СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
METHOD OF LOOSE MATERIALS SEPARATION

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для очистки и сортирования семян. Изобретение может быть применено для разделения других сыпучих материалов.
Известен способ разделения зерновой смеси по форме и состоянию поверхности частиц на нескольких винтовых поверхностях, расположенных ярусно, по системе многоходового винта, заключающийся в следующем. Зерновую смесь из бункера самотеком подают на винтовые поверхности. Под действием сил тяжести и центробежных сил округлые семена, испытывающие сопротивление перекатыванию, развивают большую скорость и дальше удаляются от оси поверхностей, чем семена плоские, удлиненные, испытывающие сопротивление скольжению. При установившемся движении семена движутся по винтовой поверхности с постоянной скоростью, по стабильным траекториям, винтовым линиям. Семена, стабильные траектории которых выходят за пределы винтовой поверхности, выделяют через внешний край винтового желоба и направляют в сборник. Остальные семена, семена с большим коэффициентом сопротивления движению, спускающиеся по винтовой поверхности ближе к ее оси, через нижнюю кромку поверхности направляют в другой сборник (Летошнев М.Н. Сельскохозяйственные машины. Теория, расчет, проектирование и испытание. М. - Л., 1955, с.689-695. Сабликов М.В. Сельскохозяйственные машины. Основы теории и технологического расчета. М., 1968, с.232-234).
Недостатком данного способа является разделение смеси лишь по одной постоянной границе различия компонентов.
Известен также способ разделения частиц на винтовой поверхности, заключающийся в том, что частицы подают на винтовую поверхность лотком, разделение ведут путем обеспечения движения частиц по различным траекториям в зависимости от коэффициента трения частиц, деление ведут на сходе с винтовой поверхности делителями на несколько фракций (патент США №3910835, кл. В07В 13/10, 1975).
Недостаток указанного способа заключается в том, что выход кондиционной фракции и ее качество можно регулировать лишь ступенчато ввиду неподвижности делителей, что, в свою очередь, не позволяет полностью реализовать сепарирующую способность винтовой поверхности.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ разделения сыпучих материалов, заключающийся в том, что смесь подают на винтовую поверхность лотком, разделение ведут путем обеспечения движения компонентов смеси по различным траекториям в зависимости от формы и состояния поверхности частиц, деление на фракции производят на сходе с винтовой поверхности делителями, установленными с возможностью перемещения (RU №2017552, кл. В07В 13/10, 1994).
Недостатком этого способа, как и выше приведенных, является относительно низкая эффективность разделения при выделении и сортировании компонентов округлой формы. Объясняется это тем, что при увеличении подачи выше определенного значения смесь будет перемещаться по винтовой поверхности плотным потоком. Даже при движении слоем в одну частицу может происходить увлечение одних частиц другими. При этом округлые частицы, как и плоские, двигаясь на участках винтовой поверхности в плотном потоке, будут испытывать сопротивление скольжению, так как для перекатывания по поверхности им, кроме сопротивления перекатыванию, нужно преодолеть сопротивление скольжению по поверхности. В результате чего смесь будет перемещаться скованным потоком, преодолевая общее сопротивление скольжению, и сепарация будет почти отсутствовать. Сепарация в таком случае будет происходить по краям потока. При сепарации движущиеся по поверхности частицы часто сталкиваются между собой, что приводит к отклонению их траектории движения, и, соответственно, к снижению качества сепарации. Отклонение траекторий будет тем больше, чем больше будет угол в их пересечении, величина которого зависит от величины разницы коэффициентов трения сталкивающихся частиц. Наиболее значительные отклонения траекторий будут иметь место при столкновении округлых частиц с плоскими и продолговатыми.
Различные компоненты округлой формы часто имеют недостаточные различия коэффициентов трения, не позволяющие разделить их на отдельные фракции.
Задача изобретения состоит в повышении эффективности выделения из смеси компонентов округлой формы и сортирования их путем более эффективного использования различий в сферичности и упругости.
Задача изобретения решается тем, что в способе разделения сыпучих материалов на винтовой поверхности, заключающемся в том, что смесь подают на винтовую поверхность лотком, разделение ведут путем обеспечения движения компонентов смеси по различным траекториям в зависимости от формы и состояния поверхности частиц, деление на фракции производят на сходе с винтовой поверхности делителями, установленными с возможностью перемещения, компонентам округлой формы придают движение скачками. Кроме того, в частном случае, смесь подают на винтовую поверхность под углом, лотком, установленным с зазором над ней, в зону и со скоростью, преимущественно соответствующими движению частиц компонентов округлой формы по стабильным траекториям.
