Способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде и устройство для его осуществления



Способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде и устройство для его осуществления
Способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2431528:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "АЭРОМЕХ" (ООО "НПФ "АЭРОМЕХ") (UA)

Изобретение относится к способам и устройствам для воздушной или жидкостной сепарации сыпучих материалов и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности, а также в сельском хозяйстве для подготовки семян к посеву и для селекционных целей. Способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде, заключающийся в гравитационной подаче частиц сепарируемой смеси, аэродинамическом монотонно растущем воздействии на них под острым углом к вертикали каскадом плоских струй и выводе готовых фракций, при этом аэродинамическое воздействие осуществляют в режиме резонансного автоколебательного движения каждой струи и всего каскада струй на частоте первой гармоники колебаний. Наиболее легкие твердые летучие фракции примесей калибрируют по размеру на две самостоятельные фракции и наиболее мелкую из них вместе с большей частью уже использованного для сепарации потока воздуха возвращают для формирования каскада плоских струй, в которых указанной твердой мелкой фракции примесей придают ускорение для механического воздействия на сепарируемый материал. Вторую непроходную, более крупную фракцию твердых летучих примесей вместе с пылью и оставшимся потоком воздуха непрерывно удаляют в окружающую среду. Способ осуществляют с помощью устройства, содержащего бункер с вибролотком, установленный под ними генератор струй с расположенными друг под другом и под острым углом к вертикали плоскими соплами, высота поперечных сечений которых, шаг и угол установки увеличиваются сверху книзу, а также генератор связан с источником подачи в него воздуха под давлением и охвачен боковыми стенками для предотвращения подсоса воздуха из окружающей среды в генератор, и, кроме того, устройство содержит сепарирующую камеру, под которой расположены сборники фракций. Выход сепарирующей камеры перекрыт фильтрующим элементом, выполненным в виде вращающегося барабана с калибрующим решетом на поверхности, которое снабжено с внешней стороны очистителем непроходимых твердых примесей. Внутренняя полость вращающегося барабана связана с приводом подачи воздуха под давлением в генератор каскада плоских струй. Очиститель выполнен в виде последовательно расположенных щелевого конфузора, вентилятора и циклона с бункером для отходов, расположенных таким образом, что фильтрующий элемент примыкает с гарантированным зазором к щели конфузора, одна из кромок которого снабжена чистящим элементом, выполненным, например, в виде механической щетки. Технический результат - повышение эффективности сепарации, а также качества обработки сыпучей смеси, снижение загрязнения окружающей среды. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к способам и устройствам для воздушной или жидкостной сепарации сыпучих материалов и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности, а также в сельском хозяйстве для подготовки семян к посеву и для селекционных целей.

Известен способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде, заключающийся в подаче частиц смеси с одинаковой скоростью, воздействии на них однородным потоком воздуха и выводе готовых фракций [см. а.с. СССР №1176976 по классу B07B 4/02, опубликованное 07.09.1985 в Бюл №33].

Известно устройство для сепарации сыпучих смесей, содержащее вентилятор с выходным патрубком, расположенный над ними загрузочный бункер и прилегающие к ним сборники готовых фракций с приспособлением для отсева легких частиц [см. а.с. СССР №1763051 по классу B07B 4/02, опубликованное 23.09.1992 в Бюл. №35].

В известных способе и устройстве воздействие потоком воздуха на отдельно взятую частицу сыпучей смеси осуществляется одноразово и только с одной случайной стороны. Потому качество (точность) процесса сепарации является очень низким и приблизительным. По этой причине подобные способы и устройства используют, главным образом, для предварительной очистки сыпучей смеси от легких примесей, что и является их существенными недостатками.

Известен также способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде, заключающийся в гравитационной подаче частиц смеси, аэродинамическом монотонно возрастающем воздействии на них под острым углом к вертикали каскадом плоских струй и выводе готовых фракций. При этом воздействие осуществляют в режиме свободного знакопеременного силового сканирования с ростом амплитуды и угла сканирования. Устройство для осуществления указанного способа содержит бункер с вибролотком, установленный под ними генератор струй воздуха с расположенными друг под другом и под острым углом к вертикали плоскими соплами, высота поперечных сечений которых, шаг и угол установки увеличиваются сверху книзу. При этом генератор связан с источником подачи в него воздуха под давлением, а также генератор охвачен боковыми стенками. Устройство содержит сборники фракций, расположенные под соплами [см. пат. Украины №45881 по классу B07B 4/02, опубликованный 15.04.2002 в Бюл. №4 за 2002 г.].

