Способ сепарации зерновых материалов и устройство для его реализации

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 7 В 7 083 51)5 ОБРЕТЕ А л едовател ьельского хоМашины для потоком. М. СССР989,СССР988.СССР1983,РНОВЬДЛЯ ЕГО МА- РЕА(Л ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(21) 4869459/03 (22) 01.10.90 (46) 15.01.93. Бюл. М 2 (71) Всесоюзный научно-ис ский институт механизации зяйства (72) В,М,Дринча (56) Малис А,Я., Демидов А,Р очистки зерна воздушным Машгиз, 1962, с.175,Авторское свидетельство М. 1489863, кл. В 07 В 4/02, 1Авторское свидетельство М. 1371719, кл, В 07 В 7/01, 1Авторское свидетельствоМ 1125837, кл. В 07 В 7/083, (54) СПОСОБ СЕПАРАЦИИ ЗЕ ТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ЛИЗАЦИИ Я 21787581 А(57) Использование: в области разделения сыпучих материалов в сельском хозяйстве, строительной и химической промышленности. Сущность; исходный материал из загрузочного бункера 4 монослоем подается на внутреннюю поверхность конуса 1. Двигаясь по поверхности конуса 1, частицы посту. пают в сечение кольцевого сопла 12 и уносятся кольцевым воздушным потоком. Легкие частицы при этом попадают в приемники 16, близкие к оси вращения, а тяжелые - в приемники 16, близкие к периферии конуса 1, Перед соплом 12 частицы предварительно продувают воздушным потоком меньшей скорости. Это позволяет подавать частицы в кольцевое сопло с разными скоростями, Легкие частицы имеют более низкие скорости, чем тяжелые, Это повышаетс.п, ф-лы, 2 ил.1787581 нуса;ния частиц поса;са на началь- миделево сечен- плотность возду- ускорение силыого по формуле ие частицха;тяжести; Р25 а втор2 гп ИкК сад альная масса наибо ХОДЯЩИХСЯ В ИСХОД где гп - индивиду келых частиц, на териале; г - радиус вр ВОГО СОПЛа,Устройство с лительной решет ным за кольце участком, выполн ности конуса над 40 кожуха соединенет м манабжено воздухора кой с кожухом, уста вым перфориров енным на боковой соплом, при этом а с соплом,овленанным оверх- олпсть ци игается темдушным коль Изобретение относится к разделениюсыпучих материалов и может быть использовано в сельском хозяйстве, строительнойи химической промышленности.Известны устройства для сепарациизерновых материалов в воздушном потоке,содержащие вентилятор, вертикальный воздушный канал, загрузочный бункер и приемники продуктов разделения,Недостатком известных устройств является низкая эффективность процесса сепарации из-за высокой неравномерности поляскоростей воздушного потока в канале,Известны устройства для разделениясыпучих материалов, содержащие загрузочный бункер, щелевое сопла и приемникипродуктов разделения,Основным недостатком известных устройств является низкая эффективность процесса сепарации, обусловленная явлениемэкранирующего эффекта, когда легкие частицы увлекаются тяжелыми, тяжелые - легкими,Наиболее близким к заявляемому способу по выполняемой функции и достигаемому эффекту является способ сепарациизерновых материалов, включающий подачуисходного материала монослоем на внутреннюю поверхность усеченного конуса,воздействие на движущийся материал воздушным кольцевым потоком и вывод продуктов разделения,Недостатком известного способа является низкая эффективность процесса сепарации, обусловленная невозмокностьювыбора оптимальной скорости кольцевоговоздушного потока, при которой исключалось бы увеличение тяжелыми частицамилегких и легкими - тяжелых.