UA124429U - Пристрій для очищення та сепарації сипучої суміші - Google Patents

Abstract

Пристрій для очищення та сепарації сипучої суміші містить завантажувальний бункер та обертовий барабан, встановлений під кутом до горизонту, під яким розташовані збірники фракції, а також всередині барабана встановлені на валу обертові радіальні суцільні за довжиною барабана лопатки, щітки, встановлені зовні барабана, який вкритий кожухом, поділеним перегородками на сектори за довжиною. Барабан виконаний у вигляді пружини, зовні якої розташовані ребра жорсткості з механічними засобами примусового розтягнення пружини на окремих ділянках.

Description

Корисна модель належить до пристроїв для очищення і сепарування сипучих матеріалів та може бути використана, переважно, у сільському господарстві у сепараторах для очищення з одночасним сортуванням насіння злакових, трав'янистих та інших сільськогосподарських культур, на елеваторах, селекційних станціях, у фермерських господарствах, у мукомельному і комбікормовому виробництві, а також у хімічній, вугільній та інших галузях промисловості.

З рівня техніки відомий пристрій для сепарації сипучих сумішей, виконаний у вигляді горизонтально встановленого обертового решітного барабана з автономним приводом.

Всередині барабана розташований під кутом обертовий ротор з бичами М-подібної або трикутної форми, які розташовані рядами, причому вісь симетрії бичів розташована під гострим кутом до поздовжньої осі барабана. Пристрій працює наступним чином: зернову суміш (купу) завантажують у бункер, звідки вона гравітаційно подається в обертовий решітний барабан. В цьому барабані зерно піддається механічному впливу за допомогою обертових бичів, які його перемішують та пересувають поздовж обертового решітного барабана. Дрібні фракції просипаються крізь решітний барабан та збираються у перший приймач. Решта (крупна фракція) зернового матеріалу залишається у барабані та, пересуваючись поздовж обертовими бичами, потрапляє до його краю, а звідси - у другий приймач |див. авт. св. СРСР Мо 1165495 з класу ВО7В 1/22 опубліковане 07.07.1985 року у Бюл. Мо 25).

Основним недоліком відомого пристрою є невдосконаленість конструкції, яка обумовлена, принаймні, двома факторами. По-перше, через горизонтальне розташування обертового барабана, він нездатний самостійно (гравітаційно) пересувати зернову суміш поздовж своєї внутрішньої поверхні, тому в конструкцію вимушено ввести додатковий засіб для виконання цієї дії. По-друге, він нездатний очищувати сипучу суміш від небажаних домішок, оскільки в його конструкції не передбачено відповідних засобів.

Відомий також пристрій для сепарації сипучої суміші, який містить завантажувальний бункер та обертовий решітний барабан з круглими отворами, встановлений під кутом до горизонту, під яким розташований збірник дрібної фракції, а під похилим торцем барабана розташований збірник крупної фракції, а також всередині барабана встановлені на валу рядами за його довжиною обертові лопатки з пружного матеріалу, які у діаметральному перерізі мають 5- подібну форму, причому величина зазору між кінцями лопаток та внутрішньою поверхнею

Зо барабана зменшується у напрямі від завантажувального бункера. До того ж величина відстані між лопатками у кожному ряду перевищує величину діаметра отворів у решітці барабана. Цей пристрій працює наступним чином: зернову суміш (купу) завантажують у бункер з подальшим гравітаційним подаванням часток суміші з нього у похилений обертовий решітний барабан, в якому суміш, під час повільного обертання барабана, гравітаційно пересувається поздовж нього, а також на суміш механічно впливають обертовими лопатками для вилучення крупних фракцій з метою запобігання забиття ними отворів у решітці барабана. Дрібні фракції матеріалу, просипаючись крізь решітку барабана, потрапляють у відповідний збірник дрібних фракцій, який розташований під барабаном, а крупні фракції збираються у другий збірник фракцій, який розташований під похиленим торцем барабана. Пристрій для реалізації цього способу сепарації сипучої суміші (див. пат. Російської Федерації Мо 2130343 з класу ВО7В 1/24 опублікований 20.05.1999 року).

