Устройство для пневматического разделения сыпучих материалов

Изобретение относится к воздушным сепараторам, широко применяющимся для очистки зерна от легких примесей на зерноперерабатывающих предприятиях и пунктах послеуборочной обработки зерна в хозяйствах. Устройство для пневматического разделения сыпучих материалов включает цилиндрический корпус с расположенной в верхней части корпуса и коаксиально ему подготовительной камерой, образованной группой концентрических полых цилиндров, образующих ступенчатую поверхность с кольцевыми щелевыми зазорами, расположенную внутри нее вставку, состоящую из двух жестко соединенных между собой частей, установленных с возможностью вертикального перемещения, нижняя часть вставки выполнена в виде усеченного конуса, расположенного большим основанием вниз, сопряженного с пневмосепарирующим каналом, ограниченным воздухораспределительной сеткой, входной патрубок, соединенный тангенциально с подготовительной камерой, приемник легких примесей, расположенный в корпусе под подготовительной камерой и соединенный с вентилятором, приемник основной фракции зерна, расположенный в нижней части корпуса. При этом подготовительная камера заключена в вертикальный цилиндрический кожух, образующий ее наружную поверхность и в своей нижней части щелевой зазор с большим основанием усеченного конуса вставки, а в верхней части снабженный крышкой, имеющей центральное отверстие и к которой закреплен верхний полый цилиндр подготовительной камеры, ступенчатая поверхность которой образует ее внутреннюю поверхность и выполнена сужающейся вниз. Верхняя часть вставки выполнена в виде цилиндра, установленного в колпаке цилиндрического корпуса устройства. Технический результат - повышение эффективности очистки зерна и уменьшение поперечного габаритного размера пневмосепарирующего устройства. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к воздушным сепараторам, широко применяющимся для очистки зерна от легких примесей на зерноперерабатывающих предприятиях и пунктах послеуборочной обработки зерна в хозяйствах.

Имеется производственный сепаратор РЗ-БСД, применяемый для очистки зерна от легких примесей в технологической линии подготовки зерна на мельницах с пневматическим транспортом и имеющий приемный патрубок, колпак с отражателем, распределитель и пневмосепарирующий канал кольцевого сечения в поперечном разрезе (см. Г.Е.Птушкина, Л.И.Товбин. Высокопроизводительное оборудование мукомольных заводов. М.: ВО “Агропромиздат”, 1987. С.33-37).

Недостатками производственного сепаратора являются: приемный патрубок устройства направляет воздушный поток с поступающим зерном на распределитель с помощью отражателя и воронки, что не обеспечивает равномерность распределения поступающего зернового материала на распределителе и, следовательно, равномерной подачи в пневмосепарирующий канал; воздух вместе с зерном в виде зерновоздушной смеси поступает во внешний канал кольцевого сечения и в его нижней части в момент отхода от слоя за ограниченное время движения на небольшом участке попутного движения не успевает выделить легкие примеси и унести из слоя вверх в пневмосепарирующий канал, а обрабатываемый зерновой материал продолжает движение слоем вниз по узкому каналу кольцевого сечения и подвергается незначительной обработке встречным потоком воздуха, при котором практически исключена возможность выноса легких примесей против основного потока зерна, составляющего обычно 95-98% от количества исходной смеси. Низкая эффективность очистки зерна в вертикальном пневмосепарирующем канале при обработке встречным воздушным потоком (в режиме противоточной обработки) и возможность ее повышения обработкой поперечным потоком воздуха обоснованы в работе Урханова Н.А. “Интенсификация послеуборочной обработки и очистки зерна от примесей по длине”, - Улан-Удэ, научное издание ВСГТУ, 1999, 319 с. В результате указанных недостатков производственный воздушный сепаратор не обеспечивает достаточную эффективность очистки зерна, которая составляет 93,5% (см. стр.36 - Г.Е.Птушкина, Л.И.Товбин) по данным испытаний при влажности зерна 14%, и значительно снижается уже при влажности 16%, как показывают результаты наших исследований.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является устройство для пневматического разделения сыпучих материалов, которое состоит из цилиндроконического корпуса с подготовительной камерой, выполненной из концентрично расположенных ступенчато друг над другом с образованием кольцевых щелей полых цилиндров, расширяющихся в направлении движения зерна к нижнему основанию. Внутри подготовительной камеры установлены неподвижный цилиндр и подвижная коническая вставка, выполненная из двух жестко соединенных между собой усеченных конусов, расположенных коаксиально большими основаниями вниз. Вставка установлена с возможностью вертикального перемещения и входа в цилиндр. Нижняя цилиндрическая поверхность подготовительной камеры сопряжена с коническим пневмосепарирующим каналом, ограниченным конической сеткой. Коническая часть корпуса является приемником основной фракции зерна. В центре конической части корпуса установлен приемник для легких примесей (см. авт. св. №1651998 А1, М.Кл. В 07 В 7/01, 1991).

