ВОЗДУШНЫЙ СЕПАРАТОР
AIR SEPARATOR

Изобретение относится к устройствам для очистки зерна, а именно к воздушным сепараторам, и может быть использовано в элеваторной и мукомольно-крупяной промышленности для очистки зерна от аэроотделимой примеси и разделения продуктов шелушения крупяных культур.
Известен воздушный сепаратор с замкнутым циклом воздуха, состоящий из приемно-распределительного устройства, основного пневмо-сепарирующего канала, основной осадочной камеры с поворотной дросселирующей заслонкой, шнеком в нижней ее части, диаметрального вентилятора, основного рециркуляционного канала [1].
В воздушном сепараторе применен диаметральный вентилятор, основными достоинствами которого являются хорошие компоновочные свойства с каналом прямоугольного сечения с относительно большим соотношением сторон, создание плоскопараллельного потока одинаковой ширины по всей трассе замкнутого цикла и малой степенью неравномерности скорости воздуха в воздушном канале. Наличие компактной гравитационно-центробежной основной осадочной камеры, позволяет эффективно отделять аэроотделимую примесь от циркулирующего внутри воздушного сепаратора воздушного потока. Эти особенности позволяют достичь высоких показателей технологической эффективности при очистке зерна от аэроотделимой примеси и разделения продуктов шелушения крупяных культур при зерновых нагрузках, характерных для зерноочистительных отделений мельниц и крупозаводов.
Недостатком этого воздушного сепаратора является то, что воздушный режим в основном пневмосепарирующем канале вынужденно настраивают таким образом, чтобы обеспечить максимально достижимый эффект выделения аэроотделимой примеси при ограничении содержания полноценного основного зерна или ядра крупяной культуры в относах. Обычно ограничивают содержание полноценного продукта в относах двумя процентами к массе относов. При этом достигается недостаточно высокое извлечение примеси из очищаемого продукта.
При изменении воздушного режима в сторону увеличения средней скорости потока в пневмосепарирующем канале, не смотря на увеличение извлечения примесей, происходит рост потери полноценного продукта с относами. Для выделения из относов полноценного продукта вынужденно применяют дополнительное оборудование для контроля относов, что увеличивает капитальные и текущие затраты на оборудование.
Известен также замкнутый пневматический сепаратор, состоящий из основной замкнутой воздушной системы, включающей приемно-распределительное устройство, основной пневмосепарирующий канал, основную осадочную камеру с дросселирующей поворотной заслонкой, основной рециркуляционный канал, шнек расположенный в нижней части основной осадочной камеры, и дополнительной замкнутой воздушной системы, включающей дополнительный пневмосепарирующий канал с питателем, дополнительную осадочную камеру, дополнительный рециркуляционный канал, а также общий для основной и дополнительной замкнутых воздушных систем диаметральный вентилятор [2].
Отличительной особенностью этого замкнутого пневматического сепаратора является наличие в его конструкции дополнительного пневмосе-парирующего канала, дополнительной осадочной камеры, дополнительного рециркуляционного канала, которые совместно с диаметральным вентилятором образуют дополнительную замкнутую воздушную систему, отделенную от основной замкнутой воздушной системы разделительными перегородками. Эта особенность позволяет производить дополнительную очистку зернового материала в дополнительном пневмосепарирующем канале. Однако, последовательная двойная очистка зерна при практически одинаковой удельной зерновой нагрузке, при ограничении содержания основного зерна в относах в количестве двух процентов к массе этих относов, не позволяет существенно повысить эффект выделения аэроотделимой примеси.
Кроме того, последовательная очистка сначала исходного зерна, а затем основной фракции продукта после первой очистки, фактически удваивает количество циркулирующего в воздушном сепараторе воздуха, что обуславливает удвоение энергозатрат на осуществление технологического процесса.
К недостаткам этого комбинированного сепаратора также относится то, что работа основной и дополнительной замкнутой воздушной систем обеспечивается общим для двух систем диаметральным вентилятором, рабочее колесо которого не обеспечивает изолированной обработки воздушного потока этих систем из-за положения разделительной перегородки между основной и дополнительной осадочными камерами параллельной оси его вращения. Это приводит к смешиванию воздушных потоков, причем невозможно точно установить требуемые воздушные режимы в основном и дополнительном пневмосепарирующих каналах независимо друг от друга. Изменение положения одной из заслонок приводит к вынужденному изменению положения другой.