Основним недоліком відомого пристрою для сепарування сипучої суміші є технічна невдосконаленість його конструкції, що обумовлено неможливістю розділяти ним зернову суміш на більшу кількість фракцій ніж дві (барабан за всією своєю довжиною вилучає лише одну фракцію, а друга фракція утворюється автоматично на виході з барабана), очищати зернові суміш від домішок, низька продуктивність, через неможливість використати більшої частини робочої поверхні решітного барабана у процесі сепарування суміші - не більше 15-20 95 оскільки барабан обертається досить повільно, тому зернова маса, яка в ньому знаходиться, під дією сил гравітації встигає зсуватися донизу барабана.

Найбільш близьким за своєю суттю та ефекту, що досягається, і який приймається за прототип, є пристрій для очищення та сепарації сипучої суміші конструктивна суть якого полягає у наступному.

Пристрій для очищення та сепарації сипучої суміші, який містить завантажувальний бункер та обертовий решітний барабан з отворами, встановлений під кутом до горизонту, під яким розташовані збірники фракції а також всередині барабана встановлені на валу обертові лопатки з зазором між кінцями лопаток та поверхнею барабана. Поверхня барабана поділена на ділянки з отворами різного калібру, що збільшуються за довжиною барабана у напрямку від завантажувального бункера, причому отвори можуть бути як круглими, так й щілинними, або іншої форми, у залежності від виду суміші, що сепарується. Під барабаном розташована бо відповідна до кількості ділянок з різними отворами у барабані кількість збірників фракцій, а також лопатки виконані суцільними за довжиною барабана та встановлені радіально від вала їх обертання, а зовні барабана встановлені щітки для очищення отворів у барабані. Сам барабан зовні вкритий кожухом, поділеним перегородками на сектори за довжиною, причому розмір цих секторів відповідає розміру ділянок з різними отворами у барабані. Цей пристрій працює наступним чином: зернову суміш (купу) завантажують у бункер з подальшим гравітаційним подаванням часток суміші з нього у похилений обертовий решітний барабан з різними за його довжиною отворами, в якому суміш під час обертання барабана пересувається поздовж нього, а також на суміш механічно впливають обертовими лопатками. При цьому сипучу суміш швидкообертовим рухом барабана рівномірно розподіляють за всією циліндричною його поверхнею з утворенням двошарової структури, причому нижній статичний шар суміші примусово притискають безпосередньо до внутрішній поверхні барабана відцентровими силами, а у верхньому шарі механічним впливом обертових лопаток утворюють псевдо-кип'ячу структуру з одночасним гравітаційним зсувом цієї частини шару суміші поздовж барабана та з частково-поступовим переводом у нижній статичний шар віддентровими силами, а також кожну фракцію від сепарованого матеріалу спрямовують у відповідні збірники фракцій обмежувачами, що огинають зовні барабан, а отвори у решітному барабані очищують від застряглих в них зернин нерухомою щіткою |див. патент України Мо 94916 з класу ВО7В 1/14 опублікований 10.12.2014 року в Бюл. Мо 231.

Основним недоліком відомого пристрою, який застосований для реалізації відомого способу очищення і сепарування сипучої суміші, є технічна невдосконаленість його конструкції, зокрема барабана, оскільки його сітчаста поверхня утворена отворами, між якими є перемички, які обмежують перепускну можливість барабана. Оскільки решітка обертового барабана утворена отворами, то між ними обов'язково повинні бути перемички, причому достатньо широкі (міцні) щоб барабан не втратив своєї загальної жорсткості, коли в ньому знаходиться зернова маса.

