Способ аэромеханического разделения зерновых материалов на фракции и устройство для его осуществления

Изобретения относятся к разделению зерновых материалов на легкие и тяжелые фракции и могут использоваться в зерноперерабатывающей промышленности. В способе аэромеханического разделения зерновых материалов на фракции осуществляют раздельную подачу зернового материала и воздушного потока, при этом регулируют расход зернового материала и воздушного потока, а также кинематические параметры последнего, получают аэрозерновой поток, разделяющийся при движении по твердым криволинейным поверхностям, проницаемым для зернового материала и воздуха, на верхний аэрозерновой поток, сначала движущийся по верхней твердой криволинейной скатной поверхности в одном направлении с воздушным потоком, а затем движущийся в противотоке воздушному потоку по этой поверхности на нижнюю твердую криволинейную поверхность, и нижний аэрозерновой поток, причем производят вымывание из верхнего аэрозернового потока легких фракций зернового материала с транспортированием их в осадочную камеру. Способ осуществляется с помощью устройства для аэромеханического разделения зерновых материалов. Технический результат - повышение эффективности разделения зерновых материалов и снижение взрывоопасности. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретения относятся к разделению зерновых материалов на легкие и тяжелые фракции и могут использоваться в зерноперерабатывающей промышленности.

Известен способ аэромеханического разделения зерновых материалов, включающий подачу зернового материала, а также верхней и нижней плоских струй воздушного потока на колеблющуюся твердую криволинейную поверхность сепарационной камеры, имеющую изменяемые радиус кривизны и шероховатость, с участками проницаемости для воздуха, формирование аэрозерновой смеси, воздействие на аэрозерновую смесь аэропленкой, которую получают при подаче нижней плоской струи воздушного потока на твердую криволинейную поверхность, имеющую изменяемые радиус кривизны и шероховатость, перемещая зерновой материал по этой поверхности, разделение зернового материала на фракции и их вывод в период распада аэропленки, отрыва компонентов зернового материала от твердой криволинейной поверхности и их движения в безвихревом воздушном пространстве сепарационной камеры (см. патент РФ №2148441, МПК 7 В 07 В 4/00, 7/04).

Недостатками этого способа являются ограниченность сферы применения из-за отсутствия возможности использования для разделения легких мелкосеменных зерновых материалов, которые будут разлетаться по различным траекториям в объеме сепарационной камеры без взаимодействия с аэропленкой и твердой криволинейной поверхностью; недостаточная эффективность разделения вследствие быстрого распада аэропленки и ее низкой способности к переносу массы зернового материала, что способствует повышению габаритов машины, реализующей способ, и ее металлоемкости; высокие энергозатраты, необходимые для подъема аэрозерновой смеси по твердой криволинейной поверхности, и осуществление взаимодействия компонентов зернового материала с твердой криволинейной поверхностью.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ аэромеханического разделения зерновых материалов, включающий подачу зернового материала и воздушного потока на колеблющуюся твердую криволинейную поверхность, имеющую изменяемый радиус кривизны, проницаемую для зернового материала и воздуха, формирование аэрозерновой смеси и вывод фракций зернового материала. Воздушный поток дополнительно подают сверху и снизу на противоположные колеблющиеся твердые криволинейные поверхности сепарационной камеры, имеющие изменяемые радиусы кривизны, проницаемые для зернового материала и воздуха, и формируют аэрозерновую смесь. После формирования аэрозерновой смеси, на которую воздействуют отдельными воздушными струями воздушного потока, получаемыми при подаче воздушного потока сверху и снизу на указанные колеблющиеся твердые криволинейные поверхности, происходит ее наибольшее ускорение, и осуществляют предварительное расслоение аэрозерновой смеси на потоки зернового материала, движущиеся в замкнутых воздушных объемах, ограниченных сверху и снизу. Тяжелые и легкие фракции зернового материала приобретают различные траектории движения на разной высоте от твердых криволинейных поверхностей. Траектория движения легких фракций направлена вверх относительно твердых криволинейных поверхностей и вдоль отдельных замкнутых воздушных изменяемых объемов. Легкие фракции выводят вниз через осадочную камеру от твердых криволинейных поверхностей. Зерно, как более тяжелые фракции, преодолевая аэродинамическое сопротивление воздушных струй, направленных снизу, проходит доочистку от легких сорных и легких зерновых примесей, и его выводят вниз через осадочную камеру от твердых криволинейных поверхностей (см. патент РФ №2206414, МПК 7 В 07 В 4/02).

