Барабанный сепаратор

Изобретение относится к устройствам для сепарации (грохочения) сыпучих и легко связных волокнистых материалов, в частности подстилочного куриного помета на опилках и фрезерного торфа, предназначенных для приготовления удобрений с последующей грануляцией. Барабанный сепаратор содержит установленное на приводном валу цилиндрическое решето-сито, внутри которого размещен очистительный элемент, выполненный в виде дугообразной щетки, поверхность которой повторяет внутреннюю поверхность цилиндрического решета-сита. Очистительный элемент установлен на расстоянии R-r, где R - радиус цилиндрического решета-сита, r - расстояние от центральной оси очистительного элемента до внутренней поверхности цилиндрического решета-сита с возможностью перемещения вдоль своей центральной оси. Над очистительным элементом установлен с возможностью вращения относительно своей оси ударный элемент, ось которого жестко закреплена со смещением по радиусу на центральной оси приводных колес, симметрично расположенных относительно ударного элемента и соприкасающихся с наружной поверхностью цилиндрического решета-сита. Цилиндрическое решето-сито установлено на пневматических колесах. Технический результат - повышение качества сепарирования сыпучих материалов. 4 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для сепарации (грохочения) сыпучих и легко связных волокнистых материалов, в частности подстилочного куриного помета на опилках и фрезерного торфа, предназначенных для приготовления удобрений с последующей грануляцией.

Известен барабанный грохот для сыпучих материалов, включающий заключенное в кожух цилиндрическое сито, воздуховод, расположенный вдоль образующей сита, привод, установленный на раме и станину, при этом сито установлено с возможностью изменения угла наклона в вертикальной плоскости, а воздуховод имеет щелевое отверстие, причем сито и воздуховод закреплены в подшипниках на раме, которая шарнирно закреплена на станине (а.с. 1005951, В7В 1/22).

Недостатками данного устройства являются:

1. Необходимость создания высокого давления воздуха для эффективной очистки сита от "трудных" зерен, что требует наличия специального оборудования и больших затрат энергии. Очистка внутренней рабочей поверхности сита, а также участков пересечения проволок сита от сгустков частиц материала (подстилочного куриного помета на опилках) путем использования заявленного воздуховода вызывает большие сомнения;

2. Низкая производительность из-за неэффективной системы очистки сита;

3. Большие затраты энергии.

Известен сепаратор, содержащий опору, на которую опирается цилиндрическое решето с закрепленным внутри него зерносъемником и скатной доской, подпружиненную щетку, расположенную снаружи решета, и механизм привода. Сепаратор снабжен дополнительным зерносъемником, расположенным по дуге окружности цилиндрического решета, при этом между каждым зерносъемником и поверхностью решета образованы зазоры, уменьшающиеся в сторону движения материала. Подпружиненная щетка установлена между зерносъемниками (а.с. 1224017, В7В 1/22).

Недостатком данной конструкции является забивание внутренней рабочей поверхности сита, а также участков пересечения проволок сита от сгустков частиц материала (подстилочного куриного помета на опилках).

Наиболее близким аналогом к заявленному устройству является устройство для очистки и сортирования зерна, включающее корпус, установленное на приводном валу быстроходное цилиндрическое решето, внутри которого размещен активатор процесса сепарации, при этом активатор процесса сепарации выполнен в виде плоских очистительных элементов, неподвижно закрепленных на корпусе под углом к образующей решета и установленных с возможностью контакта с внутренней поверхностью нижней части решета со стороны его движения на подъем. Приспособление для крепления очистителей к корпусу выполнено в виде горизонтальной планки, размещенной параллельно оси цилиндрического решета и связанной посредством скоб, например, П-образной формы со щеточными очистительными элементами, и прикрепленного к корпусу трубчатого кронштейна, соединенного с горизонтальной планкой посредством тяг, при этом внутри трубчатого кронштейна размещен с зазором приводной вал (а.с. 1719101, В07В 1/22, 1/24).

Недостатком данной конструкции является:

1. Неполное перекрытие внутренней рабочей поверхности плоскими щеточными очистительными элементами, что приведет к снижению производительности и эффективности устройства из-за засорения ячеек цилиндрического решета-сита.

2. Расположение щеточных очистительных элементов в нижней части цилиндрического решета-сита со стороны его движения на подъем, неподвижно, создает дополнительное сопротивление движению материала и барабана, что приведет к увеличению затрат энергии.

Задача изобретения - повышение качества сепарирования за счет исключения засорения ячеек цилиндрического решета-сита.

