УСТРОЙСТВО РАЗДЕЛЕНИЯ ПЕРОПУХОВОГО СЫРЬЯ НА ФРАКЦИИ В ЖИДКОЙ СРЕДЕ
DEVICE TO SIZE FEATHER-AND-LINT STOCK IN FLUID

Предлагаемое техническое решение относится к области переработки перопухового сырья, а более конкретно к механизации процесса разделения его на фракции в жидкой среде перед предварительной мойкой после убоя птицы.
Перопуховое сырье является побочным продуктом птицеводства, эффективное использование которого позволяет получать птицефабрикам дополнительную прибыль. Сырье и его полуфабрикат востребованы на рынке производства перопуховых изделий. Пух и мелкое перо (до 3 см) используются в качестве утепляющей прокладки в различных швейных изделиях. Перо размером до 3,5…8 см находит применение как наполнитель постельных принадлежностей. Более крупное перо идет на переработку в белковые корма или утилизируется. Экономически оправданным для птицефабрик является улучшение качества переработки (предварительная сортировка и мойка) для поставки на рынок более дорогого полуфабриката.
Предлагаемое техническое решение касается процессов разделения перопухового сырья на фракции и модификации пера средних размеров в жидкой среде, с целью улучшения его качественных характеристик для применения в швейных изделиях в качестве наполнителя.
Известен способ сортировки сырья в жидкой среде и устройство для его осуществления (US 03/0155279, кл. В07В 1/00; В03В 1/00).
Конструкция известного устройства обеспечивает прохождение двухфазной среды (жидкость + сырье) через смешивающий цилиндр с сортировочными узлами, конструкция и размеры которых, а также вращательное движение среды, создаваемое гребенкой, обеспечивает разделение на фракции и накопление их в специальных бункерах. При этом жидкость может циркулировать по замкнутому контуру или сливаться в канализацию.
Недостатком известных устройств является достаточно сложная конструкция при реализации разделения перопухового сырья на несколько фракций. Что при ограниченном применении крупных фракций перьев как утеплителей швейных изделий и наполнителей пастельных принадлежностей снижает эффективность устройства.
8
8
8
Известны также различные способы и устройства, повышающие качественные характеристики пера средних размеров без полного разрушения стержня (пат. №2346885 Российская Федерация, МПК B68G 3/08, 2009 г.; пат. №2366767 Российская Федерация, МПК B68G 3/08, 2009 г.; пат. №2404914 Российская Федерация, МПК B68G 3/00, 2010 г.), которые повышают показатель Fill Power, характеризующий наполнительную способность пера на 20%.
Недостатками перечисленных известных устройств являются сложность конструкции узлов, обеспечивающих ориентированную подачу пера к модифицирующему валку и большие габаритные размеры.
Задачей заявляемого технического решения является повышение эффективности устройства для разделения перопухового сырья на фракции в жидкой среде за счет размещения в нем одного или нескольких компактных узлов механической модификации, повышающего качественные характеристики фракций пера, а также уменьшение габаритных размеров устройства благодаря формированию направленного перемещения пера через камеру для модификации в двухфазном потоке без образования застойных зон.
В известных устройствах, осуществляющих механическую модификацию без полного разрушения стержня для повышения показателя Fill Power, наносят промины на вогнутую поверхность стержня, при этом осуществляется его ориентированная подача к модифицирующему валку. Это оказывается возможным в воздушном потоке благодаря аэродинамическим свойствам пера. При перемещении в потоке жидкости перо не имеет приоритетного расположения в пространстве, поэтому подача его к модифицирующему валку с зубчатой насечкой вогнутой поверхностью вверх практически невозможна. В результате экспериментальных исследований было установлено, что наличие в общей массе перьев с проминами на вогнутой поверхности практически не влияет па показатель Fill Power. Это можно объяснить гибкостью стержня в местах проминов. Причем при модификации пера в жидкой среде, уменьшается количество разрушений коркового слоя пера в местах проминов.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ сортировки перопухового сырья в жидкой среде и устройство для его осуществления (PCT/FR 2001/000468, кл. В07В 1/00), которые позволяют разделять перопуховое сырье на фракции. Количество получаемых фракций зависит от числа смешивающих резервуаров или количества перегородок в резервуаре. В самом простом случае устройство разделяет перопуховое сырье на две фракции. При этом разделение осуществляется с помощью сортировочного узла, состоящего из направляющих камер и экрана. Сортировочные узлы располагаются вдоль боковой поверхности смешивающего цилиндра на некотором расстоянии друг от друга. Под действием вращательного движения, создаваемого гребенкой, и сливного потока, образованного запорно-регулировочным клапаном, происходит разделение перьев на фракции в зависимости от их размеров. При этом мелкие перья беспрепятственно проходят через сортировочный узел и накапливаются в бункере, а крупные остаются в смешивающем цилиндре, где также задерживаются различные инородные тела. Эти тела прижимаются к боковой поверхности смешивающего цилиндра при вращении гребенки, и за счет того, что направляющие камеры сортировочного узла расположены выше внутренней поверхности смешивающего цилиндра, остаются в нем вместе с пером крупных размеров. В процессе разделения сырья на фракции жидкость может удаляться из устройства, при этом ее потери компенсируются извне, или в целях экономии возвращать в смешивающий цилиндр специальным устройством. По мере накопления происходит выгрузка фракций. Для увеличения числа получаемых фракции предлагается использовать несколько смешивающих цилиндров или разделять резервуар перегородками на объемы, обеспечивающие прохождение фракций перопухового сырья через сортировочные узлы.
