Модуль хранения зерна

 

Использование: в сельскохозяйственном машиностроении, в частности в устройствах длительного (сухого) и временного (влажного) хранения зерна. Сущность изобретения: модуль хранения зерна состоит из набора металлических силосов с коническими крышками и днищами, задвижками, аэрационными устройствами и снабжен системами активного вентилирования насыпи зерна, контроля его температуры и установкой для транспортировки зерна. Аэрационное устройство выполнено в виде ряда радиальных труб, введенных в силос и установленных равномерно по окружности на поверхности его конического днища. В трубах со стороны днища сделаны ряды щелевых отверстий, а задвижки силосов выполнены в виде внешней неподвижной цилиндрическо-конической гильзы, закрепленной на фланце силоса, и внутренней подвижной цилиндрической гильзы, сцентрированной по цилиндрическим пояскам внешней гильзы и поворачивающейся внутри нее. Гильзы введены внутрь силоса и в них изготовлен ряд боковых отверстий, совпадающих или перекрещивающихся при вращении внутренней гильзы. В металлические силосы введен пристеночный контур аэрационного устройства, имеющий автономные патрубки подвода воздуха и выполненный в ввиде кольцевого канала, образованного цилиндрической поверхностью силоса и коническими поверхностями его днища, и дополнительно введенной в силос конической обечайки, на которой изготовлены по окружности ряды щелевых отверстий. Варианты модуля могут иметь: для транспортировки зерна пневмотранспортную установку с одним общим с системой вентилирования вентилятором, металлические силосы сделаны герметичными с предохранительными клапанами и с системой создания и поддержания регулируемой газовой среды, выполненной в виде газобаллонной азотной системы с редуктором давления и регулируемыми дифференциальными клапанами. 8 з. п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для длительного хранения сухого зерна и временного хранения влажного зерна.

Известны модули хранения зерна, состоящие из набора металлических цилиндрических силосов с аэрационными устройствами, задвижками и снабженные системами активного вентилирования насыпи зерна, контроля температуры зерна и установкой для транспортировки зерна, при этом аэрационное устройство выполнено как одно целое с днищем силоса в виде системы чешуйчатых отверстий с развитым коллектором подвода воздуха по всему поперечному сечению силоса, а задвижка представляет собой задвижку шиберного типа [1] Такие модули хранения, кроме малых сроков строительства, минимальных расходов на эксплуатацию и ремонт, позволяют обеспечить повышенную сохранность зерна.

Однако для них характерны следующие недостатки: выполнение днища как одно целое с аэрационным устройством усложняет технологию изготовления силоса, повышает его материалоемкость из-за развитого коллектора, делает невозможным без капитального ремонта смену такого аэрационного устройства в процессе эксплуатации модуля, что приводит к удорожанию модуля; использование задвижки шиберного типа увеличивает высоту силоса, усложняя условия эксплуатации элементов модуля, и из-за восприятия осевой нагрузки вследствие действия веса зерна ухудшаются условия функционирования шибера в корпусе и для его работы требуется применение более мощного привода. Кроме того, поскольку внешнее изменение температуры окружающей среды наиболее сильно отражается на параметрах пристеночного зернового слоя силоса, то в процессе хранения сухого зерна часто необходимо вентилирование не всей насыпи зерна в силосе, а только ее пристеночного слоя. Конструкция данного аэрационного устройства не учитывает этих особенностей и приводит к дополнительным энергозатратам. Данный модуль не обеспечивает временного хранения влажного зерна, что ограничивает его возможности. Все это снижает сохранность зерна в модуле, увеличивает материальные расходы на его создание и повышает его энергетические и эксплуатационные затраты.

