Устройство очистки семян

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к машинам для очистки семян от сора, и предназначена для удаления мелких частиц в виде пыли, находящейся на поверхности продукта и образующейся в момент перемешивания, а так же мелкого мусора (размер частиц которого меньше размера сечения перфорации барабана) из сыпучего материала.
Уровень техники
Известно устройство для охлаждения и удаления сажи с семян подсолнечника (Патент на полезную модель №78042, МПК A23N 15/00, з. №2008126257/22, опубликовано 20.11.2008) [1], которое содержит заключенный в кожух 1 приводной цилиндрический перфорированный барабан 2 с центральным валом 3, загрузочный бункер с наклонным желобом 4, систему подачи воздуха. В полом вращающемся валу 3, сообщенном с системой подачи воздуха, выполнены щелевидные прорези 7, длинная сторона которых перпендикулярна продольной оси вала. Перфорационные отверстия барабана 2 имеют острые кромки, обращенные внутрь. К кожуху 1 присоединен дымосос 9. Вал 3 соединен с барабаном спицами 5.
Известна установка для переработки семян масличных культур, содержащая устройство для очистки и охлаждения неочищенных семян после жарения (патент на полезную модель №52398; МПК C11B 1/06, C11B 1/08, A23L 3/18, B07B 4/00 (45); заявка: 2005136160. Опубликовано: 27.03.2006) [2]. Устройство для очистки и охлаждения семян после жарения содержит основание, корпус с загрузочным бункером и разгрузочным отводом и с размещенным внутри него очистительным барабаном с перфорацией, систему аспирации и соединительный воздуховод, причем устройство имеет возможность наклона к горизонтали, а перфорированный участок очистительного барабана расположен на цилиндрической части напротив соединительного воздуховода, система аспирации включает вентилятор, соединенный с соединительным воздуховодом, при этом суммарная эффективная площадь проходного сечения перфорации не меньше эффективной площади проходного сечения воздуховода.
В известных устройствах [1] и [2] сыпучий материал перемещается вдоль барабана от загрузки к выгрузке только в одном направлении. Недостатком известных устройств [1] и [2] является недостаточно интенсивное перемешивание сыпучего материала, которое происходит только за счет вращения барабана.
Известна зерноочистительная машина по патенту № 2489840 (заявка № 2012112517; МПК A01F 12/44, B07B 1/22. Опубликовано: 20.08.2013) [3]. Зерноочистительная машина содержит раму, загрузочное устройство, цилиндрическое решето, кожух и привод. Внутри цилиндрического решета размещен с возможностью вращения распределительный ротор. Распределительный ротор выполнен в виде винта со сплошной или ленточной спиралью и установлен с возможностью изменения угла его наклона к горизонту. Выполнение распределительного ротора в виде винта со сплошной или ленточной спиралью исключает его забивание частицами соломы, содержащимися в зерне, упрощает конструкцию зерноочистительной машины и повышает ее надежность. Известная зерноочистительная машина предназначена для выделения из зернового вороха крупных примесей и не предназначена для удаления мелких частиц в виде пыли и мелкого мусора.
1
1
2
2
3
3
Известна семяочистительная машина по патенту на полезную модель № 182072 (заявка №2018113142; МПК B07B 1/22. Опубликовано: 02.08.2018) [4], содержащая упруго установленную посредством упругих элементов просеивающую поверхность, привод, загрузочное и разгрузочные приспособления. Просеивающая поверхность выполнена спиральной из пустотелого перфорированного тоннеля с многозаходной винтовой перфорированной поверхностью, свернутой по периметру по спиральной оси 0-0 вокруг центральной прямолинейной оси 0-0, снабженной винтовыми канавками внутри под углом к его спиральной оси в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными внутри поперечного сечения пустотелого перфорированного тоннеля, собранного из секций в виде одинаковых по форме и размерам перфорированных колец, свернутых из одинаковых перфорированных полос ромбовидной формы, на которых размещены трапеции, боковые стороны которых расположены на боковых сторонах ромбовидной перфорированной полосы, а верхние и нижние основания трапеции расположены под острым углом к оси симметрии ромбовидной перфорированной полосы 0-0 и являются линиями сгиба, находящихся на расстояниях друг от друга, равных длине карманов криволинейной формы по внутренней перфорированной поверхности пустотелого перфорированного тоннеля спиральной просеивающей поверхности, при этом секции в виде перфорированных колец соединены друг с другом боковыми сторонами трапеций.