Поставленная задача решается за счет того, что барабанный сепаратор, содержащий установленный на приводном валу цилиндрическое решето-сито, внутри которого размещен активатор процесса сепарации, выполненного в виде очистительных элементов, закрепленных на корпусе с возможностью контакта с внутренней поверхностью решета, очистительный элемент выполнен в виде дугообразной щетки, поверхность которой повторяет внутреннюю поверхность цилиндрического решета-сита и установлен на расстоянии R-r, где R - радиус цилиндрического решета-сита, r - расстояние от центральной оси очистительного элемента до внутренней поверхности цилиндрического решета-сита, с возможностью перемещения вдоль своей центральной оси, при этом над очистительным элементом установлен, с возможностью вращения относительно своей оси, ударный элемент, ось которого жестко закреплена со смещением по радиусу на центральной оси приводных колес, симметрично расположенных относительно ударного элемента и соприкасающихся с наружной поверхностью цилиндрического решета-сита, а цилиндрическое решето-сито установлено на пневматических колесах.

Новые существенные признаки:

1. Очистительный элемент выполнен в виде дугообразной щетки, поверхность которой повторяет внутреннюю поверхность цилиндрического решета-сита и установлен на расстоянии R-r, где R - радиус цилиндрического решета-сита, r - расстояние от центральной оси очистительного элемента до внутренней поверхности цилиндрического решета-сита, с возможностью перемещения вдоль своей центральной оси.

2. Над очистительным элементом установлен с возможностью вращения относительно своей оси ударный элемент, ось которого жестко закреплена со смещением по радиусу на центральной оси приводных колес, симметрично расположенных относительно ударного элемента и соприкасающихся с наружной поверхностью цилиндрического решета-сита.

3. Цилиндрическое решето-сито установлено на пневматических колесах.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны для достижения технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Доказательство технического результата

1. Наличие очистительного элемента в виде дугообразной щетки, поверхность которой повторяет внутреннюю поверхность цилиндрического решета-сита, обеспечивает равномерное распределение и эффективный радиальный контакт щетинок щетки с перемычками, что позволяет практически полностью очистить легкодоступные зоны внутренней поверхностей проволоки цилиндрического решета-сита от частиц материала. Труднодоступные зоны рабочей поверхности цилиндрического решета-сита, например места пересечения перемычек плетенного цилиндрического решета-сита, увеличивают его толщину, по сравнению с толщиной самой проволоки, перемычки и приводят к образованию сгустков материала, которые уменьшают коэффициент живого сечения сита, а также увеличивают коэффициент трения материла о рабочую поверхность устройства. Труднодоступные зоны и боковые поверхности перемычек цилиндрического решета-сита очищаются активным методом, щеточным элементом, путем его перемещения, вдоль своей центральной оси, расположенной на расстоянии R-r, где R - радиус цилиндрического решета-сита, r - расстояние от центральной оси очистительного элемента до внутренней поверхности цилиндрического решета-сита и расположенным по всей длине внутри цилиндрического решета-сита. Расположение активной щетки на заданном расстоянии обеспечивает внедрение ее щетинок в поверхность цилиндрического решета-сита на расстояние, большее толщины цилиндрического решета-сита с учетом пересечения перемычек. Наличие своей оси позволяет, кроме осевого, циклического перемещения, обеспечить регулировку зоны контакта дугообразной щетки и поверхности цилиндрического решета-сита в зависимости от следующих факторов: разной жесткости щетинок; необходимости снижения нагрузки (энергозатрат); износа щеточного элемента. Регулировки установочных параметров активного щеточного элемента производятся на неподвижном цилиндрическом решете-сите, когда щетины выпрямлены. При вращении цилиндрического решета-сита щетины отклоняются в сторону вращения, при этом в зависимости их жесткости и скорости вращения цилиндрического решета-сита щетины практически полностью выходят из ячеек, воздействуя только на внутренние поверхности перемычек. При циклическом перемещении активной щетки в направлении, перпендикулярном вращению, щетинки внедряются внутрь решета, обеспечивая очистку боковых поверхностей перемычек и труднодоступных зон рабочей поверхности цилиндрического решета-сита.

