Способ сепарации сыпучих материалов
METHOD FOR SEPARATION OF LOOSE MATERIALS

Изобретение относится к области технологии разделения сыпучих материалов и может быть использовано в сельском хозяйстве для сортировки зерна, в строительной и химической промышленности.
Известен сепаратор и осуществляемый им способ сепарации, включающий установленные один внутри другого конвейеры в виде расположенных на барабанах перфорированных лент, загрузочный бункер, приемники продуктов разделения (см. патент РФ №2148440, М.кл. B07B 1/10). Перфорации лент выполнены одинакового размера, а верхние ветви внешнего и внутреннего конвейеров установлены друг на друге со смещением, равным половине шага перфорации лент, причем ленты установлены с возможностью огибания общего приводного барабана, расположенного под загрузочным бункером. Все барабаны установлены с одинаковым смещением в одном направлении осей вращения от центральных осей барабанов. Ленты приводятся в колебательное движение за счет барабанов, которые выполнены со смещенными валами соответственно.
Верхняя ветвь ленты лежит непосредственно на верхней ветви другой ленты, из-за чего отверстия, сквозь которые будет просеиваться материал, уменьшатся. Причем величина смещения лент друг относительно друга равна половине шага перфораций. Это способствует образованию отверстий одинаковых размеров при наложении лент друг на друга. Мелкие частицы просеиваются сквозь перфорации лент и поступают в приемник мелких частиц, средние частицы попадают в другой приемник, а крупные в третий приемник. Изобретение по мнению авторов позволяет повысить эффективность процесса сепарации за счет увеличения просеиваемости мелких частиц.
К недостаткам известного технологического процесса сепарации можно отнести низкие его технологические возможности, заключающиеся лишь в отделении ограниченного размера частиц просеиваемого материала друг от друга, а также повреждение просеиваемого материала, например семян, попавших между двумя движущимися лентами.
Известны способы и устройства для сепарации сыпучих материалов, содержащие перфорированные поверхности, загрузочный бункер и приемники продуктов разделения (см. Воронов И.Г., Кожуховский И.Е. и др. Очистка и сортирование семян. - М.: Госиздат, 1959, с. 582).
Основным недостатком известных устройств является низкая эффективность процесса сепарации из-за забиваемости перфораций проходовыми частицами.
Наиболее близким технологическим процессом по выполняемой функции и достигаемому результату к заявляемому техническому решению по совокупности признаков является технология сепарирования материалов по патенту РФ №2275255 - прототип, М.кл. B07B 4/08, B07B 13/065. Сепаратор, осуществляющий процесс сепарации, содержит бесконечную воздухопроницаемую приводную ленту, загрузочный бункер и приемники продуктов разделения, при этом сепаратор снабжен дополнительной бесконечной лентой с отверстиями, внутри которой расположена приводная лента так, что верхние части лент установлены друг на друге и под углом к горизонту, а бесконечная воздухопроницаемая приводная лента снабжена воздухозаборником, расположенным между ее ветвями. Отверстия дополнительной ленты выполнены круглыми, причем диаметр отверстий больше толщины ленты, а загрузочный бункер расположен с возможностью перемещения по вертикали и горизонтали. Над верхней ветвью дополнительной ленты установлен щеточный отсекатель, а в нижней части ленты расположен приемник длинных частиц. Сыпучий материал из загрузочного бункера подают на верхнюю ветвь ленты. Короткие частицы под действием собственного веса и воздушного потока попадают в отверстия (ячейки) ленты. Длинные частицы вдоль верхней ветви ленты движутся вниз и попадают в приемники длинных частиц. Некоторые длинные частицы, присосавшиеся к отверстиям ленты, отсекаются щеточным отсекателем. Короткие частицы уносятся лентой и поступают в приемники коротких частиц. Расположение воздухопроницаемой ленты внутри дополнительной бесконечной ленты с отверстиями с наложением верхних ветвей лент друг на друга позволяет образовать ячейки, посредством которых частицы можно разделить по признаку длины.
