MACHINE FOR ERGOT SEPARATION FROM RYE SEEDS
МАШИНА ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ СПОРЫНЬИ ОТ СЕМЯН РЖИ

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве, мукомольно-элеваторной и комбикормовой промышленности для очистки сыпучих материалов, преимущественно зерна и зернистых материалов, от ядовитых рожков спорыньи по удельному весу (плотности).
Известна машина для отделения спорыньи от семян ржи по удельному весу в растворе, например, калийной соли, состоящая из ванны, транспортеров семян ржи и рожков спорыньи, выполненных в виде ленточных сит с установленными через равные промежутки по их длине поперечными планками, бункера с питателем, стенка которого погружена в раствор соли и разделяет полость ванны с транспортером семян ржи от транспортера рожков спорыньи [Пат. 2616037 Российская Федерация, МПК В03В 5/48, В02В 1/04. Машина для отделения спорыньи от семян ржи / Сысуев В.А., Сайтов В.Е., Савиных П.А., Сайтов А.В.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого». - №2015148311; заявл. 10.11.2015; опубл. 12.04.2017, Бюл. 11].
В известном устройстве размеры отверстий ленточных сит транспортеров должны быть не более 0,8…1,0 мм для исключения прохода семян ржи и рожков спорыньи обратно в ванну при их транспортировании наружу, так как зерна ржи имеют длину 5,0…10,0 мм, ширину 1,4…3,6 мм и толщину 1,2…3,5 мм [Бурков А.И. Разработка и совершенствование пневмосистем зерноочистительных машин. - Киров: ФГБНУ «НИИСХ Северо-Востока», 2016. - 380 с.], а рожки спорыньи имеют длину 3,4…14,6 мм, ширину 1,0…3,0 мм и толщину 0,8…1,8 мм [Павловский, Г.Т. Очистка, сушка и активное вентилирование зерна. - 2-е изд., исправ. и доп. / Г.Т. Павловский, С.Д. Птицын - М.: Высшая школа, 1972. - 256 с.].
Однако при таких малых отверстиях ленточных сит транспортеров, из-за наличия поверхностного натяжения водного раствора соли, происходит вынос части раствора соли вместе с разделяемыми компонентами зернового материала наружу, что ведет к безвозвратным потерям раствора и, соответственно, увеличению удельной себестоимости выполняемого технологического процесса.
Другим технологическим недостатком данного устройства является то, что в процессе работы известной машины с течением времени отверстия ленточных сит забиваются семенами ржи и рожками спорыньи из-за того, что транспортеры семян ржи и рожков спорыньи не имеют очистительных устройств. По этой причине не обеспечивается непрерывность технологического процесса очистки семян ржи от рожков спорыньи из-за периодической остановки машины для профилактической очистки ленточных сит транспортеров от застрявших в их отверстиях компонентов разделяемого материала, обусловливающие возрастание выноса части раствора соли вместе с разделяемыми компонентами зернового материала наружу. Это увеличивает удельную трудоемкость выполняемого технологического процесса машиной.
Далее, из-за отсутствия организованного отвода опускающихся в растворе соли семян ржи по различным траекториям на поверхность верхней ветви вращающегося транспортера семян ржи возможно осаждение и накопление части семян ржи на поверхности стенки ванны, расположенной под транспортером рожков спорыньи. Вывод данных относов семян ржи возможен в этом случае только при последующем технологическом облуживании машины. Однако при длительном нахождении в растворе соли семена ржи теряют свои посевные и пищевые качества, что ведет к потерям семян ржи в отходы.
Также, образование ванны с симметричным расположением стенок дна значительно увеличивает рабочий ее объем, требующий большого количества раствора соли. Это увеличивает удельные затраты на эксплуатацию и обслуживание машины.
Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату к предлагаемому изобретению относится машина для отделения спорыньи от семян ржи по удельному весу в растворе, например, калийной соли, состоящей из ванны, транспортеров семян ржи и рожков спорыньи, выполненных в виде ленточных сит с установленными через равные промежутки по их длине поперечными планками, бункера с питателем, стенка которого погружена в раствор соли и разделяет полость ванны с транспортером семян ржи от транспортера рожков спорыньи, причем над раствором соли под нижней стороной ленточных сит верхней ветви транспортеров семян ржи и рожков спорыньи расположены цилиндрические натяжные валики-очистители, поверхность которых покрыта щетинками, длина которых превышает толщину установленных ленточных сит, а днище ванны в полости расположения транспортера рожков спорыньи выполнено в виде наклонной направляющей плоскости, которая на участке нижней ветви транспортера образована параллельно его поперечным планкам [Пат. 2667066 Российская Федерация, МПК В03В 5/48, В02В 1/04. Машина для отделения спорыньи от семян ржи / Сысуев В.А., Сайтов В.Е., Гатауллин Р.Г., Сайтов А.В., Уткина Е.И., Шешегова Т.К.; заявитель Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого». - №2017115170/03; заявл. 27.04.2017; опубл. 18.09.2018, Бюл. №26. - 9 с.] - прототип.
