Результат интеллектуальной деятельности: МЕТАТЕЛЬ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к зерноочистительным машинам, так называемым зернометателям, широко применяемым в сельском хозяйстве для транспортирования, охлаждения, подсушки, сортирования и очистки зерна на токах и складах.

Известен метатель сыпучих материалов, имеющий вертикальный лопастной барабан. Лопасти барабана выполнены из двух соединенных между собой частей, имеющих в поперечном сечении прямоугольную и клинообразную формы. Части лопастей рабочей поверхностью расположены под разными углами к радиусу барабана (см. RU №2021427, E02F 3/24, B65G 31/04, опубл. 15.10.1994).

Существенным недостатком известного метателя является то, что на конце каждой из лопастей закреплены гибкие клапаны, которые при раскрытии ячейки нарушают расслоение порции материала.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является выбранный в качестве прототипа метатель сыпучих материалов (RU №2250144, В07В 11/06, B65G 31/04, опубл. 20.04.2005), состоящий из лопастного барабана, в центральной части которого расположена приемная дисковая поверхность, образующая посредством конической сплошную ступенчатую поверхность с нижним несущим диском. Лопасти барабана выполнены из двух соединенных между собой шарнирным устройством основной неподвижной и дополнительной подвижной лопастей. Основная лопасть расположена в радиальном направлении и в продольном направлении состоит из треугольной и прямоугольной частей, вершиной треугольной формы установлена к центру на окружности приемной дисковой поверхности и по всей длине закреплена перпендикулярно к конической части нижнего несущего диска. Прямоугольные части лопасти расположены на периферии барабана и закреплены между поверхностью нижнего ступенчатого несущего и верхнего кольцевого дисков. Концевой торец каждой основной лопасти не доходит до направляющий цилиндрической поверхности барабана, образуя с ней зазор высотой Н. Дополнительная подвижная лопасть в продольном сечении имеет прямоугольную форму. На участке расположения выпускного патрубка по наружной окружности приемной дисковой поверхности установлен отражательный щиток. Дополнительная подвижная лопасть выполнена из двух закрепленных между собой под углом ψ>90° плоских прямоугольных частей. Рабочая поверхность периферийной части образует угол µ<90° с направляющей поверхностью корпуса, а другая часть своим торцом шарнирно присоединена к задней стороне основной лопасти и образует с ней такой же угол µ<90°. Впереди торца на расстоянии 20-40 мм установлен гибкий клапан.

Однако данная конструкция метателя, обеспечивая повышение эффективности работы зернометателя и снижение травмирования зерна, не достигает достаточно высокой четкости разделения материала на фракции тяжелого (крупного) и среднего зерна и эффективности его очистки от примесей по длине (куколя и овсюга) из-за образования неравномерной толщины слоя порции зерна в ячейках лопастного барабана в результате его наклонного горизонтального расположения.

Таким образом, технической задачей изобретения является повышение четкости разделения обрабатываемого материала на фракции крупного и среднего зерна, повышение эффективности выделения части коротких и длинных примесей (куколя, овсюга) в отходы для отбора добротного семенного материала и уменьшение объема очистки зерна от примесей на триерах.

Технический результат изобретения заключается в «безударной» центробежной подаче исходного материала к лопастям барабана, в улучшении условий заполнения ячеек требуемым количеством (порцией) материала, своевременной ориентации подвижной лопасти путем расширения направляющей поверхности корпуса выгрузки зерна в направлении верхней стенки выгрузного патрубка, что обеспечивает повышение качества сортирования и очистки зерна.

