ВОЗДУШНО-РЕШЕТНЫЙ СЕПАРАТОР
AIR-SCREEN SEPARATOR

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, конкретнее к оборудованию для послеуборочной обработки зерна, и может найти применение в мельнично-элеваторной, крупяной, комбикормовой и других отраслях промышленности.
Уровень техники
Известна семяочистительная машина (см. патент SU 704519, МПК A01F 12/44, опубл. 25.12.79), включающая загрузочный бункер, решетный стан, два аспирационных канала и две осадочные камеры с вентиляторами, каждый из которых соединен с соответствующим аспирационным каналом. Аспирационные каналы сообщены между собой патрубком с заслонкой, изменяя положение которой, обеспечивают возможность работы двух вентиляторов на один канал. Получаемое в результате увеличение скорости воздушного потока позволяет выполнять обработку тяжелых зернобобовых культур.
Известен сепаратор зерноочистительный, содержащий двухсекционный решетный стан с дебалансным приводом и вертикальные пневмосепарирующие каналы с осадочными камерами и одной подвижной стенкой в каждом канале (см. патент на полезную модель RU 50879, МПК В07В 1/30, опубл. 27.01.2006). Наличие подвижной стенки позволяет изменять скорость воздушного потока, однако в этом случае изменение скорости будет происходить одновременно по всему пневмосепарирующему каналу. В такой конструкции, задав оптимальную скорость воздушного потока на одном участке канала, например начальном, невозможно отрегулировать скорость потока на другом, например конечном участке канала без потери скорости на начальном участке.
В качестве наиболее близкого аналога для заявляемого технического решения принята конструкция воздушно-решетной зерноочистительной машины, раскрытая в патенте на изобретение RU 2393030, МПК В07В 4/02, A01F 12/44, опубл. 27.06.2010. Упомянутая конструкция характеризуется следующими конструктивными признаками, сходными с существенными признаками предлагаемого сепаратора, а именно: наличием загрузочного устройства, решетной части и пневмосепарирующей (аспирационной) системы, которая включает вентилятор и каналы дорешетной и послерешетной аспирации, каждый из которых сообщен с осадочной камерой.
В этой конструкции, как и в других известных решениях, каналы дорешетной и послерешетной аспирации имеют постоянное неизменное по высоте поперечное сечение. На входе канала послерешетной аспирации выполнены воздухозаборные окна с регулируемыми заслонками, позволяющими увеличить скорость воздушного потока на входе канала для улучшения отделения от зерна легких примесей. Однако в конструкции отсутствует возможность независимого регулирования скорости воздушного потока на конечном участке канала, где силы воздушного потока может не хватить для выноса выделенных примесей в осадочную камеру. Создание более сильного воздушного потока на начальном участке канала может привести к выносу зерна вместе с примесями в отход.
Кроме того, наличие сообщенных с атмосферой окон всегда сопряжено с воздушными потерями и отрицательно сказывается на эффективности работы сепаратора.
Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности работы устройства и качества очистки различных зерновых культур, за счет нового конструктивного исполнения канала послерешетной аспирации.
Достигаемый технический результат заключается в том, что обеспечена возможность независимого регулирования скорости воздушного потока на разных участках по высоте канала послерешетной аспирации, что позволяет добиться наиболее оптимальных условий для обработки каждой конкретной зерновой культуры и обеспечить высокое качество ее очистки от трудноотделимых легких примесей.
Раскрытие сущности изобретения
В предлагаемом воздушно-решетном сепараторе, содержащем загрузочное устройство, решетный блок и аспирационную систему с вентилятором и каналами дорешетной и послерешетной аспирации, каждый из которых сообщен с осадочной камерой, согласно заявляемому изобретению, канал послерешетной аспирации выполнен с возможностью независимого регулирования поперечного сечения в нескольких уровнях по высоте канала.
Существенным отличием предлагаемого устройства от известных аналогов является выполнение канала послерешетной аспирации с возможностью независимого регулирования проходного поперечного сечения канала в нескольких уровнях по его высоте. Такое конструктивное исполнение канала послерешетной аспирации позволяет, в зависимости от вида сепарируемой культуры, получить наиболее оптимальные скорости воздушных потоков на разных участках пневмосепарирующего канала, соответствующих разным этапам сепарации. Благодаря созданию наиболее оптимальных аэродинамических условий пневмосепарации для каждой конкретной зерновой культуры, обеспечивается высокое качество ее очистки от трудноотделимых легких примесей.
