UA124430U - Спосіб очищення та сепарації сипучої суміші - Google Patents

Abstract

Спосіб очищення та сепарації сипучої суміші, при якому зернову суміш (купу) завантажують у бункер з подальшим гравітаційним подаванням часток суміші з нього у похилений обертовий барабан, в якому суміш під час швидкообертового руху барабана пересувають поздовж нього та рівномірно розподіляють за всією циліндричною його поверхнею з утворенням двошарової структури, притискаючи нижній статичний шар суміші безпосередньо до внутрішньої поверхні барабана відцентровими силами, а у верхньому шарі механічним впливом обертових лопаток утворюють псевдокип'ячу структуру з одночасним гравітаційним зсувом цієї частини шару суміші поздовж барабана та з частково-поступовим переводом у нижній статичний шар відцентровими силами, а також кожну фракцію відсепарованого матеріалу спрямовують у відповідні збірники фракцій обмежувачами, що огинають разом з кожухом зовні барабан. Зернову суміш у барабані спрямовують у безперервні гвинтові нескінченні щілини, ширину яких, в залежності від технологічного завдання, поступово чи дискретно змінюють за довжиною барабана, виконаного у вигляді пружини.

Description

Корисна модель належить до процесів очищення і сепарування сипучих матеріалів та може бути використана переважно у сільському господарстві 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 спосіб сепарації сипучих сумішей, при якому зернову суміш (купу) завантажують у бункер, звідки вона гравітаційно подається в обертовий горизонтально розташований решітний барабан. В цьому барабані зерно піддається механічному впливу за допомогою обертових бичів М-подібної або трикутної форми, встановлених рядами на обертовому роторі, 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 25І.

Основним недоліком відомого способу є обмеженість його функціональних можливостей.

Наявність цього недоліку пояснюється тим, що при реалізації даного способу, зернова суміш не очищується від домішок, лише розділяється на окремі фракції. Тому в першому приймачі опиняється дрібна фракція разом з дрібними домішками, а у другому приймачі опиняється крупна фракція разом з крупними домішками, що не дозволяє отримувати якісний кінцевий продукт: дедалі його треба піддавати очищенню. Крім того, через горизонтальне розташування обертового барабана, він нездатний самостійно (гравітаційно) пересувати зернову суміш поздовж своєї внутрішньої поверхні, тому в його конструкцію вимушено ввести додатковий засіб для виконання цієї дії.

Відомий також спосіб сепарації сипучої суміші, при якому 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 5- подібної у перерізі форми для вилучення крупних фракцій з метою запобігання забиття ними

Зо 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 |див. пат. Російської Федерації Мо 2130343 з класу ВО7В 1/24 опублікований 20.05.1999 року).

Основним недоліком відомого способу сепарування сипучої суміші є низька ефективність процесу, що обумовлено лише частковим використанням робочої (сітчастої) поверхні барабана - 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. Саме на цій ділянці барабана й відбувається процес сепарування, а решта робочої поверхні за діаметром барабана залишається вільною від зернової маси, а отже, робоча поверхня решітного барабана, загалом, використовується неефективно. Крім того, недоліком відомого способу сепарування сипучої суміші є низька якість кінцевого продукту, отриманого після процесу сепарування. Наявність цього недоліку обумовлюється тим, що зернова суміш в процесі сепарування не очищується від домішок. Отже, як і у попередньому аналогу, у кожному з двох збірниках фракцій, разом з відсепарованим матеріалом, будуть знаходитися й домішки відповідних розмірів: в одному - дрібні, а в другому - крупні. Також недоліком відомого способу сепарування сипучої суміші є обмеженість техніко-технологічних можливостей, зокрема розділення сипучого матеріалу лише на дві фракції (барабан за всією своєю довжиною вилучає лише одну фракцію, а друга фракція утворюється автоматично на виході з барабана), хоча, наприклад, у сільському господарстві, для якого, власно кажучи, й розроблений цей спосіб, зазвичай, потрібна більша кількість фракцій: селекційне зерно, товарне, продовольче, годувальне для худоби тощо.

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

Спосіб очищення та сепарації сипучої суміші, при якому 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 60 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 внутрішньої поверхні барабана відцентровими силами, а у верхньому шарі механічним впливом обертових лопаток утворюють псевдокип'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 відсепарованого 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 94917 з класу ВО7В 1/14 опублікований 10.12.2014 року в Бюл. Мо 231.

Основним недоліком відомого способу очищення та сепарування сипучої суміші є низька ефективність процесу, що обумовлено обмеженістю перепускною можливості самого 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 цього процесу. Але від них (перемичок) позбавитися не уявляється можливим, оскільки завдяки ним й утворюється в барабані решітка.

Другим недоліком відомого способу очищення і сепарування сипучої суміші є дискретність процесу розділення суміші на фракції, що обумовлено наявності у барабані отворів незмінних розмірів, діаметр яких змінюється дискретно за ділянками. Якщо потрібно змінити фракційність, наприклад, додати кількість фракцій або перейти на іншу культуру, то для цього потрібно змінювати барабан на інший, з відповідними отворами для вирішення поставлених задач.

