Оборудование и автоматизация пищевых производств

1. Воздушные сепараторы. Назначение и место в машинно-аппаратурной схемы.

Изобретение относится к устройствам  для очистки зерна с помощью  воздушных потоков и может  быть использовано на селекционных станциях, семенных заводах, зерновых элеваторах, в фермерских хозяйствах, мукомольной и комбикормовой промышленности. Воздушный сепаратор зерна включает бункер, питатель, продольный сепарирующий канал, который в передней части имеет плоские сопла и выравнивающие воздушный поток решетки, вентилятор, сборники фракций. Сепаратор снабжен установленными за питателем со смещением по длине сепарирующего канала ступенчато расположенными решетками, выполненными из консольно закрепленных на соединительных планках по крайней мере в один ряд профилированных стержней, свободные концы которых поочередно отогнуты в вертикальной плоскости с разными радиусами кривизны, и устройствами для придания решеткам вибраций. Выравнивающие воздушный поток решетки выполнены с дискретно увеличивающимся по высоте сверху вниз живым сечением и установлены на передней стенке сепарирующего канала под плоскими соплами, установленными с возможностью подачи воздушных струй в зазоры между стержнями решетки. Решетки снабжены устройствами для регулировки углов их наклона. Устройства для придания решеткам вибраций выполнены с возможностью регулирования режимов вибрации. Технический результат - повышение качества очищенного зерна и увеличение производительности. 2 з.п. ф-лы, 6 ил. 

Изобретение относится  к устройствам для очистки  зерна с помощью воздушных  потоков и может быть использовано на селекционных станциях, семенных заводах, зерновых элеваторах, в фермерских хозяйствах, мукомольной и комбикормовой промышленности.

Известен воздушно-решетный сепаратор  зерна [Косилов Н.И., Фоминых А.В. и  Чумаков В.Г. Семена по ранжиру и  в строй // Журнал «Сельский механизатор». - 2006.   2, с.18-19], содержащий бункер с питателем, сепарирующий канал, три последовательно расположенных каскада решет, совершающих колебательные движения, с цепочно-щеточными механизмами для их очистки, вентиляторы, сборники фракций. Размеры отверстий решет увеличиваются дискретно по каскадам в направлении движения материала, при этом на первом решете просеиваются мелкие, на втором - средние, а на третьем - крупные зерна. Крупные примеси сходят с третьего решета и выводятся из сепаратора шнеком.

Недостатком известного сепаратора является то, что он очень сложен в реализации и малоэффективен в эксплуатации, так как обладает нерациональной технологической схемой сепарации  зерна в воздушном потоке, в  результате чего аэродинамически легкие, но средние по крупности частицы попадают во фракцию мелких по размерам, но тяжелых по аэродинамическим свойствам. В то же время легкие, но крупные по размерам частицы попадают во фракцию средних по размерам, но тяжелых по аэродинамическим свойствам. Поэтому наиболее чистой может быть только крупная тяжелая фракция, а средняя тяжелая, которая имеет наибольшую биологическую ценность, будет засорена крупными легкими компонентами.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде [RU 2270061 С2, 20.02.2006], содержащее бункер, питатель, продольный сепарирующий канал, который в передней части имеет плоские сопла и выравнивающие решетки, вентилятор, сборники фракций.

Недостатком этого устройства является низкое качество очищенного зерна и недостаточно высокая производительность. Основной причиной этих недостатков является высокая концентрация частиц в зоне ввода в сепарирующий канал, куда зерно из бункера при открытии заслонки поступает по наклонному вибропитателю сплошным непрерывным потоком. Вследствие этого происходят частые соударения частиц, и достаточно много тяжелых частиц выносится во фракцию легких, а легкие увлекаются тяжелыми, не успевают выделиться из смеси и попадают во фракцию тяжелых частиц. Чем больше их концентрация, тем выше количество соударений и ниже качество очистки и, как следствие, вынужденный возврат зерна на повторную очистку, который может достигать 50% от исходной его подачи.

Задачей заявляемого изобретения  является повышение качества очищенного зерна и увеличение производительности путем обеспечения распределенного ввода зерна в сепарирующий канал и снижения концентрации его частиц в зоне сепарации, то есть устранение причин недостатка сепаратора-прототипа.

Поставленная задача решена следующим образом.

