УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОСЕИВАНИЯ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА
DEVICE FOR SIFTING LOOSE MATERIAL

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройствам для разделения сыпучих смесей, конкретнее к самоочищающимся решетам, использующим механизм шаровой очистки, и может найти применение в сельском хозяйстве в различных зерноочистительных машинах, а также в пищевой, химической, горнорудной и строительной отраслях промышленности.
Уровень техники
Известно устройство для просеивания сыпучего материала, содержащее плоское сито и поддон с перфорированным дном, разделенный перегородками на ячейки, в которых размещены шары для очистки сита (см. патент GB 2276572, опубл. 05.10.94). Устройство устанавливается в решетном стане зерноочистительной машины и совершает под действием его привода возвратно-поступательные перемещения. При этом шары перемещаются в ячейках поддона и, отражаясь от дна и перегородок, ударяют по ситу, выбивая застрявшие из нем частицы материала.
Использование механизма шаровой очистки обеспечивает надежность работы, простоту конструкции и низкую стоимость устройства, по сравнению с известными аналогами, использующими щеточные механизмы очистки.
К недостаткам устройства по патенту GB 2276572 следует отнести неразъемное клеевое соединение сита с поддоном, и как следствие, низкую ремонтопригодность, невозможность замены отдельных элементов устройства при их повреждении или износе.
Известно устройство для просеивания сыпучего материала, содержащее верхнее и нижнее плоские сита, закрепленные на рамном каркасе, внутренний объем которого разделен перегородками на ячейки для размещения очищающих элементов в виде шаров (см. патент US 2858023, МПК: В07В 1/54, опубл. 28.10.58 г). Сита установлены в рамках и жестко зафиксированы на каркасе посредством резьбовых элементов.
Использование разъемных резьбовых соединений позволяет при необходимости производить замену сит, однако эти работы сопряжены с высокой трудоемкостью, обусловленной большим количеством крепежных деталей и ржавлением соединений.
Известно решето с шаровой очисткой, содержащее поддон с сетчатым дном и ячейками, в которых размещены шары очистки, и натянутое на поддон просеивающее полотно (сито), края которого отогнуты и зафиксированы на отгибах поддона посредством зажимов, при этом по периметру полотно усилено рейками (см. патент US 3565251, МПК: В07В 1/46, опубл. 23.02.1971).
Еще одним существенным недостатком всех вышеупомянутых аналогов является жесткая фиксация сита относительно поддона, которая практически исключает подвижность просеивающего полотна, в том числе его прогиб кверху или книзу. В результате интенсивность очистки сита целиком определяется подвижностью шаров в ячейках. Если шары в ячейках малоподвижны и частота их соударения с ситом невелика, то сито постепенно забивается и перестает выполнять свои функции.
В качестве наиболее близкого аналога, по наличию признаков, сходных с существенными признаками заявляемого технического решения, принято устройство для просеивания сыпучего материала, содержащее плоское сито и расположенный под ним поддон с боковинами и сетчатым дном, разделенный перегородками на ячейки, в которых размещены очистители в виде шаров (см. патент SU 1042817, МПК: В07В 1/12, опубл. 23.09.83). Для создания большей подвижности шаров в каждой ячейке установлены поперечные пластины для дополнительного отражения шаров. Несмотря на наличие упомянутых пластин, в известной конструкции не обеспечивается качественная очистка просеивающей поверхности, что ведет к ее постепенному забиванию и снижению эффективности работы устройства.
Низкое качество очистки обусловлено жесткой фиксацией сита на поддоне, а также наличием обширных «мертвых зон» над перегородками, т.е. участков сита, где очищающие шары не работают. Ширина таких участков равна диаметру шара, и в упомянутом решении эти участки сита выполняют сплошными, что ведет к уменьшению рабочей площади и снижению пропускной способности сита.
Заявляемое техническое решение направлено на повышение эффективности работы устройства просеивания за счет повышения качества очистки сита.
Один технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в повышении эффективности очистки просеивающей поверхности за счет создания интенсивных вибраций сита, и за счет увеличения площади взаимодействия шаров с просеивающей поверхностью.
Другой технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в упрощении процессов сборки и демонтажа устройства, что позволяет снизить трудоемкость ремонтных работ, повысить их производительность.
Раскрытие сущности изобретения
Сущность предлагаемого изобретения как технического решения заключается в том, что в устройстве для просеивания сыпучего материала, содержащем сито и расположенный под ним поддон с боковинами и сетчатым дном, разделенный перегородками на ячейки, в которых размещены очищающие элементы в виде шаров, согласно заявляемому изобретению, сито выполнено в виде перфорированного листа, установленного по свободной посадке в боковинах поддона и поджатого сверху пластинчатыми пружинами, при этом поддон снабжен, по меньшей мере, одним ограничителем прогиба листа книзу.
По отношению к прототипу заявляемое техническое решение обладает следующими существенными отличиями. Во-первых, сито выполнено в виде перфорированного, предпочтительно металлического, листа, обладающего свойствами упругой деформации.
