МАШИНА ДЛЯ МОЙКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
MACHINE TO WASH LOOSE MATERIALS

Изобретение относится к оборудованию для мойки сыпучих материалов, в том числе строительных материалов, корнеклубнеплодов, овощей, деталей, и может быть использовано в строительной, пищевой, сахарной, спиртовой, консервной и других отраслях промышленности.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является машина для мойки сыпучих предметов (патент РФ №2305471 кл. A23N 12/02, опубл. Бюл. №25, 10.09.2007), содержащая загрузочный и разгрузочные лотки, ванну с жидкостью и установленный в ней приводной барабан, выполненный по периметру из трех и более свернутых в вертикальной плоскости и последовательно соединенных между собой одинаковых по ширине перфорированных полос с образованием по периметру барабана наружных перфорированных напусков.
Недостатком известной машины является недостаточная интенсивность и качество мойки, ограниченные технологические возможности, обусловленные тем, что мойка сыпучих материалов производится при недостаточной интенсивность смешивания и переориентации частиц сыпучих материалов.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является машина для мойки (патент РФ №2264763, кл. A23N 12/02, опубл. Бюл. №33, 27.11.2005), содержащая загрузочный и разгрузочные лотки, ванну с жидкостью и установленный в ней приводной барабана, выполненный с карманами и собранный из секций, каждая из которых смонтирована из шести перфорированных пластин, выполненных в виде равнобочных трапеций, присоединенных под внутренним тупым углом друг к другу попеременно к торцам секций верхним и нижним основаниями, причем каждая из пластин соединена боковой стороной с плоскостью последующей пластины так, что проходит через вершину, образованную верхним основанием трапеций и боковой стороной, с формированием внутренней полости секции в виде правильного октаэдра с гранями в виде равносторонних треугольников и образованием при этом со стороны, противоположной внутреннему тупому углу между пластинами, одностороннего напуска для создания карманов, расположенного под наружным острым углом, причем ширина напуска равна разности длин нижнего и верхнего оснований трапеций, а секции соединены в барабан нижними основаниями трапеций, причем нижние основания трапеций больше боковой стороны на величину верхнего основания, а односторонний напуск по наружному углу между двумя пластинами направлен в сторону вращения барабана и может быть выполнен сплошным.
Недостатком известной машины являются ограниченные технологические возможности, обусловленные сложностью изготовления и тем, что для мойки и перемещения сыпучих материалов от загрузки к выгрузке необходимо создать уклон барабана или всей машины в сторону выгрузки.
Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей за счет упрощения изготовления, упрощение эксплуатации в связи с отсутствием уклона, увеличения диапазона изменений векторов перемещений и переориентации частиц сыпучих материалов, что интенсифицирует также процесс мойки.
Поставленная задача достигается тем, что в машине для мойки сыпучих материалов, содержащей загрузочный и разгрузочный лотки, ванну с жидкостью и установленный в ней приводной барабана последний выполнен из направляющих элементов, выполненных в виде трех с перфорированными напусками прямоугольной формы для карманов прямоугольных перфорированных полос, согнутых попеременно в противоположные стороны под углом 140°, по надрезам, выполненным под углом 60° друг к другу и к продольным кромкам полос, с образованием по длине полосы равносторонних треугольников, расположенных попеременно в противоположные стороны, при этом полосы соединены одна с другой по продольным кромкам под углом 70°, с образованием по внутреннему периметру трех ломанных винтовых канавок основного направления и двух ломанных винтовых канавок противоположного направления, а по наружному периметру трех ломанных винтовых линий основного направления и двух ломанных винтовых линий противоположного направления, в точках излома которых расположены места схождения сторон шести равносторонних треугольников, при этом карманы образованы перфорированными напусками прямоугольной формы, расположенными по периметру барабана последовательно с зазорами друг за другом по ломанным винтовым линиям основного направления и направлены в сторону вращения барабана.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции машины для мойки сыпучих материалов.
Новизна предложения заключается в том, что такое конструктивное оформление барабана машины для мойки сыпучих материалов позволяет не только обеспечить продольное перемещение сыпучих материалов от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении барабана, но и обеспечить интенсивную мойку материалов, что расширяет технологические возможности.
