RU2226434C2

RU2226434C2 - Method for aeromechanical separation of grain materials

Info

Publication number: RU2226434C2
Application number: RU2002113471/03A
Authority: RU
Inventors: В.Л. Злочевский; О.Н. Терехова
Original assignee: Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова
Priority date: 2002-05-23
Filing date: 2002-05-23
Publication date: 2004-04-10

Abstract

FIELD: agribusiness complex of cereal-processing industry and food-processing industry. SUBSTANCE: method involves forming aero-grain mixture from grain material and air flow by exposing grain material to centrifugal-gravitational field created by rotating solid impermeable feeding shells and rotating perforated impermeable cylindrical surface concentrically set inside separating chamber; separating grain material and discharging cleaned grain, small-size and light fractions in air space of separating chamber on perforated cylindrical surface by exposing grain material to pneumatic pulses delivered by means of system providing creation of directed controlled air flows discharged from flexible reinforced member with openings in its side surface. Flexible reinforced member is arranged concentrically inside rotating perforated cylindrical surface so that air flow is fed therein. Cleaned grain is discharged by urging it downward over inner side of rotating cylindrical surface. Small-size fraction is passed through openings in cylindrical surface and discharged by urging it downward over outer side of said surface and inner surface of separating chamber case. Light fraction is discharged by sucking of air from outer side of perforated cylindrical surface. Exposing of grain material to centrifugal-gravitational field provides controlled dosing of grain material by altering ratio of rotational speeds of impermeable feeding shells and perforated cylindrical surface and direction of rotation thereof. Volume of separation zone between flexible reinforced member and perforated cylindrical surface is altered depending on physical-mathematical properties of grain material. Also air flow direction and speed are controlled. EFFECT: increased efficiency in separating of grain materials by changing size of discharge opening of flexible reinforced member for providing air flow streams having required characteristics, and reduced power consumption. 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к разделению зерновых материалов по комплексу физико-механических свойств и может найти применение в агропромышленном комплексе зерноперерабатывающей и пищевой отраслях промышленности.The invention relates to the separation of grain materials by a set of physical and mechanical properties and can find application in the agro-industrial complex of grain processing and food industries.

Известен способ аэромеханического разделения зерновых материалов, включающий ввод зернового материала в вертикальный канал сепарационной камеры, транспортирование в воздушном потоке, поступающем в вертикальный канал по направлению, противоположному направлению ввода зернового материала, вывод очищенного зерна вниз внутри вертикального канала и вывод легкой примеси вверх внутри вертикального канала (Птушкина Г.Е., Товбина Л.И. Высокопроизводительное оборудование мукомольных заводов. - М.: Агропромиздат, 1987, с. 28).A known method of aeromechanical separation of grain materials, including the introduction of grain material into the vertical channel of the separation chamber, transportation in the air stream entering the vertical channel in the direction opposite to the direction of the input of grain material, the output of cleaned grain down inside the vertical channel and the output of light impurities up inside the vertical channel (Ptushkina G.E., Tovbina L.I. High-performance equipment of flour mills. - M.: Agropromizdat, 1987, p. 28).