Указанный технический результат достигается тем, что в метателе сыпучих материалов, включающем в неподвижном кожухе-корпусе лопастной барабан, установленный на приводном валу, образованный кольцевым и несущим дисками и расположенными между ними лопастями, лопасти барабана выполнены из двух соединенных между собой шарнирным устройством основной неподвижной и дополнительной подвижной лопастей, которые в продольном сечении имеют прямоугольную форму, неподвижная лопасть передней стенкой расположена в радиальном направлении и внутренним концом закреплена к задней стенке под углом, располагаясь вершиной угла к центру на окружности приемного цилиндра и по всей длине его боковых сторон закреплена перпендикулярно к кольцевому и несущим дискам, а концевой торец радиальной стенки каждой основной лопасти не доходит до направляющей цилиндрической поверхности барабана, образуя с ней зазор Н, загрузочный бункер, выпускной патрубок и раму, согласно изобретению лопастной барабан установлен вертикально, внутри горизонтального приводного вала барабана имеется внутренний вал, на котором закреплены приемный шнек и питающие радиальные лопасти, расположенные внутри барабана, в верхней части лопастного барабана, выше его горизонтального диаметра, радиус направляющей цилиндрической поверхности увеличивается на величину ξ к нижней кромке отверстия выпускного патрубка и на величину δ на участке этого отверстия.

Отличительными признаками заявляемого устройства являются новое взаимное расположение конструктивных признаков, а именно установка лопастного барабана вертикально; наличие новых конструктивных элементов, а именно приемного шнека и питающих радиальных лопастей, приемного цилиндра.

Кроме того, отличительным признаком является расширение направляющей цилиндрической поверхности в верхней части лопастного барабана.

При новых конструктивном исполнении и условиях работы лопастного барабана при вертикальном расположении корпуса метателя увеличена зона центробежной подачи исходного материала его центральным приемным шнеком и питающими лопастями через окно в приемном цилиндре к периферийному лопастному барабану. При этом заполнение ячеек зерном начинается в верхней части барабана до вертикального диаметра на 10° в точке С через окно в приемном цилиндре, расположенном по окружности приемной поверхности лопастного барабана, и заканчивается в нижней в точке Д после вертикального диаметра на 10°.

Центр окружности направляющей цилиндрической поверхности корпуса метателя перемещен вверх по вертикальному диаметру на расстояние ξ от горизонтального, что обеспечивает соответствующее увеличение радиуса R поверхности при движении выше горизонтального диаметра и уменьшение угла γ плоскости подвижной лопасти и, увеличиваясь дополнительно на величину δ в зоне отверстия выпускного патрубка, улучшает процесс выгрузки порции зерна в направлении метания. Кроме того, увеличение радиуса R направляющей цилиндрической поверхности на величину ξ+δ увеличивает начальную скорость метания зерна, что способствует четкости его фракционного разделения по дальности отлета и повышает эффективность очистки от куколя и овсюга.

Ориентированное движение дополнительной лопасти на направляющей цилиндрической поверхности в зоне увеличения ее радиуса и расположения отверстия выпускного патрубка корпуса достигается за счет ее шарнирного соединения между стенками неподвижной лопасти посредством шарнирно-рычажного механизма, обеспечивающего копирование неровностей направляющей поверхности в радиальном направлении и образование необходимых углов γ>90° и γ<90° между ее поверхностью и направлением движения в соответствующих зонах заполнения ячеек зерном и его выгрузки в сторону выброса в выпускном патрубке метателя.

Таким образом, новая совокупность перечисленных конструктивных элементов, находящихся во взаимосвязи друг с другом, обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в обеспечении рациональных условий процессов шнековой загрузки исходного материала в корпусе метателя, увеличение зоны его лопастной «безударной» центробежной подачи через окно приемного цилиндра к лопастям барабана и заполнении ячеек зерном, обеспечивающих в совокупности повышение эффективности работы метателя, устранение условий травмирования и повышение эффективности фракционного разделения и очистки зерна при порционном метании.

Сравнение предлагаемого устройства с другими известными техническими решениями из уровня техники по патентной и технической документации позволило установить, что авторами не выявлены решения, включающие совокупность признаков, сходных и эквивалентных заявленным. Это позволяет сделать вывод о соответствии предложения критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображен продольный разрез метателя сыпучих материалов, на фиг. 2 - его поперечный разрез, на фиг. 3 - схема загрузки исходным материалом и центробежной подачи зерна к лопастному барабану, его перемещения по направляющей поверхности и выгрузки из ячеек в сторону метания.

