ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА АЭРОМЕХ" (улица Стефаника, 1 Луганс, Lugansk, 91005, UA)
| ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде, заключающийся в гра- витационной подаче частиц сепарируемой смеси, аэродинамическом монотонно растущем воздействии на них под острым углом к вертикали каскадом плоских струй и выводе готовых фракций, при этом аэродинамическое воздействие осуще- ствляют в режиме резонансного автоколебательного движения каждой струи и всего каскада струй на частоте первой гармоники колебаний, о т л и ч а ю щ и - с я т е м, ч т о наиболее легкие твердые летучие фракции примесей калиб- рируют по размеру на две самостоятельных фракции, и наиболее мелкую из них, вместе с большей частью уже использованного для сепарации потока воздуха воз- вращают для формирования каскада плоских струй, в которых указанной твердой мелкой фракции примесей придают ускорение, для механического воздействия на сепарируемый материал, а также вторую непроходную, более крупную фракцию твердых летучих примесей, вместе с пылью и оставшимся потоком воздуха непре- рывно удаляют в окружающую среду. 2. Устройство для реализации способа по п. 1 , содержащее бункер с вибро- лотком, установленный под ними генератор струй, с расположенными друг под другом и под острым углом к вертикали плоскими соплами, высота поперечных се- чений которых, шаг и угол установки увеличиваются сверху книзу, а также генера- тор связан с источником подачи в него воздуха под давлением и охваченный боко- выми стенками для предотвращения подсоса воздуха из окружающей среды в ге- нератор, и, кроме того, устройство содержит сепарирующую камеру, под которой расположены сборники фракций, о т л и ч а ю щ е е с я т е м, ч т о выход се- парирующей камеры перекрыт фильтрующим элементом, выполненным в виде вращающегося барабана с калибрующим решетом на поверхности, которое снаб- жено с внешней стороны очистителем непроходимых твердых примесей, при этом внутренняя полость вращающегося барабана связана с приводом подачи воздуха под давлением в генератор каскада плоских струй, а очиститель выполнен в виде последовательно расположенных щелевого конфузора, вентилятора и циклона с бункером для отходов, расположенных таким образом, что фильтрующий элемент примыкает с гарантированным зазором к щели конфузора, одна из кромок которо- го снабжена чистящим элементом, выполненным, например, в виде механической щетки. |
СПОСОБ СЕПАРАЦИИ СЫПУЧЕЙ СМЕСИ В ТЕКУЧЕЙ СРЕДЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к способам и устройствам для воздушной или жидко- стной сепарации сыпучих материалов и может быть использовано в пищевой, хи- мической и других отраслях промышленности, а также в сельском хозяйстве для подготовки семян к посеву и для селекционных целей.
Предшествующий уровень техники
Известен способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде, заключающийся в подаче частиц смеси с одинаковой скоростью, воздействии на них однородным потоком воздуха и выводе готовых фракций [см. А.с. СССР N° 1 176976 по классу В 07 В 4/02 опубликованное 07.09.1985 года в Бюл N° 33].
Известно устройство для сепарации сыпучих смесей, содержащее вентилятор с выходным патрубком, расположенный над ними загрузочный бункер и приле- гающие к ним сборники готовых фракций с приспособлением для отсева легких частиц [см. А.с. СССР N° 1763051 по классу В 07 В 4/02 опубликованное 23.09.1992 года в Бюл. N°35].
В известных способе и устройстве воздействия потоком воздуха на отдельно взятую частицу сыпучей смеси осуществляется одноразово и только с одной слу- чайной стороны. Потому качество (точность) процесса сепарации является очень низким и приблизительным. По этой причине подобные способы и устройства ис- пользуют, главным образом, для предварительной очистки сыпучей смеси от лег- ких примесей, что и является их существенными недостатками.