2. Над очистительным элементом установлен с возможностью вращения относительно своей оси ударный элемент, ось которого жестко закреплена со смещением по радиусу на центральной оси приводных колес, симметрично расположенных относительно ударного элемента и соприкасающихся с наружной поверхностью цилиндрического решета-сита. Ударный элемент выполнен, например, в виде ударной пластины с грузом. Привод ударного элемента от наружной поверхности цилиндрического решета-сита обеспечивает вращение груза, установленного на ударной пластине, с центробежной силой, достаточной для его отклонения на максимальное расстояние по радиусу и удару по поверхности цилиндрического решета-сита. Максимальное расстояние отклонения груза по радиусу больше радиуса приводных колес, таким образом, центробежная сила ударного элемента на максимальном удалении от центра, в месте установки груза, будет выше, чем на радиусе, равном радиусу приводных колес. Поэтому при любом начальном радиальном положении пластины с грузом относительно своей оси, закрепленной со смещением относительно центральной оси, груз под действием центробежной силы непременно будет стремиться занять положение, максимально удаленное от центра вращения центральной оси приводных колес, благоприятное для осуществления удара по поверхности цилиндрического решета-сита. В свою очередь, угловая скорость и число оборотов приводных колес выше значений этих параметров самого цилиндрического решета-сита в несколько раз - отношение диаметров цилиндрического решета-сита к диметру приводного колеса. Угловая скорость и число оборотов цилиндрического решета-сита и приводных колес обеспечивают возникновение центробежной силы, достаточной для работы ударного элемента. При недостаточном значении центробежной силы, для ее усиления, возможна установка пружины на ось ударной пластины, которая жестко закреплена со смещением по радиусу на центральной оси приводных колес. Ударный элемент, кроме основной функции очистки цилиндрического решета-сита, создает вибрацию, что позволяет увеличить скорость прохода частиц материала к внутренней рабочей поверхности и сквозь ячейки цилиндрического решета-сита.

3. Цилиндрическое решето-сито установлено на пневматических колесах, обладающих амортизирующей способностью, в результате вибрация от ударной нагрузки на цилиндрическое решето-сито не передается на подшипники колес и раму, чем повышается надежность цилиндрического решета-сита и всего сепаратора. Воздействие удара ударного элемента положительно влияет не только на очистку цилиндрического решета-сита от "трудных зерен", но и на улучшение процесса сепарации, так как вибрация улучшает сегрегацию и активизирует движение частиц в потоке материала. Пневматические колеса обладают также демпфирующей способностью, увеличивающей продолжительность вибрации, а также плавностью и бесшумностью.

На фиг.1 схематично изображен барабанный сепаратор, вид сбоку.

На фиг.2 схематично изображен барабанный сепаратор, со стороны схода материала - вид А.

На фиг.3 схематично изображен барабанный сепаратор, со стороны загрузочного желоба - вид В.

На фиг.4 схематично изображен ударный элемент.

Барабанный сепаратор включает цилиндрическое решето-сито 1, предназначенное для рассева подстилочного помета 2, установленного, например, на четырех пневматических колесах 3, обеспечивающих плавность вращения и амортизацию при работе системы очистки. Например, одно колесо приводное 4, совместно с другим колесом 5, имеющем свободную посадку, приводит во вращение полиуретановую вставку 6, жестко закрепленную на цилиндрическом решете-сите 1, и копирует профиль колеса 4, 5, улучшая сцепление с колесом 4, а также фиксируя цилиндрическое решето-сито 1 при его углах установки 3-7 град в вертикальной плоскости. Цилиндрическое решето-сито 1 имеет загрузочный желоб 7 и выгрузной 8, жестко закрепленные на раме 9, привод с моторредуктором 10. Система очистки цилиндрического решета-сита 1 состоит из ударного элемента, расположенного на его наружной поверхности над очистительным элементом 11, который выполнен в виде дугообразной щетки 12, расположенной на боковой поверхности, не занятой материалом 2 внутри цилиндрического решета-сита 1. Дугообразная щетка 12 имеет поверхность, повторяющую внутреннюю поверхность цилиндрического решета-сита 1 и установлена на расстоянии R-r, где R - радиус цилиндрического решета-сита, r - расстояние от центральной оси 13 очистительного элемента до внутренней поверхности цилиндрического решета-сита 1 и имеет возможность перемещения вдоль своей центральной оси 13. Ударный элемент представляет собой, например, пластину 14 с грузом 15, закрепленную между симметрично расположенными приводными колесами 16 на наружной поверхности цилиндрического решета-сита 1. Пластина 14 с грузом 15 имеет возможность радиального отклонения при вращении на своей оси 17 под действием центробежной силы и прохода узкого места при соприкосновении с цилиндрическим решетом-ситом 1. Ось 17 жестко закреплена, например, между дисками 19 со смещением по радиусу относительно центральной оси 18, которая имеет опоры 20, обеспечивающие вращение центральной оси 18 и контакт приводных колес 16 ударного элемента с поверхностью цилиндрического решета-сита 1. Под цилиндрическим решетом-ситом 1 по всей его длине установлен бункер 21 для приема материала, прошедшего сквозь ячейки цилиндрического решета-сита 1.

Барабанный сепаратор работает следующим образом.