Предлагаемый метатель сыпучих материалов содержит вертикально установленный лопастной барабан 1, закрепленный своими концами между торцевым кольцевым 2 и несущим 3 дисками. Диск 3 закреплен на фланце полого приводного вала 4, который установлен посредством подшипников в корпусе 5, закрепленном на раме 6 метателя (см. фиг. 1). На полом приводном валу 4 барабана 1 закреплен шкив 7. Внутри полого горизонтального вала 4 проходит внутренний вал 8, на котором закреплены приемный шнек 9 и питающие радиальные лопасти 10, расположенные внутри барабана 1, и шкив 11. Приводные валы приводятся в движение от шкивов 12 и 13, установленных на валу электродвигателя 14.

Лопасти барабана 1 состоят из основной неподвижной части 15, установленной между дисками 2 и 3, и дополнительной подвижной 16, установленной между стенками основной с помощью шарнирного устройства 17. Лопасти 15 и 16 в продольном сечении имеют прямоугольную форму. Подвижная лопасть 16 обеспечивает копирование неровностей направляющей цилиндрической поверхности 18 корпуса в окружном направлении (фиг. 2).

Каждая основная неподвижная лопасть 15, изготовленная из полосового листового материала, установлена передней стенкой в радиальном направлении и внутренним концом закреплена к задней стенке под углом, располагаясь вершиной угла к центру на окружности приемного цилиндра 19. По всей длине боковых сторон неподвижные лопасти 15 закреплены перпендикулярно к поверхности кольцевого торцевого 2 и несущего 3 дисков. При этом основная лопасть 15 установлена так, что своим торцом образует зазор высотой Н с направляющей цилиндрической поверхностью 18, а ее задняя наклонная стенка служит щитком и исключает поступление зерна в ячейку с тыловой стороны. Зазор Н при этом обеспечивает поступление нужного количества зерна в ячейку, как показано на фиг. 2

Дополнительная подвижная лопасть 16 при движении образует углы γ>90° и γ<90° между ее рабочей поверхностью и направлением движения соответственно на направляющей поверхности 18 корпуса и участке отверстия выпускного патрубка метателя. В верхней части барабана 1, выше его горизонтального диаметра, радиус R направляющей цилиндрической поверхности 18 корпуса увеличивается на величину ξ к нижней кромке отверстия выпускного патрубка при переходе т. А горизонтального диаметра, и на величину δ - на участке отверстия выпускного патрубка метателя. Это обеспечивает ускорение и увеличение поворота подвижной лопасти 16 для направленной и своевременной выгрузки порции зерна в сторону метания.

Метатель сыпучих материалов работает следующим образом.

Исходный зерновой материал G для охлаждения, подсушки, сортирования и очистки от примесей загружается через загрузочный бункер с регулировочной задвижкой в центральную часть лопастного барабана 1. Из центральной приемной части барабана материал подается питающим шнеком 9 и радиальными лопастями 10 под действием центробежной силы с поверхности приемного цилиндра 19 к основным лопастям 15 барабана. Зазор Н обеспечивает проход слоя материала необходимой толщины по направляющей поверхности корпуса к каждой дополнительной лопасти 16, закрепленной сзади передней стенки основной лопасти шарнирным устройством 17, обеспечивающим ускорение процесса ее ориентации и направленной разгрузки порции зерна при движении на участке отверстия выпускного патрубка.

Поступление исходного материала из центральной приемной части в лопастной барабан с необходимой производительностью обеспечивается питающим шнеком 9 и радиальными лопастями 10. Приводные шкивы 7 и 11 вращаются посредством клиноременный передачи от шкивов 12 и 13 электродвигателя 14 и обеспечивают необходимые параметры работы питающего устройства и лопастного барабана для фракционного разделения и очистки зерна от примесей по дальности отлета.

Шарнирные устройства 17 обеспечивают дополнительной лопасти 16 копирование неровностей и нужный угол γ>90° расположения ее при движении по направляющей поверхности 18 корпуса. При этом поворот лопасти в сторону изменения угла γ^|<90° начинается после перехода точки А горизонтального диаметра за счет расширения направляющей поверхности 18 в верхней части барабана и увеличения радиуса R этой поверхности на величину ξ к нижней кромке отверстия выпускного патрубка, а последующее увеличение R происходит в зоне его отверстия на величину δ, что обеспечивает соответствующий поворот подвижной лопасти в сторону γ^|<90° и эффективность выгрузки порции зерна в сторону метания.