Однако это устройство, обеспечивая устранение недостатков вышеприведенного производственного воздушного сепаратора, имеет существенные недостатки, которые влияют на снижение эффективности очистки зерна из-за того, что переход воздуха из подготовительной камеры наружу в корпус устройства происходит непосредственно через слой зернового материала, вращающегося по расширяющейся ступенчато-щелевой конической поверхности, через кольцевые щели, что создает вероятность уноса мелких легких примесей воздухом, используемым потом для продувания и очистки зерна в пневмосепарирующем канале. Кроме этого, расширяющиеся ступенчато-щелевые и ситовые конические поверхности соответственно подготовительной камеры и пневмосепарирующего канала способствуют увеличению поперечного габаритного размера устройства.

Таким образом, технической задачей предлагаемого изобретения является разработка устройства для пневматического разделения сыпучего материала, которое обеспечивало бы повышение эффективности очистки зерна и уменьшение его поперечного габаритного размера.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в отделении воздуха от потока зерна, образовании воздушного потока без мелких легких примесей и интенсивной обработке зернового слоя в поперечном направлении в пневмосепарирующем канале, а также в уменьшении поперечного габаритного размера устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для пневматического разделения сыпучих материалов, включающем цилиндрический корпус с расположенной в верхней части корпуса и коаксиально ему подготовительной камерой, образованной группой концентрических полых цилиндров, образующих ступенчатую поверхность с кольцевыми щелевыми зазорами, расположенную внутри нее вставку, состоящую из двух жестко соединенных между собой частей, установленных с возможностью вертикального перемещения, нижняя часть вставки выполнена в виде усеченного конуса, расположенного большим основанием вниз, сопряженного с пневмосепарирующим каналом, ограниченным воздухораспределительной сеткой, питающий патрубок, соединенный тангенциально с подготовительной камерой, приемник легких примесей, расположенный в корпусе под подготовительной камерой и соединенный с вентилятором, приемник основной фракции зерна, расположенный в нижней части корпуса, согласно изобретению подготовительная камера заключена в вертикальный цилиндрический кожух, образующий ее наружную поверхность и в своей нижней части щелевой зазор с большим основанием усеченного конуса вставки, а в верхней части снабженным крышкой, имеющей центральное отверстие и к которой закреплен верхний цилиндр подготовительной камеры, ступенчатая поверхность которой образует ее внутреннюю поверхность и выполнена сужающейся вниз, при этом верхняя часть вставки выполнена в виде цилиндра, установленного в колпаке цилиндрического корпуса устройства. Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что воздухораспределительная сетка выполнена в виде цилиндра, установленного соосно и соединенного верхним торцом с цилиндрическим кожухом подготовительной камеры, при этом под камерой в пневмосепарирующем канале в центре коаксиально расположены приемные патрубки для легких относов и легких примесей, образуя отверстия кольцевого сечения с возможностью изменения уровня установки кромки кольцевого отверстия приемного патрубка для легких относов, причем входное отверстие приемного патрубка для легких примесей установлено на уровне или ниже основания усеченного конуса вставки.

