ПНЕВМОСИСТЕМА ЗЕРНООЧИСТИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ

Предлагаемая полезная модель предназначена для очистки зерновых смесей воздушным потоком и может быть использовано при переработке зерна в сельскохозяйственном производстве, мукомольно-элеваторной и комбикормовой промышленности.
Известна пневмосистема зерноочистительной машины, включающая диаметральный вентилятор, установленный в осадочной камере криволинейного профиля, воздухоподводящий с регулятором расхода воздуха и пневмосепарирующий с питающим окном каналы, разделенные стенкой, причем пневмосепарирующий канал верхней частью сообщается с осадочной камерой, а нижней частью - с воздухоподводящим каналом, сообщающимся через вентилятор с осадочной камерой и отводящие устройства [1].
Недостатком данного устройства является низкое качество очистки зерновой смеси, потери зерновых примесей (щуплое, дробленое и вынесенная часть полноценного зерна). Это объясняется тем, что зерновая смесь в пневмосепарирующий канал вводится через питающее окно сплошным потоком, т.е. практически имеет ту же концентрацию, что и в состоянии покоя, а разрыхление смеси происходит лишь у противоположной от питающего устройства стенки канала. Поэтому основная часть воздуха проходит через разрыхленную часть зернового потока вследствие того, что она имеет меньшее сопротивление движению воздуха. В результате отмеченного воздушный поток на зерновую смесь воздействует в узкой по глубине части канала, что значительно ухудшает качество очистки.
В то же время увеличение скорости воздуха в данной части канала приводит к выносу зерновой примеси (щуплого, дробленого и части полноценного зерна) в осадочную камеру. Вынос зерновой примеси вместе с легкими сорными примесями и вывод их отводящим устройством за пределы машины ведет к потерям зерновой части.
Далее, при сепарировании зерновой смеси (особенно имеющей повышенные влажность и удельную подачу) легкие сорные примеси, находящиеся в нижнем или среднем слоях зернового потока, из-за множества хаотических столкновений между собой и зерном через межзерновое расстояние не выделяются воздушным потоком, а выводятся с обработанным продуктом. При увеличении скорости воздушного потока в пневмосепарирующем канале до значений скорости витания зерна и выше (т.е. при интенсификации процесса пневмосепарации) плотность зернового потока снижается, зерновой поток приводится в псевдоожиженное состояние. Благодаря этому, увеличивается межзерновое расстояние в потоке, в результате чего улучшаются условия выделения легких сорных примесей из нижнего и среднего слоев и повышается чистота обработанного зерна (увеличивается эффект очистки). Однако увеличение скорости воздушного потока в пневмосепарирующем канале приводит к значительному выносу зерновой примеси в отходы.
Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели относится пневмосистема зерноочистительной машины, включающая осадочную камеру криволинейного профиля с диаметральным вентилятором, воздухоподводящий канал с регулятором расхода воздуха, сообщенный через диаметральный вентилятор с осадочной камерой, пневмосепарирующий канал с питающим приспособлением, сообщенный верхней частью через выводной диффузор с осадочной камерой, а нижней - с воздухоподводящим каналом, разделяющую пневмосепарирующий и воздухоподводящий каналы, отводную камеру с входным жалюзийным участком, расположенным у криволинейной стенки выхлопного диффузора вентилятора, и отсасывающим окном в ее нижней части, отводящие приспособления зерна и легкой фракции, выполненное в виде двух камер осаждения, разделенных перегородкой с закрепленной шарнирно на ее конце поворотно-раздвижной стенкой, изогнутый осадитель, установленный под вентилятором в осадочной камере, в котором выше камер осаждения расположено впускное окно, снабженное поворотной заслонкой и установленными в нем поворотными направляющими пластинами [2] - прототип.
Повышение качества сепарации зерновой смеси в известном устройстве достигается интенсификацией процесса пневмосепарации, которая обусловливает приведение поступающей в пневмосепарирующий канал зерновой смеси в псевдоожиженное состояние. Благодаря этому происходит более эффективное выделение легких сорных примесей не только из среднего, но и нижнего слоя подаваемой в канал зерновой смеси. В результате этого чистота выхода очищенного зерна повышается (качество сепарации повышается). Это связано с тем, что существенно уменьшается объемная концентрация зерновой смеси (увеличивается межзерновое расстояние) и вероятность взаимных столкновений компонентов. При таком способе сепарации зерновой смеси в осадочную камеру кроме легких сорных примесей выносятся и зерновые примеси (дробленое и щуплое зерно, а также часть полноценного зерна, наименее ценного по семенным и продовольственным показателям). В осадочной камере отходы разделяют на фракции зерновых и легких сорных примесей. В осадочной камере вынесенные зерновые примеси (дробленое, щуплое и часть полноценного зерна), отличающиеся от легких сорных примесей аэродинамическими качествами, за счет действия центробежных сил движутся сосредоточенно возле криволинейной стенки, а воздух, поступающий по перепускному каналу из воздухоподводящего канала, выделяет и выносит из слоя зерновых примесей легкие сорные примеси. Благодаря чему обеспечивается качественное разделение.