При установке над раствором соли под нижней стороной ленточных сит верхней ветви транспортеров семян ржи и рожков спорыньи вращающихся цилиндрических натяжных валиков-очистителей, поверхность которых покрыта щетинками, обеспечивается постоянное разрушение поверхностного натяжения раствора соли, образующееся на ленточных ситах при выводе из ванны очищаемых компонентов зернового материала, а также очистка ленточных сит от застрявших в его отверстиях семян ржи и рожков спорыньи. Разрушение поверхностного натяжения раствора соли и повышение эффективности очистки ленточных сит достигается выбиванием (выталкиванием) застрявших в отверстиях сит зерен и рожков спорыньи за счет упругого удара по ним щетинок, длина которых превышает толщину установленных ленточных сит. Это обеспечивает непрерывность технологического процесса очистки семян ржи от рожков спорыньи, исключает вынос части раствора соли вместе с разделяемыми компонентами зернового материала наружу за счет стекания раствора через отверстия сит обратно в ванну, что не увеличивает удельную себестоимость выполняемого технологического процесса.
Выполнение днища ванны в полости расположения транспортера рожков спорыньи в виде наклонной направляющей плоскости обеспечивает организованный отвод опускающихся в растворе соли семян ржи на поверхность верхней ветви вращающегося транспортера семян ржи, что исключает накопление и слеживание зерна на дне ванны. Это обстоятельство исключает потери семян ржи в отходы, а также уменьшает трудоемкость обслуживания машины.
Образование на участке нижней ветви транспортера рожков спорыньи параллельно его поперечным планкам днища ванны обеспечивается направленное непрерывное циркуляционное поверхностное движение раствора в зоне поступления зернового материала в ванну. Это обеспечивает более эффективное перемещение рожков спорыньи в направлении транспортера и захват его планками для выноса из ванны.
Кроме того, выполнение днища ванны в полости расположения транспортера рожков спорыньи в виде наклонной направляющей плоскости, которая на участке нижней ветви транспортера образована параллельно его поперечным планкам, обусловливает уменьшение емкости ванны, что исключает использование значительного объема рабочего раствора соли. Это обстоятельство обусловливает уменьшение удельных затрат на эксплуатацию и обслуживание машины.
Однако, особенностью технологического процесса данной машины является то, что семена ржи смачиваются в водном растворе соли. Выведенные из водного раствора соли семена ржи в дальнейшем поступают на скатную плоскость, откуда могут быть отгружены в навал либо накопительную емкость. При этом пребывание поверхностно увлажненных семян ржи в навале либо в накопительной емкости приводит с течением времени к проникновению воды через оболочку зерна внутрь. Это обстоятельство ведет к увеличению влажности семян ржи, а пребывание их в навале во влажном состоянии влечет самосогревание зерновой массы, обусловливающее утрату семенных, продовольственных и кормовых качеств зерна, так как процесс самосогревания зерновой массы скоротечен. В результате технологический процесс данной машины не обеспечивает сохранность очищенных семян ржи от рожков спорыньи.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что у известной машины для отделения спорыньи от семян ржи по удельному весу в растворе, например, калийной соли, состоящей из ванны, транспортеров семян ржи и рожков спорыньи, выполненных в виде ленточных сит с установленными через равные промежутки по их длине поперечными планками, бункера с питателем, стенка которого погружена в раствор соли и разделяет полость ванны с транспортером семян ржи от транспортера рожков спорыньи, причем над раствором соли под нижней стороной ленточных сит верхней ветви транспортеров семян ржи и рожков спорыньи расположены цилиндрические натяжные валики-очистители, поверхность которых покрыта щетинками, длина которых превышает толщину установленных ленточных сит, а днище ванны в полости расположения транспортера рожков спорыньи выполнено в виде наклонной направляющей плоскости, которая на участке нижней ветви транспортера образована параллельно его поперечным планкам, верхняя часть транспортера семян ржи выгрузным концом сообщается с аэродинамическим транспортером, в котором скатная доска семян ржи, выполненная в виде жалюзи, и сопрягающая с горизонтальной жалюзийной решеткой разделяют воздухораздающий и транспортные каналы аэродинамического транспортера, а под ванной со стороны расположения транспортера семян ржи установлен генератор воздушного потока, нагнетательный патрубок которого под скатной доской семян ржи сообщается с воздухораздающим каналом аэродинамического транспортера.