При движении по винтовой поверхности скачками округлые частицы испытывают меньшее сопротивление движению по сравнению с движением перекатыванием в связи с тем, что в этом случае общая протяженность и продолжительность перемещения частиц по поверхности будет значительно меньше, а соответственно, меньше будет сопротивление трения. При этом, чем выше будут сферичность и упругость частицы, тем дальше будет ее скачок, тем меньше будет работа, затрачиваемая на преодоление сопротивления трения, тем больше будут кинетическая энергия и, соответственно, скорость и радиус траектории ее движения по стабильной траектории. Таким образом, скачкообразный характер движения компонентов округлой формы по винтовой поверхности увеличивает пространство движения разделяемой смеси по ширине и высоте потока. Это способствует уменьшению вероятности столкновения частиц и увлечения одних частиц другими. При этом вероятность столкновения округлых частиц с частицами с высоким коэффициентом трения, скользящими по поверхности, будет значительно снижена, так как траектории их движения, находясь в большей части на разных уровнях, в большинстве случаев перекрещиваясь, не пересекаются. В результате чего повышается эффективность выделения из смеси компонентов округлой формы по сферичности и упругости на винтовой поверхности и деления на фракции и сортирование на сходе с поверхности делителями, установленными с возможностью перемещения.
Подача смеси на винтовую поверхность в зону и со скоростью, преимущественно соответствующими движению частиц компонентов округлой формы скачками по стабильным траекториям, позволяет создать лучшие условия для повышения пропускной способности площади за счет большего скоростного режима, большего радиуса движения и, соответственно, лучшего использования винтовой поверхности в начальный период движения по ней по сравнению с подачей, предназначенной для режима разгона. Компоненты смеси с большим коэффициентом трения, а также меньшей сферичностью и упругостью, двигаясь в режиме торможения, приближаются к стабильным траекториям, соответствующим винтовым линиям. В результате чего повышается эффективность выделения из смеси округлых частиц в сравнении с режимом разгона.
Способ на примере известного устройства (RU №2017552, кл. В07В 13/10, 1994, БИ №15) осуществляется следующим образом. Разделяемая смесь из бункера самотеком параллельными и одинаковыми потоками ярусно сходит на лотки, развивает на них соответствующие скорости и поступает на винтовые желоба. Для придания частицам округлой формы скачкообразного движения смесь подается на винтовые поверхности под углом. Для чего лотки в частном случае устанавливаются над винтовыми поверхностями с зазором. Округлые частицы смеси, ударяясь о поверхность желоба, приобретают скачкообразное движение. На поверхности происходит сепарация смеси в результате того, что при движении частиц по винтовой поверхности их траектории приближаются к стабильным, радиальные расстояния находятся в обратной зависимости от сопротивления движению. Частицы, движущиеся скачками, испытывают меньшее сопротивление движению по сравнению с частицами, движущимися по поверхности без отрыва от нее. Чем упруже и сферичное частица, тем больше она удаляется от оси винтовой поверхности. Использование этого свойства позволяет повысить эффективность сортирования зерна, имеющего округлую форму, так как более полноценным, хорошо выполненным зернам присуща большая упругость и сферичность. Недозрелым, щуплым, травмированным, поврежденным вредителями и болезными зернам свойственна пониженная упругость и большее отклонение от сферичности.
Частица с высоким коэффициентом трения, радиальные расстояния стабильных траекторий, которых меньше радиуса внутренних кромок винтовых поверхностей, падают с винтового желоба в осевой сборник. Остальные частицы сходят с винтовых желобов через их нижние кромки, делятся на фракции подвижными делителями в зависимости от требований, предъявляемых к качеству готовой продукции.
Изменение зоны подачи на винтовой поверхности осуществляется путем перемещения лотка вдоль ее верхней кромки. Изменение скорости подачи смеси производится изменением высоты установки загрузочного приспособления и наклона лотка. При подаче смеси в зону и со скоростью, преимущественно соответствующими движению частиц компонентов округлой формы по винтовым линиям, эти частицы быстрее и на меньшем числе витков примут движение по стабильным траекториям, нежели при режиме разгона. В результате чего повысится эффективность разделения смеси на винтовой поверхности и сортирования по сферичности и упругости частиц.