Известен также способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде, заклю- чающийся в гравитационной подаче частиц смеси, аэродинамическом монотонно возрастающем воздействии на них под острым углом к вертикали каскадом пло- ских струй и выводе готовых фракций. При этом воздействие осуществляют в ре- жиме свободного знакопеременного силового сканирования с ростом амплитуды и угла сканирования. Устройство для осуществления указанного способа содержит бункер с вибролотком, установленный под ними генератор струй воздуха, с распо- ложенными друг под другом и под острым углом к вертикали плоскими соплами, высота поперечных сечений которых, шаг и угол установки, увеличиваются сверху книзу. При этом генератор связан с источником подачи в него воздуха под давле- нием, а также генератор охвачен боковыми стенками. Устройство содержит сбор- ники фракций, расположенные под соплами [см. пат. Украины N° 45881 по классу В 07 В 4/02 опубликованный 15.04.2002 года в Бюл. N Q 4 за 2002 г.].
В этом способе разделение частиц сыпучей смеси на фракции происходит за счет разницы соотношения их веса и силы аэродинамического сопротивления. Этот способ, благодаря особенному режиму воздействия струй воздуха на части- цы смеси, более точный и более стабильный во времени, особенно при сепарации частиц неправильной формы. Это стало возможным потому, что воздействие по- током каскада струй в режиме сканирования позволяет многократно и разнона- правлено влиять почти на каждую частицу смеси.
Но известные способ сепарация и устройство имеют следующие недостатки. Знакопеременный и свободный режим работы каскада струй неотвратимо приводит к периодическому, нестабильному во времени и пространстве возникно- вению в нем зон давления и разряжения с появлением прямых и обратных тече- ний. В зоне обратных течений происходит втягивание частиц (особенно легких) в движение, обратное движению основного потока воздуха, что приводит к частич- ному смешиванию уже отсепарированного материала с неотсепарированным. Не- стабильность во времени этого явления, в конце концов, приводит к размыканию (разрыву) каскада струй в любом случайном месте, что еще в большей мере уси- ливает обратное течение в этой зоне и, в результате, интенсифицирует смешива- ние отсепарированного материала с неотсепарированным. Кроме того, размыка- ние каскада струй воздушного потока способствует срыву генерации (прекраще- нию колебательного процесса), что заметно снижает качество сепарации, прибли- жая его к качеству сепарации обычной веялкой. Указанные недостатки известного способа обусловлены несовершенством конструкции устройства для его осущест- вления, в частности, конструкции его генератора струй воздуха.
Наиболее близкими по своей сущности и досягаемому эффекту, принимае- мыми за прототипы, являются способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде и устройство для его осуществления, сущность которых заключается в следующем:
Способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде, заключающийся в грави- тационной подаче частиц сепарируемой смеси, аэродинамическом монотонно рас- тущем воздействии на них под острым углом к вертикали каскадом плоских струй и выводе готовых фракций, при этом аэродинамическое воздействие осуществляют в режиме резонансного автоколебательного движения каждой струи и всего каска- да струй на частоте первой гармоники колебаний. Устройство для реализации это- го способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде содержит бункер с вибро- лотком, установленный под ними генератор струй, с расположенными друг под другом и под острым углом к вертикали плоскими соплами, высота поперечных се- чений которых, шаг и угол установки увеличиваются сверху книзу, а также генера- тор связан с источником подачи в него воздуха под давлением и охваченный боко- выми стенками для предотвращения подсоса воздуха из окружающей среды в ге- нератор, кроме того, устройство содержит сепарирующую камеру, под которой расположены сборники фракций, а также каждая пара смежных сопел оснащена резонансной камерой, соединенной с их межсопловым пространством. Резонанс- ные камеры, в свою очередь, оснащены устройством для регулирования их объе- ма, причем отношение высоты поперечного сечения сопел к шагу их установки на- ходится в пределах 0,2-0,25, а отношение крайнего верхнего и крайнего нижнего углов установки сопел - 0,65-0,75 [см. пат. Украины N° 60254 по классу В 07 В 4/02, А 01 F опубликованный 15.07.2005 года в Бюл. N° 7 за 2005 г.].
