выпускное отверстие 154 лопатки может проходить только вода, находящаяся над лопаткой.
В одном из вариантов осуществления камнеуловитель 160 расположен непосредственно перед приподнятым желобчатым дном 140. В контексте настоящего описания приподнятым дном 140 является желобчатое дно за камнеуловителем 160, которое приподнято больше, чем желобчатое дно 120 перед камнеуловителем 160. В одном из вариантов осуществления приподнятое желобчатое дно 140 за камнеуловителем 160 имеет восходящий уклон. В одном из вариантов осуществления восходящий уклон является поперечным. Поскольку тяжелые загрязнения, такие как камни, не способны перемещаться вверх по приподнятому дну 140, они под действием силы тяжести попадают в камнеуловитель 160.
В одном из вариантов осуществления в желоб 100 из камнеуловителя также закачивают воду через впускное отверстие 162 камнеуловителя 160. Вода, закачиваемая через впускное отверстие, обеспечивает вектор восходящего потока и позволяет картофелю преодолевать приподнятое желобчатое дно 140 по мере подачи картофеля вниз по потоку в направлении змеевидного желоба 200. Чтобы не дать картофелю падать в камнеуловитель 160, может использоваться достаточный поток воды из впускного отверстия 162. Например, в одном из вариантов осуществления для создания требуемого вектора восходящего потока в уловителе 160 диаметром 8 дюймов может использоваться поток с расходом от около 100 до около 300 галлонов в минуту.
В одном из вариантов осуществления камнеуловитель 160 имеет систему сброса со сдвоенным клапаном. Система сброса со сдвоенным клапаном имеет первый подвижный клапан 172 и второй подвижный клапан 174. Оба подвижных клапана 172, 174 обычно находятся в закрытом положении. При желании первый клапан 172 может быть открыт в течение достаточно длительного времени, чтобы камни, накопившиеся на первом клапане 172, могли попасть в следующий участок 164 трубы, после чего их задержит второй подвижный клапан 174. Затем камни могут быть удалены из участка 164 трубы путем открытия второго подвижного клапана 174, при этом первый подвижный клапан 172 остается закрытым, чтобы камни могли падать ниже участка 166 трубы и попадать на участок 500 сброса. Эта система сброса со сдвоенным клапаном преимущественно сводит к минимуму потери воды, поскольку участок 164 трубы может быть заполнен водой, когда первый подвижный клапан 172 открыт, чтобы камни могли попадать в расположенный ниже участок 164 трубы. Поскольку участок 164 трубы заполнен водой, когда подвижный клапан 172 открыт, вода продолжает поступать вверх через камнеуловитель из впускного отверстия 162, но тяжелые загрязнения, такие как камни, попадают в участок 164 трубы, расположенный ниже первого подвижного клапана 172. Помимо описанной системы сброса со сдвоенным клапаном камнеуловитель 160 также может иметь корзину, обозначенную позицией 164. В качестве альтернативы, предусмотрен только один подвижный клапан 172, который открывают вручную по мере необходимости. Могут также применяться другие способы удаления камней, включая погружную карусель или транспортер (не показан) для улавливания камней ниже отверстия 160. Транспортер может быть выполнен закрытым, и в нем может поддерживаться такой же уровень 110 воды, как и в желобе.
После прохождения через приподнятое желобчатое дно 140 картофель направляют в змеевидный желоб 200. Картофель под действием силы тяжести проходит через змеевидный желоб 200, в котором удаляется грязь с поверхности картофеля, и преимущественно разрыхляется грязь, въевшаяся в глазки картофеля.
Как лучше видно на фиг.1, змеевидный желоб 200 представляет собой двухуровневый желоб, имеющий верхний желоб 200а и нижний желоб 200b. Такая конфигурация обеспечивает выгодное уменьшение площади основания и делает настоящее изобретение более компактным с возможностью установки на автомобиле. Разумеется, что такой вариант осуществления приведен в качестве иллюстрации, а не ограничения. В соответствии с объемом и существом настоящего изобретения может использоваться один или несколько уровней.
