Устройство для выделения семян
SEED SEPARATION DEVICE

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано на предприятиях консервной отрасли.
Известен станок для выделения семян (патент РФ №2551164, кл. A23N 4/12, опубл. 27.11.1012, бюл. №33), содержащий снабженный винтовой направляющей корпус и смонтированный в нем полый перфорированный ротор, изготовленный в виде многозаходной перфорированной поверхности, выполненный из одной и более перфорированных лент одинаковой ширины, согнутых в цилиндрические витки и соединенных по продольным кромкам с образованием по наружной и внутренней поверхностям ротора, направленных в одну сторону под углом 10°-70° к его продольной оси карманов криволинейной формы, при этом карманы по периметру имеют разную форму и размеры, а расстояние между линиями сгиба лент равно сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренней и наружной поверхностей ротора, который установлен с возможностью вращения, снабженный приемным приспособлением, изготовленным в форме пустотелой перфорированной конической рубашки, узел подачи воды, загрузочное и разгрузочное приспособления.
Недостатком является сложность изготовления, ограниченные технологические возможности и недостаточная эффективность отделения семян.
Известна установка для выделения семян (патент РФ №2629981, кл. A23N 4/12, опубл. 05.09.2017, бюл. №25), содержащая корпус и смонтированный в нем полый перфорированный ротор, установленный с возможностью вращения, снабженный загрузочным приспособлением сырья, узел подачи воды, разгрузочное приспособление, перфорированный ротор по периметру выполнен коническим, ось которого составляет с осью его вращения острый угол, а торцевые щеки перфорированного ротора выполнены перфорированными эллиптической формы, причем большие диаметры эллипсов торцевых щек повернуты по оси конической поверхности относительно друг друга на угол 0°-360° и смонтированы под острым углом 10°-90° не только одна к другой, но и под разными углами к оси вращения перфорированного ротора, при этом по всей длине перфорированного ротора смонтирована пружина цилиндрической формы с плоским сечением витков и с направлением витков, совпадающим с направлением вращения перфорированного ротора, оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия, причем корпус снабжен разгрузочным приспособлением семян и вместе с перфорированным ротором закреплен на раме, упруго смонтированной на станине.
Недостатками являются ограниченные технологические
возможности и недостаточная эффективность отделения семян.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для выделения семян (патент РФ №2681829, кл. A23N 4/12, опубл. 12.03.2019, бюл. №8), содержащее корпус, смонтированный в нем полый перфорированный ротор, установленный с возможность вращения, загрузочное приспособление сырья и узел подачи сырья, перфорированный ротор выполнен в виде установленной под острым углом α относительно горизонтальной оси вращения многогранной перфорированной пирамиды с плоскими перфорированными гранями по ее периметру и с плоскими торцевыми перфорированными стенками многоугольной формы, размещенными под различными углами β и ψ к оси вращения перфорированной пирамиды и друг к другу под углом φ, при этом наиболее длинные оси торцевых перфорированных стенок многоугольной формы совпадают или могут быть повернуты по оси вращения перфорированного ротора друг относительно друга на угол ω, причем по всей длине перфорированного ротора, по его оси вращения, смонтирована цилиндрическая пружина с круглым сечением витков, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия, а корпус снабжен разгрузочным приспособлением для семян и вместе с перфорированным ротором закреплен на раме, упруго смонтированной на станине.
Недостатками являются ограниченные технологические возможности и недостаточная эффективность отделения семян.
Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей и повышение эффективности отделения семян.
Техническое решение достигается тем, что в устройстве для выделения семян, содержащем корпус, смонтированный в нем полый перфорированный ротор, установленный с возможность вращения, загрузочное приспособление сырья и узел подачи сырья, перфорированный ротор выполнен с конической поверхностью по периметру в виде чередующихся перфорированных выступов трапецеидальной формы и перфорированных впадин треугольной формы и с плоскими перфорированными торцевыми стенками эллиптической формы, параллельными друг другу, размещенными наклонно под острым углом к горизонтальной оси вращения перфорированного ротора и с образующими, в виде чередующихся перфорированных выступов трапецеидальной формы и перфорированных впадин треугольной формы, при этом большие оси эллипсов торцевых перфорированных стенок эллиптической формы с чередующимися перфорированными выступами трапецеидальной формы и перфорированными впадинами треугольной формы по периметру повернуты относительно друг друга на острый угол, при этом по всей длине перфорированного ротора закреплена коническая пружина эллиптической формы в поперечном сечении и с квадратным сечением витков, а по всей длине устройства для выделения семян от загрузки к выгрузке закреплена пружина цилиндрической формы с квадратным сечением витков, которые оборудованы устройствами для изменения шага витков путем их растяжения или сжатия, а корпус снабжен разгрузочным приспособлением для семян и вместе с перфорированным ротором закреплен на раме, упруго смонтированной на станине.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемого устройства для выделения семян.
