Результат интеллектуальной деятельности: ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ШЕЛУШИТЕЛЬ

Центробежный шелушитель предназначен для шелушения зерновых культур с оболочкой (например, люпина) под действием центробежных сил при производстве высокобелковой кормовой добавки, применяется на предприятиях комбикормовой промышленности и в других отраслях, где требуется операция шелушения зерна.

Известен шелушитель зерна [Патент на полезную модель РФ №138907, МПК⁷ В02 В 3/00 Шелушитель зерна / Марьин В.А., Хабазин И.С., Блазнов А.Н., Нечаев И.В., заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) - №2013142532/13. заявл. 17.09.2013, опубл.: 27.03.2014, Бюл. №9. - 3 с.], содержащий корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, аспирационный патрубок, размещенную в корпусе кольцевую деку, в которой установлен универсальный вкладыш из упругого материала, а также закрепленный на полом валу ротор с лопастями.

Недостатком данного шелушителя является то, что при движении частицы вдоль лопасти ротора шелушение продукта не осуществляется, а продукт при ударе о кольцеобразную деку прямолинейной формы дробится.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к решаемой задаче является центробежный шелушитель (Патент RU №2621988. МПК⁷ В02В 3/00. Центробежный шелушитель / Шахов С.В., Потапов А.И., Белозерцев А.С, Колядин В.В., заявитель и патентообладатель федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ"). (RU). - №2016118513, заявл. 2016.05.12. опубл. 2017.06.08.), содержащий корпус, размещенную в нем кольцевую деку, закрепленный на полом валу ротор, выполненный из двух дисков, скрепленных между собой, с находящимися между ними лопастями. Дека со стороны торцевой части дисков имеет круглую вогнутую фаску с радиусом, не меньшим, чем расстояние зазора, образованного между дисками ротора. Лопасти выполнены в виде кривой, полученной аппроксимацией ломаной линии, описываемой уравнением

Недостатком данного шелушителя является то, что при движении частицы вдоль лопасти ротора трудно добиться рациональной ориентации частицы при ее последующем ударе о кольцеобразную деку, он обеспечивает очень узкий диапазон изменения скорости, а, следовательно, и практически одинаковую силу удара частицы о деку, что не подходит для частиц с различными размерами.

Технической задачей изобретения являются: повышение коэффициента шелушения, снижение потерь зерна за счет минимизации дробления семядолей, рационализация величины скорости зерен на выходе из ротора, адаптированной для шелушения зерен разных размеров, оптимизация величины силы удара зерен о поверхность деки за счет оптимальной ориентации зерна при ее движении в роторе и последующем ударе о кольцевую деку.

Поставленная задача достигается тем, что в центробежном шелушителе, содержащем разъемный корпус, состоящий из верхней части с загрузочным и разгрузочным патрубками и нижней части, размещенную в корпусе кольцевую деку, закрепленный на валу ротор, выполненный из двух дисков с выфрезерованными пазами, новым является то, что левая боковая грань выфрезерованного паза выполнена вертикальной, правые боковые грани выфрезерованного паза в дисках выполнены наклонными для ориентации зерен в вертикальном направлении, выгрузочный патрубок размещен коаксиально по отношению к верхней части разъемного корпуса.

На фиг. 1 приведено объемное изображение центробежного шелушителя; на фиг. 2 - фронтальный вид центробежного шелушителя; на фиг. 3 - объемное изображение разобранного ротора; на фиг. 4 - объемное изображение ротора в сборе; на фиг. 5 - схема движения ориентированных в вертикальной плоскости зерен в выфрезерованном пазе ротора.

По величине зерно люпина разделяют на очень крупное, крупное, среднее, мелкое и очень мелкое: ситовой анализ показал следующее распределение размера зерна люпина: зерна с размером 6 мм составляли 15,63%, зерна с размером 5 мм - 50%, зерна с размером 4 мм - 34,37%. Средний размер зерновки округлой формы в партии люпина сорта «Радужный» составил 4,73 мм. Исходя из того, что зерен в партии с диаметром 5,0 мм обнаружено 50%, можно с большой вероятностью предположить, что ядро при таком зазоре разделиться на семядоли без переизмельчения. В тоже время зерно других размеров будет подвергаться под действием усилий сжатия, сдвига и микроудара частичному или полному разрушению.

