Устройство для шлифования семян
GRINDING DEVICE FOR SEEDS

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к оборудованию для предпосевной обработки семенного материала, и может быть использовано для подготовки к посеву семян мелкосеменных культур, например моркови.
Известен станок для шлифования семян (патент №2528018 МКИ А01С 1/00, опубл. 10.03.2014. Бюл. №7), содержащий контейнер, смонтированный из соединенных в единую технологическую цепочку двух или более винтовых тетраэдальных шлифовальных барабанов, внутренняя поверхность которых покрыта слоем резины, поярусно, жестко установленных друг под другом с противоположным направлением винтовых линий в закрытом со всех сторон коробе с переходными крышками, покрытыми изнутри слоем резины, упруго установленного на основании с вибровозбудителем, бункер-дозатор, выгрузной лоток.
Недостатками известного станка являются ограниченные технологические возможности, сложность конструкции и недостаточно высокая производительность.
Наиболее близким к предлагаемому является станок для шлифования семян (патент №2581486 МКИ А01С 1/00, опубл. 20.04.2016, бюл. №11), содержащий контейнер, смонтированный из соединенных в единую технологическую цепочку двух или более винтовых шлифовальных барабанов, внутренняя поверхность которых покрыта слоем резины, поярусно, жестко установленных друг над другом с противоположным направлением винтовых линий в закрытом, со всех сторон с переходными крышками, покрытыми изнутри слоем резины коробе, упруго установленным на основании с вибровозбудителем, бункер-дозатор, выгрузной лоток, отличающийся тем, что каждый из шлифовальных барабанов выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности с винтовыми канавками внутри шлифовального барабана в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными внутри поперечного сечения шлифовального барабана, и изготовлен из трех и более скрученных в продольном направлении относительно продольной оси и изогнутых по винтовой линии в поперечном направлении на цилиндрической оправке полос прямоугольной формы с образованием по периметру шлифовального барабана трех и более внутренних криволинейных поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны внутри шлифовального барабана и образованием напусков внутри шлифовального барабана в виде винтовых лопастей по всей длине шлифовального барабана от входного до выходного отверстия.
Недостатками известного устройства являются ограниченные технологические возможности, сложность конструкции и недостаточно высокая производительность.
Техническим результатом является расширение технологических возможностей, упрощение конструкции и повышение производительности.
Технический результат достигается тем, что в устройство для шлифования семян, содержащее контейнер, смонтированный из соединенных в единую технологическую цепочку двух или более винтовых шлифовальных барабанов, внутренняя поверхность которых покрыта слоем резины, поярусно жестко установленных друг над другом в закрытом со всех сторон, с переходными крышками, покрытыми изнутри слоем резины, коробе, упруго установленном на основании с вибровозбудителем, бункер-дозатор, выгрузной лоток, винтовые шлифовальные барабаны выполнены выпуклой и вогнутой формы, установлены поочередно друг под другом, при этом винтовые шлифовальные барабаны выпуклой формы изготовлены по периметру из трех и более свернутых в вертикальной плоскости и последовательно соединенных между собой с ребристой поверхностью полос переменной ширины выпуклой криволинейной формы, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении, изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении и согнутых по надрезам, со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, расположенными попарно под углом один к другому с обеих сторон полос на выпуклой оправке с образованием по периметру винтового шлифовального барабана направленных навстречу друг другу ломаных винтовых линий и ломаных винтовых поверхностей с одинаковым переменным шагом по длине шлифовального барабана, а винтовые шлифовальные барабаны вогнутой формы изготовлены из с ребристой поверхностью полос переменной ширины вогнутой криволинейной формы, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении, изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении и согнутых по надрезам, со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, расположенными под углом один к другому с обеих сторон полос на вогнутой оправке с образованием по периметру винтового шлифовального барабана вогнутой формы направленных навстречу друг другу ломаных винтовых линий и ломаных винтовых поверхностей с переменным шагом.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции устройства для шлифования семян.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что, так как частота движения семян в предлагаемой конструкции определяется не только частотой колебаний, создаваемой вибратором, но и количеством плоских элементов по периметру шлифовальных барабанов, то такое их конструктивное оформление за счет увеличения количества плоских элементов в каждой секции по периметру увеличивает частоту соударений семян между собой и со стенками шлифовальных барабанов, повышает производительность шлифования, увеличивает технологические возможности.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление шлифовальных барабанов позволяет обеспечить последовательное постепенное уплотнение и разряжение потоков семян по мере их продвижения от загрузки к выгрузке, а также повысить эффективность их смешивания, расширяет технологические возможности.
