Устройство для очистки зернистых материалов
Изобретение м. б. использовано при переработке зерна в мукомольно-элеваторной и комбикормовой промышленности. Цель изобретения - улучшение качества очистки за счет расслоения исходного материала (М) перед подачей его в восходящий пневмосепарирующий канал (ПСК) 5 и равномерного распределения М по глубине и высоте ПСК 5. Верхней частью ПСК 5 сообщен с воздухоотводящей системой и сборником 6 легких фракций, а нижней - с воздухонагнетательной системой и сборником Ю тяжелых фракций. Исходный М подается в ПСК 5 через его боковое загрузочное окно 7, где равномерно распределяется по глубине и высоте ПСК 5. Верхние 8 и нижние 9 края стенок ПСК 5, прилегающие к окну 7, плавно загнуты наружу по дугам окружности. Отношение радиуса окружности к глубине ПСК 5 составляет 0,11-0,33. Выполнение края 9 по криволинейному профилю позволяет расслоить М перед его подачей в ПСК 5 и более равномерно распределить его по глубине и высоте ПСК 5. Воздушный поток по воздухоподводящему каналу 3 поступает в ПСК 5, где выравнивается распределенным М и выделяет легкие примеси. Верхним краем 8 стенки ПСК 5 этот поток выравнивается и выносит легкие примеси в сборник 6. 4 ил. & (Я 7 8 ГчЭ со 05 ГС оо f Uff.l
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК д11 4 В 07 В 4/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3910172/29-03 (22) 14.06.85 (46) 15.03.87. Бюл. № 10 (71) Головное специализированное конструкторское бюро Производственного объединения «Воронежзерномаш» и Кировский сельскохозяйственный институт (72) Н. И. Грабельковский, А. А. Гехтман, В. В. Антюхин, Н. П. Сычугов, А. И. Бурков и Н. И. Одинцов (53) 631.362.36(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 848088, кл. В 07 В 4/00, 1979.
Авторское свидетельство СССР № 387751, кл. В 07 В 4/00, 1971. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ 3ЕРНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение м. б. использовано при переработке зерна в мукомольно-элеваторной и комбикормовой промышленности. Цель изобретения — улучшение качества очистки за счет расслоения исходного материала (М) перед подачей его в восходящий пнев.80» 1296236 А ) мосепарирующий канал (ПСК) 5 и равномерного распределения М по глубине и высоте
ПСК 5. Верхней частью ПСК 5 сообщен с воздухоотводящей системой и сборником
6 легких фракций, а нижней — с воздухонагнетательной системой и сборником 1О тяжелых фракций. Исходный М подается в
ПСК 5 через его боковое загрузочное окно 7, где равномерно распределяется по глубине и высоте ПСК 5. Верхние 8 и нижние 9 края стенок ПСК 5, прилегающие к окну 7, плавно загнуты наружу по дугам окружности. Отношение радиуса окружности к глубине ПСК 5 составляет О,! I — 0,33.
Выполнение края 9 по криволинейному профилю позволяет расслоить М перед его подачей в ПСК 5 и более равномерно распределить его по глубине и высоте ПСК 5.
Воздушный поток по воздухоподводящему каналу 3 поступает в ПСК 5, где выравнивается распределенным М и выделяет легкие примеси. Верхним краем 8 стенки ПСК
5 этот поток выравнивается и выносит легкие примеси в сборник 6. 4 ил.
1296236
Изобретение предназначено для очистки зерновых смесей воздушным потоком и может быть использовано при переработке зерна в мукомольно-элеваторной и комбикормовой промышленности.
Цель изобретения — улучшение качест5 ва очистки за счет расслоения исходного материала перед подачей его в пневмосепарирующий канал и равномерного распределения материала по глубине и высоте пневмосепарирующего канала. î
На фиг. 1 представлено устройство для очистки зернистых материалов, общий вид; на фиг. 2 — 4 — схемы подачи зерновой смеси в пневмосепарирующий канал; на фиг. 5 — кривые зависимости эффективности разделения (Е) от радиуса кривизны краев стенок питающего окна; на фиг. 6— схема движения частиц зерновой смеси по криволинейной поверхности стенок питающего окна.
