Воздушный сепаратор для очистки зерна

Изобретение относится к воздушным сепараторам, применяющимся для очистки зерна от легких примесей на зерноперерабатывающих предприятиях и зерноочистительно-сушильных комплексах в хозяйствах. Воздушный сепаратор для очистки зерна содержит загрузочный бункер с питающей трубой и питающим устройством с распределителем зерносмеси, пневмосепарирующий канал, осадочную камеру со шлюзовым затвором и приемно-выводящее устройство для легких примесей и относов. Питающее устройство выполнено в виде приемно-распределительного канала, образованного между коническо-цилиндрическим колпаком и коаксиально установленной под ним коническо-цилиндрической вставкой, обращенной основанием цилиндрической части вниз, распределитель зерносмеси выполнен в виде рассекателя, установленного острием в центре отверстия питающей трубы в месте ее соединения с колпаком, а основанием - на вершине конической части вставки. Пневмосепарирующий канал расположен соосно под основанием вставки и в периферии ограничен воздухораспределительной сеткой, соединенной верхним торцом с колпаком и нижним с осадочной камерой и образующей с наружной стороны зазор кольцевого сечения с цилиндрическим кожухом, установленным на осадочной камере и соединенным верхним торцом с основанием коническо-цилиндрического колпака. Приемно-выводящее устройство для легких примесей и относов выполнено в виде патрубков, коаксиально установленных в центральной части пневмосепарирующего канала под основанием вставки, причем патрубок для приема относов установлен с возможностью регулирования высоты установки кромки его отверстия кольцевого сечения, образованного вокруг патрубка для приема легких примесей. Технический результат - повышение эффективности очистки зерна от легких примесей, а также снижение энергоемкости технологического процесса. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к воздушным сепараторам, применяющимся для очистки зерна от легких примесей на зерноперерабатывающих предприятиях и зерноочистительно-сушильных комплексах в хозяйствах.

Известен производственный воздушный сепаратор А1-БДА, применяющийся в технологической линии очистки зерна с внутрицеховым механическим транспортом и имеющий приемную трубу, клапан, пневмосепарирующий канал, выходной канал для очищенного зерна и канал для отвода легких примесей в осадочную камеру, (см. А.Я.Соколов Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна. - М.: Колос, 1984. С.60...63).

Недостатками производственного сепаратора являются следующие:

исходная зерновая смесь поступает в пневмосепарирующий канал из приемной трубы массивным (толстым) потоком по ширине канала и из-за этого плохо подвергается воздействию воздушного потока, если при наличии щитка для разрыхления слоя на этапе повторного продувания воздухом; обработка слоя зерна в сепараторе происходит ниже торцевой части пневмосепарирующего канала, где скорость воздуха меньше, чем в самом канале, и не обеспечивается необходимая интенсивность обработки зернового потока воздухом, а рабочая скорость воздуха в канале обеспечивает только надежное транспортирование неполностью выделившихся легких примесей и попавших в вертикальный канал; сепаратор обеспечивает аспирацию и выделяет только легкие примеси и не отделяет легкие относы (щуплые, битые зерна и легкие семена сорных растений) из зернового материала; нет устройств для регулирования эффективности очистки зерна. В результате имеющихся недостатков производственные воздушные сепараторы не обеспечивают необходимую эффективность и качество очистки зерна, создают необходимость повторной очистки зерна воздухом.

Анализ результатов научных исследований и опытно-конструкторских разработок показывает, что наиболее эффективным является конструкция пневмосепарирующего канала с кольцевым поперечным сечением и подача исходного материала тонким слоем по замкнутой линии (по длине окружности) кольцевого щелевого канала питающего устройства. Эффективность такого пневмасепарирующего канала объясняется тем, что обрабатываемый материал двигается в определенном направлении сплошным и равномерным тонким слоем и обрабатывается воздушным потоком в поперечном направлении в равных условиях и режиме отклонения легких частиц от основного потока, четко разделяется по аэродинамическим свойствам (Н.А.Урханов. Интенсификация послеуборочной обработки и очистки зерна от примесей по длине: научное издание ВСГТУ-Улан-Удэ, 1999. С.119...120).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому воздушному сепаратору является пневмосепаратор для очистки зерна от примесей, содержащий загрузочный бункер с питающей трубой, осадочную камеру со шлюзовым затвором, воронкообразный разбрасыватель (распределитель зерносмеси) с приводом - питающее устройство, обращенное меньшим основанием вниз, пневмосепарирующий канал, устройства для приема и выгрузки зерна и легких примесей (см. авт. св. №1147449 А, М.кл. В 07 В 7/08, 1985).