При вращении цилиндрического решета-сита 1 приводом с моторредуктором 10 исходный материал 2 по загрузочному желобу 7 поступает внутрь цилиндрического решета-сита 1 и распределяется в нижней его части со смещением по ходу вращения, на поверхности составляющей до 1/4 общей площади цилиндрического решета-сита 1. По мере продвижения по рабочей поверхности материал 2 подвергается воздействию гравитационной и центробежной составляющих сил. На просеивающей поверхности вращающегося цилиндрического решета-сита 1 из потока движущегося по нему материала 2 происходит выделение подрешетного продукта, который удаляется в приемный бункер 21 готового продукта, надрешетный продукт постепенно продвигается к желобу 8.

Вращение с наружной поверхности цилиндрического решета-сита 1 передается на приводные колеса 16 и далее по жесткой связи центральной оси 18 с дисками 19 на ось 17. Происходит раскручивание ударного элемента, например, в виде пластины 14 с грузом 15, а именно - поворот относительно оси 17 пластины 14 и удаление груза 15 на максимальное расстояние по радиусу от центральной оси 18. Контакт приводных колес 16 ударного элемента с наружной поверхностью цилиндрического решета-сита 1 обеспечивают опоры 20. В момент, когда внутренняя поверхность цилиндрического решета-сита 1, прошедшая под слоем материала 2, оказывается в противоположном положении по радиусу относительно положения основного слоя материала 2, происходит удар по наружной поверхности цилиндрического решета-сита 1 грузом 15, расположенным на пластине 14 ударного элемента. В результате возникает ударная нагрузка на цилиндрическое решето-сито 1, появляется вибрация и осуществляется очистка цилиндрического решета-сита 1 от трудных зерен, улучшается сегрегация и скорость прохождения частиц материала 2 к поверхности цилиндрического решета-сита 1 и через ячейки в бункер 21.

После соприкосновения груза 15 с цилиндрическим решетом-ситом 1 пластина 14 отклоняется от поверхности цилиндрического решета-сита 1 поворотом на оси 17 и обеспечивает проход груза 15 между цилиндрическим решетом-ситом 1 и приводными колесами 16 ударного элемента. При дальнейшем вращении цилиндрического решета-сита 1 и приводных колес 16 ударного элемента пластина 14 с грузом 15 снова отклоняется на максимальное расстояние по радиусу от действия центробежной силы и производит удар по поверхности цилиндрического решета-сита 1 в месте, смещенном от предыдущего удара на длину окружности приводного колеса 16 с радиусом R_пр.к. Подбирая соотношения D_црс/D_пр.к=n, где D_црс - диаметр цилиндрического решета-сита, D_пр.к - диаметр приводных колес 16 ударного элемента, n - количество ударов ударного элемента за один оборот цилиндрического решета-сита 1.

Для непрерывной очистки внутренней поверхности цилиндрического решета-сита 1, после прохождения зоны действия ударного элемента на частицы материала 2, оставшиеся в труднодоступных зонах перемычек, действует очистительный элемент 11, расположенный по всей его длине. Очистительный элемент 11 выполнен в виде дугообразной щетки 12, рабочая поверхность которой повторяет внутреннюю поверхность цилиндрического решета-сита 1. Дугообразная щетка 12 установлена на расстоянии R-r, где R - радиус цилиндрического решета-сита 1, r - расстояние от центральной оси 13 очистительного элемента до внутренней поверхности цилиндрического решета-сита 1. Поступательные циклические движения дугообразной щетки 12 очистительного элемента 11 вдоль оси 13 в направлении, перпендикулярном направлению вращения цилиндрического решета-сита 1, обеспечивают очистку боковых поверхностей перемычек и труднодоступных зон рабочей поверхности цилиндрического решета сита 1.

Далее очищенная поверхность цилиндрического решета-сита 1 снова входит в зону нахождения основного материала 2, где продолжается процесс сегрегации и сепарации.

Барабанный сепаратор, содержащий установленный на приводном валу цилиндрическое решето-сито, внутри которого размещен активатор процесса сепарации, выполненный в виде очистительного элемента, закрепленного на корпусе с возможностью контакта с внутренней поверхностью решета, отличающийся тем, что очистительный элемент выполнен в виде дугообразной щетки, поверхность которой повторяет внутреннюю поверхность цилиндрического решета-сита и установлен на расстоянии R-r, где R - радиус цилиндрического решета-сита, r - расстояние от центральной оси очистительного элемента до внутренней поверхности цилиндрического решета-сита с возможностью перемещения вдоль своей центральной оси, при этом над очистительным элементом установлен, с возможностью вращения относительно своей оси, ударный элемент, ось которого жестко закреплена со смещением по радиусу на центральной оси приводных колес, симметрично расположенных относительно ударного элемента и соприкасающихся с наружной поверхностью цилиндрического решета-сита, а цилиндрическое решето-сито установлено на пневматических колесах.