Способ сепарации зерна и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к способу сепарации зерна и к устройству для сепарации зерна. Способ сепарации зерна включает подачу исходного зерна в вертикальный сепарационный канал с восходящим воздушным потоком, выделение легкой примеси из исходного зерна и сбор продуктов разделения. Исходное зерно, в зависимости от его свойств и свойств легкой примеси, вводят в сепарационный канал на разных уровнях по высоте канала. При наличии в исходном зерне легковыделимой легкой примеси, исходное зерно подают в нижней части сепарационного канала, а при наличии в исходном зерне трудновыделимой легкой примеси, исходное зерно подают в верхней части сепарационного канала. Технический результат - повышение качества и эффективности сепарации зерна. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к способам и устройствам для сепарации зерна, может быть использовано в с.х., мукомольно-элеваторной промышленности, а также для сепарации сыпучих материалов в других отраслях народного хозяйства.

Известен способ сепарации зерновых материалов, включающий подачу материала в вертикальный сепарационный канал (Дринча В.М. Исследование сепарации семян и разработка машинных технологий их подготовки. Воронеж. Изд. НПО МОДЭК, 2006. с. 26), продувку его воздушным потоком и сбор продуктов разделения.

Недостатком известного способа является низкое качество сепарации из-за уноса тяжелыми частицами выделяемой легкой примеси, так как расстояние от места ввода в канал до выхода в очищенную фракцию небольшое по сравнению с общей длиной канала.

Известен способ сепарации зерна путем ввода его в вертикальный сепарационный канал с восходящим воздушным потоком и турбулизатором воздушного потока (а.с. СССР №1488029, кл. В07В 4/00, БИ №23, 1989 г.).

Недостатком известного способа является низкое качество сепарации из-за нарушения скоростного поля в канале при изменении количества зерна, поступающего на турбулизатор.

Известен способ сепарации зерна (Пневмосепаратор сыпучих материалов, патент РФ №2131785 опуб. 20.06.1999, кл. В07В 4/02) путем предварительного его разделения воздушными соплами на легкую и тяжелую фракции и подачу каждой фракции отдельно боковыми вводами в вертикальный сепарационный канал, при этом легкую фракцию вводят канал по вертикали выше, чем тяжелую.

Недостатком известного способа является низкое качество сепарации из-за бокового ввода разделенных фракций с одной стороны канала, из-за чего деформируется поле скоростей в вертикальном воздушном канале. Кроме того, усложняется техническое решение устройства для реализации способа, так как при этом необходимо вводить в конструкцию дополнительный источник воздушного потока и использовать воздушное сопло.

Известен способ сепарации сыпучих материалов в вертикальных зигзагообразных сепарационных каналах с вертикальным воздушным потоком, включающий подачу исходного материала в верхней его части и сбор легких примесей в верхней части сепарационного канала и вывод тяжелой фракции в нижней части канала (патент США №9174242 В2, опуб. 03.11.2015, кл. В07В 4/04 и кл. В07В 4/02).

Недостатком известного способа является неэффективное использование сепарационного канала при выделении легковыделимой легкой примеси, так как при данном способе она выделится на начальной стадии канала, а остальная часть канала используется только для транспортирования тяжелой фракции до ее выхода.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ (патент США №3441131, опубл. 29.04.1969, кл. В07В 4/04 и кл. В07В 11/04), включающий подачу исходного зерна в вертикальный сепарационный канал с восходящим воздушным потоком, выделение легкой примеси из исходного зерна и сбор продуктов разделения.

Недостатком данного способа является низкое качество сепарации из-за ввода сепарируемого материала на одном уровне. В результате чего при сепарации материала с изменяющимися свойствами выделяемых легких примесей качество сепарации снижается.

Наиболее близким к заявляемому устройству для реализации заявляемого способа является техническое решение (патент США №3441131, опубл. 29.04.1969, кл. В07В 4/04 и кл. В07В 11/04), включающее вертикальный зигзагообразный сепарационный канал, образованный боковыми стенками и противоположными друг к другу попарно параллельными и наклонными к вертикали прямолинейными участками передней и задней стенок с последовательно чередующимися внутренними и внешними изгибами передней и задней стенок, загрузочное окно, выполненное со стороны внешнего изгиба передней стенки и соединенное с загрузочным бункером, вытяжной вентилятор, осадочную камеру.

