Зерноочистительный шнековый транспортер
GRAIN-CLEANING SCREW CONVEYOR

Изобретение относится к устройствам для очистки зерна от нежелательных примесей и, в частности, к шнековым транспортерам, очищающим зерно в процессе перемещения зерна в шнеке, и может быть использовано в сельском хозяйстве, мукомольно-элеваторной промышленности, комбикормовой промышленности и в других отраслях народного хозяйства.
Известен зерноочистительный шнековый транспортер (см. US № 3727759, кл. A01F 12/46; B07B 1/18; B07B 1/20; B65G 33/00; B07В 001/06, опубл. 17.04.1973), включающий наклонный шнековый транспортер, в нижней части которого размещено неподвижно дугообразное сито, приемник примесей, прошедших сквозь сито, приемный бункер исходного зерна и выгрузное отверстие очищенного зерна. В процессе перемещения зерна в шнеке оно попадает на дугообразное сито, на котором под действием гравитационных сил мелкие частицы просеиваются и попадают в приемник, а очищенное зерно перемещается вверх по транспортеру к месту назначения.
Основными недостатками известного транспортера являются:
- низкая эффективность выделения примесей на сите, так как выделяемые примеси движутся по циклическим траекториям вместе с потоком основного зерна (увлекаются им) и не достигают поверхности сита, это объясняется тем, что гравитационные силы, действующие на мелкие частицы соизмеримы с силами вязкостного трения расслоенного зерна в шнеке;
- в процессе работы сито забивается, уменьшается его живое сечение, а следовательно, уменьшается полнота выделения мелких примесей.
Наиболее близким к заявляемому устройству зерноочистительного шнекового транспортера по выполняемой функции и техническому решению является зерноочистительный шнековый транспортер (см. US № 4684458, кл. B07B 1/26; B07B 1/18; B07B 9/00; B07B 009/00, опубл. 04.08.1987), включающий раму с установленным на ней наклонным цилиндрическим кожухом с концентрично расположенной в нем шнеком, дугообразное решето, расположенную между загрузочным и разгрузочным концом кожуха в его нижней части, привод шнека, вытяжной вентилятор, приемный бункер исходного зерна и выгрузной патрубок очищенного зерна.
Основными недостатками известного устройства являются:
- низкая эффективность выделения мелких примесей на дугообразном решете, так как его активной рабочей зоной является только нижняя часть, а отверстия боковых частей решета забиваются проходными частицами, так как гравитационные силы, действующие на частицы направлены вертикально вниз;
- соединение всасывающего патрубка вентилятора с надзерновым пространством в кожухе шнекового транспортера затрудняет прохождение частиц сквозь решето, так как сквозь него просачивается воздух в полость кожуха, т.е. образуется аэродинамическая сила, действующая в противоположному направлению перемещения проходных частиц сквозь решето, кроме того, данный фактор способствует забиваемости решета;
- низкая эффективность выделения легких примесей, так как воздухозабор из кожуха шнека происходит на ограниченной площади, соизмеримой с всасывающим патрубком вентилятора, при этом воздействию воздушного потока подвергаются только пылевидные частицы, находящиеся над зерновым слоем непосредственно в зоне забора воздуха;
- имеет место измельчения зерна, так как периметр шнекового винта защемляет зерновки между острыми кромками отверстий решета.
- в зоне работы зерноочистительного шнекового транспортера образуется пыль, та как мелкие примеси при выходе из решета содержат большое количество пыли.
Задача, на решение которой направлено заявленное решение, заключается в повышении эффективности выделения мелких и легких примесей в шнековом транспортере при нахождении в нем транспортируемого зерна.
Технический эффект, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в повышении качества очистки зерна, главным образом, за счет уменьшения количества промежуточных операций очистки зерна и снижения содержания в нем нежелательных примесей.
Для решения поставленной зерноочистительный шнековый транспортер, включающий раму, наклонный винтовой транспортер с цилиндрическим кожухом, установленный на раму с возможностью изменения угла наклона, дугообразное решето, расположенное в нижней и средней части кожуха между загрузочным и разгрузочным концами, привод винтового транспортера, вытяжной вентилятор, приемный бункер для исходного зерна и выгрузной патрубок для очищенного зерна, отличается тем, что дугообразное решето выполнено струнным и закреплено к кожуху на эластичные подушки, при этом, струны решета расположены вдоль образующей кожуха, а на верхних частях кожуха со стороны загрузочного конца, над решетом и со стороны разгрузочного конца выбраны перфорированные участки, снабженные дугообразными, сопряженными с наружной поверхностью кожуха перфорированными листами, выполненными с возможностью тангенциального перемещения, кроме того, под решетом герметично с кожухом установлен воздухозаборный зонт, соединенный через циклон посредством рукавов с вентилятором, при этом, под разгрузочной горловиной циклона размещен приемник для мелких примесей, а к выходному патрубку вентилятора установлен воздухопроницаемый мешок для приема легких примесей. Кроме того, соседние струны решета выполнены с различной упругостью. Кроме того, выполнен с возможностью изменения частоты вращения винтового транспортера. Кроме того, выгрузной патрубок для очищенного зерна снабжен эластичным рукавом.