В этом способе разделение частиц сыпучей смеси на фракции происходит за счет разницы соотношения их веса и силы аэродинамического сопротивления. Этот способ благодаря особенному режиму воздействия струй воздуха на частицы смеси более точный и более стабильный во времени, особенно при сепарации частиц неправильной формы. Это стало возможным потому, что воздействие потоком каскада струй в режиме сканирования позволяет многократно и разнонаправленно влиять почти на каждую частицу смеси.

Но известные способ сепарации и устройство имеют следующие недостатки.

Знакопеременный и свободный режим работы каскада струй неотвратимо приводит к периодическому, нестабильному во времени и пространстве возникновению в нем зон давления и разрежения с появлением прямых и обратных течений. В зоне обратных течений происходит втягивание частиц (особенно легких) в движение, обратное движению основного потока воздуха, что приводит к частичному смешиванию уже отсепарированного материала с неотсепарированным. Нестабильность во времени этого явления, в конце концов, приводит к размыканию (разрыву) каскада струй в любом случайном месте, что еще в большей мере усиливает обратное течение в этой зоне и в результате интенсифицирует смешивание отсепарированного материала с неотсепарированным. Кроме того, размыкание каскада струй воздушного потока способствует срыву генерации (прекращению колебательного процесса), что заметно снижает качество сепарации, приближая его к качеству сепарации обычной веялкой. Указанные недостатки известного способа обусловлены несовершенством конструкции устройства для его осуществления, в частности конструкции его генератора струй воздуха.

Наиболее близкими по своей сущности и достигаемому эффекту, принимаемыми за прототипы являются способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде и устройство для его осуществления, сущность которых заключается в следующем.

Способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде, заключающийся в гравитационной подаче частиц сепарируемой смеси, аэродинамическом монотонно растущем воздействии на них под острым углом к вертикали каскадом плоских струй и выводе готовых фракций, при этом аэродинамическое воздействие осуществляют в режиме резонансного автоколебательного движения каждой струи и всего каскада струй на частоте первой гармоники колебаний. Устройство для реализации этого способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде содержит бункер с вибролотком, установленный под ними генератор струй с расположенными друг под другом и под острым углом к вертикали плоскими соплами, высота поперечных сечений которых, шаг и угол установки увеличиваются сверху книзу, а также генератор связан с источником подачи в него воздуха под давлением и охвачен боковыми стенками для предотвращения подсоса воздуха из окружающей среды в генератор, кроме того, устройство содержит сепарирующую камеру, под которой расположены сборники фракций, а также каждая пара смежных сопел оснащена резонансной камерой, соединенной с их межсопловым пространством. Резонансные камеры, в свою очередь, оснащены устройством для регулирования их объема, причем отношение высоты поперечного сечения сопел к шагу их установки находится в пределах 0,2-0,25, а отношение крайнего верхнего и крайнего нижнего углов установки сопел - 0,65-0,75 [см. пат. Украины №60254 по классу B07B 4/02, А01F, опубликованный 15.07.2005 в Бюл. №7 за 2005 г.].

Основной недостаток известного способа сепарации сыпучей смеси заключается в том, что его осуществление происходит с использованием открытой системы подачи текучей среды для процесса сепарации, в частности воздушного потока. В известном способе воздушный поток всасывается в генератор каскада плоских струй из окружающей среды и туда же (в окружающую среду) возвращается после использования его для сепарации сыпучей смеси, но при этом «отработанный» воздушный поток возвращается, естественно, уже насыщенный обычной пылью и летучими примесями биологического происхождения, что автоматически порождает ряд дополнительные побочных недостатков, присущих известному способу сепарации, а именно: ухудшает состояние здоровья работников, вызывая загрязнение легких, и способствует появлению нежелательных аллергических реакций (медицинский недостаток), загрязняет окружающую среду и помещение, где расположено устройство (экологический недостаток), невзирая на высокое качество сепарации все же снижается коммерческая привлекательность известного способа из-за наличия постоянного плотного облака пыли в зоне работы устройства для сепарации (экономический недостаток), и даже может вызывать пожары, разрушения помещений, оборудования и привести к жертвам из-за взрывоопасности воздушно-пылевой смеси, когда она достигнет соответствующей концентрации в помещении, что, в свою очередь, вынуждает пользователей устройства применять мощную вентиляционную систему, которая, в целом, отражается в худшую сторону на себестоимости готовой (сепарированной) зерновой продукции вследствие роста стоимости технологического оборудования и повышения энергозатрат.