Недостатками указанного способа являются низкая эффективность разделения вследствие кратковременного воздействия воздушного потока на зерновой материал, ухудшающего предварительное расслоение и разделение зернового материала, а также повышенная взрывоопасность вследствие накапливания значительного количества пыли внутри замкнутых изменяемых объемов.

Известно устройство для аэромеханического разделения зерновых материалов, содержащее канал для подачи зернового материала, приспособление для сепарации зернового материала, выполненное в виде вертикального канала, источник движения воздушного потока, выполненный в виде вентилятора, осадочную камеру, разделенную на две части. Приспособление для сепарации зернового материала снабжено самотечной трубой для зерна и соединено с каналом для подачи зернового материала, осадочной камерой и горизонтальным воздуховодом. Меньшая по объему часть осадочной камеры предназначена для осаждения тяжелых фракций зернового материала, а большая по объему часть осадочной камеры - для осаждения легких фракций зернового материала. Последняя связана через вертикальный воздуховод, в который направляются оставшаяся в воздухе пыль и более крупные, но легкие фракции, вентилятор и горизонтальный воздуховод с приспособлением для сепарации зернового материала. При этом приспособлением для сепарации зернового материала, осадочной камерой посредством вертикального и горизонтального воздуховодов с вентилятором образован замкнутый воздушно-рециркуляционный тракт (см. Малис А.Я., Демидов А.Р. Машины для очистки зерна воздушным потоком. - М., 1962, с.135).

Недостатками данного устройства являются низкая эффективность разделения вследствие использования приспособления для сепарации зернового материала, выполненного в виде вертикального канала, в котором зерновки находятся малое время при значительном соударении между собой, а также значительные габариты.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности (прототипом) является устройство для аэромеханического разделения зерновых материалов, содержащее канал для подачи зернового материала, источник движения воздушного потока, соединенный посредством воздуховода с жалюзийным барабаном, проницаемую для зернового материала и воздуха твердую криволинейную поверхность, размещенную между каналом для подачи зернового материала и жалюзийным барабаном и выполненную в виде системы виброплоскостей, приспособление для разделения воздушного потока на отдельные струи и сепарации зернового материала, установленное над осадочной камерой для тяжелых фракций зернового материала, расположенной под твердой криволинейной поверхностью, проницаемой для зернового материала и воздуха, осадочную камеру для легких фракций зернового материала, установленную под жалюзийным барабаном в приспособлении для вывода легких фракций. Приспособление для разделения воздушного потока на отдельные струи и сепарации зернового материала выполнено в виде системы каналов с изменяемым объемом, соединяющих канал для подачи зернового материала и приспособление для вывода легких фракций. Каналы с изменяемым объемом ограничены сверху направляющими лопатками, охватывающими по образующей сектор вращающихся лопастей источника движения воздушного потока, и ограничены снизу системой виброплоскостей. Осадочная камера для тяжелых фракций зернового материала выполнена в виде виброплоскостей, создающих непроницаемые для зернового материала и воздуха поверхности. Каналом для подачи зернового материала, областью размещения вращающихся лопастей, осадочной камерой для тяжелых фракций, приспособлением для вывода легких фракций посредством системы каналов с изменяемым объемом и воздуховода образован замкнутый воздушно-рециркуляционный тракт (см. патент РФ №2206414, МПК⁷ ВОВ 4/02).