Устройство для очистки зернистых материалов содержит корпус 1 с диаметральным вентилятором 2, воздухоподводящий канал 3, снабженный дросселем 4, пневмосепарирующий канал 5, отстойную камеру 6 (сборник легких фракций).
Пневмосепарирующий канал 5 имеет пи- 25 тающее окно 7 с верхней 8 и нижней 9 стенками криволинейного профиля и приспособление 10 для вывода очищенного зерна (сборник тяжелых фракций).
В нижней части отстойной камеры 6 установлено приспособление 11 вывода легких п ри месей.
Устройство для очистки зернистых материалов работает следующим образом.
Исходная зерновая смесь из питающего окна 7, предварительно расслоенная на нижней криволинейного профиля стенке 9, по- З ступает в пневмосепарирующий канал 5, где равномерно распределяется по глубине и по высоте канала. Воздушный поток, создаваемый диаметральным вентилятором 2 и регулируемый дросселем 4, по воздухоподводя- 4 щему каналу 3 поступает в и невмосепарирую щий канал 5, где выравнивается распределенным материалом и выделяет из зерновой смеси легкие примеси. Воздуц ный поток, выделивший легкие примеси, выравнивается верхней криволинейного профиля стен-45 кой 8 и выносит легкие примеси в отстойную камеру 6, которые приспособлением 10 (например, шнеком) выводятся наружу. Очищенный от легких примесей в отстойной камере воздух вновь захватывается лопатками колеса вентилятора 2 и нагнетается по воздухоподводящему каналу в пневмосепарирующий канал 5. Очищенная от легких примесей в пневмосепарирующем канале зерновая смесь выводится за пределы машины приспособлением 10. На фиг. 2 — 4, представ55 лены схемы движения зерновой смеси в пневмосепарирующий канал при различных конфигурациях питающего окна.
Перемещающийся в пневмосепарирующем канале поток зерновой смеси имеет различную структуру по глубине канала: компактную на участке li, раздробленную на участке 4 и разрыхленную на участке l .
В компактной части потока зерновая смесь имеет ту же концентрацию, что и в состоянии покоя. В раздробленной части потока обнаруживается нарушение его структуры, при этом он как бы разорван на крупные части, причем поперечное сечение потока увеличивается, следовательно, он расширяется. Разрыхленная часть потока состоит из отдельных частиц, на которые распределяется весь поток зерновой смеси. При движении частиц потока на них действуют силы тяжести, инерции, сопротивления воздушного потока и внутренние силы. Под воздействием этих сил обусловливается тот или иной характер движения зерновой смеси.
При вводе зерновой смеси в вертикальный пневмосепарирующий канал (фиг. 2) имеющий острую кромку питающего окна, протяженность компактной части потока имеет большую величину, чем протяженность раздробленной и разрыхленной его частей.
Кроме того, установлено, что с увеличением удельной подачи зерновой смеси при данных условиях ее ввода в пневмосепарирующий канал длина компактной части потока увеличивается, а разрыхление потока зерновой смеси происходит лишь у противоположной от питающего окна стенки пневмосепарирующего канала. В результате такого движения зерновой смеси в пневмосепарирующем канале основная часть воздуха проходит через разрыхленную структуру зернового потока, имеющую меньшее сопротивление движению воздуха. Вследствие этого сокращается время нахождения частиц в воздушном потоке, а следовательно, и ухудшается вынос легких примесей из сепарируемой зерновой смеси.