На фиг.3А показан вид сверху верхнего змеевидного желоба в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.1 и 3A, змеевидный желоб 200 имеет множество перегородок 210, которые проходят поперек змеевидного желоба 200 с чередующихся сторон 212, 214. За счет такой конфигурации создается множество промывных каналов 230 в виде желобов, обеспечивающих змеевидную траекторию потока. В одном из вариантов осуществления змеевидная траектория потока, созданная конфигурацией с чередующимися перегородками, преимущественно обеспечивает участок промывки без использования насадок.
В одном из вариантов осуществления желобчатый канал, длина которого ограничена двумя соседними перегородками 210, по меньшей мере в два раза превышает максимальную длину продукта, чтобы продукт не застревал в углах. В одном из вариантов осуществления ширина канала составляет от около двух до около пяти максимальных длин продукта. Следовательно, если максимальная длина клубня картофеля составляет 6 дюймов, ширина канала должна составлять по меньшей мере 12 дюймов.
В одном из вариантов осуществления каждый U-образный поворот под углом 180°, представляющий собой участок траектории потока вокруг дальнего конца каждой перегородки 210, состоит из пары скругленных поворотов под углом 90° с угловыми соединениями 216, чтобы не давать продукту накапливаться в углах. В одном из вариантов осуществления ширину углового соединения 216 выбирают равной или превышающей средний диаметр промываемого продукта. Например, если средней диаметр клубня картофеля составляет 3 дюйма, ширина углового соединения 216 составляет по меньшей мере 3 дюйма. Тем самым преимущественно предотвращается защемление картофеля в углу, образованном перегородкой и стороной змеевидного желоба. В одном из вариантов осуществления одна или несколько перегородок 210 дополнительно имеет один или несколько 90-градусных скосов или угловых соединений 216. В одном из вариантов осуществления каждое угловое соединение 216 имеет два 45-градусных скоса вблизи соответствующей стороны 212, 214 и перегородки 210. В одном из вариантов осуществления на змеевидной траектории 230 потока отсутствуют скругленные углы. Авторами было установлено, что скошенные углы преимущественно содействуют удалению грязи при прохождении картофеля через змеевидный желоб 200. Скошенные углы 216 способствуют силе трения, воздействующей на грязь на продукте или на поверхности картофеля. Эта сила трения облегчает удаление грязи с наружной поверхности картофеля и дополнительно помогает разрыхлять грязь в глазках картофеля.
Сила трения в скошенных углах 216 может быть объективно измерена, исходя из приведенной длины трубы, необходимой для создания таких же потерь на трение. Из гидромеханики хорошо известно, что поток через желоб может приводить к снижению гидростатического напора, которое можно выразить через скоростной напор. Это можно представить в виде следующей математической формулировки:
,
в которой HL означает потерю напора, ν означает скорость, g означает ускорение силы тяжести, а K означает коэффициент сопротивления.
Таким образом, коэффициент сопротивления K из уравнения определяется как скоростной напор, потерянный из-за сопротивления со стороны клапана или фитинга (например, углового соединения). Кроме того, такая же потеря напора в прямой трубе может быть выражена в виде формулы Маннинга:
Из этого следует уравнение:
,
в котором f означает коэффициент трения (рассчитанный хорошо известными из техники способами).
Соотношение 
означает приведенную длину в диаметрах прямой трубы, которая приводит к такому же падению давления, как и клапан или фитинг при таких же параметрах потока. Следовательно, в гидродинамике общепринято вычислять падение давления вследствие потерь на трение, исходя из приведенных длин, в виде соотношения 
.
На фиг.4 представлена известная из уровня техники диаграмма зависимости приведенной длины и угла поворота скошенного изгиба. Если обратиться к показанной на диаграмме кривой "полного сопротивления", приведенная длина изгиба с 45-градусным скосом составляет около 15 диаметров трубы. С другой стороны, длина изгиба с 90-градусным скосом примерно в 4 раза больше. Из показанной на фиг.4 диаграммы следует, что, чем больше угол поворота, тем выше потери на трение. Следовательно, в змеевидном желобе с углом поворота 180°, образованным двумя поворотами на 90°, потери на трение выше, чем в случае четырех 45-градусных поворотов.
