ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ СЕПАРАТОР СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА ШОЛИНА
SCHOLIN LOOSE MATERIAL PNEUMATIC SEPARATOR

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к технике, предназначенной для очистки воздушным потоком небольшого массива сыпучего материала от сорной или иной нежелательной примеси, и может быть использовано, например, для сортировки семян различных культур в селекционных целях или для механизации ручного труда при удалении сорной примеси в собранных лесных ягодах.
Известно, что разделение смесей сыпучих материалов и их нежелательных примесей осуществляют с помощью прямоточных газовых или воздушных потоков при гравитационном падении частиц исходного материала в восходящем потоке в пневмосепарирующем канале (см., например, RU 2352407, В07В 4/02, 20.04.2009, «Способ разделения сыпучего материала и устройство для его осуществления»; RU 2465073, В07В 4/02, A01F 12/44, 27.10.2012, «Пневматический сепаратор»; RU 76829 Ul, В07В 4/02, 10.10.2008, «Пневмосепарирующий канал»; RU 2197074, В07В 4/02, 27.01.2003, «Пневмосепаратор лесных семян», RU 159398 Ul, В07В 4/02, 10.02.2016, «Универсальный лабораторный пневмосепаратор»).
Гравитационному падению частиц сыпучего материала восходящий прямоточный поток воздуха оказывает аэродинамическое (лобовое) сопротивление, величина которого зависит от плотности конкретной частицы, ее размеров и скорости встречного потока, при этом более тяжелым частицам одинаковой плотности аэродинамическое (лобовое) сопротивление при определенной скорости встречного потока не препятствует продолжению падения, а более легким частицам разной плотности одновременно препятствует их дальнейшему падению вплоть до их принудительного перемещения в обратном направлении.
Для малой механизации, например, ручного сбора лесных ягод - черники, брусники, голубики и подобным им кустарниковых ягод используют устройства, снабженные закрепленной в корпусе счесывающей гребенкой из параллельных стержней (См., например, RU 162810 Ul, A01D 46/00, 27.06.2016, «Устройство для сбора ягод черники, брусники»; RU 2283573, A01D 46/00, 20.09.2006 «Устройство для сбора ягод»; RU 2137344, A01D 46/00, 20.09.1999 «Устройство для сбора ягод, преимущественно кустарниковых»).
При ручном сборе лесные ягоды счесывают с их кустарников и при этом неизбежно в массив собранных ягод попадают легкие сорные примеси - сухие листья кустарников, опавшие хвойные иглы и другой сор, задержавшийся на кустарниках. Для удаления сорной примеси из массива собранных ягод требуется некоторое время, порой сопоставимое со временем на сбор ягод.
Известен «Пневматический сепаратор сыпучих материалов» (RU 2131785, В07В 4/02, 20.06.1999), включающий вертикально ориентированный пневмосепарирующий канал с окнами: верхним, соединенным через осадочную камеру сорной примеси с вытяжным вентилятором, двумя окнами на боковой поверхности канала для поперечного ввода питателем сепарируемого материала из бункера исходного материала и нижним окном канала, под которым установлен бункер-приемник для очищенного материала.
Исходный материал, подлежащий разделению, засыпают в загрузочный бункер, откуда питателем через два питающих окна поперек дополнительной струи воздуха вбрасывается в пневмосепарирующий канал, в котором посредством вытяжного вентилятора создается прямоточный восходящий воздушный поток. Под действием восходящего воздушного потока легкие частицы примеси через верхнее окно уносятся в осадочную камеру, а отделенные от примеси более тяжелые частицы материала, преодолевая аэродинамическое сопротивление воздушному потоку, падают из нижнего открытого окна канала в бункер-приемник очищенного материала.
Недостатками известного устройства являются его большие габариты и конструктивная сложность.
Известен пневматический сепаратор сыпучего материала (SU 1488029, В04В 4/00, 23.06.87, «Пневмосепарирующее устройство для разделения сыпучих материалов»), который включает вертикально ориентированный пневмосепарирующий канал, вытяжной вентилятор, соединенный через осадочную камеру с верхним окном канала, загрузочный бункер с питателем исходного материала, сообщенный поперечным окном с пневмосепарирующим каналом, и установленный под открытым нижним окном канала бункер-приемник для сбора очищенного материала.