При разделении зерновой смеси в наклонном пневмосепарирующем канале (фиг. 3), при вводе смеси через окно с острой кромкой работа данного канала сопровождается циркуляцией массы воздух — легкие примеси в зоне, расположенной под и рядом со слоем движущейся зерновой смеси (циркуляция возникает вследствие того, что зерновая смесь и воздух с легкими примесями перемещаются навстречу друг другу).
Наличие вихревой зоны существенно снижает зону активного воздействия воздушного потока на зерновую смесь, что также снижает эффект очистки, а движение воздуха в узкой по глубине части пневмосепарирующего канала увеличивает скорость, что обусловливает вынос части полновесного зерна вместе с легкими примесями.
Поскольку пневмосепарирующий канал наклонный, то в зоне ввода зернового вороха часть воздуха, пройдя поток зер1296236
Таким образом, на процесс разделения большое влияние оказывает величина радиуса (Я) дуг краев стенок питающего окна и глубина канала (LI,) . Для простоты
40 рассуждени и обозначим отношение
45 или относительным радиусом кривизны. С целью определения оптимальных значений
)7 проведены опыты по разделению зерновых смесей на модели устройства для очистки зернистых материалов рассматриваемой конструкции. Опыты проводились при удель- 50 ной зерновой нагрузке 100, 300 и 500 кг/
/ (ч ° см) . Результаты опытов представлены на фиг. 5.
Из представленных графических зависимостей видно, что наиболее оптимальная ве- 5 личина радиуса кривизны питающей поверхности находится в пределах R=0,11 — 0,33, поскольку эффект очистки имеет максималь3 новой смеси., движется вертикально. При этом примеси, выделенные воздушным потоком и имеющие крутовосходящие траектории, отсекаются верхней острой кромкой питающего окна и выбрасываются за пределы пневмосепарирующего канала с частью воздуха 1, что приводит к потере давления воздушного потока на выхлоп и ухудшению санитарно-гигиенических условий труда обслуживающего персонала.
При разделении зерновой смеси в пред- 10 ложенном устройстве с питающим окном, края стенок которого выполнены в виде дуг окружности (фиг. 3), указанные недостатки исключаются.
Выполнение нижнего края стенки питаю- щего окна по криволинейному профилю расслаивает зерновую смесь перед подачей ее в канал и более равномерно распределяет по глубине пневмосепарирующего канала, а в последующем — и по его высоте.
Это объясняется тем, что входящая в пневмосепарирующий канал зерновая смесь не имеет компактного участка, так как раздробление потока зерновой смеси происходит на криволинейном участке поверхности нижней кромки питающего окна. Кроме того, при подаче зерновой смеси в пневмосепарирую- 25 щий канал начало отрыва потока материала от криволинейной поверхности нижней стенки питающего окна, а следовательно, и разрыхление потока зерновой смеси, изменяется в зависимости от величины радиуса кривизны и скорости ввода материала.
В то же время благодаря приданию верхнему краю стенки питающего окна криволинейного профиля прекращается выброс части воздушного потока и легких примесей из пневмосепарирующего канала и тем самым уменьшаются потери давления воздуш-35 ногб потока на выхлоп и улучшаются санитарно-гигиенические условия труда обслуживающего персонала. ную величину при всех исследуемых подачах зернового материала и указанных пределах изменений R.
При уменьшении R уменьшается время воздействия потока воздуха на зерновую смесь до ее подачи в канал, при этом смесь в канал поступает менее разрыхленной. При увеличении R в начальной фазе слой зерна движется по плоскости, копируя ее, и в то же время увеличивается угол ввода смеси в канал, что снижает степень предварительного разрыхления материала.
Следовательно, при оптимальной величине от носительного радиуса кривизны нижней кромки питающего окна часть потока, состоящая из отдельных частиц, равномерно распределяется по глубине, а впоследующем и по высоте пневмосепарирующего канала, при этом вихревая зона в канале отсутствует. Воздушный поток, проходящий через равномерно распределенную зерновую смесь, выравнивается и эффективнее выделяет из нее легкие примеси.