Более близким по технической сущности к изобретению является модуль хранения зерна (прототип), состоящий из набора металлических цилиндрических силосов с коническими крышками и днищами, задвижками шиберного типа, аэрационными устройствами и снабженный системами активного вентилирования насыпи зерна, контроля температуры зерна и установкой для транспортировки зерна, при этом аэрационное устройство выполнено в виде короба, установленного в горизонтальной плоскости поперечного сечения силоса вдоль его диаметра и к которому подведены две воздушные трубы [2] В данном конструктивном решении модуля существенно упрощена конструкция аэрационного устройства, которое не требует сложной технологической оснастки для его изготовления и является пригодной для его ремонта в процессе эксплуатации. Однако при этом ухудшены условия надежного вентилирования всех зон насыпи зерна в силосе, затруднена организация процесса аэродинамической разгрузки зерна от силоса. Кроме того, короб аэрационного устройства затеняет поперечное сечение силоса, ухудшая условия разгрузки зерна из силоса. Другие приведенные выше недостатки аналогов сохраняются и у прототипа: задвижки шиберного типа, увеличивая высоту силоса, усложняют условия эксплуатации элементов (фермы крепления силосов к фундаменту, установки для транспортировки зерна) модуля; аэрационное устройство не обеспечивает автономное вентилирование пристеночного зернового слоя силоса. Перспективно применение в таких модулях хранения для транспортировки зерна пневмотранспортной установки, однако для функционирования данной установки используют дополнительный вентилятор, что увеличивает материальные затраты. Использование вентилятора в системе активного вентилирования модуля не рационально, поскольку в процессе эксплуатации изменяется высота вентилируемой насыпи зерна, количество одновременно вентилируемых силосов, что приводит к смещению режима работы вентилятора из рациональной области его работы. Система активного вентилирования не учитывает особенности протекания процессов массообмена при вентилировании зерна с целью его подсушки, которая наиболее эффективна при перемежающемся (циклическом) вентилировании: вентилирование (около 10.15 мин), пауза отлежка зерна (около 10.15 мин), далее цикл повторяется. С помощью обсуждаемого модуля не обеспечивается хранение влажного зерна. При этом известно, что для хранения влажного зерна наиболее эффективно создание регулируемой газовой среды (РГС) в силосе, но при этом в качестве источника РГС применяют дорогое оборудование: газогенераторную установку или мембранный разделитель воздуха. Сборка таких металлических силосов модуля-прототипа производится непосредственно в сельской местности, что приводит к увеличению сроков его создания и к его удорожанию. Все это в целом ухудшает сохранность зерна в модуле, увеличивает материальные расходы на его создание и повышает его энергетические и эксплуатационные затраты [3] Задача изобретения повысить сохранность зерна в модуле хранения зерна, уменьшить материальные расходы на его создание и снизить его энергетические и эксплуатационные затраты.

Поставленная задача в модуле хранения зерна, состоящем из набора металлических цилиндрических силосов с коничес- кими крышками и днищами, задвижками, аэрационными устройствами и снабженном системами активного вентилирования насыпи зерна, контроля температуры зерна и установкой для транспортировки зерна, решается тем, что аэрационное устройство выполнено в виде ряда радиальных труб, введенных в силос и уставленных равномерно по окружности на поверхность его конического днища и имеющих общий наружный кольцевой коллектор подвода воздуха (азота) с входными патрубками, при этом в трубах со стороны днища по обе стороны симметрично относительно линии контакта поверхностей трубы и днища выполнены ряды продольных щелевых отверстий и на близлежащих к оси силоса и примыкающих к торцу участках труб со стороны днища сделаны поперечные щели, а задвижки силосов выполнены в виде внешней неподвижной цилиндрическо-конической гильзы, закрепленной на фланце силоса, и внутренней подвижной цилиндрической гильзы, сцентрированной по цилиндрическим пояскам внешней гильзы и поворачивающейся внутри нее, при этом гильзы введены внутрь силоса и в них изготовлен ряд боковых отверстий, совпадающих или перекрывающихся при вращении внутренней гильзы, причем внутренняя гильза имеет выступ, соединенный через винт с приводом. Количество труб аэрационного устройства выбирается из соотношения n_тр ≥ 2 π R/n_цил, но не менее 2, (1) где R радиус внутренней цилиндрической поверхности силоса; h_цил высота цилиндрического участка силоса; а суммарная величина ширины щелевых отверстий трубы с любой из ее сторон симметрично относительно линии контакта поверхностей трубы и днища в зависимости от текущего радиуса определяется из соотношения (2) в котором C_i,i+1= l h_цил+ R (tgα+tgβ);
li_,i+1 h _цил + ((R r_{i, i+1})(tg α + tg β);
δ_шi/δ_шi+1 суммарная величина ширины щелевых отверстий соответственно на текущем радиусе r_i-го и r_i+1-го сечений.