Исходный материал, подлежащий разделению, засыпают в загрузочный бункер, откуда питателем через поперечное окно вбрасывается в пневмосепарирующий канал, в котором посредством вытяжного вентилятора создается прямоточный восходящий воздушный поток. Под действием восходящего потока более легкие частицы примеси исходного материала уносятся через верхнее окно в осадочную камеру, а отделенные от примеси более тяжелые частицы материала, преодолевая аэродинамическое сопротивление воздушному потоку, падают из нижнего окна пневмосепарирующего канала в бункер-приемник очищенного материала.
Недостатками известного устройства являются его большие габариты и конструктивная сложность.
Известен пневматический сепаратор сыпучего материала для сортировки частиц исходного материала по размеру (US 5073252, В07В 4/02, 1991-12-17, «Pneumatic size separator for nickle-containing particles»), который по совокупности существенных признаков является наиболее близким аналогом заявляемого устройства.
Известный пневматический сепаратор содержит вертикально ориентированный пневмосепарирующий канал с открытым верхним окном и нижним окном с поворотной заслонкой и с герметично прикрепляемым к каналу, не сообщающимся с атмосферой, бункером-приемником для более тяжелых частиц очищенного материала после сепарации. Среднее поперечное окно со штуцером для подачи потока воздуха приточным вентилятором вверх по вертикальному каналу расположено на боковой поверхности между концами канала. В качестве питателя в устройстве использован сопряженный с верхним открытым окном канала наклонный трубопровод, который обеспечивает поступление самотеком потока частиц исходного материала на восходящий поток воздуха из пневмосепарирующего канала. Более тяжелые частицы падают из верхнего окна по вертикальному каналу в восходящем потоке на закрытую заслонку в нижнем окне канала. В случае необходимости заслонку поворачивают и, не прерывая работу сепаратора, задержанный заслонкой очищенный материал отправляют в бункер-приемник. Более легкие частицы восходящим потоком газа поднимаются над верхним окном и самотеком и потоком газа из верхнего окна транспортируются вниз по нижней части наклонного трубопровода питателя в приемник нежелательной примеси исходного материала.
Недостатками известного устройства являются его большие габариты и конструктивная сложность.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является упрощение конструкции устройства и уменьшение его габаритов вплоть до компактных.
Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого пневматического сепаратора, заключается в том, что удаление из исходного материала нежелательной примеси - более легких частиц осуществляют из локального участка пневмосепарирующего канала суммарным воздушным потоком из нисходящего и восходящего потоков.
К настоящему времени создалась тенденция использования по другому назначению бывших в употреблении пластиковых бутылок (см., например, RU 2251954, А47К 1/00, 2003.07.14, «Умывальник туристический»; RU 2204158, G05D 9/02, 10.05.2003, «Регулятор уровня жидкости и его исполнительный элемент»; RU 72865 Ul, А63Н 3/16, 10.05.2008 «Кукла»; RU 111968 Ul, A01G 9/00, 10.01.2012 « Шаблон-совок Верещагина»; RU 2474105, A01D 46/24, 10.02.2013, «Плодосъемник Шолина»).
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом пневматическом сепараторе сыпучего материала, включающем вертикально ориентированный пневмосепарирующий канал с тремя окнами - верхним, нижним и средним поперечным окном со штуцером для подключения к каналу вентилятора, сообщенный через верхнее окно с пневмосепарирующим каналом питатель исходного материала и герметично прикрепленный к нижнему окну канала бункер-приемник для сбора очищенного материала, согласно изобретению элементы сепаратора выполнены из фрагментов выдувных бутылок различной емкости из термопласта, пневмосепарирующий канал выполнен в виде герметично соединенных двух бутылок с верхним и нижним окнами - горлышками бутылок и средним поперечным окном со штуцером, бункер-приемник для сбора очищенного материала выполнен в виде образующих корпус сепаратора герметично сопрягаемых встречно ориентированных нижней цилиндрической части одной бутыли и верхней части второй идентичной бутыли с отделенным днищем, причем горловина второй бутыли герметично соединена с нижним окном пневмосепарирующего канала, питатель исходного материала выполнен в виде воронки из верхней части пластиковой бутылки с горлышком, штуцер среднего поперечного окна выведен за пределы боковой поверхности корпуса, а подключаемый к штуцеру вентилятор выполнен вытяжным и снабжен фильтром, при этом бункер-приемник очищенного материала выполнен разъемным и снабжен окном, сообщающимся с атмосферой.
