Машина для отделения спорыньи от семян ржи

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 ядовитых рожков спорыньи по удельному весу (плотности). Машина для отделения спорыньи от семян ржи по удельному весу в растворе, например, калийной соли состоит из ванны, транспортеров семян ржи и рожков спорыньи с установленными через равные промежутки по их длине поперечными планками, выполненными в виде скребков, закрепленных к замкнутым тяговым цепям, огибающие приводные и ведомые звездочки, бункера с питателем, стенка которой погружена в раствор соли и разделяет полость ванны с транспортером семян ржи от транспортера рожков спорыньи. Скребки транспортеров семян ржи и рожков спорыньи выполнены в виде Г-образных лопаток, обращенных захватывающей стороной по направлению вращения транспортеров. Зазор между днищем ванны и рабочим краем скребков транспортеров семян ржи и рожков спорыньи составляет не более толщины зерновки семян ржи. Технический результат - повышение производительности и качества очистки семян ржи, а также уменьшение удельной металлоемкости и энергоемкости технологического процесса. 2 ил.

 

Предлагаемое 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 ядовитых рожков спорыньи по удельному весу (плотности).

Известна машина для отделения спорыньи от семян ржи по удельному весу в растворе, например, калийной соли, состоящая из ванны, транспортеров семян ржи и рожков спорыньи, выполненных в виде ленточных сит с установленными через равные промежутки по их длине поперечными планками, бункера с питателем, стенка которого погружена в раствор соли и разделяет полость ванны с транспортером семян ржи от транспортера рожков спорыньи [Пат. 2616037 Российская Федерация, МПК В03В 5/48, В02В 1/04. Машина для отделения спорыньи от семян ржи / Сысуев В.А., Сайтов В.Е., Савиных П.А., Сайтов А.В.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого». - №2015148311; заявл. 10.11.2015; опубл. 12.04.2017, Бюл. 11. - 8 с.].

В известном устройстве размеры отверстий ленточных сит транспортеров должны быть не более 0,8…1,0 мм для исключения прохода семян ржи и рожков спорыньи обратно в ванну при их транспортировании наружу, так как зерна ржи имеют длину 5,0…10,0 мм, ширину 1,4…3,6 мм и толщину 1,2…3,5 мм [Бурков А.И. Разработка и совершенствование пневмосистем зерноочистительных машин. - Киров: ФГБНУ «НИИСХ Северо-Востока», 2016. - 380 с.], а рожки спорыньи имеют длину 3,4…14,6 мм, ширину 1,0…3,0 мм и толщину 0,8…1,8 мм [Павловский, Г.Т. Очистка, сушка и активное вентилирование зерна. - 2-е изд., исправ. и доп./ Г.Т. Павловский, С.Д. Птицын. - М.: Высшая школа, 1972. - 256 с.].

Однако при таких малых отверстиях ленточных сит транспортеров, из-за наличия поверхностного натяжения водного раствора соли, происходит вынос части раствора соли вместе с разделяемыми компонентами зернового материала наружу, что ведет к безвозвратным потерям раствора и, соответственно, увеличению удельной себестоимости выполняемого технологического процесса.

Для разрушения образовавшегося поверхностного натяжения водного раствора соли на поверхности ленточных сит транспортеров и стекания раствора через отверстия сит обратно в ванну требуется специальное встряхивающее устройство, что значительно усложняет конструкцию машины, обусловливающее, в конечном итоге, увеличение металлоемкости и энергоемкости технологического процесса.

Применение транспортеров семян ржи и рожков спорыньи в виде ленточных сит, натянутых на два вращающихся барабана, приводит в процессе работы к быстрому усталостному износу и обрыву металлических нитей этих сит, что увеличивает удельные затраты на обслуживание и ремонт машины.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату к предлагаемому изобретению относится машина для отделения спорыньи от семян ржи по удельному весу в растворе, например, калийной соли, состоящая из ванны, транспортеров семян ржи и рожков спорыньи с установленными через равные промежутки по их длине поперечными планками, бункера с питателем, стенка которого погружена в раствор соли и разделяет полость ванны с транспортером семян ржи от транспортера рожков спорыньи, причем поперечные планки транспортеров семян ржи и рожков спорыньи выполнены в виде скребков, закрепленных к замкнутым тяговым цепям, огибающие приводные и ведомые звездочки, а днище ванны под скребками транспортера семян ржи на выходном его конце выполнено в виде решета, под которым расположен бак отходов, и под скребками транспортера рожков спорыньи установлено решето, выходная часть которого располагается над уровнем раствора в ванне, а нижний конец, погруженный в раствор, соединен с отражательной плоскостью [Пат. 2667066 Российская Федерация, МПК В03В 5/48, В02В 1/04. Машина для отделения спорыньи от семян ржи / Сысуев В.А., Сайтов В.Е., Гатауллин Р.Г., Сайтов А.В., Уткина Е.И., Шешегова Т.К.; заявитель Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого». (ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока) - №2017115170/03; заявл. 27.04.2017; опубл. 18.09.2018, Бюл. №26. - 9 с.] - прототип.