К недостаткам известного способа сепарации прототипа можно отнести низкие технологические возможности, заключающиеся в невозможности отделения частично травмированных частиц, например семян, которые в дальнейшем можно использовать в качестве корма скоту, а также в некачественном разделении сепарируемого материала всего лишь на две фракции.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности разделения частиц сыпучих материалов на несколько фракций, а также увеличение производительности сепарирования и повышение выхода готовой продукции.
Указанный технический результат при осуществлении предлагаемого способа достигается использованием сочетания общих с прототипом известных признаков, включающих подачу сепарируемого материала на бесконечную наклонно расположенную ленту, перемещение материала лентой, разделение материала на фракции и отвод отсепарированного материала в соответствующие приемники и новых признаков, заключающихся в том, что перемещение и разделение сепарируемого материала лентой осуществляют, по меньшей мере, на двух уровнях наклонных бесконечных лент, на которых сепарируемый материал за счет наклона поверхности бесконечной ленты одновременно ворошат и смещают к отсекателям, смонтированным в нижней части каждой ленты под углом к направлению перемещения сепарируемого материала, при этом на каждом уровне часть сепарируемого материала, не превышающего габариты выполненных в ленте гнезд, определяющих размер отсепарированной фракции, отделяют от основного потока, захватывают и отводят в соответствующие приемники, а оставшуюся часть потока сепарируемого материала при помощи лотков направляют на следующий уровень сепарации.
Гнезда на бесконечных лентах выполняют с размерами, равными 0,3-1,2 диаметра сортируемого материала, при этом на каждой последующей наклонно расположенной бесконечной ленте гнезда по размерам выполняют больше предшествующих гнезд на 20-50%.
Гнезда на наклонно расположенных бесконечных лентах выполняют круглыми, либо в виде вытянутых овалов.
Угол наклона бесконечных лент выполняют равным 35-75 градусов к горизонту.
Новизной предлагаемого способа является перемещение и разделение сепарируемого материала лентой, по меньшей мере, на двух уровнях наклонных бесконечных лент, на которых сепарируемый материал за счет наклона поверхности бесконечной ленты одновременно ворошат и смещают к отсекателям, смонтированным в нижней части каждой ленты под углом к направлению перемещения сепарируемого материала, при этом на каждом уровне часть сепарируемого материала, не превышающего габариты выполненных в ленте гнезд, определяющих размер отсепарированной фракции, отделяют от основного потока, захватывают и отводят в соответствующие приемники, а оставшуюся часть потока сепарируемого материала при помощи лотков направляют на следующий уровень сепарации.
Так, разделение сепарируемого материала лентой, по меньшей мере, на двух уровнях наклонных бесконечных лент позволяет при наличии нескольких дополнительных наклонных бесконечных лент последовательно начиная с меньшего размера за счет выполнения гнезд в ленте разного размера разделить сепарируемый материал на несколько фракций, осуществить качественную сепарацию материала с заданными размерами частиц и определить, какой отсепарированный продукт можно использовать, а какой удалить в отходы.
Используя наклон бесконечных лент и осуществляя многократное ворошение и смещение сепарируемого материала к отсекателям, смонтированным в нижней части каждой ленты под углом к направлению перемещения, достигается качественная сепарация материала, повышающая выход годной продукции.
Используя последовательный на каждом уровне захват гнездами лент заданной по размерам части сепарируемого материала и ее отделение от основного потока с отводом в соответствующие приемники, можно осуществить полную сепарацию с разделением потока сепарируемого материала на заданные фракции.
Признаки выполнения гнезд на бесконечных лентах с размерами, равными 0,3-1,2 диаметра сортируемого материала, при этом на каждой последующей наклонно расположенной бесконечной ленте гнезда по размерам выполняют больше предшествующих гнезд на 20-50%, круглыми либо в виде вытянутых овалов с углом наклона бесконечных лент, равным 35-75 градусов к горизонту, являются признаками дополнительными, направленными на достижение поставленного технического результата.
Сравнение заявляемого технического решения с прототипом, а также с уровнем техники по источникам научно-технической и патентной информации позволило установить отсутствие сочетания предлагаемых в качестве изобретения признаков технического решения, что позволяет отнести заявляемый способ к обладающим критерием «новизна».