Недостатком указанного устройства являются невысокая эффективность сепарации и повышенные габариты устройства, обусловленные кратковременным воздействием воздушного потока на зерновой материал и малым временем пребывания зернового материала в сепарационной зоне, что в свою очередь обусловлено наличием разгонного участка твердой криволинейной поверхности, проницаемой для зернового материала и воздуха, и системы каналов с изменяемым объемом, ухудшающими предварительное расслоение и разделение зернового материала; повышенная взрывоопасность, обусловленная накапливанием значительного количества пыли в замкнутом воздушно-рециркуляционном тракте.

Предлагаемыми изобретениями решается задача повышения эффективности разделения зерновых материалов и снижения взрывоопасности.

Для получения такого технического результата в предлагаемом способе аэромеханического разделения зерновых материалов на фракции, включающем подачу зернового материала и воздушного потока на твердую криволинейную поверхность, проницаемую для зернового материала и воздуха, вывод фракций зернового материала вниз через осадочные камеры от твердой криволинейной поверхности, проницаемой для зернового материала и воздуха, при дополнительной подаче воздушного потока сверху, подачу зернового материала и воздушного потока производят раздельно, регулируя расход зернового материала и воздушного потока, а также кинематические параметры последнего. При этом получают аэрозерновой поток, разделяющийся при движении по твердым криволинейным поверхностям, проницаемым для зернового материала и воздуха, на верхний аэрозерновой поток, сначала движущийся по верхней твердой криволинейной скатной поверхности в одном направлении с воздушным потоком, а затем движущийся в противотоке воздушному потоку по этой поверхности на нижнюю твердую криволинейную поверхность, и нижний аэрозерновой поток, причем производят вымывание из верхнего аэрозернового потока легких фракций зернового материала с транспортированием в осадочную камеру.

Для достижения названного технического результата устройство для аэромеханического разделения зерновых материалов на фракции, содержащее канал для подачи зернового материала, источник движения воздушного потока, соединенный с жалюзийным барабаном посредством воздуховода, проницаемую для зернового материала и воздуха твердую криволинейную поверхность, размещенную между каналом для подачи зернового материала и жалюзийным барабаном, осадочную камеру для тяжелых фракций зернового материала, расположенную под этой поверхностью, и осадочную камеру для легких фракций зернового материала, установленную под жалюзийным барабаном, снабжено каналом для подачи воздушного потока, расположенным параллельно каналу для подачи зернового материала и отделенным от него проницаемой перегородкой, которая предназначена для регулирования расхода зернового материала и направления и расхода воздушного потока, твердой криволинейной скатной поверхностью, проницаемой для зернового материала и воздуха, размещенной над проницаемой для зернового материала и воздуха твердой криволинейной поверхностью, а в воздуховоде установлена рама с фильтрующей тканью.

Способ аэромеханического разделения зерновых материалов на фракции и устройство для его осуществления основаны на более длительном эффективном взаимодействии зернового материала и воздушного потока за счет формирования аэрозерновых потоков, переходящих с верхней твердой криволинейной скатной поверхности в противотоке воздушному потоку по этой поверхности на нижнюю твердую криволинейную поверхность, и на дифференцированном влиянии кинетической энергии отдельных частиц на траекторию их движения.

Повышение эффективности разделения зерновых материалов обеспечивается увеличением времени воздействия воздушного потока на зерновой материал, во-первых, за счет первоначального взаимодействия поступающих воздушного потока и зернового материала при поступлении в устройство при получении аэрозернового потока, во-вторых, за счет перемещения зернового потока по верхней твердой криволинейной скатной поверхности и по нижней твердой криволинейной поверхности, проницаемым для зернового материала и воздуха.

Снижение взрывоопасности достигается отсутствием возможности накапливания пыли внутри замкнутых изменяемых объемов при установке на пути движения воздушного потока по замкнутому рециркуляционному тракту, образованному каналом для подачи зернового материала, источником движения воздушного потока, осадочной камерой для тяжелых фракций, приспособлением для вывода легких фракций посредством системы каналов и воздуховода, рамы с фильтрующей тканью.