Сопоставительный анализ признаков нового решения с признаками аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
Сущность предлагаемого устройства состоит в том, что дугообразное решето выполнено струнным, со струнами, расположенными вдоль образующей кожуха и размещенное в средней части кожуха, а под струнным решетом герметично с кожухом установлен воздухозаборный зонт, выходной патрубок которого соединен посредством полиэтиленового армированного рукава с входным боковым патрубком циклона, а выходной верхний патрубок циклона соединен через полиэтиленовый армированный рукав с входным отверстием вентилятора, под разгрузочной горловиной циклона размещен приемник мелких примесей, а под выходным патрубком вентилятора установлен воздухопроницаемый мешок приема легких примесей.
Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение заявленной технической задачи.
Верхние части кожуха со стороны загрузочного конца, над струнным решетом и со стороны разгрузочного конца выполнены перфорированными и закрыты (снабжены) дугообразными, сопряженными с наружной поверхностью кожуха перфорированными листами, имеющими возможность тангенциального перемещения, а выгрузной патрубок кожуха соединен с эластичным рукавом.
Дугообразное струнное решето закреплено в нижней и верхней части кожуха посредством эластичных подушек, а соседние струны решета выполнены с разной упругостью.
Привод шнека выполнен с возможностью изменения частоты вращения винтового стержня.
Выполнение дугообразного решета струнным, со струнами, расположенными вдоль образующей цилиндрического кожуха, обеспечивает по сравнению с другими перфорированными поверхностями существенное повышение эффективности выделения мелких примесей, что объясняется природой взаимодействия зернового слоя, перемещаемого винтовой поверхностью шнека. В процессе перемещения зерна шнеком в кожухе, винтовая поверхность транспортера вместе с зерновым слоем имеют собственные циклические колебания в радиальном направлении кожуха. Причем, в средней части кожуха эти колебания больше, чем со стороны загрузочного или разгрузочного конца, за счет наличия решета заявленной конструкции. Под действием этих колебаний струнное решето слегка вибрирует, тем самым, повышая эффективность просеивания проходных частиц и уменьшая забиваемость застрявшими в перфорациях частицами. Установка струн вдоль образующей цилиндрического кожуха повышает частоту и амплитуду колебания струн. Основное зерно, непроходного размера, перемещаясь по струнам «омывает их», тем самым, уменьшая число застрявших частиц между струнами. Кроме того, при применении струнного решета, расположенного вдоль образующей кожуха, уменьшается повреждаемость зерновок в процессе перемещения в шнеке.
Установка воздухозаборного зонта под струнным решетом, присоединенного через рукав к циклону и всасывающему вентилятору, позволяет повысить эффективность выделения мелких и легких примесей, так как при этом на частицы, кроме гравитационных, действуют аэродинамические силы, интенсифицирующие прохождение примесей сквозь решето. В циклоне в отдельные фракции распределяются мелкие и легкие примеси, что также повышает эффективность сепарации.
Выполнение верхних частей кожуха со стороны загрузочного конца, над струнным решетом и со стороны разгрузочного конца перфорированными и закрытыми дугообразными, сопряженными с наружной поверхностью кожуха перфорированными листами, имеющими возможность тангенциального перемещения, позволяет оптимизировать аэродинамическое поле над перемещающимся внутри кожуха зерновым слоем. Сдвижением перфорированных листов обеспечивают равномерный забор легких примесей со стороны загрузочного и разгрузочного концов кожуха, а также ламинарное перемещение легких примесей в зоне размещения струнного решета. При этом установка на выгрузном патрубке эластичного рукава позволяет исключить подсос воздуха во внутреннюю полость кожуха, что облегчает получение равномерного скоростного поля над зерновым слоем, а, следовательно, уменьшение турбулентных потоков воздуха со стороны загрузочного конца.
Закрепление дугообразного струнного решета к кожуху на эластичные подушки повышает амплитудно-частотные характеристики струнного решета, что приводит к повышению эффективности просеивания проходных примесей. Выполнение соседних струн решета с разной упругостью также повышает амплитудно-частотные характеристики решета при взаимодействии его с вибрирующим зерновым слоем и уменьшает забивание щелей между струнами. При надавливании зернового слоя на решето с чередующимися по упругости струнами, менее упругие струны прогибаются больше, чем менее упругие, вследствие чего уменьшается забивание межструнных зазоров и повышается качество просеивания.
При разделении зерновых материалов с разными физико-механическими свойствами, а также с различным содержанием мелких и легких примесей, изменяющаяся частота привода шнека позволяет оптимизировать частоту вращения винтового транспортера, при которой достигается максимально возможное выделение примесей.
