СЕПАРАТОР СЫПУЧИХ ЗЕРНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
SEPARATOR OF BULK GRANULAR MATERIALS

Предлагаемое изобретение относится к области разделения зернистых сыпучих материалов по размерам, плотности, форме, шероховатости, упругости и может быть использовано в сельском хозяйстве, химии, металлургии, строительной индустрии.
Известен сепаратор сыпучих материалов, предусматривающий подачу материала на наклонные лотки и разделение частиц, скользящих по наклонной плоскости (SU №426717, М. кл. B07B 1/04, БИ №17, 1974).
Недостатком данного устройства является то, что в нем: ограничены возможности вследствие сепарации зернистых материалов только по инерционным и фрикционным свойствам; низкое качество сепарации по причине отсутствия на наклонной плоскости устойчивого сдвигового течения слоя.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является сепаратор сыпучих материалов (RU 2147257 C1, B07B 1/04, 10.04.2000), содержащий последовательно установленные каскадом лотки с зазором между ними в проекции на горизонтальную плоскость, устройства для регулирования положения лотков, раму и сборники готовой продукции. Классификатор установлен в едином корпусе и в нем выполнено устройство для регулирования начальной скорости, включающее стойки с подвижными опорами, на которых установлены направляющие. При помощи кронштейнов закреплено загрузочное устройство, имеющее две заслонки для регулирования нагрузки. Устройство также содержит разгонный участок, закрепленный шарнирно на корпусе, и фиксирующее устройство.
Однако в известном сепараторе сыпучих материалов сепарация сыпучих материалов происходит только по инерционным и фрикционным свойствам, что ограничивает его возможности. Отсутствие на каскадной (ступенчатой) наклонной плоскости процессов сегрегации и миграции сыпучих материалов (сдвигового течения слоя материала) снижает качество сепарации.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности сепарации сыпучих зернистых материалов в быстром сдвиговом гравитационном потоке с использованием эффектов сегрегации и миграции на каскадной (ступенчатой) наклонной перфорированной шероховатой плоскости.
Поставленная задача решается за счет того, что сепаратор сыпучих зернистых материалов, включающий загрузочный бункер, устройство для регулирования нагрузки, последовательно установленные каскадом наклонные лотки с зазором между ними, сборники продукции, согласно изобретению наклонные лотки установлены под углом к горизонту, близким к углу естественного откоса зернистого материала, и выполнены в виде шероховатой плоскости с перфорациями, размер отверстий которых меньше размера мелких частиц смеси материала, над нижней кромкой нижней перфорированной шероховатой плоскости, параллельно ей, установлена с возможностью перемещения разделительная пластина, при этом устройство для регулирования нагрузки выполнено в виде шибера, установленного на выходе загрузочного бункера, над и под слоем зернистого материала, находящегося на наклонных перфорированных плоскостях, проходит воздушный канал, соединенный с циклоном для выделения мелких минеральных примесей, соединенного с вентилятором.
Отличительными признаками заявляемого устройства являются:
- выполнение наклонных лотков в виде перфорированной шероховатой плоскости, установленной под углом к горизонту, близким к углу естественного откоса зернистого материала;
- выполнение устройства для регулирования нагрузки в виде шибера, установленного на выходе загрузочного бункера;
- наличие разделительной пластины, установленной над нижней кромкой нижней перфорированной шероховатой плоскости;
- наличие воздушного канала, проходящего над и под слоем зернистого материала, находящегося на каскадной (ступенчатой) наклонной перфорированной шероховатой плоскости;
- наличие циклона для выделения минеральных примесей, соединенного с вентилятором.
На наклонной перфорированной шероховатой плоскости заявляемого сепаратора образуются условия, приближенные к условию прилипания или задержки нижнего слоя зернистых частиц. При этом верхние слои частиц движутся со значительно большими скоростями, чем нижние. Из этого следует, что в режиме их быстрого сдвигового течения, которое зависит от соотношения интенсивности одновременно протекающих процессов сегрегации, миграции и перемешивания, определенная часть частиц зернистой смеси, имеющих похожие свойства, перемещаются в направлении к верхней открытой поверхности слоя (примеси), а другая часть - в противоположном направлении, т.е. к основанию слоя (семена). Это обеспечивает эффективность выделения из исходной смеси качественных семян.
Установка на выходе загрузочного бункера шибера позволяет регулировать подачу зернистого материала по толщине или высоте слоя, т.к. качество сепарации по одному или нескольким доминирующим признакам (размер, плотность, форма, шероховатость, упругость) зависит от соотношения интенсивности одновременно протекающих процессов сегрегации и перемешивания.