Второй существенный и, по-видимому, важнейший недостаток известного способа сепарации сыпучей смеси проявляется при его применении в сельском хозяйстве (преимущественное применение) при очистке и разделении семян или зерен сельскохозяйственных культур на фракции, поскольку при его применении невозможно очищать зерна от адгезионного слоя пыли, которая достаточно плотно укутывает всю поверхность каждого зерна, что наглядно можно увидеть во время перегрузки отсепарированного зернового материала в тару (мешки, бункеры, кузов грузовика и т.д.): появляется густое облако пыли, но эта пыль уже другого происхождения. При пересыпании отсепарированного зернового материала зерна сталкиваются между собой и механически из-за трения счищают адгезионный слой пыли друг с друга, который и формирует облако пыли при перегрузке отсепарированного зернового материала. Наличие облака пыли при перегрузке отсепарированного зернового материала, в сущности, является прямым доказательством невозможности очистки зерен от адгезионного слоя пыли известным способом, в частности аэродинамическим, - для этого недостаточно мощности воздушного потока. Увеличить же мощность воздушного потока не представляется возможным, поскольку при этом резко снижается качество разделения зернового материала на фракции, так как мощность воздушного потока находится во взаимосвязи с физическими свойствами сыпучей смеси, а потому точно рассчитывается с учетом размеров и веса сепарируемого материала. Поскольку зерновой материал во время сепарации невозможно очистить аэродинамический путем, воздействуя на него каскадом плоских струй, остается лишь воздействовать на зерна механически, но известный способ такого воздействия оказывать не может, поскольку в нем такая технологическая операция не предусмотрена.

Следовательно, известный способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде позволяет достаточно качественно разделять зерновой материал на несколько фракций, но совершенно не может очищать его от адгезионного слоя пыли, которая порождает в дальнейшем ряд довольно опасных проблем, отмеченных выше.

Все перечисленные недостатки способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде обусловлены конструктивным несовершенством устройства, с помощью которого он осуществляется. В конструкции устройства отсутствует фильтрующий узел для очистки воздушного потока, выходящего из сепарирующей камеры, от загрязнений и пыли, которые совместно и формируют опасное облако возле устройства во время его эксплуатации. Однако оснащение известного устройства фильтрующим узлом любой известной конструкции автоматически повышает энергоемкость процесса сепарации из-за соответствующего роста мощности привода снабжения генератора воздухом под давлением в зависимости плотности фильтрующего элемента, оказывающего сопротивление воздушному потоку. По этой причине оснащение устройства фильтрующим узлом неприемлемо с точки зрения экономико-энергетических показателей известного способа сепарации. К тому же обычные фильтрующие элементы не решают задачу очистки зернового материала от адгезионного слоя пыли, поскольку они никоим образом не влияют на него механически из-за того, что отсепарированный материал просто не сталкивается с фильтрующим элементом, поскольку попадает в сборники фракций, расположенные, как правило, ближе, чем фильтры, то есть отсепарированный материал просто не достигает фильтров. Следовательно, каких-либо средств для механической очистки зернового материала от адгезионного слоя пыли в конструкции известного устройства не предусмотрено, что и является его основным недостатком.

Таким образом, недостатки, присущие известному способу сепарации сыпучей смеси в текучей среде, находятся в причинно-следственной связи с конструктивными недостатками устройства, с помощью которого он осуществляется.

В основе изобретения лежит задача устранения перечисленных выше недостатков посредством создания способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде и устройства для его осуществления путем расширения технико-функциональных возможностей за счет оснащения устройства узлом рекуперации части воздушного потока с одновременным насыщением его калиброванными твердыми примесями для одновременного осуществления процесса очистки зернового материала от адгезионного слоя пыли и разделения его на отдельные фракции.