При этом в процессе сепарирования зерновой смеси трудноосаждаемые в осадочной камере пылевидные примеси захватываются лопатками диаметрального вентилятора и, пройдя ротор вентилятора, отбрасываются центробежными силами к периферии, а далее двигаясь возле криволинейной стенки выхлопного диффузора вентилятора, через входной жалюзийный участок поступают в отводную камеру. Однако, наличие у отводной камеры входного жалюзийного участка, расположенного у криволинейной стенки выхлопного диффузора диаметрального вентилятора, обеспечивает улавливание трудноосаждаемых в осадочной камере пылевидных примесей только до 98% [3]. Остальные пылевидные примеси вместе с воздушным потоком подаются через воздухоподводящий канал в пневмосепарирующий канал навстречу очищенной фракции зерна. Эта неуловленная часть пылевидных примесей постоянно циркулирует в пневмосистеме зерноочистительной машины по замкнутому циклу. Часть пылевидных примесей захватывается зернами и выносится вместе с очищенной фракцией зерна наружу. Это ухудшает эффект очистки зерновой смеси.
Кроме того, часть пылевидных примесей поступает также наружу через неплотности нагнетательного тракта пневмосистемы зерноочистительной машины вследствие избыточного (положительного) статического давления. Вследствие этого, в зоне работы машины создается повышенная запыленность воздуха, а это ведет к ухудшению санитарно-гигиенических условий работы обслуживающему персоналу.
Для качественного осаждения пылевидных примесей в осадочной камере требуется снижение скорости течения воздушного потока в последнем до минимальных значений, что обусловливает значительное увеличение габаритных размеров осадочной камеры, и, соответственно, металлоемкости машины.
Далее, наличие воздухоподводящего канала, один конец которого сообщен через диаметральный вентилятор с осадочной камерой, а другой - с пневмосепарирующим каналом, также увеличивает металлоемкость, усложняет конструкцию и эксплуатацию машины.
Следующим недостатком данного устройства является невозможность плавного регулирования скорости воздуха в пневмосепарирующем канале двухплечей поворотной заслонкой установленной в воздухоподводящем канале. Это происходит потому, что при незначительном повороте данной заслонки сопротивление сети увеличивается незначительно и скорость воздушного потока почти не изменяется. При дальнейшем повороте заслонки значительно уменьшается проходное сечение воздухоподводящего канала и, соответственно, резко увеличивается сопротивление пневмосистемы. При этом трудно установить требуемую величину скорости и обеспечивать заданный режим работы. [4]. Все это также приводит к снижению качества очистки зерна.
Кроме того, при сепарации зерновой смеси с высокой удельной подачей длина струи сплошного потока увеличивается, что приводит к сгруживанию зерновой смеси на стенке пневмосепарирующего канала, расположенной напротив питающего приспособления. Последнее не обеспечивает равномерной подачи зерновой смеси по глубине и высоте пневмосепарирующего канала. В связи с различной скважностью вводимой зерновой струи сопротивление ее неодинаково по глубине пневмосепарирующего канала, оно имеет наименьшую величину в центральной части и увеличивается по направлению к стенкам канала. В результате этого статическое давление воздушного потока у стенок перед зерновой струей возрастает, а в центральной части падает. Вследствие этого, согласно уравнению Бернулли, появляется градиент давления, имеющий направление от стенок к центральной части канала. Соответственно изменяется и скорость воздушного потока, которая, получает максимальное значение в центральной части канала и уменьшается по направлению к его стенкам. Поэтому неравномерное распределение зерновой смеси и неравномерный спектр скоростей воздуха перед ней приводит к ухудшению качества очистки зерновой смеси.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что в известной пневмосистеме зерноочистительной машины, включающей осадочную камеру криволинейного профиля с вентилятором, пневмосепарирующий канал с питающим приспособлением, сообщенный верхней частью через выводной диффузор с осадочной камерой, отводящие приспособления зерна и легкой фракции, выполненное в виде двух камер осаждения, разделенных перегородкой, изогнутый осадитель, установленный под вентилятором в осадочной камере, в котором выше камер осаждения расположено впускное окно, снабженное поворотной заслонкой и установленными в нем направляющими пластинами, в стенке, противолежащем питающему приспособлению с загрузочным бункером и скатной плоскостью, оканчивающейся горизонтальным участком, выполнено окно, сообщающее пневмосепарирующий канал с инерционным каналом, имеющем в нижней части впускное отверстие в пневмосепарирующий канал, причем в выходном сечении выводного диффузора установлена регулировочная заслонка, а всасывающий патрубок вентилятора по ширине машины снабжен жалюзями.
