АЭРОСЕПАРАТОР

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к устройствам для сепарации в воздушном потоке зерна злаковых культур, семян масличных культур и других сыпучих материалов, компоненты которых отличаются аэродинамическими свойствами и может быть использована для очистки и сортировки зерна на зерновых элеваторах, селекционных станциях, фермерских хозяйствах, в мукомольной и в других областях промышленности.
В качестве прототипа принят воздушный инерционный сепаратор с переменными аэродинамическими свойствами (патент Украины на п.м. №35003, МПК В07В 4/02, опубл. 26.08.2008, бюл. №16, 2008 г.), включающий вентилятор, рабочий воздушный канал (рабочую камеру), снизу которого находится бункер для сепарируемого материала, механизм подачи сепарируемого материала в виде транспортера, оснащенного механизмом поворота относительно линии горизонта (винтовым подъемным устройством), расположенный снизу рабочей камеры. В рабочем канале со стороны входа воздуха установлено крыло в виде пластины с механизмом регулирования потока воздуха по длине канала. Рабочий канал в нижней части имеет блок выходов для вывода продуктов сепарации, оснащенных воздушными затворами (устройство для сбора продуктов сепарации). Между вентилятором и рабочим каналом имеется инерционный пылесборник - циклон, который соединен с ними трубопроводом.
Воздушный инерционный сепаратор - прототип имеет следующие недостатки, препятствующие получению указанного технического результата полезной модели. Так как подающий сепарируемый материал транспортер своей верхней частью размещен в рабочей камере, что видно из схемы сепаратора, представленной на фигуре 3 в описании патента-прототипа, то в днище рабочей камеры для этого имеется проем, через который рабочая камера свободно сообщается с внешним пространством, через проем вентилятором также будет засасываться воздух, при этом будут создаваться не предусмотренные воздушные потоки, препятствующие качественной сепарации. Кроме того, верхняя часть транспортера, выступающая над поверхностью днища рабочей камеры, является препятствием для основного воздушного потока и значительно турбулезирует его. Кроме того, максимально допустимый эксплуатационный угол наклона ленточного транспортера (обозначен α на схеме фигуры 1 описания патента-прототипа), подающего материал для сепарации в рабочую камеру, не должен превышать 18° к линии горизонта [Конвейеры // справочник / под ред. Ю.А. Партена. - Л.: «Машиностроение», 1984. - С. 139], так как при превышении этого угла будет происходить произвольное перемещение материала на ленте транспортера в направлении, обратном целевой транспортировке, т.е. от рабочей камеры (ссыпание вниз).
Задачей полезной модели является усовершенствование конструкции аэросепаратора.
Техническим результатом полезной модели является четкое и стабильное во времени разделение материала сепарации на фракции, повышение однородности и чистоты выделенных фракций.
Указанный технический результат достигается тем, что аэросепаратор, содержащий рабочую камеру, механизм подачи сепарируемого материала, расположенный снизу рабочей камеры, включающий транспортер с винтовым подъемным устройством, бункер для сепарируемого материала, вентилятор, устройство для сбора продуктов сепарации, снабженное воздушными затворами, инерционный пылесборник, согласно полезной модели, дополнительно содержит второй вентилятор, установленный напротив первого вентилятора на противоположной стенке рабочей камеры, вентиляторы размещены на валах электродвигателей с регулируемой частотой вращения, механизм подачи сепарируемого материала в рабочую камеру содержит роторное вбрасывающее устройство с изменяемой частотой вращения, снабженное выходным каналом в рабочую камеру через проем в днище рабочей камеры, причем между стенками выходного канала роторного вбрасывающего устройства и кромками проема имеются эластичные уплотнения, рабочая камера выполнена переменно наклонной и установлена на шарнирной опоре.
Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками полезной модели, является наличие в аэросепараторе рабочей камеры, механизма подачи сепарируемого материала, расположенного снизу рабочей камеры, включающего транспортер с винтовым подъемным устройством, бункера для сепарируемого материала, вентилятора, устройства для сбора продуктов сепарации, снабженного воздушными затворами, инерционного пылесборника.
Отличительными признаками является то, что аэросепаратор дополнительно содержит второй вентилятор, установленный напротив первого вентилятора на противоположной стенке рабочей камеры, вентиляторы размещены на валах электродвигателей с регулируемой частотой вращения, механизм подачи сепарируемого материала в рабочую камеру содержит роторное вбрасывающее устройство с изменяемой частотой вращения, снабженное выходным каналом в рабочую камеру через проем в днище рабочей камеры, причем между стенками выходного канала роторного вбрасывающего устройства и кромками проема имеются эластичные уплотнения, рабочая камера выполнена переменно наклонной и установлена на шарнирной опоре.
Между совокупностью существенных признаков полезной модели и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь. За счет применения противоположно установленных вентиляторов в рабочей камере создан устойчивый ламинарный воздушный поток, аэродинамические свойства которого регулируются наклоном рабочей камеры и частотой вращения вентиляторов. За счет применения механизма подачи сепарируемого материала в рабочую камеру, содержащего роторное вбрасывающее устройство с изменяемой частотой вращения обеспечена стабильная подача сепарируемого материала в рабочую камеру с кинематическими параметрами, способствующими реализации режима витания частиц материала в процессе сепарации, что приводит к значительному улучшению четкости и стабильности разделения во времени сепарируемого материала на фракции, повышению однородности и чистоты выделенных фракций.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, а на Фиг. 1 изображена схема продольного разреза аэросепаратора.