Основной недостаток известного способа сепарации сыпучей смеси заключа- ется в том, что его осуществление происходит с использованием открытой систе- мы подачи текучей среды для процесса сепарации, в частности, воздушного пото- ка. В известном способе воздушный поток всасывается в генератор каскада пло- ских струй из окружающей среды, и туда же (в окружающую среду) возвращается после использования его для сепарации сыпучей смеси, но при этом «отработан- ный» воздушный поток возвращается, естественно, уже насыщенный обычной пы- лью и летучими примесями биологического происхождения, что автоматически по- рождает ряд дополнительные побочных недостатков, присущих известному спосо- бу сепарации, а именно: ухудшает состояние здоровья работников, вызывая за- грязнение легких и способствует появлению нежелательных аллергических реак- ций (медицинский недостаток), загрязняет окружающую среду и помещение, где расположено устройство (экологический недостаток), невзирая на высокое качест- во сепарации, все же снижается коммерческая привлекательность известного спо- соба из-за наличия постоянного плотного облака пыли в зоне работы устройства для сепарации (экономический недостаток), и, даже, может вызывать пожары, разрушения помещений, оборудования и привести к жертвам из-за взрывоопасно- сти воздушно-пылевой смеси, когда она достигнет соответствующей концентрации в помещении, что, в свою очередь, вынуждает пользователей устройства приме- нять мощную вентиляционную систему, которая, в целом, отражается в худшую сторону на себестоимости готовой (сепарированной) зерновой продукции вследст- вие роста стоимости технологического оборудования и повышения энергозатрат.
Второй существенный, и, по-видимому, важнейший, недостаток известного способа сепарации сыпучей смеси проявляется при его применение в сельском хозяйстве (преимущественное применение) при очистке и разделении семян или зерен сельскохозяйственных культур на фракции, поскольку при его применения невозможно очищать зерна от адгезионного слоя пыли, которая достаточно плотно укутывает всю поверхность каждого зерна, что наглядно можно увидеть во время перегрузки отсепарированного зернового материала в тару (мешки, бункеры, кузов грузовика и т.д.): появляется густое облако пыли, но эта пыль уже другого проис- хождения. При пересыпании отсепарированного зернового материала, зерна стал- киваются между собой и механически, из-за трения, счищают адгезионный слой пыли друг с друга, который и формирует облако пыли при перегрузке отсепариро- ванного зернового материала. Наличие облака пыли при перегрузке отсепариро- ванного зернового материала, в сущности, является прямым доказательством не- возможности очистки зерен от адгезионного слоя пыли известным способом, в ча- стности, аэродинамическим, - для этого недостаточно мощности воздушного пото- ка. Увеличить же мощность воздушного потока не представляется возможным, по- скольку при этом резко снижается качество разделения зернового материала на фракции, так как мощность воздушного потока находится во взаимосвязи с физи- ческими свойствами сыпучей смеси, а потому точно рассчитывается с учетом раз- меров и веса сепарируемого материала. Поскольку зерновой материал во время сепарации не возможно очистить аэродинамический путем воздействуя на него каскадом плоских струй, остается лишь воздействовать на зерна механически, но известный способ такого воздействия оказывать не может, поскольку в нем такая технологическая операция не предусмотрена.
Следовательно, известный способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде позволяет достаточно качественно разделять зерновой материал на несколько фракций, но совершенно не может очищать его от адгезионного слоя пыли, кото- рая порождает в дальнейшем ряд довольно опасных проблем, отмеченных выше.