Конструктивное исполнение данной машины для отделения спорыньи от семян ржи в отличие от аналога обусловливает уменьшение удельных затрат на обслуживание и ремонт машины за счет применения в транспортерах семян ржи и рожков спорыньи поперечных планок в виде скребков, которые установлены через равные промежутки и закреплены к замкнутым тяговым цепям, огибающим приводные и ведомые звездочки.

Технологическим недостатком данного устройства является то, что в процессе работы с течением времени отверстия решета, образованного на выходном конце днища ванны под скребками транспортера семян ржи, и отверстия решета под скребками транспортера рожков спорыньи практически полностью забиваются выводимыми из ванны наружу компонентами очищаемого материала (семенами ржи и рожками спорыньи) из-за того, что обрезиненные скребки транспортера не обеспечивают их качественную очистку.

Вследствие забивания отверстий решета, образованного на выходном конце днища ванны под скребками транспортера семян ржи, и отверстий решета под скребками транспортера рожков спорыньи выводимыми из ванны наружу компонентами очищаемого материала происходит ухудшение или даже прекращение стекания водного раствора соли через отверстия данных решет обратно в ванну, обусловливающее в конечном итоге вынос водного раствора соли наружу из ванны скребками транспортеров вместе с семенами ржи и рожками спорыньи. Это ведет к безвозвратным потерям водного раствора соли и, соответственно, увеличению удельной себестоимости выполняемого технологического процесса.

Для дальнейшего качественного выполнения технологического процесса требуется остановка машины, выемка решета, образованного на выходном конце днища ванны под скребками транспортера семян ржи, и решета под скребками транспортера рожков спорыньи, а в дальнейшем очистка отверстий данных решет происходит с использованием ручного труда. Это обстоятельство увеличивает трудоемкость технического обслуживания машины, исключает непрерывность работы машины, чем повышается удельная себестоимость выполняемого технологического процесса, а также снижается часовая (сменная) производительность машины.

Кроме того, выполнение транспортеров семян ржи и рожков спорыньи с установленными через равные промежутки по их длине поперечными планками в виде скребков обусловливает снижение зачерпывающей способности из-за переваливания через них семян ржи и рожков спорыньи в процессе перемещения планок вследствие циркуляционного движения водного раствора соли. Это обстоятельство значительно снижает производительность машины, предназначенной для отделения спорыньи от семян ржи по удельному весу в водном растворе соли.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что у известной машины для отделения спорыньи от семян ржи по удельному весу в растворе, например, калийной соли, состоящей из ванны, транспортеров семян ржи и рожков спорыньи с установленными через равные промежутки по их длине поперечными планками, выполненными в виде скребков, закрепленных к замкнутым тяговым цепям, огибающие приводные и ведомые звездочки, бункера с питателем, стенка которой погружена в раствор соли и разделяет полость ванны с транспортером семян ржи от транспортера рожков спорыньи, скребки транспортеров семян ржи и рожков спорыньи выполнены в виде Г-образных лопаток, обращенных захватывающей стороной по направлению вращения транспортеров, причем зазор Δ между днищем ванны и рабочим краем скребков транспортеров семян ржи и рожков спорыньи составляет не более толщины зерновки семян ржи.

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.

Выполнение у транспортеров семян ржи и рожков спорыньи скребков в виде Г-образных лопаток, обращенных захватывающей стороной по направлению вращения транспортеров, исключает переваливание через них семян ржи и рожков спорыньи в процессе перемещения в водном растворе соли и, соответственно, увеличивает зачерпывающую способность данных скребков. Это обстоятельство значительно повышает производительность машины, предназначенной для отделения спорыньи от семян ржи по удельному весу в водном растворе соли.

Наличие зазора Δ между днищем ванны и рабочим краем скребков транспортеров семян ржи и рожков спорыньи позволяет стекать водному раствору соли по наклонному днищу обратно в ванну при выводе наружу полновесных семян ржи и рожков спорыньи вместе с щуплыми, битыми и деформированными зернами, имеющими меньший удельный вес (плотность) по сравнению с полновесными семенами ржи. В результате этого исключается вынос водного раствора соли наружу из ванны скребками транспортеров вместе с очищаемыми компонентами зернового материала, что значительно уменьшает удельную себестоимость выполняемого технологического процесса.

