Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD OF SEPARATING GRANULAR MIXTURE AND DEVICE FOR IMPLEMENTING SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/083487
Kind Code:
A1
Abstract:
The group of inventions relates to agriculture and can be used when preparing seeds for planting. During a separation process, a flat air stream cascade generator acts on a granular mixture. The device comprises an adjustable hopper having an agitator and a vibrating chute, a vibrating sieve, a flat air stream cascade generator that is connected to a drive for supplying air under pressure, a fraction collector, and a separation chamber. The device is mounted on a frame having wheels, and has a remote control. Using the group of inventions allows for increasing the efficiency of separating granular mixtures in a flowing medium.

Inventors:
SUHIN, Vladimir Stepanovich (LNAU, 4-, Lugansk ., 91008, UA)
KALICHAVA, Tamazi Aretaevich (ul. Stefanika 1, Lugansk, 91005, UA)
Application Number:
UA2017/000121
Publication Date:
May 02, 2019
Filing Date:
December 11, 2017
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SUHIN, Vladimir Stepanovich (LNAU, 4-, Lugansk ., 91008, UA)
KALICHAVA, Tamazi Aretaevich (ul. Stefanika 1, Lugansk, 91005, UA)
International Classes:
B07B4/02; A01F12/44; B07B9/02; B07B11/00
Attorney, Agent or Firm:
KALUZHNYY, Valeriy Vilinovich (LYASHENKO, Ekaterina Aleksandrovnaa/ja 175,pr-kt Peremogi, 1, Kiev ., 01135, UA)
Download PDF:
Claims:
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде, заклю- чающийся в гравитационной подаче частиц смеси, подлежащей се- парации, аэродинамическом монотонном возрастающем воздейст- вии на них под острым углом к вертикали каскадом плоских струй и выводе готовых фракций, а также большую часть использованного для сепарации потока воздуха возвращают по обратному тракту в привод подачи воздуха к генератору, а непроходную фракцию лету- чих примесей, вместе с пылью и оставшимся потоком воздуха не- прерывно отводят в окружающую среду через предназначенный для этого узел, выполненный например, в виде циклона, о т л и ч а ю- щ и й с я т е м, ч т о перед подачей сыпучего смеси в бункер, осуществляют ее предварительную подготовку путем удаления из нее чрезмерно крупных примесей биологического и минерального происхождения для дальнейшей непрерывности процесса сепара- ции, а каскад плоских струй формируют из предварительно выров- ненного по давлению и ламинарностью истечения сплошного потока воздуха, а также при гравитационной подаче сыпучей смеси в сепа- рационную камеру, ей задают оптимально необходимую кинетиче- скую энергию падения с одновременной принудительной стабили- зацией объема смеси, непрерывно подаваемой на сепарацию, а при непредвиденном изменении количества или объема гравитационной подачи сыпучей смеси в зону сепарации или изменении параметров электрической сети, в частности, напряжения, частоты и других внешних факторов, влияющих на качество процесса сепарации, ав- томатически изменяют мощность каскада струй, например, путем соответствующего регулирования режима работы (мощности) при- вода подачи воздуха к генератору, кроме того, поток воздуха, воз- вращаемого через обратный тракт, непрерывно пополняют допол- нительным объемом воздуха для компенсации утраченного при удалении части потока воздуха вместе с пылью в окружающую сре- ду, к тому же, в сепарационной камере, в случае необходимости, постоянно или периодически удаляют избыточное давление воздуха для соблюдения неизменности условий протекания в ней процесса сепарации сыпучей смеси, а также зона сепарации сыпучей смеси максимально защищена от влияния на процесс сепарации окру- жающей среды, в частности, погодных и иных внешних условий - дождя, ветра, сквозняков и т.д., кроме того, весь процесс сепарации - от загрузки сыпучей смеси до выгрузки готовых фракций, - в слу- чае необходимости, может контролироваться визуально, причем, го- товые фракции могут отводиться на любое расстояние от сборника фракций в желаемую зону, предусмотренной технологическими за- дачами.

2. Устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде для реализации способа по п. 1 , содержит пульт управления, загру- зочный бункер с вибролотком, установленный под ним генератор каскада плоских струй с расположенными друг под другом и под острым углом к вертикали плоскими соплами, и который связан с приводом подачи в него воздуха под давлением, а также охвачен боковыми стенками, сборник фракций, выполненный в виде рамки с набором выдвижных из нее лотков для отвода прямых и обратных фракций, над боковыми стенками которых расположены поворотные шторки, сепарационной камеры, выход которой перекрыт фильт- рующим элементом, выполненным в виде вращающегося барабана с калибровочным ситом на поверхности, и оснащенным с внешней стороны очистителем, а внутренняя полость вращающегося бара- бана аэродинамически связана обратным трактом, объединяющим ее с приводом подачи воздуха в генератор каскада плоских струй, а также очиститель калибровочного сита выполнен в виде последова- тельно расположенных щелевого конфузора, вытяжного вентилято- ра и устройства для вывода в окружающую среду примесей, выпол- ненным, например, в виде циклона с бункером для отходов, распо- ложенных таким образом, что калибровочное сито примыкает с га- рантированным зазором в щели конфузора, одна из кромок которой оборудована чистиком, о т л и ч а ю щ е е с я т е м, ч т о над бункером расположено механическое средство для предваритель- ной подготовки сыпучей смеси, выполненное в виде наклонного виброрешета плоской или цилиндрической конструкции, через кото- рый она попадает в бункер, а между приводом и генератором каска- да плоских струй установлено техническое средство для выравни- вания потока воздуха по давлению и ламинарнотью истечения по сечению, выполненное в виде одной или несколько выдвижных ре- шеток, а также загрузочный бункер установлен с возможностью его регулирования по высоте относительно верхнего сопла генератора струй, и с возможностью изменения угла наклона, причем бункер оснащен ворошилкой с целью разрушения сводов смеси и полусфе- рической шторкой для регулирования объема подачи смеси на виб- ролоток, кроме того, поворотные шторки сборника фракции имеют аэродинамический профиль и изготовлены из эластичного или иного материала с верхними торцами обтекаемой формы или покрытыми не упругим покрытием из ворсистого тканого/нетканого материала, в виде ресничек, щеточек и т.д., то есть техническим средством для гашения кинетической энергии падения частиц сыпучей смеси, стал- кивающихся с торцами поворотных шторок для предотвращения травмирования, деформации и разрушения частиц сепарируемой сыпучей смеси, а патрубки выходных отверстий лотков сборника фракций установлены с возможностью поворота их на любой угол для возможности отвода отсепарированого материала в любую же- лаемую зону и/или патрубки механически связаны с рукавами (про- дуктоводами) необходимой длины для возможности отведения гото- вых фракции на определенное расстояние от устройства, которые присоединены к патрубкам с помощью фланцев или иных крепеж- ных элементов, причем, пульт управления работой устройства вы- полнен переносным или дистанционным, а само устройство выпол- нено модульным с возможностью разборки его на отдельные блоки для удобства осуществления профилактического обслуживания, оперативной замены отдельных блоков в случае необходимости и удобства транспортировки, особенно, крупных партий устройств к заказчикам, а привод подачи воздуха к генератору выполнен в виде центробежного или иного вида вентилятора, например, импеллера, с электродвигателем, кинематически связанным с рабочим органом вентилятора посредством гибкой передачи, например, ременной, причем привод подачи воздуха снабжен заслонкой для регулирова- ния подачи объема воздуха, поступающего в привод, а также авто- регулирование режима работы устройства осуществляется с помо- щью частотного регулятора или иного подобного ему технического средства.

3. Способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде по п. 1 , о т л и ч а ю щ и й с я т е , ч т о при применении его для сушки сыпучей смеси, применяют максимально возможную аэродинамиче- скую мощность каскада плоских струй, а высушенную сыпучую смесь собирают в одном месте (без разделения на фракции) и, в случае необходимости, определяемой по показателям влажности воздуха на выходе из сепарационной камеры, повторно направляют на исходную позицию для гравитационной подачи для повторного воздействия на смесь каскадом мощных воздушных струй (досуши- вание), причем отработанный увлажненный воздух из сепарацион- ной камеры отводят непосредственно во внешнюю среду без воз- врата ее в привод по обратному тракту, кроме того, сушку, в случае необходимости, осуществляют подогретым подсушенным воздухом, засасываемым в привод из окружающей среды летом при установ- лении жаркой погоды, или принудительно подогревают калорифе- ром, установленным перед входом в привод (калорифер может быть установлен отдельно в любом удобном месте), а также при наличии обратного тракта, увлажненный воздух возвращают через него к приводу, пропуская через указанный калорифер, адсорбирующий из него лишнюю влагу, или высушивают воздух из обратного тракта методом сублимации (вымораживания влаги) или конденсацией влаги из потока воздуха, для чего в устройство встроены соответст- вующие технические средства, например, сублиматор или конди- ционер.