Поставленная задача решается тем, что в способе сепарации сыпучей смеси в текучей среде, заключающемся в гравитационной подаче частиц сепарируемой смеси, аэродинамическом монотонно растущем воздействии на них под острым углом к вертикали каскадом плоских струй и выводе готовых фракций, при этом аэродинамическое воздействие осуществляют в режиме резонансного автоколебательного движения каждой струи и всего каскада струй на частоте первой гармоники колебаний, согласно предложению наиболее легкие твердые летучие фракции примесей калибрируют по размеру на две самостоятельные фракции и наиболее мелкую из них вместе с большей частью уже использованного для сепарации потока воздуха возвращают для формирования каскада плоских струй, в которых указанной твердой мелкой фракции примесей придают ускорение для механического воздействия на сепарируемый материал, а также вторую непроходную, более крупную фракцию твердых летучих примесей вместе с пылью и оставшимся потоком воздуха непрерывно удаляют в окружающую среду.

Решение поставленной задачи достигается также и тем, что в известном устройстве для реализации предложенного способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде, содержащем бункер с вибролотком, установленный под ними генератор струй с расположенными друг под другом и под острым углом к вертикали плоскими соплами, высота поперечных сечений которых, шаг и угол установки увеличиваются сверху книзу, а также генератор связан с источником подачи в него воздуха под давлением и охвачен боковыми стенками для предотвращения подсоса воздуха из окружающей среды в генератор, кроме того, устройство содержит сепарирующую камеру, под которой расположены сборники фракций, согласно предложению выход сепарирующей камеры перекрыт фильтрующим элементом, выполненным в виде вращающегося барабана с калибрующим решетом на поверхности, которое снабжено с внешней стороны очистителем непроходимых твердых примесей, при этом внутренняя полость вращающегося барабана связана с приводом подачи воздуха под давлением в генератор каскада плоских струй, а очиститель выполнен в виде последовательно расположенных щелевого конфузора, вентилятора и циклона с бункером для отходов, расположенных таким образом, что фильтрующий элемент примыкает с гарантированным зазором к щели конфузора, одна из кромок которого снабжена чистящим элементом, выполненным, например, в виде механической щетки.

Как вариант выполнения устройства, последний сборник фракций, предназначенный для сбора нелетучих отходов процесса сепарации, и бункер для летучих отходов циклона могут быть объединены между собой в единую конструкцию.

Отличительной особенностью предложенного способа является повторное использование большей части воздушного потока, предварительно очищенного от механических загрязнений крупных (непроходных через калибрующее решето) примесей и пыли с помощью фильтрующего элемента, и насыщения этой части воздуха калиброванными твердыми примесями мелкой летучей фракции, используемых в качестве средства для механической очистки зернового материала от адгезионного слоя пыли путем столкновения ускоренных указанных примесей с зернами, подобно процессу пескоструйной обработки (очистки) обычных металлических материалов. Предложенный способ сепарации, с одной стороны, позволяет полностью исключить загрязнение окружающей среды или помещения, исключить заметное перемещение воздушных масс за пределами устройства, получить процесс сепарации экологически безопасным, а с другой стороны, позволяет осуществлять механическое влияние на зерновой сепарируемый материал твердыми ускоренными примесями, разрушающими при столкновении адгезионный слой пыли на зерновом материале. При этом оба процесса - разделение зерна на фракции и его очистка - происходят, во-первых, одновременно, во-вторых, в одном и том же месте - в сепарирующей камере. Благодаря рекуперации большей части уже использованного для сепарации воздушного потока, автоматическому насыщению его калиброванными твердыми примесями без дополнительных энергетических затрат, использованию калибрующего решета в качестве фильтрующего элемента снижаются общие энергозатраты устройства для осуществления процесса разделения зернового материала на фракции и его очистки от адгезионного слоя пыли приблизительно в 30 раз, причем указанные технологические операции происходят без снижения производительности устройства и с одновременным повышением качества очистки исходного зернового материала.

Отличительной особенностью предложенного устройства является его конструктивная возможность фильтрования воздушного потока, его возвращения к приводу подачи под давлением воздуха в генератор для формирования каскада плоских струй и насыщения их калиброванными твердыми примесями. При этом фильтрующий элемент в виде вращающегося барабана с калибрующим решетом на поверхности собирает непроходные частицы сепарируемого материала и примеси на своей цилиндрической поверхности с внешней стороны, а проходные (калиброванные) мелкие твердые летучие частицы (примеси), попавшие через калибрующее решето в средину барабана, возвращаются вместе с большей частью воздушного потока в привод генератора, формирующего каскад струй воздуха, но уже насыщенным калиброванными примесями для механической очистки зернового материала от адгезионного слоя пыли. Выполнение барабана вращающимся позволяет автоматически очищать его цилиндрическую поверхность очистителем и высасывать потоком воздуха с помощью конфузора, соединенного с циклоном и вентилятором, полностью удалять непроходимые примеси и пыль из той части воздушного потока, которая попадает в окружающую среду.