Недостатками этого способа являются низкая эффективность очистки, вызванная значительным соударением зерновок между собой и малым временем их нахождения в вертикальном воздушном канале, и высокие энергозатраты вследствие большой площади вертикального канала и скорости воздуха до 5-6 м/с.The disadvantages of this method are the low cleaning efficiency caused by the significant collision of the grains with each other and the short time spent in the vertical air channel, and high energy costs due to the large area of the vertical channel and air speed up to 5-6 m / s.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ аэромеханического разделения зерновых материалов, включающий формирование из зернового материала и воздушного потока аэрозерновой смеси, воздействие на нее аэропленкой, которую получают подачей воздушного потока на твердую криволинейную поверхность сепарационной камеры, имеющую изменяемые радиус кривизны и шероховатость, перемещая зерновой материал по твердой криволинейной поверхности сепарационной камеры, разделение зернового материала и вывод очищенного зерна, мелкой и легкой фракций в период распада аэропленки, отрыв частиц зернового материала от твердой криволинейной поверхности сепарационной камеры и их движение в безвихревом воздушном пространстве сепарационной камеры. При этом из воздушного потока создают верхнюю плоскую струю, предназначенную для приема зернового материала и подачи его на аэропленку, и нижнюю плоскую струю, предназначенную для формирования аэропленки на твердой криволинейной поверхности (патент РФ 2148441, МПК В 07 В 4/00,7/04).Closest to the proposed invention in technical essence and the achieved result (prototype) is a method of aeromechanical separation of grain materials, including the formation of a grain material and an air stream of an aerosol mixture, exposure to it with an aerofoil, which is obtained by supplying an air stream to a solid curved surface of a separation chamber having variable radius of curvature and roughness, moving the grain material along the solid curved surface of the separation chamber separation of the grain material and withdrawal of refined grain, fine and light fractions during the decay of the aerofilm, separation of particles of the grain material from the solid curved surface of the separation chamber and their movement in the vortex-free air space of the separation chamber. At the same time, an upper plane stream is created from the air stream, intended for receiving grain material and feeding it to the aerofilm, and a lower plane stream, intended for forming an aerofoil on a solid curved surface (RF patent 2148441, IPC B 07 V 4 / 00,7 / 04 )

Недостатками описанного способа аэромеханического разделения зерновых материалов являются недостаточная эффективность разделения, вызванная быстрым распадом нижней плоской струи, сложностью процесса перемещения зернового материала по твердой криволинейной поверхности и вывода очищенного зерна, мелкой и легкой фракций, а также высокие энергозатраты вследствие быстрого распада аэропленки и необходимости в повышенных затратах энергии для удержания зернового материала на аэропленке внутри сепарационной камеры. Предлагаемым изобретением решается задача повышения эффективности разделения зерновых материалов и снижения энергозатрат.The disadvantages of the described method of aeromechanical separation of grain materials are the lack of separation efficiency caused by the rapid decay of the lower plane stream, the complexity of the process of moving the grain material along a solid curved surface and the output of refined grain, fine and light fractions, as well as high energy costs due to the rapid decay of the aerofilm and the need for increased energy costs for retaining the grain material on the aerofoil inside the separation chamber. The present invention solves the problem of increasing the efficiency of separation of grain materials and reducing energy consumption.

Для достижения указанного технического результата в способе аэромеханического разделения зерновых материалов, включающем формирование из зернового материала и воздушного потока аэрозерновой смеси, разделение зернового материала и вывод очищенного зерна, мелкой и легкой фракций, причем разделение зернового материала и вывод очищенного зерна, мелкой и легкой фракций осуществляют в воздушном пространстве сепарационной камеры, согласно изобретению формирование аэрозерновой смеси производят путем воздействия на зерновой материал центробежно-гравитационным полем, образованным вращающимися твердыми непроницаемыми питающими обечайками и установленной концентрично внутри сепарационной камеры вращающейся перфорированной цилиндрической поверхностью, разделение зернового материала проводят на перфорированной цилиндрической поверхности путем пневмоимпульсного воздействия на зерновой материал системой направленных регулируемых воздушных струй, истекающих из гибкого армированного элемента с отверстиями в боковой поверхности, в который поступает воздушный поток, установленного концентрично внутри вращающейся перфорированной цилиндрической поверхности. Очищенное зерно выводят при его перемещении вниз по внутренней стороне этой поверхности. Мелкую фракцию, прошедшую через отверстия в перфорированной цилиндрической поверхности, выводят при ее перемещении вниз по наружной стороне указанной поверхности и по внутренней поверхности корпуса сепарационной камеры, а легкую фракцию выводят путем отсоса воздуха с наружной стороны перфорированной цилиндрической поверхности.To achieve the specified technical result in the method of aeromechanical separation of grain materials, including the formation of a grain material and an air stream of an aerosol mixture, the separation of grain material and the output of refined grain, fine and light fractions, and the separation of grain material and the output of refined grain, fine and light fractions in the airspace of the separation chamber, according to the invention, the formation of an aerosol mixture is produced by exposing the grain material to prices by a robotic gravitational field formed by rotating solid impermeable feeding shells and a rotating perforated cylindrical surface mounted concentrically inside the separation chamber, the grain material is separated on a perforated cylindrical surface by means of an air-pulse impact on the grain material with a system of directed adjustable air jets flowing out of a flexible reinforced element with holes in the side surface into which the air flows, mounted concentrically inside a rotating perforated cylindrical surface. The cleaned grain is removed when it is moved down the inner side of this surface. The fine fraction passing through the holes in the perforated cylindrical surface is discharged when it is moved downward along the outer side of the indicated surface and on the inner surface of the separation chamber body, and the light fraction is discharged by exhausting air from the outer side of the perforated cylindrical surface.