Аэросепаратор состоит из рабочей камеры 1, установленной на шарнирной опоре 2, и снабженной, например, винтовым устройством 3 для изменения угла наклона рабочей камеры 1, вентиляторов 4 и 5, размещенных на валах электродвигателей 6 и 7 с регулируемой частотой вращения и установленных каждый на противоположных стенках рабочей камеры 1, механизма подачи 8 сепарируемого материала в рабочую камеру 1, включающего роторное вбрасывающее устройство 9, приводимое в движение электродвигателем с регулируемой частотой вращения (на схеме не показан), шнековый транспортер 10 с электро-механическим приводом 11 в виде мотор-редуктора с регулируемой частотой вращения, например модель МПО1М-10, а также бункер 12 для исходного материала сепарации. Выходной канал 13 роторного вбрасывающего устройства 9 направлен в рабочую камеру 1 через проем в днище рабочей камеры 1, при этом между стенками выходного канала 13 роторного вбрасывающего устройства 9 и кромками проема в днище рабочей камеры 1 имеются эластичные уплотнения 14, выходной канал 13 роторного вбрасывающего устройства 9 имеет возможность углового перемещения относительно геометрической оси ротора с помощью винтового подъемного устройства 15. В днище рабочей камеры имеются воронкообразные углубления 16 с воздушными поворотными затворами 17, патрубки которых соединены гофрированными эластичными трубами 18 с емкостями 19 для сбора фракций отсепарированного материала.
На выходе воздушного потока из рабочей камеры 1 установлен инерционный пылесборник 20, который соединен с выходным каналом камеры 1 гофрированной эластичной трубой 21.
Аэросепаратор работает следующим образом. Материал для сепарации из бункера 12 под собственным весом поступает через загрузочное отверстие в шнековый транспортер 10, шнек которого приводится во вращательное движение электромеханическим приводом 11, состоящим из фланцевого мотор-редуктора, который фланцем прикреплен к транспортеру 10. С целью регулирования массовой подачи материала в рабочую камеру 1 частота вращения привода 11 регулируется тиристорным преобразователем частоты, например модель Е3-8100 (на схеме не показан). Шнековым транспортером 10 материал для сепарации непрерывно подается в роторное вбрасывающее устройство 9 через отверстие, имеющееся в стенке корпуса роторного вбрасывающего устройства 9. Материал, поступивший внутрь роторного вбрасывающего устройства 9, лопастями вращающегося ротора разгоняется до необходимой скорости и через выходной канал 13 роторного вбрасывающего устройства центробежной силой вбрасывается в рабочую камеру 1 и далее захватывается ламинарным потоком воздуха, создаваемым в рабочей камере 1 противоположно установленными вентиляторами 4 и 5. Далее, частицы сепарируемого материала в зависимости от своей массы и формы, а также от аэродинамических параметров аэросепаратора приобретают различные траектории полета и достигая днища рабочей камеры 1 попадают в разные воронкообразные углубления 16 и далее в емкости 19 для сбора фракций отсепарированного материала. При этом содержащиеся в материале легкие и пылевые частицы выносятся из рабочей камеры 1 тягой вентилятора 5 и по гофрированной эластичной трубе 21 попадают в инерционный пылесборник 20, где осаждаются. Аэродинамические параметры рабочей камеры 1 регулируются изменениями угла вбрасывания α материала в камеру, изменением угла наклона β воздушного потока к горизонтальной линии, частоты вращения (n1, n2) вентиляторов 4 и 5 соответственно. Изменение угла вбрасывания α материала в рабочую камеру осуществляется винтовым подъемным устройством 15, вращением его винта. При этом корпус роторного вбрасывающего устройства 9 поворачивается относительно вала ротора, а выходной канал 13 роторного вбрасывающего устройства 9, размещенный на корпусе устройства, перемещается на определенный угол. Положение выходного канала вбрасывающего устройства 9 относительно направления воздушного потока в рабочей камере 1 определяет угол вбрасывания α. Изменение угла наклона воздушного потока β к горизонтальной линии осуществляется изменением угла наклона рабочей камеры 1 относительно шарнирной опоры 2 вращением винта подъемного винтового устройства 3. Частоты вращения n1 и n2 вентиляторов 4 и 5 соответственно регулируются тиристорным преобразователем частоты, например модель Е3-8100 (на схеме не показан). Регулируемыми параметрами аэросепаратора являются также частота вращения шнека транспортера 10 и частота вращения ротора вбрасывающего устройства 9. Время пребывания материала в воздушном потоке в состоянии сепарации состоит из трех фаз: t1 - движение вверх по инерции центробежной силой; t2 - перемещение в состоянии витания; t3 - движение вниз под действием силы тяжести.
Следовательно, продолжительность сепарационного цикла в предлагаемой модели аэросепаратора в два раза и более превышает продолжительность сепарационного цикла сепараторов, у которых сепарируемый материал подается в воздушный поток рабочей камеры сверху. Таким образом, в рабочей камере аэросепаратора создан устойчивый ламинарный воздушный поток с регулируемыми аэродинамическими характеристиками, обеспечена стабильная подача в рабочую камеру материала для сепарации с кинематическими параметрами, способствующими реализации режима витания частиц материала в процессе сепарации. В результате получено четкое и стабильное во времени разделение материала сепарации на фракции, повышена однородность и чистота выделенных фракций.