Это устройство, обеспечивая совершенствование конструкции пневмосепарирующего канала в форме кольцевого сечения в его поперечном сечении и технологического процесса очистки зерна от тяжелых примесей (гальки) путем обработки тонкослойного потока обрабатываемого материала вертикальным потоком воздуха в поперечном направлении, является энергоемким в сравнении с производственным воздушным сепаратором из-за того, что центробежная подача исходного материала тонким слоем в пневмосепарирующий канал осуществляется быстровращающимся центробежным воронкообразным разбрасывателем, приводимым от индивидуального привода, и сквозная обработка слоя зерна в канале производится воздушным потоком в поперечном направлении при скорости воздуха v_в≥18 м/с, достаточной для транспортирования зерна вверх по каналу для отделения от тяжелой примеси - гальки, т.е. сепаратор работает эффективно в режиме пневматического транспортирования зерна вверх и осаждения тяжелых примесей вниз в канале.

При переходе на режим очистки исходного материала от легких примесей фракция основного зерна (в количестве 90...95%) опускается вниз против воздушного потока, скорость которого обычно меньше скорости витания зерна и больше - примесей, уносимых воздухом в осадочную камеру. Движение потока основной массы обрабатываемого материала в известном сепараторе против направления встречного потока воздуха, как известно, снижает эффективность очистки зерна от легких примесей в пневмосепарирующем канале: легкие примеси увлекаются основным потоком обрабатываемого материала и не успевают отделиться воздухом.

Таким образом, технологической задачей предлагаемого изобретения является разработка воздушного сепаратора, который обеспечил бы снижение энергоемкости технологического процесса в пневмосепарирующем канале сепаратора и повышение эффективности очистки зерна от легких примесей.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в интенсивной обработке тонкослойного исходного зернового материала потоком воздуха в поперечном направлении в пневмосепарирующем канале со скоростью, меньшей скорости витания зерна, обеспечивающей снижение энергоемкости воздушной обработки зерна в канале в два и более раза, и повышение эффективности его очистки от легких относов и примесей.

Указанный технический результат достигается тем, что в воздушном сепараторе, содержащем загрузочный бункер с питающей трубой и питающим устройством с установленным на вертикальном вращающемся валу распределителем зерносмеси, а также пневмосепарирующий канал, осадочную камеру со шлюзовым затвором и приемно-выводящие устройства для легких примесей, согласно изобретению питающее устройство выполнено в виде приемно-распределительного канала, образованного между коническо-цилиндрическими поверхностями коаксиально установленных колпака и под ним вставки, обращенной основанием цилиндрической части вниз, распределитель зерносмеси выполнен в виде рассекателя, установленного острием в центре отверстия питающей трубы в месте ее соединения с колпаком, а основанием - на вершине конической части вставки, при этом пневмосепарирующий канал расположен соосно под основанием вставки и в периферии ограничен цилиндрической воздухораспределительной сеткой, соединенной верхним торцом с колпаком и нижним - с осадочной камерой и образующей с наружной стороны зазор кольцевого сечения с цилиндрическим кожухом, установленным на осадочной камере и соединенным верхним торцом с основанием коническо-цилиндрического колпака.

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что в центральной части пневмосепарирующего канала под основанием вставки установлены патрубки для приема легких примесей и относов, причем последний имеет отверстие кольцевого сечения, образованное вокруг первого, и установлен с возможностью изменения высоты установки плоскости его отверстия.

Отличительными признаками предлагаемого воздушного сепаратора от известного являются:

- новое конструктивное исполнение питающего устройства, а именно в виде приемно-распределительного канала, образованного между коническо-цилиндрическими поверхностями коаксиально установленных сверху колпака и под ним вставки, обращенной основанием цилиндрической части вниз к пневмосепарирующему каналу;

- новая конструктивная форма выполнения пневмосепарирующего канала, а именно в виде рабочего пространства под основанием вставки, ограниченного в периферии соосно установленной и сопряженной с колпаком цилиндрической воздухораспределительной сеткой, а в центральной части - коаксиально установленными под вставкой стенками приемных патрубков для легких относов и примесей:

- новое расположение и форма воздухопроводящего канала, а именно с наружной стороны воздухораспределительной сетки в виде зазора кольцевого сечения, образуемого под стенкой цилиндрического кожуха, соединенного верхним торцом к основанию колпака, и имеющего соответствующее открытое входное отверстие с нижнего торца;

- новое расположение и форма приемного патрубка для отвода воздуха и легких примесей из пневмосепарирующего канала, расположенного в его центре отверстием под основанием вставки колпака корпуса, образующего с наружной стороны кольцевое сечение отверстия приемного патрубка для легких относов с возможностью регулирования высоты установки плоскости его отверстия.