Во-вторых, края листа (сита) не имеют жесткого соединения с поддоном, благодаря чему сито обладает некоторой подвижностью. С одной стороны, оно может совершать колебательные движения в вертикальной плоскости (т.е. вибрировать) в пределах допуска свободной посадки. С другой стороны, благодаря тому, что края сита, свободно размещены в установочных элементах поддона, они обладают горизонтальной линейной подвижностью в пределах этих элементов, что позволяет ситу свободно прогибаться вверх или вниз. При этом сверху прогиб листа ограничен пластинчатыми пружинами, а снизу - ограничителем прогиба, что исключает выпадение сита из установочных элементов.
Сито, прогибаясь, совершает перемещения между размещенными снизу ограничителями прогиба и пластинчатыми пружинами, ограничивающими сито сверху, и ударяясь о верхние или нижние ограничители, отражается в обратном направлении. В результате таких многократных соударений, сопровождающихся вибрациями, существенно повышается интенсивность очистки сита от застрявших в нем частиц, в дополнение к работе шаров-очистителей.
Вместе с тем относительная подвижность сита и его вибрации способствуют повышению интенсивности ударных взаимодействий между ситом и шарами, увеличению частоты и силы этих взаимодействий.
Таким образом, выполнение сита в виде упруго подвижного полотна (листа), свободная установка сита в поддоне, наличие ограничителей прогибов листа сверху и снизу, все это в совокупности позволяет интенсифицировать процесс очистки сита. Достигаемая, в результате совокупного действия существенных признаков, качественная очистка сита способствует высокой эффективности и надежности работы устройства, сохранению его высокой производительности на протяжении всего периода работы, обеспечивает высокое качество выходящего продукта.
В предпочтительных случаях исполнения устройство характеризуется следующими признаками.
Перфорированный лист выполнен из металла толщиной 0,5-2 мм, что обеспечивает его хорошие упругие свойства. Сито, выполненное в виде перфорированного листа, в отличие от различных сеток, не растягивается и не рвется под ударным воздействием шаров, и сохраняет свои свойства на протяжении длительного периода эксплуатации.
Ограничитель прогиба листа может быть выполнен в виде стержня, закрепленного концами в противолежащих боковинах поддона, ниже элементов для установки перфорированного листа. В этом случае обеспечивается некоторая упругая подвижность ограничителя прогиба, что дополнительно способствует повышению интенсивности вибраций, а значит и эффективности очистки ситового полотна.
В конкретном примере реализации устройства элементы установки перфорированного листа выполнены в виде пазов, сформированных на противолежащих боковинах поддона.
Шары выполняются из упруго-эластичного материала. Если шары изготовлены обычным образом, без специального усиления, то сила действия шаров определяется их размерами.
Экспериментально было установлено, что наиболее интенсивное ударное воздействие на сито оказывают шары, выполненные с диаметром, составляющим 0,75-0,85 от высоты ячейки (расстояния между ситом и сетчатым дном поддона).
При высоте ячейки 50-55 мм, оптимальный диаметр шара составляет 40-45 мм.
Перегородки поддона, образующие ячейки для размещения шаров, выполнены с наклонными стенками, что обеспечивает направленное отражение шаров кверху, в направлении поверхности сита. Предпочтительно, если угол наклона стенки перегородки составляет 130-140° относительно дна поддона (ячейки).
При этом целесообразным является выполнение перегородки только на части высоты ячейки, т.е. между верхом перегородки и ситом должен оставаться зазор, величина которого составляет 0,5-0,95 диаметра шара. Указанная зависимость размеров шаров и исполнения перегородок, позволяет исключить наличие мертвых зон над перегородками. Для сравнения, в известных аналогах до 43% площади решета является недоступной для шаров очистки.
Предпочтительное использование предлагаемого устройства - в решетных станах зерноочистительных машин, в том числе в решетных станах с дебалансным приводом, обеспечивающим круговые колебания решет в горизонтальной плоскости. Ниже приведен один из примеров такого использования устройства.
Суть заявляемого технического решения поясняется чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - устройство, общий вид, изометрия;
на фиг. 2 - поддон, изометрия,
на фиг. 3 - вид сверху на поддон с шарами;
на фиг. 4 - сечение А-А с фиг. 3, увеличено.
Осуществление изобретения
Устройство для просеивания сыпучего материала содержит (см. фиг. 1) сито, выполненное в виде перфорированного металлического листа 1, который установлен по свободной посадке в боковинах поддона 2 и поджат сверху пластинчатыми пружинами 3.
Поддон 2 (см. фиг. 2) выполнен с сетчатым дном 4 и разделен перегородками 5 на ячейки 6 для размещения очищающих шаров 7 из упругого эластичного материала.
На противолежащих боковинах (стенках) 8 поддона 2 сформированы пазы 9 для установки листа 1. Паз 9 может быть прорезан в теле боковины поддона 2 со стороны ее внутренней поверхности, а может быть сформирован за счет закрепленной на боковине накладки.