Семена и частицы сора поступают внутрь перфорированного корпуса 1 непрерывным потоком через загрузочное приспособление 5. Семена и частицы сора совершают вращательное движение по вертикальным эллиптическим траекториям, при котором и происходит процесс их разделения. При этом семена и частицы сора не только интенсивно взаимодействуют друг с другом, но и под воздействием вибрации совершают вращательное движение в плоскости, перпендикулярной проходному сечению перфорированного корпуса 1. Так как по длине перфорированного корпуса 1 размеры поперечного сечения, форма и расположение меняются, то усугубляется нарушаемость движения семян и частиц сора, которые при этом, взаимодействуя с перфорированными стенками корпуса 1, перемещаются от загрузки к выгрузке. Наличие в перфорированном корпусе 1 винтовых перфорированных поверхностей по периметру перфорированного корпуса 1 способствует не только усложнению траекторий движения семян и частиц сора, но и перемещению их по проходному сечению перфорированного корпуса 1 в сторону выгрузки.
Семена через перфорации корпуса 1 выводят за его пределы и попадают на склизы 11 и 12, и передаются в разгрузочные приспособления 9 и 10 для отвода семян. Сор через разгрузочное окно 41, выводится в разгрузочное приспособление 7.
Недостатком известной семяочистительной машины является сложность конструкции просеивающего узла. Кроме того, так же, как и в устройствах [1] и [2], сыпучий материал перемещается вдоль барабана от загрузки к выгрузке по проходному сечению только в одном направлении, что недостаточно для интенсивного перемешивания сыпучего материала.
Технический результат
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является расширение ассортимента устройств очистки семян.
Технический результат заключается в реализации назначения полезной модели- создание  устройства очистки семян, состоящее из вращающегося перфорированного цилиндрического барабана, снабженного изнутри закрепленными на стенках барабана правыми и левыми спиральными направляющими ребрами, снабженного снаружи конусной частью с загрузочно/выгружным отверстием, вытяжной вентиляцией и приводом вращения барабана.
Раскрытие полезной модели
Устройство очистки семян, содержащее цилиндрический просеивающий перфорированный барабан, установленный на станине с возможностью вращения от привода, загрузочно-разгрузочный участок, аспирационное устройство, при этом внутри перфорированного барабана, на его цилиндрической поверхности, неподвижно закреплены внутренние рабочие органы в форме правых и левых спиральных ребер, причем наружный диаметр правых спиральных ребер равен внутреннему диаметру барабана, а наружный диаметр левых спиральных ребер равен внутреннему диаметру правых спиральных ребер;
при этом загрузочно-разгрузочный участок выполнен в виде усечённого конуса, жестко присоединенного к барабану со стороны открытого торца, а зауженный открытый торец конусного участка образует загрузочно-разгрузочное отверстие устройства;
при этом аспирационное устройство состоит из последовательно соединенных воздуховода, вытяжного короба и вентилятора высокого давления, причем перфорированный барабан в нижней своей части соединен с воздуховодом.
При этом спиральный рабочий орган выполнен из заготовки листового металла, в форме незамкнутого кольца, развернутого в продольном направлении.
При этом перфорированный барабан содержит по одному спиральному рабочему органу левого и правого направления или по два спиральных рабочих органа левого и правого направления.
При этом воздуховод присоединен к барабану со смещением по горизонтали относительно вертикальной продольной плоскости барабана в соответствии с вращением барабана в рабочем режиме по часовой стрелке.
При этом в схему питания электродвигателя включен преобразователь частоты тока.
Сущность технического решения поясняется чертежами.
Фиг. 1 - общий вид устройства очистки семян, в котором барабан содержит по одному спиральному рабочему органу левого и правого направления.
Фиг. 2 - вид А на фиг. 1.
Фиг. 3 - разрез по А-А на фиг. 2.
Фиг. 4 - схема движения продукта при загрузке в рабочем режиме.
Фиг. 5 - схема движения при выгрузке продукта в рабочем режиме.
Фиг. 6 - схема размещения сыпучего продукта в рабочем режиме барабана.
Фиг. 7 - схема заготовки спирального рабочего органа.
