UA94917U - 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 частинок суміші з нього у похилений обертовий решітний барабан, в якому суміш під час обертання барабана пересувається поздовж його, а також на суміш механічно впливають обертовими лопатками. Крім цього, сипучу суміш швидкообертальним рухом барабана рівномірно розподіляють за всією циліндричною його поверхні 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 псевдокиплячу 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 зовні барабан, а отвори у решітному барабані очищують від застряглих в них зернин нерухомою щіткою.

Description

Корисна модель належить до способів очищення і сепарування сипучих матеріалів та може бути використана, переважно, у сільському господарстві для очищення з одночасним сортування 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 очищення зернових матеріалів, при якому зернову суміш (купу) завантажують у бункер, звідки вона гравітаційно подається в перший по ходу обертовий решітний барабан. В цьому барабані зерно піддається механічному впливу за допомогою швидкообертового шнека, який його інтенсивно перемішує та звільніє від дрібних домішок і транспортує у осьовому напрямі до другого обертового решітного барабана. У цьому барабані на зернова маса знов піддається механічному впливу, але вже за допомогою спірального шнеку, який повільно обертається у протилежному від обертання барабана напрямі, і пересуває зернову масу поздовж поверхні барабана без її перемішування. У другому барабані зерно просипається крізь решітку у приймач, а крупні домішки залишаються в барабані та пересуваються спіральним шнеком до його краю |див. авт. св. СРСР Мо 82026 з класу ВО7В 1/24 від 30.03.1949 року).

Основним недоліком відомого способу є обмеженість його функціональних можливостей.

Наявність цього недоліку пояснюється тим, що при реалізації даного способу, зернова суміш тільки очищується від домішок і не розділяється на окремі фракції.

Цих недоліків позбавлений спосіб сепарації сипучих сумішей, при якому 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 способу є обмеженість його функціональних можливостей.

Наявність цього недоліку пояснюється тим, що при реалізації даного способу, зернова суміш не

Зо 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.

Найбільш близьким за своєю суттю та ефекту, що досягається, і який приймаються за

З5 прототип, є 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 барабану, гравітаційно пересувається поздовж його, а також на суміш механічно впливають обертовими лопатками для вилучення крупних фракцій з метою запобігання забиття ними отворів у решітці барабана.

Дрібні порції матеріалу, просипаючись крізь решітку барабана, потрапляють у 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 9о оскільки барабан обертається досить повільно, а отже зернова маса, яка в ньому знаходиться, під дією сил гравітації, встигає зсуватися донизу. Саме на цій ділянці барабана й відбувається процес сепарування, а решта робочої поверхні барабана залишається вільною, а отже, робоча поверхня решітного барабана використовується неефективно.

Другим недоліком відомого способу сепарування сипучої суміші є поступово зниження продуктивності процесу сепарування. Наявність цього недоліку пояснюється тим, що через пружність та 5-подібність обертових лопаток, вони не здатні вилучати зернини перехідних фракцій, які заклинюються у отворах, а засобу примусового очищення від таких застряглих зернин у складі пристрою не передбачено. Тому, в процесі безперервної сепарації, загальна частка таких "неробочих" отворів поступово буде збільшуватися, що, у підсумку, приводить до поступового зниження ефективності процесу сепарування.

Третім 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. Тому, 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.

Четвертим 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 барабану), 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.

В основу корисної моделі поставлено задачу розширення функціонально-технічних можливостей з одночасним підвищенням продуктивності, ефективності та якості процесу сепарування сипучої суміші шляхом її рівномірного розподілу по всієї решітної поверхні барабана за всім діаметром з одночасним утворенням в барабані двошарової структури з сипкого матеріалу, внутрішня з яких має псевдокиплячу структуру з подальшим примусовим притисканням решти суміші віддентровими силами до робочої поверхні барабана, та розділення у барабані суміші на декілька фракцій за рахунок зміни режиму обертання барабана та внесення відповідних конструктивних змін у робочу поверхню обертового барабана та обертові лопатки пристрою та додання спеціального кожуху для ввкриття барабану, здатного транспортувати продукти сепарації у відповідні збірники фракцій.

Рішення поставленої задачі досягається тим, що у способі 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 обертання барабану пересувається поздовж його, а також на суміш механічно впливають обертовими лопатками, згідно пропозиції, сипучу суміш швидкообертальним рухом барабана рівномірно розподіляють за всією циліндричною його поверхні 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 псевдокиплячу 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 зо спрямовують у відповідні збірники фракцій обмежувачами, що огинають зовні барабан, а отвори у решітному барабані очищують від застряглих в них зернин нерухомою щіткою.

Завдяки рівномірному розподілу сипучої суміші за всією робочою поверхнею обертового барабана (за діаметром барабана) через швидкообертовість останнього, максимально збільшується площа решітки, що залучається до процесу сепарування, та саме так збільшується продуктивність процесу сепарування.