Вытяжной вентилятор с фильтром может быть выполнен в виде пылесоса, а отделенное днище второй бутыли может быть сопряжено с ее внутренней поверхностью и с верхним окном пневмосепарирующего канала.
В уровне техники заявитель не обнаружил известных технических решений для пневматической сепарации сыпучего материала с заявляемой совокупностью существенных признаков предлагаемого устройства.
На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый пневматический сепаратор сыпучего материала, на фиг. 2 - фотография опытного образца заявляемого сепаратора.
Элементы предлагаемого пневматического сепаратора выполнены из фрагментов выдувных бутылок из термопласта.
Сепаратор содержит вертикально ориентированный пневмосепарирующий канал 1 из двух герметично соединенных пластиковых бутылок 1.1 и 1.2 с верхним 2 и нижним 3 окнами - горлышками бутылок и средним поперечным окном 4 со штуцером 5, подключаемым с помощью эластичной манжеты 6 к пылесосу 7 с его фильтром 8. Сепаратор содержит также сообщенный через верхнее окно 2 с пневмосепарирующим каналом 1 питатель 9 исходного материала в виде воронки из верхней части пластиковой бутылки с горлышком.
Бункер-приемник 10 для сбора очищенного материала выполнен из образующих корпус 11 сепаратора герметично сопрягаемых встречно ориентированных нижней цилиндрической части одной пластиковой бутыли 12 с окном 13, сообщающимся с атмосферой, и разъемной верхней части из второй идентичной бутыли 14 с отделенным днищем 15 и горловиной 16, герметично соединенной с нижним окном 3 пневмосепарирующего канала 1.
Отделенное днище 15 второй бутыли 14 как верхняя часть корпуса 11 вместе с питателем 9 прикреплена к верхнему окну 2 пневмосепарирующего канала 1 и одновременно сопряжена с внутренней цилиндрической поверхностью второй бутыли 14.
Пневматический сепаратор сыпучего материала работает следующим образом.
При включенном вытяжном вентиляторе - пылесосе 7 поступающий к нему воздушный поток из среднего поперечного окна 4 через штуцер 5 и фильтр 8 складывается из нисходящего потока из открытого верхнего окна 2 канала 1 и восходящего потока из открытого нижнего окна 3 канала 1, поступающего, в свою очередь, через окно 13 бункера 10.
Из питателя 9 засыпаемый исходный материал дозированным потоком через верхнее окно 2 поступает самотеком в пневмосепарирующий канал 1. Частицы исходного материала из верхнего окна 2 в нисходящем потоке воздуха падают в пневмосепарирующем канале 1 до его реакционной зоны - локального участка 1.3 совмещения около поперечного среднего окна 4 нисходящего потока воздуха из верхнего окна 2 с восходящим потоком из нижнего открытого окна 3.
Изменяя скорость воздушного потока, например, регулированием нагрузки пылесоса 7 устанавливают такую скорость восходящего воздушного потока из нижнего окна 3, чтобы в реакционной зоне - локальном участке 1.3 около среднего поперечного окна 4 пневмосепарирующего канала 1 создаваемое восходящим воздушным потоком аэродинамическое сопротивление не препятствовало дальнейшему падению более тяжелых частиц и, одновременно, останавливало падение более легких частиц в локальном участке 1.3 канала 1.
Складывающийся из нисходящего и восходящего потоков суммарный воздушный поток, поступающий в пылесос 7 через среднее поперечное окно 4 из штуцера 5, более легкие частицы, остановленные в локальном участке 1.3, удаляет из пневмосепарирующего канала 1. Далее более легкие частицы исходного материала задерживаются фильтром 8 пылесоса 7. Более тяжелые частицы исходного материала, преодолевая аэродинамическое сопротивление восходящему воздушному потоку из нижнего окна 3, падают в разъемный бункер-приемник 10 для сбора частиц очищенного материала.
Экспериментальная проверка опытного образца сепаратора (фиг. 2), изготовленного из бывших в употреблении выдувных бутылок из термопласта различной емкости, подтвердила его работоспособность.
Таким образом, видно, что приведенные выше сведения подтверждают возможность осуществления предлагаемого пневматического сепаратора сыпучего материала, достижения указанного технического результата и решения поставленной задачи.