Заявленное техническое решение иллюстрируется чертежом, где на фигуре 1 представлена схема зерноочистительного шнекового транспортера (вид сбоку) с разрезами по линии А-А (а) и В-В (б), фигуре 2 - продольное сечение кожуха с винтовым транспортером с видом на струнное решето (воздухозаборный зонт не показан) и разрезом устройства по линии С-С, фигуре 3 - общий вид струнного дугообразного решета.
Зерноочистительный шнековый транспортер содержит наклонный цилиндрический кожух 1 с приемным бункером 2, в верхней части кожуха 1 со стороны загрузочного конца, над струнным решетом и со стороны разгрузочного конца размещены с возможностью тангенциального перемещения перфорированные участки, закрытые дугообразными, сопряженными с наружной поверхностью кожуха перфорированными листами 3, 4, 5 (привод листов на чертеже не показан) (см. фиг. 1). При этом кожух 1 установлен на раме 9 с возможностью изменения угла наклона.
Со стороны разгрузочного конца размещен привод 6 шнека 26 и выгрузной патрубок 7 очищенного зерна, который может быть дополнительно снабжен эластичным рукавом 8 (см. фиг. 1, 2). Привод 6 может быть выполнен с возможностью изменения частоты вращения шнека 26. Между загрузочным и разгрузочным концами кожуха 1 с нижней стороны по середине расположено струнное решето 27, причем, соседние струны в решете 27 могут быть выполнены с различной упругостью, под которым герметично с кожухом 1 установлен воздухозаборный зонт 10 с выходным патрубком 11, соединенным посредством полиэтиленового армированного рукава 12 с входным патрубком 13 циклона 14. При этом циклон 14 соединен с вентилятором 18 через полиэтиленовый армированный рукав 16, выходной патрубок 15 циклона 14 и входной патрубок 17 вентилятора 18. К выходному патрубку 19 вентилятора 18 установлен съемный воздухопроницаемый мешок 20 для приема легких примесей. Под разгрузочной горловиной 21 циклона 14 расположен приемник 22 для мелких примесей.
Под дугообразным перфорированными листами 3, 5 поверхность кожуха 1 выполнена перфорированной 23, 24. Под дугообразным перфорированным листом 4 над струнным решетом 27 поверхность кожуха также выполнена перфорированной 25 (см. фиг. 2а, 2б и 3).
Внутри кожуха 1 концентрично установлен шнек 26. Концы струнного решета 27 закреплены обечайкой 28. Со стороны загрузочного конца кожуха 1 решето 27 зафиксировано посредством эластичной подушки 29, прижима 30 и болтового соединения 31, а разгрузочного конца - посредством эластичной подушки 32, прижима 33 и болтового соединения 34 (см. фиг. 2, 3).
Зерноочистительный шнековый транспортер работает следующим образом. Исходный зерновой материал поступает в приемный бункер 2, откуда под действием шнека 26, приводящегося во вращательное движение от привода 6, перемещается вдоль внутренней полости кожуха 1. В процессе перемещения мелкие примеси за счет гравитационных и аэродинамических сил, развивающихся за счет вентилятора18, просеиваются сквозь зерна в нижнюю часть слоя и, проходя сквозь струнное решето 27, попадают в воздухозаборный зонт 10.
При перемещении зернового слоя под перфорированным участком 24 легкие частицы, находящиеся на поверхности слоя, увлекаются воздушным потоком и в зоне воздухозаборного зонта 10 также проходят в нижний зерновой слой и попадают на струнное решето 27.
При перемещении зерна под перфорированным участком 23 из верхних слоев оставшиеся легкие части под действием воздушного потока снова направляются в сторону воздухозаборного зонта 10.
Воздушный поток, проходящий сквозь перфорированный участок 25, увлекает легкие примеси в нижний зерновой слой, находящийся на струнном решете 27, и также способствует попаданию в воздухозаборный зонт 10, из которого мелкие и легкие примеси под действием воздушного потока от вентилятора 18 через рукав 12 попадают в циклон 14, в котором распределяются на фракции: мелкие тяжелые примеси поступают в приемник 22, а легкие, в основном пылевидные примеси, поступают в воздухопроницаемый приемный мешок 20.
В процессе работы зерноочистительного шнекового транспортера подбор оптимального воздушного потока в кожухе 1 для достижения максимального выделения мелких и легких примесей осуществляют за счет изменения объема живого сечения перфорированных участков 23, 24 и 25 посредством сдвижения перфорированных дугообразных листов 3, 4 и 5 по кожуху 1.
При разделении зерновых материалов с разными физико-механическими свойствами, а также с различным содержанием мелких и легких примесей, оптимизацию, кроме того, выполняют путем изменения частоты вращения шнека 26.
Применение заявляемого устройства зерноочистительного шнекового транспортера повышает эффективность выделения мелких и легких примесей в процессе перемещения зерна в шнеке, что позволяет уменьшить количество промежуточных операций очистки зерна, повысить качество зернового материала путем снижения содержания в нем нежелательных примесей.