Изобретение соответствует условию "изобретательский уровень", так как из уровня техники не выявлено технических решений, полностью совпадающих с совокупностью предложенных признаков.
Описание работы предлагаемого сепаратора и возможность изготовления каждого из признаков предлагаемого изобретения позволяет сделать вывод о его промышленной применимости.
Ниже представлены графические материалы сепаратора и его элементов при помощи которого осуществляется предлагаемый способ.
На фиг. 1 схематично представлен сепаратор, вид сбоку.
На фиг. 2 показана лента (вид на ленту сверху) с выполненными в ней гнездами круглой и продолговатой форм.
На фиг. 3 схематично показаны выполненные в ленте различные размеры круглых и продолговатых гнезд.
На фиг. 4 схематично представлено четыре уровня бесконечных лент, в которых каждый последующий уровень смещен относительно предшествующего уровня в сторону.
На фиг. 5 схематично представлено четыре уровня бесконечных лент, в которых каждый последующий уровень лент установлен под предшествующим уровнем.
В сельском хозяйстве зачастую возникает необходимость разделения семян различных культур на несколько фракций, некоторые из которых могут в дальнейшем пойти на корм скоту или на переработку, например крошка зерен, поврежденные зерна или неповрежденные, семенной материал.
Сепаратор, при помощи которого осуществляется предлагаемый способ сепарации сыпучих материалов, содержит загрузочный бункер 1, под которым на барабанах 2 и 3, один из которых связан с приводом, установлена первая бесконечная наклонная лента 4. Ниже барабанов 2 и 3 и ленты 4 смонтировано еще несколько уровней наклонных бесконечных лент с аналогичными барабанами, количество которых может быть и три, и четыре, и пять, и более в зависимости от предъявляемых к сепарации требований. На выходе сепарируемой продукции с каждого уровня смонтированы приемные каналы 5, 6, 7, 8. Крупные частицы, превышающие размера гнезд в лентах, отводятся при помощи канала 9. На нижнем крае каждой наклонной бесконечной ленты под углом к направлению движения ленты смонтированы направляющие отсекатели 10. При этом направляющие отсекатели 10 на каждом последующем уровне бесконечных лент установлены под другим противоположным углом, обеспечивающим смещения частично отсепарированной продукции в другую сторону. Передача сепарируемого материала с одного уровня бесконечных лент на другой осуществляется при помощи лотков 11. Гнезда в теле лент в зависимости от формы сортируемого материала могут быть выполнены круглой 12 или овальной 13 форм, а в зависимости от размеров сепарируемого материала могут быть равны 0,3-1,2 диаметра частиц материала. Для предотвращения задержки мелких фракций материала в гнездах 12, 13 бесконечной ленты 4 под верхней ветвью каждой ленты смонтирован встряхиватель 14. Перед бункером 1 для удаления пыли, смонтировано аспирационное устройство 15. Стрелками 16, 17 и 18 показано перемещение материала лентой и его скатывание по ее наклонной поверхности.
Предлагаемый способ сепарации сыпучих материалов осуществляется следующим образом.