Применение зазора Δ между днищем ванны и рабочим краем скребков транспортеров семян ржи и рожков спорыньи не более толщины зерновки семян ржи исключает дробление выводимых компонентов очищаемого материала из ванны машины, повышает зачерпывающую способность скребков транспортеров. Вследствие этого повышается производительность машины и качество выполнения технологического процесса.

Конструктивное исполнение машины для отделения спорыньи от семян ржи за счет исключения из технологической схемы решет, предназначенных для стекания водного раствора соли обратно в ванну при выводе из нее очищаемых компонентов зернового материала, отличается простотой изготовления и значительным снижением удельной металлоемкости, что обусловливает снижение материальных затрат при изготовлении, удельных затрат на обслуживание и ремонт машины.

В итоге, при работе предлагаемого устройства достигается положительный эффект, превосходящий эффект прототипа. Новая совокупность признаков заявляемого устройства, обеспечивающая получение положительного эффекта, обладает существенными отличиями.

На фигуре 1 представлена схема машины для отделения спорыньи от семян ржи, где стрелками показано движение потока зернового материала, потока полновесных семян ржи и потока рожков спорыньи вместе с щуплым, битым и деформированным зерном. На фигуре 2 приведен общий вид опытной установки по механизации отделения спорыньи от семян ржи.

Машина для отделения спорыньи от семян ржи состоит из рамы 1, ванны 2, бункера 3 с питателем 4, транспортеров семян ржи 5 и рожков спорыньи 6. Ванна 2 при помощи сварки закреплена на раме 1. Бункер 3 с питателем 4 установлен над ванной 2, причем стенка 7 питателя 4 погружена в водный раствор соли и разделяет полость ванны 2 с транспортером семян ржи 5 от транспортера рожков спорыньи 6. По ширине ванны 2 транспортеры семян ржи 5 и рожков спорыньи 6 выполнены в виде скребков 8 и 9 соответственно, которые установлены через равные промежутки и закреплены к замкнутым тяговым цепям, огибающие приводные и ведомые звездочки. Скребки 8 и 9 транспортеров семян ржи 5 и рожков спорыньи 6 выполнены в виде Г-образных лопаток, обращенных захватывающей стороной по направлению вращения транспортеров 5 и 6, причем зазор Δ между днищем 10 ванны 2 и рабочим краем скребков 8 и 9 транспортеров семян ржи 5 и рожков спорыньи 6 составляет не более толщины зерновки семян ржи. Верхние части транспортеров 5 и 6, установленные в ванне 2 с наклоном, выставляются над уровнем раствора соли и выгрузными концами расположены над скатными досками 11 и 12. Бункер 3, в который засыпается зерновой материал, имеет в верхней части сетку 13. В нижней части дна ванны 2 предусмотрена сливная пробка 14. На раме 1 под ванной 2 располагается электродвигатель 15 и понижающий обороты редуктор 16 червячного типа для привода транспортеров семян ржи 5 и рожков спорыньи 6 через приводные звездочки цепных передач 17 и 18 соответственно.

Машина для отделения спорыньи от семян ржи работает следующим образом.

Для очистки семян ржи от рожков спорыньи зерновой материал засыпается в бункер 3. Установленная сверху в бункере 3 сетка 13 предотвращает попадание в него посторонних предметов (палок, камней, мешковины, крупных частей растительных остатков и т.п.). После включения транспортеров 5 и 6 открыванием заслонки питателя 4 зерновой материал подается в ванну 2. При поступлении зернового материала в водный раствор соли полновесные семена ржи опускаются на дно ванны 2, а рожки спорыньи, а также щуплое, битое и деформированное зерно, имеющие меньший удельный вес (плотность) по сравнению с полновесными семенами ржи, всплывают на поверхность водного раствора соли. При вращении транспортера 6 его скребки 9 перемещают водный раствор соли и создают непрерывное поверхностное движение от стенки 7 питателя 4 к транспортеру 6. В результате циркуляционного движения водного раствора соли всплывающие на его поверхность рожки спорыньи, а также щуплое, битое и деформированное зерно перемещаются в направлении транспортера 6, захватываются его скребками 9 и перемещаются нижней ветвью по днищу 10 ванны 2 в направлении выгрузки к скатной доске 12. При перемещении рожков спорыньи, щуплого, битого и деформированного зерна в направлении выгрузки водный раствор соли с них стекает по наклонному днищу 10 обратно в ванну 2 через зазор Δ между рабочим краем скребков 9 и днищем 10. Полновесные семена ржи со дна ванны 2 захватываются скребками 8 транспортера 5 и нижней ветвью перемещаются в направлении выгрузки к скатной доске 11. При перемещении транспортером 5 полновесных семян ржи в направлении выгрузки водный раствор соли с них стекает по наклонному днищу 10 обратно в ванну 2 через зазор Δ между рабочим краем скребков 8 и днищем 10. В дальнейшем полновесные семена ржи, а также рожки спорыньи вместе с щуплым, битым и деформированным зерном, вынесенные из ванны 2 транспортерами 5 и 6, по скатным плоскостям 11 и 12 поступают в отгрузочные емкости или последующие транспортирующие органы технологической линии по обработке зернового материала.

