ФРИКЦИОННЫЙ СЕПАРАТОР

Предполагаемое изобретение относится к области разделения сыпучих смесей по форме и свойствам поверхности составляющих их частиц и может найти применение в сельском хозяйстве при очистке семян зерна, а также в химической, горнорудной и строительной отраслях промышленности.
Известен фрикционный сепаратор для разделения сыпучих смесей на фракции с разными коэффициентами трения и формой частиц, содержащий загрузочный лоток, подающее устройство, сборники фракций, рабочую поверхность, представляющую собой наклонную плоскость, применяемую как фрикционное устройство для разделения сыпучей смеси по коэффициентам трения [Соколов А.Я. Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна. - М.,:1975, с.145].
Недостатком известного устройства является то, что в качестве рабочего органа используется плоская поверхность. Частицы смеси движутся хаотично по плоской поверхности, параметры движения варьируются в широком диапазоне. Наблюдается неконтролируемое сочетание скольжения и качения частиц как вдоль, так и поперек траектории движения, столкновения частиц друг с другом. Все эти обстоятельства способствуют снижению эффективности фрикционного сепарирования.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа фрикционный сепаратор (RU 2342203, С1, кл. В07В 13/00, 27.12.2008), содержащий несущую раму, загрузочное приспособление, включающее гофрированный распределитель и питающий валик с продольными и поперечными каналами, неподвижную плоскую гофрированную рабочую поверхность, сборники фракций. Продольные оси гофрированных каналов неподвижной рабочей поверхности и распределителя расположены вдоль геодезической линии рабочей поверхности. Выступы каналов неподвижной плоской гофрированной рабочей поверхности и гофрированного распределителя совмещены с впадинами поперечных каналов питающего валика.
Недостатком известного фрикционного сепаратора является то, что в нем отсутствуют средства для сглаживания колебаний нагрузки и ориентации зерновых частиц, а также средства стабилизации начальной скорости материала, поступающего на неподвижную плоскую гофрированную рабочую разделяющую поверхность. Отсутствие возможности поддерживать в процессе работы стабильную нагрузку и начальную скорость обуславливает низкую эффективность работы фрикционного сепаратора.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности фрикционного сепарирования за счет обеспечения изолированности движения частиц разделяемой смеси, стабилизации кинематических характеристик их перемещения по разделяющей рабочей поверхности и, как следствие, более четкого проявления фрикционных свойств частиц.
Указанный технический результат достигается тем,, что во фрикционном сепараторе, включающем корпус, загрузочное приспособление, плоскую гофрированную рабочую поверхность, сборники фракций, согласно изобретению загрузочное приспособление имеет установленные по всей ширине на разной высоте две регулируемые заслонки, между загрузочным приспособлением и гофрированной рабочей поверхностью расположен разгонный участок, выполненный плоским и гофрированным, при этом разгонный участок и гофрированная рабочая поверхность установлены с возможностью изменения угла наклона.
Сравнение заявляемого устройства с прототипом показывает, что отличием является новое выполнение загрузочного устройства, а именно установка в нем по всей ширине, но на разной высоте двух регулируемых заслонок, позволяющих регулировать колебания нагрузки и ориентировать зерновые частицы тяжелой (зародышевой) частью вперед, а для регулирования начальной скорости частиц, поступающих на плоскую гофрированную рабочую поверхность установлен плоский гофрированный разгонный участок, угол наклона которого можно изменять.
Установка в загрузочном устройстве двух регулируемых заслонок позволяет регулировать равномерную подачу зернового материала на плоский гофрированный разгонный участок под углом естественного откоса с ориентацией зерновой частицы тяжелой (зародышевой) частью вперед. Таким образом на разгонный участок поступает только установленное количество исходной смеси. Наличие двух подвижных заслонок обеспечивает наиболее удобную регулировку нагрузки в широком диапазоне для материалов с разными физико-механическими свойствами.
Установка двух регулируемых заслонок позволяет стабилизировать начальную скорость зернового материала, устранить его колебания, возникающие в результате действия различных внешних факторов. Исходный продукт, поступая в загрузочное устройство, ударяется о верхнюю заслонку и с практически нулевой начальной скоростью движется под углом естественного откоса с ориентацией зерновой частицы тяжелой (зародышевой) частью вперед по слою продукта, расположенного на нижней заслонке, к его выходу. Таким образом, скорость, с которой продукт поступает на плоский гофрированный разгонный участок, не зависит от каких-либо внешних факторов, а лишь определяется его физико-механическими свойствами.
