СЕПАРАТОР ПНЕВМОРЕШЕТНЫЙ РАДИАЛЬНЫЙ
PNEUMATIC SCREEN RADIAL SEPARATOR

Предлагаемое относится к техническим средствам сепарации сыпучих материалов с целью разделения их на фракции по внешним физико-механическим признакам. Сепаратор может быть применен для послеуборочной обработки зерна с целью отделения семян основной культуры от сорняков или иных нежелательных засорителей, а также в ряде других промышленных производств.
Известны технические решения, предназначенные для сепарации сыпучих материалов, в том числе семян сельскохозяйственных культур, по различию их физико-механических свойств и признаков, выполненные в виде соосно расположенных конических рабочих поверхностей, цилиндрических вертикальных каналов и соответствующих вспомогательных элементов. Наиболее близкими к предлагаемому объекту являются, например, устройство по АС СССР №889143, кл. В07В 1/38, «Зерноочистительная машина» по АС №1641467, кл. В07В 1/38, а также «Сепаратор зерновой» по заявке от 28.05.2007 г., регистрационный №2007119858.
Недостатком известных устройств является то, что их конусные распределители осуществляют только одну функцию - распределительную. При этом разделительная функция отсутствует. Вторым недостатком упомянутых устройств является отсутствие механизма регулирования параметров подачи потока частиц, входящих в кольцевой пневмоканал по зоне подачи. Это ухудшает условия и, следовательно, процесс сепарации частиц восходящим воздушным потоком в кольцевом канале, так как скорость воздушного потока и скоростной напор по сечению канала распределяются неравномерно: у стенок канала значительно меньше, а по средней полосе потока скорость воздуха и увлекаемых частиц является более равномерной и значительно большей, чем у стенок.
В предлагаемом сепараторе упомянутые недостатки устраняются тем, что распределительный конус имеет три участка, причем средний из них представляет собой сито, форма и размеры отверстий которого подбираются так, чтобы обеспечивалась сепарация мелких частиц до необходимых пределов. Под распределительным конусом расположен обратный конус, с помощью которого мелкие частицы, прошедшие через сито, направляются в центральный отходовый канал. Сюда же направляются те частицы, которые сходят с рассеивающего конуса с меньшей скоростью, преимущественно отличающиеся по форме и соотношению размеров, так как верхняя кромка обратного конуса расположена ближе к нижней кромке распределительного конуса.
Вторым положительным свойством предлагаемого сепаратора является то, что поток частиц, направляемый в кольцевой вертикальный пневмосепарирующий участок, является регулируемым по диаметру и ширине полосы подачи, что обеспечивается с помощью эластичных, например резиновых, полос, верхние и нижние края которых плотно прикреплены к стенкам вертикальных каналов, а между стенок кольцевого канала и эластичными полосами предусмотрена подача сжимаемой или несжимаемой жидкости. Этим обеспечивается изменение радиуса центра подачи R и ширины кольцевого потока m.
На прилагаемых чертежах представлены: фиг.1 - вертикальный разрез сепаратора; фиг.2 - участок подачи сепарируемого потока в центральный и кольцевой вертикальные каналы с эластичными полосами и элементами их крепления в увеличенном масштабе; фиг.3 - сектор развертки распределительного конуса с выделением сепарирующего и разгонных участков.