q удельная подача воздуха;
ρ₃ насыпная плотность зерна;
α угол конического днища относительно горизонтальной плоскости; β угол естественного откоса зерна;
а и b эмпирические коэффициенты, характеризующие аэродинамическое сопротивление зернового слоя, например, для пшеницы а 2320 Н˙с/м⁴, b 14470 Н˙с²/м⁵; для подсолнечника а 1770 Н˙с/м⁴, b17000 Н˙с²/м⁵; кроме того, продольные щелевые отверстия выполняют в нижнем секторе трубы, величина угла которого, полученного в поперечном сечении трубы, перпендикулярном ее оси, и образованного между осью данного сечения, перпендикулярной плоскости, проведенной через прямую контакта поверхностей трубы и днища по касательной к конической поверхности днища, и прямой, проходящей через центр поперечного сечения и точкой этого сечения, принадлежащей наиболее удаленной на наружной поверхности от днища кромки отверстия, находится из следующего соотношения
tgα ≅
(3) где β 2 arcsin
δ_ш ширина отдельного продольного щелевого отверстия;
δ_ст толщина стенки трубы.

В металлические силосы введен пристеночный контур аэрационного устройства, имеющий автономные патрубки подвода воздуха и выполненный в виде кольцевого канала, образованного цилиндрической поверхностью силоса и коническими поверхностями его днища и дополнительно введенной в силос конической обечайки, на которой выполнены по окружности ряды щелевых отверстий. В одном из вариантов модуля установка для транспортировки зерна выполнена в виде пневмотранспортной установки с одним общим с системой активного вентилирования вентилятором. Вентилятор снабжен регулятором его аэродинамической характеристики, а система активного вентилирования модуля снабжена устройством обеспечения заданной циклограммы вентилирования силосов. В другом варианте модуля металлические силосы выполнены герметичными с предохранительными клапанами и в модуль введена система создания и поддержания регулируемой газовой среды в силосах, при этом система создания и поддержания регулируемой газовой среды в силосах выполнена в виде газобаллонной азотной системы с редуктором давления и регулируемыми дифференциальными клапанами, причем регулируемый дифференциальный клапан, установленный на каждом силосе, имеет две управляющие полости, одна из которых сообщена с силосом, а другая с атмосферой. В модуле с герметичными металлическими силосами пневмотранспортная установка выполнена в виде всасывающей системы с силосом в качестве отделителя, при этом воздухопровод подсоединен к расположенному на крышке силоса вместе с патрубком подвода зерна патрубку отвода воздуха. В третьем варианте модуля металлические силосы, фермы их крепления к фундаменту выполнены в виде автономных цельносварных конструкций с разъемными узлами ориентации их расположения и крепления между собой, при этом их поперечные размеры не превышают 3.3,5 м и высота силосов составляет не более 12 м.

Такое конструктивное решение модуля хранения зерна в сравнении с прототипом позволяет за счет использования предложенной конструкции аэрационного устройства обеспечить надежное вентилирование всех зон насыпи зерна в силосе при применении простой его конструкции и ремонтопригодной в процессе эксплуатации силоса. Выполнение в трубах продольных щелевых отверстий позволяет упростить технологию изготовления отверстий для подвода воздуха, устранить попадание зерна в полости труб; направление отверстий в сторону днища дает возможность исключить прямое попадание зерна и пыли в полости труб, обеспечить равномерность распределения воздуха по поперечному сечению силоса и избежать невентилируемых зон, а также реализовать при необходимости аэродинамическую разгрузку зерна из силоса. Поперечные щели, выполненные на близлежащем к оси силоса и примыкающем к торцу участках труб, дают возможность реализовать эффективную подачу вентилируемого воздуха в приосевую зону и опорожнение накопившейся пыли в полостях трубы. Соотношение (1) по выбору количества труб аэрационного устройства обеспечивает соотношение возможных максимальной и минимальной длин пробега воздуха в насыпи зерна не более 1,5, что позволяет, базируясь на результатах экспериментальных исследований, достичь высокую степень вентилирования всех зон насыпи зерна в силосе. Количество труб не менее двух создает необходимую симметричность подвода воздуха (азота) в силос. Соотношение (2) дает возможность выбрать величину суммарной ширины щелевых отверстий трубы с любой из ее сторон симметрично относительно линии контакта поверхностей трубы и днища в зависимости от текущего радиуса, исходя из соображений обеспечения вентилирования массы зерна, приходящуюся на кольцевой участок длины щели, и учета неравномерности аэродинамического сопротивления на этом участке, тем самым достигается равномерность распределения воздушного потока по всей насыпи зерна в силосе. Соотношение (3) определяет условие невозможности попадания зерна в полости труб через продольные щелевые отверстия и, следовательно, позволяет сохранить в процессе эксплуатации спроектированные параметры аэрационного устройства.

