Фракционный пневмосепаратор
Владельцы патента RU 2654985:
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого" (ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока) (RU)
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. Фракционный пневмосепаратор включает пневмосепарирующий канал, снабженный в нижней части опорной сеткой, устройствами ввода и вывода материала, в верхней части - отводом и разделенный по глубине на две части сплошной перегородкой, разделительную камеру, сообщенную с отводом пневмосепарирующего канала и снабженную перегородкой с установленной на ее верхней кромке поворотной заслонкой и устройствами вывода фракций осажденного материала, осадочную камеру с устройством вывода легких примесей, диаметральный вентилятор с регулятором расхода воздуха, инерционный жалюзийно-противоточный пылеуловитель, установленный в верхней части осадочной камеры и имеющий общую смежную стенку с разделительной камерой. Входное окно и начальный участок пылеуловителя сообщены с разделительной камерой, а его воздухоотводящая камера - с входным окном диаметрального вентилятора. Опорная сетка расположена под первой частью пневмосепарирующего канала. Всасывающее окно второй части пневмосепарирующего канала сообщено с атмосферой и расположено ниже плоскости опорной сетки. Наружная стенка канала в месте сопряжения с концом опорной сетки снабжена воздухоподводящим патрубком, а на верхней кромке сплошной перегородки пневмосепарирующего канала установлена регулировочная заслонка. Технический результат - снижение удельного расхода энергии и повышение эффективности очистки семян. 1 ил.
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.
Известен фракционный пневмосепаратор, включающий пневмосепарирующий канал, снабженный в нижней части устройствами ввода и вывода материала, а в верхней части - отводом, разделительную камеру, сообщенную с отводом пневмосепарирующего канала и снабженную устройством вывода легких примесей, диаметральный вентилятор с регулятором расхода воздуха, установленный в верхней части осадочной камеры инерционный жалюзийно-противоточный пылеуловитель, имеющий общую смежную стенку с разделительной камерой, а его воздухоотводящая камера - с входным окном диаметрального вентилятора (патент РФ №2460592, МПК В07В 4/02. Пневмосепарирующее устройство зерно- и семяочистительной машины / Бурков А.И., Глушков А.Л., Лазыкин В.А. - №2010141200/03; Заявлено 07.10.2010 // Открытия, Изобретения. - 2012. - №25).
Недостатком данного фракционного пневмосепаратора является низкая четкость сепарации легких компонентов в разделительной камере из-за их смешивания в отводе пневмосепарирующего канала и большие габаритные размеры по высоте, обусловленные большой длиной жалюзийного очистителя.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является фракционный пневмосепаратор, включающий пневмосепарирующий канал, снабженный в нижней части опорной сеткой, устройствами ввода и вывода материала, а в верхней части - отводом и разделенный по глубине на две части сплошной перегородкой, разделительную камеру, сообщенную с отводом пневмосепарирующего канала и снабженную перегородкой с установленной на ее верхней кромке поворотной заслонкой и устройствами вывода фракций осажденного материала, осадочную камеру с устройством вывода легких примесей, диаметральный вентилятор с регулятором расхода воздуха, инерционный жалюзийно-противоточный пылеуловитель, установленный в верхней части осадочной камеры и имеющий общую смежную стенку с разделительной камерой, входное окно и начальный участок которого сообщены с разделительной камерой, а его воздухоотводящая камера - с входным окном диаметрального вентилятора (патент РФ №2519237, МПК В07В 4/00. Пневмосепаратор / Бурков А.И., Глушков А.Л., Лазыкин В.А. - №2012153621/03; Заявлено 11.12.2012 // Открытия, Изобретения. - 2014. - №16 - прототип).
Наличие в пневмосепарирующем канале и его отводе сплошной перегородки позволяет наиболее легкие примеси (легкая фракция), выделенные в первой части канала, вводить в разделительную камеру сверху, а выделенные во второй части канала более тяжелые легкие примеси (средняя фракция) - в среднюю часть камеры и за счет этого более четко их разделять. Этому способствует также наличие в разделительной камере перегородки с установленной на ее верхней кромке поворотной заслонкой. Расположение начального участка жалюзийного очистителя в разделительной камере уменьшает габаритный размер пневмосепаратора по высоте.
Недостатком прототипа является высокий расход энергии на процесс сепарации из-за наличия опорной сетки в обеих частях пневмосепарирующего канала, имеющей большое гидравлическое сопротивление, а также недостаточная эффективность функционирования второй части канала при обработке семенного материала с высокими скоростями витания компонентов из-за отсутствия возможности устанавливать оптимальное соотношение скоростей воздушного потока в обеих частях канала.
Задача, которую необходимо решить, заключается в снижении удельного расхода энергии и повышении эффективности очистки семян.