Новизна заключается в том, что перфорированный ротор выполнен по периметру в виде чередующихся выступов трапецеидальной формы и впадин треугольной формы, что повышает производительность и расширяет технологические возможности, в том числе и за счет придания выступами трапецеидальной формы и впадинами треугольной формы дополнительного поперечного движения частицам сырья внутри перфорированного ротора.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что поверхности с чередующими по периметру выступами трапецеидальной формы и впадинами треугольной формы придают дополнительное движение частицам сырья внутри перфорированного ротора с большой амплитудой, но с малой частотой, а также наложением на эти движения колебаний с малой амплитудой и большой частотой, создаваемых за счет дисбаланса перфорированного ротора, но и дополнительных движений получаемых массами частиц сырья при встрече с витками закрепленных по длине перфорированного ротора конической пружины эллиптической формы в поперечном сечении с прямоугольным сечением витков и при встрече с витками закрепленной по всей длине устройства для выделения семян от загрузки к выгрузке пружины цилиндрической формы с прямоугольным сечением витков, что повышает производительность и расширяет технологические возможности.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление перфорированного ротора и выполнение его по периметру с поверхностью в виде чередующихся выступов трапецеидальной формы и впадин треугольной формы и плоскими торцевыми стенками эллиптической формы параллельными друг другу, размещенными наклонно под острым углом к горизонтальной оси вращения перфорированного ротора, с образующими в виде чередующихся выступов трапецеидальной формы и впадинами треугольной формы, при этом большие оси эллипсов торцевых стенок эллиптической формы с чередующимися выступами трапецеидальной формы и впадинами треугольной формы по периметру повернуты относительно друг друга на острый угол и по всей длине перфорированного ротора закреплена коническая пружина эллиптической формы в поперечном сечении с прямоугольным сечением витков, а по всей длине устройства для выделения семян от загрузки к выгрузке закреплена пружина цилиндрической формы с прямоугольным сечением витков, что нарушает скорость и направление движения частиц сырья, повышает производительность, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что центры симметрии внутренней поверхности перфорированного ротора, в каждом его элементе поперечного сечения, смещены относительно оси вращения перфорированного ротора, что нарушает скорость и направление движения частиц сырья, расширяет технологические возможности, повышает производительность.
Новизна заключается также в том, что за счет дисбаланса масс загрузки и массы самого перфорированного ротора, который генерирует и придает частицам сырья высокочастотные колебания с малой амплитудой, которые накладываются на низкочастотные колебания движущихся внутри перфорированного ротора частицам сырья с большой амплитудой и малой частотой. Такое совместно воздействие разных по частоте и амплитуде колебаний повышает производительность, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что совместное влияние вращательного движения перфорированного ротора и движущихся внутри его с низкочастотными колебаниями с большой амплитудой частиц сырья и совмещение с этими движениями колебаний рамы с закрепленным на ней перфорированным ротором, а также высокочастотных колебаний с малой амплитудой, создаваемых за счет дисбаланса перфорированного ротора придает частицам сырья сложное пространственное движение, что повышает производительность, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что по всей длине внутри перфорированного ротора закреплен рабочий орган, в виде конической пружины эллиптической формы с прямоугольным сечением витков, которая нарушает скорость и направления движение частиц сырья при их встрече с витками этой пружины, что повышает производительность и расширяет технологические возможности.
Новизна состоит также в том, что по всей длине устройства для выделения семян внутри втулки со стороны загрузки, перфорированного ротора и втулки со стороны разгрузки закреплен рабочий орган в виде пружины цилиндрической формы с прямоугольным сечением витков, которая нарушает скорость и направление движение масс загрузки при их встрече с витками этой пружины, что повышает производительность и расширяет технологические возможности.