Воздушный сепаратор зерна, как  и его прототип, включает бункер, питатель, продольный сепарирующий канал, который в передней части имеет  плоские сопла и выравнивающие  воздушный поток решетки, вентилятор, сборники фракций. В отличие от прототипа этот сепаратор дополнительно снабжен установленными за питателем со смещением по длине сепарирующего канала ступенчато расположенными решетками, выполненными из консольно закрепленных на соединительных планках по крайней мере в один ряд профилированных стержней, свободные концы которых поочередно отогнуты в вертикальной плоскости с разными радиусами кривизны, и устройствами для придания решеткам вибраций. При этом выравнивающие воздушный поток решетки выполнены с дискретно увеличивающимся по высоте сверху вниз живым сечением и установлены на передней стенке сепарирующего канала под плоскими соплами, установленными с возможностью подачи воздушных струй в зазоры между стержнями решетки. Установка в сепарирующем канале решеток указанного исполнения и размещения в совокупности с названными известными признаками изобретения во всех случаях его осуществления обеспечивает распределенный ввод зерна в сепарирующий канал и снижает концентрацию его частиц в зоне сепарации, обеспечивает вывод легких, а также крупных примесей из зоны сепарации основного зерна, обеспечивает более равномерное (дифференцированное) распределение по длине сепарирующего канала зерна согласно его размерам. Иначе говоря, названная новая совокупность общих существенных признаков обеспечивает технический результат, указанный в задаче изобретения.

Кроме того, в конкретных исполнениях  данного сепаратора решетки снабжены устройствами для регулировки углов  их наклона. Это обеспечивает оптимальный  режим подачи зерна в сепарирующий канал и создает наиболее эффективный для воздушной сепарации его слой на решетках.

Кроме того, устройства для придания решеткам вибраций выполнены с возможностью регулирования режимов вибрации. Это исключает образование застойных  зон и обеспечивает надежность работы при использовании сепаратора на операциях первичной очистки и сортирования.

Формула изобретения

1. Воздушный сепаратор зерна,  включающий бункер, питатель, продольный  сепарирующий канал, который в  передней части имеет плоские  сопла и выравнивающие воздушный поток решетки, вентилятор, сборники фракций, отличающийся тем, что снабжен установленными за питателем со смещением по длине сепарирующего канала ступенчато расположенными решетками, выполненными из консольно закрепленных на соединительных планках по крайней мере в один ряд профилированных стержней, свободные концы которых поочередно отогнуты в вертикальной плоскости с разными радиусами кривизны, и устройствами для придания решеткам вибраций, при этом выравнивающие воздушный поток решетки выполнены с дискретно увеличивающимся по высоте сверху вниз живым сечением и установлены на передней стенке сепарирующего канала под плоскими соплами, установленными с возможностью подачи воздушных струй в зазоры между стержнями решетки.

2. Воздушный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что решета снабжены устройствами для регулировки углов их наклона.

3. Воздушный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что устройства  для придания решеткам вибраций  выполнены с возможностью регулирования  режимов вибрации.

2. Триеры. Назначение и место в машинно-аппаратурной схеме.

Триеры применяют для выделения примесей, отличающихся от зерен основной культуры длиной. К примесям, выделяемым на триерах, относят семена куколя, которые короче зерен пшеницы, или семена овсюга, которые длиннее зерен пшеницы.

Триеры  по конструктивному исполнению основных рабочих органов подразделяют на две группы: цилиндрические и дисковые. Наиболее широкое применение на зерноперерабатывающих  предприятиях получили дисковые триеры, которые имеют большую производительность при меньших габаритах и отличаются более высокой технологической эффективностью.

Цилиндрические  триеры в зависимости от значения окружной скорости разделяют на тихоходные (v =0,3...0,5 м/с) и быстроходные (v = 1,2... 1,5 м/с). Тихоходные триеры выпускают с наружным сетчатым цилиндром и без него. Первые применяют для очистки зерна от коротких и длинных примесей и его сортирования по толщине, вторые — для контроля отходов. Быстроходные цилиндрические триеры используют для очистки зерна от коротких и длинных примесей, а также для сортирования семян. Зерно в машину поступает в начале цилиндра, а в некоторых конструкциях — по всей длине. Часто эти триеры снабжают ворошильным механизмом.

Цилиндрический  триер (рис.) состоит из стального  цилиндра 1 со штампованными ячейками 2 на внутренней поверхности и шнека 5, расположенного в желобе 4. При  вращении цилиндра с зерном в ячейки триера попадают из смеси частицы  зернового материала, длина которых меньше диаметра ячеек, и поднимаются вверх; падают в желоб, находящийся внутри цилиндра и выводятся наружу шнеком. В цилиндре остаются частицы, длина которых больше диаметра ячеек и которые не укладываются в них по длине, и выходят сходом по цилиндру с другой стороны. Степень разделения зерновой смеси на фракции по длине зависит от уровня, на котором установлена верхняя грань 3 желоба.