Предложенная конструкция задвижки позволяет уменьшить габариты подсилосных и надсилосных сооружений, сократив материальные затраты на них и снизив энергозатраты на транспортировку зерна; обеспечить высокие эксплуатационные характеристики задвижки, поскольку вес зерна не оказывает существенного влияния на движение внутренней ее гильзы; в процессе разгрузки зерна задействовать пристеночные зерновые слои силоса, устраняя возникающее в процессе загрузки зерна самосортирование и разрушая возможную слеживаемость зерна у стенки, путем установки герметичных крышек на фланцы силоса обеспечить герметичность силоса.

Введение в металлические силосы пристеночного контура аэрационного устройства, несколько увеличивая стоимость модуля в сравнении с модулем без этого контура, позволяет с помощью предложенной простой его конструкции существенно снизить энергозатраты на вентилирование насыпи. На этапе длительного хранения зерна, практически включая лишь этот контур, устраняется влияние внешних факторов (температуры) окружающей среды и вследствие этого обеспечивается высокая сохранность зерна в наиболее подвеpженном этому влиянию пристеночном зерновом слое.

Использование одного общего вентилятора как для системы активного вентилирования, так и для ПТУ, с аэродинамической характеристикой, удовлетворяющей обеим этим системам, позволяет сократить материальные затраты на создание модуля.

Регулятор аэродинамической характеристики вентилятора, выполненный, например, в виде регулятора числа оборотов электродвигателя с тиристорными преобразователями частоты, обеспечивает поддержание рационального режима его работы в зависимости от той или иной нагрузки на вентилятор и тем самым расширяет возможности вентилятора.

Устройство обеспечения заданной циклограммы вентилирования силоса, представляющее собой автоматическую систему включения или отключения либо переключателя подачи воздуха, либо вентилятора, дает возможность реализовать в процессе подсушки зерна перемежающийся метод вентилирования, позволяющий сократить энергозатраты и время вентилирования в несколько раз.

Изготовление металлических силосов герметичными совместно с введенной в модуль системой создания и поддержания в силосах РГС позволяет реализовать в модуле временное хранение влажного зерна. Предложенная в модуле в качестве источника РГС газобаллонная азотная система проста по конструкции и достаточно доступна для крестьянских хозяйств. Регулируемый дифференциальный клапан в системе обеспечивает на стадии поддержания состава РГС в процессе хранения зерна автоматическое управление подачей азота в силос в зависимости от возникающего перепада давлений в его управляющих полостях, одна из которых сообщена с силосом, а другая с атмосферой. Возможность регулирования этого клапана позволяет осуществлять его поднастройку в процессе эксплуатации модуля на требуемую величину избыточного давления в силосе. Предохранительный клапан предназначен для стравливания газа из силоса при возникновении в нем выше заданного избыточного давления.

Герметичность металлических силосов дает возможность существенно упростить конструкцию ПТУ, выполнив ее в виде всасывающей системы, используя при загрузке зерном силоса в качестве отделителя сам силос.

Выполнение металлических силосов, ферм их крепления к фундаменту в виде автономных цельносварных конструкций с разъемными узлами ориентации их расположения и крепления между собой и выбор указанных габаритов силосов обусловлен возможностью реализации полного их изготовления и поверочных испытаний в заводских условиях с последующей их транспортировкой в готовом виде на место с помощью наиболее доступного вида транспорта: автомобильного и железнодорожного транспорта, что позволяет существенно ускорить строительство модуля в сельской местности и снизить стоимость модуля.