Недостатком рассмотренного устройства является сложность конструкции при реализации разделения перопухового сырья на несколько фракций, которая снижает эффективность применения устройства из-за малого ассортимента изделий, в которых может применяться перо средних размеров в качестве утеплителя или наполнителя.
Сущность изобретения поясняется на фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. На фиг.1 показана общая схема устройства разделения перопухового сырья на фракции в жидкой среде. На фиг.2 показан вид сверху резервуара. На фиг.3 показана конструкция сортировочных узлов. На фиг.4 показаны варианты исполнения направляющей решетки для модификации пера средних размеров. На фиг.5 показаны варианты исполнения модифицирующей валковой пары, на фиг.6, 7 - камеры для модификации пера.
Конструкция устройства разделения перопухового сырья на фракции в жидкой среде включает: резервуар 1, разделенный перегородкой 15 на две секции; смешивающий цилиндр 2 с гребенкой 6 (приводятся в движение электроприводом 5) для создания вращательного движения, по всей длине боковых поверхностей которого располагаются сортировочные узлы 3 и 7, состоящие из направляющих камер 23 и экранов 22; систему трубопроводов 14; нагнетательный насос 12, обеспечивающий возврат жидкости в смешивающий цилиндр 2; два запорно-регулировочных клапана 13 и 16 для создания сливного потока жидкости; запорный клапан 8 для слива жидкости с крупным пером; три накопительных бункера 9, 10, 17, осуществляющих отделение фракций от жидкости; загрузочный патрубок 4 для загрузки двухфазной среды; клапан переключения потоков жидкости 11; камеру для модификации пера средних размеров 21 с направляющей решеткой 20 и парой валков, один из которых - модифицирующий с зубчатой насечкой 19, а другой - прижимной с упругим покрытием 18.
Направляющая решетка представляет собой сужающийся канал различной формы (см. фиг.4).
Модифицирующие валковые пары могут иметь следующие варианты исполнения (см. фиг.5):
- модифицирующий валок с прямозубой, косозубой или шевронной насечкой, а другой - прижимной с упругим покрытием;
- оба с прямозубой, косозубой или шевронной насечками.
Камера для модификации должна иметь форму, обеспечивающую направление перемещения пера (позиция 25 на фиг.6, 7) в двухфазном потоке, проходящем через камеру модификации без образования «застойных» зон.
Применение модифицирующих валков с косозубой или шевронной насечкой (см. фиг.6, 7) позволяет формировать рациональное направление перемещения пера в камере модификации (при прокатке перо разворачивается по нормали к направлению насечки), благодаря чему достигается уменьшение ее размеров без образования «застойных» зон. Таким образом, уменьшаются габаритные размеры устройства.
