ВЕРТИКАЛЬНЫЙ СЕПАРАТОР-ТРАНСПОРТЕР
VERTICAL SEPARATOR-CONVEYOR

Предлагаемое изобретение относится к области разделения сыпучих смесей по форме, упругости и свойствам поверхности составляющих их частиц и может найти применение в сельском хозяйстве при очистке зерновых.
Известен вертикальный сепаратор-транспортер для сыпучих материалов, включающий вертикальный транспортирующий канал и по меньшей мере два ряда пересыпных полок. В стенках транспортирующего канала размещены вертикальные разделяющие элементы с клиновидными просеивающими отверстиями. По центру канала установлен подвижный несущий элемент, перемещающийся в направляющих посредством реечного регулирующего устройства. К подвижному несущему элементу прикреплены попарно и симметрично направляющие полки и сборники фракций, выделившихся через разделяющие элементы (RU 2270062, кл. B07B 13/04, 20.02.2006).
Недостатком известного сепаратора является низкая эффективность, так как в нем отсутствуют средства стабилизации и ориентации частиц материала, а также неэффективное использование вертикального разделительного элемента с клиновидными просеивающими отверстиями. При этом разделение смеси происходит на участке пересыпных полок клиновидного канала малой длины ее подачи на вертикальный разделяющий элемент и вследствие этого забивание просеивающего отверстия частицами сыпучего материала.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по выполняемой функции к достигаемому эффекту является вертикальный сепаратор-транспортер, включающий внутренний и внешний транспортирующие каналы. В верхней части внутреннего транспортирующего канала расположен воронкообразный бункер-приемник с выпускной щелью, к которой закреплен кольцевой дозатор, зафиксированный на направляющей. По ним расположены одна под другой ступени рабочих органов, закрепленные к подвижному несущему элементу, проходящему по оси сепаратора. Каждая ступень рабочих органов содержит последовательно установленные воронкообразный питатель, коническую скатную плоскость, расположенную большим основанием вниз, воронкообразный загрузочно-разгрузочный приемник с выпускной щелью, снабженный кольцевым дозатором (RU 2471578 C1, кл. B07B 13/00, бюл. №1, 10.01.2013 г.).
Недостатком известного устройства является его недостаточно высокая эффективность, т.к. в нем отсутствуют средства сепарации семян в режиме их быстрого гравитационного сдвигового течения, которое сопровождается эффектом разделения сегрегации и миграции по комплексу физико-механических свойств (размер, плотность, форма, шероховатость, упругость). Сепарация семян по одному или нескольким доминирующим признакам (размер, плотность, форма, шероховатость, упругость) существенно зависит от толщины движущегося слоя на наклонной или скатной плоскости.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности вертикального сепаратора-транспортера путем использования эффектов сегрегации и миграции, имеющих место в быстром сдвиговом потоке зернистой среды по комплексу физико-механических свойств на ступенчатой скатной плоскости.
Указанный технический результат достигается тем, что в вертикальном сепараторе-транспортере, включающем внутренний и внешний цилиндрические транспортирующие каналы, в верхней части внутреннего транспортирующего канала расположен воронкообразный бункер-приемник с выпускной щелью, к которой закреплено регулирующее устройство, расположенные под ним одна под другой ступени рабочих органов, закрепленные к подвижному несущему элементу, проходящему по оси сепаратора, каждая ступень рабочих органов содержит последовательно установленные коническую скатную плоскость, расположенную большим основанием вниз, воронкообразный загрузочно-разгрузочный приемник с выпускной щелью, снабженный регулирующим устройством, согласно изобретению регулирующие устройства выполнены в виде расположенного большим основанием вниз усеченного конуса, каждая ступень рабочих органов содержит несколько скатных конических плоскостей, расположенных ступенчато с зазором между ними, установленных под углом к горизонту, близким углу естественного откоса зернового материала, при этом нижняя скатная коническая плоскость своим большим основанием расположена в разделителе, выполненном в виде усеченного конуса, образующая которого установлена параллельно плоскости скатывания зернового материала, поверхность скатных конических плоскостей выполнена шероховатой.
Отличительными признаками заявляемого устройства являются наличие нового конструктивного элемента - разделителя, выполненного в виде усеченного конуса, а также новое выполнение известных конструктивных элементов, а именно выполнение регулирующих устройств в виде расположенного большим основанием вниз усеченного конуса, поверхность скатных конических плоскостей выполнена шероховатой и установка в каждой ступени рабочих органов нескольких скатных конических плоскостей, расположенных ступенчато с зазором между ними, установленных под углом к горизонту, близким углу естественного откоса зернового материала.
Регулирующее устройство в виде усеченного конуса позволяет регулировать подачу зернового материала по толщине или высоте слоя на скатной конической плоскости в режиме их быстрого сдвигового течения, которое зависит от соотношения одновременно протекающих процессов сегрегации и перемешивания. И в результате определенная часть частиц зерновой смеси, имеющих похожие свойства, перемещается в направлении к открытой поверхности слоя (примеси), а другая часть - в противоположном направлении, т.е. к основанию слоя (семена).