Названные существенные признаки модуля хранения зерна отсутствуют в прототипе, что подчеркивает новизну его конструктивного решения. Сравнивая названные выше существенные признаки предложенного модуля с признаками аналогов, сходных признаков в них не обнаружено. Это позволяет сделать вывод, что существенные признаки данного модуля, отличающие его от прототипа, обладают существенными отличиями. Достижение положительного эффекта возможно только при использовании всех названных выше существенных признаков предложенного модуля хранения зерна.

На фиг. 1 представлен вариант принципиальной схемы модуля хранения зерна с герметичными металлическими силосами и всасывающей ПТУ для транспортировки зерна; на фиг. 2 конструкция металлического силоса с аэрационным устройством (без пристеночного контура), задвижкой, термоподвеской; на фиг. 3 вид по стрелке А на фиг. 2; на фиг. 4 вид по стрелке Б на фиг. 2; на фиг. 5 сечение В-В на фиг. 2; на фиг. 6 узел I на фиг. 2; на фиг. 7 пристеночный контур аэрационного устройства; на фиг; 8 вид по стрелке Г на фиг. 7; на фиг. 9 задвижка; на фиг. 10 вид по стрелке Д на фиг. 9.

Предлагаемый модуль хранения зерна состоит из набора металлических цилиндрических силосов 1 с коническими днищами 2 и крышками 3, задвижками 4, аэрационными устройствами 5 и снабжен системой активного вентилирования насыпи зерна, включающий в себя вентилятор 6, воздухопроводы 7, переключатели 8-10, системой контроля температуры зерна в виде термоподвесок 11 с датчиками температуры и установкой для транспортировки зерна. В частности, в одном из вариантов модуля, представленном на примере трех силосов на фиг. 1, металлические силосы 1 выполнены герметичными с предохранительными клапанами 12, в модуль введена система создания и поддержания РГС в силосах 1, включающая в себя газобаллонную систему 13 с азотом, редуктор 14 давления и регулируемый дифференциальный клапан 15, причем клапан 15 имеет две управляющие полости, одна из которых сообщена с силосом 1, а другая с атмосферой, а установка для транспортировки зерна представляет собой всасывающую ПТУ, состоящую из приемного бункера (устройства) 16, материалопроводов 17 и 18, воздухопроводов 7 и 19, задвижек 20 и 21, переключателей 8-10, отделителя 22, пылеотделителя 23, вентилятора 6. При этом система активного вентилирования и ПТУ выполнены с одним общим вентилятором 6, подсоединенным через общий воздухопровод 7 к расположенному на крышке 3 силоса 1 вместе с патрубком 24 подвода зерна патрубку 25 отвода воздуха (26 люк) и включающим в свой состав регулятор его аэродинамической характеристики, например, в виде регулятора числа оборотов электродвигателя с тиристорными преобразователями частоты, и устройство обеспечения заданной циклограммы вентилирования силосов 1, представляющее собой автоматическую систему включения или отключения, например переключателя 8 подачи воздуха и подключения того или иного силоса 1. Аэрационное устройство 5 выполнено в виде ряда радиальных труб 27, введенных в силос 1, установленных равномерно по окружности на поверхность его конического днища 2 и имеющих общий наружный кольцевой коллектор 28 подвода воздуха (азота) с входными патрубками 29 и 30, при этом в трубах 27 со стороны днища 2 по обе стороны симметрично относительно линии контакта поверхностей трубы 27 и днища 2 выполнены ряды продольных щелевых отверстий 31 и на близлежащих к оси силоса 1 и примыкающих к торцу участках труб 27 со стороны днища 2 сделаны поперечные щели 32. Количество труб 27 аэрационного устройства 5, суммарная ширина щелевых отверстий 31 трубы 27, величина угла сектора зоны расположения продольных щелевых отверстий 31 соответственно определяются из соотношений (1), (2), (3). Кроме того, в металлические силосы 1 модуля введен пристеночный контур 33 аэрационного устройства 5, имеющий автономные патрубки 36 подвода воздуха и выполненный в виде кольцевого канала, образованного цилиндрической поверхностью силоса 1 и коническими поверхностями его днища 2, и дополнительно введенной в силос 1 конической обечайки 37, на которой выполнены по окружности ряды щелевых отверстий 38. Металлические силосы 1, фермы 39 их крепления к фундаменту выполнены в виде автономных цельносварных конструкций с разъемными узлами 40 ориентации их расположения и крепления между собой, при этом их поперечные размеры не превышают 3.3,5 м и высота силосов 1 составляет не более 12 м. Задвижки 4 силосов 1 выполнены в виде внешней неподвижной цилиндрическо-конической гильзы 41, закрепленной на фланце силоса 1, и внутренней подвижной цилиндрической гильзы 42, сцентрированной по цилиндрическим пояскам внешней гильзы 41 и поворачивающейся внутри нее, при этом гильзы 41 и 42 введены внутрь силоса 1 и в них изготовлен ряд боковых отверстий 43, совпадающих или перекрывающихся при вращении внутренней гильзы 42, причем внутренняя гильза 42 имеет выступ 44, соединенный через винт 45 с приводом.