Все перечисленные недостатки способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде обусловлены конструктивным несовершенством устройства, с помощью ко- торого он осуществляется. В конструкции устройства отсутствует фильтрующий узел для очистки воздушного потока, выходящего из сепарирующей камеры, от за- грязнений и пыли, которые совместно и формируют опасное облако возле устрой- ства во время его эксплуатации. Однако, оснащение известного устройства фильтрующим узлом любой известной конструкции, автоматически повышает энергоемкость процесса сепарации, из-за соответствующего роста мощности при- вода снабжения генератора воздухом под давлением в зависимости плотности фильтрующего элемента, оказывающего сопротивление воздушному потоку. По этой причине, оснащение устройства фильтрующим узлом не приемлемо с точки зрения экономико-энергетических показателей известного способа сепарации. К тому же, обычные фильтрующие элементы не решают задачу очистки зернового материала от адгезионного слоя пыли, поскольку они коим образом не влияют на него механически, из-за того, что отсепарированный материал просто не сталки- вается с фильтрующим элементом, поскольку попадает в сборники фракций, рас- положенные, как правило, ближе чем фильтры, то есть отсепарированный мате- риал просто не достигает фильтров. Следовательно, каких-либо средств для ме- ханической очистки зернового материала от адгезионного слоя пыли в конструкции известного устройства не предусмотрено, что и является его основным недостат- ком.
Таким образом, недостатки, присущие известному способу сепарации сыпу- чей смеси в текучей среде находятся в причинно-следственной связи с конструк- тивными недостатками устройства, с помощью которого он осуществляется.
В основу изобретения поставленная задача устранения перечисленных выше недостатков посредством создание способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде и устройства для его осуществления путем расширения технико- функциональных возможностей, за счет оснащения устройства узлом рекуперации части воздушного потока с одновременным насыщением его калиброванными твердыми примесями для одновременного осуществления процесса очистки зер- нового материала от адгезионного слоя пыли и разделения его на отдельные фракции. Сущность изобретения
Поставленная задача решается тем, что в способе сепарации сыпучей смеси в текучей среде, заключающимся в гравитационной подаче частиц сепарируемой смеси, аэродинамическом монотонно растущем воздействии на них под острым углом к вертикали каскадом плоских струй и выводе готовых фракций, при этом аэродинамическое воздействие осуществляют в режиме резонансного автоколе- бательного движения каждой струи и всего каскада струй на частоте первой гар- моники колебаний, согласно предложению, наиболее легкие твердые летучие фракции примесей калибрируют по размеру на две самостоятельных фракции, и наиболее мелкую из них, вместе с большей частью уже использованного для се- парации потока воздуха возвращают для формирования каскада плоских струй, в которых указанной твердой мелкой фракции примесей придают ускорение, для механического воздействия на сепарируемый материал, а также вторую непро- ходную, более крупную фракцию твердых летучих примесей, вместе с пылью и ос- тавшимся потоком воздуха непрерывно удаляют в окружающую среду.
Решение поставленной задачи достигается также и тем, что в известном уст- ройстве для реализации предложенного способа сепарации сыпучей смеси в теку- чей среде, содержащее бункер с вибролотком, установленный под ними генератор струй, с расположенными друг под другом и под острым углом к вертикали пло- скими соплами, высота поперечных сечений которых, шаг и угол установки увели- чиваются сверху книзу, а также генератор связан с источником подачи в него воз- духа под давлением и охваченный боковыми стенками для предотвращения под- соса воздуха из окружающей среды в генератор, кроме того, устройство содержит сепарирующую камеру, под которой расположены сборники фракций, согласно предложению, выход сепарирующей камеры перекрыт фильтрующим элементом, выполненным в виде вращающегося барабана с калибрующим решетом на по- верхности, которое снабжено с внешней стороны очистителем непроходимых твердых примесей, при этом внутренняя полость вращающегося барабана связана с приводом подачи воздуха под давлением в генератор каскада плоских струй, а очиститель выполнен в виде последовательно расположенных щелевого конфузо- ра, вентилятора и циклона с бункером для отходов, расположенных таким обра- зом, что фильтрующий элемент примыкает с гарантированным зазором к щели конфузора, одна из кромок которого снабжена чистящим элементом, выполнен- ным, например, в виде механической щетки.