Новизна предложения заключается также в том, что по всей длине перфорированного ротора смонтирована коническая пружина эллиптической формы с прямоугольным сечением витков, которая под влиянием колебаний рамы и самого перфорированного ротора совершает колебательное движение, обеспечивает не только перемещение частиц сырья в радиальном направлении, но и способствует интенсификации процесса выделения семян, при этом частицы сырья, совершающие циркуляционное движение внутри перфорированного ротора, в плоскостях, перпендикулярных к его оси симметрии, встречаясь с витками колеблющейся конической пружины эллиптической формы, изменяют траекторию своего движения и перемещаются не только к периферии перфорированного ротора, но и в сторону выгрузного лотка, увеличивают производительность обработки, расширяют технологические возможности.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство для выделения семян, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - перфорированный ротор; общий вид; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - наглядное изображение перфорированного ротора.
Устройство для выделения семян содержит (фиг. 1, фиг. 2) корпус 1 и смонтированный в нем полый перфорированный ротор 2, установленный с возможностью вращения (привод на чертеже не показан), снабженный загрузочным приспособлением сырья (загрузочная воронка) 3, узел подачи воды, включающий коллектор 4 и патрубок 5. Корпус 1 снабжен разгрузочным приспособлением семян 6 и вместе с перфорированным ротором 2 закреплен на раме 7, упруго смонтированной на станине 8 с помощью четырех упругих элементов 9. Устройство для выделения семян содержит (фиг. 1, фиг. 2) также разгрузочный лоток 10 для приема разрушенных плодов и разгрузочный лоток 11 для приема семян, а также поддон 12 для сбора волокон и воды. Разгрузочное приспособление семян 6 включает перфорированное дно 13 корпуса 1. Сам корпус 1 состоит из непосредственно корпуса 1 и крышки 14, жестко скрепленных друг с другом. Со стороны разгрузки семян в корпусе 1 над перфорированным дном 13 выполнено прямоугольное отверстие 15 для вывода семян за пределы корпуса 1 устройства для выделения семян. Перфорированный ротор 2 смонтирован с возможностью вращения на опорах 16 и 17, которые закреплены на раме 7. На фиг. 1 показано расположение торцевой стенки 18 перфорированного ротора 2 у опоры 17 и торцевой стенки 19 перфорированного ротора 2 у опоры 16, которые повернуты относительно друг друга на угол β. Перфорированный ротор 2 снабжен загрузочной втулкой 20 и разгрузочной втулкой 21 с опорными кольцами 22 и 23.
Перфорированный ротор 2 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5) выполнен с конической поверхностью по периметру в виде чередующихся выступов 24 трапецеидальной формы и впадин 25 треугольной формы и плоскими торцевыми стенками 18 и 19 эллиптической формы, параллельными друг другу, размещенными наклонно под острым углом а к горизонтальной оси вращения перфорированного ротора 2, с образующими в виде чередующих выступов 24 трапецеидальной формы и впадин 25 треугольной формы, при этом большие оси эллипсов торцевых стенок 18 и 19 эллиптической формы с чередующимися выступами 24 трапецеидальной формы и впадинами 25 треугольной формы по периметру повернуты относительно друг друга на острый угол β (фиг. 5), т.е. большая ось CD торцевой стенки 18 повернута относительно большой оси АВ торцевой стенки 19 на острый угол β.
По всей длине перфорированного ротора 2 закреплена коническая пружина 26 эллиптической формы в поперечном сечении с прямоугольным сечением витков, а по всей длине устройства для выделения семян от загрузки к выгрузке закреплена пружина 27 цилиндрической формы с прямоугольным сечением витков.
Установка для выделения семян работает следующим образом.