1
2
3
1
2
3
2
2
2
Сепаратор включает в себя следующие основные элементы: бункер 1, закрепленный на раме 2, кольцевой регулятор подачи 3, распределительный конус 4, образующая поверхность которого разделена на три участка. Первый - разгонный участок A, второй участок А является продолжением первого и представляет собой сито с отверстиями соответствующих форм и размеров, третий участок А выполнен сплошным гладким и является продолжением второго, а заканчивается плоской или конусной кромкой 5, которая выполнена сменной. Суммарная длина участков (A+А+А)=L, а длина ситового участка А, в зависимости от разнообразия физико-механических свойств и количества компонентов сепарируемой смеси может составлять от А=0,2L до А=0,8L. Под распределительным конусом 4, соосно с ним, расположен обратный конус 6, прикрепленный, например, к центральному каналу так, чтобы верхняя кромка обратного конуса бала регулируемой по высоте относительно кромки распределительного конуса. К раме 2 сепаратора шарнирно прикреплена цилиндрическая обечайка 7 и конусное решето 8, располагаясь по высоте так, чтобы сходовая фракция компонентов поступала в центральный трубчатый канал, а проходовая фракция - на собирающий обратный конус 9 и далее в кольцевой вертикальный пневмосепарирующий канал 10, в котором расположены эластичные, например резиновые, цилиндрические полосы. При этом внешняя полоса 11 своими верхним и нижним окончаниями прикреплена герметично к стенке канала с внутренней стороны и прижата к нему, например, с помощью металлических распорных колец 21, а внутренняя полоса 12 прикреплена аналогично к внутренней стенке кольцевого канала стягивающими кольцами 22. В пространство между стенками кольцевого канала и эластичными полосами подведен один трубопровод 19 - для подачи жидкого или газообразного компонента в пространство, располагающееся между эластичной полосой 12 и внутренним цилиндрическим каналом, а второй трубопровод 20 - для подачи компонента в пространство, располагающееся между эластичной полосой 11 и внутренней поверхностью внешней стенки кольцевого канала. Ниже, по кольцевому каналу, непосредственно под эластичными полосами, расположены верхний 24 и нижний 18 опоясывающие короба, которые через окна 23 сообщаются с кольцевым каналом. Верхний опоясывающий короб 24 сообщен с пневмосепарирующим устройством 13, где отделяются примеси, а воздух засасывается вентилятором 14 и подается через регулятор 15 в нижний опоясывающий короб 18. Далее пневмосистема замыкается через участок кольцевого канала с верхним опоясывающим коробом 24. Для отвода частиц, преодолевших встречный поток воздуха в кольцевом пневмосепарирующем участке, служит лоток 16, а из центрального канала отходы удаляются через лоток 17.
2
2
3
Работает сепаратор следующим образом. Зерновая смесь, либо другой сыпучий материал, из бункера 1 через кольцевой регулятор подачи 3 самотеком поступает на распределительный конус 4 вблизи вершины и, рассредоточиваясь по его поверхности, стекает к нижней кромке 5. Частицы, прошедшие через отверстия сита на участке А, улавливаются обратным конусом 6, скатываются по его поверхности и попадают в центральный вертикальный канал. Частицы, не прошедшие через отверстия сита на участке А, скатываются по участку А, при этом рассредоточиваются, увеличивают скорость перемещения и, достигнув нижней кромки, сходят с нее с разной скоростью. Так как скорость перемещения частиц по наклонной поверхности зависит от ряда факторов, например таких, как форма, соотношение размеров, пористость, опушенность, плотность, состояние поверхности и других, следовательно, траектории полета различных частиц после схода с наклонной поверхности будут различны. Но т.к. в пространстве между нижней кромкой конусного распределителя 5 и обечайкой 7, соединенной с конусным решетом 8, расположена верхняя кромка обратного конуса 6, то одни частицы попадут на обратный конус, а другие вылетят за пределы верхней кромки обратного конуса и окажутся на верхнем начальном участке решета 8. Это будут частицы, преимущественно, более круглые, плотные и гладкие. Перемещаясь по решету 8 к центру, поток этих частиц делится еще на два. Первый поток, крупные частицы, направляются сходом в центральный вертикальный канал, а проходовая фракция по собирающему обратному конусу 9 поступает в кольцевой пневмосепарирующий вертикальный канал 10.
Регулирование ширины и места подачи частиц проходовой фракции осуществляется изменением напора жидкости или газа в пространствах между эластичными полосами и стенками канала, что приводит к изменению радиуса R и ширины m подачи потока частиц в поток встречного воздуха. Это повышает эффективность сепарации частиц по аэродинамическим свойствам.
2
Таким образом, исходный материал сепарируется: по размерам - на ситовом участке А распределительного конуса 4 и на решете 8; по форме, плотности, состоянию поверхности, соотношению размеров и другим признакам - на сходе с нижней кромки распределительного конуса; по аэродинамическим свойствам - в кольцевом вертикальном пневмоканале 10 и пневмосепарирующем устройстве 13, например в циклоне.
Отличительными признаками предлагаемого устройства, по мнению заявителя, являются:
- наличие эластичных полос на стенках кольцевого пневмоканала, выполняющих роль кольцевой диафрагмы, обеспечивающей изменение зоны подачи сепарируемого материала по площади сечения канала;
- наличие на поверхности распределительного конуса ситового участка, обеспечивающего предварительный отбор мелких частиц в процессе распределения и подачи материала на основные сепарирующие элементы.
Дополнительные преимущества предлагаемого состоят в том, что обеспечивается качественное фракционирование исходного материала, если он характеризуется наличием большого количества разнородных компонентов.
Может использоваться в различных отраслях производства при обработке сыпучих материалов.