Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДОЗИРОВАННОЙ ПОДАЧИ ПОРОШКООБРАЗНОГО КОНСЕРВАНТА ДЛЯ КОНСЕРВИРОВАНИЯ КОРМОВ

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к оборудованию для обработки кормового зерна консервантом перед закладкой его на хранение, и может быть использовано в кормопроизводстве.

Проблема сохранения кормового зерна повышенной влажности имеет важное практическое значение, особенно при его заготовке в неблагоприятные по погодным условиям сезоны, когда невозможно получить зерно стандартной влажности без дополнительного просушивания. Поскольку сушка - процесс энергоемкий и дорогостоящий, ее использование для этих целей в настоящее время крайне ограничено. Все чаще для обеспечения сохранности кормового зерна повышенной влажности используют его анаэробное хранение с обработкой химическими препаратами или добавками, улучшающими условия консервирования. Для консервирования кормового зерна, в частности, применяется порошкообразная сера.

При консервировании зерна большое значение имеет равномерность распределения консерванта в зерновой массе, поскольку необработанное зерно не только плесневеет само, но и становится причиной порчи обработанного соседнего. Точность распределения и дозировки консерванта достигается при наличии в технологической цепочке устройства дозированной подачи консерванта. Преимущественно устройством дозированной подачи консерванта оборудуют плющильные машины, предназначенные для плющения сырого зерна (влажность 25% и выше).

Для внесения в плющеное зерно жидких химических или биологических консервантов используют различные устройства дозированной подачи консерванта, например, вертикальные погружные насосы-дозаторы НР-5, НР-20 производства фирмы «Kemira» (Финляндия) [1]. Для внесения сухого гранулированного консерванта используют насосы-дозаторы Silamat Spezial 10, Silamat Spezial 60 производства фирмы «Schaumann GmbH» (Германия) [2]. Указанные устройств дозированной подачи консерванта является то, что они применяются только для внесения либо жидких, либо гранулированных консервантов, и не предназначены для внесения порошкообразного консерванта, например порошкообразной серы. Как известно, порошкообразная сера является наиболее дешевым и эффективным отечественным средством для консервирования плющеного зерна повышенной влажности [3].

Известно устройство дозированной подачи (дозатор) порошкообразной серы в фуражное зерно перед закладкой его на хранение [3], использующееся в составе плющильной машины. Дозатор включает емкость для консерванта (бункер), источник постоянного давления и систему трубопроводов, которая включает воздухопровод, снабженный регулятором давления и трубопровод для доставки консерванта, снабженный краном-регулятором давления и эжектором. Воздухопровод соединен с емкостью для консерванта посредством трубок, которые подходят под углом ко дну емкости. Указанные трубки не обеспечивают полноценного рассеивания воздуха, поскольку воздух, выходя вверх из трубок, образует сквозные каналы в слое консерванта, а вокруг них создается зона застойного консервирующего порошка. Эжектор расположен за пределами емкости для консерванта и соединен с ней посредством трубки, на которой установлен шаровой кран-регулятор. Недостатком такого расположения является недостаточная эффективность работы из-за возможного забивания указанной трубки засасываемым из емкости консервантом. С целью создания в емкости повышенного давления данная емкость выполнена герметично. В связи с этим дозатор содержит манометр и клапан сброса давления, позволяющие регулировать давление в емкости, а площадь загрузочного отверстия довольна маленькая. По этой причине процесс загрузки консерванта является трудоемким и длительным по времени, поскольку площадь загрузочного отверстия не позволяет засыпать консервант быстро и напрямую, то есть без использования дополнительного устройства (к примеру, воронки). Принцип работы известного устройства следующий. От источника давления часть воздуха под давлением нагнетается по воздухопроводу в емкость для консерванта, где он приводит порошкообразный консервант во взвешенное состояние. Взвесь консерванта из емкости засасывается в эжектор, установленный на трубопроводе для доставки консерванта, и далее подается к выходному каналу контролируемым потоком. Известный дозатор выбран в качестве ближайшего аналога.

Недостатком ближайшего аналога является сложность конструкции дозатора, обусловленная необходимостью создания в емкости для консерванта зоны повышенного давления, и недостаточная эффективность рабочего процесса, обусловленная пониженным уровнем эффективности создания взвешенного состояния консерванта в этой емкости и, как следствие, неравномерностью расходования порошкообразного консерванта.

