АЭРАТОР ЗЕРНА КОЛОНКОВОГО ТИПА
COLUMN TYPE GRAIN AERATOR

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для вентилирования зерновых материалов.
Известны колонковые аэраторы зерна с нагнетающим воздушным потоком (Дринча В., Цыдендоржиев Б. Вентилирование зерна вертикальными колонками. Совершенные агротехнологии. 2011, №11-12, стр. 21…22), включающие трубчатую колонку с перфорированной нижней частью, имеющей винтовую спираль, вентилятор. Колонки вкручивают в зерновую насыпь и продувают слой зерна, расположенный в радиусе колонки.
Основными недостатками данных устройств являются:
- трудоемкость размещения (вкручивания) колонок в зерновую насыпь;
- необходимость приложения больших усилий (двух человек) при ввинчивании колонок на глубину;
- низкая эффективность вентилирования из-за неравномерного распределения скорости восходящего воздушного потока в зерновой массе, в области близкой к колонке скорость воздушного потока в несколько раз выше, чем в более отдаленных от колонки зонах.
Известны аэраторы колонкового типа с всасывающим воздушным потоком, расставляемые в зерновой насыпи перед засыпкой зерна на хранение (патент РФ №2578536, кл. A01F 25/08 опубликовано: 27.03.2016 Бюл. №9), при этом колонки соединены с воздухозаборной трубой, соединенной с циклоном.
Недостатком известных аэраторов колонкового типа с всасывающим воздушным потоком является: низкая эффективность вентилирования зерновых материалов из-за неравномерного распределения скорости нисходящего воздушного потока в зерновой массе, в области близкой к колонке скорость воздушного потока в несколько раз выше, чем в более отдаленных от колонки зонах.
Наиболее близким к заявляемому аэратору (патент РФ №2728465, кл. A01F 25/08 и кл. F26B 9/103 опубликовано: 29.07.2020 Бюл. №22) по выполняемой функции и техническому решению является аэратор, включающий колонку с нижней перфорированной частью и вентилятор.
Недостатками известного аэратора являются:
- распределение скоростей продувки воздушного потока в зерновой массе по ветке параболы, вблизи стенок колонки скорости продувки в несколько раз превышают скорость продувки вблизи периферии радиуса аэрации колонки,
- что уменьшает объем аэрации зерна одной колонкой, а также приводит к снижению эффективности аэрирования;
- длина перфорированной части колонки меньше половины толщины аэрируемого зернового слоя, что не позволяет в случае необходимости аэрировать зерно дифференцировано по высоте слоя, например, даже при кондиционной нижней части слоя зерна (не требующей дальнейшей вентиляции) нельзя отключить ее продувку, так как конструкция аэратора не обладает элементами управления воздушным потоком по периферийной части колонки.
Задачей изобретения является повышение эффективности вентилирования зерна аэраторами колонкового типа за счет повышения равномерности продувки зерновой массы, дифференцированного управления воздушным потоком в насыпи и увеличения радиуса продувки.
Указанная задача решается тем, что концентрично с вертикальной осью колонки на поверхности зерновой насыпи с возможностью смещения расположены друг над другом перфорированные диски с центральным отверстием равным внешнему диаметру колонки.
Внешний диаметр дисков уменьшается в направлении от нижнего диска к верхнему, при этом диаметр большего диска меньший, чем диаметр вентилирования колонки.
Диаметр перфораций дисков больше размера зерна, а живое сечение дисков увеличивается в радиальном направлении от колонки.
Перфорированные диски выполнены сборными из отдельных секций.
Внутри колонки вставлены с возможностью вертикального перемещения отдельные кольцевые втулки, суммарная длина которых меньше длины перфорированной части колонки.
Длина перфорированной части колонки больше половины высоты насыпи вентилируемого слоя зерна.
Расположение концентрично с вертикальной осью колонки на поверхности зерновой насыпи друг над другом перфорированных дисков с центральным отверстием равным внешнему диаметру колонки и с возможностью смещения их друг относительно друга позволяет снизить неравномерность поля скоростей в зерновой массе в радиусе вентилирования колонки за счет дополнительного сопротивления воздушному потоку, обусловленного наличием дисков и регулирования сопротивления в процессе смещения дисков. Это объясняется тем, что без дополнительного сопротивления скорость воздушного потока в зерновой массе в несколько раз больше вблизи колонки, чем на более дальних расстояниях от нее. Установка нескольких дисков позволяет в зависимости от толщины зернового слоя насыпи, свойств зерна и режимов вентилирования выбирать оптимальную величину сопротивления путем снятия или установки требуемого количества дисков, а также увеличивать радиус вентилирования колонки, так как при этом воздух от колонки перемещается на более дальние расстояния в радиальном направлении, тем самым оптимизировать энергетические расходы на вентилирование. Выполнение дисков с возможностью смещения друг относительно друга обеспечивает дополнительное изменение сопротивления воздушному потоку дисков, что повышает точность регулировки, особенно при вентилировании зерновых насыпей с различной толщиной зернового слоя.