Новизна усматривается также в том, что площадь и форма поперечного и продольного сечений шлифовальных барабанов изменяются по всей длине многократно от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения семян, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что по периметру шлифовальных барабанов образованы направленные навстречу друг другу ломаные винтовые поверхности с переменной шириной вогнутой и выпуклой криволинейной формы по длине, что обеспечивает нарушение стационарности потоков движения семян внутри шлифовальных барабанов, повышает производительность и расширяет технологические возможности.
Новизна заключатся также в том, что по периметру шлифовальных барабанов образованы направленные навстречу не только друг другу под углом, но и к оси шлифовальных барабанов, плоские грани, что обеспечивает нарушение стационарности движения потоков семян внутри шлифовальных барабанов, при этом скорости семян внутри шлифовальных барабанов в каждой точке их потоков хаотически пульсируют, поэтому семена внутри барабанов совершают неустановившиеся беспорядочные движения по сложным траекториям, что также расширяет технологические возможности, обеспечивает повышение производительности шлифования.
Новизна заключается в том, что по периметру шлифовальных барабанов образованы ломаные винтовые линии, направленные навстречу друг другу, что расширяет технологические возможности, увеличивает частоту взаимодействия семян друг с другом и со стенками шлифовальных барабанов, повышает производительность.
Новизна обусловлена также тем, что шаг винтовых линий по периметру изменяется по длине шлифовальных барабанов от загрузки к выгрузке, что интенсифицирует технологический процесс шлифования семян, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что скручивание каждой полосы по надрезам со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, с расположенными попарно под углом один к другому с обеих сторон полос надрезами, обеспечивает дополнительное искривление поверхности по периметру шлифовальных барабанов, благодаря чему увеличивается разность между углами наклона векторов перемещения семян в соседних участках внутренней поверхности шлифовальных барабанов, поэтому семена движутся по сложным траекториям, увеличивая число столкновений друг с другом и с стенками шлифовальных барабанов, что интенсифицирует процесс шлифования семян, обеспечивает повышение производительности, расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что полосы имеют криволинейную вогнутую форму переменной ширины и выполнены ребристыми в поперечном направлении с образованием по периметру поверхности шлифовального барабана чередующихся граней, что обеспечивает постепенное разряжение и уплотнение потоков семян, интенсифицирует процесс их смешивания и шлифования.
Новизна заключается также в том, что поверхность шлифовального барабана выполнена из трех и более полос, что расширяет технологические возможности и упрощает изготовление.
Новизна заключается в том, что благодаря криволинейным внутренним винтовым поверхностям векторы скорости движения семян при транспортировке от загрузки к выгрузке изменяются, что способствует интенсификации процесса смешивания и расширяет технологические возможности.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление шлифовального барабана, наличие ломанных винтовых линий по периметру позволяет обеспечить не только продольное перемещение семян от загрузки к выгрузке, но и обеспечить интенсивное их перемешивание с большой амплитудой и сложной траекторией движения, что повышает производительность шлифования.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство для шлифования семян, общий вид; на фиг. 2 -разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид А на фиг. 1; на фиг. 4 - конструкция верхнего шлифовального барабана, общий вид; на фиг. 5 - вид Б на фиг. 4; на фиг. 6 - полоса выпуклой формы; на фиг. 7 - сечение Б-Б на фиг. 6; на фиг. 8 - полоса выпуклой формы, свернутая вокруг своей продольной оси; на фиг. 9 - полоса выпуклой формы, свернутая на выпуклой оправке; на фиг. 10 - конструкция среднего шлифовального барабана, общий вид; на фиг. 11 - вид В на фиг. 10; на фиг. 12 - полоса вогнутой формы; на фиг. 13 - сечение В-В на фиг. 12; на фиг. 14 - полоса вогнутой формы, свернутая вокруг своей продольной оси; на фиг. 15 - полоса вогнутой формы, свернутая на вогнутой оправке.
Устройство для шлифования семян (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) состоит из средства для загрузки 1, средства для разгрузки 2, короба 3, установленного с помощью упругих элементов 4 на основании 5. В нижней части короба 3 смонтирован вибровозбудитель 6. Установка для шлифования семян снабжена емкостью 7 для приема семян, прошедших предпосевную обработку. В коробе 3, выполненным закрытым со всех сторон, смонтированы друг под другом и соединены в единую технологическую цепочку винтовые шлифовальные барабаны 8, 9, 10.