Предлагаемый сепаратор характеризуется универсальностью и широкими возможностями использования, практически для всех видов культур: злаковых, мелкосеменных, зернобобовых, при этом в каждом случае использования обеспечивается высокое качество очистки.
Еще одним достигаемым техническим результатом является отсутствие воздушных потерь в системе пневмоочистки, т.к. в конструкции нет сообщающихся с атмосферой окон и все соединения корпусных деталей выполнены герметичными.
Возможность независимого регулирования поперечного сечения канала послерешетной аспирации может быть обеспечена за счет выполнения его внешней стенки разрезной по высоте, т.е. разделенной по высоте на части (секции), которые герметично соединены между собой гибкими связями и снабжены независимыми механизмами регулирования положения.
Целесообразным является выполнение секций (всех или некоторых) из прозрачного материала, что обеспечивает возможность визуального контроля процесса сепарации оператором и возможность оперативного регулирования процесса.
Упомянутое исполнение стенки канала в виде совокупности подвижно сочлененных между собой секций является наиболее простым и технологичным, при этом оно не исключает возможности иной конструктивной реализации пневмосепарирующего канала, которая может быть очевидна и доступна для специалиста в этой области при соответствующем развитии уровня техники.
Так, например, канал может быть сформирован из какого-либо упруго-деформируемого материала и снабжен несколькими механизмами сжатия, установленными в разных уровнях по высоте канала.
Предпочтительным является выполнение канала дорешетной аспирации с сужением проходного сечения в верхней части, в направлении осадочной камеры. Сужение проходного сечения способствует ускорению воздушного потока на выходе канала и облегчает вынос примесей в осадочную камеру.
В конкретном примере реализации устройства каналы аспирации сообщены каждый со своей осадочной камерой. Камеры разделены между собой стенкой и корпусом вентилятора, который выполнен в виде центробежного вентилятора с воздухоотводящим каналом и окнами для забора воздуха из осадочных камер.
Для возможности дополнительного регулирования и направления воздушных потоков на входе осадочных камер могут быть установлены регулируемые заслонки или неподвижные направляющие элементы.
Рычаги управления окнами вентилятора и заслонок (в случае их наличия) выведены во внутренние полости корпуса сепаратора для удобства его настройки и обслуживания.
Загрузочное устройство, предпочтительно, выполнено в виде приемного бункера с клапаном в нижней части и распределителем материала в верхней части. Распределитель материала имеет особую конструкцию, он выполнен в виде пластины, согнутой с образованием двух наклонных поверхностей и ребра между ними, и установленной поперек бункера, ребром навстречу потоку загружаемого материала, при этом в центральной части пластины, в зоне ребра, выполнены щелевые отверстия для пропуска материала. Наличие сквозных отверстий обеспечивает рациональное использование пространства под распределительной пластиной и исключает образование под ней мертвой (пустой, неиспользуемой) зоны, имеющей место в других известных решениях.
В сепараторе предусмотрена очистка зерна от металлических примесей. Для этого сепаратор оснащен магнитным уловителем, размещенным в нижней части приемного бункера или на входе в канал дорешетной аспирации.
Суть заявляемого технического решения поясняется примером конкретного осуществления и чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - конструктивно-технологическая схема воздушно-решетного сепаратора;
на фиг. 2 - общий вид сепаратора со стороны канала послерешетной аспирации;
на фиг. 3 - пример исполнения канала послерешетной аспирации;
на фиг. 4 - вид А с фиг. 3, увеличено, механизм регулирования положения секции.
Осуществление изобретения
Воздушно-решетный сепаратор (см. фиг. 1) содержит приемный бункер 1 с клапаном 2 в нижней части и распределителем материала 3 в верхней части, решетный блок 4 и аспирационную систему, которая включает центробежный вентилятор 5, два пневмосепарирующих канала: канал 6 дорешетной аспирации и канал 7 послерешетной аспирации, две осадочные камеры 8 и 9 со шнеками 10 для вывода осажденных фракций. Камеры 8 и 9 разделены между собой стенкой и корпусом вентилятора 5, выполненного с окнами для забора воздуха из осадочных камер и воздухоотводящим каналом.
Внешняя стенка канала 7 послерешетной аспирации выполнена разрезной по высоте, состоящей из секций 11, герметично соединенных между собой гибкими связями 12, и снабжена независимыми механизмами 13 регулирования положения секций (см. фиг. 2, 3).
В качестве такого механизма 13 может быть использован винтовой механизм с ручным, электрическим или иным приводом перемещения (см. фиг. 4).