Недостатками данного устройства является низкое качество сепарации из-за невозможности изменения и выбора оптимальных конструктивных элементов вертикального сепарационного канала в процессе эксплуатации.

Задачей изобретения является повышение качества и эффективности сепарации зерна.

Поставленная задача в изобретении решается следующим способом сепарации зерна.

Сущность предлагаемого технологического решения состоит в том, что в известном способе включающем подачу исходного зерна в вертикальный сепарационный канал с восходящим воздушным потоком, выделение легкой примеси из исходного зерна и сбор продуктов разделения, исходное зерно, в зависимости от его свойств и свойств легкой примеси, вводят в сепарационный канал на разных уровнях по высоте канала, причем при наличии в исходном зерне легковыделимой легкой примеси, исходное зерно подают в нижней части сепарационного канала, а при наличии в исходном зерне трудновыделимой легкой примеси, исходное зерно подают в верхней части сепарационного канала.

Исходное зерно подают в сепарационный канал вводят одновременно двумя боковыми вводами с противоположных сторон сепарационного канала.

Исходное зерно вводят в сепарационный канал одновременно двумя боковыми вводами с противоположных сторон сепарационного канала и смещенными по высоте канала, при этом в нижний ввод подают меньше зерна в единицу времени, чем в верхний ввод.

Такой последовательности операций в прототипе не имеется.

Ввод исходного зерна, в зависимости от его свойств и свойств легкой примеси в вертикальный сепарационный канал на разных уровнях по высоте канала позволяет дифференцировать время нахождения исходного зерна в сепарационном канале, а следовательно удельные зерновые нагрузки. При вводе исходного материала в верхней части канала продолжительность нахождения зерна в канале больше, чем при вводе его со стороны нижнего конца канала, так как время нахождения зерна в канале зависит от длины участка, который оно проходит до нижней части канала, через который выводится основная часть зерна. В связи с этим, при наличии в зерне легковыделимой легкой примеси она быстрее покидает основной поток зерна в канале, чем трудновыделимая легкая примесь. Т.е., для того чтобы выделить из основного зерна легковыделимую легкую примесь достаточно его обрабатывать в небольшой части сепарационного канала, а при наличии трудновыделимой легкой примеси требуется более длинная часть канала для его выделения. В связи с чем, изменяя место ввода зерна в зависимости от его исходных свойств и свойств выделяемой легкой примеси можно повысить качество сепарации зерна за счет оптимизации времени нахождения зерна в канале и удельных нагрузок на единицу площади канала.

Подача исходного зерна в сепарационный канал одновременно двумя боковыми вводами с противоположных сторон сепарационного канала позволяет повысить равномерность распределения зернового слоя по сечению канала, а следовательно и повысить равномерность поля скоростей в канале, что приводит к повышению качества сепарации.

Подача исходного зерна в сепарационный канал одновременно двумя боковыми вводами с противоположных сторон сепарационного канала и смещенными по высоте канала и по отношению друг к другу при подаче в единицу времени в нижний ввод меньшей, чем в верхний ввод позволяет в некоторых случаях, обусловленными конструктивными особенностями канала, например, зигзагообразной формы, повысить равномерность поля скоростей в канале и качество сепарации.

Таким образом, при реализации предложенного способа сепарации зерна достигается положительный эффект, превышающий эффект прототипа. Новая совокупность признаков заявляемого способа, обеспечивающая получение положительного эффекта, обладает существенными отличиями.

Сущность технического решения для реализации заявляемого способа состоит в том, что в устройстве, включающем вертикальный зигзагообразный сепарационный канал, образованный боковыми стенками и противоположными друг к другу попарно параллельными и наклонными к вертикали прямолинейными участками передней и задней стенок с последовательно чередующимися внутренними и внешними изгибами передней и задней стенок, загрузочное окно, выполненное со стороны внешнего изгиба передней стенки и соединенное с загрузочным бункером, вытяжной вентилятор, осадочную камеру, передняя и задняя стенки сепарационного канала выполнены эластичными и с закругленными внутренними и внешними изгибами, и с возможностью изгиба в плоскости параллельной боковым стенкам, при этом со стороны внутренних изгибов горизонтально и параллельно между собой установлены с возможностью перемещения независимо друг от друга в вертикальной и горизонтальной плоскостях валики, длина которых равна ширине сепарационного канала.