Фиг. 8 - общий вид устройства очистки семян, в котором барабан содержит по два спиральных рабочих органа левого и правого направления.
Осуществление полезной модели
Основным рабочим органом является вращающийся перфорированный цилиндрический барабан 9, выполняющий функцию сита для удаления из сыпучего материала мелких частиц в виде пыли, находящейся на поверхности продукта, а так же мелкого мусора, размер частиц которого меньше размера сечения перфорации барабана.
Барабан 9 выполнен из перфорированного металлического листа, свернутого в цилиндр. Диаметр отверстий перфорации меньше наименьшего линейного размера продукта. Барабан 9 установлен горизонтально на раме 6 на опорных роликах 1 с возможностью вращения вокруг своей горизонтальной оси.
Привод вращения перфорированного барабана 9 может осуществляться, например, с помощью мотора-редуктора 5. Приводной вал 13 опирается на подшипник, а барабан лежит на опорных роликах 1. Вал 13 приводится в движение мотором-редуктором 5 через зубчатую пару 11-12. Для плавного изменения оборотов перфорированного барабана в схему питания мотора-редуктора включен преобразователь частоты тока.
К барабану 9 со стороны открытого торца жестко присоединен участок 3 в виде усечённого конуса, зауженный открытый торец которого образует загрузочно-разгрузочное отверстие 15 устройства. Конусообразная форма участка 3  удерживает уровень продукта в барабане и не дает возможности продукту высыпаться из барабана в рабочем режиме.
Внутри перфорированного барабана 9 на его цилиндрической поверхности неподвижно закреплены внутренние рабочие органы в форме правых 8 и левых 10 спиральных ребер (фиг. 3), выполненных из заготовки 17 листового металла, в форме незамкнутого кольца, развернутого в продольном направлении 18 (фиг. 7).
Наружный диаметр правых спиральных ребер 8 равен внутреннему диаметру барабана.
Одной стороной каждое правое спиральное ребро 8 приварено к внутренним стенкам барабана. Ширина полотна, образующего спиральное ребро 8, меньше радиуса барабана.
Наружный диаметр левых спиральных ребер 10 равен внутреннему диаметру правых спиральных ребер 8. Одной стороной каждое левое спиральное ребро 10 жестко закреплено на внутренней стороне правыхспиральных ребер 10, что позволяет получить внутри барабана при его вращении два соприкасающихся друг с другом потока сыпучего продукта, движущихся в разных направлениях, один поток - от усеченного конуса 3 к закрытому торцу барабана, а другой поток - от закрытого торца к усеченному конусу 3.
Внутри барабана могут быть использованы как непрерывные спиральные рабочие органы левого и правого направления, так и более одного спирального рабочего органа левого и правого направления, например, по два спиральных рабочих органа левого и правого направления. В этом случае каждое спиральное ребро одного направления закреплено на некотором расстоянии от другого спирального ребра того же направления (см. фиг. 8).
Наличие внутри перфорированного барабана правых и левых спиральных ребер с различным наружным диаметром дает возможность создания разнонаправленного перемещения сыпучего продукта в перфорированном барабане.
Аспирационное устройство состоит из воздуховода 14, вытяжного короба 2 и вентилятора 7 высокого давления.
Перфорированный барабан в нижней своей части соединен с воздуховодом 14, который в свою очередь соединен с вытяжным коробом 2. Вытяжной короб может быть выполнен круглого, квадратного или прямоугольного сечения. К вытяжному коробу 2 присоединен вентилятор 7 высокого давления.
Аспирационный воздуховод 14 присоединен к барабану 9 со смещением по горизонтали относительно вертикальной продольной плоскости А-А барабана 9 (фиг. 2) в соответствии с вращением барабана в рабочем режиме по часовой стрелке. Указанное смещение необходимо для увеличения объема сыпучего продукта, охватываемого потоком воздуха, т.к. в рабочем режиме сыпучий продукт сосредоточен в этой части барабана (Фиг. 6).
Работа
Заявляемое устройство работает в порционном режиме. Степень заполнения барабана 9 устанавливается количеством подаваемой сыпучей среды в барабан, настраивается время очистки и частота вращения.
Режим загрузки.