Предложенный модуль хранения зерна работает следующим образом.

Зерно с помощью всасывающей ПТУ через ее приемное устройство 16, материалопровод 17, патрубок 24 подвода зерна подается в металлический силос 1, при этом патрубки 29, 30 и 36 подвода воздуха его аэрационного устройства 5, люк 26 и задвижка 4 закрыты. После заполнения силоса 1 зерном осуществляют вентилирование зерновой массы в силосе 1 с целью ее некоторой подсушки, охлаждения или для профилактики, при этом вентилирование осуществляется следующим образом. В зависимости от характера вентилирования всей зерновой массы в силосе 1 или ее пристеночного слоя соответственно открываются либо все патрубки 29, 30 и 36 подвода воздуха, либо только патрубки 36 подвода воздуха пристеночного контура 33 аэрационного устройства 5. Вентилирование в предложенном варианте модуля происходит путем отсасывания с помощью вентилятора 6 воздуха из верхней части силоса 1 через патрубок 25 отвода воздуха (переключатели 9 и 10 находятся в положении открытия каналов, соединяющих силос 1 с вентилятором 6) и воздух за счет возникающей разности давлений между атмосферным воздухом и воздухом в верхней части силосе 1 подается через патрубки 29, 30 и 36 подвода воздуха в силос 1 в аэрационное устройство 5 и далее через трубы 27 с помощью системы щелевых отверстий 31 и 32 аэрационного устройства 5 равномерно распределяется либо по всей насыпи зерна, либо в основном в пристеночной зоне силоса 1, осуществляя эффективно процесс его вентилирования в требуемых зонах. В зависимости от необходимой нагрузки: при работе в системе активного вентилирования, причем при различных высоте насыпи зерна в силосе 1, количестве одновременно вентилируемых силосов 1, при работе в системе ПТУ, вентилятор 6 с помощью регулятора его аэродинамической характеристики настраивается на рациональный режим работы в этих условиях. С целью снижения энергозатрат и ускорения процесса вентилирования в процессе подсушки зерна в модуле реализуется перемежающееся вентилирование: вентилирование зерновой массы около 10.15 мин, далее прекращается вентилирование этой массы (период отлежки зерна) в течение 10.15 мин, после чего цикл повторяется. Такой способ вентилирования при подсушке зерна в модуле осуществляется с помощью устройства обеспечения заданной циклограммы вентилирования, реализующее, например, с помощью переключателя 8 подсоединение к вентилятору 6 различных силосов 1. Разгрузка силосов 1 ведется также во всасывающем режиме: открывается задвижка 4, зерно самотеком подается в материалопропод 18, где под действием воздушного потока зерно подается в отделитель 22, в котором происходит отделение зерна от воздуха, после чего в пылеотделителе 23 воздух отделяется от пыли и далее этот поток воздуха вентилятором 6 выбрасывается в атмосферу. При этом задвижка 4 силоса 1 работает следующим образом. При совпадении отверстий 44 на внешней неподвижной и внутренней поворачивающейся гильзах 41, 42 обеспечивается разгрузка зерна из силоса 1 с максимальным его расходом, причем в процессе разгрузки зерна приходят в движение его пристеночные зерновые слои, что затрудняет протекание процесса слеживаемости зерна и частично устраняет образующееся в процессе загрузки силоса самосортирование зерна. Изменяя перекрытие боковых отверстий 43 гильз 41, 42, можно регулировать массовый расход зерна из силоса 1. Вращение внутренней гильзы 42 осуществляется путем поворота выступа 44 этой гильзы 42, обусловленного поступательным перемещением винта 45, соединенного с выступом 44 и приводимого в движение его вращением с помощью привода. При полном перекрытии отверстий 43 задвижки 4 разгрузка зерна из силоса 1 прекращается. Установка герметичной крышки на фланец входного отверстия силоса 1 позволяет обеспечить герметизацию задвижки 4 и силоса 1 через это выходное отверстие.