При воздействии на зерновой материал центробежно-гравитационным полем может быть осуществлено регулируемое дозирование зернового материала путем изменения соотношения скоростей вращения непроницаемых питающих обечаек и перфорированной цилиндрической поверхности и изменения направлений их вращения.When exposed to a grain material by a centrifugal-gravitational field, a controlled dosage of grain material can be carried out by changing the ratio of rotation speeds of impermeable feed shells and a perforated cylindrical surface and changing the directions of their rotation.

Пневмоимпульсное воздействие на зерновой материал может быть произведено системой воздушных струй, характеристики которых обеспечиваются истечением из отверстий в боковой поверхности гибкого армированного элемента. При этом изменение объема сепарационной зоны между гибким армированным элементом и перфорированной цилиндрической поверхностью осуществляют в зависимости от физико-механических свойств зернового материала.Pneumo-impulse effect on the grain material can be produced by a system of air jets, the characteristics of which are ensured by the outflow of holes in the side surface of a flexible reinforced element. Moreover, the change in the volume of the separation zone between the flexible reinforced element and the perforated cylindrical surface is carried out depending on the physicomechanical properties of the grain material.

Может быть произведено изменение направления и скорости воздушного потока для соответствующего изменения траектории движения частиц зернового материала и времени разделения зернового материла.A change in the direction and speed of the air flow can be made for a corresponding change in the trajectory of the movement of particles of the grain material and the time of separation of the grain material.

Может быть произведено изменение сечения выходного отверстия гибкого армированного элемента для получения системы воздушных струй необходимой характеристики.A change in the cross section of the outlet opening of the flexible reinforced element can be made to obtain a system of air jets of the required characteristics.

Повышение эффективности разделения зерновых материалов обеспечивается отделением очищенного зерна, мелкой и легкой фракций, отличающихся по комплексу физико-механических свойств, при взаимодействии компонентов зернового материала с воздушными струями и вращающейся перфорированной цилиндрической поверхностью вследствие формирования аэрозерновой смеси путем воздействия на зерновой материал центробежно-гравитационным полем, разделения зернового материала путем воздействия системой направленных регулируемых воздушных струй, прижимающих зерновой материал к внутренней стороне вращающейся перфорированной цилиндрической поверхности, и вывода очищенного зерна, мелкой и легкой фракций по вращающейся перфорированной цилиндрической поверхности и по внутренней поверхности корпуса сепарационной камеры. Таким образом, перемещение зернового материала и вывод не связаны с подъемом по твердой криволинейной поверхности с быстрораспадающейся аэропленкой, использующимся в способе, выбранном в качестве прототипа.Improving the separation efficiency of grain materials is ensured by the separation of refined grain, fine and light fractions, differing in a set of physical and mechanical properties, during the interaction of the components of the grain material with air jets and a rotating perforated cylindrical surface due to the formation of an aerosol mixture by exposing the grain material to a centrifugal gravity field, separation of grain material by exposure to a system of directional adjustable air jets, when imayuschih grain material to the inner side of the rotating perforated cylindrical surface and outputting the clean grain, small and light fractions on a rotary perforated cylindrical surface and the inner surface of the housing of the separation chamber. Thus, the movement of the grain material and the conclusion is not associated with the rise on a solid curved surface with a rapidly decaying aerial film used in the method selected as a prototype.

