УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕПАРАЦИИ ЗЕРНОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к машинам для послеуборочной обработки зерна.

Известно устройство для сепарации зерновых смесей, содержащее загрузочный бункер, питатель и решетный стан с наклонными параллельно расположенными одно под другим решетами, угол наклона которых к линии горизонта составляет 15° (см. а.с. SU №1645030, МПК: В07В 1/12, опубл. 30.04.91). Решетный стан установлен на раме на пружинах и снабжен вибратором, размещенным в центре тяжести, который сообщает решетному стану мелкоамплитудные высокочастотные колебания, перпендикулярные плоскости решет. Недостатком известной конструкции являются низкая эффективность очистки зерна, вследствие быстрого схода зерна, малой амплитуды и неравномерности колебаний по площади решета.

Известна решетная часть зерносемяочистительной машины, содержащая установленные на подвесах верхний одноярусный и нижний двухярусный решетные станы, получающие колебания от эксцентрикового вала посредством шатунов и совершающие прямолинейные возвратно-поступательные колебания (см. патент RU №2229787, МПК: A01F 12/44, опубл. 10.06.2004).

К недостаткам машин с эксцентриковыми приводами следует отнести высокие вибрационные нагрузки, передаваемые на раму машины через закрепленный на ней эксцентриковый вал, и, как следствие, низкую надежность работы, частые поломки, вынужденные простои. Частота колебаний решет в этом случае не может быть большой.

По сравнению с эксцентриковым приводом дебалансный привод тратит меньше энергии на поддержание колебаний и обеспечивает большую надежность работы за счет уравновешивания динамических нагрузок и снижения вибраций машины вследствие отсутствия жестких связей привода с рамой (нагрузки передаются на раму через гибкие подвески решетного стана). При этом в результате круговых колебаний решет, создаваемых дебалансным приводом, удлиняется траектория перемещения частиц зерновой смеси, что улучшает их прохождение через отверстия решет.

В качестве наиболее близкого аналога для заявляемого технического решения принят воздушно-решетный сепаратор, конструкция которого раскрыта в патенте на изобретение RU №2372153, МПК: В07В 9/00, опубл. 10.11.2009 г.

Ближайший аналог характеризуется следующими конструктивными признаками, сходными с существенными признаками заявляемого устройства, а именно наличием решетной части, которая включает соединенный с рамой (станиной) гибкими подвесками решетный стан, в котором установлены с наклоном в сторону движения обрабатываемого материала верхнее и нижнее решета с механизмами шаровой очистки. Решетный стан совершает круговые колебания под воздействием дебалансного приводного механизма, включающего закрепленный в центре тяжести решетного стана дебаланс с вертикальной осью вращения.

На верхнем решете происходит отделение зерна от крупных примесей, а на нижнем - отделение мелких примесей от зерна.

Решета установлены в корпусе стана параллельно друг другу с наклоном 7° к горизонту в направлении движения материала.

К недостаткам ближайшего аналога следует отнести низкое качество очистки зерна от мелких примесей на нижнем ярусе сепарации и, как следствие, невысокое качество очистки, получаемое на выходе.

В упомянутом решении для повышения пропускной способности сепаратора и полноты выделения примесей увеличивают количество ярусов, размещают в каждом ярусе несколько решетных пакетов, стыкуемых между собой. Однако это существенно усложняет конструкцию сепаратора, делает его громоздким.

Заявляемое изобретение направлено на решение проблемы качества очистки зерна с условием сохранения простоты конструкции устройства.

Технический результат, достигаемый в результате использования изобретения, заключается в повышении качества очистки зерна за счет улучшения отделения мелких примесей и повышения эффективности работы решет, благодаря повышению качества очистки просеивающих поверхностей.

Упомянутая техническая проблема решена в предлагаемом устройстве для сепарации зерновых материалов, содержащем соединенный со станиной гибкими подвесками решетный стан, в котором установлены с наклоном в сторону движения обрабатываемого материала верхнее и нижнее решета с механизмами шаровой очистки, и дебалансный привод колебаний решетного стана, включающий размещенный в центре масс решетного стана дебаланс с вертикальной осью вращения, при этом согласно заявляемому изобретению верхнее решето наклонено в сторону движения материала под углом 7-8°, нижнее решето - наклонено в сторону движения материала под углом 10-12°, привод выполнен с возможностью вращения небаланса со скоростью 350-420 об/мин.