Винтовые шлифовальные барабаны 8, 9, 10 изготовлены пустотелыми с внутренней поверхностью покрытой слоем резины 11, один из которых, например 8, представлен на фиг. 4 и 5. В коробе 3, выполненном закрытым со всех сторон, смонтированы друг под другом и соединены в единую технологическую цепочку верхний винтовой шлифовальный барабан выпуклой формы 8, средний шлифовальный барабана вогнутой формы 9, нижний винтовой шлифовальный барабана выпуклой формы 10. Для обеспечения транспортировки от загрузки к выгрузке каждый из винтовых барабанов 8, 9, 10 могут быть смонтированы в коробе 6 под уклоном в 2°-5° в сторону выгрузки. При работе устройства для шлифования семян обеспечивается непрерывное перемещение семян от загрузки к выгрузке.
Патрубок загрузочного устройства 1 вмонтирован во входное отверстие винтового шлифовального барабана 8 выпуклой формы. Выходное отверстие 12 винтового шлифовального выпуклой формы барабана 8 закрыто крышкой 14 покрытой слоем резины 15, которая перекрывает одновременно и входное отверстие 16 винтового вогнутой формы шлифовального барабана 9 и обеспечивает перемещение семян из верхнего выпуклой формы винтового шлифовального барабана 8 в нижележащий вогнутой формы винтовой шлифовальный барабан 9, а именно из выходного отверстия 12 винтового выпуклой формы шлифовального барабана 8 во входное отверстие 16 винтового вогнутой формы шлифовального барабана 9. Выходное отверстие 17 второго винтового вогнутой формы шлифовального барабана 9 закрыто крышкой 18 покрытой слоем резины 19, которая перекрывает одновременно и входное отверстие 20 нижележащего третьего винтового выпуклой формы шлифовального барабана 10, обеспечивая передачу семян из второго среднего вогнутой формы шлифовального барабана 9 в нижний третий винтовой выпуклой формы шлифовальный барабан 10. Под выходным отверстием 21 третьего выпуклой формы шлифовального барабана 10 смонтировано разгрузочное устройство 2.
1
1
2
Винтовой шлифовальный барабан 8 выпуклой формы (фиг. 4, фиг. 5) выполнен из полос 22, 23, 24, 25, 26, 27 переменной ширины (фиг. 6) с надрезами (фиг. 7), скрученных не только в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно собственной оси симметрии полосы (фиг. 8), но и в поперечном направлении на бочкообразной оправке по винтовым линиям (фиг. 9). Так как полосы 22, 23, 24, 25, 26, 27 имеют переменную ширину (фиг. 6), то винтовой шлифовальный барабан 8 (фиг. 4, фиг. 5) имеет переменное продольное сечение и переменное проходное поперечное сечение по длине барабана 8. Кроме того, полосы 22, 23, 24, 25, 26, 27 выполнены ребристыми в продольно-поперечном направлении, образуя по периметру винтового шлифовального барабана 8 (фиг. 4, фиг. 5) чередующие треугольные грани, например грани 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35 и т.д., для полосы, например, 35. При этом каждые две смежные грани, например 28 и 29, 29 и 30 и т.д., расположены под тупым углом одна к другой с наружной и внутренней сторон полос 22, 23, 24, 25, 26, 27 пересекаются между собой с образованием винтовых линий основного направления с шагом S, например, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42 на наружной поверхности и винтовых канавок по внутренней поверхности винтового шлифовального барабана 8, а также по наружной поверхности барабана 8 впадин и выступов между смежных граней, например 28 и 29, 29 и 30 и т.д., расположенных под тупым углом одна к другой. На фиг. 4 и фиг. 5 одна из винтовых линий с шагом S основного направления 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42 показана утолщенной линией. На наружной поверхности винтового шлифовального барабана 8 образуются также винтовые канавки и винтовые линии противоположного направления с шагом S, например, 43, 44, 45, 39, 46, 47, 48 (на фиг. 4, фиг. 5) тоже показана утолщенной линией.
Винтовые линии по наружной поверхности винтового шлифовального барабана 8 имеют одинаковые обозначения позиций с соответствующими им канавками на внутренней поверхности, причем винтовые канавки и винтовые линии винтового шлифовального барабана 8 могут иметь различное число заходов и различные шаги винтовых линий.