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.
Применение загрузочного бункера в зерноочистительной машине обеспечивает при его заполнении зерновым материалом равномерное его распределение по ширине пневмосепарирующего канала, необходимого для качественной очистки зерна от примесей.
Наличие у питающего приспособления скатной плоскости, оканчивающейся горизонтальным участком, улучшает расслаивание и взвешивание частиц зернового материала в ограниченном по размерам пневмосепарирующем канале. Это условие пневмосепарации зернового материала повышает качество очистки зерна. При этом использование свободного ввода материала в пневмосепарирующий канал значительно упрощает конструкцию пневмосепаратора.
Применение разомкнутой пневмосистемы в зерноочистительной машине обусловливает высокую степень выделения легких примесей из зерновой смеси вследствие того, что воздушный поток участвует в воздействии на материал один цикл. Это связано с тем, что исключается загрязнение очищенного материала пылевидными примесями, циркулирующими в замкнутой пневмосистеме.
Далее, отсутствие в разомкнутой пневмосистеме нагнетательного участка с избыточным статическим давлением обусловливает также улучшение санитарно-гигиенических условий работы обслуживающего персонала вследствие отсутствия выброса наружу возле машины пылевидных примесей.
Исключение воздухоподводящего канала, вследствие применения разомкнутой пневмосистемы, обусловливает малую металлоемкость машины.
Наличие окна в стенке, противолежащем питающему приспособлению, и сообщение пневмосепарирующего канала через данное окно с инерционным каналом обеспечивает отвод сконцентрированной и сгруживаемой у данной стенки зернового материала. Вследствие этого по глубине пневмосепарирующего канала сохраняется равномерно разрыхленный зерновой поток, обусловливающий равномерное распределение скорости воздушного потока, а соответственно более высокий эффект очистки зерна.
Применение в нижней части инерционного канала впускного отверстия позволяет поступающего в него части зернового материала направлять на повторную очистку в пневмосепарирующий канал. В результате повторного поступления части зернового материала в пневмосепарирующий канал противоположно вводимому основному его потоку достигается равномерное распределение по глубине канала зернового материала. Скорости воздушного потока вследствие отмеченного в пневмосепарирующем канале распределяются равномерно, что приводит к повышению качества очистки зернового материала и снижению выноса полноценного зерна с легкими примесями в отходы.
Расположение у инерционного канала впускного отверстия в пневмосепарирующий канал ниже его питающего приспособления обеспечивает разделение зернового материала на два потока, что уменьшает его толщину, способствует большему разрыхлению и снижению вероятности столкновения легких частиц и полновесного зерна. Данное обстоятельство обусловливает повышение эффективности очистки зернового материала, в особенности при высоких удельных нагрузках [5].
Установка регулировочной заслонки в выходном сечении выводного диффузора легких примесей в осадочную камеру обусловливает плавную регулировку скорости воздушного потока в пневмосепарирующем канале, простую в обслуживании и эксплуатации конструкцию пневмосистемы зерноочистительной машины.
Снабжение всасывающего патрубка вентилятора жалюзями обеспечивает равномерное всасывание воздушного потока по ширине машины, что необходимо для качественной очистки зернового материала.
Таким образом, при работе предлагаемой пневмосистемы зерноочистительной машины достигается положительный эффект прототипа, а новая совокупность признаков заявляемого устройства обладает существенными отличиями.
На фигуре представлена схема пневмосистемы зерноочистительной машины, продольно-вертикальный вид.
Пневмосистема зерноочистительной машины содержит центробежный вентилятор 1, установленный сбоку осадочной камеры 2 напротив всасывающего патрубка 3, пневмосепарирующий канал 4 с питающим приспособлением 5, отводящие приспособления зерна 6 и легкой фракции. Отводящее приспособление легкой фракции выполнено в виде двух камер 7 и 8 осаждения, разделенных перегородкой 9. Пневмосепарирующий канал 4 верхним выводом через выводной диффузор 10 сообщается с осадочной камерой 2. В выходном сечении выводного диффузора 10 установлена регулировочная заслонка 11. Питающее приспособление 5 имеет загрузочный бункер 12, а ее скатная плоскость 13 оканчивается горизонтальным участком. В стенке, противолежащем питающему приспособлению 5, выполнено окно 14, сообщающее пневмосепарирующий канал 4 с инерционным каналом 15, имеющем в нижней части впускное отверстие 16 в пневмосепарирующий канал 4. Всасывающий патрубок 3 вентилятора 1 по ширине машины снабжен жалюзями 17. В камере 7 установлен разгрузочный клапан 18 для вывода зерновой части, в камере 8 - разгрузочный клапан 19 для вывода легких сорных примесей. Осадочная камера 2 имеет расположенное выше камер осаждения 7 и 8 впускное окно 20, снабженное поворотной заслонкой 21 и установленными в нем направляющими пластинами 22. В камере 2 под жалюзями 17 всасывающего патрубка 3 вентилятора 1 установлен осадитель 23, выполненный изогнутым.