Исходный сыпучий материал, например пшеница, из загрузочного бункера 1 поступает на верхнюю ветвь поверхности наклонно под углом, например в 60° к горизонту, расположенной бесконечной ленты 4, которая стремится переместить сепарируемый материал вверх. Приводы (на чертеже не показаны) всех бесконечных лент обеспечивают вращение приводных валов по часовой стрелке и подачу сепарируемого материала вверх. Поскольку сепарируемый материал сыпучий, а бесконечная лента может быть наклонена к горизонту под углом в 35-75 градусов, в зависимости от сепарируемого продукта, то последний стремится сместиться (скатиться) вниз ленты к установленному под углом к направлению движения ленты направляющему отсекателю 10. Постепенно после неоднократного подъема лентой и скатывания материала к направляющему отсекателю 10 сепарируемый материал вследствие наклона отсекателя постепенного перемещается к краю бесконечной ленты 4 и через лоток 11 подается на следующий уровень сепарации. Гнезда в ленте первого уровня выполнены с минимальными размерами, захватывающими мелкие частицы материала и мелкие частицы сора, попавшего в пшеницу, которые по каналу 5 отводятся в отдельную емкость. Постепенно, по мере движения ленты, сепарируемый материал после скатывания перемещается к краю отсекателя 10 и по лотку 11 передается на второй снизу уровень бесконечных лент. В ленте второго уровня гнезда выполнены по размерам больше, чем гнезда на первом уровне, например 0,5 размера сортируемых зерен пшеницы. При движении бесконечной ленты второго уровня вверх половинки зерен пшеницы попадают в гнезда ленты поднимаются вместе с лентой вверх и подаются к каналу 6, который также передает их в отдельную емкость. Такой же механизм сепарации осуществляется и на последующих уровнях. При этом на последнем уровне бесконечных наклонных лент направляющим отсекателем 10 крупные отходы, превышающие размеры сепарируемого материала на заданную величину удаляются с ленты направляющим отсекателем 10 и по лотку 9 направляются в емкость с отходами, а годные и неповрежденные зерна пшеницы по каналу 8 направляются в емкость готовой годной продукции. При необходимости удаления застрявших в гнездах бесконечных лент частиц сепарируемого материала периодически включается встряхиватель 14, а в случае избытка пыли в исходном материале включается аспирационное устройство 15.
Конкретный пример осуществления предлагаемого способа.
Исходный сыпучий материал, например гречиха, подавался из загрузочного бункера 1 на поверхность верхней ветви, наклонно расположенной под углом в 65° к горизонту бесконечной ленты 4, при этом зерна гречихи при движении ленты частично перемещались вверх и скатывались вниз к направляющему отсекателю 10. При этом в гнезда ленты с размерами, равными 0,3 наибольшего размера зерна гречихи, попадали мелкие частицы отходов и мелкие отходы зерен. Постепенно после неоднократного подъема лентой и скатывания зерен гречихи к направляющему отсекателю 10 сепарируемый материал вследствие наклона отсекателя постепенно перемещался к краю бесконечной ленты 4 и через лоток 11 подавался на следующий второй уровень сепарации. Гнезда в ленте второго уровня сепарации выполнены с размерами, захватывающими травмированные частицы зерен гречихи, которые по размерам были равны 0,5 максимального размера зерна. Попавшие в гнезда второго уровня частицы зерна гречихи из гнезд ленты подавались в канал 6 и отводились в отдельную емкость с продукцией, которую можно использовать на корм скоту. В ленте третьего уровня гнезда выполнены по размерам больше, чем гнезда на первом и втором уровнях, равным 0,8 размера сортируемых зерен гречихи. При движении бесконечной ленты третьего уровня вверх, частично поврежденные зерна гречихи попадали в гнезда ленты, поднимались вместе с лентой вверх и подавались к каналу 7, который передавал их в отдельную емкость. Такой же механизм сепарации осуществлялся и на последнем уровне лент. При этом на последнем уровне бесконечных наклонных лент направляющим отсекателем 10 крупные отходы, превышающие размеры сепарируемого материала зерен гречихи на заданную величину в 1,1 максимального размера зерна, удалялись с ленты направляющим отсекателем 10 и по лотку 9 направлялись в емкость с отходами, а годные и неповрежденные зерна пшеницы по каналу 8 направлялись в емкость готовой годной продукции. Во время осуществления предлагаемого способа для удаления застрявших в гнездах бесконечных лент частиц сепарируемого материала периодически через каждые 10 минут работы включали встряхиватели 14. Пыли в сортируемых зернах гречихи не было и аспирационное устройство 15 не включалось.
Использование заявляемого сепаратора позволяет повысить технологические возможности сепаратора, повысить эффективность процесса сепарации за счет использования нескольких уровней сепарации с последовательным отделением различных фракций сепарируемого материала и повысить выход годной продукции.
В настоящее время автором осуществляется разработка технической документации, после чего будет проведена работа по изготовлению предлагаемого сепаратора.