Как вариант выполнения устройства, последний сборник фракций, предназна- ченный для сбора нелетучих отходов процесса сепарации, и бункер для летучих отходов циклона могут быть объединены между собой в единую конструкцию.
Отличительной особенностью предложенного способа является повторное использование большей части воздушного потока, предварительно очищенного от механических загрязнений крупных (непроходных через калибрующее решето) примесей и пыли с помощью фильтрующего элемента, и насыщения этой части воздуха калиброванными твердыми примесями мелкой летучей фракции, исполь- зуемых в качестве средства для механической очистки зернового материала от адгезионного слоя пыли путем столкновения ускоренных указанных примесей с зернами, подобно процессу пескоструйной обработки (очистки) обычных металли- ческих материалов. Предложенный способ сепарации, с одной стороны, позволяет полностью исключить загрязнение окружающей среды или помещения, исключить заметное перемещение воздушных масс за пределами устройства, получить про- цесс сепарации экологически безопасным, а, с другой стороны, позволяет осуще- ствлять механическое влияние на зерновой сепарируемый материал твердыми ус- коренными примесями, разрушающих при столкновении адгезионный слой пыли на зерновом материале. При этом оба процесса - разделение зерна на фракции и его очистка - происходят, во-первых, одновременно, во-вторых, в одном и том же месте - в сепарирующей камере. Благодаря рекуперации большей части уже ис- пользованного для сепарации воздушного потока, автоматического насыщения его калиброванными твердыми примесями без дополнительных энергетических за- трат, использование калибрующего решета в качестве фильтрующего элемента, снижаются общие энергозатраты устройства для осуществления процесса разде- ления зернового материала на фракции и его очистки от адгезионного слоя пыли приблизительно в 30 раз, причем указанные технологические операции происхо- дят без снижения производительности устройства и с одновременным повышени- ем качества очистки исходного зернового материала.
Отличительной особенностью предложенного устройства является его конст- руктивная возможность фильтрования воздушного потока, его возвращения к при- воду подачи под давлением воздуха в генератор для формирования каскада пло- ских струй, и насыщения их калиброванными твердыми примесями. При этом фильтрующий элемент в виде вращающегося барабана с калибрующим решетом на поверхности, собирает непроходные частицы сепарируемого материала и при- меси на своей цилиндрической поверхности с внешней стороны, а проходные (ка- либрованные) мелкие твердые летучие частицы (примеси), попавшие через ка- либрующее решето в средину барабана, возвращаются вместе с большей частью воздушного потока в привод генератора, формирующего каскад струй воздуха, но уже насыщенным калиброванными примесями для механической очистки зерново- го материала от адгезионного слоя пыли. Выполнение барабана вращающимся, позволяет автоматически очищать его цилиндрическую поверхность очистителем и высасывать потоком воздуха с помощью конфузора, соединенного с циклоном и вентилятором, полностью удалять непроходимые примеси и пыль, из той части воздушного потока, которая попадает в окружающую среду.
Техническим результатом изобретения является получение нового процесса одновременной сепарации и очистки зернового материала благодаря наличию замкнутой воздушной системы, образованной благодаря конструктивным измене- ниям устройства для осуществления предложенного способа, с небольшим выхо- дом в окружающую среду полностью очищенного воздушного потока, мощность которого уже малозаметна и безопасна для работников и персонала и не может уже вызывать каких-либо неудобств для них, а также техническим результатом яв- ляется получение средства механической очистки зернового материала от адгези- онного слоя пыли в виде калиброванных твердых примесей, полученных из самого же сепарируемого материала, за счет применения в устройстве фильтрующего элемента особой конструкции, то есть, дополнительных материалов для очистки зерен не используется! При этом качество разделения материала при многофрак- ционном расслоении по массе, густоте или удельному весу не уменьшается, я ка- чество очистки зернового материала существенно возрастает.
