СЕПАРАТОР
SEPARATOR

Предлагаемое устройство относится к техническим решениям для сепарации сыпучих материалов, например семян зерновых, зернобобовых, масличных и других сельскохозяйственных культур или иных смесей, частицы которых имеют разные размеры.
Известны устройства, служащие тем же целям, в которых рабочими элементами являются сита, выполненные в виде плоскостных или волнообразных поверхностей с отверстиями различных форм и заданных размеров. Примерами таких устройств являются: "Решетный стан" А.С. S.U. №14599730 А1. Кл. В07В 1/28, 1/04 от 23.02.89. Бюл. №7, а также по патенту на изобретение RU №2071843 С1, Кл. В07В 1/04 под названием "Решето" от 20.01.97. Бюл. №2 и по патенту на полезную модель №78701 И1. Кл. В07В 1/045 под названием "Сито" от 10.12.2008. Бюл №34.
Однако упомянутые выше технические решения имеют недостатки. Так, например, устройство по А.С. №1459730, имеющее волнообразную поверхность, эффективно лишь при поперечных прямолинейных или дугообразных колебаниях. Решето по патенту №2071843 имеет продольные прямолинейные перемычки и отверстия, расположенные по ходу перемещения сепарируемого материала, в результате чего создается устойчивое положение крупных частиц на всей длине перемычек, которые являются боковыми сторонами прямоугольных отверстий. Это снижает эффективность работы решета, так как крупные частицы перекрывают часть площади отверстий, препятствуя, тем самым, проникновению мелких частиц. Аналог по патенту №78701 является наиболее близким к предлагаемому. Рабочая поверхность этого сита состоит из нескольких продольных плоскостей, расположенных под углом друг к другу, а каждая плоскость имеет несколько рядов продольных отверстий. Поперечный наклон плоскостей способствует перекатыванию сепарируемых частиц через перемычки и повышает эффективность процесса сепарации. Но существенное повышение эффективности проявляется только при наличии вертикальных или поперечных составляющих колебаний сита.
Еще одним недостатком, присущим упомянутым устройством, является то, что просеивающие поверхности, имеющие прямоугольные или продолговатые отверстия, не обеспечивают сепарацию частиц различных размерных фракций. Так как размеры отверстий рабочих поверхностей являются не регулируемыми, а постоянными, то, при измерении размерных характеристик сепарируемых смесей, необходимо осуществлять замену сит, то есть - устанавливать сита с другими размерами отверстий. Этим обеспечивается лишь ступенчатое регулирование размерных фракций сепарируемых продуктов, в то же время обуславливается необходимость иметь большое количество сит в комплектах к машинам для этих целей.
Предлагаемое устройство, по сравнению с аналогами, обладает преимуществами.
Первое преимущество состоит в том, что размеры отверстий сепаратора являются регулируемыми, так как его рабочие поверхности состоят из двух идентичных сит, которые плотно прилегают друг к другу и имеют возможность относительного продольного перемещения и фиксации в любом положении в пределах расчетного интервала.
Второе преимущество состоит в том, что повышение эффективности сепарации проявляется в результате появления касательных составляющих сил реакции длинных сторон, отклоненных к вершинам плоскостей отверстий, которые стремятся увлечь зерна к вершинам плоскостей сит, а нормальные составляющие реакции тех же сторон способствуют перекатыванию частиц через перемычки. Этим обеспечивается более равномерное распределение сепарируемого материала по поверхностям всех плоскостей сит.
Кроме того, отклонение длинных сторон отверстий от продольного положения в сторону вершин на угол, например в пределах от 5 до 35 градусов, упрощает процесс установки заданных размеров всех отверстий сепаратора за счет разницы между относительным продольным перемещением рабочих поверхностей и изменением поперечного - рабочего размера отверстий.
Предлагаемый сепаратор и его элементы представлены на графических материалах, где показано следующее:
На фиг.1 - поперечное сечение участка сепаратора, рабочие поверхности которого выполнены из двух идентичных сит с однорядным расположением отверстий, отклоненных от продольной линии в сторону вершин рабочих поверхностей на угол около 30°.
На фиг.2 - вид того же участка сверху.
На фиг.3 - изображен участок плоскости сепаратора с четырехрядным расположением отверстий, отклоненных от продольной линии на угол α≈15°.
max
min
На фиг.4 - показано одно рабочее отверстие сепаратора, отклоненное от продольной линии 00 на угол α≈22°30', при этом контур прямоугольного отверстия верхнего сита выделен штриховкой, а нижнее отверстие изображено в двух положениях: при максимальной и минимальной ширине рабочего отверстия n и n.
