БЫСТРОХОДНОЕ РОТОРНО-ВИНТОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ КОРНЕКЛУБНЕПЛОДОВ НА ФРАКЦИИ
HIGH-SPEED ROTARY SCREW DEVICE FOR SEPARATION OF TUBEROUS ROOTS INTO FRACTIONS

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для разделения корнеклубнеплодов на фракции по размерным признакам. Известно устройство для очистки и сортировки корнеклубнеплодов и фруктов (A01D 33/08, №2194380). В этом устройстве калибрующая поверхность образована круговыми кольцами, надетыми на стержни, размещенные на окружности боковых стенок барабана.
В таком устройстве неудобно регулировать зазоры между кольцами. Приводной транспортер вместе с примесями выносит компоненты мелкой фракции.
В другом известном устройстве (A01D 33/08, №2341951) калибрующая поверхность образована навивкой гибкой армированной поливиниловой трубкой по винтовой линии на стрежни, размещенные с необходимым интервалом по окружности боковых стенок барабана. Концентрично окружности калибрующего барабана, в зоне отделения крупной фракции, на в общем валу установлен подъемный ротор, снабженный лопастями.
Основным недостатком указанного устройства является низкая производительность, это обусловлено тем, что барабан вращается медленно (не более 20 об/мин), при этом материал совершает колебательное движение на короткой дуге барабана. Следовательно, калибрующая поверхность мала. При увеличении скорости вращения барабана пропорционально увеличивается величина центробежной силы, вследствие чего материал прижимается к поверхности барабана и движение его в осевом направлении прекращается.
По этой причине, несмотря на целый ряд достоинств (простота устройства, уравновешенные инерционные силы, малое количество подвижных пар, малая энергопотребляемость и т.д.). Калибрующие устройства барабанного типа не находят широкого применения на производстве. В связи с этим заявляемое изобретение направлено на решение следующих технических задач:
- не изменяя основную конструктивную схему роторно-винтового калибрующего устройства за счет введения во внутрь барабана дополнительного приспособления и форсирования кинематического режима работы многократно увеличить производительность сортировки;
- предложить простое устройство корнеклубненапровителя, обеспечивающего надежный съем прижатых к внутренней поверхности барабана клубней (корнеплодов), частичное погашение скорости их движения, рассредоточение (распределение) их при скатывании вниз по неподвижной поверхности и изменение траектории движения их вдоль оси вращения барабана;
- предложить механизм подвески корнеклубненаправителей, обеспечивающего изменение места начало съема клубней (корнеплодов) с поверхности барабана и регулирование места расположения направляющих пластин относительно поверхности барабана.
Указанные технические результаты достигаются тем, что в отличие от прототипа (патент №2341951) в быстроходном роторно-винтовом устройстве для разделения корнеклубнеплодов на фракции, содержащем цилиндрический барабан с поверхностью, состоящей из гибкой трубки, навитой по винтовой линии на стержни с переменным шагом и механизм привода, согласно изобретению внутри барабана размещен неподвижный корнеклубненаправитель, состоящий из эластично пластичного отсекателя и наклоненных в сторону движения материала в осевом направлении множества направляющих пластин, размещенных с возможностью изменения интервала между ними.
При этом пластинчатый отсекатель закреплен на стержне установленного концами на радиальных телескопических стойках на неподвижной оси барабана, а в передней части, на цапфу, подвешенную на раму. На концах стоек имеются цилиндрические кольца со стопорными болтами для фиксации стоек на стержне и оси барабана в неподвижном положении.
Скатная решетка, состоящая из отдельных пластин, наклоненных в сторону осевого движения материала закреплена на другом стержне, концы которого так же опираются посредством цилиндрических колец снабженных стопорными болтами на неподвижную ось барабана и подвешенную к раме цапфу. Таким исполнением устройства обеспечивается осевое перемещение обрабатываемого материала внутри быстроходного колибратора барабанного типа. Двигаясь по поверхности пластинчатого отсекателя и скатному решету, клубни (корнеплоды) хорошо перемешиваются и передвигаются вдоль оси при помощи наклонных пластинок. Клубни со скатного решета попадают на поверхность барабана под углом, который можно регулировать поворотом скатного решета относительно установочной оси.
По сравнению с барабаном без приспособления рабочая калибрующая поверхность увеличивается многократно (5…7 раз), примерно во столько же повышается производительность. Предлагаемое приспособление не сложно по устройству, просто в обслуживании и позволяет без большого труда выполнять необходимые технологические регулировки.