Отличительными признаками предлагаемого устройства от известного являются следующие:

- новая форма выполнения подготовительной камеры, а именно камера снабжена периферийным цилиндрическим кожухом, крышкой с центральным отверстием и касательно установленным входным патрубком, а ступенчато-щелевая поверхность ее выполнена сужающейся вниз и расположена в центре камеры;

- новая форма выполнения вставки, а именно в виде жестко связанных между собой цилиндра и усеченного конуса;

- новое расположение приемных патрубков для легких относов и легких примесей, а именно они расположены в центре пневмосепарирующего канала под усеченным конусом вставки, образуя отверстия кольцевого сечения;

- новое выполнение воздухораспределительной сетки, а именно в форме цилиндра.

Новое конструктивное исполнение подготовительной камеры обосновано тем, чтобы обеспечить сначала отделение воздуха из потока зерновоздушной смеси во внутреннее пространство камеры, расширяющееся за счет сужения ступенчато-щелевой конической поверхности в направлении к нижнему основанию, а потом через щели ступенчатой поверхности воздух проходит в ее внутреннее пространство: в связи с расширением сечения камеры и отвода воздуха через щели ступенчатой поверхности при движении зерна вниз уменьшается скорость воздушного потока в камере, что создает благоприятные условия для отделения воздуха от потока зерна в нижней части камеры и способствует равномерному распределению и подаче зерна в пневмосепарирующий канал, следовательно, способствует повышению эффективности его очистки от легких примесей поперечным потоком воздуха; вертикальное перемещение зернового слоя вниз по внутренней поверхности цилиндрического кожуха и воздухораспределительной сетки пневмосепарирующего канала обеспечивает благоприятное начальное условие для отклонения и последующего транспортирования легких частиц потоком воздуха в направлении центрально расположенных отверстий приемных патрубков для легких относов и примесей, повышает эффективность очистки зерна и способствует уменьшению поперечных габаритных размеров устройства.

Результаты предварительного исследования и ориентировочных расчетов показывают, что увеличение эффективности очистки зерна на предлагаемом устройстве составляет 6-8% в зависимости от влажности и засоренности исходного зернового материала, а уменьшение поперечного габаритного размера устройства происходит до 20% при одинаковых режимных параметрах работы и производительности очистки зерна по сравнению с известным устройством.

Таким образом, новая совокупность конструктивного исполнения подготовительной камеры и пневмосепарирующего канала, находящиеся во взаимосвязи друг с другом, обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности очистки зерна и уменьшении поперечного габаритного размера устройства.

Сравнение предлагаемого устройства с другими известными техническими решениями из уровня техники по патентной и научной документации позволило установить, что авторами не выявлены решения, включающие совокупность признаков, сходных и эквивалентных заявляемым. Это позволяет сделать вывод о соответствии предложения критериям “новизна” и “изобретательский уровень”.

Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежами, где на чертеже схематично изображено устройство в поперечном разрезе с указанием основных узлов, деталей и схемы поступления зерновоздушной смеси и ее разделения и очистки.