Техническим результатом изобретения является получение нового процесса одновременной сепарации и очистки зернового материала благодаря наличию замкнутой воздушной системы, образованной благодаря конструктивным изменениям устройства для осуществления предложенного способа, с небольшим выходом в окружающую среду полностью очищенного воздушного потока, мощность которого уже малозаметна и безопасна для работников и персонала и не может уже вызывать каких-либо неудобств для них, а также техническим результатом является получение средства механической очистки зернового материала от адгезионного слоя пыли в виде калиброванных твердых примесей, полученных из самого же сепарируемого материала, за счет применения в устройстве фильтрующего элемента особой конструкции, то есть дополнительных материалов для очистки зерен не используется. При этом качество разделения материала при многофракционном расслоении по массе, густоте или удельному весу не уменьшается, а качество очистки зернового материала существенно возрастает.

Следовательно, изменение принципа использования большей части воздушного потока, принципа получения средства для очистки зернового материала в замкнутом пространстве посредством его рекуперации и частичной очистки влечет за собой расширение технико-эксплуатационных возможностей устройства.

Таким образом, вся совокупность существенных признаков предложенного технического решения обеспечивает достижение поставленной цели изобретения.

Дальнейшая сущность изобретения поясняется совместно с иллюстративным материалом, на котором изображено следующее: фиг.1 - схема предложенного устройства для осуществления предложенного способа сепарации, вид сбоку с разрезом для лучшего показа конструкции; фиг.2 - то же самое, вид сверху. Маленькими черными точками изображены калиброванные твердые примеси, прозрачными овалами изображены зерна сепарируемого материала. Одинарными стрелками показано движение воздушного потока в устройстве, двойными - возвращение части воздушного потока в генератор для повторного формирования из него каскада плоских струй для сепарации.

Устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде состоит из бункера 1 с вибролотком 2 для гравитационной подачи частиц в зону сепарации. Под вибролотком 2 установлен струйный генератор 3, который представляет собой замкнутый объем с набором ряда плоских сопел 4, предназначенных для формирования каскада плоских струй воздуха и расположены одно под другим и под острым углом к вертикали. Высота поперечных сечений сопел 4, шаг и угол установки увеличиваются сверху книзу. Струйный генератор 3 аэродинамически связан с приводом 5 подачи в него воздушного потока под давлением. К генератору 3 со стороны сопел 4 прилегает сепарирующая камера 6, представляющая собой замкнутый объем, образованный боковыми и верхней стенками. Под сепарирующей камерой 6 расположены сборники фракций 7.

В конце сепарирующей камеры 6, то есть с противоположной стороны от струйного генератора 3, расположен фильтрующий элемент, имеющий конструкцию в виде вращающегося цилиндрического барабана 8 с калибрующим решетом 9 (непосредственно фильтр) на его цилиндрической поверхности. Один торец барабана 8 также закрыт калибрующим решетом 9 и связан с приводом его вращения 10. Второй торец барабана 8 открыт, и к нему примыкает воздуховод 11, противоположный конец которого примыкает к приводу 5 подачи воздуха под давлением в струйный генератор 3. Очиститель воздушного потока от непроходных через калибрующее решето 9 примесей выполнен в виде последовательно расположенных щелевого конфузора 12, вентилятора 13 для отсоса и циклона 14 с бункером 15 для сбора продуктов очистки воздушного потока. Щель конфузора 12 примыкает с гарантированным зазором непосредственно к калибрующему решету 9 вращающегося барабана 8. Одна из кромок (нет значения какая) щели конфузора 12 снабжена чистиком 16, выполненным, например, в виде обычной механической щетки со щетинками.

Способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде с помощью предложенного устройства осуществляется следующим образом (на примере сепарации зернового материала).