н
в
Основными элементами предлагаемого устройства являются: два гофрированных сита, одно из которых, например, нижнее сито 1 своими рабочими поверхностями плотно прилегает к верхнему ситу 2. Рабочие поверхности этих сит выполнены идентичными, имеют прямоугольные или продолговатые отверстия с одинаковыми рабочими размерами, то есть их короткие стороны 7, см. фиг.3, имеют одинаковую длину: n=n. Во впадинах на верхних ситах выполнены вертикальные ребра 3, на нижнем сите ребра отсутствуют. Верхнее и нижнее сита скреплены между собой, например, с помощью нескольких болтовых соединений, включающих болты 4, верхние профильные рейки или прокладки 5 и нижние прокладки 6, которые могут быть прерывистыми или иметь длину, равную длине сит. Для осуществления относительного продольного перемещения сит отверстия под болтовыми креплениями, хотя бы на одном сите, выполнены продолговатыми. Короткие стороны рабочих отверстий 7, как на нижнем так и на верхнем ситах, выполнены одинаковой длины и формы. Длинные стороны отверстий нижнего и верхнего сит имеют разную длину. Предпочтительным является вариант, когда длина боковых сторон 8 отверстий нижнего сита больше длины боковых сторон 9 отверстий верхнего сита, при этом выполняется условие:
н
в
(ι-ι)≥h,
н
где ι - длина боковых сторон отверстий нижнего сита, см. фиг.4;
в
ι - длина боковых сторон отверстий верхнего сита, см. фиг.3;
h - величина относительного продольного перемещения сит.
р
Для изменения рабочего размера n отверстий необходимо, предварительно ослабив крепежные болты 4, переместить сита относительно друг друга по продольной оси отверстий 10, по стрелке S, а контроль рабочего размера можно осуществлять с помощью нониуса 11, расположенного, например, на выступающем участке нижнего сита и кромки 12 верхнего сита.
р
р
Рабочий процесс предлагаемого устройства осуществляется при перемещении частиц сепарируемого материала по наклонным поверхностям верхнего сита под воздействием вибрации или колебаний сепаратора. При этом частицы, толщина которых меньше рабочего размера n, проваливаются вниз, а более крупные частицы остаются на поверхности сита и идут с ходом. Процесс дополнительно интенсифицируется вследствие того, что все частицы подвергаются воздействию сил реакции рабочих поверхностей сит, сил трения и сил инерции, а направление и величина этих сил являются переменными. Так, например, на горизонтальных ситах с продольным расположением отверстий, частицы или зерновки, толщина которых не превышает рабочий размер n, будут перемещаться преимущественного вдоль продолговатых отверстий, не проваливаясь, если ширина частиц окажется больше толщины. Но, на ситах с отклоненными от продольной линии отверстиями на наклоненных плоскостях, те же частицы будут принудительно поворачиваться за счет взаимодействия сил трения и отклонения нормальных составляющих сил реакции рабочей поверхности сита от вертикали.
р
Δ
Регулирование рабочего размера n отверстий сепаратора осуществляется бесступенчато. Величина приращения или уменьшения Δ и относительное перемещение сит h взаимосвязаны как отношения сторон ДС и ВС треугольника ВСД, то есть: ДС/ВС=/h, тогда Δ=h sinα.
Например, при α=30°, sin α=0,5 величина изменения Δ будет равна половине h - величины относительного перемещения сит, а при α≈14°30', sinα≈0,25, Δ≈0,25 h.
Использование этой взаимосвязи облегчает определение шага шкалы нониуса, упрощает процесс бесступенчатого регулирования рабочих размеров отверстий и обеспечивает использование одного, предлагаемого, сепаратора вместо сменных 8-10 отдельных сит, например, при сепарации семян зерновых культур или иных материалов и различных смесей.
По мнению заявителя предлагаемое техническое решение удовлетворяет условиям патентоспособности изобретения.
Новизна его заключается в том, что сепаратор состоит из двух плотно прилегающих друг к другу многоплоскостных сит, продолговатые отверстия которых выполнены идентичными и отклонены от продольной линии в сторону вершин плоскостей на угол до 35°, а сита соединены между собой с возможностью продольного перемещения и фиксации в заданном положении в пределах расчетного интервала.
Предлагаемое решение имеет изобретательский уровень, так как в общедоступных источниках отсутствуют сведения, порочащие новизну.
Предлагаемое изобретение может быть применено в сельском хозяйстве и других промышленных отраслях.