На полосах 22, 23, 24, 25, 26, 27 перед свертыванием выполняют надрезы 49 и 50 со скошенными стенками, расположенными попарно под углом один к другому, как, например, на фиг. 6 и фиг. 7 посредством фрезерования, обработки давлением и т.п. Геометрия и величина углов Δ, ξ, δ, τ, ν, χ скосов надрезов и их взаимное расположение соответствует числу заходов и величинам шагов винтовых линий противоположного направления. Надрезы 49 и 50 создают (фиг. 6, фиг. 7) попеременно с противоположных сторон каждой полосы 22, 23, 24, 25, 26, 27. Затем относительно продольной оси каждую из полос 22, 23, 24, 25, 26, 27 скручивают в вертикальной плоскости относительно продольной оси полосы. На фиг. 8 показана одна из полос, скрученная в вертикальной плоскости вдоль своей продольной оси, с расположенными по винтовым линиям вдоль продольной оси боковыми кромками 51 и 52. Предварительно скрученную в вертикальной плоскости относительно продольной оси полосу, например 24, помещают на бочкообразную оправку 53 (фиг. 9) и изгибают так, чтобы боковые кромки 51 и 52 разместились по винтовым линиям и в поперечном направлении. После изгиба в поперечном сечении на бочкообразной оправке 53 каждая полоса повернута относительно продольной оси винтового шлифовального барабана 8 так, что ее кромки образуют и в поперечном направлении полосы винтовые линии с одинаковым шагом для всех полос. После этого полосу 24 деформируют и снимают с оправки 53. Аналогичным образом обрабатывают остальные полосы, например, 22, 23, 25, 26, 27. Далее, все деформированные полосы 22, 23, 24, 25, 26, 27 совмещают и соединяют известными методами, например сваркой. Так как полосы, из которых смонтирован винтовой шлифовальный барабан 8, свернуты не только в продольном, но и в поперечном направлении, то по периметру винтового шлифовального барабана 8 образованы различные по шагу, направленные навстречу друг другу винтовые внутренние поверхности и в местах их соединения винтовые канавки. Образование сложной внутренней поверхности в виде сочетания двух криволинейных поверхностей, в каждой точке которых возникают разнонаправленные составляющие движения, повышает интенсивность движения семян и расширяет технологические возможности. Внутренняя поверхность винтового шлифовального барабана 8 покрыта слоем резины 11.
Средний винтовой шлифовальный барабан 9 выполнен вогнутой формы (фиг. 10, фиг. 11) из полос 54, 55, 56, 57, 58, 59 переменной ширины (фиг. 12) с надрезами со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, расположенными попарно под углом один к другому с обеих сторон полос (фиг. 12, фиг. 13), свернутыми в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно собственной оси симметрии перфорированной полосы (фиг. 14), изогнуты по винтовым линиям в поперечном направлении (фиг. 15).
Так как полосы 54, 55, 56, 57, 58, 59 имеют переменную ширину (фиг. 12), то винтовой шлифовальный барабан 9 вогнутой формы (фиг. 10, фиг. 11) имеет переменное продольное сечение и переменное проходное поперечное сечение по длине винтового вогнутой формы шлифовального барабана 9.
Кроме того, полосы 54, 55, 56, 57, 58, 59 выполнены ребристыми в продольно-поперечном направлении, образуя (фиг. 10, фиг. 11) чередующие треугольные грани, например, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66 для полосы 54. При этом каждые две смежные грани, например 60 и 61, 61 и 62, 62 и 63 и т.д., расположены под тупым углом одна к другой с наружной и внутренней сторон полос, пересекаются между собой с образованием винтовых линий основного направления, например, 67-68-69-70-71-72-73-74 на наружной поверхности и винтовых канавок по внутренней поверхности винтового вогнутой формы шлифовального барабана 9. На фиг. 10, фиг. 11 одна из винтовых линий основного направления 67-68-69-70-71, 72, 73, 74 показана утолщенной линией. На наружной поверхности винтового вогнутой формы барабана 9 образуются также винтовые канавки и винтовые линии противоположного направления, например, 75-65-76-77-78-79-80-81, (на фиг. 10, фиг 11) показаны утолщенной линией. Винтовые линии по наружной поверхности винтового вогнутой формы шлифовального барабана 9 имеют одинаковые обозначения позиций с соответствующими им канавками на внутренней поверхности, причем винтовые канавки и винтовые линии винтового шлифовального барабана 9 могут иметь различное число заходов и различные шаги. На полосах 54, 55, 56, 57, 58, 59 вогнутой формы (фиг. 12, фиг. 13), например 54, перед свертыванием выполняют надрезы 82 и 83 со скошенными стенками, расположенными попарно под углом один к другому, как, например, на фиг. 12, фиг. 13 посредством фрезерования, обработки давлением и т.п. Геометрия и величина углов Ψ, α, β, ω, λ, ϕ скосов надрезов и их взаимное расположение соответствует числу заходов и величинам шагов винтовых линий противоположного направления. Надрезы 82 и 83 создают (фиг. 12, фиг. 13) попеременно с противоположных сторон полос 54, 55, 56, 57, 58, 59. Затем относительно продольной оси каждую из полос 54, 55, 56, 57, 58, 59 скручивают в вертикальной плоскости относительно продольной оси полосы (фиг. 14). На фиг. 14 показана одна из полос, скрученная в вертикальной плоскости вдоль своей продольной оси, с расположенными по винтовым линиям вдоль продольной оси боковыми кромками 84 и 85. Предварительно скрученную в вертикальной плоскости относительно продольной оси полосу, например, помещают на оправку 86 (фиг. 15) и изгибают так, чтобы кромки 84 и 85 разместились по винтовым линиям и в поперечном направлении. После изгиба в поперечном сечении полоса повернута относительно продольной оси полосы так, что ее кромки 84 и 85 образуют и в поперечном направлении полосы винтовую линию с одинаковым шагом для всех полос 54, 55, 56, 57, 58, 59. После этого полосу 54 деформируют и снимают с оправки 86. Аналогичным образом обрабатывают остальные полосы, например 55, 56, 57, 58, 59. Далее все деформированные таким образом полосы совмещают и соединяют известными методами, например, сваркой. Внутренняя поверхность винтового шлифовального барабана 9 покрыта слоем резины 11.