Оболочки зерна белого люпина составляют 14-19% (таблица 1), поэтому их удаление позволяет поднять содержание белка в продукте до 50% [Егоров И.А., Андрианова Е.Н., Цыгуткин А.С, Штеле А.Л. Белый люпин и другие зернобобовые культуры в кормлении птицы // Достижения науки и техники АПК. - 2010. - №9]. Шелушение зерен люпина позволит довести содержание белка в семядолях на 20-25% больше, чем в целом зерне.

Центробежный шелушитель (фиг. 1, 2) содержит загрузочный патрубок 1, разгрузочный патрубок 2, электродвигатель 3, раму 4, разъемный корпус, состоящий из соединенных между собой верхней 14 и нижней 6 частей. Внутри корпуса расположены: кольцевая дека 7, вал 5 с закрепленным на нем ротором, который состоит из верхнего 8 и нижнего 9 дисков 3 и основания 13 (фиг. 3 и 4). Вал 5 установлен в верхней подшипниковой опоре 10 и нижней подшипниковой опоре 11 и приводится во вращение от электродвигателя 3 с помощью клиноременной передачи 12.

В дисках 8 и 9 выфрезерованы пазы, причем левая боковая грань выфрезерованного паза выполнена вертикальной, а правая боковая грань выфрезерованного паза выполнена наклонной к вертикали для ориентации зерен люпина в вертикальном направлении. Выбор угла наклона к вертикали правых боковых граней выфрезерованного паза в дисках 8 и 9 обоснован в результате проведенных экспериментальных исследований для ориентации зерен люпина.

Выгрузочный патрубок 2 размещен коаксиально по отношению к верхней части 14 разъемного корпуса.

Поверхность кольцевой деки 7 со стороны торцевой части дисков 8 и 9 выполнена наклонной, т.к. только при подобной экспериментально установленной геометрии поверхности деки радиальная составляющая нормальной реакции деки в несколько раз превышает величину тангенциальной составляющей. Это позволяет в 2,5 раза увеличить силу сухого трения между поверхностью зерна и деки, что обеспечивает эффективное шелушение зерен.

Рассмотрим движение зерна в выфрезерованном пазу в роторе центробежного шелушителя (фиг. 5). Движение зерен в роторе центробежного шелушителя является сложным движением. В качестве относительного движения принимаем движение зерен по лопасти ротора, а переносное движение -вращение зерен вместе с ротором центробежного шелушителя. При движении зерен в пазу ротора наблюдается некоторое возрастание центробежной силы инерции за счет роста значений ускорения. Большие значения нормального давления и, как следствие, большие значения силы трения приводят к разрушению (истиранию) оболочек зерен уже в пазу ротора.

За счет предлагаемой конструкции и формы боковых граней выфрезерованного паза ротора происходит ориентация зерен люпина в вертикальном направлении. Наклонная поверхность кольцевой деки 7 со стороны торцевой части дисков 8 и 9 приводит к тому, что зерна, во-первых, будут ударяться с такой величиной лобового удара частицы, которая обеспечит разрушение оболочки зерновых культур при шелушении, а, во-вторых, полностью исключает их удар плоской частью о поверхность деки 7.

Центробежный шелушитель работает следующим образом. Включается электродвигатель 3, который с помощью клиноременной передачи 12 приводит во вращение вал 5 с закрепленным на нем ротором. Затем зерна через загрузочный патрубок 1 подаются в разъемный корпус и попадают в центральную часть ротора. Под действием центробежной силы инерции зерна начинают двигаться с постоянно возрастающей скоростью по выфрезерованному пазу ротора, в котором за счет предлагаемой конструкции и формы боковых граней дисков 8 и 9 происходит ориентация зерен люпина в вертикальном направлении. Ориентированные зерна, вылетая из ротора, отбрасывается на деку 7, ударяясь при этом менее прочной частью о наклонную поверхность кольцевой деки 7. Затем прошелушенный продукт и отделенные оболочки отбрасываются к разгрузочному патрубку 2, который за счет коаксиального размещения на верхней части разъемного корпуса, обеспечивает их эффективный вывод из центробежного шелушителя.

Предлагаемый центробежный шелушитель позволяет:

- повысить коэффициент шелушения;

- снизить потери зерна за счет минимизации дробления семядолей, рационализации величины скорости частицы на выходе из ротора, которая адаптированной для шелушения частиц разных размеров;

- обеспечивает начало процесса шелушения уже при движении зерен в выфрезерованных пазах ротора;

- ориентация зерен при их движении в роторе обеспечивает последующий удар о кольцевую деку ее менее прочным местом, при этом достигается минимизация величины силы удара зерен о поверхность деки.