УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕПАРАЦИИ СЫПУЧЕЙ СМЕСИ В ТЕКУЧЕЙ СРЕДЕ

Полезная модель относится к оборудованию для сортировки твердых сыпучих материалов с помощью воздушных потоков, преимущественно к автоматическим устройствам для очистки зерна, злаковых культур, овощных и травяных культур, и может быть использовано на селекционных станциях, семенных заводах, фермерских хозяйствах, зерновых элеваторах, мукомольном и комбикормовом производстве.
Известно устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде, содержащее бункер и вибролоток, струйный генератор с плоскими соплами разного калибра, установленными последовательно по потоку с увеличением переменного шага, острого угла установки, калибра сопел сверху вниз, расположенные под соплами сборники готовых и повторных фракций, последние из которых сообщены через транспортирующее устройство с бункером, в котором струйный генератор выполнен высокочастотным, а сопла количеством не менее десяти выполнены со стенками направляющих каналов, длина которых увеличивается сверху вниз, причем в генераторе перед соплами установлено последовательно три решета, при этом сборников готовых фракций выполнено на два больше, чем сборников повторных фракций сепарируемого продукта, причем два сборника готовых фракций установлены рядом в конце потока, (см. патент. РФ, №2270061, кл. В07В 4/02, опубликован 20.02.2006.)
Недостатком устройства является преимущественно боковой характер воздушного потока струйного генератора по отношению к направлению перемещения сепарируемого продукта, в результате необходима значительная высота камеры сепарации, а следовательно, и увеличенная площадь проходного сечения плоских сопел струйного генератора и энергоемкость последнего. Конструктивные особенности камеры сепарации и струйного генератора способствуют турбулизации сепарирующего воздушного потока, существенно снижая качество и эффективность переработки сепарируемого продукта, что вынуждает проводить отбор промежуточных недообработанных фракций и возвращать их на повторную сепарацию.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде, содержащее средства загрузки и подачи сыпучей смеси, расположенный под ними струйный генератор с соплами и нагнетателем воздуха, сепарационную камеру, сборники готовых и повторных фракций, а также, по крайней мере, один отбойник воздушного потока и формирователь восходящего воздушного потока. Отбойник воздушного потока выполнен в виде волнообразной поверхности выпуклой формы, расположенной на задней стенке сепарационной камеры, а формирователь восходящего воздушного потока - в виде эжекционных окон для прохода атмосферного воздуха, выполненных в днище сепарационной камеры между вторым, третьим и четвертым сборниками фракций. Эжекционные окна имеют форму щели или набора отверстий, расположенных рядами (см. патент РФ №2336131, кл. В07В 4/02, публ.: 20.10.2008)
Недостатком данного устройства является низкая эффективность сепарации и качество очистки сыпучей смеси, так как в сепарационной камере под воздействием воздушного потока сыпучий материал может попадать на препятствие в виде колоса, стебля и, ударяясь о препятствие, или, наоборот, подталкиваясь им, не попадает в соответствующую фракцию.
Недостатком данного устройства является также низкая производительность, так как выгрузка из сборников фракций происходит вручную по мере наполнения емкостей для выгрузки.
Технической задачей заявляемого решения является повышение эффективности сепарации и качества очистки сыпучей смеси, а также повышение производительности устройства.
Сущность полезной модели заключается в том, что в устройстве для сепарации сыпучей смеси в текучей среде, состоящем из средства загрузки и подачи сыпучей смеси, расположенного под ними струйного генератора с соплами и нагнетателем воздуха, сепарационной камеры, сборников готовых и повторных фракций, отбойника воздушного потока и формирователя восходящего воздушного потока, при этом отбойник воздушного потока выполнен в виде поверхности выпуклой формы, расположенной на задней стенке сепарационной камеры, а формирователь восходящего воздушного потока выполнен в виде эжекционных окон для прохода атмосферного воздуха, расположенных в днище сепарационной камеры между несколькими сборниками фракций на выходе из средства загрузки и подачи сыпучей смеси установлен очиститель сыпучего материала барабанного типа, под углом к горизонту и выполненный в виде цилиндра, боковая поверхность которого имеет равномерно расположенные отверстия. Диаметр отверстий соответствует калибру очищаемого сыпучего материала, а торцевая часть очистителя сыпучего материала на выходе выполнена в виде усеченного конуса, образующая которого направлена к оси цилиндра.