Нижний винтовой шлифовальный барабан 10 выполнен в виде выпуклого винтового шлифовального барабана аналогично винтовому выпуклой формы шлифовального барабану 8. Так как винтовые шлифовальные барабаны выполнены выпуклой формы 8, вогнутой формы 9, выпуклой формы 10 и установленными поочередно друг под другом, то обеспечивается при увеличении объемов внутренних пространств барабанов 18, 9, 10 сохранение габаритных размеров по высоте по сравнению с прототипом за счет поочередно смонтированных выпуклых и вогнутых винтовых шлифовальных барабанов, которые своей выпуклостью входят в вогнутость рядом смонтированного барабана, как, например, выпуклость винтового барабана 8 входит в вогнутость вогнутого барабана 9, и выпуклость выпуклого барабана 10 входит в вогнутость винтового барабана 9.
Устройство для шлифования семян работает следующим образом.
Посредством загрузочного устройства 1 внутрь верхнего винтового шлифовального барабана 8 беспрерывно загружается семена. Под воздействием возмущающих сил вращающегося вибратора 6, через стенки короба 3 и жестко с ним соединенных винтовых шлифовальных барабанов 8, 9, 10 семенам передаются возмущающие силы. Семена под воздействием этих возмущающих сил под влиянием вибрации совершают вращательное движение в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии винтовых шлифовальных барабанов 8, 9, 10. Винтовые стенки шлифовальных барабанов 8, 9, 10 изменяют и придают дополнительные движения частицам семенам и обеспечивают повышение производительности шлифования семян, а также перемещают их от загрузки к выходным отверстиям, например, к выходному отверстию 12 винтового шлифовального барабана 8. Под воздействием вибрации, наклона винтовых барабанов и винтовых канавок внутри винтовых шлифовальных барабанов, а также с помощью переходной крышки 14, покрытой слоем резины 15, семена перегружаются через отверстие 12 входное отверстие 16 в нижележащий винтовой шлифовальный барабан 9, Под воздействием вибрации, наклона винтового шлифовального барабана 9 и винтовых канавок семена перемещаются к выходному отверстию 17 и посредством крышки 18, покрытой слоем резины 19, перемещаются через входное отверстие 20 во внутреннюю полость винтового шлифовального барабана 10. Под воздействием вибрации, наклона и винтовых канавок винтового шлифовального барабана 10 семена перемещаются вдоль горизонтальной оси и через отверстие 21, а также с помощью разгрузочного устройства 2 выводятся за пределы устройства для шлифования семян в емкость 7.
Технико-экономические преимущества изобретения возникают за счет увеличения производительности, вибрации в плоскостях перпендикулярных горизонтальной оси винтовых шлифовальных барабанов и дополнительного движения придаваемого семенам стенками винтовых шлифовальных барабанов, что расширяет технологические возможности. В процессе перемещения семян от загрузки к выгрузки они совершают сложное пространственное движение, так как направление их движения под воздействием вибрации изменяется под воздействием элементов стенок размещенных под углом друг к другу и к оси винтовых шлифовальных барабанов, что повышает производительность. Технико-экономические преимущества обеспечиваются также за счет сокращения рабочих площадей, занимаемых устройством для шлифования семян.