Поставленная задача решена с помощью фракционного пневмосепаратора, включающего пневмосепарирующий канал, снабженный в нижней части опорной сеткой, устройствами ввода и вывода материала, а в верхней части - отводом и разделенный по глубине на две части сплошной перегородкой, разделительную камеру, сообщенную с отводом пневмосепарирующего канала и снабженную перегородкой с установленной на ее верхней кромке поворотной заслонкой и устройствами вывода фракций осажденного материала, осадочную камеру с устройством вывода легких примесей, диаметральный вентилятор с регулятором расхода воздуха, инерционный жалюзийно-противоточный пылеуловитель, установленный в верхней части осадочной камеры и имеющий общую смежную стенку с разделительной камерой, входное окно и начальный участок которого сообщены с разделительной камерой, а его воздухоотводящая камера - с входным окном диаметрального вентилятора, при этом опорная сетка расположена под первой частью пневмосепарирующего канала, всасывающее окно второй части пневмосепарирующего канала сообщено с атмосферой и расположено ниже плоскости опорной сетки, наружная стенка канала в месте сопряжения с концом опорной сетки снабжена воздухоподводящим патрубком, а на верхней кромке сплошной перегородки пневмосепарирующего канала установлена регулировочная заслонка.
В результате анализа литературных источников не обнаружено идентичного выполнения предлагаемого устройства. При этом отличительные от прототипа признаки придают заявляемой совокупности новые свойства, проявляющиеся в положительном эффекте.
Отсутствие опорной сетки во второй части пневосепарирующего канала уменьшает гидравлическое сопротивление пневмосистемы и снижает расход энергии на очистку семян. При обработке семенного материала с высокими скоростями витания компонентов средней фракции повышение скорости воздушного потока во второй части канала достигается путем увеличения общих расходов воздуха и за счет перераспределения их между первой и второй частями канала, что позволяет не только снизить расход энергии на процесс сепарации, но и повысить эффективность очистки семян. Повышение эффективности очистки семян обусловлено также расположением всасывающего окна второй части канала ниже опорной сетки и установкой на его наружной стенке в месте сопряжения с концом опорной сетки воздухоподводящего патрубка.
В итоге при работе предлагаемого устройства достигается положительный эффект, превышающий эффект прототипа. Новая совокупность признаков заявляемого устройства, обеспечивающая получение положительного эффекта, обладает существенными отличиями.
На чертеже представлена схема фракционного пневмосепаратора.
Фракционный пневмосепаратор состоит из пневмосепарирующего канала 1, разделительной камеры 2, осадочной камеры 3, инерционного жалюзийно-противоточного пылеуловителя 4, диаметрального вентилятора 5. Пневмосепарирующий канал 1 снабжен в нижней части устройствами 6 и 7 ввода и вывода очищаемого материала, в верхней - отводом 8 и разделен по глубине на две части I и II сплошной перегородкой 9, на верхнем конце которой установлена регулировочная заслонка 10. Первая часть I пневмосепарирующего канала 1 оборудована опорной сеткой 11, которая соединена с устройством ввода 6 и установлена с зазором относительно сплошной перегородки 9. Всасывающее окно второй части II пневмосепарирующего канала 1 сообщено с атмосферой и расположено ниже плоскости опорной сетки 11. Наружная стенка 12 пневмосепарирующего канала в месте сопряжения с концом опорной сетки 11 снабжена воздухоподводящим каналом 13. Входное окно разделительной камеры 2 сообщено с отводом 8 пневмосепарирующего канала 1, а выходное окно - с входным патрубком 14 жалюзийно-противоточного пылеуловителя 4. Разделительная камера 2 разделена на две секции А и Б перегородкой 15 с установленной на ее верхней кромке поворотной заслонкой 16. Секции А и Б снабжены устройствами 17 и 18 вывода семенной и фуражной фракций. Жалюзийно-противоточный пылеуловитель 4 установлен в осадочной камере 3 и имеет общую смежную стенку 19 с разделительной камерой 2. Инерционный пылеуловитель 4 состоит из последовательно установленных жалюзийного 20 и противоточного 21 очистителей, общей воздухоотводящей камеры 22, сообщенной с входным окном диаметрального вентилятора 5. Пылеосадительная камера инерционного жалюзийно-противоточного пылеуловителя 4 совмещена с нижней частью осадочной камеры 3 и снабжена устройством 23 вывода легких примесей. Начальный участок 24 жалюзийного очистителя 20 расположен над разделительной камерой 2 и примыкает к верхней стенке 25 пневмосепаратора. В выходном патрубке диаметрального вентилятора 5 установлен регулятор расхода воздуха 26.
Фракционный пневмосепаратор работает следующим образом.