Ширина сепарационного канала больше его глубины, а длина противоположных друг к другу попарно параллельных и наклонных к вертикали прямолинейных участков передней и задней стенки больше ширины каналов.

Вариант устройства может включать стенки сепарационного канала выполненные из трубчатой эластичной конструкции.

Устройство снабжено дополнительными загрузочными окнами, установленными на внешних изгибах передней и задней стенки, причем ширина загрузочного окна равна ширине сепарационного канала, а высота его меньше ширины сепарационного канала.

На задней стенке сепарационного канала установлен дополнительный загрузочный бункер со смещением по отношению к уже установленному бункеру, при этом бункера имеют одинаковую форму и равновеликий объем.

Одной из стенок устанавливаемых бункеров служит передняя или задняя стенка зигзагообразного сепарационного канала, при этом ширина канала равна ширине бункера.

Устройство комплектуется сменными сепарационными каналами, различающимися по форме, сечению и размерам.

Выполнение передней и задней стенки сепарационного канала эластичными с возможностью изгиба в плоскости параллельной боковым стенкам сепарационного канала позволяет расширить диапазон регулировок конструктивных параметров канала, в частности угла наклона участков стенок канала, влияющих на сепарирующую способность сепарационного канала, а следовательно повысить качество сепарации. Выполнение внутренних и внешних изгибов закругленными уменьшает вихреобразование воздушного потока в процессе обтекания сопряженных участков зигзагообразных передней и задней стенок сепарационного канала, что приводит к повышению качества сепарации.

Установка со стороны внутренних изгибов горизонтально и параллельно между собой с возможностью перемещения независимо друг от друга в вертикальной и горизонтальной плоскостях валики, длина которых равна ширине сепарационного канала позволяет воздействовать на переднею и заднюю стенки сепарационного канала, а следовательно и изменять форму канала, что приводит к повышению качества сепарации.

Вследствие того, что ширина сепарационного канала больше его глубины, а длина противоположных друг к другу попарно параллельных и наклонных к вертикали прямолинейных участков передней и задней стенки больше ширины каналов создаются оптимальные условия для сепарирования зерна, особенно при наличии в нем длинных частиц. При этом также повышается устойчивость процесса сепарации за счет выравнивания поля скоростей, а следовательно и качества сепарации.

Выбор сепарационного канала со стенками из трубчатой эластичной конструкции позволяет исключить застойные зоны сепарации, которые имеют место в сепарационных каналах коробчатой конструкции.

Ввиду того, что устройство снабжено дополнительными загрузочными окнами, установленными на внешних изгибах передней и задней стенки, причем ширина загрузочного окна равна ширине сепарационного канала, а высота его меньше ширины сепарационного канала повышается равномерность ввода исходного зерна в сепарационный канал по всей его ширине и исключается пробкообразование на начальных участках ввода зерна в канал, что повышает качество сепарации.

Установка на задней стенке сепарационного канала дополнительного загрузочного бункера со смещением по отношению к уже установленному бункеру, и выполнение бункеров с одинаковой формой и равновеликим объемом позволяет повысить равномерность поля скоростей в зигзагообразном канале.

Выбор в качестве одной из стенок устанавливаемых бункеров передней или задней стенка зигзагообразного сепарационного канала с шириной бункера равной ширине канала повышает равномерность ввода исходного зерна и компактность устройства.

Комплектование устройства со сменными сепарационными каналами, различающимися по форме, сечению и размерам повышает его универсальность, что позволяет повышать качество сепарации при разделение различных зерновых материалов.

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

На фиг. 1 схематически представлено устройство для сепарации зерна; на фиг. 2 - вид В на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1 при коробчатой конструкции вертикального зигзагообразного сепарационного канала; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 1 при трубчатой конструкции вертикального зигзагообразного сепарационного канала; на фиг. 5 - вид С на фиг. 1; на фиг. 6 - вид D на фиг. 1.