Таким чином, перемички між отворами займають досить велику загальну площу поверхні барабана, сумірну з площею, яку займають отвори. Проте, завдяки саме тільки отворам відбувається процес розділення зернової суміші на окремі фракції, а перемички в цьому процесі взагалі не приймають участі, навпаки, займаючи певну площу на поверхні барабана, природно, уповільнюють процес розділення зернової маси на фракції та саме так знижують ефективність

Зо цього процесу. Але від них (перемичок) позбавитися не уявляється можливим, оскільки завдяки ним й утворюється в барабані решітка.

Другим недоліком відомого пристрою є, знову-таки, технічна невдосконаленість барабана, оскільки розміри отворів в ньому змінюються за довжиною дискретно. Це обмежує технічні можливості такого барабана через неможливість змінити розмір отворів, якщо в цьому виникає необхідність, наприклад, при переході на нову культуру або додати ще декілька фракцій. Через цю обставину, власнику такого пристрою-сепаратора треба мати стільки барабанів з різними отворами (за розмірами), скільки культур він планує сепарувати.

В основу корисної моделі поставлена задача розширення функціонально-технічних можливостей пристрою з одночасним підвищенням продуктивності, ефективності та якості процесу очищення і сепарування сипучої суміші шляхом максимального збільшення перепускної можливості барабану та можливості плавної зміни розмірів отворів для проходження зернин за рахунок принципової зміни конструкції барабана.

Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для реалізації очищення та сепарації сипучої суміші, який містить завантажувальний бункер та обертовий барабан, встановлений під кутом до горизонту, під яким розташовані збірники фракції, а також всередині барабана встановлені на валу обертові радіальні суцільні за довжиною барабана лопатки, щітки, встановлені зовні барабана, який зовні вкритий кожухом, поділеним перегородками на сектори за довжиною, згідно з пропозицією, барабан виконаний у вигляді пружини, зовні якої розташовані ребра жорсткості з механічними засобами примусового розтягнення пружини на окремих ділянках. Як варіант виконання, всередині пружинного барабана може бути розташовані аналогічні барабани - один чи більше - в залежності від технологічної потреби.

Завдяки виконанню барабана у вигляді пружини, зерновий матеріал потрапляє у відповідні збірники фракцій через суцільні щілини, що виникають між витками пружини, та саме так максимально збільшується перепускна можливість барабана. За суттю, барабан - це суцільна гвинтова щілина, розділена перегородками - тілом витків, що утворюють саму пружину.

Доцільно використовувати пружину з плоскими (стрічковими) витками, хоча й необов'язково, проте сам такий вид пружини дозволяє максимально збільшити площу щілин на фоні максимального зменшення площі витків - "перемичок" між витками щілини. Можна використати пружину, намотану з тонкого дроту, що також дозволяє досягти такого ж ефекту. Завдяки 60 наявності зовнішніх ребер, барабан, незважаючи на пружинну конструкцію, стає досить жорстким, що виключає його деформування при швидкообертовому русі та завантаженні зерновим матеріалом. Як ребра жорсткості можуть використовуватися металеві стрічки чи прутки тощо - значення немає. Зрозуміло, замість звичайних ребер жорсткості, може бути застосований будь-який інший відомий механізм надання додаткової жорсткості пружинному барабану - це значення немає. Завдяки наявності засобів механічного примусового розтягнення витків пружини, барабан може налаштовуватися на будь-який розмір зернин, а отже, стає універсальним. Як такі механізми можуть бути використані будь-які відомі затискачі. Завдяки розташуванню в пружинному барабані ще декількох барабанів, кожний з них може мати особистий розмір щілин та саме так відбирати тільки одну певну фракцію, решту зерна спрямовувати на інші барабани, або, якщо використовувати барабани з однаковими щілинами - процес сепарування можна ніби повторювати, пропускаючи зернову масу через декілька барабанів, та саме так збільшуючи якість кінцевого продукту.

