Результат интеллектуальной деятельности: ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ СЕПАРАТОР СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для очистки сыпучих материалов от примесей, в том числе зерна и продуктов его переработки, а именно к воздушным сепараторам, и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве, в мукомольно-элеваторной, крупяной и комбикормовой промышленности, а также в машиностроении при очистке резиновой крошки, получаемой при утилизации отбракованных и старых автомобильных шин.

Известен замкнутый пневматический сепаратор зерновых смесей, включающий пневмосепарирующий канал с боковым загрузочным окном, выполненным на его внутренней стенке и имеющий в нижней части приспособление для вывода очищенного зерна, диаметральный вентилятор, всасывающий патрубок которого соединен с пневмосепарирующим каналом, воздухоподводящий канал, осадочную камеру с приспособлением для вывода легких примесей, сообщенную с выхлопным диффузором вентилятора через входное жалюзийное окно, расположенное в зоне его криволинейной стенки, и через перепускной канал, имеющий регулятор расхода воздуха, с нижней частью пневмосепарирующего канала [1].

В данном сепараторе регулирующая заслонка расположена в верхней части пневмосепарирующего канала, которая находится в зоне нагнетания воздушного потока вентилятором. В результате при выборе режимов сепарирования очищаемого материала перекрытием проходного сечения канала увеличивается сопротивление сети, что повышает удельный расход энергии на обработку зернового материала.

Кроме того, из-за различных стохастических явлений легкие примеси, поступающие из пневмосепарирующего канала в вентилятор, могут быть не полностью выловлены жалюзийным окном, расположенным в выхлопном диффузоре вентилятора, и поступать через воздухоподводящий канал в зону сепарации, а затем захватываться очищенными компонентами сепарируемого материала и выводиться вместе из машины. Это обстоятельство ухудшает качество очистки сепарируемого материала.

Другим недостатком пневматического сепаратора является то, что при очистке, например, зерновой смеси повышенной влажности, а также маслянистых культур легкие примеси, проходящие через рабочее колесо диаметрального вентилятора, могут налипать на лопатках вентилятора, что влечет к утрате заложенных конструктивных параметров и ухудшению его работоспособности.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату к предлагаемому изобретению относится замкнутый пневматический сепаратор зерновых смесей, включающий пневмосепарирующий канал с боковым загрузочным окном, выполненным на его внутренней стенке и имеющий в нижней части приспособление для вывода очищенного зерна, диаметральный вентилятор, всасывающий патрубок которого соединен с пневмосепарирующим каналом через установленный в нем инерционный жалюзийный воздухоочиститель, образующий с внешней стенкой отводной канал, воздухоподводящий канал, сообщающийся через окно с регулировочной заслонкой с всасывающим патрубком диаметрального вентилятора и имеющий в месте сообщения с пневмосепарирующим каналом направляющие плоскости, осадочную камеру с приспособлением для вывода легких примесей, сообщенную через отводной канал с верхним выходом пневмосепарирующего канала, с выхлопным диффузором вентилятора через входное жалюзийное окно, расположенное в зоне его криволинейной стенки, и через перепускной канал, имеющий регулятор расхода воздуха, с нижней частью пневмосепарирующего канала [2] - прототип.

Использование в конструкции замкнутого пневматического сепаратора только осадочной камеры гравитационного типа не обеспечивает полное осаждение легких примесей, в особенности пылевидных. Для осаждения пылевидных примесей необходимо уменьшение скорости течения воздушного потока в зоне максимального сечения осадочной камеры практически до нуля. Это достигается увеличением габаритов осадочной камеры, влекущее в то же время повышение металлоемкости машины и его габаритов. Поэтому пылевидные примеси, выносимые из осадочной камеры циркулирующим воздушным потоком, в зоне сепарации материала будут захватываться очищенными компонентами и выводиться вместе с последними из машины. Это ухудшает качество очистки сепарируемого материала.

Рассматриваемый пневматический сепаратор имеет замкнутую пневмосистему, особенностью рабочего процесса которой является циркуляция воздушного потока, наличие всасывающего и нагнетательного участков, между которыми размещается зона с нулевым статическим давлением. Поэтому циркуляция вместе с воздушным потоком части примесей, не уловленных осадочной камерой, может снижать не только качество очистки сепарируемого материала, но и обусловливать выброс пыли наружу через неплотности нагнетательного участка, что также ведет к ухудшению санитарно-гигиенических условий работы обслуживающего персонала.