Специалисты в данной области техники поймут, что приведенная длина фактически рассчитывается на основании гидравлического диаметра, который является общепринятым понятием при рассмотрении потоков по каналам с некруговым сечением. Описанная выше приведенная длина приведена с целью пояснения энергии трения, которая эффективно воздействует на картофель, помогая очищать от грязи наружные поверхности картофеля. Одной из задач настоящего изобретения является применение фитингов, конфигураций потока и поверхностей, обеспечивающих более высокие потери на трение, поскольку считается, что такие потери способствуют очистке поверхностей картофеля за счет взаимодействия между клубнями. Соответственно, в одном из вариантов осуществления стороны и перегородки змеевидного желоба могут быть выложены щетками и/или поверхности могут быть шероховатыми.
Одним из дополнительных преимуществ настоящего изобретения является то, что по мере прохождения картофеля через змеевидный желоб 200 клубни картофеля трутся друг о друга, что создает дополнительное трение, благодаря которому дополнительно удаляется грязь с наружных поверхностей картофеля и облегчается разрыхление грязи, въевшейся в глазки картофеля. Следовательно, предложенная в настоящем изобретении конструкция обеспечивает улучшенную промывку картофеля при относительно высоких соотношениях картофеля и воды.
Как показано на фиг.1, другим преимуществом настоящего изобретения является регулируемое накопление картофеля, которое происходит на скошенных углах 216 змеевидного желоба 200. За счет такого накопления улучшается контакт между клубнями картофеля, которые могут тереться друг о друга и тем самым счищать грязь с поверхностей друг друга. Скругленные углы являются менее эффективными, чем скошенные углы 216, поскольку в случае скошенных углов в них происходит накопление или застревание картофеля. Соответственно, в одном из вариантов осуществления скругленные углы отсутствуют, а перегородки 210 не имеют скругленных углов в местах соединения со стороной 212, 214 змеевидного желоба. Скошенные углы 216 позволяют картофелю накапливаться в углах, но при этом обеспечивается достаточное движение, чтобы клубни картофеля соприкасались друг с другом и счищали грязь с поверхностей друг друга. Именно этот контакт клубней картофеля друг с другом, который обеспечивается за счет относительно высокого соотношения картофеля и воды, в отличие от контакта картофеля и воды, обеспечивает эффективную очистку картофеля в соответствии с настоящим изобретением.
На выходе из желоба поверхность картофеля практически очищена от грязи, а грязь, остающаяся в глазках картофеля, преимущественно разрыхлена. Кроме того, поскольку в змеевидном желобе 200 отсутствуют движущиеся части, он требует меньшего ухода, и снижается вероятность повреждения картофеля. Следовательно, в настоящем изобретении обеспечивается агрессивная чистка с картофеля при уменьшении его повреждения.
В одном из вариантов осуществления за счет змеевидной траектории потока в сочетании со скошенным углами 216 желоб имеет относительно портативную компактную конструкцию и может быть размещен на гораздо меньшей площади основания, чем известные из уровня техники устройства для предварительного отмачивания. Кроме того, как показано в качестве примера на фиг.1, желоб может необязательно иметь многоуровневую конфигурацию для дополнительного сокращения необходимой площади основания.
На фиг.3Б показан вид сбоку верхнего змеевидного желоба, показанного на фиг.3А. Как лучше показано на фиг.3Б, каждая перегородка 210 прикреплена ко дну желоба 220 и проходит вверх до уровня выше уровня 240 воды. Змеевидный желоб 200 наклонен таким образом, чтобы обеспечивать достаточный напор для того, чтобы картофель под действием силы тяжести проходил по змеевидной траектории потока, созданной конфигурацией с чередующимися перегородками. В одном из вариантов осуществления наклон Θ составляет от около 1° до около 30° и более, чаще всего около 5°. Наклонный змеевидный желоб преимущественно обеспечивает перекатывание и опрокидывание продукта. Углы наклона изменяются в зависимости от промываемого продукта.