Предлагаемое устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, в верхней части которого и коаксиально ему расположена подготовительная камера 2, заключенная в вертикальный цилиндрический кожух 3, образующего наружную (периферийную) поверхность камеры 2. Камера 2 образована группой концентрических полых цилиндров 4, образующих ступенчатую поверхность с кольцевыми щелевыми зазорами, при этом ступенчатая поверхность выполнена сужающейся вниз и расположена в центре камеры 2. Внутри подготовительной камеры 2 установлена цилиндрическо-коническая вставка, состоящая из двух жестко соединенных между собой усеченного конуса 5 и цилиндра 6. Верхняя часть вставки - цилиндр 6 установлен в колпаке 7 цилиндрического корпуса 1, а нижняя часть вставки - конус 5 установлен большим основанием вниз, поверхность которого в нижней части образует продолжение ступенчатой поверхности камеры 2. Вставка установлена с возможностью вертикального (осевого) перемещения для регулировки выпускного (питающего) щелевого зазора 8, образуемого между основанием конуса 5 и нижним торцом цилиндрического кожуха 3. В верхней части кожух 3 снабжен крышкой 9, к которой жестко закреплен верхний полый цилиндр 4 подготовительной камеры 2. Крышка 9 камеры 2 имеет центральное отверстие 10, через которое внутреннее пространство ступенчато-щелевой поверхности сообщается с горизонтальным каналом 11, образуемым между крышкой 9 и колпаком 7 корпуса. Горизонтальный канал 11 в радиальном направлении над крышкой сообщается с вертикальным каналом 12 кольцевого сечения, который соединен с пневмосепарирующим каналом 13, сопряженным с большим основанием конуса 5. Пневмосепарирующий канал 13 в периферии ограничен цилиндрической воздухораспределительной сеткой 14, установленной соосно и соединенной верхним торцом с цилиндрическим кожухом 3 камеры 2. Высота Н сетки 14 равна высоте пневмосепарирующего канала 13. В центре канал 13 снабжен коаксиально установленными под усеченным конусом 5 приемными патрубками для легких относов 15 и легких примесей 16, образующими отверстие 17 кольцевого сечения с возможностью изменения уровня установки кольцевого отверстия патрубка 15 с помощью механизма 18. Приемный патрубок 16 для приема легких примесей установлен плоскостью отверстия 19 на уровне или ниже основания полого конуса 5 вставки и соединен посредством воздухопровода с циклоном - разгрузителем 20 легких примесей, установленным на бункере 21, и вентилятором 22. Приемный патрубок 15 для легких относов (битые зерна и их хлопья, семена дикорастущих растений и т.д.) внизу снабжено выгрузным затвором 23, а для выпуска очищенного зерна устройство снабжено выпускным отверстием со шлюзовым затвором 24. Устройство также снабжено входным патрубком 25, соединенным тангенциально с камерой 2 и расположенным под входным углом β к горизонту.

Устройство для пневматического разделения сыпучих материалов работает следующим образом.

Исходный зерновой материал, подлежащий очистке от легких примесей, поступает от пневмотранспортной сети через входной патрубок 25 в корпус 1 в подготовительную камеру 2, где, вращаясь за счет входной касательной скорости, опускается по поверхности стенки цилиндрического кожуха 3. При этом под действием центробежной силы от вращения по цилиндрической поверхности кожуха 3 происходит расслоение зернового материала, выделение легких примесей на поверхность слоя и отделение воздуха от зерно-воздушной смеси в пространство камеры 2, откуда воздух через кольцевые щели переходит во внутреннюю полость ступенчатой поверхности камеры 2. Зерновой слой в нижней части камеры 2 проходит через выпускной (питающий) зазор 8 в пневмосепарирующий канал 13.

Воздух из внутренней полости ступенчатой поверхности подготовительной камеры 2 проходит через отверстие 10 крышки 9 и канал 11 к вертикальному каналу 12 кольцевого сечения, который направляет воздушный поток к пневмосепарирующему каналу 13. Дополнительный аспирационный поток воздуха в канале создается снизу из щелей, образованных в посадочном соединении цилиндрической части приемного патрубка 15 для легких относов в корпусе. Кромку кольцевого отверстия 17 регулируют с помощью механизма 18 в вертикальном направлении для настройки оптимальной эффективности очистки зерна. Отверстие 19 патрубка 16 для легких примесей устанавливают на уровне или ниже нижнего основания конуса 5 вставки, образующего выпускной (питающий) зазор 8 кольцевого сечения для выпуска (подачи) зернового слоя из камеры 2 в пневмосепарирующий канал 13. Величина зазора устанавливается по высоте зернового слоя при заданной производительности и способствует отделению воздуха от слоя в пространство камеры 2, а потом его переходу через щелевые отверстия ступенчато-щелевой поверхности в ее внутреннюю полость, откуда воздух через центральное отверстие 10 в крышке камеры 2 и систему воздухопроводящих каналов 11 и 12 направляется через сетку 14 в пневмосепарирующий канал 13 и обдувает зерновой слой, опускающийся по сетке. Воздушный поток, проходя через слой зерна, захватывает и уносит находящиеся в его верхней части легкие примеси в сторону патрубка 16, а очищенное зерно спускается к нижней части корпуса 1 и выводится из него через шлюзовый затвор 24.

