УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕПАРАЦИИ СЕМЯН ПО УПРУГОСТИ
DEVICE FOR SEPARATION OF SEEDS ACCORDING TO ELASTICITY

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для разделения сыпучих материалов по упругим свойствам и может быть использовано в сельском хозяйстве при очистке частиц семенного материала.
Известно устройство для сепарации семян по упругости [RU 2012427, кл. В07В 13/00, 15.05.1994], включающее приемный ковш, кольцевой дозатор и конический питатель, обеспечивающий кольцевую подачу частиц сепарируемого материала. В устройстве расположены одна под другой ступени рабочих органов, включающие отражательные элементы, делители, скатные доски и приемники продуктов разделения.
Недостатком известного устройства является низкая эффективность сепарации, обусловленная рассеканием падающих под действием силы тяжести частиц материала в воздушном пространстве, отклонением движущихся частиц от средней траектории движения от конического питателя к отражательному элементу и столкновением отразившихся частиц от отражательного элемента.
Наиболее близким к заявленному техническому решению по выполняемой функции и достигаемому эффекту является выбранное в качестве прототипа устройство для сепарации семян по упругости [RU 2470719, кл. В07В 13/00, 27.12.2012. Бюл. №36], включающий загрузочно-разгрузочный приемник с выпускной щелью и кольцевым дозатором, расположенные одна под другой ступени рабочих органов, включающие питатель, отражательный элемент, делитель и воронкообразный загрузочно-разгрузочный приемник с кольцевым дозатором. Питатель выполнен воронкообразным и закреплен на фиксаторе. Отражательный элемент выполнен в виде расположенного большим основанием вниз усеченного конуса. Делитель выполнен в виде цилиндрической поверхности соосно с воронкообразным конусом. Скатная доска выполнена в виде воронкообразного загрузочно-разгрузочного приемника с кольцевым дозатором.
Недостатком известного устройства для сепарации семенного материала по упругости является то, что в нем отсутствуют средства стабилизации подачи частиц сыпучих семенных материалов от воронкообразного питателя до отражательного элемента, что является причиной отклонения продольной оси частиц материала от траектории их движения на некоторый угол. Расстояния, которые пролетают частицы с одинаковыми упругими свойствами после отскока от отражательного элемента, изменяются в широких пределах, следовательно, снижается вероятность их выделения.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности очистки частиц сыпучего семенного материала за счет сглаживания колебания нагрузки, стабилизации движения частиц сыпучего семенного материала, а также повторных выделений качественных фракций упругих частиц семенного материала. Кроме того, технический результат изобретения заключается в снижении энергозатрат.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для сепарации семян по упругости, включающем загрузочно-разгрузочный бункер-дозатор с выпускной щелью, расположенные одна под другой ступени рабочих органов, включающие отражательный элемент в виде расположенного большим основанием вниз усеченного конуса, делитель, согласно изобретению сепаратор имеет внутренний и внешний цилиндрические каналы, в загрузочно-разгрузочном бункере-дозаторе расположен конический питатель, выполненный в виде расположенного большим основанием вниз конуса с возможностью перемещения его по высоте, ступени рабочих органов расположены во внутреннем цилиндрическом канале и содержат последовательно расположенные коническую направляющую, выполненную в виде расположенного большим основанием вниз гофрированного усеченного конуса с возможностью перемещения его по высоте, отражательный элемент и воронкообразный делитель, нижняя часть которого с выпускной кольцевой щелью расположена над конической направляющей ниже расположенной ступени, в зоне фокальной линии отражательной поверхности расположено щелевое приемное окно упругих частиц, образованное верхней кольцевой кромкой воронкообразного делителя и стенкой внутреннего цилиндрического канала.
Сравнение заявляемого устройства для сепарации с прототипом показывает, что отличием является наличие нового конструктивного элемента, расположенного в загрузочно-разгрузочном бункере-дозаторе, а именно конического питателя, установленного с возможностью перемещения по вертикали. Также отличием является наличие в рабочих органах каждой ступени конических гофрированных направляющих и щелевых приемных окон для упругих частиц и выполнение делителя воронкообразным с выпускной щелью.
Наличие в загрузочно-разгрузочном бункере-дозаторе конического питателя позволяет стабилизировать начальную скорость частиц и регулировать колебания нагрузки, тем самым повысить равномерность подачи частиц семенного материала на коническую направляющую первой ступени.
Установка конического питателя с возможностью перемещения по вертикали позволяет оптимизировать процесс подачи семенного материала на коническую гофрированную направляющую.
Наличие в каждой ступени рабочих органов последовательно установленных конических гофрированных направляющих, отражательных элементов, щелевых приемных окон, воронкообразных делителей с выпускной щелью позволяет поэтапно выделять частицы, отличающиеся между собой по признаку упругости.
Установка в каждой ступени рабочих органов конической направляющей (разгонный участок) в виде расположенного большим основанием вниз гофрированного усеченного конуса позволяет стабилизировать движение частиц сыпучего семенного материала перед их попаданием на отражательный элемент, что уменьшает отклонение частиц сыпучего семенного материала от линий подачи и позволяет подавать частицы сыпучего семенного материала дискретными ручьями, а это способствует повышению качества процесса подачи смеси семенного материала.
Выполнение конических гофрированных направляющих с возможностью перемещения по вертикали позволяет выбрать оптимальный и эффективный режим процесса подачи семенного материала на отражательный элемент.
Установка отражательного элемента между конической направляющей и воронкообразным делителем позволяет уменьшить количество столкновений отразившихся частиц между собой, что приводит к эффективности процесса выделения из исходной смеси упругих частиц.