Предлагаемые изобретения иллюстрируются чертежом, на котором изображена схема устройства для аэромеханического разделения зерновых материалов на фракции, реализующего способ аэромеханического разделения зерновых материалов на фракции.

Способ аэромеханического разделения зерновых материалов на фракции осуществляется следующим образом.

Зерновой материал и воздушный поток подают раздельно, регулируя расход зернового материала и воздушного потока, а также кинематические параметры воздушного потока. Дополнительно подают воздушный поток сверху. При этом получают аэрозерновой поток, разделяющийся при движении по твердым криволинейным поверхностям, проницаемым для зернового материала и воздуха, на верхний аэрозерновой поток, сначала движущийся с ускорением по верхней твердой криволинейной скатной поверхности, проницаемой для зернового материала и воздуха, в одном направлении с воздушным потоком, а затем движущийся в противотоке воздушному потоку по этой поверхности на нижнюю твердую криволинейную поверхность, проницаемую для зернового материала и воздуха, и нижний аэрозерновой поток.

Изменяющаяся в определенном направлении сила аэродинамического сопротивления, сила трения, а следовательно, и результирующая сила, воздействующая на частицы зернового материала, задает им направление, скорость и траекторию движения. Таким образом, тяжелые и легкие фракции зернового материала приобретают различные траектории движения на разной высоте от твердых проницаемых криволинейных поверхностей. Траектория движения легких фракций направлена вверх относительно твердых криволинейных поверхностей с выводом через соответствующую осадочную камеру. Зерно, как более тяжелые фракции, изменяет траекторию движения на обратную; при этом, преодолевая аэродинамическое сопротивление воздушных струй, направленных снизу, оно проходит доочистку от легких сорных и легких зерновых примесей, и его транспортируют в качестве легких фракций зернового материала в соответствующую осадочную камеру путем вымывания из верхнего аэрозернового потока.

Устройство для аэромеханического разделения зерновых материалов на фракции содержит канал 1 для подачи зернового материала, расположенный параллельно каналу 2 для подачи воздушного потока и отделенный от него проницаемой перегородкой 3, которая предназначена для регулирования расхода зернового материала и направления и расхода воздушного потока 4, в частности вентилятор. Источник движения воздушного потока 4 соединен с жалюзийным барабаном 5 посредством воздуховода 6, в котором для очистки отработанного воздуха от пыли, движущегося к источнику движения воздушного потока 4, установлена рама 7 с фильтрующей тканью 8. Между каналами 1, 2 и жалюзийным барабаном 5 размещена проницаемая для зернового материала и воздуха твердая криволинейная поверхность 9, над которой расположена твердая скатная криволинейная поверхность 10, проницаемая для зернового материала и воздуха. Поверхности 9,10 и перегородка 3 могут быть выполнены из отдельных плоскостей, изменяющих положение при пропускании зернового материала и воздуха.

Под твердой криволинейной поверхностью 9 установлена осадочная камера 11 для тяжелых фракций зернового материала. В приспособлении 12 для вывода легких фракций зернового материала под жалюзийным барабаном 5 размещена осадочная камера 13 для легких фракций зернового материала. Канал 14 предназначен для транспортирования легких фракций из сепарационной зоны 15, разделяющей воздушный поток и сепарирующей зерновой материал. Сепарационная зона 15 представляет систему каналов, образованных наклонными плоскостями проницаемой перегородки 3, проницаемой для зернового материала и воздуха твердой криволинейной скатной поверхностью 10, проницаемой для зернового материала и воздуха твердой криволинейной поверхностью 9. Вывод тяжелых фракций зернового материала из осадочной камеры 11 и вывод легких фракций зернового материала из осадочной камеры 13 обеспечиваются посредством вибраторов 16 и 17 соответственно.