Описанные известные воздушные сепараторы позволяют очищать зерно от аэроотделимой примеси и разделять продукты шелушения крупяных культур. С помощью воздушного сепаратора [1] можно выделять аэроотделимые примеси при элеваторной очистке зерна, в зерноочистительном отделении мельниц и крупозаводов, а также в шелушильном отделении крупозаводов с технологической эффективностью ограниченной однократной обработкой продукта воздушным потоком. В замкнутом пневматическом сепараторе [2] присутствует дополнительная замкнутая воздушная система, позволяющая производить дополнительную очистку зернового материала от аэроотделимой примеси, что обеспечивает двукратную обработку зерновой смеси. Однако вторичной очистке подвергается основная фракция, полученная при первой очистке, после основной воздушной системы, при практически неизменной удельной зерновой нагрузке и при ограничении содержания в относах основного зерна, как при очистке в основной замкнутой воздушной системе, так и дополнительной замкнутой воздушной системе. Указанные недостатки известных устройств [1] и [2] не позволяют достичь высоких показателей очистки зерна от аэроотделимых примесей и разделении продуктов шелушения крупяных культур при сохранении ограничения на содержание в относах основного зерна.
Исходя из анализа уровня техники известных устройств аналогичного с изобретением назначения за прототип нами принята конструкция [2], как обладающая наибольшим количеством сходных признаков.
Задачей изобретения является обеспечение независимой контрольной обработки относовой фракции зернового материала в отдельной дополнительной замкнутой воздушной системе и, в итоге, достижения более высоких показателей эффективности пневмосепарирования при очистке зерна от аэроотделимой примеси и разделения продуктов шелушения крупяных культур.
Поставленная задача решена тем, что в воздушном сепараторе состоящем из основной замкнутой воздушной системы, включающей приемно-распределительное устройство, основной пневмосепарирующий канал, основную осадочную камеру с дросселирующей поворотной заслонкой, основной рециркуляционный канал, шнек расположенный в нижней части основной осадочной камеры, и дополнительной замкнутой воздушной системы, включающей дополнительный пневмосепарирующий канал с питателем, дополнительную осадочную камеру, дополнительный рециркуляционный канал, а также общего для основной и дополнительной замкнутых воздушных систем диаметрального вентилятора, основная и дополнительная замкнутые воздушные системы выполнены независимыми друг от друга и имеют общую стенку, делящую диаметральный вентилятор по длине на две изолированные части, при этом одна часть относится к основной замкнутой воздушной системе, другая часть относится к дополнительной замкнутой воздушной системе, а шнек продлен через общую стенку в дополнительную замкнутую воздушную систему, в которой винтовая грань шнека переходит в питатель дополнительной замкнутой воздушной системы. Основной и дополнительный рециркуляционные каналы расположены по обеим сторонам общей стенки напротив друг друга. Основная замкнутая воздушная система и дополнительная замкнутая воздушная система имеют собственные дросселирующие устройства. Дополнительная замкнутая воздушная система снабжена регулируемым герметизирующим устройством в питателе дополнительной замкнутой воздушной системы.
Сопоставительный анализ описанной машины с прототипом показывает, что она отличается наличием дополнительных конструктивных элементов и их взаимосвязью, а именно: основная и дополнительная замкнутые воздушные системы выполнены независимыми друг от друга и имеют общую стенку, делящую диаметральный вентилятор по длине на две изолированные части, при этом одна часть относится к основной замкнутой воздушной системе, другая часть относится к дополнительной замкнутой воздушной системе, а шнек продлен через общую стенку в дополнительную замкнутую воздушную систему, в которой винтовая грань шнека переходит в питатель дополнительной замкнутой воздушной системы. Выполнение основной и дополнительной замкнутой воздушной системы независимыми, благодаря общей стенке делящей диаметральный вентилятор по длине на две части, позволяет обеспечить установку требуемых воздушных режимов в основном и дополнительном пневмосепарирующих каналах независимо друг от друга без взаимного влияния этих режимов в каждом из каналов. Продление шнека через общую стенку в дополнительную замкнутую воздушную систему, в которой винтовая грань шнека переходит в питатель дополнительной замкнутой воздушной системы, позволяет передавать фракцию относов из основной замкнутой воздушной системы в дополнительную замкнутую воздушную систему, обеспечивая ее равномерную подачу в дополнительный пневмосепарирующий канал.
Указанные отличия предлагаемого воздушного сепаратора в уровне известной техники не обнаружены.
Таким образом, предлагаемое решение соответствует критерию «новизна».
Рассмотрим, как каждый из выявленных отличительных признаков влияет на решение поставленной задачи.
Выполненение основной и дополнительной замкнутых воздушных систем независимыми друг от друга и имеющими общую стенку, делящую диаметральный вентилятор по длине на две изолированные части, при этом одна часть относится к основной замкнутой воздушной системе, другая часть относится к дополнительной замкнутой воздушной системе позволяет обеспечить установление требуемых воздушных режимов в основном и дополнительном пневмосепарирующих каналах независимыми друг от друга, причем изменение режима при его регулировании в одной из систем не будет оказывать влияния на режим в другой системе, а воздушный поток в основной и замкнутой воздушных системах будет создаваться соответствующими изолированными частями одного и того же диаметрального вентилятора, что, в свою очередь, позволит достигнуть оптимальных технологических параметров при очистке продукта.