Наличие очистителя сыпучего материала барабанного типа, установленного на выходе из средства загрузки и подачи сыпучей смеси обеспечивает предварительную очистку сыпучей смеси, освобождая ее от крупных примесей (в виде колоса, стебля и т.д), что позволяет повысить эффективность сепарации текучей смеси.
Установка под сборниками фракций выгрузных устройств шнекового типа с возможностью возвратно-поступательного перемещения их под соответствующий сборник фракций позволяет одновременно производить загрузку сыпучего материала соответствующей фракции в транспортные средства, что приводит к увеличению производительности устройства.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где:
на фиг.1 - общий вид устройства
на фиг.2 - общий вид устройства в разрезе;
на фиг.3 - вид А на фиг.1.
Устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде включает средства загрузки и подачи сыпучей смеси 1, струйный генератор 2, сепарационную камеру 3, сборники готовых и повторных фракций 4. Средства загрузки и подачи сыпучей смеси 1 включают бункер 5. Струйный генератор 2 смонтирован под бункером 5 с шибером 6 и состоит из нагнетателя воздуха, выполненного, например, в виде вентилятора 7, воздуховода 8 и набора плоских ориентированных сопел 9. Внутри воздуховода 8, непосредственно перед соплами 9, может быть расположена одна или несколько решеток (на фигурах условно не показана) для выравнивания воздушного потока. Сепарационная камера 3 представляет собой прямоугольный замкнутый объем, характерным размером которой является высота, соответственно длина составляет (1,3-1,5) высоты, а ширина сепарационной камеры 3 составляет (2,1-2,3) высоты. На внутренней поверхности задней стенки сепарационной камеры 3 напротив сопел 9 расположен отбойник 10 воздушного потока. Над отбойником 10, в верхней части задней стенки сепарационной камеры 3, выполнен проем 11 для отвода воздушного потока и легколетучих фракций из сепарационной камеры 3. Днище сепарационной камеры 3 представляет собой совокупность чередующихся в определенной последовательности сборников 4 готовых и повторных фракций. Деление сборников 4 по предназначению для готовых и повторных фракций является условным и зависит от свойств перерабатываемой сыпучей смеси. Существенным является порядковый номер сборника 4, исходя из его удаленности от передней (сопловой) стенки сепарационной камеры 3. Так, в первом или наиболее близком к передней стенке сборнике 4 будут собираться наиболее плотные фракции, а по мере удаления сборника 4 плотность собирающейся в нем фракции будет убывать. Сборники 4 представляют собой расположенные поперек сепарационной камеры 3 на всю ее ширину, делительные желоба, каждый из которых имеет разгрузочную горловину. Кроме сборников 4, в днище сепарационной камеры 3 смонтирован формирователь восходящего потока, который выполнен в виде совокупности эжекционных окон 12 для прохода атмосферного воздуха. Эжекционные окна 12 расположены между вторым и третьим, третьим и четвертым, четвертым и пятым сборниками 4. В самом простом случае каждое эжекционное окно 12 для прохода атмосферного воздуха имеет форму прямоугольной щели, протяженность которой составляет 2,1-2,3 высоты сепарационной камеры 3, а ширина составляет 0,02-0,03 высоты сепарационной камеры 3. На выходе из средства загрузки и подачи сыпучей смеси 1 под углом к горизонту установлен очиститель 13 барабанного типа. Очиститель 13 выполнен в виде цилиндра, а боковая поверхность имеет равномерно расположенные отверстия, диаметр которых соответствует калибру очищаемого сыпучего материала. Торцевая часть очистителя 13 на выходе выполнена в виде усеченного конуса, образующая которого направлена к оси цилиндра. Под сборниками фракций 4 установлены выгрузные устройства 14 шнекового типа с возможностью возвратно-поступательного перемещения их под соответствующий сборник фракций
Устройство работает следующим образом.