Технический результат предлагаемого устройства направлен на упрощение конструкции устройства дозированной подачи порошкообразного консерванта, повышение эффективности рабочего процесса.

Технический результат достигается за счет того, что предложено устройство дозированной подачи порошкообразного консерванта для консервирования корма, включающее емкость для консерванта с загрузочным отверстием, источник постоянного давления, систему трубопроводов, включающую воздухопровод, снабженный регулятором давления, и трубопровод для доставки консерванта, снабженный эжектором, при этом воздухопровод снабжен устройством рассеивания воздуха, емкость для консерванта имеет сужающуюся донную часть, эжектор размещен в донной части емкости для консерванта, устройство рассеивания воздуха расположено под эжектором, внутренний диаметр воздухопровода составляет не менее 5 мм, а рабочее давление на выходе воздухопровода составляет 0,15-0,95 бар.

Размер загрузочного отверстия преимущественно совпадает с поперечными размерами верхней части емкости для консерванта, а емкость для консерванта снабжена крышкой. Преимущественно угол сужения донной части составляет 25-45 градусов, высота донной части - 20-30 см при общей высоте емкости для консерванта 50-70 см. Преимущественно устройство рассеивания воздуха снабжено воздушными каналами, направленными в сторону донной части емкости для консерванта. Предложенное устройство может содержать в верхней части емкости для консерванта фильтр грубой очистки консерванта от примесей. Преимущественно в качестве технологического оборудования кормопроизводства, на которое монтируется предложенное устройство, используют плющильную машину. В качестве консерванта преимущественно используют порошкообразную серу.

Описанное устройство поясняется следующими графическими материалами:

На Фиг. 1 изображен общий вид устройства дозированной подачи порошкообразного консерванта для консервирования корма.

Устройство дозированной подачи порошкообразного консерванта для консервирования корма 1 содержит емкость 2 для консерванта с загрузочным отверстием 3, источник постоянного давления (не показан) и систему трубопроводов 4. Система трубопроводов 4 содержит трубопровод 5, снабженный регулятором давления с влагоотделителем 6 и пневматическим фитингом 7; включает воздухопровод 8, снабженный регулятором давления 9 и устройством рассеивания воздуха 10; включает трубопровод 11 для доставки консерванта, снабженный эжектором 12; включает выходные каналы 13, которые встроены в корпус технологического оборудования кормопроизводства. Емкость 2 имеет сужающуюся донную часть 14, в которой расположен эжектор 12, а под ним - устройство рассеивания воздуха 10. В качестве примера выбрана емкость, у которой угол сужения А донной части составляет 36 градусов, высота донной части В составляет 25 см при общей высоте С емкости для консерванта 55 см. Данная конструкция не требует создания в емкости 2 зоны повышенного давления, поэтому загрузочное отверстие 3 выполнено таким образом, что его размеры совпадают с поперечными размерами верхней части емкости для консерванта 2 сверху. Емкость 2 снабжена крышкой 15. В данном случае для загрузки консерванта требуется открыть крышку 15 и засыпать его из мешка прямо в емкость 2, что является преимуществом по сравнению с ближайшим аналогом, где загрузка консерванта происходит не напрямую, а через дополнительное устройство (воронку). При таком исполнении емкости 2 также обеспечивается оперативный доступ для очистки внутренних частей емкости в случае забивания консервантом и возможна установка фильтра 16 грубой очистки консерванта от примесей в верхней части емкости 2, что повышает эффективность и бесперебойность рабочего процесса.

Устройство дозированной подачи порошкообразного консерванта для консервирования кормов работает следующим образом.

От источника сжатого воздуха (компрессора трактора или другого внешнего источника) воздух по трубопроводу 5 проходит через регулятор давления с влагоотделителем 6 и поступает в пневматический фитинг 7, где происходит разделение воздушного потока на две части, одна из которых направляется по воздухопроводу 8, а другая - по трубопроводу 11. Поступающий по воздухопроводу 8 воздух проходит через регулятор давления 9 и через устройство рассеивания воздуха 10 попадает в емкость 2. Выходящие из устройства рассеивания воздуха 10 воздушные потоки направлены в сторону дна емкости, при этом донная часть 14 емкости 2 выполнена сужающейся формы, что в совокупности обеспечивает завихрения воздушных потоков, обеспечивающие интенсивное и равномерное перемешивание консерванта с воздухом в донной части 14. К тому же выполнение донной части 14 сужающейся формы позволяет исключить образование областей зависания консерванта в емкости 2. Далее взвесь консерванта из емкости 2 засасывается эжектором 12 и по трубопроводу 11 направляется к выходным каналам 13, через которые попадает на плющеное зерно. Эжектор 12 расположен в донной части 14 над устройством рассеивания воздуха 10, что обеспечивает большой захват консерванта по сравнению с ближайшим аналогом.