Новизна усматривается также в том, что площадь и форма сечения поперечного и продольного сечений барабана изменяются по всей длине барабана многократно от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения частиц сыпучих материалов, расширяет технологические возможности машины для мойки, повышает качество мойки.
Новизна заключается также в том, что по периметру барабана образованы по внутреннему периметру три ломанные винтовые канавки основного направления и две ломанные винтовые канавки противоположного направления, что обеспечивало не только продольное перемещение сыпучих материалов, но и интенсивное перемешивание и мойку.
Новизна заключается также в том, что за счет наличия по наружному периметру трех ломанных винтовых линий основного направления и двух ломанных винтовых линий противоположного направления, направленных навстречу друг другу под углом друг к другу и к оси вращения, обеспечивается нарушение стационарности потоков воды внутри барабана и в ванне, что повышает качество мойки.
Новизна заключатся также в том, что по периметру барабана образованы направленные навстречу не только друг другу под углом, но и к оси вращения барабана плоские перфорированные грани, что обеспечивает нарушение не только внутри барабана стационарности потоков частиц сыпучих материалов и потоков воды внутри барабана, но и в ванне, при этом скорость воды и ее давление в каждой точке потока хаотически пульсирует и частицы воды совершают неустановившиеся беспорядочные движения по сложным траекториям, а именно обеспечивается турбулентное течение.
Новизна обусловлена также тем, что шаг винтовых линий основного направления по периметру барабана и винтовых канавок внутри барабана в 4 раза больше шага винтовых линий и винтовых канавок противоположного направления, что интенсифицирует смешиваемость воды с частицами сыпучих материалов, улучшает качество мойки, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что скручивание каждой перфорированной полосы по надрезам со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, расположенными попарно под углом один к другому с обеих сторон полос, обеспечивает дополнительное искривление поверхности по периметру барабана, благодаря чему увеличивается разность между углами наклона векторов перемещения частиц сыпучих материалов в соседних участках барабана, поэтому частицы движутся по сложным траекториям, увеличивая число столкновений друг с другом и с перфорированными стенками барабана, что интенсифицирует процесс мойки и расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также в том, что выполнение барабана с двумя ломанными винтовыми канавками противоположного направления обеспечивает возврат в обратном направлении частиц и воды, увеличивает интенсивность мойку, расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что форма поперечного сечение барабана неправильный четырехугольник, который по длине барабана меняет не только форму и размеры сторон четырехугольника, но и их расположение относительно оси барабана, что нарушает стационарность движения сыпучих материалов и воды, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что карманы барабана выполнены из направляющих элементов в виде перфорированных напусков прямоугольной формы, расположенных по периметру барабана последовательно друг за другом с зазорами по ломанным винтовым линиям основного направления, направлены в сторону вращения барабана, что обеспечивает увеличение интенсивности смешиваемости воды, увеличивает интенсивность движения воды и расширяет технологические возможности.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображена машина для мойки сыпучих материалов, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - вид А на фиг.1; на фиг.4 - барабан, вид спереди; на фиг.5 - вид Б на фиг.4; на фиг.6 - сечение Б-Б на фиг.4; на фиг.7 - одна из перфорированных полос с разметкой линий сгиба и перфорированными напусками прямоугольной формы для карманов охлаждения с зазорами А, Б, В, Г между собой; на фиг.8 - сечение В-В на фиг.7; на фиг.9 - одна из перфорированных полос (фиг.7), скрученная в вертикальной плоскости вдоль своей продольной оси; на фиг.10 - сечение Г-Г на фиг.4; на фиг.11 - сечение Д-Д на фиг.4; на фиг.12 - сечение Е-Е на фиг.4; на фиг.13 - барабан, вид спереди, с выделенными утолщенными ломанными винтовыми линиями одной основного и одной противоположного направления по периметру барабана; на фиг.14 - выносной элемент I на фиг.13: на фиг.15 - сечение Ж-Ж на фиг.13; на фиг.16 - сечение З-З; на фиг.17 - сечение И-И на фиг.13; на фиг.18 - сечение К-К на фиг.13.