Сыпучую смесь, подлежащую сепарации, например, зерно, непосредственно из под комбайна, подают в очиститель 13 очистки сыпучего материала барабанного типа. При подключении устройства к линии электропитания, включается мотор-редуктор (на чертеже не показан), передающий крутящий момент очистителю барабанного типа 13, в котором находится сыпучая смесь, плавно и равномерно распределяясь внутри барабана. При медленном вращении барабана отделяется колос, стебель, камень от зерна, которое пропускается отверстиями, диаметр которых соответствует калибру зерна (в данном примере), а крупные фракции (колос, стебель, камень) постепенно «скатываются» к усеченному конусу в торцевой части барабана и выводятся через специальный желоб, на который монтируется приспособление для сбора мусора (на чертеже не показан). Очищаемое зерно попадает в бункер 5, приподнимается шибер 6, и происходит равномерная подача частиц сыпучей смеси в сепарационную камеру 3. Струйный генератор 2, благодаря набору плоских ориентированных сопел 9, обеспечивает подачу в сепарационную камеру 3 равномерного и практически горизонтально направленного воздушного потока. Воздушный поток из струйного генератора 2 подхватывает поток свободно падающего из бункера 5 зерна. В результате воздействия на сыпучую смесь сканирующего каскада плоских воздушных струй происходит разделение частиц сепарируемого материала на фракции, отличающиеся плотностью и аэродинамическими характеристиками. Более плотные и обтекаемые частицы опускаются в зону первого сборника 4, а менее плотные с развитой поверхностью отбрасываются к последующим сборникам 4. В зону первого сборника 4, таким образом, поступают камешки и тяжелые примеси, прошедшие через решето очистителя 13, второго - посевное зерно, третьего - продовольственное зерно, четвертого и пятого - фуражное зерно, последующих - нетоварные фракции сыпучей смеси. Легколетучие и пылевидные фракции увлекаются воздушным потоком струйного генератора 2 и выносятся из сепарационной камеры 3 через проем 11 для отвода воздушного потока. Стабилизации ламинарного (безвихревого) течения воздушного потока в сепарационной камере 3 способствует обтекаемая волнообразная форма выпуклой поверхности отбойника 10 воздушного потока. Эжекционные окна 12 для прохода атмосферного воздуха расположенные между сборниками 4 товарных фракций и обеспечивают кондиционирование последних. В процессе перемещения воздушного потока струйного генератора 2 по длине сепарационной камеры 3 с образованием текучей среды, в последней возникает разряжение по отношению к окружающей устройство атмосфере, результатом чего является эжектирование (подсос) атмосферного воздуха в сепарационную камеру 3 через эжекционные окна 12. Эжектируемый восходящий поток атмосферного воздуха поднимается через эжекционные окна 12 снизу вверх навстречу частицам товарных фракций сыпучей смеси, падающим к соответствующим сборникам 4. Таким образом, возникает встречное движение восходящего потока атмосферного воздуха и частиц товарных фракций сыпучей смеси, что приводит к замедлению падения (взвешиванию) последних и увеличению эффективного времени пребывания их в рабочей зоне сепарационной камеры 3, а также повышению точности разделения товарных фракций до 98-98,5%, т.е., когда наличие некондиционного материала во фракции не превышает 1,5-2,0%. Фракции сепарируемой сыпучей смеси накапливаются в соответствующих сборниках 4 и выгружаются выгрузными устройствами 14, установленными под необходимую фракцию для погрузки сыпучей смеси в транспортное средство.
Устройство эффективно при использовании его для осуществления точной многофракционной сепарации сыпучей смеси, в том числе зерновых культур простой и сложной формы, что очень важно в сельском хозяйстве для селекционных целей а также при обработке и подготовке семян для посева.
Устройство позволяет получать на выходе однородные зерна без сорных примесей, что способствует повышению эффективности и качества очистки сыпучей смеси а также повышению его производительности.