Снижение энергозатрат обусловлено пневмоимпульсным воздействием на зерновой материал системой направленных регулируемых воздушных струй и отсутствием необходимости в затратах энергии для удержания зернового материала внутри сепарационной камеры.The reduction in energy consumption is due to the pneumo-impulse effect on the grain material with a system of directional adjustable air jets and the absence of the need for energy costs to hold the grain material inside the separation chamber.

Способ аэромеханического разделения зерновых материалов поясняется чертежом, где на фиг.1 изображена схема осуществления способа аэромеханического разделения зерновых материалов, на фиг.2 - участок сечения фиг.1 по линии А-А, на фиг.3 - участок сечения фиг.1 по линии Б-Б.The method of aeromechanical separation of grain materials is illustrated in the drawing, where Fig. 1 shows a diagram of the implementation of the method of aeromechanical separation of grain materials, Fig. 2 is a sectional section of Fig. 1 along line AA, in Fig. 3 is a sectional section of Fig. 1 along the line Bb.

Дополнительно на чертеже показано следующее:Additionally, the drawing shows the following:

- сплошные линии со стрелками, обозначающие направления движения воздуха;- solid lines with arrows, indicating the direction of air movement;

- круговые линии со стрелками, обозначающие направления вращения перфорированной цилиндрической поверхности со скоростью ω₁ и направление вращения твердых непроницаемых питающих обечаек со скоростью ω₂;- circular lines with arrows indicating the direction of rotation of the perforated cylindrical surface with a speed of ω ₁ and the direction of rotation of the solid impermeable supply shells with a speed of ω ₂ ;

- пунктирные линии со стрелками, обозначающие направления перемещения зернового материала и очищенного зерна;- dashed lines with arrows, indicating the direction of movement of the grain material and the refined grain;

- линии, состоящие из точек со стрелками, обозначающие направление перемещения легкой фракции;- lines consisting of points with arrows indicating the direction of movement of the light fraction;

- штрихпунктирные линии со стрелками, обозначающие направление перемещения мелкой фракции.- dash-dotted lines with arrows, indicating the direction of movement of the small fraction.

Способ аэромеханического разделения зерновых материалов осуществляется с использованием сепарационной камеры, имеющий корпус 1. Направляющее устройство 2, установленное в корпусе 1, служит для обеспечения перемещения зернового материала 3 к сепарационной зоне. Установленные в корпусе 1 вращающиеся твердые непроницаемые питающие обечайки 4 и вращающаяся перфорированная цилиндрическая поверхность 5 предназначены для организации центробежно-гравитационного поля, а гибкий армированный элемент 6 с отверстиями в боковой поверхности - для обеспечения пневмоимпульсного воздействия истекающими из него воздушными струями на зерновой материал 3.The method of aeromechanical separation of grain materials is carried out using a separation chamber having a housing 1. The guiding device 2 installed in the housing 1 serves to ensure the movement of the grain material 3 to the separation zone. The rotating solid impermeable feeding shells 4 and the rotating perforated cylindrical surface 5 installed in the housing 1 are intended for the organization of a centrifugal-gravitational field, and the flexible reinforced element 6 with holes in the lateral surface is used to provide air-pulse action of the air jets flowing from it onto the grain material 3.

Воздушный поток поступает внутрь гибкого армированного элемента 6 через входное отверстие последнего. Выходное отверстие гибкого армированного элемента 6, оппозитное его входному отверстию, снабжено устройством 7, регулирующим интенсивность пневмоимпульсного воздействия на зерновой материал 3.The air flow enters the flexible reinforced element 6 through the inlet of the latter. The outlet of the flexible reinforced element 6, opposite to its inlet, is equipped with a device 7, which regulates the intensity of the pneumopulse effect on the grain material 3.