Кроме того, в данном пневматическом сепараторе регулирование режимов сепарации очищаемого материала перетоком воздуха из воздухоподводящего канала через окно с поворотной заслонкой при повороте ее в сторону всасывающего патрубка вентилятора осуществляется только в узком диапазоне. Для регулирования скорости воздуха в пневмосепарирующем канале во всем диапазоне изменения скоростей витания компонентов сепарируемого материала необходимо перекрытие воздухоподводящего канала поворотом данной заслонки, что будет обусловливать увеличение сопротивления сети, влекущее повышение удельного расхода энергии на обработку сепарируемого материала.

Сущность предлагаемой разработки состоит в том, что у известного пневматического сепаратора сыпучих материалов, включающего пневмосепарирующий канал с боковым загрузочным окном и приспособлением в нижней части для вывода очищенного материала, вентилятор, всасывающий патрубок которого соединен с пневмосепарирующим каналом через установленный в нем инерционный жалюзийный воздухоочиститель, образующий с внешней стенкой отводной канал, осадочную камеру с приспособлением для вывода легких примесей, сообщенную через отводной канал с верхним выходом пневмосепарирующего канала, установкой в осадочной камере пылеосадителя образован на выходе отводного канала противоточный отделитель, сообщающийся с всасывающим патрубком вентилятора, который дополнительно сообщен с пропускным каналом чистого воздуха с установленным в нем регулятором расхода воздуха.

Применение в пневматическом сепараторе разомкнутой воздушной системы в результате оснащения его пропускным каналом, сообщенным с вентилятором, обусловливает высокую степень выделения легких примесей (фракции отходов) из сепарируемого материала вследствие того, что воздушный поток участвует в воздействии на материал один цикл, который забирается из рабочих помещений или окружающей среды.

Установка регулятора расхода воздуха в пропускном канале пневматического сепаратора обеспечивает в его пневмосепарирующем канале плавную регулировку скорости воздушного потока, необходимую, в особенности, при сепарировании сыпучих материалов, компоненты которых имеют малую скорость витания и отличаются незначительно.

Расположение регулятора расхода воздуха во всасывающей ветви воздушного тракта пневматического сепаратора обусловливает при выборе режимов сепарирования сыпучих материалов снижение сопротивления сети, что уменьшает удельный расход энергии на обработку производственного материала (например, при отделении резиновой крошки от химволокна, получаемого в результате переработки использованных или отбракованных шин).

Применение противоточного отделителя, образованного на выходе отводного канала установкой пылеосадителя в осадочной камере, обеспечивается эффективное осаждение в осадочной камере даже пылевидных примесей. Это достигается за счет резкого изменения на узком участке направления течения воздушного потока (практически на 180°) из выхода отводного канала во всасывающий патрубок вентилятора и отделения пыли вследствие движения последнего по инерции под пылеосадитель. Очистка от пылевидных примесей воздуха, отводимого вентилятором наружу, обеспечивает охрану и экологическую обстановку окружающей среды.

В результате анализа литературных источников не обнаружено идентичного выполнения предлагаемого устройства. При этом отличительные от прототипа признаки придают заявляемой совокупности новые свойства, проявляющиеся в положительном эффекте.

В итоге при работе предлагаемого устройства достигается положительный эффект, значительно превышающий эффект прототипа. Новая совокупность признаков заявляемого устройства, обеспечивающая получение положительного эффекта, обладает существенными отличиями.

На чертеже представлен пневматический сепаратор сыпучих материалов, продольно-вертикальный вид.