Наиболее близким к заявляемому устройству по выполняемой функции и достигаемому эффекту является устройство,включающее загрузочный бункер, установленный под ним с воэможностью вращенияот привода полый усеченный конус с кольцевым соплом на боковой поверхности, соединенным с нагнетательным патрубкомвентилятора и приемники продуктов разделения расположенные под конусом концентрично ему,Недостатком известного устройстваявляется низкая эффективность процессасепарации из-за одинаковых скоростейввода легких и тяжелых частиц в кольцевоеСопло,Целью изобретения является повышение эффективности процесса сепараПоставленная цель до, перед воздействием во цевым потоком, материал продувают дополнительным кольцевым воздушным потоком меньшей скорости, при этом скорость первого кольцевого потока определяют из фор мулы где а - угол между образующеи конуса и горизонталью;в - индивидуальная масса наиболее легких частиц, находящихся в исходном материале;вк - частота вращения коКс - коэффициент скольжевнутренней поверхности конуг - радиус вращения конуном участке перфораций;Сх - коэффициент аэродинамического сопротивления частиц воздушному потоку; ащения на уровне колыо Воздействие дополнительным воздушным кольцевым потоком. скорость которогоменьше скорости основного кольцевого по 45 тока, на движущийся монослоем материалпозволяет уменьшить скорость двикениялегких частиц по внутренней поверхностиконуса (перед поступлением частиц в кольцевое сопло), а это приводит к уменыпенио50 скоростей ввода легких частиц в кольцевоесопло по сравнению с тяжелыми частицами,что приводит к повышению эффективностипроцесса сепарации,Для предотвращения выноса частиц55 воздушным потоком на кольцевом перфорированном участке, на величину скорости Чвоздушного потока накладывают ограниче1787581 Величину скорости воздушного потокаЧ в кольцевом сопле определяют по форму 10 лег2 гп вк Кс г -д ссд аС,Яр3Р 15(5) Ев= Сх Я2 где й - величина реакции стенки конуса,Для нахождения частицы на внутренней перфорированной поверхности конуса (ус ловие безотрывного движения) необходимо, чтобы КО, т.е. из равенства (3) будем иметь 45 50 552 гп в, Кс г - д стда1 С, зр Формула(1) получена из условия нахождения частицы на внутренней поверхности усеченного конуса, при котором наиболее легкие частицы, находящиеся в исходном материале, движутся по внутренней поверхности конуса, но не отрываются от нее. Формула получена следующим образом.Из условия нахождения частицы на внутренней поверхности конуса сумма проекций всех сил на ось, перпендикулярную к образующей конуса, будет иметь вид-Ец соз(90 - а)+ Ев соз(90 - а)+ а сила воздушного потока Есоз(90- а) - Е 8 соз(90-а )- - гпд созаО,или с учетом значений величин соз(90 - а) = зп агп(в Кс) г залпа - С, Я хг,л чх - - зп а - гпд соз аО, (7)2 Выражая из (7) значение величины скорости воздушного потока Ч, получимг(8) где п 1 - индивидуальная масса наиболее тяжелых частиц в исходном материале;г - радиус вращения конуса на уровне кольцевого сопла,Такое ограничение на скорость воздушного потока в кольцевом сопле способству ет отрыву наиболее тяжелых частиц от поверхности конуса, что приводит к повы шению точности разделения, Приведенная формула (9) получена из формулы (7) для условия отрыва частиц от поверхности конуса.Выполнение на боковой поверхности конуса перфорированного кольцевого участка позволяет подавать частицы в кольцевое сопло с разными скоростями, причем легкие частицы при этом имеют более низкие скорости, чем тяжелые, это приводит к повышению эффективности процесса сепарации.Установка по периферии перфорированного участка конуса воздухораспределительной решетки повышает равномерность воздушного потока на внутренней поверхности усеченного конуса. что исключает вынос частиц из-за прорывов воздушного потока.Расположение кожуха вокруг решетки и соединение его полости с соплом, упрощает подвод воздушного потока к вращающемуся конусу.Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "нппизн 1", При изучении других известных решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа. не были выявлены и поэтому обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию существенные отличия",На фиг,1, 2 изображено заявляемое ус. тройство для реализации способа, 1787581га бретен Форм 1, Способ сепарации зерновых матери- в, включающий подачу исходного матеУстройство содержит полый усеченный конус 1, установленный с возмокностью вращения на ведущих роликах 2, на осях которых закреплены приводные звездочки 3. Концентрично усеченному конусу 1 в верхней его части расположен загрузочный бункер 4, в котором размещен вал 5 с питающим диском 6. Участок конуса 1 ниже питающего диска 6 выполнен перфорированным 7, по периферии которого закрепле- на воздухораспределительная решетка 8 с кольцевым кожухом 9, Полость кольцевого кожуха 9 соединена с полостью дисков 10, закрепленных на конусе 1, через отверстие 11. Между дисками 10 в конусе 1 выполнено кольцевое сопло 12. Вокруг дисков 10 установлен неподвикный кольцевой кожух 13, соединенный с нагнетательным патрубком 14. вентилятора 15. Под кожухом 1 расположены кольцевые приемники продуктов разделения 16,Способ реализуется в устройстве следующим образом.Исходный материал из загрузочного бункера 4 при помощи питающего диска 6 монослоем подается на внутреннюю поверхность конуса 1, Под действием центробежной силы и силы тякести частицы движутся вдоль поверхности конуса 1 и продуваются воздушным потоком, после чего попадают в сечение кольцевого сопла 12 и уносятся кольцевым воздушным потоком, В кольцевые приемники 16, близкие к оси вращения. попадают легкие частицы, а в приемники 16, близкие к периферии конуса - тяжелые частицы. Камни и минеральные примеси, находящиеся в исходном материале, движутся вдоль образующей конуса 1 и попадают в приемники 16, близкие к периферии конуса,Использование предложенного технического решения дает возможность повысить эффективность процесса сепарации за счет интенсификации процесса путем предварительного расслоения материала, перед его подачей в кольцевое сопло. Например, при разделении зерновой смеси семян ячменя эффективность сепарации повышает-. ся в среднем на 810 а производительность на 2028% по сравнению с прототипом и известными анало риала монослоем на внутреннюю поверхнОсть усеченного конуса, воздействие на движущийся материал воздушным кольцевым потоком и вывод продуктов разделения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности, перед воздействием воздушным кольцевым потоком материал продувают дополнительным определяют из формулы адайОлнительного по формул где (;. - угол между образугоризонталью, град;гп - индивидуальная масса наиболтяжелых частиц. кг;п - и ндивидуал ь на я маслегких частиц, находящихся втериале, кг;и, - частота вращения конуКс - коэффициент скольженвнутренней поверхности конуса;г - радиус конуса на начальном тперфораций. м:Сх - коэффициент дпротивления частиц воздуг - радиус конуса на усопла, м;)Я - миделево сечение частиц,м-:р - плотность воздуха. кг/м;р - ускорение свободного падм/с . ющеи конуса и са наиболееисходном маса. об/с;ия частиц п учзс инамического сошному потоку:ровне кольцевого 5 ения. 2, Устройство для осуществления способа сепарации зерновых материалов, включающее загрузочный бункер, установленный под ним с возможностью вращения от привода полый усеченный конус с кольцевым соплом на боковой поверхности, соединенным с нагнетательным патрубком вентилятора, и приемники продуктов разделения, располокенные под конусом кпнцентрично ему. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено воздухораспределительной решеткой с кожухом. установленным за кольцевым перфорированным участком. выполненныгл на боковой поверхности конуса над соплом, при этом полость кожуха соединена с соплом. кОльцевым потоком меньшей скорости, при10 эТом скорость основного кольцевого потока1787581 35 4 Составитель В,ДринчаТехред М,Моргентэл Редакто тор Е.Копча Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород. ул.Гагарина. 1 аказ 28 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитетапо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5