Для возможности визуального контроля процесса сепарации секции 11 (все или некоторые) выполнены из прозрачного материала, например, плексигласа.
Для дополнительного регулирования воздушных потоков в каналах 6 и 7 аспирации, а также для придания направленности потоку, на входе камер 8 и 9 могут быть размещены управляемые или неуправляемые заслонки 14.
Рычаги 15, регулирующие степень открытия заслонок 14 и окон вентилятора 5 выведены во внутренние полости корпуса сепаратора для удобства настройки.
Перед началом работ устанавливают технологически необходимые скорости воздушных потоков в аспирационных каналах 6 и 7 с учетом вида обрабатываемой культуры.
Изначально технологически необходимые скорости воздушных потоков устанавливают величиной открытия окон вентилятора 5. Затем, используя механизмы 13, регулируют положение секций 11, добиваясь наиболее оптимальных скоростей воздушных потоков на разных участках канала 7 послерешетной аспирации.
Работа воздушно-решетного сепаратора осуществляется следующим образом.
Подлежащая обработке зерновая смесь подается в загрузочный бункер 1, где она попадает на распределитель материала 3, выполненный в виде пластины, согнутой с образованием двух наклонных поверхностей и ребра между ними, установленной поперек бункера 1, ребром навстречу потоку загружаемого материала. Два основных потока зерновой смеси сходят по наклонным поверхностям распределительной пластины. Часть зерновой смеси проходит сквозь щелевые отверстия 16, выполненные в центральной части пластины, в зоне ребра. В результате загружаемый материал равномерно распределяется по площади бункера 1.
Из нижней части бункера 1 зерновая смесь через клапан 2 подается в канал 6 дорешетной аспирации, при этом попутно очищается от металлических примесей магнитным уловителем 17, установленным на входе в канал 6.
В канале 6 дорешетной аспирации из зерновой смеси воздушным потоком забирается часть легких примесей (полова и пыль), которые выносятся в осадочную камеру 8.
Благодаря тому, что канал 6 дорешетной аспирации выполнен с сужением проходного сечения в направлении осадочной камеры 8, обеспечивается повышение скорости воздушного потока на конечном участке канала, что гарантирует вынос выделенных примесей в осадочную камеру. При этом заслонка 14, расположенная на входе в осадочную камеру 8, отклоняет воздушный поток к днищу камеры, улучшая осаждение примесей. Из камеры 8 выделенные примеси удаляются шнеком 10.
Из канала 6 аспирации очищенная от части легких примесей зерновая смесь проходит через блок 4 решет, где происходит выделение крупных и мелких тяжелых примесей. Сходовая фракция с нижнего решета направляется в канал 7 на второй этап пневмосепарации.
На входе канала 7 установлено достаточно узкое поперечное сечение, что обеспечивает высокую скорость воздушного потока в зоне поступления зерновой смеси в канал. Мощный высокоскоростной воздушный поток поднимает зерновую массу на большую высоту. В результате образуется «кипящий» столб зерновой массы высотой до 1,5-2 м. Внутри такого «кипящего слоя» происходит интенсивное разделение зерна и трудноотделимых примесей.
В средней части поперечное сечение канала 7 расширяется, что способствует некоторому снижению скорости воздушного потока Здесь более тяжелое зерно теряет скорость и не поднимается выше, а легкие примеси поднимаются в верхнюю часть канала 7. Через прозрачные секции 11 хорошо виден темный столб примесей в верхней части канала 7.
В верхней части поперечное сечение канала 7 снова сужается, благодаря чему увеличивается скорость воздушного потока, что гарантирует вынос выделенных примесей в осадочную камеру 9.
Сепаратор может быть применен для очистки зерна и семян самых различных сельскохозяйственных растений, включая легкие культуры (различные травы и мелкосеменные культуры), все злаковые (пшеница, овес, рожь и т.д.), а также тяжелые зернобобовые культуры (горох, фасоль, соя и др.)
При переходе с одного вида зерновых культур на другой, регулируют положение секций 11, увеличивая или уменьшая скорости воздушных потоков на тех или иных участках канала 7, в зависимости от размеров и плотности сепарируемого зерна.
Зерно, прошедшее очистку на предлагаемом сепараторе соответствует всем требованиям высококачественного зерна и характеризуется низким содержанием трудноотделимых примесей и высокой всхожестью.
В примере показано использование изобретения в разомкнутой системе аспирации, однако это не исключает возможности его применения в других конструкциях аспирационных систем. Очевидно, что существуют и другие варианты использования предлагаемого изобретения, которые будут очевидны для практикующих специалистов в данной области.