Вместо пазов 9 могут быть использованы другие установочные элементы, к примеру, парные выступы (полки), сформированные на внутренних поверхностях боковин 8 поддона 2, в пространство между которыми заводится край перфорированного листа 1 (на чертежах не показано).
В поддоне 2 смонтированы ограничители прогиба листа книзу, выполненные в виде стержней 10 (проволочных или пластинчатых элементов), закрепленных концами в боковинах 8 поддона 2, ниже пазов 9. При этом приведенный пример, не ограничивает другие формы исполнения верхних 3 и нижних 10 ограничителей прогиба листа, которые могут быть очевидны для специалистов в этой области техники.
Для изготовления перфорированного листа 1 используют, предпочтительно, нержавеющую или оцинкованную листовую сталь толщиной 0,8 или 1 мм. Использование материала с толщиной более 2 мм нежелательно, т.к. снижение свойств упругой деформации листа отрицательно скажется на подвижности сита, его вибрации.
Работы по сборке устройства отличаются простотой и легкостью выполнения.
В ячейках 6 поддона 2 размещают шары 7 (см. фиг. 3). Перфорированный лист 1 (сито) слегка изгибается, что позволяет его ввести во внутреннее пространство поддона 2. Края листа 1 подводятся к пазам 9 поддона и отпускаются. Лист 1 распрямляется, при этом его края входят в пазы 9 противолежащих боковин 8 поддона 2. Сверху лист 1 поджимается пластинчатыми пружинами 3, которые устанавливают концами в посадочные гнезда 11, выполненные на боковинах поддона 2 (см. фиг. 1, 4).
Устройство для просеивания сыпучего материала (далее - решето), установленное в решетном стане зерноочистительной машины, работает следующим образом.
Зерновая смесь, подаваемая на решето, под воздействием вибраций решетного стана, перемещается вдоль решета и разделяется на фракции: сходовая фракция, например, зерно, размеры которого превышают размеры отверстий перфорации листа 1, перемещается поверх решета, более мелкие примеси (проходовая фракция) проходит через сито вниз, и далее через отверстия сетчатого дна 4 поддона 2.
Ситовое полотно - лист 1, края которого свободно установлены в пазах 9 поддона 2 и не имеют с ним жесткой связи, под действием колебаний решетного стана вибрирует и прогибается. Края листа 1 при его прогибе совершают некоторые линейные перемещения в пределах пазов 9, что обеспечивает свободу и амплитуду прогиба.
Прогнувшись, лист 1 ударяется о размещенные снизу стержни 10, ограничивающие прогиб листа книзу, и отскакивает от них в противоположном направлении, где попадает под действие пружин 3, ограничивающих прогиб листа 1 кверху.
Многократно повторяющиеся соударения и вибрации способствуют очистке ситового полотна от застрявших в нем частиц.
Вместе с тем работает механизм шаровой очистки. Шары 7 в процессе колебательного движения решетного стана хаотично перемещаются в ячейках 6 поддона 2 и, периодически соударяясь с обратной поверхностью листа 1, выбивают из отверстий застрявшие частицы зерновой смеси.
Кинетическая энергия шара 7 к моменту удара с ситом должна быть больше работы сил сопротивления, удерживающих зерно в отверстии. Согласно известной зависимости, величина этой энергии напрямую связана с массой шара, которая определяется габаритами и материалом, из которого изготовлен шар.
На основании экспериментальных данных было определено, что наибольшее ударное воздействие оказывают шары с диаметром, составляющим 0,75-0,85h, где h - высота ячейки 6. Так, при высоте ячейки 50 мм оптимальный диаметр шара 7 составляет 40 мм.
Качество очистки отверстий зависит также от частоты соударения шаров 7 с поверхностью листа 1. Для увеличения частоты таких соударений, стенки перегородок 5 поддона 2 выполнены наклонными, расположенными относительно вертикали под углом, близким к 45°, и относительно дна ячейки - под углом 135° (см. фиг. 4).
Наклонные стенки перегородок обеспечивают направленное отражение шаров 7 кверху. Отражаясь от перегородки 5, шар 7 отскакивает кверху и наносит удар по нижней поверхности сита, выбивая из отверстий застрявшие частицы материала.
Перегородки 5 имеют ограниченную высоту, меньшую, чем высота ячейки. Зазор между верхом перегородки 5 и поверхностью сита составляет более половины диаметра шара 7, что обеспечивает перекрытие рабочих зон шаров 7 соседних ячеек.
В результате практически полностью исключены «мертвые зоны» над перегородками 5 и обеспечена возможность очистки всей просеивающей поверхности.
При этом зазор между перегородкой 5 и поверхностью сита не может быть больше целого диаметра шара, чтобы исключить его проскакивание в соседнюю ячейку. Предпочтительно величина зазора не превышает 0.95D, где D - диаметр шара 7, что исключает заклинивание шаров в зазоре.