Завдяки зміни режиму обертання барабана виникає відцентрова сила, яка примусово притискає нижній шар матеріалу до отворів решітки барабана, що також підвищує продуктивність процесу сепарування.

Завдяки утворенню псевдокиплячого верхнього шару, в ньому не виникають зернові зводи, що дозволяє стабілізувати процес сепарування сипучої суміші. До того ж, наявність псевдокиплячого верхнього шару робить можливість сепарування суміші будь-якої вологості, навіть мокрої - злипання часток суміші між собою повністю виключається.

Завдяки використання барабана, поділено на ділянки з отворами різних розмірів, з'являється можливість розділення сипучої суміші на декілька фракцій.

Завдяки наявності щіток, що контактують зовні з поверхнею обертового барабана, відбувається автоматичне очищення отворів у решітці, що також стабілізує процес сепарування.

Зрозуміло, щітки можуть бути виконаними як нерухомими, так й обертовими - це не впливає на сутність їх функціонування.

Завдяки виконанню лопаток суцільними за довжиною барабана та розташуванню їх у

БО вигляді променів, що відходять від вала, сипучий матеріал, який сепарується, не травмується, що підвищує якість сепарування сипучої суміші, а також таке конструктивне виконання лопаток суттєво спрощує конструкцію цього обертового вузла пристрою. Зрозуміло, лопатки можуть бути виконані, як з еластичного чи пружного, так й з жорсткого матеріалу, в залежності від виду сипучої суміші.

Завдяки наявності кожуха, що огинає зовні барабан, матеріал, що пройшов крізь отвори решітки барабана, не розсипається навколо пристрою, а поділення перегородками кожуха на сектори певних розмірів, з'являється можливість автоматичного спрямування відсепарованого матеріалу у відповідні збірники фракцій без його перемішування.

Отже, уся сукупність суттєвих ознак, отриманих завдяки зміні режиму обертання барабана, бо викликаючи при цьому фізичні ефекти та додаткові сили, якісно очищати та сепарувати сипучу суміш з постійною та високою продуктивністю, тобто досягти технічного результату, сформульованого у постановці задачі.

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

Пристрій для очищення та сепарування сипучої суміші містить завантажувальний бункер 1 та обертовий решітний барабан 2, встановлений під кутом с до горизонту. Решітна поверхня барабана 2 поділена на ділянки А, Б, В, Г (як приклад, ділянок може бути й більше у залежності від задач сепарування) з отворами З різного калібру, що збільшуються 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 можливості способу сепарації. Отвори З можуть бути як круглим, так й щілинними, або іншої форми - в залежності від типу сипучої суміші, що сепарується. Таке конструктивне виконання отворів З у барабані 2 дозволяє сепарувати будь-які матеріали та саме так розширити область застосування способу сепарації Під барабаном 2 розташовані збірники 4 фракцій відсепарованого матеріалу, кількість яких відповідає кількості ділянок А, Б, В, Г у барабані 2.

Перший збірник 4 фракцій (розташований з боку завантажувального бункера 1) може використовуватися для збирання пилоподібних та дрібних домішок, решта - для збирання різних фракцій матеріалу. Під торцем барабана 2 розташований збірник 5 для збирання крупних домішок, а також довгастих домішок рослинного походження. Таке конструктивне виконання збірників 4, 5 дозволяє очищати сипучу суміш від небажаних домішок будь-якого розміру та походження. Всередині барабана 2 встановлені на валу 6 за його довжиною обертові лопатки 7.

Кінці лопаток 7 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 8, який поділений перегородками 9 (обмежувачами) на сектори, розмір яких відповідає розміру ділянок

А, Б, В, Г. Зовні барабана 2 встановлені щітки 10 для очищення отворів З у барабані 2 від застряглих в них зернин.

Зо 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 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 отвори З відповідного розміру, з яких потрапляє у збірники 4 фракцій.

Розсипанню відсепарованого матеріалу запобігає кожух 8, а перемішування фракцій між собою запобігають перегородки 9. Решта сипучого матеріалу, що залишилася у барабані 2, особливо його верхній шар, піддається механічної дії лопаток 7, які інтенсивно перемішують його, в результаті чого в цьому шарі виникає ефект псевдокиплячої 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 с у напрямку від бункера 1, по- третє, у псевдокиплячому шарі частки матеріалу багаторазово переорієнтуються у просторі, що сприяє їх проникненню у отвори З решітки 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 псевдокиплячому стані. Загальний шар сипучої суміші поступово зменшується, та при кінці барабана 2 зникає,

БО залишаючи на виході барабана 2 тільки крупні та довгасті залишки, які сходять з барабану 2 та гравітаційно потрапляють у збірник 5. Зовні отвори З решітчастого барабана 2 контактують з щітками 10 (очищувачами) та очищуються від заклинених та застряглих в них частках матеріалу. Такому очищенню отвори З частково піддаються й з середини барабана 2, оскільки псевдокиплячий шар сипучого матеріалу перебуваючи у рухомому (підкиданому) стані віддентровими силами частково пересувається радіально та механічно впливає на заклинені у отворах З частки, поштовхуючи їх через них.