Способ аэромеханического разделения зерновых материалов осуществляется следующим образом. Зерновой материал 3 попадает в сепарационную зону корпуса 1 сепарационной камеры при помощи направляющего устройства 2.The method of aeromechanical separation of grain materials is as follows. Grain material 3 enters the separation zone of the housing 1 of the separation chamber using a guide device 2.

Из зернового материала 3 и воздушного потока формируют аэрозерновую смесь путем воздействия на зерновой материал 3 центробежно-гравитационным полем, образованным при вращении со скоростью ω₂ твердых непроницаемых питающих обечаек 4 и при вращении со скоростью ω₁ установленной концентрично внутри сепарационной камеры перфорированной цилиндрической поверхности 5. В период воздействия на зерновой материал 3 центробежно-гравитационным полем может быть осуществлено регулируемое дозирование зернового материала 3 путем изменения соотношения скоростей вращения непроницаемых питающих обечаек 4 и перфорированной цилиндрической поверхности 5 и изменения направлений их вращения в любую сторону.From the grain material 3 and air flow formed aerozernovuyu mixture by subjecting the cereal material 3 centrifugal gravitational field formed by the rotation at a speed ω ₂ solid impermeable feeding shells 4 and rotating at a speed ω ₁ installed concentrically inside the separating chamber a perforated cylindrical surface 5. During the period of exposure to the grain material 3 by a centrifugal-gravitational field, a controlled dosage of the grain material 3 can be carried out by changing the ratio Ia speeds impermeable feeding shells 4 and 5 of the perforated cylindrical surface and change the directions of their rotation in any direction.

Последующее разделение зернового материала 3 на очищенное зерно, мелкую и легкую фракции проводят в воздушном пространстве сепарационной камеры на перфорированной цилиндрической поверхности 5 путем пневмоимпульсного воздействия на зерновой материал 3 системой направленных регулируемых воздушных струй, истекающих из гибкого армированного элемента 6 с отверстиями в боковой поверхности, в который поступает воздушный поток, установленного концентрично внутри перфорированной цилиндрической поверхности 5. Зерновой материал 3, прижимаемый к внутренней стороне поверхности 5 как за счет центробежного поля, так и за счет нагнетающих воздушных струй, движется вниз. Пневмоимпульсное воздействие на зерновой материал 3 может быть произведено системой воздушных струй, характеристики которых обеспечиваются истечением из отверстий в боковой поверхности гибкого армированного элемента 6; при этом изменение объема сепарационной зоны между гибким армированным элементом 6 и перфорированной цилиндрической поверхностью 5 регулируют в зависимости от физико-механических свойств зернового материала 3. Может быть произведено изменение направления и скорости воздушного потока для соответствующего изменения траекторий движения частиц зернового материала 3 и времени разделения последнего. Интенсивность пневмоимпульсного воздействия можно регулировать изменением сечения выходного отверстия гибкого армированного элемента 6 устройством 7 для получения системы воздушных струй с необходимой расходной и скоростной характеристикой.The subsequent separation of the grain material 3 into refined grain, fine and light fractions is carried out in the airspace of the separation chamber on a perforated cylindrical surface 5 by means of a pneumo-pulsating action on the grain material 3 by a system of directed adjustable air jets flowing out of a flexible reinforced element 6 with holes in the side surface, in which enters an air stream installed concentrically inside the perforated cylindrical surface 5. The grain material 3 is pressed to the inner side surface 5 both due to the centrifugal field, and by the booster air jets, moves down. Pneumopulse effect on the grain material 3 can be produced by a system of air jets, the characteristics of which are provided by the expiration from the holes in the side surface of the flexible reinforced element 6; however, the change in the volume of the separation zone between the flexible reinforced element 6 and the perforated cylindrical surface 5 is controlled depending on the physicomechanical properties of the grain material 3. A change in the direction and speed of the air flow can be made for a corresponding change in the trajectories of the particles of the grain material 3 and the separation time of the latter . The intensity of the pneumatic impulse action can be controlled by changing the cross section of the outlet of the flexible reinforced element 6 by the device 7 to obtain a system of air jets with the necessary flow and speed characteristics.