Наличие разделительной пластины, установленной параллельно плоскости скатывания по наклонной перфорированной шероховатой плоскости, с возможностью поступательного перемещения относительно нижней кромки плоскости, способствует разделению зернистого слоя по толщине или высоте на примеси и семена. Четкость разделения неоднородных частиц зернистых материалов по толщине или высоте зернистого слоя повышается с увеличением отношения интенсивности сегрегации к интенсивности перемешивания.
Наличие воздушного канала над и под слоем зернистого материала или его поперечная продувка воздухом способствует интенсификации сдвигового течения за счет увеличения угла наклона каскадной (ступенчатой) перфорированной шероховатой плоскости, при котором на ней образуются условия, приближенные к условиям прилипания или задержки нижнего слоя зернистых частиц.
Продувка воздухом слоя зернистого материала позволяет совместить процесс сепарации с выделением минеральных примесей. Воздушным потоком выносятся мелкие минеральные примеси и направляются в улавливающее оборудование циклон, соединенный с вентилятором.
Таким образом, выявленные отличительные признаки заявляемого устройства обеспечивают достижение технического результата, заключающегося в повышении производительности и эффективности выделения из исходной смеси качественных семян.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена схема сепаратора сыпучих зернистых материалов.
Сепаратор сыпучих зернистых материалов содержит загрузочный бункер 1, на выходе которого установлен шибер 2 для регулирования толщины зернового слоя. Под бункером 1 последовательно каскадом установлены наклонные перфорированные шероховатые плоскости 3 с зазором 4 по высоте между ними в проекции на горизонтальную плоскость. Размер отверстий перфорированных плоскостей 3 меньше размера мелких частиц смеси зернистого материала. Перфорированные шероховатые плоскости 3 установлены под углом к горизонту, близким к углу естественного откоса зернистого материала. Над нижней кромкой нижней перфорированной шероховатой плоскости 3, параллельно ей, установлена разделительная пластина 5 с возможностью поступательного перемещения относительно нижней кромки плоскости 3. Над и под слоем зернистого материала 6, находящегося на наклонных каскадных перфорированных шероховатых плоскостях 3, проходит воздушный канал 7, соединенный с циклоном для выделения мелких минеральных примесей и отработанного воздуха вентилятором (на чертеже не показаны).
Сепаратор снабжен сборниками семян и примесей. Сепаратор сыпучих зернистых материалов работает следующим образом. Из бункера 1 зернистый материал слоем определенной толщины или высоты, регулируемой шибером 2, подается на последовательно установленную каскадом наклонную шероховатую плоскость 3. Слой зернистого материала 6 на наклонной шероховатой плоскости 3 поперечно продувают воздухом в направлении от открытой поверхности слоя к его основанию. За счет шероховатости наклонной плоскости 3 и под действием воздушного потока частицы нижнего слоя зернистого материала прилипают к перфорированной шероховатой плоскости 3 или задерживаются на ней. При этом на плоскости 3 организуется сдвиговое гравитационное течение зернистого материала по основанию перфорированной шероховатой плоскости 3 из неподвижных частиц смеси. В процессе сдвигового течения верхние слои зернистого материала 6 обгоняют нижние и, взаимодействуя с ними, обмениваются между собой частицами. При взаимодействии частиц происходит их столкновение, в результате которого они перемещаются в некотором направлении от места столкновения. В результате определенная часть зернистого материала со сходными свойствами (примеси) перемещаются в направлении к открытой поверхности слоя, а другая часть (семена) - в противоположном направлении, т.е. к основанию. Фракции готовой продукции регулируются с помощью разделительной пластины 5 путем поступательного перемещения относительно нижней кромки наклонной плоскости. Воздушным потоком, создаваемым вентилятором, выносятся мелкие примеси, осаждаемые в циклоне. Таким образом, происходит разделение зернистых слоев по толщине или высоте на примеси и семена.
Положительный эффект заключается в следующем. В процессе сепарации неоднородных частиц в режиме быстрого сдвигового течения реализуется эффект разделения частиц в поперечно продуваемом слое. Одни частицы (примеси) перемещаются в направлении к открытой поверхности слоя, а другие (семена) - в направлении к основанию слоя. При этом верхние слои движутся со значительно большими скоростями, чем нижние, и, взаимодействуя с ними, обмениваются между собой частицами.