4. Устройство сепарации сыпучего смеси в текучей среде по п. 2, о т л и ч а ю щ е е с я т е м, ч т о в зависимости от вида и состояния сыпучей смеси, а также задач сепарации, плоские сопла генератора каскада плоских струй могут быть образованы парал- лельными пластинами разной или одинаковой ширины, или профи- лями, например, уголками, или в виде других механических средств, позволяющих создать продольные щели в генераторе, причем сам генератор выполнен выдвижным для возможности оперативной за- мены одной конструкции на другую, а сепарационная камера макси- мально изолирована от проникновение в нее природных факторов внешней среды, способных оказывать негативное влияние на про- цесс сепарации и окружающую среду.

5. Устройство сепарации сыпучего смеси в текучей среде по п. 2, о т л и ч а ю щ е е с я т е м, ч т о при использовании его в качестве сушилки, выход из сепарационной камеры выполнен от- крытым, без фильтрующего элемента, для обеспечения свободного выхода увлажненного воздуха в окружающую среду и, кроме того, в данном случае устройство эксплуатируется без решеток для мини- мизации сопротивления прохождению воздуха от привода к генера- тору каскада струй, причем влажность отработанного воздуха кон- тролируют соответствующим техническим средством (например, влагомером), по показателям которого оценивают степень высу- шенности (готовности) сыпучей смеси, а также перед входом в при- вод подачи воздуха смонтирован калорифер для принудительного подогрева воздуха, засасываемого или из окружающей среды, или из обратного тракта, в случае присутствия его, как такового, в конст- рукции устройства, а также, вход в привод подачи воздуха может быть оборудован сублиматором или кондиционером для обезвожи- вания воздуха.

6. Устройство сепарации сыпучего смеси в текучей среде по п. 2, о т л и ч а ю щ е е с я т е м, ч т о в случае необходимо- сти, размещено на шасси с приводными или не приводными пово- ротными колесами для возможности маневрирования устройства без привлечения для этого дополнительных транспортных средств при изменении рабочей позиции, например, в складских помещени- ях, элеваторах и транспортирования на новое место дислокации, а также оснащено средствами автоматической загрузки бункера сыпу- чим смесью, например, шнековым или ковшовым подъемником и средствами автоматической выгрузки отсепарированного или высу- шенного материала (готовой продукции) в необходимую зону.

7. Устройство сепарации сыпучего смеси в текучей среде по п. 2, отл и чающееся тем, что сборник фракций вы- полнен в виде сплошного корпуса с внутренними подвижными (съемными или передвижными) перегородками, разделяющими равномерно или неравномерно внутреннюю полость корпуса на лот- ки для сбора прямых и обратных фракций, причем лотки могут быть выполнены из прозрачного или непрозрачного тканого или поли- мерного материала и иметь клапан для возможности отбора проб фракций, а также лотки могут иметь нестойкую форму и минималь- ную высоту, достаточную лишь для крепления их к рамке сборника фракций.

8. Устройство сепарации сыпучего смеси в текучей среде по п. 2, отличающееся тем, что для возможности визу- ального контроля процесса сепарации или сушки, одна из боковых внешних поверхностей всего устройства или отдельных его блоков выполнена из прозрачного материала, включая лотки и обратный тракт.

Description:
СПОСОБ СЕПАРАЦИИ СЫПУЧЕЙ СМЕСИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способам и устройствам для воздуш- ной или жидкостной сепарации сыпучих материалов и может быть использовано в пищевой, химической и других областях промыш- ленности, а также в сельском хозяйстве при подготовке семян к по- севу и для селекционных целей путем его очистки, сушки (при необ- ходимости) и разделения смеси на отдельные фракции в соответст- вии с технологическими заданиями.

Предшествующий уровень техники

Известен способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде, за- ключающийся в гравитационной подаче частиц смеси в зону сепа- рации, аэродинамическом монотонно возрастающем воздействии на них под острым углом к вертикали каскадом плоских воздушных струй и отводе готовых фракций. При этом указанное аэродинами- ческое воздействие осуществляют в режиме свободного знакопере- менного силового сканирования с возрастанием амплитуды и угла сканирования. Устройство для осуществления указанного способа сепарации сыпучей смеси, содержит бункер с вибролотком, уста- новленный под ним генератор воздушных струй, с расположенными одно под другим и под острым углом к вертикали плоскими соплами, высота поперечных сечений которых, шаг и угол установки, увели- чиваются сверху вниз. При этом генератор связан с источником по- дачи в него воздуха под давлением, а также генератор охвачен бо- ковыми стенками. Устройство также содержит сборник фракций, ус- тановленный под соплами [см. пат. Украины N° 45881 по классу В07В 4/02 опубликованный 15.04.2002 года в Бюл. Ns 4 за 2002 год].

В этом известном способе разделения сыпучей смеси на от- дельные фракции происходит за счет разницы соотношения их веса и силы аэродинамического сопротивления. Этот способ, благодаря особенностям режима воздействия воздушных струй на частицы смеси, более точный и стабильный во времени, нежели обычное пропускание смеси через сплошной поток воздуха, особенно, при сепарации частиц неправильной формы. Это стало возможным бла- годаря тому, что воздействие потоком каскада воздушных струй по- зволяет многократно и разнонаправлено воздействовать практиче- ски на каждую частицу сыпучей смеси.

Однако, несмотря на достоинства, все же этот способ сепара- ции сыпучей смеси и устройство для его реализации имеют некото- рые существенные недостатки, а именно.

Знакопеременный и свободный режим истечения каскада воз- душных струй неизбежно приводит к периодическому и нестабиль- ному во времени и в пространстве возникновению в нем (в каскаде струй) зон давления и разряжения с появлением прямых и обратных течений. В зоне обратных течений происходит втягивание частиц смеси (особенно легких) в движение, обратное движению основного потока воздуха, что приводит к частичному смешиванию уже отсе- парированного материала с еще неотсепарированным. Нестабиль- ность во времени этого явления, в итоге, приводит к размыканию (разрыву) каскада воздушных струй в любом случайном месте, что еще в большей мере усиливает обратное течение воздуха в этой зоне и, как следствие, интенсифицирует смешивание отсепариро- ванного материала с неотсепарированным. Кроме того, размыкание каскада воздушных струй способствует срыву генерации (прекра- ению колебательного процесса), что заметно снижает качество процесса сепарации, приближая его по качеству сепарации обыч- ным веянием. Указанные недостатки известного способа сепарации обусловлены несовершенством конструкции устройства для его осуществления, в частности, конструкции его генератора воздушных струй.

Эти недостатки частично устранены в других технических реше- ниях, например, в описанных ниже способе сепарации сыпучей сме- си и устройстве для его реализации, сущность которых состоит в следующем.

Способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде, заключаю- щийся в гравитационной подаче частиц смеси в зону сепарации, аэ- родинамическом монотонно возрастающем воздействии на них под острым углом к вертикали каскадом плоских струй и выводе готовых фракций, при этом аэродинамическое воздействие осуществляют в режиме автоколебательного движения каждой струи и всего каскада струй на частоте первой гармоники колебаний. Устройство для реа- лизации этого способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде содержит бункер с вибролотком, установленный под ними генератор воздушных струй, с расположенными одно под другим и под острым углом к вертикали плоскими соплами, высота поперечных сечений которых, шаг и угол их установки увеличивается сверху вниз, а так- же генератор связан с источником подачи в него воздуха под давле- нием и окружен боковыми стенками для предупреждения подсасы- вания воздуха из окружающей среды. Устройство также содержит сепарационную камеру, под которой расположен сборник фракций, а также каждая пара смежных сопел оснащена резонансной каме- з рой, соединенной с межсопловым пространством. Резонансные ка- меры, в свою очередь, оснащены устройством для регулирования их объема, причем соотношение высоты поперечного сечения сопел к шагу их установки находится в пределах 0,2-0,25, а соотношение крайнего верхнего и крайнего нижнего углов установки сопел - 0,65- 0,75 [см. пат. Украины N° 60254 по классам В07В 4/02, A01F 12/44 опубликованный 15.07.2005 года в Бюл. N° 7 за 2005 год].