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

Зо рахунок принципової зміни конструкції барабана.

Поставлена задача вирішується тим, що у способі очищення і сепарації сипучої суміші, при якому зернову суміш (купу) завантажують у бункер з подальшим гравітаційним подаванням часток суміші з нього у похилений обертовий барабан, в якому суміш під час швидкообертового руху барабана пересувають поздовж нього та рівномірно розподіляють за всією циліндричною його поверхнею з утворенням двошарової структури, притискаючи нижній статичний шар суміші безпосередньо до внутрішньої поверхні барабана відцдентровими силами, а у верхньому шарі механічним впливом обертових лопаток утворюють псевдокип'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, згідно з пропозицією, зернову суміш у барабані спрямовують у безперервні гвинтові нескінченні щілини, ширину яких, в залежності від технологічного завдання, поступово чи дискретно змінюють за довжиною барабана, який виконаний у вигляді пружини.

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 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 бо універсальним. За такі механізми можуть бути використані будь-які відомі затискачі. Можна в пружинному барабані розташувати ще декілька 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.

Суть корисної моделі пояснюють креслення.

На 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.

Пристрій для реалізації запропонованого способу очищення та сепарування сипучої суміші містить завантажувальний бункер 1 та обертовий барабан 2, встановлений під кутом с 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 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

Зо встановлені механічні пересувні затискачі 6, 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 спосіб очищення та сепарування сипучої суміші здійснюється за допомогою вищеописаного пристрою наступним чином.

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 бо 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 відсепарованого 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 псевдокип'ячої суміші. Це, по- перше, запобігає утворенню статичних зводів з сипучої суміші за діаметром, по-друге, забезпечує гравітаційне пересування суміші поздовж барабана 2, завдяки йому на кут с у напрямку від бункера 1, по-третє, у псевдокип'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 псевдокип'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 барабана 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 часток матеріалу. Такому очищенню зазори З частково піддаються й зсередини барабана 2, оскільки псевдокип'ячий шар сипучого матеріалу перебуваючи у рухомому (підкиданому) стані віддентровими силами частково пересувається радіально та механічно впливає на заклинені у зазорах З зернини, поштовхуючи їх через них або повертаючи їх у барабан 2.

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

Суттєва відмінність об'єкту, що заявляється, від раніше відомих, полягає в тому, що барабан 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

Зо барабана, 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 способів очищення і сепарування зернової суміші не може водночас мати всі перераховані властивості, оскільки взагалі не мають у своєму складі всієї сукупності суттєвих ознак, притаманних запропонованому технічному рішенню.

Запропоноване технічне рішення перевірене на практиці. Запропонований спосіб очищення і одночасної сепарації сипучої суміші не містить у своєму складі технологічних операцій чи режимів обробки, 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 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 способу очищення і сепарації сипучих матеріалів, тому запропонований технічний об'єкт вважається таким, що відповідає критерію «новизна».

До технічних переваг запропонованого технічного рішення, у 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 способу за рахунок можливості зміни ширини щілин між витками пружини.

Економічний ефект від впровадження запропонованого технічного рішення, у порівнянні з використанням прототипа, отримують за рахунок підвищення якості готового продукту, продуктивності та універсальності способу, 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 прототипа, отримують за рахунок підвищення культури виробництва внаслідок бо запобігання запиленості та засмічення зони сепарації зернової суміші.

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, режимів обертання барабана, 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 способу очищення і сепарації вищепераховані та інші переваги. Використання лише окремих запропонованих технологічних удосконалень, природно, обмежує спектр переваг, перерахованих вище, і не можуть вважатися новими техніко-технологічними рішеннями в даній галузі знань, оскільки інші, подібні описаним способу очищення і сепарування сипучої суміші, вже не вимагатимуть будь- якого творчого підходу від конструкторів і інженерів, ії не можуть вважатися результатами їх творчої діяльності або новими об'єктами інтелектуальної власності, відповідно до чинного законодавства.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб очищення та сепарації сипучої суміші, при якому зернову суміш (купу) завантажують у бункер з подальшим гравітаційним подаванням часток суміші з нього у похилений обертовий 25 барабан, в якому суміш під час швидкообертового руху барабана пересувають поздовж нього та рівномірно розподіляють за всією циліндричною його поверхнею з утворенням двошарової структури, притискаючи нижній статичний шар суміші безпосередньо до внутрішньої поверхні барабана відцентровими силами, а у верхньому шарі механічним впливом обертових лопаток утворюють псевдокип'ячу структуру з одночасним гравітаційним зсувом цієї частини шару Зо 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 разом з кожухом зовні барабан, який відрізняється тим, що зернову суміш у барабані спрямовують у безперервні гвинтові нескінченні щілини, ширину яких, в залежності від технологічного завдання, поступово чи 35 дискретно змінюють за довжиною барабана, виконаного у вигляді пружини.