Пневмосистема зерноочистительной машины работает следующим образом.
Исходный зерновой ворох из загрузочного бункера 12 через окно питающего приспособления 5 поступает в вертикальный пневмосепарирующий канал 4, где восходящим воздушным потоком, создаваемым центробежным вентилятором 1, выделяются легкие примеси, а также щуплое, битое и дробленое зерно, которые поднимаются вверх и транспортируются по выводному диффузору 10 в осадочную камеру 2.
Средняя фракция и часть полноценного зерна и легких примесей, движущихся по параболическим траекториям близко расположенным к стенке, противолежащей питающему приспособлению 5, поступают через окно 14 в инерционный канал 15, где под действием сил тяжести и инерции разгоняясь направляются через впускное отверстие 16 на повторную очистку в пневмосепарирующий канал 4 равномерно распределяясь в нем. При этом не выделенная ранее часть легких примесей и щуплого зерна из потока зернового материала удаляются также воздушным потоком в отходы. Очищенный материал от легких примесей под действием силы тяжести выводится через отводящее приспособление 6 пневмосепарирующего канала 4 наружу.
В осадочную камеру 2 в результате интенсификации пневмосепарации выносится также щуплое, битое, дробленое зерно и часть полноценного зерна. В осадочной камере 2 зерновая часть (дробленое, битое, щуплое и полноценное зерно), отличающаяся массой от легких сорных примесей, за счет действия центробежных сил движется сосредоточенно возле криволинейной стенки. Воздушный поток, поступающий через впускное окно 20 в осадочную камеру 2, выделяет и выносит из слоя зерновой части, движущейся возле криволинейной стенки осадочной камеры 2, легкие сорные примеси в камеру 8 осаждения, где происходит осаждение последних. Очищенная зерновая часть от легких сорных примесей за счет инерционно-гравитационных сил поступает в камеру 7 осаждения. Не осевшие в камере 8 осаждения легкие сорные примеси и движущиеся вместе с воздушным потоком к всасывающему патрубку 3 вентилятора 1, проходя под осадителем 23, меняют траекторию движения и по инерции выпадают в камеру 8 осаждения, а воздух через жалюзи 17 патрубка 3 поступает к вентилятору 1. Вместе с воздухом к вентилятору 1 могут поступать трудноосаждаемые в осадочной камере 2 пылевидные примеси, которые, пройдя вентилятор 1, далее направляются в циклон или матерчатый фильтр для осаждения либо в централизованную воздушную систему зерноочистительно-сушильного комплекса. Продукты фракционного разделения в осадочной камере 2 из камер осаждения 7 и 8 выводятся через разгрузочные клапана 18 и 19. Подачу потребного количества воздуха в пневмосепарирующий канал 4 устанавливают регулировочной заслонкой 11, а поворотной заслонкой 21 устанавливают скоростной режим воздушного потока в зоне фракционного разделения отходов для обеспечения максимально возможного технологического эффекта выделения фуражной фракции.
Преимуществом предлагаемой полезной модели в сравнении с прототипом является повышение качества очистки зернового материала, снижение металлоемкости машины и улучшение санитарно-гигиенических условий обслуживающему персоналу.
ЛИТЕРАТУРА
3
1. А.с. №848088 СССР, МКИ B07B 4/00. Зерноочистительная машина / В.Д.Олейников, Н.И.Грабельковский, А.А.Гехтман, В.В.Антюхин. - №2778497/29-03; Заявлено 11.06.79 // Открытия. Изобретения. - 1981. - №27.
7
2. Патент №2199402 РФ, МКИ B07B 4/02, A01F 12/44 Пневмосистема зерноочистительной машины / В.Е.Саитов. - №2001102102/03; Заявлено 23.01.2001 // Открытия. Изобретения. - 2003. - №6 - прототип.
3. Саитов В.Е. Снижение запыленности воздуха при обработке и хранении зерна // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2007. - №11. - С.15-18.
4. Регулирование скорости воздуха в пневмосепарирующем канале машины МПО-50 / Н.П.Сычугов, А.И.Бурков, Н.И.Одинцов, С.М.Куклин // Методы и средства повышения эффективности рабочих процессов сельскохозяйственных машин: Сб. науч. тр. ЛСХИ. - Л., 1983. - С.48-50.
5. Бурков А.И., Сычугов Н.П. Зерноочистительные машины. Конструкция, исследование, расчет и испытание. - Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2000. - С.115.