Следовательно, изменение принципа использования большей части воздуш- ного потока, принципа получения средства для очистки зернового материала в замкнутом пространстве посредством его рекуперации и частичной очистки, вле- чет за собой расширение технико-эксплуатационных возможностей устройства. Таким образом, вся совокупность существенных признаков предложенного технического решения обеспечивает достижение поставленной цели изобретения.
Перечень фигур иллюстративных материалов
Фигура 1 - схема предложенного устройства для осуществления предложен- ного способа сепарации, вид сбоку с разрезом для лучшего показа конструкции;
Фигура 2 - то же самое, вид сверху.
Маленькими черными точками изображены калиброванные твердые примеси, прозрачными овалами изображены зерна сепарируемого материала.
Одинарными стрелками показанное движение воздушного потока в устройст- ве, двойными - возвращение части воздушного потока в генератор для повторного формирования из него каскада плоских струй для сепарации.
Описание предпочтительного варианта изобретения
Устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде состоит из бункера 1 с вибролотком 2 для гравитационной подачи частиц в зону сепарации. Под виб- ролотком 2 установлен струйный генератор 3, который представляет собой замк- нутый объем с набором ряда плоских сопел 4, предназначенных для формирова- ния каскада плоских струй воздуха и расположены одно под другим и под острым углом к вертикали. Высота поперечных сечений сопел 4, шаг и угол установки уве- личиваются сверху книзу. Струйный генератор 3 аэродинамически связан с приво- дом 5 подачи в него воздушного потока под давлением. К генератору 3, со стороны сопел 4, прилегает сепарирующая камера 6, представляющая собой замкнутый объем, образованный боковыми и верхней стенками. Под сепарирующей камерой 6 расположены сборники фракций 7.
В конце сепарирующей камеры 6, то есть с противоположной стороны от струйного генератора 3, расположен фильтрующий элемент, имеющий конструк- цию в виде вращающегося цилиндрического барабана 8 с калибрующим решетом 9 (непосредственно фильтр) на его цилиндрической поверхности. Один торец ба- рабана 8 также закрыт калибрующим решетом 9 и связан с приводом его враще- ния 10. Второй торец барабана 8 открыт и к нему примыкает воздуховод 11 , про- тивоположный конец которого примыкает к приводу 5 подачи воздуха под давле- нием в струйный генератор 3. Очиститель воздушного потока от непроходных че- рез калибрующее решето 9 примесей выполнен в виде последовательно располо- женных щелевого конфузора 12, вентилятора 13 для отсоса и циклона 14 с бунке- ром 15 для сбора продуктов очистки воздушного потока. Щель конфузора 12 при- мыкает с гарантированным зазором непосредственно к калибрующему решету 9 вращающегося барабана 8. Одна из кромок (нет значения какая) щели конфузора 12 снабжена чистиком 16, выполненным, например, в виде обычной механической щетки с щетинками.
Способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде с помощью предложенного устройства, осуществляется следующим образом (на примере сепарации зерново- го материала).