Расположение щелевого приемного окна для упругих частиц в заявляемом устройстве выбрано таким образом, чтобы отлетевшие упругие частицы семян располагались в зоне фокальной линии отражающей поверхности (исследованиями принято, что угол наклона отражательной поверхности к горизонту равен 22-23 градусов Цельсия, так как при данном угле наклона отражательной поверхности достигается рациональный угол отлета частиц семян, равный 45 градусам Цельсия, кроме того, при данном угле отлета достигается максимальная дальность полета). Это исключает попадание неупругих частиц в зону пролета упругих частиц.
Выполнение делителя воронкообразным с выпускной щелью для неупругих частиц и установка его между отражательным элементом и конической направляющей нижерасположенной ступени позволяет сортировать частицы семенного материала по упругости.
Таким образом, выявленные отличительные признаки заявляемого устройства для сепарации семян по упругости обеспечивают достижение технического результата, заключающегося в повышении производительности и эффективности выделения из исходной смеси полноценных компонентов.
Сравнение заявляемого устройства с прототипом позволило установить соответствие критерию «новизна».
Заявляемое изобретение соответствует критерию «промышленная применимость», так как может быть использовано в сельском хозяйстве при сепарации семян зерновых.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на чертеже показана конструктивно-технологическая схема заявляемого устройства для сепарации семян по упругости.
Устройство для сепарации семян по упругости включает расположенные в корпусе 1 внутренний 2 и внешний 3 цилиндрические вертикальные каналы. В верхней части внутреннего цилиндрического канала 2 расположен воронкообразный загрузочно-разгрузочный бункер-дозатор 4 с выпускной кольцевой щелью 5. В загрузочно-разгрузочном бункере-дозаторе 4 установлен конический питатель 6, выполненный в виде расположенного большим основанием вниз конуса. Питатель 6 зафиксирован кронштейнами 7, прикрепленными к регулирующему устройству 8, установленными с возможностью перемещения по высоте по направляющим 9, закрепленными на стенке бункера-дозатора 4. Во внутреннем цилиндрическом канале 2 под загрузочно-разгрузочным бункером-дозатором 4 расположены ступени рабочих органов, каждая из которых включает последовательно расположенные коническую направляющую 10, отражательный элемент 11 и воронкообразный делитель 12 с выпускной кольцевой щелью 13. Коническая направляющая 10 выполнена в виде расположенного большим основанием вниз гофрированного усеченного конуса и зафиксирована при помощи кронштейнов 14, прикрепленных к регулирующему устройству 15, установленных с возможностью перемещения по высоте по направляющим 16, закрепленных на корпусе 1. Отражательный элемент 11 выполнен в виде расположенного большим основанием вниз усеченного конуса. Нижняя часть воронкообразного делителя 12 с выпускной кольцевой щелью 13 расположена над конической направляющей 10 ниже расположенной ступени. В зоне фокальной линии отражательной поверхности 11 расположено щелевое приемное окно 17 для упругих частиц, образованное верхней кольцевой кромкой воронкообразного делителя 12 и стенкой внутреннего цилиндрического канала 2. Отражательный элемент 11 закреплен посредством вертикальных прутков 18 к воронкообразному делителю 12. Воронкообразный делитель 12 закреплен посредством горизонтальных прутков 19 к вертикальной стенке корпуса 1. В нижней части внутреннего цилиндрического канала 2 имеется воронкообразный приемник 20 с выгрузным окном 21 для неупругих частиц. В нижней части внешнего цилиндрического канала 3 имеется воронкообразный приемник 22 с выгрузным окном 23 для упругих частиц. Рабочие органы каждой ступени выполнены с различными радиальными размерами, уменьшающимися последовательно от ступени к ступени.
Устройство для сепарации семян по упругости работает следующим образом. Исходный продукт, например зерно, поступает в загрузочно-разгрузочный бункер-дозатор 4, где падает на приемный конический питатель 6 и, проходя через зазор между ним и вертикальной стенкой бункера-дозатора 4, скорость частиц сыпучего семенного материала падает практически до нуля. Далее частицы сыпучего семенного материала движутся к выходу из бункера-дозатора 4 под углом естественного откоса по слою семенного материала, расположенного на наклонной воронкообразной части стенки бункера-дозатора 4. Далее частицы сыпучего семенного материала через кольцевую щель 5 поступают на коническую направляющую 10, где, пройдя по гофрам, приобретают необходимую скорость и формируются в вертикальный кольцевой поток, падающий под действием силы тяжести и инерции на конусный отражательный элемент 11. Упругие частицы после соударения об отражательную поверхность 11 перелетают верхнюю кольцевую кромку воронкообразного делителя 12 и поступают через щелевое приемное окно 17 в вертикальный цилиндрический канал 2. Остальной семенной материал поступает в воронкообразный делитель 12 для смешанных частиц и через выпускную кольцевую щель 13 поступает на вторую ступень рабочего органа. На последующих ступенях процесс сепарации семян повторяется. Частицы упругой фракции, выделенные на всех ступенях во внешний цилиндрический канал 3, объединяются в приемнике качественных фракций 22 и выводятся через окно 23. Неупругая фракция с воронкообразного делителя 12 последней ступени поступает в приемник для неупругих и некачественных фракций 20 и выводится через окно 21. На каждой ступени сепарации часть упругих семян выделяется, поэтому при последовательном уменьшении радиальных размеров конусных отражательных поверхностей удельная нагрузка на единицу их длины остается постоянной, а также одновременно уменьшается диаметр воронкообразных делителей и конических направляющих, что повышает эффективность сепараций.