В заявляемом устройстве, как отмечалось, внутренний диаметр воздухопровода составляет не менее 5 мм, а рабочее давление в воздухопроводе после регулятора давления составляет 0,15-0,95 бар. Приведенные параметры были выбраны путем моделирующих возможные практические ситуации многократных испытаний устройства дозированной подачи порошкообразного консерванта для консервирования корма. Некоторые результаты испытаний приведены в Таблице 1.

При испытаниях использовали воздухопроводы с различными внутренними диаметрами. За счет регулятора давления создавали различное значение рабочего давления и оценивали процесс распыления консерванта и энергозатраты, потраченные на создание рабочего давления. Испытания показали, что при значении внутреннего диаметра воздухопровода менее 5 мм и давлении менее 0,15 бар прекращалась подача консерванта, что было связано с пониженным уровнем эффективности создания взвешенного состояния консерванта в этой емкости. При давлении больше 0,95 бар процесс подачи консерванта не изменялся, но были повышенными энергозатраты.

В заявляемом устройстве, как отмечалось, угол сужения донной части составляет 25-45 градусов, высота донной части - 20-30 см при общей высоте емкости для консерванта 50-70 см и общей ширине емкости для консерванта 35-45 см. Верхние и нижние предельные значения общих габаритов емкости для консерванта (ширина и высота) обеспечивают возможность монтажа устройства дозированной подачи порошкообразного консерванта для консервирования корма с максимально возможным объемом емкости для консерванта на технологическое оборудование кормопроизводства, например на плющильную машину. Приведенные параметры по углу сужения донной части были выбраны путем испытаний устройств дозированной подачи с емкостями для консерванта, имеющими разные углы сужения донной части. Испытания показали, что именно такие угловые пределы позволяют создать эффективное «взвешенное облако» в донной части емкости для консерванта. Создаваемые устройством для рассеивания воздуха и направленные в сторону донной части воздушные потоки, отражаясь от дна и стенок донной части, создают завихрения, обеспечивающие интенсивное и равномерное перемешивание консерванта с воздухом в донной части. При значении угла сужения донной части для консерванта менее 25 и более 45 градусов, создаваемые устройством для рассеивания воздуха воздушные потоки не обеспечивали эффективное «взвешенное облако», происходило забивание эжектора и образование застойных областей.

В качестве консерванта используется порошкообразная сера, например, по авторскому свидетельству RU 1099937. Возможно использование и других порошкообразных косервантов с аналогичными свойствами.

В качестве технологического оборудования, на которое монтируется предложенное устройство, помимо плющильной машины, возможно использование различного рода смесителей кормов, дробилок и др.

Предлагаемое устройство дозированной подачи порошкообразного консерванта для консервирования кормов обладает упрощенной по сравнению с ближайшим аналогом конструкцией, поскольку отсутствует необходимость создания в емкости для консерванта зоны повышенного давления, что позволяет снизить трудоемкость и длительность процесса загрузки консерванта в емкость для консерванта, и повышает эффективность рабочего процесса.

Источники информации

1. Отрошко С.А., Ахламов Ю.Д., Шевцов А.В. Современные способы внесения консервантов // Техника и оборудование для села. 2011. №3. с. 14-15. URL: http://elibrary.ru/download/95309884.pdf (дата обращения: 01.02.2016).

2. Электронный ресурс: URL: http://www.schaumann.at/cps/schaumann-at/ds_doc/de-AT/Dosiergeraete_Beschreibung.pdf (дата обращения 01.02.2016).

3. Жужин М.С. Обоснование необходимости разработки дозатора для внесения в плющеное фуражное зерно порошкообразной серы в качестве консерванта // Вестник НГИЭИ.2015. №4 (47). URL: http://cyberleninka.ru/article/n/obosnovanie-neobhodimosti-razrabotki-dozatora-dlya-vneseniya-v-plyuschenoe-furazhnoe-zerno-poroshkoobraznoy-sery-v-kachestve (дата обращения: 01.02.2016).