В результате анализа литературных источников не обнаружено идентичного выполнения предлагаемого устройства. При этом отличительные от прототипа признаки придают заявляемой совокупности новые свойства, проявляющиеся в положительном эффекте.
Установка генератора воздушного потока под ванной со стороны расположения транспортера семян ржи обусловливает компактность и эргономичность конструкции машины, влекущее уменьшение металлоемкости, удельных затрат на эксплуатацию и обслуживание машины.
Сообщение генератора воздушного потока под скатной доской семян ржи в виде жалюзи с воздухораздающим каналом аэродинамического транспортера через нагнетательный патрубок позволяет направленно подавать воздушный поток в зону вывода из ванны увлажненных семян ржи для последующего продувания и съема с них влаги. За счет такого конструктивного исполнения машины происходит уменьшение удельной себестоимости выполняемого технологического процесса.
Выполнение скатной доски семян ржи в виде жалюзи и сопряжение с горизонтальной жалюзийной решеткой аэродинамического транспортера обеспечивает проход через их отверстия воздушного потока, подаваемого генератором воздушного потока по нагнетательному каналу в воздухораздающий канал, и съем влаги с поверхности семян ржи с транспортировкой их в навал или отгрузочную емкость. Пребывание семян ржи в водном растворе соли составляет не более 20…30 секунд. За данный период вода не успевает проникнуть внутрь зерна через его оболочку. Поэтому съем влаги с поверхности семян ржи воздушным потоком обеспечивает сохранность зерна в навале длительное время до последующего применения, обусловливающее в конечном итоге исключение потерь семян ржи в отходы.
Ввиду того, что у аэродинамического транспортера верхняя часть транспортного канала выполнена закрытой, то это обеспечивает направленность движения влажного воздушного потока в сторону воздухоотводящего патрубка, облегчая тем самым дальнейшее перемещение влажного воздуха в систему вентиляции зерноочистительного комплекса. В результате этого, содержащий солевые пары влажный воздух из транспортного канала аэродинамического транспортера не попадает в помещение, где находится машина для отделения спорыньи, а направленно подается в аспирационную систему вентиляции зерноочистительного комплекса. Этим обеспечивается сохранность здоровья обслуживающего персонала и исключается коррозия металлических элементов оборудования зерноочистительного комплекса от солевых паров.
Также, ввиду протяженности длины нагнетательного патрубка генератора воздушного потока обеспечивается выравнивание полей скоростей нагнетаемого воздуха на входе в воздухораздающий канал аэродинамического транспортера, что обусловливает стабильность перемещения очищенных семян и равномерность их обдува воздушным потоком по ширине жалюзийной решетки аэродинамического транспортера.
В итоге, при работе предлагаемого устройства достигается положительный эффект, превосходящий эффект прототипа. Новая совокупность признаков заявляемого устройства, обеспечивающая получение положительного эффекта, обладает существенными отличиями.
На фигуре представлена предлагаемая машина для отделения спорыньи от семян ржи, где стрелками показано движение потока зернового материала, потока семян ржи, потока рожков спорыньи и воздушного потока.