Пневматический сепаратор сыпучих материалов состоит из вентилятора 1, имеющего всасывающий патрубок 2, осадочной камеры 3 с приспособлением 4 для вывода легких примесей, пневмосепарирующего канала 5, в нижней части которого расположено приспособление 6 для вывода очищенного материала. Со стороны внешней стенки пневмосепарирующего канала 5 имеется загрузочное окно 7, к которому присоединено устройство ввода сыпучего материала, состоящее из приемно-загрузочного бункера 8 с сеткой 9 и регулятора расхода сыпучих материалов 10. Пневмосепарирующий канал 5 верхним выходом сообщен с всасывающим патрубком 2 вентилятора 1, в котором установлен инерционный жалюзийный воздухоочиститель 11, образующий с внешней стенкой пневмосепаратора отводной канал 12, сообщающий также верхний выход пневмосепарирующего канала 5 с осадочной камерой 3. На выходе отводного канала 12 установкой в осадочной камере 3 пылеосадителя 13 в виде сплошной пластины образован противоточный отделитель 14, который сообщается с всасывающим патрубком 2 вентилятора 1. Всасывающий патрубок 2 вентилятора 1 дополнительно сообщается также с пропускным каналом 15 чистого воздуха, в котором установлен регулятор расхода воздуха 16.

Пневматический сепаратор сыпучих материалов работает следующим образом.

Сыпучий материал сверху загружается в бункер 8. Сетка 9, установленная на входе в бункер 8, предотвращает поступление в него посторонних предметов (камней, обломков палок, комков земли, мешковины и т.п.). Очищаемый сыпучий материал с боковой стороны из приемно-загрузочного бункера 8 через окно 7 вводится в пневмосепарирующий канал 5, где подвергается воздействию воздушного потока, создаваемого вентилятором 1. Компоненты исходного сыпучего материала, имеющие скорость витания большую, чем скорость воздуха в пневмосепарирующем канале 5, падают вниз и приспособлением 6 выводятся из пневмосепаратора (фракция чистого материала) наружу. Частицы легких примесей, имеющие скорость витания меньшую, чем скорость воздуха в пневмосепарирующем канале 5, уносятся в инерционный жалюзийный воздухоочиститель 11, где более крупные частицы примесей, двигаясь по криволинейному отводному каналу 12 под действием центробежной силы инерции, отбрасываются к его наружной стенке, а затем вместе с частью воздуха попадают в осадочную камеру 3. Мелкие частицы примесей (пылевидные примеси) при движении по отводному каналу 12, отражаясь от пластин жалюзийной решетки воздухоочистителя 11, поступают в противоточный отделитель 14 вместе с воздушным потоком. В противоточном отделителе 14 воздушный поток резко меняет направление движения в сторону всасывающего патрубка 2 вентилятора 1, а пылевидные примеси по инерции движутся под пылеосадитель 13 и далее, снизив скорость движения, осаждаются в осадочной камере 3. В осадочной камере 3 легкие примеси, осажденные за счет гравитационно-инерционных сил, приспособлением 4 выводятся наружу (фракция отходов). Очищенный воздух из жалюзийного воздухоочистителя 11 и противоточного отделителя 14 через патрубок 2 всасывается вентилятором 1, а затем выводится наружу через матерчатый фильтр. Часть чистого воздуха также поступает по каналу 15 в вентилятор 1 через его всасывающий патрубок 2 при открытом положении регулятора расхода воздуха 16.

Изменение удельной нагрузки сыпучего материала в пневмосепарирующем канале 5 осуществляется регулятором расхода 10 изменением проходного сечения приемно-загрузочного бункера 8. Скорость воздуха в проточной части пневматического сепаратора, а следовательно, в пневмосепарирующем канале 5, регулируется изменением проходного сечения канала 15 установкой в соответствующее положение регулятора расхода воздуха 16.

Преимуществом предлагаемого изобретения в сравнении с прототипом является повышение качества очистки зернового материала, снижение энергоемкости процесса пневмосепарации сыпучих материалов, а также обеспечение охраны и экологической обстановки окружающей среды.

Литература

1. Патент №2166384 РФ, МПК⁷, В07В 4/00. Замкнутый пневматический сепаратор зерновых смесей / А.К. Болотов, В.Е. Саитов. - №99124222/13; заявл. 15.11.99 // Изобретения. Полезные модели. - 2001. - №13.

2. Патент №68374РФ, МПК⁹, В07В 4/00. Замкнутый пневматический сепаратор зерновых смесей / В.Е. Саитов, А.И. Бурков, Д.В. Григорьев, А.Л. Глушков. - №2007125005/22; заявл. 02.07.2007 // Изобретения. Полезные модели. - 2007. - №33 - прототип.