Зерновой материал загружают в бункер 1. Далее осуществляют гравитацион- ную подачу зерен 17 сепарируемого материала в сепарирующую камеру 6 со сто- роны сопел 4. Для осуществления этой операции используют вибролоток 2. На зерна 17, находящиеся в свободном падении, воздействуют под острым углом к вертикали каскадом плоских струй в режиме развитой турбулентности генератора 3, которая образуется благодаря искривлениям струй во время их расширения в соплах 4. На выходе из сепарирующей камеры 6, загрязненный пылью и механи- ческими примесями разного калибра воздушный поток упирается во вращающийся барабан 8, который почти полностью перекрывает выход сепарирующей камеры 6, поскольку практически равняется ее ширине. Воздушный поток проникает через калибрующее решето 9 вовнутрь вращающегося барабана 8, а непроходные по размеру твердые примеси остаются на барабане 8 (на поверхности калибрующего решета 9). Таким образом происходит очистка воздушного потока от больших примесей и частично от обычной пыли. Через калибрующее решето 9 проходные твердые примеси 18 попадают вместе с частью воздушного потока во внутрь вра- щающегося барабана 8. Эта часть воздушного потока вместе калиброванными твердыми примесями 18 попадает в воздуховод 1 1 , и через него возвращаются в привод 5, почти принудительно, через высасывание воздуха из воздуховода 11 поводом 5. Поскольку барабан 8 вращается, его поверхность (калибрующее реше- то 9) постоянно очищается от непроходных механических примесей с помощью чистика 16. Все отходы процесса сепарации и загрязнения попадают в щелевой конфузор 12 благодаря их отсасыванию воздушным потоком, образующимся вен- тилятором 13, и, далее, попадают в циклон 14, где отделяются от воздуха и отсю- да попадают в бункер 15, предназначенный для их сбора. Из циклона 14 полно- стью очищенный воздух попадает в окружающую среду слабо мощным, почти не- заметным, потоком.
Возвращенная в привод 5 часть воздушного потока вместе калиброванными твердыми примесями 18 попадает в генератор 13 струй, откуда подается в сопла 4, где калиброванным твердым примесям 18 придают ускорение каскадом плоских струй воздуха. Ускоренные калиброванные твердые примеси 18, сталкиваясь с зернами 17 материала, разрушают адгезионный слой пыли на их поверхности, ко- торый отделяется и попадает в воздушный поток, а очищенные зерна 17 разделя- ются на фракции и попадают в соответствующие сборники фракций 7. Отработан- ный воздушный поток сталкивается с вращающимся барабаном 8 и весь процесс рекуперации части воздушного потока на насыщения его калиброванными твер- дыми примесями 18 повторяется.
Существенное отличие предложенного технического решения от ранее из- вестных, заключается в рекуперации части воздушного потока и насыщении его калиброванными твердыми примесями, изъятыми из сепарируемого материала, а также в том, что устройство снабжено фильтрующим элементом в виде вращаю- щегося барабана с калибрующим решетом на поверхности, соединенный с отса- сывающим устройством в виде последовательно соединенных конфузора, венти- лятора и циклона. Указанные отличия, в совокупности, позволяют не только каче- ственно разделять сыпучую смесь на отдельные фракции, но и механически ее очищать от адгезионного слоя пыли через механическое воздействие на частицы ускоренными калиброванными твердыми примесями, и именно так получать каче- ственно очищенный продукт сепарации. Ни один из известных способов сепарации и устройства для их осуществления не могут обладать указанными свойствами, поскольку, либо в вообще не имеют средств для очистки частиц сыпучей смеси, либо имеют фильтры, которые полностью очищают воздух, но для этого затрачи- вается больше энергии, чем фильтрование через калибрующее решето. Экспериментальный образец предложенного устройства для реализации предложенного способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде во время испы- таний показал, что в процессе разделения на фракции зерновой смеси, в частно- сти пшеницы, при производительности 10 тонн в час, расход воздуха составил 3600 м 3 в час. По предложенной конструктивной схеме для очистки воздуха необ- ходима мощность вентилятора всего лишь 2 кВт. Для получения такого же эффек- та с использованием обычного фильтрующего элемента нужна мощность прибли- зительно 60 кВт, то есть в 30 раз большая.
Предложенное техническое решение проверено на практике, состоит из обычных деталей и узлов, не содержит элементов или процессов, которых невоз- можно было бы воспроизвести на современном этапе развития науки и техники, из чего следует, что оно промышленно пригодно. В известных источниках информа- ции не обнаружено подобных способов сепарации и устройств для их осуществле- ния аналогичного назначения с указанными отличительными существенными при- знаками и преимуществами, что является подтверждением достижения отмечен- ного технического результата, а потому считается таковыми, что можут получить правовую защиту.