Основной недостаток известного способа сепарации сыпучей смеси заключается в том, что он осуществляется с использованием открытой системы подачи текучей среды для процесса сепарации, в частности, воздушного потока. В известном способе воздушный по- ток засасывается в генератор каскада струй из окружающей среды, и в нее же (в окружающую среду) возвращается после использова- ния его для сепарации сыпучей смеси, однако «отработанный» воз- душный поток возвращается уже насыщенный обычной пылью и ле- тучими примесями биологического происхождения, что автоматиче- ски порождает ряд дополнительных побочных недостатков, прису- щих известному способу сепарации, а именно: ухудшается здоровье работников, вызывая загрязнение легких, способствует возникнове- нию нежелательных аллергических реакций (медицинский недоста- ток), загрязняет окружающую среду и помещение, в котором нахо- дится работающее устройство (экологический недостаток). Таким образом, несмотря на приемлемое качество процесса сепарации, коммерческая привлекательность известного способа сепарации снижается из-за постоянного присутствия плотного облака пыли в зоне эксплуатации устройства (экономический недостаток), и даже могут возникать пожары, часто приводящие к разрушениям поме- щений, оборудования и к жертвам среди персонала из-за взрыво- опасности воздушно-пылевой смеси, когда она достигнет критиче- ской концентрации в помещении. А это, в свою очередь, вынуждает пользователей устройством, обустраивать помещение мощной вен- тиляционной системой, что, в итоге, влечет за собой повышение се- бестоимости готовой (отсепарированной) зерновой продукции из-за возрастания суммарной стоимости технологического оборудования и повышения энергозатрат для реализации данного способа сепа- рации.

Все перечисленные недостатки известного способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде вызваны конструктивным несовер- шенством устройства, с помощью которого он реализуется. В конст- рукции устройства отсутствует фильтрующий узел для очистки воз- душного потока, выходящего из сепарационной камеры, от приме- сей и пыли, формирующих опасное воздушно-пылевое облако около устройства во время его эксплуатации. Однако, оснащение извест- ного устройства обычным фильтрующим узлом любой известной конструкции, автоматически повышает энергоемкость процесса се- парации, из-за соответствующего возрастания мощности привода подачи воздуха в генератор, поскольку такой фильтрующий эле- мент, в зависимости его от плотности, создает ощутимое аэродина- мическое сопротивление продвижению воздушного потока. По этой причине, оснащение известного устройства фильтрующим узлом становится не приемлемым вариантом решения проблемы очистки отработанного воздуха с точки зрения экономико-энергетических по- казателей.

Наиболее близкими по своей сущности и достигаемому эффек- ту, принимаемыми за прототип, является способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде, заключающийся в гравитационной подачи частиц смеси в зону сепарации, аэродинамическом монотонно воз- растающем воздействии на них под острым углом к вертикали кас- кадом плоских струй и отводе готовых фракций, причем, наиболее легкие твердые летучие фракции примесей калибруют по размеру на две самостоятельных фракции, и наиболее мелкую из них, вме- сте с большей частью уже использованного для сепарации потока воздуха возвращают в привод подачи воздуха в генератор, в кото- ром указанным мелким фракциям твердых примесей придают уско- рения для механического воздействия на сепарируемый материал, а также, вторую непроходимую, более крупную фракцию летучих примесей, вместе с пылью и оставшимся отработанным потоком воздуха непрерывно удаляют в окружающую среду. Устройство для реализации вышеописанного способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде, содержит бункер с вибролотком, установленный под ними генератор каскада плоских струй, с расположенными в нем од- но под другим и под острым углом к вертикали плоскими соплами, высота поперечных сечений которых, шаг и угол установки увеличи- вается с верху вниз и который связан с приводом подачи воздуха под давлением в генератор, охваченный боковыми стенками, сепа- рационную камеру, под которой расположен сборник фракций, при- чем, выход сепарационной камеры перекрыт фильтрующим элемен- том, выполненным в виде вращающегося барабана с калибровоч- ным решетом на поверхности, снабженный с внешней стороны очи- стителем непроходных твердых примесей, при этом внутренняя по- лость вращающегося барабана связана с приводом подачи воздуха под давлением в генератор каскада плоских струй (обратный тракт), а очиститель выполнен в виде последовательно расположенных щелевого конфузора, вентилятора и циклона с бункером для отхо- дов, установленных таким образом, что фильтрующий элемент примыкает с гарантированным зазором к входной щели конфузора, одна из кромок которого снабжена чистиком, выполненным, напри- мер, в виде обычной механической щетки. Как вариант выполнения устройства, последний лоток сборника фракций, предназначенный для сбора нелетучих отходов процесса сепарации, и бункер для ле- тучих отходов, выходящих из циклона, могут быть объединены меж- ду собой в одну конструкцию [см. пат. Украины NQ 96814 по классам В07В 4/02, A01F 12/44 опубликованный 12.12.20 1 года в Бюл. N° 23 за 2011 год].

Основным недостатком известного способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде является непредсказуемость качества про- цесса разделения смеси на отдельные фракции. Наличие этого не- достатка обусловлено отсутствием технического средства для вы- равнивания воздушного потока на выходе из привода подачи возду- ха под давлением или перед генератором каскада воздушных струй. Как известно, воздушный поток на выходе из привода, в данном случае - центробежного вентилятора (хотя тип привода значения не имеет), имеет чрезмерную турбулентную структуру с разным давле- нием в сечении (наибольшим в центре воздушного потока). Именно такой неуравновешенный по давлению и истечению поток воздуха подается к соплам генератора, а из них - в зону сепарации. А если для сепарации использовать неуравновешенный каскад воздушных струй, невозможно добиться равномерного аэродинамического воз- действия на частицы смеси по всему объему сепарирующей каме- ры. Поэтому процесс сепарации протекает неконтролируемо и с достаточно низким качеством, поскольку разное воздействие воз- душных струй на смесь автоматически направляет некоторое коли- чество частиц сыпучей смеси не в те лотки сборника фракции, в ко- торые они должны были попасть при стабильном процессе сепара- ции. Наличие указанного технологического недостатка обусловлено техническим (конструктивным) несовершенством устройства - в нем отсутствует техническое средство для выравнивания мощного воз- душного потока по давлению и ламинарностью истечения на участ- ке между приводом подачи воздуха и генератором каскада воздуш- ных струй.

Второй существенный недостаток известного способа сепара- ции сыпучей смеси в текучей среде заключается в постепенном снижении качества отсепарированного материала из-за его засоре- ние минеральной пылью и мелкими летучими фракциями примесей биологического происхождения. Наличие указанного недостатка по- ясняется следующим. Единственным препятствием на пути летучих примесей является фильтрующий элемент. Однако мелкие летучие примеси и пыль, проникая в него и, по обратному тракту, возвраща- ясь в привод, а из него - через генератор каскада струй, - в зону се- парации, добавляются к пыли и примесям, попадающим в зону се- парации с новыми порциями сыпучей смеси, подлежащей сепара- ции. Следовательно, если пыль и мелкие летучие примеси прошли один раз через фильтрующий элемент, то им ничего не мешает пройти и еще раз через тот же самый фильтр, причем неоднократно. Поэтому со временем в замкнутом объеме зоны сепарации общее количество пыли и летучих мелких примесей будет расти. В конце концов, наступит момент, когда их масса превысит критическую (максимально допустимую), и пыль с примесями начнет выпадать в сборник фракций, засоряя отсепарированный материал, что резко снижает качество последнего. Наличие этого технологического не- достатка известного способа связано с техническим несовершенст- вом устройства, его реализующим, - в нем отсутствует техническое средство для периодического удаления лишнего количества пыли и летучих примесей из замкнутой системы функциональных узлов устройства. К тому же, чрезмерное количество пыли и примесей в замкнутой системе устройства может дестабилизировать работу по- следнего, и, следовательно, - нарушать стабильность процесса се- парации сыпучей смеси в текучей среде, а также чрезмерное коли- чество такой пыли, как уже отмечалось, взрывоопасно.