Зерновой материал загружают в бункер 1. Далее осуществляют гравитационную подачу зерен 17 сепарируемого материала в сепарирующую камеру 6 со стороны сопел 4. Для осуществления этой операции используют вибролоток 2. На зерна 17, находящиеся в свободном падении, воздействуют под острым углом к вертикали каскадом плоских струй в режиме развитой турбулентности генератора 3, которая образуется благодаря искривлениям струй во время их расширения в соплах 4. На выходе из сепарирующей камеры 6 загрязненный пылью и механическими примесями разного калибра воздушный поток упирается во вращающийся барабан 8, который почти полностью перекрывает выход сепарирующей камеры 6, поскольку практически равняется ее ширине. Воздушный поток проникает через калибрующее решето 9 вовнутрь вращающегося барабана 8, а непроходные по размеру твердые примеси остаются на барабане 8 (на поверхности калибрующего решета 9). Таким образом происходит очистка воздушного потока от больших примесей и частично от обычной пыли. Через калибрующее решето 9 проходные твердые примеси 18 попадают вместе с частью воздушного потока вовнутрь вращающегося барабана 8. Эта часть воздушного потока вместе калиброванными твердыми примесями 18 попадает в воздуховод 11 и через него возвращается в привод 5, почти принудительно, через высасывание воздуха из воздуховода 11 приводом 5. Поскольку барабан 8 вращается, его поверхность (калибрующее решето 9) постоянно очищается от непроходных механических примесей с помощью чистика 16. Все отходы процесса сепарации и загрязнения попадают в щелевой конфузор 12 благодаря их отсасыванию воздушным потоком, образующимся вентилятором 13, и, далее, попадают в циклон 14, где отделяются от воздуха и отсюда попадают в бункер 15, предназначенный для их сбора. Из циклона 14 полностью очищенный воздух попадает в окружающую среду слабо мощным, почти незаметным, потоком.

Возвращенная в привод 5 часть воздушного потока вместе калиброванными твердыми примесями 18 попадает в генератор 13 струй, откуда подается в сопла 4, где калиброванным твердым примесям 18 придают ускорение каскадом плоских струй воздуха. Ускоренные калиброванные твердые примеси 18, сталкиваясь с зернами 17 материала, разрушают адгезионный слой пыли на их поверхности, который отделяется и попадает в воздушный поток, а очищенные зерна 17 разделяются на фракции и попадают в соответствующие сборники фракций 7. Отработанный воздушный поток сталкивается с вращающимся барабаном 8, и весь процесс рекуперации части воздушного потока на насыщения его калиброванными твердыми примесями 18 повторяется.

Существенное отличие предложенного технического решения от ранее известных заключается в рекуперации части воздушного потока и насыщении его калиброванными твердыми примесями, изъятыми из сепарируемого материала, а также в том, что устройство снабжено фильтрующим элементом в виде вращающегося барабана с калибрующим решетом на поверхности, соединенным с отсасывающим устройством в виде последовательно соединенных конфузора, вентилятора и циклона. Указанные отличия в совокупности позволяют не только качественно разделять сыпучую смесь на отдельные фракции, но и механически ее очищать от адгезионного слоя пыли через механическое воздействие на частицы ускоренными калиброванными твердыми примесями и именно так получать качественно очищенный продукт сепарации. Ни один из известных способов сепарации и устройства для их осуществления не могут обладать указанными свойствами, поскольку либо в вообще не имеют средств для очистки частиц сыпучей смеси, либо имеют фильтры, которые полностью очищают воздух, но для этого затрачивается больше энергии, чем фильтрование через калибрующее решето.

Экспериментальный образец предложенного устройства для реализации предложенного способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде во время испытаний показал, что в процессе разделения на фракции зерновой смеси, в частности пшеницы, при производительности 10 тонн в час расход воздуха составил 3600 м3 в час. По предложенной конструктивной схеме для очистки воздуха необходима мощность вентилятора всего лишь 2 кВт. Для получения такого же эффекта с использованием обычного фильтрующего элемента нужна мощность приблизительно 60 кВт, то есть в 30 раз большая.

Предложенное техническое решение проверено на практике, состоит из обычных деталей и узлов, не содержит элементов или процессов, которых невозможно было бы воспроизвести на современном этапе развития науки и техники, из чего следует, что оно промышленно пригодно. В известных источниках информации не обнаружено подобных способов сепарации и устройств для их осуществления аналогичного назначения с указанными отличительными существенными признаками и преимуществами, что является подтверждением достижения отмеченного технического результата, а потому считается таковыми, что можут получить правовую защиту.