Отже, уся сукупність суттєвих ознак, отриманих завдяки принциповій зміні конструкції барабана з решітної на пружинну, яка, в свою чергу, дозволяє змінювати ширину щілини без обмежень та гранично збільшити перепускну можливість барабана, дозволяє якісно очищати та сепарувати сипучу суміш з постійною та максимально високою продуктивністю на фоні вагомого спрощення конструкції та універсальності пристрою, тобто досягти технічного результату, сформульованого у постановці задачі.

Подальша суть запропонованого технічного рішення пояснюється спільно з ілюстративним матеріалом, на якому зображено наступне: Фіг. 1 - запропонований пристрій під час очищення та сепарації сипучої суміші, вигляд збоку, розріз; Фіг. 2 - те ж саме, вигляд з торця, переріз; Фіг.

З - запропонований пристрій з подвійним барабаном, вигляд збоку, розріз; Фіг. 4 - фрагмент пружинного барабана з ребром жорсткості та механізмом примусового розтягнення пружини (затискачем), вигляд в плані; Фіг. 5 - принципова схема роботи пружинного барабана.

Запропонований пристрій для очищення та сепарування сипучої суміші містить завантажувальний бункер 1 та обертовий барабан 2, встановлений під кутом а до горизонту, що забезпечує можливість гравітаційного пересування зернової маси поздовж барабана. Тіло барабана 2 виконано у вигляді пружини, зазори З між витками 4 виконують функцію щілин, через які відбувається процес розділення зернової маси на окремі фракції. Пружинна

Зо конструкція барабана, завдяки спіральній навивці витків також гарантує гравітаційне пересування зернової маси поздовж барабана, забезпечуючи безперервність процесу розподілення зернової маси всередині барабана та її просування до його торця. Зовні барабана 2 встановлені поздовжні ребра 5 жорсткості, які запобігають деформації барабана 2 при його завантаженні зерновим матеріалом (пружини, за своє природою) мають низьку жорсткість на згинання), а отже, стабілізують розмір зазорів З між витками 4 (проте, якщо для виготовлення пружини використаний достатньо жорсткий матеріал, потреба у ребрах відпадає). На ребрах 5 встановлені механічні пересувні затискачі б, за допомогою яких можна примусово локально розсовувати витки 4 пружини на якійсь ділянці, та саме так змінювати ширину зазорів З для проходження крізь них зернин відповідної фракції. За допомогою затискачів б поверхня пружинного барабана 2 поділена на ділянки А, Б, В, Г (як приклад, ділянок може бути й більше у залежності від задач сепарування) з зазорами З різної ширини, що збільшується за довжиною барабана 2 у напрямку від завантажувального бункера 1. Таке конструктивне виконання робочої поверхні барабана 2 забезпечує можливість виділення із суміші декілька фракцій, та саме так розширити функціональні можливості пристрою. Зазори З утворюють безперервні гвинтові щілини. Таке конструктивне виконання щілин у барабані 2 дозволяє сепарувати будь-які матеріали та саме так розширити область використання пристрою, а також максимально збільшити його перепускну можливість (витки пружини виконують лише роль перегородок між щілинами). Під барабаном 2 розташовані збірники 7 фракцій від сепарованого матеріалу, кількість яких відповідає кількості ділянок А, Б, В, Г у барабані 2. Перший збірник 7 фракцій (розташований з боку завантажувального бункера 1) може використовуватися для збирання пилоподібних та дрібних домішок, решта - для збирання різних фракцій матеріалу. Під похилим торцем (на виході) барабана 2 розташований останній збірник 7 для збирання крупних домішок, а також довгастих домішок рослинного походження. Таке конструктивне виконання збірників 7 дозволяє очищати сипучу суміш від небажаних домішок будь-якого розміру та походження.

Всередині барабана 2 встановлені на валу за його довжиною обертові лопатки 8. Кінці лопаток 8 знаходяться над поверхнею барабана 2 з зазором. Таке конструктивне рішення дозволяє здійснювати механічний вплив на сипучий матеріал без його пошкодження та травмування при швидкообертовому русі барабана 2. Зовні барабан 2 вкритий кожухом 9, який поділений перегородками 10 (обмежувачами) на сектори, розмір яких відповідає розміру ділянок А, Б, В, Г.