В отличие от ближайшего аналога предлагаемая конструкция характеризуется разными углами установки решет: верхнее решето наклонено в сторону движения материала под углом 7-8°, а нижнее размещено под углом 10-12°, а также высокой частотой круговых колебаний, создаваемых дебалансным приводом, которая составляет не менее 350 об/мин.

Амплитуда колебаний решетного стана составляет 18±2 мм.

Использование в устройстве сепарации самоочищающихся решет с шаровой очисткой является предпочтительным в силу простоты конструкции механизма очистки, отсутствия привода, простоте обслуживания в процессе эксплуатации, надежности и долговечности.

Механизм шаровой очистки решета включает размещенный под решетом поддон с сетчатым дном и ячейками для размещения шаров, образованными продольными и поперечными перегородками с наклонными стенками, которые обеспечивают отражение шаров кверху в направлении просеивающей поверхности.

Суть предлагаемого технического решения и влияние существенных конструктивных признаков на достижение вышеупомянутых технических результатов поясняется приведенным ниже примером конкретного осуществления и чертежами.

На фиг. 1 показан общий вид предлагаемого устройства для сепарации зерновых материалов, изометрия;

на фиг. 2 приведен пример использования устройства в составе зерноочистительной машины;

на фиг. 3 показан механизм шаровой очистки решета;

на фиг. 4 - сечение А-А с фиг. 3.

Устройство для сепарации (см. фиг. 1, 2) содержит соединенный со станиной 1 гибкими подвесками 2 решетный стан 3, в корпусе которого установлены верхнее 4 и нижнее 5 решета с механизмами шаровой очистки, размещенные под решетом 4 скатные доски 6, желоба 7 и 8 для вывода получаемых фракций и дебалансный привод колебаний, включающий закрепленный в центре масс решетного стана 3 дебаланс 9 с вертикальной осью вращения, получающий вращение от электродвигателя 10, закрепленного на станине 1, через ременную передачу 11. Сверху решетный стан может быть закрыт защитными сетками 12.

Механизм шаровой очистки (см. фиг. 3) включает размещенный под решетом 4, 5 (на фиг. 3 не показаны) поддон 13 с сетчатым дном 14, разделенный перегородками 15, имеющими наклонные стенки, на ячейки 16 для размещения очищающих шаров 17. Верхнее решето 4 наклонено в сторону движения материала под углом α₁=7,5°.

Нижнее решето 5 наклонено в сторону движения материала под углом α₂, составляющим в одном образце 10°, в другом - 11,5°.

Угол наклона каждого решета - фиксированный и определяется положением направляющих решетного стана 3.

Частота круговых колебаний решетного стана 3, соответствующая частоте вращения дебаланса, составляет 375 об/мин.

Амплитуда колебаний решетного стана определяется параметрами дебаланса и составляет 18±2 мм.

Возможность работы в условиях высокоскоростных нагрузок обеспечивается качественным выполнением узлов крепления подвесов решетного стана и размещением дебаланса строго в центре масс, что обеспечивает равномерность распределения нагрузок относительно подвесов решетного стана, способствует долговечности эксплуатации устройства в условиях высоких нагрузок.

Работает устройство следующим образом.

Частично очищенная от легких примесей зерновая смесь поступает в решетный стан 3, где последовательно проходит через две разделительные поверхности решет 4 и 5. Частицы зернового материала, находящегося на поверхности решета, под действием круговых колебаний решетного стана и силы тяжести совершают сложное спиралеобразное перемещение, постепенно продвигаясь вниз по решету к выходу.

На первом этапе кругового движения, вследствие действия сил трения и инерции, решето опережает зерно, в результате чего происходит отрыв последнего от поверхности решета. При малом угле наклона разделительной поверхности (1-8°) этот отрыв незначительный, и зерно, не успевая развернуться, снова подхватывается решетом. Происходит толчок материала решетом, обеспечивающий его продвижение вперед. Однако сила этого толчка мала и, преимущественно, имеет место скольжение зерна по плоскости решета 4, в процессе которого, попадая в зону отверстия, зерно вместе с мелкими примесями проваливается вниз, проходит через шариковую кассету механизма очистки и по скатным доскам 6 подается на нижнее решето 5.