Машина для мойки сыпучих материалов (фиг.1, фиг.2, фиг.3) состоит из моечной ванны 1, на которой смонтированы лоток 2 для загрузки частиц сыпучих материалов, роликовых опор 3 и 4, на которых установлен барабан 5, электромагнитного клапана 6 для подачи воды (фиг.2), системы 7 управления сигнализацией для регулировки уровня воды (фиг.2), выгрузного лотка 8 для выгрузки частиц сыпучих материалов, прошедших мойку (фиг.1, фиг.3). Барабан 5 снабжен приводной звездочкой 9. Внизу ванны 1 имеются бункера 10 для сбора грязи и песка, к которым прикреплены однооборотные механизмы 11 для слива воды, сливные патрубки 12. Для ручного открывания заслонок 13 (фиг.2) при необходимости слива воды из ванн 1 однооборотные механизмы 11 снабжены штурвалами 14 (фиг.1). Барабан 5 снабжен опорными кольцами 15, 16, смонтированными с возможностью вращения на роликовых опорах 3 и 4. Непрерывное вращение барабана 5 осуществляется от мотор-редуктора 17 через цепную передачу 18 и приводную звездочку 9. Для уменьшения расхода воды и повышения качества мойки уровень воды в барабане регулируется системой управления сигнализацией 7 и обновляется в зависимости от степени ее загрязнения в автоматическом режиме.
Барабан 5 смонтирован (фиг.4) из направляющих элементов, выполненных в виде трех прямоугольных перфорированных полос 19, 20, 21 с перфорированными напусками прямоугольной формы 22, 23, 24, 25, 26 (фиг.4, фиг.7); 27, 28, 29, 30, 31 (фиг.4); 32, 33, 34, 35, 36 (фиг.4).
Перфорированные напуски 22, 23, 24, 25, 26; 27, 28, 29, 30, 31; 32, 33, 34, 35, 36 выполнены для создания дополнительных потоков воды по наружной и внутренней перфорированной поверхности барабана 5 при его вращении, для разрушения пластеров воды на отдельные полярные молекулы воды и для барботирования воды в ванне 1. Эти перфорированные напуски разделены друг от друга зазорами, например как на фиг.5 зазорами А, Б, В, Г, которые могут быть выполнены фрезеровкой, просечкой и другими известными способами для интенсификации процессов барботирования, а также в технологических целях при изготовлении барабана 5. Перфорированные полосы 19, 20, 21 после сгиба (фиг.9) соединены одна с другой под углом 70° (фиг.6) по продольным кромкам 37, 38. На фиг.7 продольная кромка 38 перфорированной полосы, например 21, показана штрихпунктирной утолщенной линией 38. На всех полосах 19, 20, 21 (фиг.7, фиг.8) под углом 60° к продольным кромкам 37 и 38 выполнены попеременно с противоположных сторон надрезы 39, 40 со скошенными стенками (фиг.8), расположенными попарно под углом один к другому посредством фрезерования, обработкой давлением и т.п. с образованием равносторонних треугольников 41 (фиг.7) с вершинами 42, 43, 44. 45, 46, 47, расположенными по продольной кромке 38, и вершинами 48, 49, 50, 51, 52, расположенными на продольной кромке 37.
