Результат интеллектуальной деятельности: Сепаратор хлопка-сырца

Изобретение относится к сельскому хозяйству и текстильной промышленности, а именно к первичной обработке хлопка, и может быть использовано в пневмотранспортных установках.

Одной из актуальных проблем хлопкоперерабатывающих предприятий по первичной обработке хлопковой массы является выпуск высококачественного волокна и семян, отвечающим всем требованием мирового стандарта. Известно, что переработка хлопка-сырца осуществляется по строго уставным технологическим регламентам, начальным звеном которых является сепарация хлопковой массы от транспортирующего воздуха. При подаче к технологическим процессам хлопок-сырец в своем составе имеет тяжелые и органические сорные примеси (мелкие камешки, песок, посторонние растительные элементы и т.д.), которые в процессе транспортировки и сепарации частично удаляются из хлопковой массы. В процессе перемещения хлопковой массы в пневматическом трубопроводе, с помощью аэродинамических усилий, происходит ее разделение на клочки, дольки и летучки, а через сепарацию, частичная ее очистка от сорных примесей.

Известен сепаратор волокнистого материала, содержащий разделительную камеру, входной и выходной патрубки, сетчатый барабан, установленный перед выходным патрубком и вакуум-клапан, смонтированный в нижней части разделительной камеры. Камера выполнена расширяющейся в горизонтальной плоскости от входного патрубка до сетчатого барабана, с установленной внутри нее отражательной перегородкой, которая разделяет камеру на пневмопровод, расположенный в верхней части камеры, и волокнопровод – в ее средней части. В волокнопроводе по направлению к вакуум-клапану установлены веером направляющие ребра. Последние установлены на верхней или нижней стенке волокнопровода, или на верхней и нижней стенках волокнопровода. Высота направляющих ребер составляет от 1/4 до 1/3 высоты поперечного сечения волокнопровода (UZ 04998, Кл. D 01 B 1/02, 2001 г.).

Недостатком известного сепаратора является низкая надежность, обусловленная жесткостью крепления ребер, что приводит к концентрации хлопка-сырца в центре волокнопровода и, в дальнейшем, в середине вакуум-клапана. Из-за перегрузки среднего участка вакуум-клапана резиновые клапана сильно прогибаются, и образуется щель, через которую идет присос воздуха в сепарационную камеру. Это приводит к снижению скорости витания хлопка-сырца по волокнопроводу, а, следовательно, к снижению производительности сепаратора.

Другой известный сепаратор (Первичная обработка хлопка-сырца. /Учебник для вузов. Под общей редакцией Г. Д. Джабарова, - М.: учебник для вузов, «Легкая индустрия», 1978, с 112-113). Сепаратор представляет собой камеру, разделенную сетчатой перегородкой на две части: хлопковую и воздушную. В хлопковой части расположен направитель и скребок, который очищает хлопок-сырец с сеток, расположенных по боковым сторонам и направляет его в вакуум-клапан. Вакуум-клапан предназначен для выгрузки хлопка-сырца из камеры сепаратора и создания в ней герметичности, для препятствия подсасыванию в камеру сепаратора через выгрузочное отверстие наружного воздуха. Воздушная часть камеры ограничена сетчатой поверхностью по бокам и конусом сепаратора. Подаваемый в сепаратор воздушным потоком по патрубку хлопок-сырец ударяется о сетчатые поверхности, установленные с двух внутренних сторон хлопковой камеры сепаратора. При этом скорость воздушного потока в сепараторе резко падает, и основная часть хлопка-сырца сваливается в вакуум-клапан, а определенная часть достигает сетчатой поверхности и сбрасывается скребком в вакуум-клапан.

Существенным недостатком эксплуатируемого сепаратора является то, что смесь хлопка-сырца и воздуха поступает по трубопроводу в сепарационную камеру со скоростью более 20 м/с где происходит удар хлопковой массы о заднюю стенку сепаратора. Это приводит к механическому повреждению хлопковых семян, быстрому износу задней стенки корпуса сепаратора что приводит к значительному уменьшению срока службы сепаратора.