Следует отметить, что общая стенка в воздушном сепараторе делит воздушный поток, создаваемый диаметральным вентилятором, перпендикулярно его рабочему колесу, в отличие от прототипа - конструкции [2], где разделительные перегородки разделяют воздушный поток вдоль рабочего колеса диаметрального вентилятора.
Кроме того, обработка в основной замкнутой воздушной системе исходного зерна, а в дополнительной лишь относов, массовое количество которых существенно меньше основной фракции, позволяет в несколько раз уменьшить ширину приемного фронта обрабатываемого продукта в дополнительной замкнутой воздушной системе, так как удельная зерновая нагрузка при провеивании относов на порядок меньше чем при обработке исходного зерна. Это обстоятельство позволяет выполнить часть диаметрального вентилятора в дополнительной замкнутой воздушной системе существенно короче по сравнению с частью диаметрального вентилятора основной замкнутой воздушной системы, что в свою очередь позволяет значительно снизить энергозатраты на осуществление технологического процесса в воздушном сепараторе.
Продление шнека через общую стенку в дополнительную замкнутую воздушную систему, в которой винтовая грань шнека переходит в питатель дополнительной замкнутой воздушной системы, позволяет передавать фракцию относов из основной замкнутой воздушной системы, обеспечивая ее равномерную подачу в дополнительный пневмосепарирующий канал.
Обеспечение основной замкнутой воздушной системы и дополнительной замкнутой воздушной системы собственными дросселирующими устройствами, позволяет осуществлять регулировку воздушных режимов в этих системах таким образом, чтобы изменение параметров воздушного потока, и, как следствие, технологических режимов одной из систем не вызывало влияния на аналогичные параметры и режимы другой системы.
Снабжение дополнительной замкнутой воздушной системы регулируемым герметизирующим устройством в питателе дополнительной замкнутой воздушной системы препятствует перетоку воздуха между основной и дополнительной замкнутыми воздушными системами, что способствует возможности независимого регулирования воздушных режимов в обеих системах.
На чертеже схематично изображен общий вид предлагаемого воздушного сепаратора, на фиг.1 - фронтальная проекция, на фиг.2 - то же, профильная проекция.
Воздушный сепаратор состоит из основной замкнутой воздушной системы 1 и дополнительной замкнутой воздушной системы 2, а также общего для основной и дополнительной замкнутых воздушных систем, диаметрального вентилятора 3 и общей стенки 4, делящей диаметральный вентилятор по длине на две изолированные части 5 и 6. Диаметральный вентилятор 3 приводится от электродвигателя 7.
Основная замкнутая воздушная система 1 состоит из приемно-распределительного устройства 8, сопряженного питающей щелью 9 с основным пневмосепарирующим каналом 10, переходящим в верхней своей части в основную осадочную камеру 11. Основная осадочная камера снабжена дросселирующей заслонкой 12 в верхней своей части и шнеком 13 в нижней, приводимым от мотор-редуктора 14. Шнек 13 продлен через общую стенку 4 в дополнительную замкнутую воздушную систему 2. Основная осадочная камера 11 сообщается с основным пневмосепарирующим каналом 10 посредством основного рециркуляционного канала 15, на входе в который установлен диаметральный вентилятор 3. Нижняя часть основного пневмосепарирующего канала 10 снабжена выпускным патрубком для очищенного зерна 16.
Дополнительная замкнутая воздушная система 2 состоит из питающего устройства 17 с питающей щелью 18, шнеком 13, продленного из основной замкнутой воздушной системы 1 через общую стенку 4, в виде питателя, дополнительного пневмосепарирующий канала 19, переходящего в верхней своей части в дополнительную осадочную камеру 20. Дополнительная осадочная камера 20 снабжена дросселирующей заслонкой 21 в верхней своей части. Дополнительная осадочная камера 20 сообщается с дополнительным пневмосепарирующим каналом 19 посредством дополнительного рециркуляционного канала 22, присоединенного к нагнетательной части диаметрального вентилятора 3. Нижняя часть дополнительного пневмосепарирующего канала 19 снабжена выпускным патрубком 23 для очищенного зерна. Дополнительная осадочная камера 20 в нижней своей части снабжена выпускным патрубком 24 для аспирационных относов, сообщающимся с герметизирующим устройством 25 в виде шлюзового затвора, приводимого от мотор-редуктора 26.
В дополнительном рециркуляционном канале 22 расположено дросселирующее устройство 27.