Следующим существенным недостатком известного способа се- парации сыпучей смеси в текучей среде является ограниченность области его применения, что обусловлено следующим (на примере сепарации семян сельскохозяйственных культур). Зерна сыпучей смеси злаковых культур имеют определенные размеры и массу. В этом способе сыпучая смесь, независимо от ее вида, подается гра- витационно в зону сепарации. Причем расстояние от края вибролот- ка до первой струи воздуха, выходящей из верхнего сопла генера- тора каскада струй, всегда постоянно, что обусловлено неподвиж- ностью бункера, установленного над генератором струй. Следова- тельно, если в зону сепарации подавать семена, например, мака, зерна которого имеют малые размеры и вес или семена травяных культур (которые, к тому же, склонны к сцеплению между собой), то им необходимо задать большую кинетическую энергию падения, чтобы они в свободном полете успели расслоиться (это возможно, если расстояние между бункером и входом в сепарационную камеру будет достаточно большим). В противном случае, их будет просто выдувать первой (верхней) воздушной струей вообще из зоны сепа- рации при увеличении производительности устройства. Если мелкие семена своевременно расслоить в свободном полете, они качест- венно разделятся каскадом струй на отдельные фракции и попадут в соответствующие лотки сборника фракций. Однако, если в зону сепарации подавать другие семена, например, кукурузы, зерна ко- торой имеют большие размеры и вес, то они, имея большую кинети- ческую энергию падения (при значительном расстоянии бункера от сепарационной камеры), первую (верхнюю) струю воздуха (или не- сколько верхних струй) просто «проскочат» без расслоения и ос- тавшимися в каскаде воздушными струями уже не полностью раз- делятся на отдельные фракции (оставшиеся струи не успевают ка- чественно разделить зерна на фракции из-за их (струй) недостаточ- ного количества), и будут попадать в лотки сборника фракций без качественного разделения на соответствующие им фракции. Поэто- му для таких семян надо уменьшать кинетическую энергию падения, например, путем приближения бункера к входу в сепарационную камеру. Как уже отмечалось, наличие этого недостатка обусловлено неподвижностью бункера, что не позволяет регулировать им рас- стояние между вибролотком до первой струи воздуха, то есть регу- лировать кинетическую энергию падения зерен. Кроме того, устрой- ство, в частности, его бункер, не может учитывать вид сыпучей сме- си (ее шероховатость, влажность, способность образовывать сво- ды), следовательно, не может гарантировать стабильность подачи смеси к вибролотку, что является его существенным недостатком. Таким образом, известный способ и устройство для его реализации, не универсальны, что ограничивает их технико-технологические возможности.

Еще одним недостатком известного способа сепарации являет- ся невозможность обеспечения непрерывности процесса сепарации сыпучей смеси из-за того, что она подается в бункер без предвари- тельной подготовки, заключающейся в изъятии из нее чрезмерно крупных примесей минерального и биологического происхождения (например, камней, корневых систем растений и т.п.). Если указан- ные крупные примеси попадут в сепарационную камеру, они могут повредить оборудование или «заглушить» какой-то его тракт, а это, в свою очередь, приведет к нарушению стабильности процесса се- ю парации с недопустимым снижением качества конечного отсепари- рованного продукта. Следовательно, отсутствие в устройстве тех- нического средства предварительной подготовки сыпучей смеси в процессе ее сепарации, является его недостатком, негативно влияющим на непрерывность процесса сепарации сыпучей смеси.

Пятым недостатком известного способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде является его нечувствительность к измене- нию условий, от которых, во многом, зависит качество процесса се- парации. К таким условиям можно отнести скачкообразное измене- ние количества (объема в единицу времени) гравитационной подачи сыпучей смеси в зону сепарации, изменение параметров электриче- ской сети, например, напряжения или частоты тока. Если такие от- клонения возникают, устройство на это не в состоянии отреагиро- вать соответствующим образом, поскольку в нем не предусмотрено автоматического изменения мощности привода подачи воздуха к ге- нератору, что является его существенным недостатком, так как при изменении указанных условий, процесс сепарации все равно будет происходить по заранее настроенным параметрам, а это неизбежно приведет к ухудшению качества отсепарированной продукции.

Шестым недостатком известного способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде является то, что он не учитывает постоянное изменение условий сепарации, что поясняется следующим. Часть потока воздуха удаляется за пределы устройства вместе с приме- сями с помощью вытяжного вентилятора. Из этого следует, что к обратному тракту возвращается не полный поток воздуха, а недос- таток потока воздуха, возвращаемого к приводу, не в состоянии соз- дать такого же давления, который был вовлечен в процесс сепара- ции изначально. Причем недостаток воздуха в обратном тракте по- степенно увеличивается, что автоматически меняет условия сепа- п рации сыпучей смеси. Отсутствие в устройстве технического сред- ства для компенсации части объема утраченного воздуха является его конструктивным недостатком, влияющим на качество конечного (отсепарированого) продукта. Кроме того, при реализации известно- го способа, иногда имеет место и абсолютно противоположная си- туация - когда давление в зоне сепарации возрастает и становится выше необходимого. Эта ситуация возникает, когда засоряется фильтрующий элемент, из-за чего его пропускная способность для воздуха, возвращаемого в обратный тракт уменьшается. Однако из- вестный способ не предусматривает регулирование давления в зо- не сепарации, например, посредством периодического автоматиче- ского сброса избыточного давления. Еще одним фактором дестаби- лизации процесса сепарации являются внешние природные или ис- кусственные условия, которые могут возникать непредсказуемо. Речь идет об окружающей среде, в частности, погодные явления, такие как ветер, дождь - если устройство эксплуатируется на откры- том воздухе, или сквозняки - если устройство эксплуатируется в помещении. Защитить процесс сепарации от влияния этих негатив- ных явлений можно при условии полной защиты зоны сепарации от них. Но главное, изменения отмеченных условий сепарации невоз- можно контролировать визуально, поскольку устройство выполнено из непрозрачного материала, что вынуждает постоянно отбирать пробы отсепарированого материала, и по его качеству судить кос- венно об изменении условий, в которых протекает процесс сепара- ции, и, если необходимо, изменять вручную параметры процесса сепарации.

Седьмым недостатком известного способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде является то, что готовый (отсепарированый) конечный продукт отводится в лотки сборника фракций, откуда он перегружается преимущественно в тару нестойкой формы (мешки). Во-первых, это не удобно, так как при разделении сыпучей смеси на много фракций, мешки надо устанавливает достаточно плотно друг к другу, а в процессе их наполнения зерновым материалом, из-за расширения такого (нестойкого) вида тары, мешки будут заклини- ваться между соседними, поэтому их надо как-то «выдернуть» или вытащить из-под устройства, а, во-вторых, довольно часто необхо- димо какую-то фракцию (или несколько фракций) вообще отвести в определенную зону без загрузки ее в тару. Невозможность отвода конечного продукта на любое желаемое расстояние является суще- ственным недостатком известного устройства, что обусловлено не- совершенством конструкции его сборника фракций.

Восьмым недостатком известного способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде является ограниченность его функциональ- ных возможностей, например, этот способ невозможно применить для сушки семян злаковых культур. И, хотя можно изменить режим «продувки» сыпучей смеси для ее сушки, однако, качеству такой сушки будут препятствовать некоторые узлы устройства, в частно- сти, нет смысла в фильтрующем элементе, который только создает препятствие свободному прохождению воздуха по обратному трак- ту, возвращающего, к тому же, уже увлажненный воздух на исход- ную позицию к генератору, в циклоне, который в данном случае це- лесообразно заменить на обычную осадочную камеру, в сборниках фракций, поскольку задача разделения на фракции при сушке не стоит, в то время как в конструкции устройства не хватает техниче- ского средства для контроля влажности воздуха, по показателям ко- торого можно оценивать качество готового (высушенного) продукта.

Основным недостатком устройства сепарации сыпучей смеси в текучей среде, с помощью которого реализуется вышеописанный РСТЯ ОП/ОООШ способ, является то, что его пульт управления закреплен непосред- ственно на нем. А это ограничивает зону обзора работы устройства оператором, делает его работу опасной из-за постоянного присутст- вия около устройства.

Еще одним недостатком известного устройства для сепарации сыпучей смеси является то, что оно имеет целостную конструкцию, которую невозможно разобрать на отдельные блоки (модули). Этот недостаток существенно затрудняет проведение профилактических работ, в случае необходимости оперативно заменять отдельные уз- лы, возможность транспортировки на отдаленные расстоянии, осо- бенно больших партий устройств к заказчикам, комплектовать (соз- давать) из блоков такую конструкцию устройства, которая могла бы максимально удовлетворить потребности потребителя, выполнять необходимые технологические задачи.

Третьим недостатком известного устройства является то, что его привод подачи воздуха жестко связан с электродвигателем, что вынуждает его находиться рядом с приводом. Разумеется, это ухудшает условия работы электродвигателя, поскольку он находит- ся в самом устройстве (нет охлаждения), затрудняет его замену на другой в случае необходимости, но главное, если заменяемый элек- тродвигатель будет иметь присоединительный узел (вал) иных раз- меров или конструкции, чем предусмотрено для данного типа при- вода подачи воздуха (вентилятора), что обычно имеет место при использование импортных электродвигателей у иностранных заказ- чиков, то его вообще не удастся подключить без предварительного конструктивного изменения присоединительного узла вентилятора (или электродвигателя), а также такое изменение присоединитель- ных узлов практически невозможно осуществить в нестационарных условиях эксплуатации устройства из-за отсутствия (именно в таких условиях) необходимого оборудования, например, токарных, фре- зерных, сверлильных станков. Кроме того, у разных заказчиков, ча- ще всего, у иностранных, могут быть иные параметры электриче- ские сети, например, напряжение, фазность, частота тока, чем у производителя устройств. Поэтому использование выносного элек- тродвигателя с гибкой связью позволит подключать его к любому типу привода (вентилятора) подачи воздуха, оперативно его заме- нять на необходимый, без каких-либо изменений конструкции узлов привода.