Очищаемый материал устройством 6 подается в первую часть I пневмосепарирующего канала 1 и движется по опорной сетке 11. Воздушный поток, создаваемый диаметральным вентилятором 5, проходит сквозь опорную сетку 11 и продувает находящийся на ней очищаемый материал. В начальной стадии продувки материал разрыхляется и из него выносится вверх по крутой траектории самая легкая фракция, которая через отвод 8 поступает в верхнюю часть разделительной камеры 2. Отдельные полноценные зерновки, щуплое, дробленое зерно движутся по более пологим траекториям и ударяются о сплошную перегородку 9, замедляют свое движение, а затем, находясь в зоне малых скоростей воздуха, падают вниз на движущийся по опорной сетке 11 основной поток очищаемого материала. После очистки от самых легких примесей материал сходом с опорной сетки 11 идет во вторую часть II пневмосепарирующего канала 1, где сначала разрыхляется струей воздуха, поступающего по воздухоподводящему каналу 13, а затем продувается равномерным потоком воздуха, всасываемым из атмосферы, с более высокими скоростями, чем в первой части I канала. Здесь выделяются оставшиеся легкие примеси, щуплое, дробленое и мелкое зерно основной культуры (средняя фракция), которые поднимаются вверх и тоже направляются через отвод 8 в разделительную камеру 2. Под воздействием горизонтального воздушного потока и силы тяжести выделенные в пневмосепарирующем канале 1 компоненты материала движутся в разделительной камере по разным траекториям. Наиболее легкие частицы (пыль, полова, семена некоторых сорных растений) движутся преимущественно в верхних слоях воздушного потока вдоль начального участка 24 жалюзийного очистителя 20 и поступают в его входной патрубок 14. Средняя фракция материала при входе в разделительную камеру 2 располагается ниже легкой фракции. При этом легкие частицы поступают во входной патрубок 14 жалюзийного очистителя, фуражная фракция (щуплое, дробленое зерно) осаждается в секцию Б, а продовольственное зерно или семена второго сорта - в секцию А разделительной камеры 2. Из секций А и Б разделительной камеры продовольственное зерно и фуражная фракция устройствами 17 и 18 выводятся наружу. Тяжелая фракция (семена первого сорта) через устройство 7 выводится из машины.
Отработанный воздух очищается последовательно в жалюзийном 20 и противоточном 21 очистителях и через общую воздухоотводящую камеру 22 всасывается в диаметральный вентилятор 5, а из него - в атмосферу или в другое дополнительное пылеулавливающее оборудование. Уловленная легкая фракция (неиспользуемые отходы) собирается в осадочной камере 3 и устройством 23 выводится наружу.
Скорости воздуха в обеих частях канала устанавливаются по качеству очистки семян первого сорта и потерям полноценных семян в неиспользуемые отходы (осадочная камера 3) с помощью регулятора расхода воздуха 26. При этом скорость воздуха во второй части II пневмосепарирующего канала 1 устанавливается больше, чем в I части с помощью регулировочной заслонки 10. Чистота семян второго сорта регулируется поворотом заслонки 16. Для повышения чистоты продовольственного зерна заслонка 16 поворачивается в сторону отвода 8, а для уменьшения содержания полноценного зерна в фуражной фракции - в сторону смежной стенки 19.
Преимуществом предлагаемого изобретения в сравнении с прототипом является меньший удельный расход энергии за счет снижения гидравлического сопротивления второй части II пневмосепарирующего канала из-за отсутствия опорной сетки и более высокая эффективность очистки семян, обусловленная точной настройкой скоростей воздуха в обеих частях I и II пневмосепарирующего канала с помощью регулировочной заслонки, установленной на верхней кромке сплошной перегородки, и дополнительной обработкой струей воздуха плотного слоя материала в месте его ввода во вторую II часть канала.
Фракционный пневмосепаратор, включающий пневмосепарирующий канал, снабженный в нижней части опорной сеткой, устройствами ввода и вывода материала, в верхней части - отводом и разделенный по глубине на две части сплошной перегородкой, разделительную камеру, сообщенную с отводом пневмосепарирующего канала и снабженную перегородкой с установленной на ее верхней кромке поворотной заслонкой и устройствами вывода фракций осажденного материала, осадочную камеру с устройством вывода легких примесей, диаметральный вентилятор с регулятором расхода воздуха, инерционный жалюзийно-противоточный пылеуловитель, установленный в верхней части осадочной камеры и имеющий общую смежную стенку с разделительной камерой, входное окно и начальный участок которого сообщены с разделительной камерой, а его воздухоотводящая камера - с входным окном диаметрального вентилятора, отличающийся тем, что опорная сетка расположена под первой частью пневмосепарирующего канала, всасывающее окно второй части пневмосепарирующего канала сообщено с атмосферой и расположено ниже плоскости опорной сетки, наружная стенка канала в месте сопряжения с концом опорной сетки снабжена воздухоподводящим патрубком, а на верхней кромке сплошной перегородки пневмосепарирующего канала установлена регулировочная заслонка.