На фиг.1 изображено быстроходное роторно-винтовое устройство для разделения корнеклубнеплодов на фракции, вид сбоку; на фиг.2 - вид спереди; на фиг.3 - упрощенная технологическая схема. Основу калибрующего барабана составляют сплошной диск 1, установленный на подшипнике на ось 2, закрепленную с помощью болта в корпусе 3, и кольцо 4, скругленное из угловой стали, и опирающийся на ролики 5, которые соединяется между собой спаренными параллельными стержнями 6, имеющими на концах резьбу и гайку. К стержням 6 с помощью хомутиков (на фигуре не показана) прикреплены витки гибкой армированной поливиниловой трубки 7, навитой на винтовой линии на эти стержни с переменным шагом.
Внутри барабана размещен неподвижный корнеклубненаправитель. Он состоит из двух частей: пластинчатого отсекателя 8 и скатной решетки 9. Пластинчатый отсекатель 8 закреплен на стержне 10, установленного концами на радиальных телескопических стойках 11, 12 на неподвижной оси 2 барабана и на цапфе 13 (фиг.2), закрепленной на нижнем конце подвески 14. Стойки 11 и 12 со стержнем 10 и с осью 2 барабана и цапфой 13 соединены с помощью цилиндрических колец 15 (четыре кольца) и фиксируются в заданном положении с стопорными болтами. Для изменения положения пластинчатого отсекателя 8 стойки 11 и 12 имеют телескопическое устройство. Изменяется высота указанных стоек с помощью стопорного болта.
Скатная решетка 9, состоящая из отдельных пластин (они могут быть разной формы), наклоненных в сторону движения материала, закреплена на другом стержне 16. С целью возможности регулирования интервала каждая пластина крепится на стержне 16 отдельным хомутиком. Стержень 16 также опирается посредством цилиндрических колец 17 (2 кольца), снабженных стопорными болтами на неподвижную ось 2 барабана и цапфу 13.
Устройство работает следующим образом (на примере разделения клубней картофеля на фракции). Клубни картофеля по лотку 18 подается на внутреннюю поверхность барабана, имеющую перфорированную винтовую поверхность. Вследствие действия на них составляющей силы тяжести и нормальной составляющей силы инерции (центробежной силы) клубни прижимаются к внутренней поверхности барабана и за короткое время приобретают скорость движения быстроходного барабана (окружную скорость). Поскольку окружная скорость барабана многократно превышает скорости подачи клубней, клубни мгновенно отделяются друг от друга и увлекаются в круговое движение. При этом клубни мелкой фракции в силу действия на них «мощной» центробежной силы и отсутствия слоя клубней на коротком пути выжимаются через щелевидные отверстия барабана. При дальнейшем движении по кругу клубни средней и крупной фракции встречаются с неподвижной поверхностью пластинчатого отсекателя 8. Вследствие того, что клубни имеют разную форму наружной поверхности при встрече с отсекателем 8, траектория дальнейшего движения их изменяется, и они расходятся в разные стороны, то есть рассредоточиваются.
Чтобы не допустить повреждения клубней при встрече с поверхностью отсекателя 8 необходимо выбрать оптимальный режим работы сортировки. Для клубней кинематический режим не должен превышать критического значения, при которой центробежная сила и сила тяжести в верхней точке барабана уравновешиваются. Регулировать величину силы удара клубней можно изменением положения отсекателя 8 это достигается поворотом стержня 10 относительно стоек 11 и 12 и поворотом этих стоек относительно оси 2 вращения барабана и цапфы 13.
При встрече с поверхностью отсекателя 8 скорость клубней резко уменьшается и они под действием силы тяжести сходят на поверхность скатной решетки 9 (фиг.3). Перекатываясь вдоль направляющих пластинок отклоненных в сторону движения клубней в осевом направлений клубни вновь сходят в зоне отделения клубней средней фракции на поверхность быстровращающегося барабана, причем угол поступления клубней на поверхность барабана можно регулировать поворотом скатной решетки 9 относительно оси вращения барабана (фиг.3). Клубни средних размера за счет действия центробежной силы выжимаются через просветы между витками винтовой поверхности и, ударившись о полуцилиндрический кожух 19 (фиг.2), сходят по нему на приемный лоток 20. Оставшиеся на поверхности барабана клубни крупного размера доходят до конца винтовой навивки и сходят на приемный лоток 21.
Достоинства предлагаемого устройства:
- обеспечивается движение обрабатываемого материала в осевом направлении внутри быстроходного барабана;
- многократно увеличивается рабочая калибрующая поверхность барабана;
- возможность сокращения длины технологического пути, следовательно конструктивной длины барабана;
- малое количество кинематических пар (всего 4 подшипника);
- несравнимо высокая производительность по сравнению с аналогичными известными калибрующими устройствами барабанного типа. Экономическая эффективность устройства вытекает из приведенных достоинств.