Новое конструктивное исполнение питающего устройства обеспечивает с помощью рассекателя и вставки распределение потока исходного материала, поступающего из питающей трубы в колпак корпуса сепаратора, и направление его слоем уменьшающейся толщины в радиальном направлении по приемно-распределительному каналу в поле гравитационных сил во внутреннюю поверхность цилиндрической воздухораспределительной сетки. Обработка падающего по сетке тонкослойного материала происходит потоком воздуха в поперечном направлении из периферии к центру, в сторону минимального размера зернового слоя, нахождения и отделения легких относов и примесей в приемно-выводящие патрубки сепаратора. Уменьшение толщины распределенного в направлении приемно-распределительного канала зернового слоя происходит в результате увеличения расширяющейся площади к основанию конической поверхности канала, а процесс расслоения слоя и их уноса воздухом происходит вытеснением инерционными силами при изменении направления движения слоя с конической поверхности на цилиндрическую. Расположение легких примесей к поверхности слоя и обработка тонкослойного зернового потока воздухом в поперечном направлении из периферии к центру обеспечивает эффективность отделения и транспортирования легких относов и примесей к отверстиям соответствующих центрально расположенных приемных патрубков: при движении к центру после отделения примесей уменьшается площадь сечения канала и происходит увеличение скорости потока воздуха для их транспортирования.

Результаты анализа исследовательских работ и расчетов показывают, что затраты энергии на очистку зерна снижаются значительно, например, при уменьшении скорости воздушного потока от величины, необходимой для отделения зерна от тяжелых примесей его транспортированием вверх по вертикальному пневмосепарирующему каналу как в известном пневмосепараторе, до ее значения, меньшего скорости витания зерна и достаточного для его очистки и отвода мелких примесей в поперечном направлении к отверстиям приемных патрубков в канале предлагаемого сепаратора. При этом повышается эффективность очистки зерна в среднем на 6% в сравнении с известным сепаратором за счет увеличения высоты Н подачи воздушного потока через воздухораспределительную сетку и обработки падающего по ее поверхности тонкослойного материала в поперечном направлении и выделения легких примесей методом отклонения от основного потока зерна и их уноса воздухом к центру в отверстия приемных патрубков (Н.А.Урханов Интенсификация послеуборочной обработки и очистки зерна от примесей по длине. - Улан-Удэ: Научное издание ВСГТУ, 1999 - 318 с.).

Таким образом, новая совокупность конструктивного исполнения питающего устройства и пневмосепарирующего канала, воздухоподводящего и отводящего каналов и устройств для легких относов и примесей, находящихся во взаимосвязи друг с другом, обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в уменьшении энергоемкости процесса обработки материала и повышении эффективности очистки зерна от легких примесей в предлагаемом воздушном сепараторе.

Сравнение предлагаемого воздушного сепаратора с другими известными техническими решениями из уровня техники по патентной и научно-технической документации позволило установить, что авторами не выявлены решения, включающие совокупность признаков, сходных и эквивалентных заявленным. Это позволяет сделать вывод о соответствии предложения критериям «новизны» и «изобретательский уровень».

Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежами, где на чертеже схематично изображен предлагаемый сепаратор в продольном разрезе с указанием основных узлов, деталей и схемы поступления исходного зернового материала, его поступления в пневмосепарирующий канал и обработка воздушным потоком, разделения смеси и образования фракций очищенного зерна и легких относов и примесей, их направления в соответствующие приемно-выводные устройства.

Предлагаемый сепаратор состоит из осадочной камеры 1, на которой установлен цилиндрический кожух 2 с образованием зазора 3 кольцевого сечения. Кожух 2 фланцем верхнего торца соединен с основанием коническо-цилиндрического колпака 4, который наверху конической части имеет центральное отверстие, соединенное с бункером 5 посредством питающей трубы 6. В центре отверстия питающей трубы 6 в месте ее соединения с колпаком 4 установлен острием рассекатель 7, закрепленный основанием на вершине коническо-цилиндрической вставки 8, которая установлена коаксиально под колпаком 4 основанием цилиндрической части вниз и образует с ним приемно-распределительный канал 9 соответствующей формы, соединяющий питающую трубу 6 с пневмосепарирующим каналом 10, который расположен соосно под основанием вставки 8 и в периферии ограничен цилиндрической воздухораспределительной сеткой 11. Сетка 11 с наружной стороны соединена верхним торцом с колпаком 4 и нижним с осадочной камерой 1, образуя зазор 3 кольцевого сечения с кожухом 2. В центральной части пневмосепарирующего канала 10 установлены приемные патрубки для легких относов 12 и примесей 13, последний своим отверстием установлен под основанием вставки 8 и соединен посредством воздуховодов 14 с циклоном-разгрузителем 15, на котором установлен вентилятор 16, закрепленным на бункере 17 для легких примесей.