К техническим преимуществам предложенного технического решения в сравнении с прототипом можно отнести следующее:

- очистка зернового материала от адгезионного слоя пыли за счет механического влияния на него калиброванными твердыми примесями;

- сочетание процессов разделения на фракции и очистки во времени и пространстве за счет насыщения воздушного потока калиброванными твердыми примесями;

- уменьшение всасывания воздуха из окружающей среды за счет возвращения его части в генератор каскада струй;

- уменьшение энергозатрат для очистки воздуха за счет использования в качестве калибрующего элемента калибрующего решета;

- повышение качества обработки сыпучей смеси из-за перечисленных выше преимуществ;

- расширение технико-функциональных возможностей устройства за счет оснащения его фильтрующим элементом и средством для рекуперации части воздушного потока;

- автоматическое насыщение рекуперированной части воздушного потока калибрированными твердыми примесями за счет наличия калибрующего решета;

- стабильность процессов сепарации и очистки во времени за счет вращения барабана и постоянной очистки калибрующего решета.

Социальный эффект от внедрения изобретения в сравнении с использованием прототипа получают за счет улучшения условий труда, устранения причин развития заболеваний легких и развития аллергических реакций, не загрязнения окружающей среды и производственного помещения, повышения пожарной безопасности.

Экономический эффект от внедрения изобретения в сравнении с использованием прототипа получают через повышение коммерческой привлекательности устройства, что способствует его продаже, и за счет этого внедрение в производство экологически чистого оборудования, получение очищенного зернового материала от адгезионного слоя пыли, снижение энергозатрат на очистку отработанного воздушного потока.

После описания предложенного способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде и устройства для его осуществления специалистам в данной отрасли знаний должно быть очевидным, что все вышеописанное является лишь иллюстративным, а не ограничительным, будучи представленным данным примером. Многочисленные возможные модификации элементов устройства, в частности конструкции барабана и его размеры, использование материала для калибрующего решета, форма и конструкция конфузора, типа циклона, конструкция и форма обратного воздуховода, чистика, могут изменяться в зависимости от исходного сепарируемого сырья, степени загрязнения воздуха, вида и свойств загрязнений и, понятно, находятся в пределах объема одного из обычных и естественных подходов в данной области знаний и рассматриваются находящимися в пределах объема предложенного технического решения.

Квинтэссенцией предложенного технического решения является то, что воздух, используемый для формирования каскада плоских струй для сепарации, очищается и возвращается для повторного использования, то есть циркулирует внутри устройства для сепарации сыпучей смеси в текучей среде и к тому же еще и насыщается калиброванными твердыми примесями, используемыми в качестве средства механического воздействия на частицы сыпучей смеси для ее очистки, и именно эти обстоятельства позволили приобрести предложенному способу сепарации и устройству для его осуществления перечисленные выше и иные преимущества. Изменение предложенного принципа рекуперации воздушного потока и насыщения его калиброванными твердыми примесями на другой, естественно, ограничивает спектр преимуществ, перечисленных выше, и не может считаться новыми техническими решениями в данной области знаний, поскольку другие, подобные описанному способу сепарации и устройству для его осуществления, уже не требуют никакого творческого подхода от конструкторов и инженеров, а потому не могут считаться результатами их творческой деятельности или новыми объектами интеллектуальной собственности, подлежащими защите охранительными документами в соответствии с действующим законодательством.

1. Способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде, заключающийся в гравитационной подаче частиц сепарируемой смеси, аэродинамическом монотонно растущем воздействии на них под острым углом к вертикали каскадом плоских струй и выводе готовых фракций, при этом аэродинамическое воздействие осуществляют в режиме резонансного автоколебательного движения каждой струи и всего каскада струй на частоте первой гармоники колебаний, отличающийся тем, что наиболее легкие твердые летучие фракции примесей калибрируют по размеру на две самостоятельные фракции и наиболее мелкую из них вместе с большей частью уже использованного для сепарации потока воздуха возвращают для формирования каскада плоских струй, в которых указанной твердой мелкой фракции примесей придают ускорение, для механического воздействия на сепарируемый материал, а также вторую непроходную, более крупную фракцию твердых летучих примесей, вместе с пылью и оставшимся потоком воздуха непрерывно удаляют в окружающую среду.