Устройство для сепарации зерна содержит вертикальный зигзагообразный сепарационный канал 1, имеющий верхний I и нижний II концы, имеет боковые стенки 2 и 3, противоположные друг к другу попарно параллельные и наклонные к вертикали под углом а прямолинейные участки передней 4 и задней стенки 5. Передняя 4 и задняя 5 стенки сепарационного канала 1 выполнены эластичными и с закругленными внутренними 6 и внешними 7 изгибами. Канал 1 в верхней его части I соединен с осадочной камерой 8, посредством болтового соединения 9. Осадочная камера 8 соединена с аспирационным окном 10 всасывающего вентилятора (на чертеже не показан). В осадочной камере 8 со стороны ее сопряжения с каналом 1 размещена отражательная пластина 11 легких выделяемых примесей, а в нижней части осадочной камеры 8 установлен шлюзовой затвор 12 и приемник 13 легких примесей.

Со стороны внешнего изгиба 7 в передней 4 и задней 5 стенках сепарационного канала 1 выполнены загрузочные окна 14 для ввода исходного зерна. Загрузочные окна 14 имеют ширину w равную ширине передней 4 и задней стенки 5, а высота окна g меньше, чем ширина w сепарационного канала, т.е. g<w. Загрузочные окно 14 соединены с загрузочным бункером 15.

Со стороны внутренних изгибов 6 установлены горизонтально и параллельно между собой с возможностью перемещения независимо друг от друга в вертикальной и горизонтальной плоскостях валики 16, длина которых равна ширине d сепарационного канала 1. Ширина w сепарационного канала 1 больше его глубины d, а длина противоположных друг к другу попарно параллельных и наклонных к вертикали прямолинейных участков передней и задней стенки больше ширины каналов, т.е.

Опционно канал 1 может быть выполнен из трубчатой конструкции 17, а под нижним концом II канала 1 установлен приемник 18 очищенного зерна. Со стороны задней стенки 5 сепарационного канала 1 может быть установлен дополнительный загрузочный бункер 19. Противоположно установленные бункеры 15 и 19 имеют одинаковую форму и одинаковый объем. Ширина сепарационного канала 1 равна ширине бункеров 16 и 19.

Устройство для сепарации зерна работает следующим образом.

Исходное зерно из бункера 15 через загрузочное окно 14 в передней стенке 4 вертикального зигзагообразного сепарационного канала 1 поступает в его полость, где подвергается воздействию вертикального воздушного потока. Легкие примеси перемещаются под действием аэродинамических сил в верхнюю часть

I сепарационного канала 1 и поступают в осадочную камеру 8. Из осадочной камеры 8 легкие примеси выводятся через воздушный затвор 12 и попадают в приемник 13 легких примесей. Пылевидные частицы из осадочной камеры 8 и аспирационное окно 10 выводятся из устройства.

Основной зерновой поток, поступивший через загрузочное окно 14 под действием гравитационных сил перемещается в направлении к нижнему концу II по прямолинейному участку, обращенному внутренней поверхностью вверх, передней стенки 4. В процессе перемещения из него под действием воздушного потока выделяются легкие примеси, уносимые воздушным потоком вверх по сепарационному каналу 1. Очищенное зерно от легких примесей поступает в приемник 18 очищенного зерна.

При установке дополнительного бункера 19 на сепарационный канал 1 исходное зерно одновременно поступает в сепарационный канал 1 из загрузочного бункера 15 и загрузочного бункера 19. Зерновые потоки, выходящие из бункеров 15 и 19 через загрузочные окна 14 направлены противоположно друг к другу, что приводит к повышению равномерности скоростного поля и устойчивости воздушного потока в сепарационном канале, а также к уменьшению его гидравлического сопротивления, а следовательно и к повышению качества сепарации.

В процессе регулировок путем перемещения валиков 16 выбирают оптимальные наклонные углы а, обеспечивающие максимальное качество сепарации.