Машина для отделения спорыньи от семян ржи состоит из рамы 1, ванны 2, бункера 3 с питателем 4, транспортеров семян ржи 5 и рожков спорыньи 6. Ванна 2 вмонтирована на раме 1. Бункер 3 с питателем 4 установлен над ванной 2, причем стенка 7 питателя 4 погружена в раствор соли и разделяет полость ванны 2 с транспортером семян ржи 5 от транспортера рожков спорыньи 6. По ширине ванны 2 транспортеры семян ржи 5 и рожков спорыньи 6 выполнены в виде ленточных сит с установленными через равные промежутки по их длине поперечными планками 8. Верхние части транспортеров 5 и 6, установленные в ванне 2 с наклоном, выставляются над уровнем раствора соли и выгрузными концами расположены над скатными досками 9 и 10. Над раствором соли под нижней стороной верхней ветви транспортеров семян ржи 5 и рожков спорыньи 6 расположены вращающиеся цилиндрические натяжные валики-очистители 11 и 12, поверхность которых покрыта щетинками, длина которых превышает толщину установленных ленточных сит. Днище 13 ванны 2 в полости расположения транспортера рожков спорыньи 6 выполнено в виде наклонной направляющей плоскости, которая на участке нижней ветви транспортера 6 образована параллельно его поперечным планкам 8. Бункер 3, в который засыпается зерновой материал, имеет в верхней части сетку 14. На раме 1 под ванной 2 располагается электродвигатель 15 и понижающий обороты редуктор 16 червячного типа для привода транспортеров семян ржи 5 и рожков спорыньи 6. Верхняя часть транспортера семян ржи 5 выгрузным концом сообщается с аэродинамическим транспортером 17, в которой скатная доска семян ржи 9, выполненная в виде жалюзи, и сопрягающая с горизонтальной жалюзийной решеткой 18 разделяют воздухораздающий 19 и транспортные каналы 20 аэродинамического транспортера 17, а под ванной 2 со стороны расположения транспортера семян ржи 5 установлен генератор воздушного потока 21, нагнетательный патрубок 22 которого под скатной доской семян ржи 5 сообщается воздухораздающим каналом 19 аэродинамического транспортера. Транспортный канал 20 снабжен воздухоотводящим патрубком 23 и выпускным приспособлением 24 семян ржи.
Машина для отделения спорыньи от семян ржи работает следующим образом.
Для очистки семян ржи от рожков спорыньи зерновой материал засыпается в бункер 3. Установленная сверху в бункере 3 сетка 14 предотвращает попадание в него посторонних предметов (палок, камней, мешковины, крупных частей растительных остатков и т.п.). После включения транспортеров 5 и 6 открыванием заслонки питателя 4 зерновой материал подается в ванну 2. При поступлении зернового материала в раствор соли семена ржи опускаются и организованно направляются стенкой 13 ванны 2 на поверхность верхней ветви транспортера 5, а рожки спорыньи, имеющие меньший удельный вес (плотность) по сравнению с семенами ржи, всплывают на поверхность раствора соли. При вращении транспортера 6 его планки 8 перемещают раствор соли и создают непрерывное поверхностное движение от стенки 7 питателя 4 к транспортеру 6. В результате циркуляционного движения раствора соли всплывающие рожки спорыньи на его поверхность перемещаются в направлении транспортера 6, захватываются его планками 8 и выносятся из ванны, а затем поступают на скатную доску 10. Семена ржи со дна ванны 2 захватываются планками 8 транспортера 5 и перемещаются в направлении выгрузки к скатной доске 9. При перемещении семян ржи и рожков спорыньи транспортерами 5 и 6 поверхностное натяжение раствора соли, образующееся на ленточных ситах, разрушается щетинками вращающихся валиков 11 и 12. В результате раствор соли с поверхности транспортеров 5 и 6 через ситовые отверстия стекает обратно в ванну 2. Семена ржи, вынесенные из ванны 2 транспортером 5, поступают на скатную доску 9, выполненную в виде жалюзи, где продуваются воздушным потоком, поступающим от генератора воздушного потока 21 по нагнетательному патрубку 22 в воздухораздающий канал 19. Воздушный поток далее перемещает семена ржи по горизонтальной жалюзийной решетке 18. В результате воздействия воздушного потока влага с поверхности семян ржи отнимается и неувлажненные семена ржи через выпускное приспособление 24 в дальнейшем поступают в последующие транспортирующие органы технологической линии по обработке зернового вороха ржи. Увлажненный воздух из транспортного канала 20 через воздухоотводящий патрубок 23 отводится в систему вентиляции зерноочистительного комплекса. Рожки спорыньи, вынесенные из ванны 2 транспортером 6, поступают на скатную плоскость 10, по которой направляются в отгрузочную емкость для последующей транспортировки в отвал либо в фармацевтические предприятия для изготовления лекарственных препаратов.
Производительность машины регулируется изменением площади выходного сечения питателя 4 открыванием или закрыванием его заслонки. Пребывание семян ржи в растворе калийной соли обогащает их калием, что улучшает соломистость данной зерновой культуры, снижает его полеглость и, соответственно, увеличивает урожайность при уборочных работах зерноуборочными комбайнами.
Преимуществом предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом является уменьшение за счет конструктивного его исполнения удельной себестоимости выполняемого технологического процесса, удельных затрат на эксплуатацию и обслуживание машины, исключение потерь семян ржи в отходы, а также сохранение здоровья обслуживающего персонала и исключение коррозии металлических элементов технологического оборудования.