Зовні барабана 2 встановлені щітки 11 для очищення зазорів З у барабані 2 від застряглих в них зернин.

Запропонований пристрій для очищення та сепарування сипучої суміші працює в такий спосіб.

Сипучу суміш (зернову купу), що підлягає сепаруванню, завантажують у бункер 1, з якого вона гравітаційно подається у порожнину швидкообертового пружинного барабана 2. Під час швидкого обертання барабана 2 сипуча суміш одразу розподіляється рівномірним шаром за всім діаметром барабана 2, притискаючись до його поверхні віддентровими силами, що виникають при високій швидкості обертання барабана 2. Сипучий матеріал, в залежності від розміру часток, проникає у зазори З відповідної ширини, з яких потрапляє у збірники 7 фракцій.

Розсипанню від сепарованого матеріалу навколо пристрою запобігає кожух 9, а перемішування фракцій між собою запобігають перегородки 10. Решта сипучого матеріалу, що залишилася у барабані 2, особливо його верхній шар, піддається механічної дії лопаток 8, які інтенсивно перемішують його, в результаті чого в цьому шарі виникає ефект псевдо кип'ячої суміші. Це, по- перше, запобігає утворенню статичних зводів з сипучої суміші за діаметром, по-друге, забезпечує гравітаційне пересування суміші поздовж барабана 2, завдяки його на кут а у напрямку від бункера 1, по-третє, у псевдо кип'ячому шарі частки матеріалу багаторазово переорієнтуються у просторі, що сприяє їх проникненню у зазори З барабана 2, що сприяє, у підсумку, підвищенню ефективності процесу сепарування та продуктивності пристрою. При цьому сипуча суміш потрапляє почергово на ділянки А, Б, В, Г, нижня його частина притискається до поверхні барабана 2 та розділяється на фракції, решта залишається перебувати у псевдо кип'ячому стані. Загальний шар сипучої суміші поступово зменшується, та при кінці барабана 2 зникає, залишаючи на виході барабана 2 тільки крупні та довгасті домішки, які сходять з барабану 2 та гравітаційно потрапляють у останній збірник 7. Зовні зазори З барабана 2 контактують з щітками 11 (очищувачами) та очищуються від заклинених та застряглих в них частках матеріалу. Такому очищенню зазори З частково піддаються й з середини барабана 2, оскільки псевдо кип'ячий шар сипучого матеріалу перебуваючи у рухомому (підкиданому) стані віддентровими силами частково пересувається радіально та механічно впливає на заклинені у зазорах З частки, поштовхуючи їх через них або повертаючи їх у барабан 2.

Таким чином, у запропонованому пристрої, завдяки внесенню відповідних конструктивних змін у барабан, відбувається новий максимально продуктивний процес одночасного очищення та сепарації сипучої суміші.

Суттєва відмінність об'єкта, що заявляється, від раніше відомих, полягає в тому, що барабан пристрою виконаний у вигляді пружини, зазори між витками якої виконують функцію безперервних гвинтових щілин зі змінною шириною за її довжиною, яку можна регулювати затискачами. Вказані відмінності, у сукупності, дозволяють максимально збільшити ту частину поверхні барабану, через яку відбувається процес очищення та сепарування суміші з підвищенням якості кінцевого продукту та можливістю поступової чи дискретної зміни ширини щілин, що дозволяє один барабан використовувати для різних задач і для різних культур.

Жодний з відомих пристроїв для очищення і сепарування сипучої суміші не можуть водночас володіти всіма перерахованими властивостями, оскільки взагалі не мають у своєму складі всієї сукупності суттєвих ознак, притаманних запропонованому технічному рішенню.