Таким чином, у запропонованому способі, завдяки внесенню відповідних технологічно- конструктивних змін, відбувається новий процес одночасного очищення та сепарації сипучої суміші.

Суттєва відмінність об'єкту, що заявляється, від раніше відомих, полягає в тому, що барабан пристрою має ділянки зі змінними за його довжиною отворами, а обраний режим обертання барабана дозволяє змінити режим обробки сипучої суміші, утворюючи в ньому двошарову структуру, нижня з яких притискається віддентровими силами до робочої поверхні решітного барабана і сепарується, в верхня - перетворюється механічним впливом у псевдокиплячий шар, який запобігає утворенню статичних структур (зводів) та сприяє процесу сепарування. Вказані відмінності, у сукупності, дозволяють отримати нормальну складову розподілу сил у барабані, яка прискорює процес сепарування та його безперервність з високою та стабільною у часі продуктивністю процесу сепарування та очищення матеріалу, що сепарується, від небажаних домішок, тобто отримання високоякісного відсепарованого кінцевого продукту, який не потребує подальшої обробки. Жодний з відомих способів очищення і сепарування сумішей 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 перевірене на практиці. Запропонований спосіб очищення і одночасної сепарації сипучої суміші не містять у своєму складі технологічних операцій та режимів обробки, які неможливо було 6 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 способу 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: - розширення техніко-функціональних можливостей за рахунок можливості одночасного очищення від домішок та розділення сипучої суміші на декілька фракцій через використання барабана з декількома ділянками з різними отворами; - підвищення продуктивності процесу сепарування сипучої суміші за рахунок залучення всієї о поверхні решітки за діаметром барабана та використання відцентрових сил для примусового притискання часток матеріалу до отворів решітки барабана; - підвищення ефективності та стабільності процесу сепарування сипучої суміші за рахунок відсутності зернових зводів у барабані через примусове утворення псевдокиплячого шару; - підвищення якості сепарування сипучої суміші за рахунок очищення суміші від всіляких

ЗБ домішок та використання засобу запобігаючого перемішування виділених фракцій.

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 можуть змінюватися в залежності від характеристик сипучої суміші, сфери застосування, 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.

БО Квінтесенцією запропонованого технічного рішення є те, що режим обертання барабана з різними отворами дозволяє розподіляти суміш за всім його діаметром та створити псевдокиплячий шар, а також залучити відцентрові сили у процес сепарування, і саме ці обставини дозволили надбати запропонованому способу очищення та 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 описаному способу очищення та сепарування сипучої суміші, вже не вимагатиме будь-якого творчого підходу від конструкторів і інженерів, і не можуть вважатися результатами їх творчої діяльності або новими об'єктами інтелектуальної власності, відповідними до чинного законодавства. (210)

А

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб очищення та сепарації сипучої суміші, при якому зернову суміш (купу) завантажують у бункер з подальшим гравітаційним подаванням частинок суміші з нього у похилений обертовий решітний барабан, в якому суміш під час обертання барабана пересувається поздовж його, а також на суміш механічно впливають обертовими лопатками, який відрізняється тим, що сипучу суміш швидкообертальним рухом барабана рівномірно розподіляють за всією циліндричною його поверхні з утворенням двошарової структури, причому нижній статичний шар суміші примусово притискають безпосередньо до внутрішньої поверхні барабана віддентровими силами, а у верхньому шарі механічним впливом обертових лопаток утворюють псевдокиплячу структуру з одночасним гравітаційним зсувом цієї частини шару суміші поздовж барабана та з частково-поступовим переводом у нижній статичний шар віддцдентровими 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. Я ка Її Я З я Би нн о о щі ай Моншни я ! їх Е А ; ред знов нінноіійннанн нні а ше

   7 я. КО шиї сен : ЕН сок ості ке й та й і; ЗАС ЯК КЖАК К ВАК В М ВВ НВ (Мч нн ВО ев еенни нн: сне ККУ і х У А Ах л Ка ; КЗ й сожх ше ; як Я я "Кн І Ваня В сстлнно ней Янг і д ну дк в тк Шен пд пої їх я дв юки сі Я г. СА З пи й кох Он й ТК Ж а ше и зас нако А Ф сне Вас вис Яд ій ВК Кі уУ ки --- їв

   Чнг. 2