В одном из вариантов осуществления перегородки 210 также имеют наклонный участок 219, проходящий вниз по потоку для уменьшения сопротивления в желобе и предотвращения защемления картофеля в углу, который в противном случае образовался бы между перегородкой 216 и дном желоба 220. Наклонный участок 219 перегородки содействует потоку картофеля через змеевидный желоб 200. В одном из вариантов осуществления наклонный участок 219 проходит по всей длине перегородки 210. В одном из вариантов осуществления длина наклонного участка 219 в поперечном сечении, показанном на фиг.3Б, преимущественно равна средней длине промываемого продукта. Например, если промываемый картофель имеет средний диаметр 3 дюйма, длина наклонного участка 219 составляет 3 дюйма. В одном из вариантов осуществления угол между наклонным участком 219 и дном желоба 220 составляет от около 45 до 60°. В одном из вариантов осуществления согласно санитарным требованиям на дне нижних перегородок может быть предусмотрена засыпка 221 с нижней по потоку стороны перегородки 216. В процессе работы поток картофеля и воды вокруг перегородок может вызывать вибрацию перегородок, способную приводить к усталости. Соответственно, в одном из вариантов осуществления одна или несколько перегородок имеют скошенный верхний участок 211 для придания жесткости перегородке 216.
На фиг.3В показан частичный перспективный вид снизу и сзади двухуровневого змеевидного желоба в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.3Б и 3В, верхний змеевидный желоб 200а гидравлически сообщается с нижним змеевидным желобом 200b. Таким образом, картофель может плавно перемещаться из верхнего желоба 200а по каналу 201 в наполненную водой J-образную ловушку 202 и нижний желоб 200b, и тем самым предотвращается его повреждение. Уровень 240b воды обеспечивает заполнение J-образной ловушки 202 водой и позволяет плавно перемещать картофель между множеством уровней змеевидного желоба.
На фиг.3Г показан вид сзади двухуровневого змеевидного желоба в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. В одном из вариантов осуществления диаметр J-образной ловушки увеличивается по мере поступательного движения потока. Например, в одном из вариантов осуществления диаметр канала 201 составляет около 10 дюймов в обозначенной позицией 204а точке, в которой канал 201 соединяется с верхним змеевидным желобом 200а. В одном из вариантов осуществления канал 201 расширяется примерно до 10 1/2 дюйма вблизи точки, обозначенной позицией 204b, и дополнительно расширяется до 11 дюймов в обозначенной позицией 204с точке, в которой он входит в нижнюю часть нижнего змеевидного желоба 200h. За счет такого расширения преимущественно активируется поток и предотвращается застревание продукта.
Для сведения к минимуму площади основания системы и облегчения очистки по мере необходимости змеевидный желоб может быть выполнен с множеством уровней. Например, в зависимости от различных типов почвы может требоваться большее или меньшее число желобчатых каналов с учетом степени прочности сцепления почвы с поверхностью картофеля. В случае более вязких почв с более высоким содержанием глины может потребоваться большее число желобчатых каналов, чем в случае картофеля, собранного на более рыхлых песчаных почвах. Следовательно, может быть желательным предусмотреть змеевидный желоб с множеством уровней для картофеля, собранного на почвах с более высоким содержанием глины.
Как показано на фиг.1, змеевидный желоб 200 может заканчиваться коническим желобом 290, а картофель, выходящий из змеевидного желоба 200, может быть направлен в струйное промывное устройство 300, в котором вода под давлением, подаваемая из множества распылительных насадок, установленных на множестве распылителей, удаляет всю грязь, остающуюся в глазках картофеля. Используемое давление зависит от хрупкости конкретного очищаемого продукта. В одном из вариантов осуществления воду распыляют на картофель под давлением от около 2 бар до около 3 бар. Применение оборотной воды под более высоким давлением может привести к износу насадок и поэтому менее желательно. Картофель может перемещаться по щеткам или валикам под распылителями. Разумеется, что может использоваться любое соответствующее промывное устройство 300, включая без ограничения щеточные промывные устройства, барабанные промывные устройства и валковые промывные устройства, во всех случаях хорошо известные из техники. Поскольку на наружной поверхности картофеля, выходящего из змеевидного желоба 200, не остается или почти не остается грязи, настоящее изобретение позволяет использовать недорогое бесщеточное струйное промывное устройство 300. В одном из вариантов осуществления струйное промывное устройство 300 имеет одну или несколько распылительных насадок в барабане. После выхода из струйного промывного устройства 300 картофель готов к дальнейшей переработке.