Ряд недостатков известного устройства связан с несовершенст- вом его сборника фракций, в том числе поворотных шторок, верх- ние торцы которых повреждают зерновой материал, даже иногда вообще разрубают зерна. Кроме того, патрубки выходных отверстий лотков выполнены неподвижными, что вынуждает переставлять лотки для изменения направления патрубка (прямые и обратные фракции), а также на них отсутствуют продуктоводы для возможно- сти отвода конечного продукта на определенное расстояние от уст- ройства в заданную зону. Конструктивным недостатком является и то, что сборник фракций выполнен в виде набора лотков, конструк- цию которых невозможно изменить (кроме как поворачивать), на- пример, по объему. Нет смысла в таких лотках при использовании устройства для сушки зернового материала.

Еще одним существенным недостатком известного устройства является ограниченность его технических возможностей самостоя- тельно перемещаться на новые технологические позиции, а также в его конструкции отсутствуют средства автоматической загрузки сы- пучей смеси и выгрузки готовой продукции, что позволяет считать его технически несовершенным, поскольку это обстоятельство ви- нуждает привлекать для его обслуживания дополнительные трудо- вые и технические ресурсы.

Приведенный критический анализ известных технических реше- ний безапелляционно убеждает в том, что недостатки, присущие из- вестному способу сепарации сыпучей смеси в текучей среде нахо- дятся в причинно-следственной связи с конструктивными недостат- ками устройства, с помощью которого он осуществляется.

Решаемая задача

В основу изобретения поставлена задача устранения вышепе- речисленных недостатков посредством принципиального изменения способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде и усовершенст- вования устройства для его осуществления, путем расширения их технико-функциональных возможностей и потребительских свойств, за счет придания процессу сепарации новых технологических опе- раций, положительно влияющих на качество процесса разделения смеси на отдельные фракции, и оснащения устройства новыми кон- структивными техническими средствами, в частности, частичного изменения конструкции уже имеющихся узлов в его составе и вве- дение дополнительных, позволяющих получить указанные новые свойства способа, обеспечивающих, в совокупности, высокое каче- ство результатов сепарации или сушки сыпучей смеси и новых функциональных возможностей устройства, в том числе, расшире- ние области их использования.

Сущность изобретения

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе сепарации сыпучей смеси в текучей среде, заключающемся в грави- тационной подаче частиц смеси, подлежащей сепарации, аэроди- намическом монотонном возрастающем воздействии на них под острым углом к вертикали каскадом плоских струй и выводе готовых фракций, а также большую часть использованного для сепарации потока воздуха возвращают по обратному тракту в привод подачи воздуха к генератору, а непроходную фракцию летучих примесей, вместе с пылью и оставшимся потоком воздуха непрерывно отводят в окружающую среду через предназначенный для этого узел, вы- полненный например, в виде циклона, согласно предложению, пе- ред подачей сыпучего смеси в бункер, осуществляют ее предвари- тельную подготовку путем удаления из нее чрезмерно крупных при- месей биологического и минерального происхождения для даль- нейшей непрерывности процесса сепарации, а каскад плоских струй формируют из предварительно выровненного по давлению и лами- нарностью истечения сплошного потока воздуха, а также при грави- тационной подаче сыпучей смеси в сепарационную камеру, ей за- дают оптимально необходимую кинетическую энергию падения с одновременной принудительной стабилизацией объема смеси, не- прерывно подаваемой на сепарацию, а при непредвиденном изме- нении количества или объема гравитационной подачи сыпучей сме- си в зону сепарации или изменении параметров электрической сети, в частности, напряжения, частоты и других внешних факторов, влияющих на качество процесса сепарации, автоматически изменя- ют мощность каскада струй, например, путем соответствующего ре- гулирования режима работы (мощности) привода подачи воздуха к генератору, кроме того, поток воздуха, возвращаемого через обрат- ный тракт, непрерывно пополняют дополнительным объемом возду- ха для компенсации утраченного при удалении части потока воздуха вместе с пылью в окружающую среду, к тому же, в сепарационной камере, в случае необходимости, постоянно или периодически уда- ляют избыточное давление воздуха для соблюдения неизменности условий протекания в ней процесса сепарации сыпучей смеси, а также зона сепарации сыпучей смеси максимально защищена от влияния на процесс сепарации окружающей среды, в частности, по- годных и иных внешних условий - дождя, ветра, сквозняков и т.д., кроме того, весь процесс сепарации - от загрузки сыпучей смеси до выгрузки готовых фракций, - в случае необходимости, может кон- тролироваться визуально, причем, готовые фракции могут отво- диться на любое расстояние от сборника фракций в желаемую зону, предусмотренной технологическими задачами.

Решение поставленной задачи достигается также и тем, что в устройстве для сепарации сыпучей смеси в текучей среде, содер- жащем пульт управления, загрузочный бункер с вибролотком, уста- новленный под ним генератор каскада плоских струй с расположен- ными друг под другом и под острым углом к вертикали плоскими со- плами, и который связан с приводом подачи в него воздуха под дав- лением, а также охвачен боковыми стенками, сборник фракций, вы- полненный в виде рамки с набором выдвижных из нее лотков для отвода прямых и обратных фракций, над боковыми стенками кото- рых расположены поворотные шторки, сепарационной камеры, вы- ход которой перекрыт фильтрующим элементом, выполненным в виде вращающегося барабана с калибровочным ситом на поверхно- сти, и оснащенным с внешней стороны очистителем, а внутренняя полость вращающегося барабана аэродинамически связана обрат- ным трактом, объединяющим ее с приводом подачи воздуха в гене- ратор каскада плоских струй, а также очиститель калибровочного сита выполнен в виде последовательно расположенных щелевого конфузора, вытяжного вентилятора и устройства для вывода в ок- ружающую среду примесей, выполненным, например, в виде цикло- на с бункером для отходов, расположенных таким образом, что ка- либровочное сито примыкает с гарантированным зазором в щели конфузора, одна из кромок которой оборудована чистиком, согласно предложению, над бункером расположено механическое средство для предварительной подготовки сыпучей смеси, выполненное в виде наклонного виброрешета плоской или цилиндрической конст- рукции, через который она попадает в бункер, а между приводом и генератором каскада плоских струй установлено техническое сред- ство для выравнивания потока воздуха по давлению и ламинарно- тью истечения по сечению, выполненное в виде одной или несколь- ко выдвижных решеток, а также загрузочный бункер установлен с возможностью его регулирования по высоте относительно верхнего сопла генератора струй, и с возможностью изменения угла наклона, причем бункер оснащен ворошилкой с целью разрушения сводов смеси и полусферической шторкой для регулирования объема по- дачи смеси на вибролоток, кроме того, поворотные шторки сборника фракции имеют аэродинамический профиль и изготовлены из эла- стичного или иного материала с верхними торцами обтекаемой формы или покрытыми не упругим покрытием из ворсистого ткано- го/нетканого материала, в виде ресничек, щеточек и т.д., то есть техническим средством для гашения кинетической энергии падения частиц сыпучей смеси, сталкивающихся с торцами поворотных што- рок для предотвращения травмирования, деформации и разруше- ния частиц сепарируемой сыпучей смеси, а патрубки выходных от- верстий лотков сборника фракций установлены с возможностью по- ворота их на любой угол для возможности отвода отсепарированого материала в любую желаемую зону и/или патрубки механически связаны с рукавами (продуктоводами) необходимой длины для воз- можности отведения готовых фракции на определенное расстояние от устройства, которые присоединены к патрубкам с помощью фланцев или иных крепежных элементов, причем, пульт управления работой устройства выполнен переносным или дистанционным, а само устройство выполнено модульным с возможностью разборки его на отдельные блоки для удобства осуществления профилакти- ческого обслуживания, оперативной замены отдельных блоков в случае необходимости и удобства транспортировки, особенно, круп- ных партий устройств к заказчикам, а привод подачи воздуха к гене- ратору выполнен в виде центробежного или иного вида вентилято- ра, например, импеллера, с электродвигателем, кинематически свя- занным с рабочим органом вентилятора посредством гибкой пере- дачи, например, ременной, причем привод подачи воздуха снабжен заслонкой для регулирования подачи объема воздуха, поступающе- го в привод, а также авторегулирование режима работы устройства осуществляется с помощью частотного регулятора или иного по- добного ему технического средства.