Производительность машины регулируется изменением площади выходного сечения питателя 4 открыванием или закрыванием его заслонки либо циклической подачей зернового материала в ванну 2 из бункера 3. При консервации машины для сезонного хранения открыванием пробки 14 водный раствор соли из ванны 2 сливают в специальную емкость. Отработанный водный раствор соли в дальнейшем может быть использован в качестве минерального удобрения и внесен в почву для повышения урожайности сельскохозяйственной культуры.

Пребывание семян ржи в водном растворе калийной соли обогащает их калием и обеззараживает от вредных микроорганизмов, что повышает процент всхожести, улучшает соломистость данной зерновой культуры, снижает его полеглость и, соответственно, увеличивает урожайность при уборочных работах зерноуборочными комбайнами.

Лабораторные испытания о работоспособности предлагаемой схемы машины для отделения спорыньи от семян ржи были проведены использованием опытной установки, представленной на фигуре 2. Скребки транспортера семян ржи были выполнены в виде Г-образных лопаток и закреплены через одинаковые промежутки при помощи болтов к замкнутым тяговым цепям, огибающие приводные и ведомые звездочки. При этом скребки в виде Г-образных лопаток обращены захватывающей стороной по направлению вращения транспортера. Частота вращения транспортера семян ржи составляла 14 мин^-1. Зазор Δ между днищем ванны и рабочим краем скребков транспортера семян ржи имел значение 2 мм. Для лучшего визуального наблюдения процесса погружения полновесных семян ржи в водный раствор соли вместо транспортера рожков спорыньи было установлено наклонное решето с круглыми отверстиями диаметром 2 мм. Для испытаний использовано зерно озимой ржи сорта Фаленская 4 после обработки машиной вторичной очистки Петкус Гигант К-531. Зерно имело следующие средние размеры: длину 5,0…10,0 мм, ширину 1,4…3,6 мм и толщину 1,2…3,5 мм. В данном семенном материале присутствовали рожки спорыньи в небольшом количестве. При поточной и циклической подаче зернового материала из бункера в ванну с водным солевым раствором плотностью 1090 кг/м³ полновесные семена ржи опускаются на дно ванны, а рожки спорыньи, а также щуплое, битое и деформированное зерно всплывают на поверхность водного раствора соли. При этом скребки транспортера обеспечивают вывод наружу полновесных семян ржи из ванны. Дробление семян ржи при этом не отмечается. Водный раствор соли с выводимых транспортером семян ржи стекает по наклонному днищу обратно в ванну через зазор Δ между рабочим краем скребков и наклонным днищем. Выноса скребками транспортера водного раствора соли из ванны наружу не происходит. Плавающие на поверхности водного раствора соли рожки спорыньи, а также щуплое, битое и деформированное зерно выводились наружу через наклонное решето при помощи скребка вручную. Таким образом, разработанная опытная установка по механизации отделения спорыньи от семян ржи обеспечивает эффективное выполнение технологического процесса.

Преимуществом предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом является за счет конструктивного его исполнения уменьшение удельной металлоемкости и энергоемкости технологического процесса, снижение удельных затрат на обслуживание и ремонт машины, повышение производительности и качества очистки семян ржи.

Машина для отделения спорыньи от семян ржи по удельному весу в растворе, например, калийной соли, состоящая из ванны, транспортеров семян ржи и рожков спорыньи с установленными через равные промежутки по их длине поперечными планками, выполненными в виде скребков, закрепленных к замкнутым тяговым цепям, огибающие приводные и ведомые звездочки, бункера с питателем, стенка которой погружена в раствор соли и разделяет полость ванны с транспортером семян ржи от транспортера рожков спорыньи, отличающаяся тем, что скребки транспортеров семян ржи и рожков спорыньи выполнены в виде Г-образных лопаток, обращенных захватывающей стороной по направлению вращения транспортеров, причем зазор Δ между днищем ванны и рабочим краем скребков транспортеров семян ржи и рожков спорыньи составляет не более толщины зерновки семян ржи.