Вокруг патрубка 13 образовано кольцевое отверстие приемного патрубка 12 для легких относов, установленное с возможностью изменения высоты установки плоскости его отверстия с помощью рычага 18 регулятора. Клапан 19 служит для выпуска легких относов из приемника, шлюзовой затвор 20 - для выпуска очищенного зерна из сепаратора.

Воздушный сепаратор для очистки зерна от легких примесей работает следующим образам. Исходный материал из бункера 5 с установившимся потоком поступает через питающую трубу 6 в коническо-цилиндрический колпак 4 сепаратора и с помощью рассекателя 7 распределяется по конической поверхности вставки 8 в приемно-распределительный канал 9, обеспечивающий поступление распределенного и тонкослойного материала в пневмосепарирующий канал 10 по воздухораспределительной сетке 11. Поступающий материал продувается воздушным потоком через сетку в поперечном направлении к центру при скорости воздуха - V, меньшей скорости V_B витания зерна, т.е. V<V_в или V=(0,5...0,8) V_в, достаточной для отделения легких относов и примесей в поперечном направлении и их уноса в соответствующие приемные патрубки 12 и 13, при этом обеспечивается обработка зерна по всей высоте Н сетки, а отделившиеся легкие относы по определенной траектории полностью попадают в кольцевое отверстие патрубка 12, уровень установки которого исключает попадание нормального зерна в отходы, а легкие примеси поступают с воздухом в приемный патрубок 13, а потом через воздуховоды 14 в циклон-разгрузитель 15. Необходимая скорость воздушного потока для требуемой эффективности очистки зерна за счет регулирования величины разряжения, создаваемого вентилятором в циклоне-разгрузителе 16. При этом регулирование высоты установки кромки отверстия патрубка для легких относов производится с помощью рычага 18 регулятора, чтобы обеспечить требуемую эффективность очистки зерна от легких примесей.

Поступление дополнительного аспирационного потока воздуха в пневмосепарирующий канал происходит снизу, через неплотности в посадочном соединении камеры 1 на цилиндрическую поверхность приемника легких относов.

Легкие примеси из циклона-разгрузителя 15 поступают в бункер 17, а легкие относы выгружаются из приемника с помощью клапана 19, а очищенное зерно выгружается из сепаратора через шлюзовый затвор 20.

Таким образом, конструктивное исполнение и технологический процесс работы предлагаемого воздушного сепаратора для очистки зерна от легких примесей существенно отличается от известного, обеспечивают уменьшение энергоемкости и повышение эффективности процесса очистки зерна путем применения рациональной конструкции приемно-распределительного устройства и пневмосепарирующего канала, обеспечивающих прием, распределение и подачу исходного материала в пневмосепарирующий канал сплошным, тонким и расслоенным слоем в поле гравитационных сил, последующую интенсивную обработку обрабатываемого материала потоком воздуха в поперечном направлении через воздухораспределительную сетку по всей ее высоте и достаточной глубине канала, обеспечивающих снижение удельной энергоемкости и эффективности очистки зерна от легких примесей. Снижение энергоемкости при этом происходит за счет уменьшения величины рабочей скорости в канале от 18...20 м/с до 8...10 м/с по сравнению с известным пневмосепаратором и повышение эффективности очистки зерна на 6% за счет эффективных конструкций канала и технологии очистки по сравнению с производственным воздушным сепаратором.

Воздушный сепаратор для очистки зерна, содержащий загрузочный бункер с питающей трубой и питающим устройством с распределителем зерносмеси, пневмосепарирующий канал, осадочную камеру со шлюзовым затвором и приемно-выводящее устройство для легких примесей и относов, отличающийся тем, что питающее устройство выполнено в виде приемно-распределительного канала, образованного между коническо-цилиндрическим колпаком и коаксиально установленной под ним коническо-цилиндрической вставкой, обращенной основанием цилиндрической части вниз, распределитель зерносмеси выполнен в виде рассекателя, установленного острием в центре отверстия питающей трубы в месте ее соединения с колпаком, а основанием - на вершине конической части вставки, при этом пневмосепарирующий канал расположен соосно под основанием вставки и в периферии ограничен воздухораспределительной сеткой, соединенной верхним торцом с колпаком и нижним с осадочной камерой и образующей с наружной стороны зазор кольцевого сечения с цилиндрическим кожухом, установленным на осадочной камере и соединенным верхним торцом с основанием коническо-цилиндрического колпака, а приемно-выводящее устройство для легких примесей и относов выполнено в виде патрубков, коаксиально установленных в центральной части пневмосепарирующего канала под основанием вставки, причем патрубок для приема относов установлен с возможностью регулирования высоты установки кромки его отверстия кольцевого сечения, образованного вокруг патрубка для приема легких примесей.