Кроме того, в способе сепарации сыпучей смеси в текучей сре- де, при применении его для сушки сыпучей смеси, согласно пред- ложения, применяют максимально возможную аэродинамическую мощность каскада плоских струй, а высушенную сыпучую смесь со- бирают в одном месте (без разделения на фракции) и, в случае не- обходимости, определяемой по показателям влажности воздуха на выходе из сепарационной камеры, повторно направляют на исход- ную позицию для гравитационной подачи для повторного воздейст- вия на смесь каскадом мощных воздушных струй (досушивание), причем отработанный увлажненный воздух из сепарационной каме- ры отводят непосредственно во внешнюю среду без возврата ее в привод по обратному тракту. Как вариант исполнения, сушка сыпучей смеси может осущест- вляться подогретым и подсушенным потоком воздухом, засасывае- мым в привод из внешней среде летом при наступлении жаркой по- годы, или принудительно подогревают калорифером, установлен- ным перед входом в привод (калорифер может быть установлен и отдельно в любом удобном месте), а также при наличии обратного тракта, увлажненный воздух возвращают через него к приводу, про- пуская через указанный калорифер, адсорбирующего из него лиш- нюю влагу. Или высушивают воздух из обратного тракта методом сублимации (вымораживание влаги), или конденсации влаги из по- тока воздуха, для чего в устройство встроены соответствующие тех- нические средства, например, сублиматор или кондиционер.

Кроме того, в устройстве для сепарации сыпучей смеси в теку- чей среде, в зависимости от вида и состояния сыпучей смеси, а так- же задач сепарации, согласно предложения, плоские сопла генера- тора каскада плоских струй могут быть образованы параллельными пластинами разной или одинаковой ширины, или профилями, на- пример, уголками, или в виде других механических средств, позво- ляющих создать продольные щели в генераторе, причем сам гене- ратор выполнен выдвижным для возможности оперативной замены одной конструкции на другую, а сепарационная камера максимально изолирована от проникновение в нее природных факторов внешней среды, способных оказывать негативное влияние на процесс сепа- рации и окружающую среду.

Кроме того, в устройстве для сепарации сыпучей смеси в теку- чей среде, при его использовании в качестве сушилки, согласно предложению, выход из сепарационной камеры выполнен откры- тым, без фильтрующего элемента, для обеспечения свободного вы- хода увлажненного воздуха в окружающую среду и, кроме того, в данном случае устройство эксплуатируется без решеток для мини- мизации сопротивления прохождению воздуха от привода к генера- тору каскада струй, причем влажность отработанного воздуха кон- тролируют соответствующим техническим средством (например, влагомером), по показателям которого оценивают степень высу- шенности (готовности) сыпучей смеси, а также перед входом в при- вод подачи воздуха смонтирован калорифер для принудительного подогрева воздуха, засасываемого или из окружающей среды, или из обратного тракта, в случае присутствия его, как такового, в конст- рукции устройства.

Кроме того, устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде, согласно предложению, размещено на шасси с приводными или не приводными поворотными колесами для возможности ма- неврирования устройства без привлечения для этого дополнитель- ных транспортных средств при изменении рабочей позиции, напри- мер, в складских помещениях, элеваторах и транспортирования на новое место дислокации, а также оснащено средствами автомати- ческой загрузки бункера сыпучим смесью, например, шнековым или ковшовым подъемником и средствами автоматической выгрузки от- сепарированного или высушенного материала (готовой продукции) в необходимую зону.

Кроме того, в устройстве для сепарации сыпучей смеси в теку- чей среде, согласно предложению, сборник фракций выполнен в ви- де сплошного корпуса с внутренними подвижными (съемными или передвижными) перегородками, разделяющими равномерно или не- равномерно внутреннюю полость корпуса на лотки для сбора пря- мых и обратных фракций, причем лотки могут быть выполнены из прозрачного или непрозрачного тканого или полимерного материала и иметь клапан для возможности отбора проб фракций, а также лот- ки могут иметь нестойкую форму и минимальную высоту, достаточ- ную лишь для крепления их к рамке сборника фракций.

Кроме того, в устройстве для сепарации сыпучей смеси в теку- чей среде, для возможности визуального контроля полностью про- цесса сепарации или сушки, согласно предложению, одна из боко- вых поверхностей всего устройства или отдельных его блоков вы- полнена из прозрачного материала, включая лотки и обратный тракт.

Отличительной особенностью предлагаемого способа сепара- ции сыпучей смеси в текучей среде является то, что благодаря вне- сенным соответствующим технологических операциям, появилась реальная возможность полностью стабилизировать и автоматически регулировать по всем параметрами и во времени, а также незави- симо от любых внешних и внутренних факторов, весь процесс раз- деления смеси на отдельные фракции или сушки сыпучего мате- риала, причем, подогретым и подсушенным аэродинамическим по- током воздуха,.

Отличительной особенностью устройства для сепарации сыпу- чей смеси в текучей среде является то, что благодаря внесенным конструктивным изменениям, оно стало многофункциональным, расширилась область его применения, стало удобным в обслужива- нии и транспортировке, позволяет полностью контролировать про- цесс сепарации или сушки на любых этапах, а главное, автоматиче- ски реагировать на любые изменения в сети, окружающей среде, исходного материала, быстро перенастраиваться в соответствиями с технологическими задачами воздействия на сыпучую смесь.

Техническим результатом изобретения является получение но- вого процесса качественной сепарации или сушки зернового мате- риала (сыпучей смеси) благодаря стабилизации во времени воздей- ствия на смесь воздушными потоками по всем показателям, на ко- торые автоматически реагирует устройство благодаря внесению в него соответствующих конструктивных изменений, а также удобства и безопасности обслуживания и передислокации устройства, без за- грязнения окружающей среды. При этом качество разделения сыпу- чей смеси при многофракционном аэродинамическом разделении по массе, плотности или удельному весу не только не ухудшилось, а, наоборот, возросло.

Следовательно, изменение принципа сепарации сыпучей смеси в стабилизированном каскаде воздушных струй, защищенных от воздействия на них искусственных и природных каких-либо факто- ров, влечет за собой соответствующее расширение технико- эксплуатационных возможностей и потребительских свойств уст- ройства.

Таким образом, вся совокупность существенных признаков, при- сущих предложенным техническим решением, полученных благода- ря внесению соответствующих технологических и конструктивных изменений в процесс и устройство, обеспечивают достижение по- ложительного технического результата, сформулированного в по- становке задачи.

Иллюстративный материал

Дальнейшая сущность предложенных технических решений по- ясняется совместно с иллюстративным материалом, на котором изображена схема предложенного устройства для осуществления предлагаемого способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде, вид сбоку с частичным сечением для лучшего показа конструкции и процесса сепарации. Одинарными стрелками показано движение воздушного потока в устройстве, двойными - возврат части воздуш- ного потока в генератор для повторного формирования из него кас- када плоских струй для сепарации.

Описание предпочтительного варианта изобретения

Предложенное устройство для сепарации сыпучей смеси 1 в те- кучей среде содержит загрузочный узел, состоящий из механическо- го средства для предварительной подготовки сыпучей смеси 1 , вы- полненного, например, в виде наклонного виброрешета 2 плоской конструкции (для этой цели могут быть использованы и другие кон- струкции аналогичного назначения, например, вибростолы, вра- щающиеся сита барабанного типа). Это механическое средство по- зволяет изъять из сыпучей смеси 1 крупные примеси минерального и биологического происхождения и направлять в специально пред- назначенную для них емкость 3. Под виброрешетом 2 расположен загрузочный бункер 4 с вибролотком 5 для гравитационной подачи сыпучей смеси 1 в зону сепарации. В бункере 4 установлена вра- щающаяся ворошилка 6, предназначенная для разрушения зерно- вых сводов в бункере 4. Количество выхода сыпучей смеси 1 из бун- кера 4 на вибролоток 5 регулируется полусферической шторкой 7. Бункер 4 установлен с возможность регулировки его высоты и угла наклона с помощью обычного винтового механизма 8 (этот меха- низм приведен в качестве примера, хотя могут быть использованы для этой цели и другие механизмы, например, пантограф, «нюрен- бергские ножницы» и т.п.). Описанный загрузочный узел предло- женного устройства расположен на вертикальной колонне 9.