Хотя вода, используемая в насадках струйного промывного устройства 300, может целиком поступать из источника 312 оборотной воды или источника 322 исходной воды 322, в одном из вариантов осуществления по меньшей мере в одном из последних распылительных патрубков используется вода из источника 322 исходной воды. В одном из вариантов осуществления оборотная вода 312 используется во всех патрубках кроме последних двух патрубков, в которых используется исходная вода 322. Вода, распыляемая из насадок на картофель, может сливаться в резервуар 310 под струйным промывным устройством 300, из которого она может поступать в систему фильтрации (рассмотренную далее).
Одним из преимуществ настоящего изобретения является то, что в нем эффективно обеспечивается промывка картофеля с очень низким расходом воды. На фиг.5 в общем виде схематически представлен один из вариантов осуществления настоящего изобретения. Собранный картофель 50 посредством транспортера или другого применимого средства может подаваться в гидросортировщик или на другой участок 100 удаления загрязнений, на котором с помощью насоса 102 через впускное отверстие 112 подают оборотную воду. Оборотная вода поступательно перемещает картофель в направлении змеевидного желоба 200. В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения на участке удаления загрязнений могут использоваться гидросортировщики, подобные описанным в патенте US 6213308 или патенте US 6293407, правопреемником которых в обоих случаях является правопреемник настоящей заявки. Тяжелые загрязнения, такие как камни, выходят через камнеуловитель 160 и попадают на участок 500 сброса, а более легкие загрязнения выходят через выпускное отверстие 154 лопатки и направляются в систему фильтрации 400. Может использоваться система 400 фильтрации, подобная описанной в патенте US 5833868, правопреемником которого является правопреемник настоящей заявки.
Затем картофель может выходить (стадия 190) с участка 100 удаления загрязнений и поступать в змеевидный желоб 200, в котором промывают наружную поверхность картофеля по мере того, как картофель под действием силы тяжести проходит через систему перегородок. Картофель и вода могут выходить из змеевидного желоба 200 через конусный желоб 290 и поступать в соответствующее струйное промывное устройство 300. В струйном промывном устройстве 300 может использоваться оборотная вода 312 из системы 400 фильтрации, исходная вода 322 из источника 600 исходной воды или их сочетание для удаления разрыхленной грязи из глазков картофеля. Образующуюся воду 390, представляющую собой воду из змеевидного желоба 200 и оборотную воду 312 или исходную воду 322, использованную в струйном промывном устройстве 300, возвращают в систему 400 фильтрации для повторного использования. Загрязненный поток 402 отходов из системы 400 фильтрации может направляться на участок 500 сброса. Как показано на фиг.5, единственным случаем использования исходной воды в настоящем изобретении является необязательная струя исходной воды во впускном отверстии 322 и подпиточный поток 422, поступающий в систему фильтрации. Подпиточный поток 422 может использоваться для замены потерь воды в загрязненном потоке 402 отходов и в меньшей степени для замены любых потерь воды в камнеуловителе 160 и/или замены воды, которая остается на промытом картофеле 350 или теряется вследствие испарения.
Пример
Было сконструировано промывное устройство, подобное проиллюстрированному на фиг.1. Участок 100 удаления загрязнений имел длину около 14 футов, ширину около 1 фута, высоту около 2 Ѕ футов и уровень воды на участке удаления загрязнений около одного фута. Расход воды через впускное отверстие 112 составлял около 400 галлонов в минуту и 200 галлонов в минуту через впускное отверстие 162. Около половины расхода через впускное отверстие 112 приходилось на верхние струи 118, а другая половина - на нижние струи 128. С участка 100 удаления загрязнений через лопатку выходило около 300 галлонов воды в минуту. Каждые 10-60 минут приводилась в действие система сброса со сдвоенным клапаном для удаления накопившихся камней. При каждом сбросе терялось около 3 галлонов воды. Остальную воду вместе с картофелем направляли в змеевидный желоб 200. В расположенную выше по потоку часть 102 участка удаления загрязнений подавали 1500 фунтов картофеля в минуту. В конце участка удаления загрязнений картофель