2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее бункер с вибролотком, установленный под ними генератор струй с расположенными друг под другом и под острым углом к вертикали плоскими соплами, высота поперечных сечений которых, шаг и угол установки увеличиваются сверху книзу, а также генератор связан с источником подачи в него воздуха под давлением и охвачен боковыми стенками для предотвращения подсоса воздуха из окружающей среды в генератор, и, кроме того, устройство содержит сепарирующую камеру, под которой расположены сборники фракций, отличающееся тем, что выход сепарирующей камеры перекрыт фильтрующим элементом, выполненным в виде вращающегося барабана с калибрующим решетом на поверхности, которое снабжено с внешней стороны очистителем непроходимых твердых примесей, при этом внутренняя полость вращающегося барабана связана с приводом подачи воздуха под давлением в генератор каскада плоских струй, а очиститель выполнен в виде последовательно расположенных щелевого конфузора, вентилятора и циклона с бункером для отходов, расположенных таким образом, что фильтрующий элемент примыкает с гарантированным зазором к щели конфузора, одна из кромок которого снабжена чистящим элементом, выполненным, например, в виде механической щетки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двухпродуктовым классификаторам, и может найти применение в строительной, химической, горнообогатительной, металлургической и других отраслях промышленности для разделения различных сыпучих материалов по крупности.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к воздушным классификаторам, и может найти применение в строительной, химической, горнообогатительной, металлургической и других отраслях промышленности для разделения различных сыпучих материалов по крупности на три фракции.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к воздушным двухпродуктовым классификаторам, и может быть использовано в строительной, химической, горнообогатительной, металлургической и других отраслях промышленности для разделения различных сыпучих материалов по крупности на мелкую и крупную фракции.

Изобретение относится к способам и устройствам для воздушной и жидкостной сепарации сыпучих материалов и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности, а также в сельском хозяйстве для подготовки семян к посеву и для селекционных целей.

Изобретение относится к пневмосепарирующему оборудованию для удаления сорных аэроуносимых частичек воздушным потоком из масличных семян и может быть использовано для сепарирования воздушным потоком рушанки семян подсолнечника с целью удаления лузги на предприятиях по производству растительных масел, халвы и козинаков.

Изобретение относится к зерноочистительным машинам и предназначено для использования в сельскохозяйственном производстве, агропромышленном комплексе, в мукомольно-элеваторной и комбикормовой промышленности.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве, мукомольно-элеваторной и комбикормовой промышленности для очистки сыпучих материалов, преимущественно зерна и зернистых материалов, от легких примесей воздушным потоком.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве, мукомольно-элеваторной и комбикормовой промышленности для очистки сыпучих материалов, преимущественно зерна и зернистых материалов, от легких примесей воздушным потоком.

Изобретение относится к способам и устройствам для воздушной или жидкостной сепарации сыпучих материалов и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности, а также в сельском хозяйстве для подготовки семян к посеву и для селекционных целей

Изобретение относится к сепараторам, в частности к их узлам - сборникам различных фракций, например зерна злаковых культур, семян овощных и травяных культур, и может быть использовано для очистки и сортировки зерна на селекционных станциях, элеваторах, в фермерских хозяйствах, заводах по производству семян и круп, а также в мукомольной, комбикормовой, химической и других отраслях промышленности

Изобретение относится к гранулам, таблеткам, а также способу и установке для их получения

Изобретение относится к устройству для гранулометрической сортировки и/или сушки материалов, предназначенному для обработки минеральных частиц, находящихся во взвешенном состоянии, где по меньшей мере 90% от общей массы частиц составляют частицы размером меньше 60 мм

Изобретение относится к зерно- и семяочистительной технике и предназначено для использования в сельскохозяйственном производстве, мукомольно-элеваторной и комбикормовой промышленности

Изобретение относится к устройствам для очистки зерна и семян различных сельскохозяйственных культур с помощью воздушного потока и может быть использовано в сельском хозяйстве и элеваторной промышленности

Изобретение относится к способам и устройствам для воздушной сепарации сыпучих материалов и может быть использовано, преимущественно, в сельском хозяйстве для очистки и сортировки семян злаковых, травяных и других культур, на селекционных станциях, в фермерских хозяйствах, в мукомольном и комбикормовом производстве, а также при производстве строительных материалов, в пищевой, химической, угольной промышленности для обогащения угля и в других отраслях народного хозяйства

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве, мукомольно-элеваторной и комбикормовой промышленности для очистки сыпучих материалов, преимущественно зерна и зернистых материалов, от легких примесей воздушным потоком

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при очистке зерна
Наверх