Отверстие 19 приемного патрубка 16 для легких примесей через систему воздуховодов соединяется с циклоном - разгрузителем 20 легких примесей, установленным на бункере 21, а вентилятор 22 поддерживает необходимое разрежение в патрубке 16, следовательно, позволяет создавать нужную скорость воздушного потока в пневмосепарирующем канале и обеспечивает максимальную эффективность обработки и очистки зерна от легких примесей.

Легкие примеси из циклона-разгрузителя 20 выгружаются в бункер-накопитель отходов, на котором он закреплен флянцем нижнего отверстия.

Таким образом, конструктивное исполнение и технологический процесс работы предлагаемого устройства для пневматического разделения сыпучих продуктов существенно отличаются от известного, обеспечивают повышение эффективности очистки зерна и уменьшение поперечного габаритного размера пневмосепарирующего устройства путем применения рациональных схем конструктивного исполнения основных элементов подготовительной камеры и пневмосепарирующего канала, технологии отделения воздуха от потока зерна, образования воздушного потока и интенсивной обработки зернового слоя в поперечном направлении в пневмосепарирующем канале. Предлагаемое устройство обеспечивает повышение эффективности очистки зерна от легких примесей на 6...8% и уменьшение поперечного размера до 20% в сравнении с известным устройством.

1. Устройство для пневматического разделения сыпучих материалов, включающее цилиндрический корпус с расположенной в верхней части корпуса и коаксиально ему подготовительной камерой, образованной группой концентрических полых цилиндров, образующих ступенчатую поверхность с кольцевыми щелевыми зазорами, расположенную внутри нее вставку, состоящую из двух жестко соединенных между собой частей, установленных с возможностью вертикального перемещения, нижняя часть вставки выполнена в виде усеченного конуса, расположенного большим основанием вниз, сопряженного с пневмосепарирующим каналом, ограниченным воздухораспределительной сеткой, входной патрубок, соединенный тангенциально с подготовительной камерой, приемник легких примесей, расположенный в корпусе под подготовительной камерой и соединенный с вентилятором, приемник основной фракции зерна, расположенный в нижней части корпуса, отличающееся тем, что подготовительная камера заключена в вертикальный цилиндрический кожух, образующий ее наружную поверхность и в своей нижней части щелевой зазор с большим основанием усеченного конуса вставки, а в верхней части снабженный крышкой, имеющей центральное отверстие и к которой прикреплен верхний полый цилиндр подготовительной камеры, ступенчатая поверхность которой образует ее внутреннюю поверхность и выполнена сужающейся вниз, при этом верхняя часть вставки выполнена в виде цилиндра, установленного в колпаке цилиндрического корпуса устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что воздухораспределительная сетка выполнена в виде цилиндра, установленного соосно и соединенного верхним торцом с цилиндрическим кожухом подготовительной камеры, при этом под усеченным конусом вставки в пневмосепарирующем канале в центре коаксиально расположены приемные патрубки для легких относов и легких примесей, образуя отверстия кольцевого сечения с возможностью изменения уровня установки кольцевого отверстия приемного патрубка для легких относов, причем входное отверстие приемного патрубка для легких примесей установлено на уровне или ниже основания усеченного конуса вставки.