СПОСОБ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СЕПАРАЦИИ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF PNEUMATIC SEPARATION OF LOOSE MATERIAL AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Группа изобретений относится к технологии разделения с помощью воздушных потоков сыпучих материалов на его различающиеся по плотности, размерам и аэродинамическим свойствам частиц фракции и может быть использована в различных отраслях хозяйственной деятельности, например в сельском хозяйстве при очистке семян от сорной примеси.
Известны способ сепарации сыпучего материала, с помощью воздушных потоков при гравитационном падении частиц исходного материала в пневмосепарирующем канале и устройства, осуществляющие этот способ (см., например, RU 2352407, B07B 4/02, 20.04.2009 «Способ разделения сыпучего материала и устройство для его осуществления»; RU 2465073, B07B 4/02, A01F 12/44/27.10.2012, «Пневматический сепаратор»; RU 76829 U1, B07B 4/02, 10.10.2008, «Пневмосепарирующий канал»; RU 2197074, B07B 4/02, 27.01.2003, «Пневмосепаратор лесных семян»).
Известно, что гравитационному падению частиц сыпучего материала восходящий прямоточный поток воздуха оказывает аэродинамическое (лобовое) сопротивление, величина которого зависит от плотности конкретной частицы, ее размеров и скорости встречного потока, при этом более тяжелым частицам одинаковой плотности аэродинамическое (лобовое) сопротивление при определенной скорости встречного потока не препятствует продолжению падения, а более легким частицам разной плотности одновременно препятствует их дальнейшему падению вплоть до их принудительного перемещения в обратном направлении.
Известен способ пневматической сепарации сыпучего материала, осуществляемый известным «Пневмосепарирующим устройством для разделения сыпучих материалов» (SU 1488029, B04B 4/00, 23.06.87), который по совокупности существенных признаков был принят за наиболее близкий аналог заявляемого способа.
Осуществляющий известный способ известное устройство включает вертикально ориентированный пневмосепарирующий канал, вытяжной вентилятор, соединенный через осадочную камеру с верхним окном в верхней части канала, загрузочный бункер с питателем, сообщенным через среднее поперечное окно с пневмосепарирующим каналом, и бункер-приемник для сбора очищенного материала, установленный под открытым нижним окном нижней части канала.
Исходный материал, подлежащий разделению, засыпают в загрузочный бункер, откуда питателем через среднее поперечное окно вбрасывают в пневмосепарирующий канал. В канале посредством вытяжного вентилятора создают восходящий воздушный поток, под действием которого, в зависимости от аэродинамических свойств падающих частиц материала, более легкие частицы примеси направляются восходящим потоком через верхнее окно в осадочную камеру, а отделенные от примеси более тяжелые частицы материала, преодолевая аэродинамическое лобовое сопротивление воздушному потоку, из открытого нижнего окна пневмосепарирующего канала падают в бункер-приемник очищенного материала.
Известен также пневматический сепаратор сыпучего материала (RU 2150338, B07B 4/02, А01С 1/00, 10.06.2000, «Пневмосепаратор лесных семян»), который по совокупности существенных признаков принят за наиболее близкий аналог заявляемого устройства.
Известное устройство, осуществляющее известный способ, включает вертикально ориентированный пневмосепарирующий канал, с тремя окнами - верхним, нижним и средним поперечным окном со штуцером, вытяжной вентилятор, соединенный с верхним окном канала через осадочную камеру, загрузочный бункер с подвижной выходной заслонкой, сообщенный с пневмосепарирующим каналом через штуцер и среднее поперечное окно на боковой стенке канала, и бункер-приемник для сбора очищенного материала, установленный под открытым нижним окном пневмосепарирующего канала.
Подлежащий разделению исходный материал - обескрыленные семена хвойных пород, засыпают в загрузочный бункер, откуда через штуцер и среднее поперечное окно частицы исходного материала подаются в пневмосепарирующий канал для гравитационного падения в восходящем воздушном потоке, создаваемом вытяжным вентилятором. В зависимости от плотности, размеров и аэродинамических свойств падающих частиц материала, более легкие частицы примеси направляются восходящим потоком через верхнее окно в осадочную камеру, а отделенные от примеси более тяжелые частицы материала, преодолевая аэродинамическое лобовое сопротивление воздушному потоку, из открытого нижнего окна пневмосепарирующего канала падают в бункер-приемник очищенного материала.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, является увеличение перечня средств, предназначенных с помощью воздушных потоков для отделения от исходного сыпучего материала имеющейся в нем нежелательной примеси.
Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого технического решения, заключается в том, что удаление из исходного материала нежелательной примеси - более легких частиц осуществляют из локального участка пневмосепарирующего канала суммарным воздушным потоком из нисходящего и восходящего потоков.