Подача зерна в вертикальный сепарационный канал с восходящим воздушным потоком на разных уровнях по высоте канала и с противоположных сторон при выделении легких примесей позволяет в зависимости от разности в аэродинамических свойствах основного зерна и выделяемой легкой примеси оптимизировать удельные нагрузки по высоте канала, повысить его сепарирующую способность и устойчивость процесса сепарации, а следовательно и качества сепарации.

Вертикальный сепарационный зигзагообразный канал с восходящим воздушным потоком и с эластичными элементами стенок, а также оптимальными соотношениями конструктивных элементов канала обеспечивает многостадийную сепарацию зерновых материалов в канале при оптимальных траекториях легких примесей и потока основного зернового материала, что приводит к повышению качества и эффективности сепарации.

Предложенный способ сепарации зерна и устройство для его осуществления могут быть использованы для разделения и других сыпучих материалов, отличных от зерна, но содержащих относительно легкие и тяжелые частицы.

1. Способ сепарации зерна, включающий подачу исходного зерна в вертикальный сепарационный канал с восходящим воздушным потоком, выделение легкой примеси из исходного зерна и сбор продуктов разделения, отличающийся тем, что исходное зерно, в зависимости от его свойств и свойств легкой примеси, вводят в сепарационный канал на разных уровнях по высоте канала, причем при наличии в исходном зерне легковыделимой легкой примеси, исходное зерно подают в нижней части сепарационного канала, а при наличии в исходном зерне трудновыделимой легкой примеси, исходное зерно подают в верхней части сепарационного канала.

2. Способ сепарации зерна по п. 1, отличающийся тем, что исходное зерно вводят в сепарационный канал одновременно двумя боковыми вводами с противоположных сторон сепарационного канала.

3. Способ сепарации зерна по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что исходное зерно вводят в сепарационный канал одновременно двумя боковыми вводами с противоположных сторон сепарационного канала и смещенными по высоте канала относительно друг друга, при этом в нижний ввод подают меньше зерна в единицу времени, чем в верхний ввод.

4. Устройство для сепарации зерна по пп. 1-3, включающее вертикальный зигзагообразный сепарационный канал, образованный боковыми стенками и противоположными друг к другу попарно параллельными и наклонными к вертикали прямолинейными участками передней и задней стенок с последовательно чередующимися внутренними и внешними изгибами передней и задней стенок, загрузочное окно, выполненное со стороны внешнего изгиба передней стенки и соединенное с загрузочным бункером, вытяжной вентилятор, осадочную камеру, отличающееся тем, что передняя и задняя стенки сепарационного канала выполнены эластичными и с закругленными внутренними и внешними изгибами, и с возможностью изгиба в плоскости параллельной боковым стенкам, при этом со стороны внутренних изгибов горизонтально и параллельно между собой установлены с возможностью перемещения независимо друг от друга в вертикальной и горизонтальной плоскостях валики, длина которых равна ширине сепарационного канала.

5. Устройство для сепарации зерна по п. 4, отличающееся тем, что ширина сепарационного канала больше его глубины, а длина противоположных друг к другу попарно параллельных и наклонных к вертикали прямолинейных участков передней и задней стенки больше ширины каналов.

6. Устройство для сепарации зерна по п. 4, отличающееся тем, что стенки сепарационного канала выполнены из трубчатой эластичной конструкции.

7. Устройство для сепарации зерна по пп. 4 и 5, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными загрузочными окнами, установленными на внешних изгибах передней и задней стенки, причем ширина загрузочного окна равна ширине сепарационного канала, а высота его меньше ширины сепарационного канала.

8. Устройство для сепарации зерна по пп. 4-7, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным загрузочным бункером, установленным на задней стенке сепарационного канала со смещением по вертикали по отношению к уже установленному бункеру, при этом бункера имеют одинаковую форму и равновеликий объем.

9. Устройство для сепарации зерна по пп. 4 и 8, отличающееся тем, что одной из стенок устанавливаемых бункеров служит передняя или задняя стенка зигзагообразного сепарационного канала, при этом ширина канала равна ширине бункера.

10. Устройство для сепарации зерна по п. 4, отличающееся тем, что оно комплектуется сменными сепарационными каналами, различающимися по форме, сечению и размерам.