Прототипом изобретения является сепаратор, содержащий сепарационную камеру, с торца которой расположена сетчатая поверхность со скребками. В нижней части камеры расположен вакуум-клапан с крыльчаткой. На входе в камеру сепаратора установлен направитель, изготовленный из металлического листа, толщиной δ=2 мм, вогнутой треугольной формы. Направитель установлен с возможностью качения вокруг своей оси. Угол вращения направителя, относительно центра направления движения входящего в камеру хлопка-сырца, составляет от 25⁰ до 35⁰ (UZ №5349 Кл. D 01 B 1/02).

Основным недостатком известного сепаратора является невозможность полного исключения удара хлопка-сырца о заднюю стенку сепаратора, а также выпадение части хлопка через зазор между стенкой сепарационной камеры и сетчатой поверхностью, что приводит к забиванию хлопком вакуум - клапана, а также к повреждению хлопкового сырья, повышенному износу оборудования и снижению эффективности сепарации.

Проблемой изобретения является совершенствование конструкции сепаратора, обеспечивающей малые колебания верхнего направителя хлопка и значительное сокращение износа оборудования.

Техническим результатом изобретения является повышение срока эксплуатации сепаратора, а также повышение качества хлопка-сырца и максимального сохранения природных свойств выпускаемой продукции, за счет снижения его повреждения о заднюю стенку сепаратора

Поставленная проблема и заявленный технический результат достигаются тем, что сепаратор хлопка-сырца содержит сепарационную камеру с входным и выходным патрубком, перфорированную торцевую сетку со скребком, установленную с торца камеры, вакуум-клапан с крыльчаткой, расположенный в нижней части камеры и направитель, смонтированный на входе в камеру. Согласно изобретению на входе в сепарационную камеру смонтированы верхний направитель, ориентированный от входа к вертикальной оси торцевой сетки, выполненный составным, включающим криволинейную основную жесткую пластину, к которой через прокладку, обладающую упруго-эластичной деформацией, присоединена наружная пластина и нижний направитель. Жесткая пластина и рабочая поверхность наружной пластины выполнены с радиусом кривизны R_н=1,25 R_с, где R_с – радиус торцевой сетки. Прокладка выполнена с переменной шириной, расширяющейся от входного патрубка камеры к концу верхнего направителя. Нижний направитель выполнен криволинейным с радиусом кривизны, равным радиусу кривизны наружной пластины верхнего направителя. Между внешней окружностью торцевой сетки и концом нижнего направителя образован зазор.

Прокладку верхнего направителя целесообразно выполнять из резины с твердостью по Шору (70-75), а наружную пластину – из поливинилхлорида (ПХВ).

Основная жесткая пластина преимущественно соединена с прокладкой и наружной пластиной методом склеивания.

Зазор между концом нижнего направителя и внешней окружностью торцевой сетки составляет от 10 до 15 мм.

Экспериментально определено выполнение радиуса кривизны верхнего и нижнего направителей равного 1,25 радиуса торцевой сетки. Такой параметр радиуса кривизны направителей обеспечивает основной массе хлопка, за счет аэродинамической силы, направление движения в рабочую зону воздушной камеры, где, перемещаясь по окружности близкой к радиусу торцевой сетки, опускается вниз без торможения непрерывным потоком массы к вакуум - клапану. При уменьшении или увеличении радиуса кривизны направителей поток массы хлопка будет разорван, возникнут рывки и толчки потока, что скажется на равномерности поступления массы хлопка в вакуум-клапан. При несоблюдении параметров направителей возникнет вероятность повреждения крыльчатки, а, следовательно, нарушится герметизация оборудования. Кроме того, возникнут предпосылки для заброса частиц хлопка в промежутки между торцевой сеткой и стенками корпуса, повреждая тем самым хлопковое волокно, что скажется на его качестве.

Выполнение верхнего направителя составным, с резиновой прокладкой позволяет смягчать и амортизировать ударное воздействие хлопка о рабочую наружную пластину, за счет деформации резиновой прокладки. Кроме того, наружная пластинка, совершая колебания, интенсифицирует поступление хлопка прямиком в вакуум-клапан.