Построение питающего окна с краями стенок криволинейного профиля осуществляют следующим образом.
Криволинейный профиль края стенок питающего окна определяют по дуге окружности радиуса R =0,25,50,75 и 1О мм.
Центр 0 дуги окружности, описываемой радиусом R (фиг. 6), находят при пересечении биссектрисы угла (ABC и прямых
0A=0B=R, проведенных перпендикулярно сторонам AC u BC угла ЛСВ. Аналогичным способом осуществляют и построение криволинейного профиля верхней кромки питающего окна (центр окружности О).
Движение частицы (начальная скорость ввода частицы Vo), зернового материала по гладкой криволинейной поверхности происходит под действием двух сил: силы тяжести
G и реакции поверхности N (фиг. 6).
Основное уравнение динамики для несвободной частицы вороха, точка М, в этом случае имеет вид т W=G+N.
Уравнение движения частицы, находящейся в точке М, согласно форме Эйлера имеет вид
O S т —,— — G sin(y — а), mV — =G. cos(rp — а) — /Ч
Обозначим (V — а)=<р, В момент отделения частицы от поверхности реакция ее равняется нулю.
Из уравнения (2) при N=O.
Ч» — =G cosy или coscp = . (3)
R а
Для определения cos y необходимо найти скорость V, при которой частица отделится от поверхности.
1296236
8(0
mR —,. co=mg siny
Му
Формула, изобретения
25 откуда
Для определения V используют уравнение (1). За начало отсчета А дуговой координаты $ примем начальное положение частицы Мо, тогда
S=Ahf=R. у»
Д2 Д2 г 1,.1,.1 —,=R + — R =R ду7- Я-=Р сРЯ
Подставив значение,, в уравнение (1), будем иметь 10 или Ro) du)=g ° siny ° dy .
Проинтегрировав это уравнение, получим
l5
2 2 = — gcosy + С.
Выразим угловую скорость через линейную скорость точки М по формуле =V/R.
20 —, =,— gcosy -+С (4) Значение С определим из уравнения (4) по начальным условиям
7 =«, V=Vo
Тогда
УО =,ео,.+С
2R
1 г
С +д. cosa.
Подставив значение С в уравнение (4), получим г а
2 — — gcosy + — + cosa или
У = V, +2gR(cosи — саяр ) ..
Подставив значение У в формулу (3), найдем
cosy = — = — — +2(соза — cosy ), V Ф
=Р gR откуда 2
cosy = (2 ° cosa,+ -4).
Последнее выражение служит для определения угла y, при котором частица зернового вороха отделяется от криволинейной поверхности радиуса К.
Пример. При Vp=0,4 м/с; я=45 ;
Я=0,1 м
cosy = — (2 cos45 + — ) — — — 0,5.
1, о>4 16
9 8.0,1 3
В точке, которой соответствует угол
y =59 — 45=14, частица отделится от поверхности.
Предложенное устройство для очистки зернистых материалов позволит повысить эффективность очистки зерновых смесей.
Устройство для очистки зернистых материалов, включающее восходящий пневмосепарирующий канал, сообщенный верхней частью с воздухоотводящей системой и сборником легких фракций, а нижний — с воздухонагнетательной системой, сборник тяжелых фракций, боковое загрузочное окно в восходящем пневмосепаркрующем канале, верхний и нижний края стенок которого, прилегающие к загрузочному окну, плавно загнуты наружу, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества очистки за счет расслоения исходного материала перед подачей его в пневмосепарирующий канал и равномерного распределения материала по глубине и высоте пневмосепарирующего канала, края стенок бокового загрузочного окна загнуз ы по дугам окружности, отношение радиуса которой к глубине пневмосепарирующего канала составляет 0,11 — 0,33, при зтом сборник тяжелых фракций сообщен с нижней . астt-ю восходящего пневмосепарирующего канала.
1296236
E olo бб
20
022 ОРУ
Фиг.б