Вывод очищенного зерна, мелкой и легкой фракций также осуществляют в воздушном пространстве сепарационной камеры. Очищенное зерно выводят при его перемещении вниз по внутренней стороне вращающейся перфорированной цилиндрической поверхности 5. Мелкую фракцию, прошедшую через отверстия в перфорированной цилиндрической поверхности 5, выводят при ее перемещении вниз по наружной стороне этой поверхности и по внутренней поверхности корпуса 1. Легкую фракцию выводят путем отсоса воздуха из пространства, заключенного между наружной стороной поверхности 5 и внутренней поверхностью корпуса 1 сепарационной камеры. Очищенное зерно и мелкую фракцию собирают в нижней части сепарационной камеры, а легкую фракцию - в верхней части сепарационной камеры.The withdrawal of refined grain, fine and light fractions is also carried out in the airspace of the separation chamber. The cleaned grain is removed when it is moved down along the inner side of the rotating perforated cylindrical surface 5. The fine fraction passing through the holes in the perforated cylindrical surface 5 is removed when it is moved down along the outer side of this surface and along the inner surface of the housing 1. The light fraction is removed by suction air from the space enclosed between the outer side of the surface 5 and the inner surface of the housing 1 of the separation chamber. The refined grain and fine fraction are collected in the lower part of the separation chamber, and the light fraction in the upper part of the separation chamber.

Применение предложенного способа аэромеханического разделения зерновых материалов позволяет осуществить очистку зернового материала до 95% и снизить в 2 раза энергозатраты.The application of the proposed method of aeromechanical separation of grain materials allows the purification of grain material to 95% and reduce energy consumption by 2 times.

Claims

1. The method of aeromechanical separation of grain materials, including the formation of the grain material and the air flow of the aerosol mixture, the separation of the grain material and the output of refined grain, fine and light fractions, and the separation of the material and the output of refined grain, fine and light fractions is carried out in the airspace of the separation chamber characterized in that the formation of the aerosol mixture is produced by exposing the grain material to a centrifugal-gravitational field formed by rotating solid with impermeable feeding shells and a rotating perforated cylindrical surface mounted concentrically inside the separation chamber, the grain material is separated on the perforated cylindrical surface by means of an air-pulse impact on the grain material with a system of directed adjustable air jets flowing out of a flexible reinforced element with holes in the side surface into which the air enters flow installed concentrically inside the rotating perforated of the cylindrical surface, the cleaned grain is discharged when it is moved down the inner side of the surface, the fine fraction passed through the holes in the perforated cylindrical surface is discharged when it is moved down the outer side of the surface and on the inner surface of the separation chamber body, and the light fraction is discharged by suctioning air from the outside of a perforated cylindrical surface.

2. The method of aeromechanical separation of grain materials according to claim 1, characterized in that when the centrifugal gravity field is applied to the grain material, the dosage of the grain material is controlled by changing the ratio of the rotation speeds of the impermeable feed shells and the perforated cylindrical surface and changing the directions of their rotation.

3. The method of aeromechanical separation of grain materials according to claim 1, characterized in that the pneumatic pulse effect on the grain material is produced by a system of air jets, the characteristics of which are ensured by the outflow of openings in the side surface of the flexible reinforced element, while changing the volume of the separation zone between the flexible reinforced element and perforated cylindrical surface is carried out depending on the physico-mechanical properties of the grain material.

4. The method of aeromechanical separation of grain materials according to claim 1, characterized in that they make a change in the direction and speed of the air flow for a corresponding change in the trajectory of particles of the grain material and the time of separation of the grain material.

5. The method of aeromechanical separation of grain materials according to claim 1, characterized in that the outlet cross section of the flexible reinforced element is changed to obtain a system of air jets of the required characteristics.