Указанный технический результат достигается при осуществлении заявляемой группы разнообъектных изобретений, образующих единый общий изобретательский замысел и представляющих собой способ сепарации сыпучего материала и устройство для его осуществления.
Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемом способе пневматической сепарации сыпучего материала, использующем воздействие встречного направленного воздушного потока на падающие частицы сыпучего исходного материала с разной плотностью, размерами и аэродинамическими свойствами, в отличие от известного способа, падение частиц исходного материала осуществляют в попутном нисходящем воздушном потоке в пневмосепарирующем канале до его реакционной зоны, которую образуют совмещением нисходящего воздушного потока со встречным восходящим потоком, в реакционной зоне под воздействием восходящего потока создают недостаточное аэродинамическое сопротивление дальнейшему падению более тяжелых частиц и одновременно созданным аэродинамическим сопротивлением останавливают в реакционной зоне падение более легких частиц, из встречных потоков создают общий суммарный поток и в нем удаляют из пневмосепарирующего канала остановленные более легкие частицы.
Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемом пневматическом устройстве для сепарации сыпучего материала, включающем вертикально ориентированный пневмосепарирующий канал с тремя окнами - верхним, нижним и средним поперечным окном со штуцером, вытяжной вентилятор с осадочной камерой, сообщенный с пневмосепарирующим каналом загрузочный бункер исходного материала с подвижной выходной заслонкой и установленный под открываемым нижним окном пневмосепарирующего канала бункер-приемник для сбора очищенного материала, в отличие от известного устройства, загрузочный бункер с подвижной выходной заслонкой установлен на верхнем окне пневмосепарирующего канала, а вытяжной вентилятор через осадочную камеру и штуцер подключен к среднему поперечному окну канала.
В уровне техники заявитель не обнаружил известных технических решений для пневматической сепарации сыпучего материала, с заявляемой совокупностью существенных признаков заявляемых способа и устройства.
На фиг. 1 схематически изображено устройство для осуществления заявляемого способа пневматической сепарации сыпучего материала.
Устройство содержит вертикальный пневмосепарирующий канал 1 с окнами - верхним 2, нижним 3 и средним поперечным окном 4 на боковой поверхности канала 1, установленный на верхнем окне 2 загрузочный бункер 5 исходного материала с подвижной заслонкой 6. Вытяжной вентилятор 7 сепаратора через осадочную камеру 8 и штуцер 9 подключен к среднему поперечному окну 4. Под открытым нижним окном 3 пневмосепарирующего канала 1 установлен бункер-приемник 10 для сбора частиц очищенного материала.
Способ пневматической сепарации сыпучего материала осуществляется следующим образом.
При включенном вытяжном вентиляторе 7 поступающий к нему воздушный поток через штуцер 9 и осадочную камеру 8 из среднего окна 4 складывается из нисходящего потока из открытого верхнего окна 2 и восходящего потока из открытого нижнего окна 3.
Подвижную заслонку 6 загрузочного бункера 5 устройства устанавливают таким образом, чтобы засыпанный в загрузочный бункер 5 исходный материал через верхнее окно 2 поступал самотеком в пневмосепарирующий канал 1 дозированным потоком.
Частицы исходного материала из верхнего окна 2 в нисходящем потоке падают в пневмосепарирующем канале 1 до его реакционной зоны 1.1 около среднего поперечного окна 4 - локального участка совмещения в канале 1 нисходящего потока воздуха из верхнего окна 2 с восходящим потоком из нижнего открытого окна 3 около поперечного среднего окна 4.
Изменяя скорость воздушного потока, например, регулированием нагрузки вытяжного вентилятора 7, устанавливают такую скорость восходящего воздушного потока из нижнего окна 3, чтобы в реакционной зоне 1.1 около среднего поперечного окна 4, создаваемое аэродинамическое сопротивление дальнейшему падению более тяжелых частиц было недостаточным, а аэродинамическое сопротивление падению более легких частиц было бы достаточным для их остановки в реакционной зоне.
Складывающийся из нисходящего и восходящего потоков суммарный воздушный поток увлекает остановленные более легкие частицы из реакционной зоны 1.1 пневмосепарирующего канала 1 через среднее поперечное окно 4 и штуцер 9 в осадочную камеру 8, где из-за ее большой емкости резко снижается скорость воздушного потока и отделенные от исходного материала легкие частицы остаются в осадочной камере 8.
Более тяжелые частицы исходного материала, преодолевая аэродинамическое сопротивление восходящему воздушному потоку из нижнего окна 3, падают в бункер-приемник 10 для сбора частиц очищенного материала.
Экспериментальная проверка изготовленного макета заявляемого устройства подтвердила его работоспособность.
Таким образом, видно, что приведенные выше сведения подтверждают возможность осуществления способа пневматической сепарации сыпучего материала и устройства, его осуществляющего, достижения указанного технического результата и решения поставленной задачи.