Хранение влажного зерна (16.20%) в модуле обеспечивается с помощью системы создания и поддержания РГС в силосе 1. Требуемый состав РГС для хранения продовольственного зерна является следующим, азота более 97.98; углекислый газ менее 1.2% кислород менее 0,5.1. После загрузки влажного зерна в силос 1 задвижка 20 закрывается, переключатель 10 находится в положении, обеспечивающем лишь сообщение силоса 1 с атмосферой, регулируемый дифференциальный клапан 15 принудительно открывается, в нижней части силоса 1 на фланец его выпускного отверстия устанавливается герметичная крышка, а патрубки 29, 30, 36 подвода воздуха аэрационного устройства 5 заглушены. Далее открывается вентиль баллона (баллонов) и азот через редуктор давления 14, открытый дифференциальный клапан 15, аэрационное устройство 5 и систему его отверстий 31, 32 под действием давления в баллоне подается в силос 1. При этом азот распространяется по насыпи зерна в "поршневом" режиме, вытесняя воздух из силоса 1 минимальным расходом азота с достижением требуемого состава РГС в нем. По истечении определенного времени, рекомендованного в документации по эксплуатации модуля, переключатель 10 полностью закрывается, а регулируемый дифференциальный клапан 15 приводится в автоматическое состояние работы. Данный дифференциальный клапан 15 обеспечивает поддержание заданного состава РГС в процессе хранения влажного зерна путем поддержания в силосе 1 избыточного давления около 250 Па. При этом регулируемый дифференциальный клапан 15 отслеживает с помощью его управляющих полостей перепад давлений между силосом 1 и атмосферой: при снижении избыточного давления в силосе 1 ниже требуемого клапан 15 открывает проходное сечение подводящей к силосу 1 магистрали азота, а азот начинает поступать в силос 1 до обеспечения заданного избыточного давления в нем, при достижении требуемого настроечного избыточного давления в силосе 1 дифференциальный клапан 15 перекрывает поступление азота в силос 1. В случае превышения давления в силосе 1 выше заданного избыточного с помощью предохранительного клапана 12 происходит стравливание избыточного азота из него. При наличии РГС влажное зерно в силосе 1 хранится от двух недель до двух месяцев в зависимости от типа зерновой культуры, ее исходной влажности и температуры. По истечении безопасного срока временного хранения зерна оно направляется либо потребителю, либо на переработку, либо на сушку с целью его последующего длительного хранения.

Таким образом, предложенный модуль хранения зерна в сравнении с прототипом позволяет повысить сохранность сухого зерна и обеспечить хранение влажного зерна, уменьшить материальные расходы на его создание и уменьшить его энергетические и эксплуатационные затраты.

Формула изобретения

1. МОДУЛЬ ХРАНЕНИЯ ЗЕРНА, состоящий из набора металлических цилиндрических силосов с коническими крышками и днищами, задвижками, аэрационными устроствами и снабженный системами активного вентилирования насыпи зерна, контроля температуры зерна и установкой для транспортировки зерна, отличающийся тем, что аэрационное устройство выполнено в виде ряда радиальных труб, введенных в силос и установленных равномерно по окружности на поверхность его конического днища и имеющих общий наружный кольцевой коллектор подвода воздуха с входными патрубками, при этом в трубах со стороны днища по обе стороны симметрично относительно линии контакта поверхностей трубы и днища выполнены ряды продольных щелевых отверстий и на близлежащих к оси силоса и примыкающих к торцу участках труб со стороны днища сделаны поперечные щели, а задвижка силосов выполнена в виде внешней неподвижной цилиндрическо-конической гильзы, закрепленной на фланце силоса, и внутренней подвижной цилиндрической гильзы, сцентрированной по цилиндрическим пояскам внешней гильзы и поворачивающейся внутри нее, при этом гильзы введены внутрь силоса и в них изготовлен ряд боковых отверстий, совпадающих или перекрывающихся при вращении внутренней гильзы, причем внутренняя гильза имеет выступ, соединенный через винт с приводом.

2. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что количество труб аэрационного устройства выбирается из соотношения
n_тр≥ 2πR/h_цил, но не менее 2,
где R - радиус внутренней цилиндрической поверхности силоса;
h_цил - высота цилиндрического участка силоса,
а суммарная величина ширины щелевых отверстий трубы с любой из ее сторон симметрично относительно линии контакта поверхностей трубы и днища в зависимости от текучего радиуса определяется из соотношения



l_i,i+1= h_цил+(R-r_i,i+1)(tgα+tgβ);
δ_щi,δ_щi+1- суммарная величина ширины щелевых отверстий соответственно на текучем радиусе r_i-го r_i+1-го сечений;
q - удельная величина воздуха;
ρ_з - насыпная плотность зерна;
α - угол конического днища относительно горизонтальной плоскости;
b - угол естественного откоса зерна;
a, b - эмпирические коэффициенты, характеризующие аэродинамическое сопротивление зернового слоя, например, для пшеницы a = 2320 Н · с²/м⁴, b = 14470 Н · с²/м⁵, для подсолнечника a = 1770 Н · с/м⁴; b = 17000 Н · с/м⁵;
кроме того, продольные щелевые отверстия выполнены в нижнем секторе трубы, величина угла которого, полученного в поперечном сечении трубы, перпендикулярном ее оси, и образованного между осью сечения, перпендикулярной плоскости, проведенной через прямую контакта поверхностей трубы и днища по касательной к конической поверхности днища, и прямой, проходящей через центр поперечного сечения и точкой этого сечения, принадлежащей наиболее удаленной на наружной поверхности от днища от кромки отверстия, находится из следующего соотношения:


δ_щ - ширина отдельного продольного щелевого отверсия:
δ_ст - толщина стенки трубы.

3. Модуль по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в металлические силосы введен пристеночный контур аэрационного устройства, имеющий автономные патрубки подвода воздуха и выполненный в виде кольцевого канала, образованного цилиндрической поверхностью силоса и коническими поверхностями его днища, и дополнительно введенной в силос конической обечайки, на которой выполнены по окружности ряды щелевых отверстий.

4. Модуль по пп.1 - 3, отличающийся тем, что установка для транспортировки зерна выполнена в виде пневмотранспортной установки с одним общим с системой активного вентилирования вентилятором.

5. Модуль по пп.1 - 4, отличающийся тем, что вентилятор снабжен регулятором его аэродинамической характеристики.

6. Модуль по пп.1 - 3, отличающийся тем, что система активного вентилирования модуля снабжена устройством обеспечения заданной циклограммы вентилирования силосов.

7. Модуль по пп.1 - 3, отличающийся тем, что металлические силосы выполнены герметичными с предохранительными клапанами и в модуль введена система соединения и поддержания регулируемой газовой среды в силосах, при этом система создания и поддержания гранулируемой газовой среды в силосах выполнена в виде газобалонной азотной системы с редуктором давления и регулируемыми дифференциальными клапанами, причем регулируемый дифференциальный клапан, установленный на каждом силосе, имеет две управляющие полости, одна из которых сообщена с силосом, а другая - с атмосферой.

8. Модуль по пп.1 - 3, 7, отличающийся тем, что пневмотранспортная установка выполнена в виде всасывающей системы с силосом в качестве отделителя, при этом воздухопровод подсоединен к расположенному на крышке силоса вместе с патрубком подвода зерна патрубку отвода воздуха.

9. Модуль по пп.1 - 3, отличающийся тем, что металлические силосы, фермы их крепления к фундаменту выполнены в виде автономных цельносварных конструкций с разъемными узлами ориентации их расположения и крепления между собой, при этом их поперечные размеры не превышают 3 - 3,5 м и высота силосов составляет не более 12 м.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10