Выполнение внешнего диаметра дисков уменьшающимся в направлении от нижнего диска к верхнему и с радиусом нижнего диска меньшим, чем радиус вентилирования колонки обеспечивает дифференцированное сопротивление воздушному потоку, которое увеличивается по мере радиального приближения к колонке и тем самым дополнительно повышается равномерность скорости воздушного потока в зерновой массе в области радиуса вентилирования колонки. Выполнение нижнего диска с диаметром меньшим, чем диаметр вентилирования зерна способствует повышению равномерности продувки зерна, так как на периферийных участках радиуса вентилирования скорость воздушного потока в зерне наиболее низкая.
Выполнение перфораций дисков с диаметром большим, чем размер зерна и с живым сечением, увеличивающимся в радиальном направлении от колонки, повышает равномерность воздушного потока в зерновой насыпи, так как при этом исключается забивание перфораций дисков зерновками и дополнительно выравниваются скорости воздушного в направлении радиуса вентилирования.
Выполнение перфорированных дисков сборными позволяет удобно их расставлять и собирать после завершения, а также компактно хранить. Извлекая отдельные секции, можно дифференцировано по площади вентилирования изменять сопротивление воздушному потоку, таким образом воздействовать на возможные очаги самосогревания.
Расположение внутри колонки с возможностью вертикального перемещения отдельных кольцевых втулок, суммарная длина которых меньше длины перфорированной части колонки, позволяет дифференцированно управлять воздушным потоком в насыпи и исключать излишнее вентилирование участков зерна, которые не потребуют дальнейшей обработки воздухом. Например, отключить нижнюю часть колонки путем перемещения втулки в нижнее положение и тем самым направить воздушный поток в более верхние зерновые слои, которые потребуют дальнейшей обработки. Выполнение кольцевых втулок с суммарной длиной меньшей, чем длина перфорированной части колонки обеспечивает возможность расстановки втулок в перфорированной части с зазором, обеспечивая тем самым требуемое воздухо-распределение в зерновой насыпи.
Выполнение перфорированной части колонки с длиной большей чем половина слоя вентилируемой насыпи зерна позволяет воздействовать на различные по высоте слои зерна, тем самым обеспечивать оптимальные режимы вентилирования зерна при различных свойствах зерна по высоте насыпи, а также отключать вентилирование кондиционных слоев зерна.
На фиг. 1 схематично представлен аэратор зерна колонкового типа в зерновой насыпи. На фиг. 2 перфорированные диски, поперечное диаметральное сечение. На фиг. 3 перфорированные диски, вид сверху (половинная часть). На фиг. 4 отдельная секция дисков, вид в аксонометрии.
п
сл
1
2
n
п.
1
2
n
п
цо
kb
сл
бд
в
Аэратор зерна колонкового типа содержит колонку 1, которая в верхней части соединена с вентилятором 2, а в нижней с перфорированной частью 3. Длина перфорированной части 3 больше половины зернового слоя, l>0,5⋅l, что позволяет расширить область ввода воздушного потока по высоте слоя зерна и повысить эффективность вентилирования. Внутри колонки вставлены с возможностью вертикального перемещения отдельные кольцевые втулки 4, суммарная длина которых меньше длины перфорированной части 3, т.е. l+l+…+l<l Выполнение кольцевых втулок 4 с суммарной длиной l+l+…+l меньшей, чем длина перфорированной части колонки l позволяет расставлять втулки в перфорированной части 3 с зазором и на оптимальной высоте, в зависимости от требуемого воздухо-распределения в зерновой массе, обеспечивая тем самым высокое качество вентиляции. Концентрично с колонкой 1 на поверхности зерновой насыпи с возможностью смещения расположены друг над другом перфорированные диски 5 с центральным отверстием, диаметр которого равен внешнему диаметру колонки d=d. Внешний диаметр дисков 5 уменьшается в направлении снизу вверх, что позволяет дифференцировано управлять дополнительным сопротивлением воздушному потоку, дисками 5 в зависимости от толщины зернового слоя l и свойств вентилируемого зерна. Диаметр большего диска 5 меньший, чем диаметр вентилирования колонки, т.е. D<D, что увеличивает объем вентилирования зерна, при оптимальном воздухо-распределении в зерновой массе. Диаметр перфораций дисков 5 больше размера зерна, а живое сечение их увеличивается в направлении от колонки 1. Диски 5 выполнены сборными из отдельных секций 6, что повышает удобство в применении и расширяет диапазон изменения сопротивления воздушному потоку.
сл.
Аэратор зерна работает следующим образом. Колонку 1 перед засыпкой зерна устанавливают в горизонтальном хранилище, после чего постепенно засыпают зерно до требуемой толщины слоя l, толщина которого выше длины перфорированной части 3. После засыпки зерна, концентрично с колонкой 1 размещают перфорированные диски 5. Количество дисков 5 подбирают в зависимости от свойств зерна и требуемых режимов вентилирования. Путем смещения дисков 5 друг относительно друга и подбора секций 6 осуществляют более тонкую регулировку сопротивлению воздушного потока, выходящего из зерновой насыпи.
Применение заявляемого аэратора позволяет повысить эффективность аэрирования зерна в насыпи за счет повышения равномерности распределения воздушного потока в насыпи, дифференцированного воздействия воздушного потока на зерновую массу в насыпи, а также увеличения объема вентилирования зерна аэратором.