Дополнительно стрелками на чертеже обозначены направления поступления 18 зернового материала в канал 1, поступления 19 воздуха в канал 2, вывода 20 тяжелых фракций зернового материала, вывода 21 легких фракций зернового материала.

Устройство для аэромеханического разделения зерновых материалов на фракции работает следующим образом. Зерновой материал подается по направлению 18 в канал 1, а воздушный поток - по направлению 19 в канал 2. Сформированный из зернового материала и воздушного потока аэрозерновой поток направляется в сепарационную зону 15. Под действием аэродинамических сил, силы тяжести и силы трения зерновой материал продвигается по плоскостям поверхностей 9, 10. При переходе с одной плоскости на другую он продувается воздушным потоком, при этом более тяжелый материал, двигаясь с большей скоростью и обладая большей кинетической энергией, продвигается на большее расстояние по твердой криволинейной поверхности 9, а легкие фракции при продувке зерна воздушным потоком уносятся в осадочную камеру 13 по каналу 14, далее выводятся в направлении 21 при помощи вибратора 17. Более тяжелое зерно по верхней твердой криволинейной скатной поверхности 10, перемещаясь вниз, попадает сверху на зерновой материал, вновь продувается воздушным потоком. Далее тяжелые фракции зернового материала попадают в осадочную камеру 11 и выводятся при помощи вибратора 16 в направлении 17.

Воздушный поток, освобожденный от легких фракций, попадает в жалюзийный барабан 5 и далее по воздуховоду 6 подается на источник движения воздушного потока 4, предварительно пройдя очистку от пыли на рамах 7 с фильтрующей тканью 8.

Предлагаемые изобретения позволяют за один пропуск получить зерно, очищенное от легких сорных примесей до 100% и от легких зерновых примесей свыше 60%. Кроме того, значительно возрастает взрывобезопасность при отсутствии возможности накапливания значительного количества пыли внутри замкнутых изменяемых объемов.

1. Способ аэромеханического разделения зерновых материалов на фракции, включающий подачу зернового материала и воздушного потока на твердую криволинейную поверхность, проницаемую для зернового материала и воздуха, и вывод фракций зернового материала вниз через осадочные камеры от твердой криволинейной поверхности, проницаемой для зернового материала и воздуха, при дополнительной подаче воздушного потока сверху, отличающийся тем, что подачу зернового материала и воздушного потока производят раздельно, регулируя расход зернового материала и воздушного потока, а также кинематические параметры последнего, при этом получают аэрозерновой поток, разделяющийся при движении по твердым криволинейным поверхностям, проницаемым для зернового материала и воздуха, на верхний аэрозерновой поток, сначала движущийся по верхней твердой криволинейной скатной поверхности в одном направлении с воздушным потоком, а затем движущийся в противотоке воздушному потоку по этой поверхности на нижнюю твердую криволинейную поверхность, и нижний аэрозерновой поток, причем производят вымывание из верхнего аэрозернового потока легких фракций зернового материала с транспортированием их в осадочную камеру.

2. Устройство для аэромеханического разделения зерновых материалов на фракции, содержащее канал для подачи зернового материала, источник движения воздушного потока, соединенный с жалюзийным барабаном посредством воздуховода, проницаемую для зернового материала и воздуха твердую криволинейную поверхность, размещенную между каналом для подачи зернового материала и жалюзийным барабаном, осадочную камеру для тяжелых фракций зернового материала, расположенную под этой поверхностью, и осадочную камеру для легких фракций зернового материала, установленную под жалюзийным барабаном, отличающееся тем, что оно снабжено каналом для подачи воздушного потока, расположенным параллельно каналу для подачи зернового материала и отделенным от него проницаемой перегородкой, которая предназначена для регулирования расхода зернового материала и направления и расхода воздушного потока, твердой криволинейной скатной поверхностью, проницаемой для зернового материала и воздуха, размещенной над проницаемой для зернового материала и воздуха твердой криволинейной поверхностью, а в воздуховоде установлена рама с фильтрующей тканью.