Частицы сырья - дробленные бахчевые, например тыква, поступают через загрузочную воронку 3 и загрузочную втулку 20 во вращающийся перфорированный ротор 2, где они совершают движение по различным эллиптическим траекториям, размеры которых меняются по длине перфорированного ротора 2 в каждом поперечном сечении (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5), при этом центры симметрии внутренней поверхности перфорированного ротора 2, в каждом его элементе поперечного сечения, смещены относительно оси вращения перфорированного ротора 2, что нарушает не только скорость и направление движения частиц сырья, но и способствует созданию эксцентриситета и частицам сырья сообщаются низкочастотные колебания с большой амплитудой. Этому способствуют карманы трапециевидной формы 24 по внутреннему периметру перфорированного ротора 2, которые захватывают порции частиц сырья при вращении перфорированного ротора 2, поднимают выше угла естественного откоса и бросают на противоположные стенки перфорированного ротора 2 навстречу вращающимся карманам 24 и выступам треугольной формы 25 по периметру перфорированного ротора 2, увеличивая, таким образом, частоту и энергоемкость взаимодействия частиц сырья, что повышает производительность и расширяет технологические возможности.
При этом, за счет дебаланса перфорированного ротора 2 и размещенных внутри него частиц сырья, рамы 7, упруго установленной на станине 8 создаются, высокочастотные колебания с малой амплитудой.
Поэтому совместное воздействие на частицы сырья высокочастотных колебаний с малой амплитудой и низкочастотных колебаний с большой амплитудой, а также нарушение скорости и направления движения частиц сырья при их встрече с витками двух пружин 26 и 27 повышает производительность и расширяет технологические возможности.
В результате, поток движущихся частиц сырья не стационарен, а размеры и расположение активного движения потоков сырья заметно меняются за время одного оборота перфорированного ротора 2. Поэтому в результате нарушения упорядоченности процесса движения частиц потоков сырья, движение их становится более активным, ликвидируется зона малоподвижности, возрастает энергоемкость соударений частиц сырья между собой и со стенками перфорированного ротора 2, а также с торцевыми перфорированными стенками 18 и 19, что обеспечивает очистку их перфорированных поверхностей и повышает эффективность разрушения плодов и отделение семян. Процесс не стационарности движения частиц сырья усугубляется расположением торцевых перфорированных стенок 18 и 19, что существенно меняет направление движения частиц сырья вдоль оси вращения перфорированного ротора 2 и создает зоны различного давления торцевых перфорированных стенок 18 и 19 на частицы сырья и интенсифицирует процесс их разрушения и отделения семян. Поэтому частицы сырья имеют возможность под воздействием разности давления торцевых перфорированных стенок эллиптической формы 18 и 19, расположенных под углом а к оси вращения перфорированного ротора 2, не только двигаться по сложным траекториям, но и перемещаться в осевом направлении, создавая при этом турбулентные потоки. В результате такой интенсификации движения потоков частицы сырья разрушаются, семена вместе с водой и волокнами выводятся за пределы перфорированной поверхности перфорированного ротора 2, стекают по стенкам корпуса 1 и попадают на перфорированное дно 13 корпуса 1. Вода и волокна плодов через отверстия перфорированного дна 13 выводятся в поддон 12 для сбора волокон и воды, а семена, через отверстие 15 и разгрузочное приспособление 6, выводятся за пределы корпуса 1 в разгрузочный лоток 11 для приема семян. Разрушенные плоды, посредством втулки 21 и пружины 27, выводятся за пределы корпуса 1 и перфорированного ротора 2 в разгрузочный лоток 10 для приема разрушенных плодов.
Процесс движения частиц сырья, которые поднимаются вверх и падают вниз, непрерывен. Поскольку внутренние перфорированные стенки перфорированного ротора 2 расположены под углом к его оси вращения, то в каждой порции сырья, каждая частица сырья перемещается по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс разрушения плодов и выделения семян, расширяет технологические возможности. Процесс разрушения плодов и выделения семян также интенсифицируется смонтированной внутри перфорированного ротора 2 конической пружиной 26 с прямоугольным сечением витков и с направлением витков, совпадающим с направлением вращения перфорированного ротора 2, которая обеспечивает дополнительное продольное перемещение частиц сырья внутри перфорированного ротора 2.