Запропоноване технічне рішення перевірено на практиці. Запропонований пристрій для очищення і одночасної сепарації сипучої суміші не містить у своєму складі конструктивних елементів, деталей, кінематичних схем та вузлів, які неможливо було б відтворити на сучасному етапі розвитку науки і техніки, зокрема, в галузі сільськогосподарського машинобудування, а отже вважається таким, що відповідає критерію "промислова придатність" оскільки може бути реально виготовленим та реалізованим у сепараторах для сепарації зерна та насіння злакових культур.

У відомих джерелах патентної, науково-технічної та іншої інформації не виявлено аналогічних чи подібних технічних рішень, які б містили у своєму складі сукупність суттєвих ознак, притаманних запропонованому пристрою для очищення і сепарації сипучих матеріалів, тому запропонований технічний об'єкт вважається таким, що відповідає критерію "новизна".

До технічних переваг запропонованого технічного рішення, в порівнянні з прототипом, можна віднести наступне: максимальне підвищення продуктивності процесу очищення за сепарування сипучої суміші за рахунок виконання барабана у вигляд нескінченої суцільної щілини, а не "дірчастим", що дозволяє гранично збільшити перепускну можливість барабана;

спрощення конструкції та технології виготовлення барабана завдяки використання для нього пружини; універсальність пристрою за рахунок можливості зміни ширини щілин між витками пружини.

Економічний ефект від впровадження запропонованого технічного рішення, у порівнянні з використанням прототипу, отримують за рахунок підвищення якості готового продукту, продуктивності та універсальності пристрою, а також за рахунок зниження вартості обладнання для досягнення такого ж ефекту, але за допомогою традиційних сепараторів.

Соціальний ефект від впровадження запропонованого технічного рішення, у порівнянні з використанням прототипу, отримують за рахунок підвищення культури виробництва внаслідок запобігання запиленості та засмічення зони роботи пристрою.

Після опису запропонованого технічного рішення фахівцям у даній галузі знань повинно бути наочним, що все вищеописане є лише ілюстративним, а не обмежувальним, будучи представленим даним прикладом. Численні можливі варіанти реалізації запропонованого технічного рішення, зокрема, пружин, затискачів, ребер жорсткості, приводів обертання тощо, можуть змінюватися в залежності від характеристик сипучої суміші, сфери застосування пропозиції, поставлених задач, бажаних розмірів виробництва тощо, та, зрозуміло, знаходяться в межах одного із звичайних і природних підходів в даній області знань і розглядаються такими, що знаходяться в межах об'єму запропонованого технічного рішення.

Квінтесенцією запропонованого технічного рішення є те, що пристрій має барабан, виконаний у вигляді пружини, зазори між витками якої забезпечують розділення зернової суміші на бажані фракції, причому розмір, зокрема, ширину, цих зазорів можна локально примусово змінювати, і саме ці обставини дозволили надбати запропонованому пристрою для очищення і сепарації вище перераховані та інші переваги. Використання лише окремих запропонованих конструктивних удосконалень, природно, обмежує спектр переваг, перерахованих вище, і не можуть вважатися новими техніко-технологічними рішеннями в даній галузі знань, оскільки інші, подібні описаним пристрою для очищення і сепарування сипучої суміші, вже не вимагатимуть будь-якого творчого підходу від конструкторів і інженерів, і не можуть вважатися результатами їх творчої діяльності або новими об'єктами інтелектуальної власності, відповідно до чинного законодавства.

Коо)

Claims (2)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Пристрій для очищення та сепарації сипучої суміші, що містить завантажувальний бункер та обертовий барабан, встановлений під кутом до горизонту, під яким розташовані збірники 35 фракції, а також всередині барабана встановлені на валу обертові радіальні суцільні за довжиною барабана лопатки, щітки, встановлені зовні барабана, який вкритий кожухом, поділеним перегородками на сектори за довжиною, який відрізняється тим, що барабан виконаний у вигляді пружини, зовні якої розташовані ребра жорсткості з механічними засобами примусового розтягнення пружини на окремих ділянках. 40

2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що всередині пружинного барабана розташовані додаткові один чи декілька барабанів аналогічної конструкції.