При включении привода 5 и вентилятора 7 во вращающийся перфорированный барабан 9 загружают сыпучий материал через отверстие 15 в конусном участке 3. При этом барабан 9 вращается по часовой стрелке, правые спиральные ребра 8 перемещают продукт вглубь барабана 9. На фиг. 4 стрелками показано движение продукта в режиме загрузки и рабочем режиме.
Достигая закрытой торцевой стенки барабана, семена скапливаются, поднимаясь по стенке, обрушиваются и направляются левыми спиральными ребрами 10 к загрузочно-разгрузочному отверстию 15 в конусном участке 3. Если заданный режим продолжается, то из конусного участка 3 семена опять попадают в барабан, где правые спиральные ребра 8 снова перемещают продукт вглубь барабана 9, а левые 10 - к отверстию 16 в конусном участке 3. На фиг. 5 стрелками показано движение продукта в режиме выгрузки.
В варианте исполнения по два спиральных рабочих органа левого и правого направления, когда каждое спиральное ребро одного направления закреплено на некотором расстоянии от другого спирального ребра того же направления, сыпучий продукт, направляемый левыми спиральными ребрами, не доходя до конусного участка 3, обрушивается в промежуток между левыми спиралями, затем, захватывается правыми спиральными ребрами, перемещается к торцу барабана и продолжает перемещение как описано выше. Таким образом, происходит дополнительное перемешивание сыпучего продукта, что улучшает качество его очистки.
Тщательное перемешивание происходит в результате того, что продукт перемещается как продольно - вдоль оси барабана за счет разнонаправленных спиралей, так и радиально - за счет вращения барабана. При этом семена активно перемешиваются, трутся друг о друга, о перфорированные стенки барабана и спиральные ребра. Конусообразная форма участка 3 удерживает уровень продукта в барабане и не дает возможности продукту высыпаться из барабана.
В результате трения образуется пыль, которая через перфорированные отверстия барабана попадает в воздуховод и в вытяжной короб. Воздух, всасываемый вентилятором высокого давления 7, проходя через слой сыпучего продукта, уносит пыль и мусор в циклон-пылеуловитель (не показан) с поверхности продукта, который остается в барабане, поскольку линейные размеры продукта меньше диаметра отверстий в перфорированном барабане. Вытяжной вентилятор 7 работает на протяжении всего рабочего режима.
Режим выгрузки
После того как рабочий режим заканчивается, барабан останавливается и далее начинает вращаться в противоположную сторону. При этом левые спиральные ребра 10 направляют сыпучий продукт к стенке барабана. Соскальзывая с левых спиральных ребер вниз и попадая в зону действия правых спиральных ребер, очищенный сыпучий продукт правыми спиралями 8 направляется в сторону конусного участка 3, выталкивается через разгрузочное отверстие 15 (фиг. 5) и передается в разгрузочные приспособления для отвода семян (не показаны).
Создан опытный образец заявляемого устройства, который прошел испытания в рабочем режиме с характеристиками:
Производительность 300-500 кг/ч (по подсолнечнику).
Вместимость 50-80 кг (по подсолнечнику).
Частота вращения в рабочем режиме 10 об/мин.
Частота вращения при выгрузке 28 об/мин.
Промышленная применимость
Заявленное устройство можно использовать как самостоятельно, так и в линии порционной жарки для охлаждения сыпучего продукта или в иных производствах пищевой промышленности для перемешивания, очистки и охлаждения сыпучих продуктов.
Источники информации
1. Патент на полезную модель №78042 Устройство для охлаждения и удаления сажи с семян подсолнечника (заявка. №2008126257/22, МПК A23N 15/00. Опубликовано 20.11.2008).
2. Патент на полезную модель №52398 Установка для переработки семян масличных культур, жаровня электрическая, устройство для очистки и охлаждения неочищенных семян после жарения (заявка: 2005136160. МПК C11B 1/06, C11B 1/08, A23L 3/18, B07B 4/00. Опубликовано: 27.03.2006).
3. Патент РФ на изобретение № 2489840 Зерноочистительная машина (заявка № 2012112517; МПК A01F 12/44, B07B 1/22. Патентообладатель: ГНУ СибИМЭ (г.Новосибирск). Опубликовано: 20.08.2013.)
4. Патент РФ на полезную модель № 182072 Семеочистительная машина (заявка №2018113142; МПК B07B 1/22. Патентообладатель: ФГБОУВО "Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина". Опубликовано: 02.08.2018).