Рис. Принцип действия триера

В дисковом триере (рис.) ячейки выполнены  на поверхности чугунных дисков. При  вращении дисков 1 в ячейки попадают короткие зерна, которые затем выпадают в желобки 2 и выводятся из машины.

Цилиндрические  триеры с внутренней ячеистой поверхностью изготовляют одинарного и двойного действия. Триеры одинарного действия имеют по всей длине цилиндра ячейки одного типа и размера и выделяют только короткие или только длинные  примеси. Триеры двойного действия на различных участках цилиндра по длине имеют ячейки двух размеров для отделения длинных и коротких примесей.

Дисковые  триеры выпускают однороторными. Для  сокращения занимаемой производственной площади их комбинируют в двух- и четырехроторные агрегаты, включающие триеры для отбора длинных и коротких примесей. Дисковые триеры для выделения коротких примесей снабжают контрольными дисками.

Основными рабочими органами дисковых триеров  являются кольцевидные диски с ячейками на боковых поверхностях. Карманообразные ячейки расположены по концентрическим окружностям. Диски закреплены на горизонтальном валу и вращаются в вертикальной плоскости. Нижняя часть дисков погружена в зерновую смесь. Форма и размеры ячеек, скорость вращения дисков подобраны таким образом, что короткие компоненты обрабатываемой смеси захватываются ячейками, поднимаются вверх и при определенном угле поворота, который зависит от частоты вращения дисков и коэффициента трения частиц о материал диска, выпадают из ячеек на наклонные лотки и выводятся из машины. Длинные компоненты смеси тоже захватываются ячейками, но занимают в них неустойчивое положение и выпадают из ячеек при меньшем угле поворота дисков. Фракции могут быть порознь выведены для дальнейшей обработки в этой или последующих машинах.

При движении зерновой смеси вдоль машины концентрация короткой фракции в  ней снижается. В куколеотборниках ячейки дисков поднимают и отбирают куколь и дробленое зерно, а в  овсюгоотборниках роль коротких компонентов  выполняет основная культура — зерно.

Триеры, выделяющие из зернового материала  короткие примеси (например, куколь, битое  зерно и т. п.), называются кукольными. У них очищенное зерно выходит  из цилиндра, а примеси — из желоба.

Триеры, предназначенные для отделения  длинных зерновых примесей, называют овсюжными. В них зерно выходит из желоба, а примеси — из цилиндра. У выходного конца овсюжного цилиндра устанавливают кольцо — диафрагму, которая способствует образованию слоя зернового материала внутри цилиндра.

Эффективность работы триера зависит от частоты вращения дисков, положения лотков и заслонок, от формы и размеров ячеек, коэффициента трения зерновой смеси о поверхность дисков, концентрации, состава примесей и других факторов. Все эти факторы не поддаются оперативному управлению. При эксплуатации триеров необходимо обеспечивать стабильную подачу зерна, добиваясь равномерного его распределения и необходимого уровня в загрузочном устройстве. Регулируют подачу и время обработки зерна при помощи заслонок загрузочного и других устройств.

Надежная и эффективная работа триеров возможна при очищенных  ячейках, влажности зерна не выше 18 % и отсутствии в исходном зерне  твердых и грубых примесей. Поэтому  исходная зерновая смесь должна предварительно пройти соответствующую очистку, а  при необходимости и сушку.

Отличительная особенность процесса сепарирования в триерах —  его высокая эффективность и  сравнительно небольшая удельная производительность. Например, в дисковых триерах устойчивая эффективность выделения коротких фракций достигает 95 %, а в цилиндрических — 85...90 %. 

3. Основные конструктивные элементы триера-куколеотборника A9-УТК-6 и технологический процесс.

  Триер используется для того  чтобы разделять зерновые смеси  по длине. Такое оборудование  можно встретить на элеваторах, где оно применяется для выведения из зерновых масс овсюга и куколя. Устанавливаются данные машины и на заводах по производству круп. Здесь агрегаты такого типа отделяют овес от ячменя, а также разделяют между собой ошелушенные и неошелушенные зерна. Еще одно назначение данных аппаратов – калибровка кукурузы, т.е. выделение из материала наиболее крупных зерен.      

 Основной  рабочий элемент триера – совершающая  вращательные движения дискообразная  ячеистая пластина. При движении  пластины зерна длинной фракции  не могут занять место в ячейках, либо занимают его недостаточно твердо. Такие зерна проскальзывают вдоль оси вращения диска и удаляются из устройства. Короткая же фракция переносится ячейками на достаточную высоту, чтобы отправиться в приемный лоток или бункер.