направляли в двухуровневый змеевидный желоб 200. Длина змеевидного желоба 200 составляла приблизительно 12 футов, а ширина от первой стороны до второй стороны составляла приблизительно 4 фута. Змеевидный желоб 200 имел 11 перегородок, отстоящих друг от друга на расстоянии в один фут. Высота змеевидного желоба 200 составляла около 20 дюймов, а высота перегородок составляла около 16 дюймов. Уровень воды в желобе составлял около 10 дюймов. В конце верхнего змеевидного желоба 200 картофель выпускали через 1-дюймовую выпускную трубу длиной около 2 футов в нижний змеевидный желоб приблизительно такой же конструкции, что и верхний змеевидный желоб 200. После прохождения через нижний змеевидный желоб 200 картофель выпускали в промывное устройство для картофеля с 10 распылителями и 70 насадками, работавшее при давлении 2 бара и общем расходе воды 300 галлонов в минуту. В восьми ближайших к змеевидному желобу распылительных патрубках использовали поток оборотной воды, а в двух последних распылительных патрубках использовали исходную воду. В струйном промывном устройстве 300 осуществляли окончательную промывку, в результате которой удалялась большая часть, если не вся грязь, остававшаяся в глазках картофеля. Кроме того, струйное промывное устройство 300 было способно очищать картофель от большей части присутствовавшей гнили. В струйном промывном устройстве 300 отсутствовали камни. Поскольку транспортер струйного промывного устройства представлял собой множество валиков из нержавеющей стали, любые камни, попавшие в струйное промывное устройство, издавали бы очень громкий, хорошо слышный шум. Такой шум отсутствовал.
Воду, использовавшуюся в этой системе, очищали с помощью гидросита, чтобы удалить загрязнения, а воду из струйного промывного устройства очищали в трех 4-дймовых циклонах G Мах, чтобы удалить грязь подобно тому, как это описано в патенте US 5833868. Из 600 галлонов воды в минуту, направляемых в систему фильтрации, только около 9 галлонов в минуту расходовалось в виде загрязненного потока отходов. Следовательно, на очистку 1500 фунтов картофеля уходило лишь около 9 галлонов воды.
Настоящее изобретение имеет ряд преимуществ над известным уровнем техники. Число движущихся частей преимущественно сведено к минимуму. Например, единственными движущимися частями в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения являются две подвижные заслонки 172, 174, транспортер (не показан) для выгрузки картофеля на участок удаления загрязнений, транспортер под распылительными насадками и струйное промывное устройство 300. За счет конструкции камнеуловителя на участке 100 удаления загрязнений в настоящем изобретении также обеспечивается небольшое накопление грязи, мусора или камней. Кроме того, поскольку на участке 100 удаления загрязнений или в змеевидном желобе 200 отсутствуют внешние перемешивающие устройства, картофель почти не повреждается. За счет малого числа движущихся частей почти не возникают проблемы закупоривания. Помимо этого, в отличие от известного из уровня техники промывного устройства, в котором используются щетки для очистки наружной поверхности картофеля, но не удаляется грязь из глазков, в настоящем изобретении предложены устройство и способ разрыхления грязи, въевшейся в глазки картофеля, и удаления этой грязи из глазков. За счет того, что клубни картофеля трутся друг о друга, в настоящем изобретении обеспечивается получение картофеля с более чистой поверхностью при меньшем времени выдержки, чем в известных из уровня техники устройствах отмачивания. В настоящем изобретении также предложена действующая по принципу "первым прибыл - первым обслужен" система, которая обеспечивает более однородную и равномерную очистку поверхностей картофеля. В настоящем изобретении требуется относительно небольшая площадь основания и, как показано на фиг.1, в настоящем изобретении может использоваться множество уровней с возможностью их наращивания, чтобы тем самым усилить агрессивность предварительного отмачивания, необходимую с учетом состояния промываемого продукта.
Хотя настоящее изобретение было конкретно рассмотрено и описано со ссылкой на предпочтительный вариант осуществления, специалисты в данной области техники поймут, что в изобретение могут быть внесены различные изменения, касающиеся его формы и подробностей, не выходящие за пределы объема и существа изобретения.