С целью обеспечения установившегося сдвигового течения скатная плоскость выполнена шероховатой многоступенчатой и установлена под углом к горизонту, близким углу естественного откоса зернового материала. На скатной плоскости образуются условия, приближенные к условию прилипания или задержки нижнего слоя зерновых частиц, отсюда следует, что верхние слои частиц движутся со значительно большими скоростями, чем нижние.
От ступени к ступени на конических скатных плоскостях происходит сортировка зернового материала. При этом устанавливают разделитель параллельно плоскости скатывания зернового материала по скатной конической плоскости с возможностью поступательного перемещения относительно нижней кромки плоскости и разделяют зерновой слой по толщине или высоте на две части. Четкость разделения неоднородных частиц по толщине или высоте слоя повышается с увеличением отношения интенсивности сегрегации к интенсивности перемешивания.
Таким образом, выявленные отличительные признаки заявляемого устройства обеспечивают достижение технического результата, заключающегося в повышении производительности и эффективности выделения из исходной смеси сходовых компонентов.
Сущность изобретения поясняется чертежом. На чертеже показана конструктивно-технологическая схема заявляемого сепаратора-транспортера.
Вертикальный сепаратор-транспортер включает внутренний 1 и внешний 2 цилиндрические транспортирующие каналы. В верхней части канала 1 установлен воронкообразный бункер-приемник 3, оканчивающийся кольцевой выпускной щелью 4. К выпускной щели 4 закреплено регулирующее устройство 5 для регулирования толщины и длины скатывающего зернового слоя, выполненное в виде расположенного большим основанием вниз усеченного конуса. Под бункером 3 одна под другой расположены ступени рабочих органов, закрепленные к подвижному несущему элементу 6, проходящему по оси сепаратора. Несущий элемент 6 установлен с возможностью перемещения в направляющих 7 посредством реечного регулирующего устройства 8. Каждая ступень рабочих органов содержит последовательно установленные: несколько сортирующих скатных конических плоскостей 9, расположенных ступенчато с зазором 10 между ними в проекции на горизонтальную плоскость; разделитель 11, выполненный в виде усеченного конуса; воронкообразный загрузочно-разгрузочный приемник 12 с выпускной щелью 13, к которой закреплено регулирующее устройство 14, выполненное в виде расположенного большим основанием вниз усеченного конуса. Поверхность скатных конических плоскостей 9 выполнена шероховатой. При этом нижняя скатная коническая плоскость 9 каждой ступени своим большим основанием расположена в разделителе 11, установленном параллельно плоскости скатывания зернового материала. Конические плоскости 9 установлены под углом к горизонту, близким углу естественного откоса зернового материала. В нижней ступени рабочих органов под воронкообразным приемником 12 имеется выгрузное окно 15 для семенных частиц. В нижней части внешнего канала 2 имеется цилиндрический приемник 16 для примесей и выгрузное окно 17.
Вертикальный сепаратор-транспортер работает следующим образом.
Исходный зерновой продукт, имеющий произвольное значение скорости, поступает в воронкообразный бункер-приемник 3. Далее продукт выводится через выпускную щель 4 и регулируется по толщине и длине устройством 5. Затем продукт поступает в первую ступень рабочих органов. Зерновой продукт поступает на сортирующие скатные плоскости 9 с зазором 10, где толщина или высота скатывающего зернового слоя регулируется устройством 5. В конце сортирующей скатной плоскости 9 установлен разделитель 11, который разделяет зерновой слой по толщине или высоте на две части. Разделившиеся примеси зернового продукта поступают в сходовый приемник 16 и выводятся через окно 17. Семена зерновых и примеси, не успевшие выделиться на первом разделителе 11 первой ступени, поступают на расположенный ниже воронкообразный загрузочно-разгрузочный приемник 12 и через выпускную щель 13 поступают на следующую ступень рабочих органов. На второй и третьей ступенях процесс сепарации зернового продукта повторяется. Семена, выделенные на трех ступенях, объединяются в воронкообразном приемнике 12 нижней ступени и выводятся через окно 15. Положение регулирующего устройства 5 и сортирующих скатных плоскостей 9, установленных последовательно ступенчато относительно разделителей 11, определяются положением подвижного несущего элемента 6, которое может меняться посредством реечного регулируемого устройства 8 по направляющим 7.
Положительный эффект заключается в следующем. Для эффективного сдвигового течения скатные плоскости выполнены шероховатыми и установлены последовательно ступенчато с зазором между ними в проекции на горизонтальную плоскость. При этом верхние слои зерновых частиц движутся со значительно большими скоростями, чем нижние. Использование сегрегации и миграции, имеющих место в быстром сдвиговом потоке, позволяет сепарировать зерновые частицы не только по размеру и плотности, но и по шероховатости их поверхности и упругости. Сепарация зерновых частиц существенно зависит от толщины движения в гравитационно-скатывающемся слое, заключающейся в том, что одни частицы (примеси) перемещаются в направлении к открытой поверхности слоя, а другие (семена) - в направлении к основанию слоя.