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
Геометрия и величины углов λ, φ, ώ, ψ, α, β скосов надрезов 39, 40 (фиг.8) и их взаимное расположение определяют углы наклона равносторонних треугольников 41 друг к другу по периметру барабана 5. После сгиба перфорированной полосы (фиг.9) надрезы 42-48, 48-43, 43-49, 49-44, 44-50, 50-45, 45-51, 51-46, 46-52, 52-47 сваривают, в результате образуются ребра жесткости. Перфорированные полосы 19, 20, 21 после сгиба (фиг.9) соединяют одна с другой по продольным кромкам 37 и 38 под углом 70° (фиг.6). Такое соединение трех перфорированных полос 19, 20, 21 становится возможным, так как после сгиба перфорированных полос 19, 20, 21 по прямым линиям сгиба 39, 40 (фиг.10, фиг.11, фиг.12) под углом 140° попеременно друг к другу в противоположные стороны на перфорированной полосе образуются перфорированные грани в виде равносторонних треугольников 41, расположенных на полосе попеременно в противоположные стороны с образованием по продольным кромкам перфорированных полос 19, 20, 21, точнее по периметру наружного диаметра барабана 5 (фиг.13) трех ломанных винтовых линий основного направления 53-54-55-56-57-58; 59-60-61-62-63; 64-65-66-67-68 с шагом S (фиг.13) и двух ломанных винтовых линий противоположного направления, одна из которых на фиг.13 показана утолщенной линией 63-67-56-61-65-54-59 с шагом 0,25S. На фиг.13 показана утолщенной линией 53-54-55-56-57-58 одна из трех ломанных винтовых линий основного направления с шагом S. В каждой из точек излома - вершинах ломанных винтовых линий основного направления (фиг.14) расположены места схождения сторон шести равносторонних перфорированных треугольников Т; Т; Т; Т; Т; Т (на фиг.14 показан винтовой барабан 5 без напусков). Например, в точке - вершине 56 (фиг.14) сходятся стороны 69, 70, 71, 72, 73, 74 шести равносторонних перфорированных треугольников T; Т; Т; Т; Т; Т. Соединение полос 19, 20, 21 может быть осуществлено известными методами, например сваркой.
1
2
3
В такой конструкции по длине барабана 5 каждое поперечное сечение (проходное сечение) отличается от предыдущего не только формой сечения (фиг.15, фиг.16, фиг.17, фиг.18), но и их расположением относительно друг друга, при этом меняется и площадь проходного сечения, что нарушает стационарность движения сыпучих материалов и воды, увеличивает интенсивность мойки, расширяет технологические возможности. В такой конструкций барабана 5 образованы по внутреннему периметру три ломанные винтовые канавки основного направления K - 53-54-55-56-57-58; К - 59-60-61-62-63; К - 64-65-66-67-68 с шагом S (фиг.13) и две ломанные винтовые канавки противоположного направления с шагом 0,25S, одна из которых показана на фиг.13 утолщенной линией 63-67-56-61-65-54-59. Эти канавки не только способствуют перемещению сыпучих материалов и воды от загрузки к выгрузке, но и обеспечивают интенсивное перемешивание частиц сыпучих материалов и воды, увеличивают интенсивность мойки, расширяют технологические возможности.
Устройство работает следующим образом.
1
2
3
Сыпучие материалы поступают во вращающийся барабана 5 с помощью загрузочного приспособления 2. При вращении барабана 5 перфорированные напуски прямоугольной формы 22, 23, 24, 25, 26; 27, 28, 29, 30, 31; 32, 33, 34, 35, 36 по наружному периметру, работая как полки, смонтированные по ломанным винтовым линиям, под некоторыми углами друг к другу захватывают воду и путем полива осуществляют полив наружной поверхности барабана 5. Внутри барабана 5 за счет движения потоков материала и воды по сложным траекториям и под разными углами, их интенсивного перемешивания и каскадного перемещения, относительно разнонаправленных друг к другу и к оси вращения барабана 5 стенок в виде равносторонних перфорированных треугольников, увеличения частоты взаимодействия потоков материала и воды друг с другом и со стенками барабана 5 обеспечивается интенсивная мойка сыпучих материалов водой, в том числе процесс интенсифицируется за счет полива стенок барабана водой напусками 22, 23, 24, 25, 26; 27, 28, 29, 30, 31; 32, 33, 34, 35, 36. По мере сыпучего материала внутри барабана 5 он моется и удаляется из устройства с помощью разгрузочного приспособления 8. Движение частиц сыпучего материала внутри барабана 5 от загрузки к выгрузке осуществляется за счет наличия внутри барабана 5 трех ломанных винтовых канавок основного направления K - 53-54-55-56-57-58; К - 59-60-61-62-63; К - 64-65-66-67-68. Процесс мойки в барабане интенсифицируется также за счет барборации воды и разрушения пластеров воды на отдельные полярные молекулы воды.
Технико-экономические преимущества возникают за счет расширения технологические возможности, за счет увеличения перемешиваемости и интенсификацией движения сыпучих материалов внутри барабана, за счет интенсификации мойки, за счет упрощения сборки конструкции, а также обеспечения продольного перемещения частиц сыпучих материалов от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении барабана.