В колонну 9 встроен выдвижной генератор 10 каскада струй, представляющий собой замкнутый контурный объем с набором ряда плоских сопел 11 , предназначенных для формирования каскада плоских воздушных струй и расположенными одно под другим и под острым углом к вертикали. Высота поперечных сечений сопел 11 , шаг и угол их установки увеличиваются сверху вниз. В случае техни- ко-технологической необходимости, вида и состояния сыпучей сме- си 1 , струйный генератор 10 в целом или его сопла 11 могут иметь и иную конструкцию, для чего генератор и выполнен выдвижным для оперативности замены его на необходимую конструкцию. Струйный генератор 10 аэродинамически связан с приводом 12 (например, с центробежным вентилятором) подачи в него воздушного потока под давлением и кинематически связанным (например, с помощью ре- менной передачи 13) с электродвигателем 14, приводящий его в действие. Перед входом в привод 12 установлена заслонка 15 (вы- полненная, например, в виде диафрагмы, или другой конструкции - это значения не имеет) для возможности регулирования объема по- тока воздуха, поступающего в привод 12, а также у входа в привод 12 расположен калорифер 16 для подогрева и подсушивания влаж- ного воздуха. Это необходимо в случае, когда устройство использу- ется в качестве сушилки для ускорения и повышения эффективно- сти процесса сушки зернового материала. При использовании дру- гого принципа обезвоживания воздушного потока, используемого для сушки сыпучей смеси 1 , перед входом в привод 12 подачи воз- душного потока может быть расположен сублиматор или кондицио- нер (не показаны из-за общеизвестности). Указанные технические средства подогрева и обезвоживания потока воздуха могут быть ус- тановлены и в другом любом удобном месте.

Между приводом 12 и генератором 10 каскада плоских струй расположено техническое средство для выравнивания потока воз- духа по давлению и ламинарностью истечения в сечении, выпол- ненное в виде одной или несколько выдвижных решеток 17, про- странственная ориентация которых относительно генератора 10 может изменяться путем их перестановки в соответствующие пазы 18. К генератору 10 со стороны сопел 11 прилегает сепарационная камера 19, представляющая собой замкнутый объем, образованный боковыми и верхней стенками. В конце сепарационной камеры 19, то есть с противоположной стороны от струйного генератора 10, расположен фильтрующий элемент, имеющий конструкцию в виде вращающегося цилиндрического барабана 20 с калибровочным си- том 21 (непосредственно фильтр) на его цилиндрической поверхно- сти. Барабан 20 с одного торца кинематически связан с приводом его вращения (не показан из-за общеизвестности). Второй торец ба- рабана 20 открыт и к нему примыкает воздуховод 22, противопо- ложных конец которого примыкает к приводу 12 для подачи воздуха под давлением в струйный генератор 10. Очиститель воздушного потока от непроходных фракций через калибровочное сито 21 при- месей выполнен в виде последовательно расположенных щелевого конфузора 23, вентилятора 24 отсоса воздуха и циклона 25 с бунке- ром 26 для сбора продуктов очистки воздушного потока. Щель кон- фузора 23 примыкает с гарантированным зазором непосредственно к калибровочному смиту 21 вращающегося барабана 20. Одна из кромок (не имеет значения какая) щели конфузора 23 снабжена чис- тиком 27, выполненным, например, в виде обычной механической щетки с щетинками.

Под сепарационной камерой 19 расположен сборник фракций 28 с лотками 29 для сбора прямых и обратных фракций отсепариро- ванного материала. Через лотки 29 обратных фракций происходит подсос дополнительного недостающего объема воздуха из окру- жающей среды для компенсации утраченного при отведении приме- сей с помощью конфузора 23 с вытяжным вентилятором 24. Пово- ротные шторки 30 сборника фракции 28 имеют аэродинамический профиль и изготовлены из эластичного материала с верхними тор- цами обтекаемой формы или покрыты не упругим покрытием или с ворсистого тканого/нетканого материала, в виде ресничек, щеточек и т.д., то есть техническим средством для гашения кинетической энергии падения частиц сыпучей смеси 1, которые сталкиваются с торцами поворотных шторок 30 для предотвращения их травмиро- вания, деформирования и разрушения частиц сепарируемой сыпу- чей смеси 1. Шторки 30 также могут иметь и прямой или иной про- филь, могут быть изготовлены из металла, древесины и т.д., если в этом возникнет технологическая необходимость. Патрубки 31 вы- ходных отверстий лотков 29 сборника фракций 28 установлены с возможностью поворота их на любой угол, то есть с возможностью вращения вокруг своей оси. Для возможности отведения отсепари- рованного материала в любую желаемую зону, патрубки 31 механи- чески связаны с рукавами 32 (продуктоводамы) необходимой длины для возможности отвода готовых фракции на определенное рас- стояние от устройства, которые присоединяются к патрубкам 31 с помощью фланцев или других крепежных средств. Пульт управле- ния 33 работой устройства выполнен переносным или дистанцион- ным и электромагнитно связан с блоком управления 34 устройст- вом, закрепленным, например, на колонне 9.

Устройство, в целом, выполнено модульным с возможностью разборки его на отдельные блоки для удобства профилактического обслуживания, оперативной замены отдельных блоков в случае не- обходимости и удобства транспортировки, особенно, крупных пар- тий устройств к заказчикам. Устройство смонтировано на раме 35, которая, в случае необходимости, может быть установлена на шас- си с приводными либо с не приводными поворотными колесами 36 для возможности маневрирования устройством без привлечения для этого дополнительных транспортных средств при изменении рабочей позиции, например, в складских помещениях, элеваторах и транспортировки на новое место дислокации. Однако, колеса 36 не является обязательным узлом устройства. В некоторых случаях, на- пример, когда устройство устанавливается в стационарную техноло- гическую линию, оно опирается просто на раму, так как колеса в этом случае ему не нужны. Устройство, в случае необходимости, может быть оснащено средствами автоматического загрузки бунке- ра сыпучим смесью 1 , например, шнековым или ковшовым подъем- ником и средствами автоматической выгрузки отсепарированного или высушенного материала (готовой продукции) в необходимую зону (не показаны из-за их общеизвестности).

Предложенный способ сепарации сыпучей смеси в текучей сре- де с помощью предложенного устройства, осуществляют следую- щим образом (на примере сепарации зернового материала).

Перед эксплуатацией устройство настраивают (обычно это де- лает изготовитель): в зависимости от вида сыпучей смеси 1 , подби- рают режимы подачи воздуха в генератор 10, определяют высоту и угол поворота бункера, устанавливают в необходимом месте решет- ки 17 (стабилизаторы воздушного потока), готовят комплект генера- торов 10 с различными соплами 11 (от вида и состояния сыпучего смеси 1 используют различные конструкции сопел 11, которые влияют на производительность устройства, а также на мощность привода 12 для энергетической оптимизации работы последнего) и др. Указанные настройки устройства осуществляют заранее для различных видов сыпучих материалов и передают параметры сепа- рации потребителю вместе с комплектом необходимых ему генера- торов 10 и с сопроводительной документацией. Зерновой материал (сыпучую смесь 1 ) подают непрерывным потоком на наклонное виброрешето 2, где от него отделяются круп- ные примеси минерального и растительного происхождения. Ука- занные примеси отводятся в предназначенную для них емкость 3, а очищенный зерновой материал проходит (просыпается) через ячей- ки наклонного виброрешета 2 и попадают в бункер 4 и вибролоток 5, в котором ворошилка 6 разрушает зерновые своды, в случае их об- разования, и продвигаются по наклонному дну к выходному отвер- стию бункера 4. Количество зернового материала, попадающего на вибролоток 5, регулируется полусферической шторкой 7. Далее осуществляется гравитационная подача сыпучей смеси 1 в сепара- ционную камеру 19 со стороны сопел 11. На зерна сыпучей смеси 1 , находящихся в свободном падении и имеющих определенную кине- тическую энергию падения, воздействуют под острым углом к вертикали каскадом плоских струй в режиме их развитой турбулент- ности, возникающей благодаря искривлению в генераторе 10 струй во время их расширения в соплах 11. На выходе из сепарационной камеры 19, загрязненный пылью и механическими примесями раз- ного калибра, воздушный поток упирается во вращающийся бара- бан 20, который почти полностью перекрывает выход сепарацион- ной камеры 19, поскольку практически равняется ее ширине. Воз- душный поток проникает через калибровочное сито 21 во внутрен- нюю полость вращающегося барабана 20, а непроходные по разме- ру твердые примеси остаются снаружи барабана 20, на поверхности калибровочного сита 21. Так происходит очищение воздушного по- тока от примесей и частично от пыли. Через калибровочное сито 21 проходные мелкие примеси попадают вместе с частью воздушного потока во внутрь вращающегося барабана 20. Эта часть воздушного потока вместе мелкими примесями попадает в воздуховод 22 и че- рез него возвращается в привод 12, практически принудительно, по- средством высасывания воздуха из воздуховода 22 приводом 12. Поскольку барабан 20 вращается, его поверхность (калибровочное сито 21 ) постоянно очищается от непроходных механических при- месей с помощью чистика 27. Все отходы процесса сепарации и за- грязнения попадают в щелевой конфузор 23, благодаря их отсасы- вания воздушным потоком, создаваемым вентилятором 24 и, далее, попадают в циклон 25, где отделяются от воздуха и из него попада- ют в бункер 26, предназначенный для их сбора. Из циклона 25, пол- ностью очищенный воздух, возвращается в окружающую среду сла- бомощным, почти незаметным потоком, а потому и е создающим сквозняков около работающего устройства.