Технические преимущества изобретения
К техническим преимуществам предложенного технического решения, в срав- нении с прототипом, можно отнести следующее:
- очистка зернового материала от адгезионного слоя пыли за счет механиче- ского влияния на него калиброванными твердыми примесями; - сочетание процессов разделения на фракции и очистки во времени и про- странстве за счет насыщения воздушного потока калиброванными твердыми при- месями;
- уменьшение всасывания воздуха из окружающей среды за счет возвраще- ния его части в генератор каскада струй;
- уменьшение энергозатрат для очистки воздуха за счет использования в ка- честве калибрующего элемента калибрующего решета;
- повышение качества обработки сыпучей смеси из-за перечисленных выше преимуществ;
- расширение технико-функциональных возможностей устройства за счет ос- нащения его фильтрующим элементом и средством для рекуперации части воз- душного потока;
- автоматическое насыщение рекуперированной части воздушного потока ка- либрированными твердыми примесями за счет наличия калибрующего решета;
- стабильность процессов сепарации и очистки во времени за счет вращения барабана и постоянной очистки калибрующего решета.
Социальный эффект от внедрения изобретения, в сравнении с использовани- ем прототипа, получают за счет улучшения условий труда, устранения причин раз- вития заболеваний легких и развития аллергических реакций, не загрязнения ок- ружающей среды и производственного помещения, повышения пожарной безо- пасности.
Экономический эффект от внедрения изобретения, в сравнении с использо- ванием прототипа, получают через повышение коммерческой привлекательности устройства, что способствует его продаже, и за сч т этого, внедрение в производ- ство экологически чистого оборудования, получение очищенного зернового мате- риала от адгезионного слоя пыли, снижение энергозатрат на очистку отработанно- го воздушного потока.
После описания предложенного способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде и устройства для его осуществления, специалистам в данной отрасли зна- ний должно быть очевидным, что все вышеописанное является лишь иллюстра- тивным, а не ограничительным будучи представленным данным примером. Много- численные возможные модификации элементов устройства, в частности, конст- рукции барабана и его размеры, использование материала для калибрующего ре- шета, форма и конструкция конфузора, типа циклона, конструкция и форма обрат- ного воздуховода, чистика, могут изменяться в зависимости от исходного сепари- руемого сырья, степени загрязнения воздуха, вида и свойств загрязнений, и, по- нятно, находятся в пределах объема одного из обычных и естественных подходов в данной области знаний и рассматриваются находящимися в пределах объема предложенного технического решения.
Квинтэссенцией предложенного технического решения является то, что воз- дух, используемый для формирования каскада плоских струй для сепарации, очи- щается и возвращается для повторного использования, то есть циркулирует внут- ри устройства для сепарации сыпучей смеси в текучей среде, и, к тому же, еще и насыщается калиброванными твердыми примесями, используемыми в качестве средства механического воздействия на частицы сыпучей смеси для ее очистки, и именно эти обстоятельства позволили приобрести предложенному способу сепа- рации и устройству для его осуществления перечисленные выше и иные преиму- щества. Изменение предложенного принципа рекуперации воздушного потока и насыщения его калиброванными твердыми примесями на другой, естественно, ог- раничивает спектр преимуществ, перечисленных выше, и не может считаться но- выми техническими решениями в данной области знаний, поскольку другие, по- добные описанному способу сепарации и устройству для его осуществления, уже не требуют никакого творческого подхода от конструкторов и инженеров, а потому не могут считаться результатами их творческой деятельности или новыми объек- тами интеллектуальной собственности, подлежащими защите охранительными документами в соответствии с действующим законодательством.
Next Patent: METHOD AND APPARATUS FOR CONVERTING THE KINETIC ENERGY FROM A STREAM OF FLUID MEDIUM