При этом, конструктивное оформление перфорированного ротора 2, вместе с загруженными частицами сырья, создает дебаланс во вращающемся перфорированном роторе 2, что придает ему и корпусу 1 низкочастотные колебания, которые не только интенсифицируют процесс дробления сырья и выделения семян, но и обеспечивают надежность перемещения семян по дну 13 корпуса 1 и их вывод за пределы устройства. Таким образом частицы сырья совершают сложное пространственное движение в вертикальной плоскости - по эллиптическим траекториям, так как перфорированный ротор 2выполнен с поверхностью по периметру в виде чередующихся выступов трапецеидальной формы 24 и впадин треугольной формы 25 и плоскими торцевыми стенками эллиптической формы 18 и 19, параллельными друг другу, размещенными наклонно под острым углом а к горизонтальной оси вращения перфорированного ротора 2 с образующими в виде чередующих выступов трапецеидальной формы 24 и впадинами треугольной формы 25, при этом большие оси эллипсов торцевых стенок 18 и 19 эллиптической формы АВ и CD с чередующимися выступами трапецеидальной формы 24 и впадинами треугольной формы по периметру повернуты относительно друг друга на острый угол β, а в горизонтальной плоскости - возвратно-поступательное с наложением на эти движения низкочастотных колебаний, возбуждаемых асимметричным положением перфорированного ротора 2 и одновременного воздействия на них колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях, а также чередующимся выступами трапецеидальной формы 24 и впадинами треугольной формы 25 по периметру перфорированного ротора 2. В результате поток движущихся частиц сырья не стационарен, а размеры и расположение активного их смешивания заметно меняются за время одного оборота перфорированного ротора 2. В результате нарушения упорядоченности процесса движения масс загрузки, движение их становится более активным, ликвидируются зоны малоподвижности, возрастает энергоемкость соударений потоков частиц сырья между собой и со стенками перфорированного ротора 2, а также торцевыми стенками 18 и 19 и витками пружин 26 и 27, что обеспечивает повышение производительности обработки и расширение технологических возможностей. Процесс не стационарности движения частиц сырья усугубляется расположением торцевых стенок 18 и 19, большие оси эллипсов АВ и CD которых повернуты относительно друг друга на острый угол β, что существенно меняет направление движения частиц сырья вдоль оси вращения перфорированного ротора 2 и создает зоны различного давления торцевых стенок 18 и 19 на частицы сырья. Поэтому частицы сырья имеют возможность под воздействием геометрического уклона перфорированного ротора 2 и разности давления торцевых стенок эллиптической формы 18 и 19 друг к другу и к оси вращения перфорированного ротора 2, не только двигаться по сложным траекториям, но и перемещаться в осевом направлении. Усложнению траекторий перемещений частиц сырья, а также их движению от загрузки к выгрузке способствуют витки пружины 26 конусной формы и витки цилиндрической пружины 27, а также карманы трапециевидной формы 24 по внутреннему периметру перфорированного ротора 2, которые захватывают порции частиц сырья при вращении перфорированного ротора 2, поднимают выше угла естественного откоса и бросают на противоположные стенки перфорированного ротора 2, навстречу вращающимся карманам по периметру вращающегося ротора 2, увеличивая, таким образом, частоту и энергоемкость взаимодействия частиц сырья, что повышает производительность и расширяет технологические возможности.
Скорость перемещения частиц сырья от загрузки к выгрузке можно регулировать изменением угла наклона всего устройства для выделения семян.
Преимущества обеспечиваются за счет того что перфорированный ротор по внутреннему периметру снабжен карманами трапециевидной формы и впадинами треугольной формы, при этом плоские торцевые стенки эллиптической формы параллельны друг другу, размещены наклонно под острым углом к горизонтальной оси вращения перфорированного ротора 2, повернуты относительно друг друга на острый угол и снабжены по периметру образующими в виде чередующихся выступов трапециевидной формы, соответствующие форме и размерам чередующихся выступов наружного периметра поверхности перфорированного ротора, а также за счет того что по всей длине перфорированного ротора закреплена коническая пружина эллиптической формы в поперечном сечении, с прямоугольным сечением витков, а по всей длине устройства для выделения семян от загрузки к выгрузке закреплена пружина цилиндрической формы с прямоугольным сечением витков, что позволяет повысить производительность, расширить технологические возможности за счет одновременного воздействия на частицы сырья высокочастотных колебаний с малой амплитудой и низкочастотных колебаний с большой амплитудой, а также нарушения скорости и направления движения частиц сырья при их встрече с карманами трапециевидной формы.