Возвращенная в привод 12 часть воздушного потока, вместе с мелкими твердыми примесями, попадает на решетки 17, где воз- душный поток очищается от примесей, выравнивается по давлению и переводится в ламинарный режим течения. Именно в таком виде воздушный поток попадает в генератор 10 струй и подается в сопла 11. Во время воздействия струй воздуха, зерна сыпучей смеси 1 разделяются на отдельные фракции и попадают в соответствующие для них лотки 29 сборника фракций 28. Из лотков 29 конечный про- дукт отводится продуктоводами 32 в отведенную для них зону, вы- бираемую поворотом патрубков 31 и определяемую длиной продук- товодов 32. Во время технологических перерывов, решетки 17 вы- нимают и очищают от накопленных на них загрязнений, крупные примеси из емкости 3 удаляют. А если необходимо переместить устройство на новую позицию, оно автономно транспортируется на своих колесах 36. Если необходимо, генератор 10 струй меняют на другой, в соответствии с новыми технологическими задачами

В случае применения устройства для сушки зернового материа- ла, с него заранее снимают фильтрующий узел, виброрешето 2, сборник фракций 28, поскольку в них нет необходимости, циклон 25 может быть заменен на обычную осадочных камеру, что позволяет свести к минимуму аэродинамическое сопротивление движению воздуха в сепарационной камере 19. При этом устанавливают вла- гомер, изменяют режим мощности привода 12 подачи воздуха на максимально допустимый для данного вида сыпучей смеси (зерно- вого материала), включают калорифер 16 (в случае необходимости) и именно так подготавливают устройство для эксплуатации в каче- стве аэродинамической сушилки. Во время сушки сыпучей смеси 1 , процесс воздействия каскада струй на сыпучую смесь аналогичный воздействию на смесь при сепарации.

Если одну сторону всех узлов устройства выполнить из про- зрачного материала, то появляется возможность наглядно увидеть весь процесс сепарации (сушки), наблюдать за ним и своевременно его корректировать. Для отбора проб зернового материала, в про- дуктоводах 32 могут быть выполнены соответствующие карманы, а лотки 29 могут быть сделаны из любого материала, в том числе и нестойкой формы.

Существенное отличие предлагаемых технических решений от ранее известных, заключается в полной стабилизации процесса се- парации сыпучего смеси за счет предварительной подготовки ис- ходного материала, стабилизации по давлению и истечению воз- душного потока, автоматической реакции на изменения окружающей среды, возможности автономной передислокации устройства на но- вые технологические позиции, а также в возможности отвода гото- вой продукции в любую желаемую зону, использовать процесс и устройство в качестве аэродинамической сушилки подогретым/не подогретым обезвоженным воздухом. Указанные отличия, в сово- купности, позволяют качественно разделять сыпучую смесь на от- дельные фракции, независимо от каких-либо внешних и внутренних факторов, расширить область использования устройства: и как для сепарации, и как для сушки, устройство удобно обслуживать и пере- дислоцировать его на новую позицию. Ни один из известных спосо- бов аэродинамической сепарации и устройства для их осуществле- ния не могут обладать указанными свойствами, поскольку не содер- жат в своем составе всей совокупности существенных признаков, присущих предложенным техническим решением.

Предложенные технические решения проверены на практике. Устройство состоит из обычных деталей и узлов, способ сепарации не содержит операций или процессов, которые невозможно было бы воспроизвести на современном этапе развития науки и техники, в частности, в области сельскохозяйственного машиностроения, из чего следует, что они промышленно применимы. В известных ис- точниках патентной, научно-технической и иной информации не вы- явлено подобных способов сепарации сыпучего смеси в текучей среде и устройств для их осуществления аналогичного назначения с указанными отличными существенными признаками и преимущест- вами, следовательно, они соответствуют критерию «новизна», а по- тому считаются таковыми, что могут получить правовую защиту.

Поскольку совокупность существенных признаков, присущих предложенным техническим решениям, не выплывают и не могут выплывать из существующего уровня техники, заявленные техниче- ские решения считаются соответствующими критерию «изобрета- тельский уровень».

Технические преимущества изобретения К техническим преимуществам предлагаемых технических ре- шений, по сравнению с прототипами, можно отнести следующее:

- полную стабилизацию процесса сепарации (сушки) сыпучей смеси по всем параметрам во времени за счет отсутствия влияния на процесс внешних и внутренних факторов;

- предотвращение возможности выхода устройства из строя или нарушение процесса сепарации за счет предварительной подготов- ки сыпучей смеси к обработке;

- стабилизацию подачи сыпучей смеси в зону сепарации за счет наличия технического средства в бункере для разрушения зерновых сводов;

- возможность учета вида и физических параметров сыпучей смеси и регулирования кинетической энергии ее свободного паде- ния за счет возможности регулировки высоты и угла наклона бунке- ра относительно зоны сепарации;

- стабилизацию каскада струй за счет подачи в генератор вы- ровненного по давлению и ламинарностью истечения воздушного потока;

- расширение технико-функциональных свойств устройства за счет возможности его использования, как в качестве сепаратора, так и в качестве сушилки, как обезвоженным подогретым воздухом, так и без подогрева;

- удобство управления работой устройства за счет выполнения пульта управления дистанционным или переносным;

- возможность стабилизации процесса сепарации за счет свое- временного реагирования на изменения внешней (погодных усло- вий) среды и регулирования давления воздуха в сепарационной ка- мере, выполнение зоны сепарации изолированной от окружающей среды; - удобство ремонта, профилактического обслуживания за счет применения блочной схемы конструкции устройства;

- повышение качества процесса сепарации и сохранения цело- стности зерен за счет того, что поворотные шторки имеют аэроди- намический профиль, выполнены из эластичного материала или снабжены гасителями кинетической энергии зерен, попадающих на них;

- возможность отвода готовой продукции в любую желаемую зо- ну за счет того, что выходные патрубки лотков выполнены поворот- ными и снабжены продуктоводами;

- удобство передислокации устройства за счет того, что оно ус- тановлено на колесах;

- удобство обслуживания устройства за счет его оснащения до- полнительными техническими средствами его загрузки и выгрузки готовой (отсепарированной) продукции;

- не привязанность к конкретному виду электрической сети за счет того, что привод и электродвигатель связаны между собой ки- нематически посредством гибкой связи, например, через ременную передачу;

- возможность наглядно контролировать весь процесс сепара- ции (сушки) сыпучей смеси за счет того, что одна сторона устройст- ва полностью или частично выполнена из прозрачного материала.

Социальный эффект от внедрения предложенных технических решений, по сравнению с использованием прототипов, получают за счет улучшения условий труда, удобства обслуживания и транспор- тировки устройства, повышения качества и увеличения количества выхода готовой продукции из-за уменьшения отходов (разрушенных и поврежденных зерен).

Экономический эффект от внедрения предложенных техниче- ских решений, по сравнению с использованием прототипов, получа- ют за счет повышения коммерческой привлекательности устройст- ва, что будет способствовать увеличению объема продаж, а также за счет использования только одного устройства для решения двух принципиально различных задач - сепарации и сушки сыпучей сме- си.

После описания предложенного способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде и устройства для его осуществления, спе- циалистам в данной области знаний должно быть очевидным, что все вышеописанное является лишь иллюстративным, а не ограни- чительным, будучи представленным данным частным примером. Многочисленные возможные модификации устройства, в частности, его конструктивных элементов и узлов, принципов настройки пара- метров и способов эксплуатации, естественно, могут изменяться в зависимости от вида и состояния исходного сырья, внешних и внут- ренних факторов, объема производства, технологических задач и т.п., и, разумеется, находятся в пределах одного из обычных и есте- ственных подходов в данной области знаний и рассматриваются та- ковыми, что находятся в пределах объема предлагаемых техниче- ских решений. Совокупность существенных признаков, присущих предложенным техническим решениям, полученных благодаря вне- сению в них соответствующих конструктивных и технологических изменений, позволили приобрести предложенному способу сепара- ции и устройству для его осуществления вышеперечисленные и другие преимущества. Внесение каких-либо непринципиальных из- менений и дополнений в предложенные объекты техники, естест- венно, ограничит спектр их преимуществ, а потому и не может счи- таться новыми техническими решениями в данной области знаний, поскольку иные, подобные описанному способу аэродинамической сепарации сыпучей смеси в текучей среде и устройству для его осуществления, уже не будут требовать какого-либо творческого подхода от конструкторов, технологов и инженеров, а потому не мо- гут считаться результатами их творческой деятельности или новыми объектами интеллектуальной собственности, соответствующими защиты охранными документами в соответствии с действующим за- конодательством.