Хотя изобретение описано применительно к картофелю, специалисты в данной области техники согласятся с тем, что оно может использоваться применительно к другой сельскохозяйственной продукции, включая без ограничения сладкий картофель, сахарную свеклу и редиску. Настоящее изобретение также может применяться на подготовительной стадии, предшествующей классификации продуктов любого рода. Настоящее изобретение не ограничено пищевыми продуктами и также может применяться в отношении других продуктов, включая без ограничения промывку гравия и полировку заполнителей для отделения мелких фракций. Кроме того, исходя из вышеизложенного, специалисты в данной области техники поймут, что могут использоваться другие фитинги с другими скошенными углами, не выходящие за пределы объема и существа заявленного изобретения. К тому же, поверхности перегородок могут быть шероховатыми, чтобы дополнительно усилить контакт клубней картофеля друг с другом. Помимо этого, хотя в изобретении проиллюстрирован двухуровневый змеевидный желоб, он приведен в качестве примера, а не ограничения. В соответствии с существом заявленного изобретения может использоваться змеевидный желоб с одним или несколькими уровнями. Более того, также может использоваться спиральный желоб с не скругленными углами, который необязательно огибает по спирали оборудование или расположен внутри или снаружи помещения.
1. Желобчатое промывное устройство, содержащее:
змеевидный желоб (200) с множеством непроницаемых перегородок (210), которые проходят поперечно желобу с чередующихся сторон (212, 214), при этом упомянутые перегородки (210) проходят со дна желоба (220) до уровня, выше уровня (240) воды, и тем самым образуют змеевидную траекторию потока, упомянутые чередующиеся стороны (212, 214) выполнены параллельно вертикальной плоскости, а упомянутое дно желоба выполнено параллельно горизонтальной плоскости.
2. Промывное устройство по п.1, в котором змеевидный желоб (200) дополнительно содержит участок (100) удаления загрязнений, расположенный перед упомянутым змеевидным желобом (200), при этом упомянутый участок удаления загрязнений имеет дно (120) и приподнятое желобчатое дно (140), а непосредственно перед приподнятым желобчатым дном (140) расположено устройство (160) для удаления загрязнений, позволяющее загрязнениям выходить через упомянутое дно.
3. Промывное устройство по п.2, в котором упомянутое приподнятое желобчатое дно (140) имеет поперечный восходящий уклон.
4. Промывное устройство по п.2, в котором упомянутое устройство (160) для удаления загрязнений имеет систему сброса со сдвоенным клапаном с первым подвижным клапаном (172) и вторым подвижным клапаном (174).
5. Промывное устройство по п.1, в котором, по меньшей мере, одна из упомянутых перегородок соединена с одной из сторон упомянутого змеевидного желоба угловым соединением с двумя 45° скосами, при этом, в частности, упомянутое угловое соединение расположено с двух сторон, по меньшей мере, одной из упомянутых перегородок.
6. Промывное устройство по п.5, в котором, когда оно используется для промывания продуктов, текущих вдоль змеевидной траектории, продукты имеют усредненный диаметр, при этом ширина упомянутого углового соединения, по меньшей мере, равна среднему диаметру промываемого продукта.
7. Промывное устройство по п.1, в котором, по меньшей мере, одна из упомянутых перегородок имеет нижний наклонный участок, примыкающий к упомянутому желобчатому дну.
8. Промывное устройство по п.7, в котором, когда оно используется для промывания продуктов, текущих вдоль змеевидной траектории, продукты имеют усредненный диаметр, при этом длина упомянутого наклонного участка, по меньшей мере, равна среднему диаметру промываемого продукта.
9. Промывное устройство по п.1, в котором, когда оно используется для промывания продуктов, текущих вдоль змеевидной траектории, продукты имеют длину, а устройство имеет канал между смежными перегородками, ширина которого, по меньшей мере, в два раза превышает максимальную длину промываемого продукта, в частности ширина канала от двух до пяти раз превышает максимальную длину промываемого продукта.
10. Промывное устройство по п.1, в котором упомянутый змеевидный желоб имеет два или более уровней.
11. Промывное устройство по п.10, в котором первый уровень соединен со вторым уровнем J-образной ловушкой, заполненной водой до определенного уровня.
12. Промывное устройство по п.1, в котором упомянутый змеевидный желоб выполнен без распылительных насадок.
13. Промывное устройство по п.1, в котором упомянутый змеевидный желоб выполнен без движущихся частей.
14. Промывное устройство по п.1, дополнительно содержащее струйное промывное устройство.