Размер зазора ∆ между концом нижнего направителя и внешней окружностью торцевой сетки выбран равным максимальному размеру летучки хлопка-сырца, который составляет от 10 до 15 мм, что обеспечивает прохождению летучки хлопка-сырца без ее повреждения.

Сепаратор хлопка-сырца поясняется чертежом, где представлен продольный разрез сепаратора.

Сепаратор включает сепарационную камеру 1 с входным патрубком 2 и выходным патрубком 3. Возле входного патрубка 2 смонтирован верхний направитель 4 и нижний направитель 5. Внутри сепарационной камеры 1, для отсасывания воздуха через воздушную камеру 6, установлена перфорированная торцевая сетка 7 со скребком 8 для очищения сетки 7 от отдельных летучек хлопка, смонтированным на валу. В нижней части сепарационной камеры 1 расположен вакуум-клапан 9, для удаления хлопка-сырца из сепаратора. На скребковом валу 10 вакуум-клапана 9 установлена крыльчатка 11. Вращение скребкового вала 10 осуществляется клиноременной передачей (на фиг. не показано) от вакуум-клапана 9. Верхний направитель 4 выполнен составным и включает основную пластину 12 жестко прикрепленную к корпусу 1 к которой приклеена резиновая прокладка 13 (с твердостью по Шору (70-75), а на нее - пластмассовая рабочая пластина 14 криволинейной формы. Основная пластина 12 верхнего направителя 4 и пластмассовая рабочая пластина 14 выполнены с радиусом кривизны равным R_н=1,25 R_с (где R_с – радиус торцевой сетки 7). Рабочая пластина 14 верхного направителя 4 доходит до вертикальной оси 15 сетки 7. Рабочая поверхность нижнего направителя 5 также выполнена криволинейной формы с радиусом R_н = 1,25 R_с. Между рабочей поверхностью нижнего направителя 5 и внешней окружностью сетки 7 образован зазор ∆ в пределах от 10 до 15 мм.

Резиновая прокладка 13 выполнена с переменной шириной, увеличивающейся от входа патрубка 2 до оси 15 сетки 7, что дает возможность увеличения колебания конца рабочей пластины 14, обеспечивая наибольший захват частиц хлопка, попавших в центральную зону сепаратора за счет аэродинамических сил, и направление их в вакуум-клапан 9.

Работа сепаратора осуществляется следующим образом.

Хлопок-сырец в сепаратор поступает через входной патрубок 2. С помошью верхнего 4 и нижнего направателя 5 с криволинейной рабочей поверхностью хлопок-сырец и воздух попадают в зону усиленного витания хлопка-сырца, то есть – в центральный участок торцевой сетки 7, а не на заднюю стенку сепарационной камеры 1 сепаратора. При этом значительно минимизируются механические воздействия на хлопок. Кроме того нижний направитель 5 не позволяет выпадание хлопка в зазор между стенкой сепарационной камеры 1 и торцевой сеткой 7. Воздух отсасывается через воздушную камеру 6 и отводится через выходной патрубок 3. Для очищения отделенных летучек хлопка, приставших к торцевой сетке 7, скребки 8 сбрасывают их в вакуум-клапан 9. При взоимодействии хлопка с пластмассовой наружной пластиной 14 направителя 4 происходят деформации резиновой прокладки 13, причем эти деформации будут наименьшими во входной зоне, а в конце (возле оси 15 торцевой сетки 7) будут наибольшими, за счет чего происходят нелинейные угловые колебания наружной пластмассовой пластины 14. Движение хлопка амортизируется и основная его часть выпадает в вакуум-клапан 9 без повреждения хлопкового волокна. Кроме того, фактически исключаются жесткие ударные взаимодействия хлопка с задней стенкой сепарационной камеры 1 сепаратора. Повышается надежность работы сепаратора за счет исключения повреждения вакуум – клапана, т.к. хлопок попадает в него равномерно, без ударов и толчков.

В настоящее время изготовлен опытный образец конструкции, который прошел испытания с положительными результатами, идет подготовка к производственным испытаниям.