Дополнительная замкнутая воздушная система 2 в месте сопряжения питающей щели 18 и питающего устройства 17 снабжена регулируемым герметизирующим устройством 28.
Воздушный сепаратор работает следующим образом.
Исходная зерновая смесь, неочищенное зерно, поступившее в приемно-распределительное устройство 8, через питающую щель 9 поступает в основной пневмосепарирующий канал 10, где восходящим воздушным потоком из зерна выделяют аэроотделимые примеси, а очищенное от них зерно выпадает из основного пневмосепарирующего канала 10 и выводится из воздушного сепаратора через патрубок 16. При этом воздушный режим в основном пневмосепарирующем канале 10 устанавливается таким образом, чтобы из очищаемого зерна выделялось максимальное количество аэроотделимых примесей и при этом воздушным потоком захватывается повышенное количество полноценного зерна. Выделенные в основном пневмосепарирующем канале 10 аэроотделимые примеси, содержащие повышенное количество полноценного зерна, уносятся в основную осадочную камеру 11, где под действием центробежных и гравитационных сил осаждаются в ней и выводятся из нее при помощи шнека 13, приводимого от мотор-редуктора 14. Шнек 13, продленный через общую стенку 4 в дополнительную замкнутую воздушную систему 2, своим питающим устройством 17 подает через герметизирующее устройство 28 и питающую щель 18 дополнительный пневмосепарирующий капал 19 эту смесь. Очищенный от аэроотделимой примеси воздух из основной осадочной камеры 11 через основной рециркуляционный канал 15 поступает в основной пневмосепарирующий канал 10, замыкая, таким образом, цикл циркуляции воздуха.
В дополнительном пневмосепарирующем канале 19 восходящим воздушным потоком из поступившей концентрированной смеси окончательно выделяют аэроотделимые примеси, а очищенное от них зерно выпадает из дополнительного пневмосепарирующего канала 19 и выводится из воздушного сепаратора через патрубок 23. Выделенные в дополнительном пневмосепарирующем канале 19 аэроотделимые примеси уносятся в дополнительную осадочную камеру 20, где под действием центробежных и гравитационных сил осаждаются в ней и выводятся из нее через выпускной патрубок 24 для аспирационных относов, сообщающийся с герметизирующим устройством 25 в виде шлюзового затвора, приводимого от мотор-редуктора 26. Герметизирующее устройство 25 предотвращает подсос воздуха в воздушный сепаратор.
Воздушный режим основной замкнутой воздушной системы 1 регулируется дросселирующей заслонкой 12, установленной на входе в основную осадочную камеру 11. Очищенный от аэроотделимой примеси воздух из дополнительной осадочной камеры 20 через дополнительный рециркуляционный канал 22 поступает в дополнительный пневмосепарирующий канал 19, замыкая, таким образом, цикл циркуляции воздуха.
Воздушный режим в дополнительной замкнутой воздушной системе 2 регулируется дросселирующим устройством 27, установленным в рециркуляционном канале 22, а условия ввода воздуха, содержащего аэроотделимые примеси в дополнительную осадочную камеру 20 регулируются дросселирующей заслонкой 21.
Восходящий воздушный поток в основном пневмосепарирующем канале 10 и дополнительном пневмосепарирующем канале 22 создается диаметральным вентилятором 3, приводимым от электродвигателя 7.
Регулируемым герметизирующим устройством 28 обеспечивают герметизацию дополнительной замкнутой воздушной системы 2, настраивая его положение таким образом, чтобы исключить перетоки воздуха между основной замкнутой воздушной системой 1 и дополнительной замкнутой воздушной системой 2.
Описанное выше выполнение воздушного сепаратора позволяет обеспечить независимую контрольную обработку относовой фракции зернового материала в отдельной замкнутой воздушной системе и, в итоге, достижения более высоких показателей эффективности пневмосепарирования при очистке зерна от аэроотделимой примеси и разделения продуктов шелушения крупяных культур.
Источники информации
1. Технологическое оборудование предприятий отрасли (зерноперерабатывающие предприятия): учебник. Глебов Л.А., Демский А.Б., Веденьев В.Ф., Темиров М.М., Огурцов Ю.М. - М.: ДеЛи принт, 2006. - с.193-196, рис.5.17-5.18.
2. Патент №2210205 Российская Федерация, МПК 7 A01F 12/44, B07B 4/02. Замкнутый пневматический сепаратор / Сычугов Н.П., Сычугов Ю.В. Заявитель и патентообладатель ГУП Проектно-конструкторское бюро Зонального научно-исследовательского института сельского хозяйства Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого Россельхозакадемии. - №2001112336/13; Заявл. 04.05.2001; Опубл. 20.08.2003.