Новая конструкция лопастного барабана создает условие эффективной работы метателя при вертикальном расположении его корпуса, обеспечивая необходимые условия загрузки, центробежной подачи зерна в лопастной барабан, заполнения ячеек зерном и выгрузки порции материала в сторону метания (фиг. 3). Зона подачи материала питающим шнеком и радиальными лопастями начинается в верхней части барабана на 10° до вертикального диаметра после верхней кромки С окна в приемном цилиндре 9 и заканчивается у нижней Д после вертикального диаметра на 10°. Сектор СД закрыт стенкой приемного цилиндра 19, чтобы на этом участке не происходило поступление материала к лопастям барабана 1, обеспечивалось заполнение ячеек лопастного барабана зерном и происходила ориентация подвижной лопасти для улучшения процесса выгрузки и направленного метания порции, четкого фракционного разделения и очистки зерна от примесей при движении в воздухе.

В существующем известном метателе зоны процессов загрузки ячеек материалом и его выгрузки из них в сторону метания не разделены, что приводит к перекрытию этих зон, снижению четкости формирования и метаний порции материала и качества их обработки в воздушном потоке. В метателе по прототипу, при горизонтальном или наклонном расположении корпуса зона подачи материала в радиальном направлении на секторе СД закрыта отражательным щитком, не обеспечивается процесс эффективного заполнения ячеек зерном и направленного метания порции зерна дополнительной подвижной стенкой лопастного барабана.

В предлагаемом метателе при вертикальном расположении лопастного барабана обеспечивается условие четкого заполнения ячеек и формирование порции зернового слоя с равномерной толщиной за счет увеличения зоны центробежной подачи материала в лопастной барабан через окно СД в стенке приемного цилиндра 19. Верхняя кромка окна расположена в точке С, на 10° до вертикального диаметра, а нижняя - Д после вертикального на 10°. Это обеспечивает увеличение зоны подачи и завершение процесса заполнения и формирования равномерного слоя порции материала в ячейках. При этом происходит поворот дополнительной лопасти в сторону уменьшения угла γ<90° до передней кромки отверстия выпускного патрубка. С учетом последующего поворота этой лопасти в зоне выпускного отверстия дополнительно улучшается процесс направленной выгрузки и метания зерна. Радиус направляющей цилиндрической поверхности увеличивается на величину ξ после перехода горизонтального диаметра, что обеспечивает предварительный поворот подвижной лопасти в сторону уменьшения угла γ<90° до передней кромки отверстия выпускного патрубка, последующее увеличение радиуса на величину δ происходит при движении после перехода этой кромки. В результате увеличения радиуса направляющей цилиндрической поверхности обеспечивается не только оптимальный поворот плоскости подвижной лопасти и качество направленного метания, но и увеличение начальной скорости V₀ метания зерна в воздухе, влияющей на увеличение дальности отлета и четкости его разделения на крупную и среднюю фракции, и эффективности очистки от примесей по длине для отбора семян, уменьшения объема очистки зерна на триерах в два и более раза.

Таким образом, предлагаемый метатель сыпучих материалов обеспечивает не только эффективность обработки зерна, но и создает возможность отбора его крупной фракции для семян и применения материала и энергосберегающей технологии разделения и очистки, способствует уменьшению затрат на производство зерна. Создание предлагаемой конструкции метателя обеспечивает благоприятные условия для его загрузки исходным материалом, увеличения зоны интенсивной центробежной подачи материала радиальными лопастями из центральной части к лопастям барабана и загрузки ячеек порцией зерна равномерной толщины, перемещения зерна лопастями по направляющей поверхности с увеличивающимся радиусом, обеспечивающим нужный поворот дополнительной лопасти, и направленную выгрузку зерна в сторону метания, которые в совокупности повышают четкость фракционного разделения и эффективность очистки зерна от примесей по длине. Поэтому создание предлагаемой конструкции метателя обеспечивает обработку, сохранность и повышение качества сортирования и очистка зерна, отбора его семенной части и эффективность сельскохозяйственного производства.