Установка плоского гофрированного разгонного участка позволяет регулировать начальную скорость зернового материала при движении к плоской гофрированной рабочей поверхности. Начальная и последующая скорости являются одним из важнейших параметров процессов разделения в плоской гофрированной рабочей поверхности, в значительной степени определяющими положение центра масс частицы смеси по отношению к разделяющей кромке рабочей поверхности, а следовательно, и вероятности их выделения.
Сравнение заявляемого фрикционного сепаратора с прототипом позволило установить соответствие критерию "новизна".
Предлагаемое устройство соответствует критерию "изобретательский уровень", так как достигнут результат, удовлетворяющий существующую потребность повышения эффективности процесса сепарации.
Предлагаемое изобретение соответствует критерию "промышленная применимость", так как может быть использовано в сельском хозяйстве при сепарации зерна.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показан продольный разрез фрикционного сепаратора, а на фиг.2 - общий вид плоского гофрированного разгонного участка.
Фрикционный сепаратор содержит корпус 1, в котором расположены плоская гофрированная рабочая поверхность 2 с устройством для регулирования его положения, состоящим из вертикальных кронштейнов 3, направляющих 4, несущих кронштейнов 5, шарнира 6, опорной штанги 7, закрепленных на направляющих 8. Для регулирования начальной скорости материала сепаратор снабжен стойками 9, направляющими 10, на которых при помощи кронштейнов 11 закреплено загрузочное устройство 12, имеющее установленные по всей ширине и на разной высоте две регулируемые заслонки 13 и 14. Верхняя заслонка 13 выполнена наклонно в сторону рабочей поверхности, а нижняя заслонка 14 установлена с обратным к нему углом наклона. Между загрузочным устройством 12 и гофрированной рабочей поверхностью 2 расположен разгонный участок 15, выполненный плоским и гофрированным. Количество гофрированных каналов разгонного участка 15 соответствует количеству гофрированных каналов плоской гофрированной рабочей поверхности 2. Разгонный участок 15 закреплен при помощи шарниров 16 на плоской гофрированной рабочей поверхности 2 и установлен с возможностью изменения угла наклона путем перемещения в направляющих 17. Сепаратор содержит раму 18, сборники фракций 19 и 20.
Фрикционный сепаратор работает следующим образом.
Исходный материал, представляющий собой смесь компонентов, различающихся между собой по форме, свойствам поверхности и имеющий произвольное значение скорости движения, поступает хаотично в загрузочное устройство 12. В загрузочном устройстве в результате удара о заслонку 13 и проходя через зазор между нею и стенкой загрузочного устройства, скорость материала падает практически до нуля. Далее материал двигается к выходу из загрузочного устройства 12 под действием только силы тяжести под углом естественного откоса по слою материала, находящегося на заслонке 14. Затем проходя по плоскому гофрированному разгонному участку 15, смесь приобретает требуемую начальную скорость, поступает на плоскую гофрированную рабочую поверхность 2. Частицы материала, имея одинаковую начальную скорость, но двигаясь изолированно по каналам плоской гофрированной рабочей поверхности 2 вследствие различия формы и фрикционных свойств поверхности приобретают разную скорость и вследствие этого после схода с плоской гофрированной рабочей поверхности поступают либо в сборник 19, либо в сборник 20. Частицы с продолговатой формой, а также частицы с большим коэффициентом трения поступают в сборник 20, а частицы с шарообразной формой, а также частицы с малым коэффициентом трения - в сборник 19.
Положительный эффект от использования заявляемого изобретения заключается в следующем. Гофрирование разгонного участка и рабочей поверхности позволяет стабилизировать процесс движения частиц, так как наличие и подбор формы гофров позволяет избирательно исключить возможность неконтролируемого сочетания скольжения и качения частиц как вдоль, так и поперек траектории движения, столкновения частиц друг с другом как на разгонном участке, так и на рабочей поверхности. В результате стабилизации кинематических параметров процесса перемещения частиц материала по разгонному участку и по рабочей поверхности повышается эффективность фрикционного сепарирования.