Устройство работает следующим образом (см. фиг.1). Через загрузочный патрубок 4 подается жидкость в резервуар 1, который разбит перегородкой 15 на две секции, заполняя его на 3/4 высоты, при этом запорпо-регулировочные клапаны 13, 16 закрыты и система трубопроводов 14 пуста. Затем открываются запорно-регулировочные клапаны 13 и 16, и включается электропривод 5 гребенки 6. Жидкость начинает заполнять систему трубопроводов 14 и бункеры 10 и 17. В это же время начинается загрузка двухфазной среды через загрузочный патрубок 4 в смешивающий цилиндр 2, благодаря чему уровень заполнения цилиндра не изменяется. При этом контролируется количество твердой фазы (сырья). После того как необходимое количество сырья поступило в смешивающий цилиндр 2, подача прекращается. В дальнейшем уровень заполнения смешивающего цилиндра 2 может поддерживаться путем подачи жидкости через загрузочный патрубок 4 или насосом 12. В первом случае жидкость удаляется из бункеров 10 и 17, проходя через выключенный насос 12 и клапан 11, переключающий элемент которого занимает положение «б». Во втором случае, насос 12 возвращает жидкость в смешивающий цилиндр 2 (подача жидкости через загрузочный патрубок 4 не осуществляется в целях уменьшения ее потребления) из бункеров 10 и 17 через систему трубопроводов 14 и клапан 11, переключающий элемент которого занимает положение «а». Возможен вариант исполнения устройства разделения перопухового сырья на фракции в жидкой среде, при котором жидкость из бункеров 10 и 17 поступает непосредственно в канализацию. При этом в смешивающем цилиндре 2 гребенка 6 создает круговое движение двухфазной среды. Смешивающий цилиндр 2 расположен в разных секциях резервуара 1. Па боковой поверхности смешивающего цилиндра 24 через некоторое расстояние друг от друга располагаются сортировочные узлы 3 и 7. От количества сортировочных узлов в смешивающем цилиндре 2 зависит производительность предлагаемого устройства. Сортировочные узлы 3 и 7 расположены в разных секциях резервуара 1, состоят из направляющих камер 23, которые представляющие собой трубки круглого, квадратного или прямоугольного сечения. Они образуют вертикальные линейные ряды, защищенные экранами 22 (см. фиг.3).
Сортировочные узлы характеризуются следующими параметрами: А - длина направляющей камеры, В - расстояние от конца направляющей камеры до нижней стенки экрана, С - ширина или диаметр направляющей камеры, D - высота расположения камер относительно внутренней поверхности смешивающего цилиндра 2.
Значения параметров сортировочных узлов:
- сортировочный узел 3: А=2…3 см, В=2…3 см, С=2…5 см, D=0,5…1 см;
- сортировочный узел7: А=1,5…2 см, В=2…3 см, С=2…5 см, D=0,5…1 см.
Экраны 22 имеют изгиб под углом α=75…120°.
Такая конструкция сортировочных узлов обеспечивает разделение перопухового сырья на фракции. При этом двухфазная среда под действием сливного потока жидкости движется через сортировочные узлы 3 и 7. Перья, размеры которых равны А+В или меньше А+В, беспрепятственно проходят в соответствующие секции резервуара 1, а перья, размеры которых больше А+В, остаются в смешивающем цилиндре 2, так как их перемещению через сортировочные узлы препятствует вращательное движение двухфазной среды, создаваемое гребенкой 6.
Таким образом, при указанных выше размерах составляющих узлов, в одну секцию резервуара 1 перемещаются перья размерами до 4 см включительно (через сортировочный узел 3), а в другую - до 7 см включительно (через сортировочный узел 7). В общем случае подбором размеров составляющих сортировочных узлов можно добиться любого соотношения размеров фракций пера. При необходимости число перегородок в резервуаре может быть увеличено.
Под действием сливного потока жидкости самая мелкая фракция (до 4 см включительно) поступает в бункер 10, где отделяется от жидкости и накапливается. Разгрузка осуществляется по мере накопления (на фиг. не обозначено). Перо средних размеров (до 7 см включительно) через направляющую решетку 20 подается к паре валков 18, 19 в камере для модификации 21. Решетка представляет собой сужающийся канал и может (см. фиг.4а), который может быть разделен на ячейки любой формы, например (см. фиг.4б, в). Возможный вариант пары валков рассмотрен выше (см. фиг.5а, б). Приводятся во вращение валки электроприводом (на фиг. не обозначен). При прокатке на стержень пера наносятся промины, придающие ему мягкость. После чего модифицированное перо средних размеров перемещается в бункер 17, где отделяется от воды и накапливается, а по мере накопления выгружается в контейнер (на фиг. не обозначен). После окончания процесса разделения на фракции исходной порции перопухового сырья осуществляется выгрузка пера крупных размеров путем открытия запорного клапана 8 в бункер 9, где происходит его отделение от жидкости с последующей выгрузкой в контейнер (на фиг.1 не указано). Выгрузка из бункеров 9, 10, 17 может осуществляться любым способом.
Эффективность и качество процесса разделения на фракции регулируется запорно-регулировочными клапанами 13 и 16 и изменением частоты вращения гребенки 6.
Предлагаемое техническое решение может быть использовано не только на птицефабриках при предварительной обработке побочного продукта - перопухового сырья с целью получения полуфабриката, но и на перопуховых предприятиях мелкого и среднего бизнеса, занимающихся переработкой сырья для получения наполнителей постельных принадлежностей или несвязных утеплителей одежды и снаряжения для защиты от холода.