Крупные примеси идут сходом по наклонной поверхности решета 4 к выходу, где попадают в сборный желоб 7 и удаляются из устройства.

Работа верхнего решета 4, обеспечивающего отделение крупных примесей, в предлагаемом устройстве практически не отличается от работы верхнего решета в ближайшем аналоге, установленного под углом 7°.

Мелкие примеси, вследствие своих физических свойств, значительно сложнее отделяются от зерна и при малом угле наклона разделительной поверхности будут сходом идти по решету вместе с зерном, поэтому эффективность очистки зерна от мелких примесей при угле наклона 7°, имеющем место в прототипе, - низкая.

Увеличение угла α₂ наклона нижнего решета 5 до 10-12° в направлении движения материала способствует лучшему отрыву зерна от поверхности решета и увеличению угла атаки со стороны решета на зерно, оторвавшееся от поверхности. В результате увеличения угла атаки увеличивается сила удара поверхности решета о зерновую массу. Зерновая масса подбрасывается над поверхностью решета 5 и при этом хорошенько встряхивается, что способствует ее разрыхлению и отрыву от зерна мелких примесей, которые затем проваливаются через отверстия нижнего решета 5 и сетчатого дна 14 поддона 13 и собираются в специальном желобе 8, откуда затем выводятся. Товарное зерно транспортируется по поверхности решета 5 к выходу.

Периодическое подбрасывание материала на нижнем решете 5 в результате удара решета выражается в волнообразном движении зерновой массы по поверхности решета, что хорошо видно невооруженным взглядом при работе устройства. В результате полученного эффекта встряхивания увеличивается интенсивность отделения мелких примесей от зерна, что способствует повышению качества его очистки.

Увеличение угла наклона нижнего решета 5 более 12° нежелательно, т.к. в этом случае увеличивается скорость схода зерновой массы, что ведет к ухудшению процесса сепарации.

Помимо угла наклона, важным является высокая частота колебаний решетного стана. Стойкий эффект волнообразного перемещения зерновой массы с высоким качеством сепарации на выходе наблюдается при скоростях больше 350 об/мин.

При скоростях вращения дебаланса 9 менее 350 об/мин зерновая масса не успевает как следует оторваться от поверхности решета и сплошной массой сползает вниз по решету. В результате упомянутый эффект «удара» решета о зерновую массу не достигается.

Скорости вращения дебаланса 9 свыше 420 об/мин нежелательны, т.к. чрезмерное увеличение вибрационных нагрузок может привести к разрушению конструкции.

Предлагаемая конструкция устройства решетной сепарации построена с учетом различия физических свойств разделяемых фракций на верхнем и нижнем решете и обеспечивает создание наиболее оптимальных условий для отделения каждого вида примесей и, как следствие, высокое качество очистки зерна.

Все отличительные признаки предлагаемого технического решения работают в совокупности, обеспечивая достижение указанного выше технического результата - повышения качества очистки зерна.

При этом предлагаемое конструктивное решение отличается простотой и может быть использовано как при производстве новых зерноочистительных машин, так и для модернизации эксплуатируемых.

Высокочастотный режим колебаний решетного стана, а также увеличение угла наклона нижнего решета 5 способствуют повышению интенсивности движения шаров 17 механизма шаровой очистки в ячейках 16 поддона 13 и, как следствие, увеличению частоты соударений шаров 17 с просеивающей поверхностью решета. В результате более интенсивных ударных воздействий улучшается качество очистки просеивающего полотна от застрявших в нем частиц, что способствует повышению эффективности работы решета, улучшению качества очистки зерна, сохранению высокой производительности устройства.

Оптимальная высота перегородок 15 предпочтительно составляет не более половины от высоты ячейки 16, а диаметр шаров 17 равен 0,75-0,85 высоты ячейки, что позволяет обеспечить требуемую силу ударного воздействия шаров и исключает наличие мертвых зон над перегородками, обеспечивает качественную очистку всей поверхности решета.