CC BY
0С.С. Ямпилов, д-р техн. наук, проф.
А.О. Жигжитов, аспирант И.А. Цыренов, аспирант Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления
УДК 632.361
РЕСУРСО- И ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ СЕПАРАТОРЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ ЗЕРНА
Проведен обзор ресурсо- и энергосберегающих сепараторов для очистки зерна, на основании которого предложен наиболее перспективный вариант.
Ключевые слова: зерновые сепараторы, гравитационный сепаратор, зерновой материал, примеси.
S.S. Yampilov, D. Sc. Engineering, Prof.
A.O. Zhigzhitov, P.G.
I.A. Tsyrenov, P.G.
RESOURCE-ENERGY-EFFICIENTSEPARATORSFORCLEANINGGRAIN
Thearticle gives a review ofresource-saving separatorsfor cleaninggrain and offers the most promising one.
Key words: grain separators, gravity separators, grain material, impurity.
В настоящее время существует проблема разработки зерноочистителя с низким потреблением электроэнергии и высокой пропускной способностью. Наиболее перспективным является гравитационный сепаратор для очистки зерна, который очищает зерновой материал без использования электроэнергии.
Рассмотрим самотечный зерноочиститель [2], в котором установлен зигзагообразный вертикальный желоб, принимающий подлежащий очистке материал (он поступает в желоб под действием силы тяжести). Нижняя сторона каждой прямолинейной секции желоба имеет отверстие для прохода материала ко дну корпуса, а верхняя сторона такой секции расположена под определенным углом к стенкам корпуса. Над каждым отверстием желоба установлено перекрывающее отверстие сито, шарнирно соединенное с желобом. Компоненты материала, подлежащего очистке, двигаются по зигзагообразному желобу, заставляя каждое сито резонировать относительно шарниров, что способствует дальнейшему отделению от материала мелких фракций. Очищенный материал выгружают из желоба, а мелкие фракции - из корпуса. Введение качающихся сит позволяет интенсифицировать процесс очистки и в какой-то мере уменьшить забиваемость отверстий сит (рис. 1).
Рис. 1. Очистительная машина с однослойными ситами, с зигзагообразным сепарирующим каналом
Большой теоретический и практический интерес представляют исследования А.В. Некрасова, Н.Е. Авдеева [2], посвященные гравитационным сепараторам (рис. 26), которые защищены патентами.
Вариант решения проблемы засорения отверстий решет представлен классификатором сыпучих материалов [3], включающим в себя наклонные просеивающие поверхности, установленные в корпусе зигзагообразно одно над другим, загрузочное приспособление и разгрузочные патрубки для вывода разделенных просеивающих поверхностей, которые выполнены щелевыми, с увеличивающимся размером щели в направлении движения материала (рис. 2 а). Конечная часть просеивающих поверхностей отогнута вниз, при этом плоскость загиба этих концов проходит перпендикулярно продольным осям клиновидных отверстий (рис. 2 б). Так как по мере перехода продукта с одного решета на другое содержание в нем мелкой примеси снижается, угол естественного откоса продукта уменьшается. Поэтому каждое последующее решето предлагается устанав -ливать под меньшим углом к горизонту в сравнении с предыдущим, для обеспечения необходимой постоянной скорости перемещения материала 0,8-1,2 м/с.
1 !■
Рис. 2. Классификатор сыпучих материалов (а); просеивающая поверхность (б): 1 - корпус; 2 - загрузочный бункер; 3 - заслонка; 4 - наклонные просеивающие решета; 5 - дефлекторы; 6, 7 - разгрузочные патрубки для вывода разделенных фракций
Рис. 3. Классификатор сыпучих материалов с дополнительными разгрузочными решетами: 1 - корпус; 2 - загрузочный бункер; 3 - заслонка; 4 - наклонные просеивающие решета; 5 - разгрузочные решета; 6 - дефлекторы; 7, 8 - разгрузочные патрубки для вывода разделенных фракций
Рис. 4. Классификатор сыпучих материалов с устройством для регулировки положения дефлекторов: 1 - корпус; 2 - наклонные просеивающие поверхности; 3 - дефлекторы; 4 - загрузочный бункер; 5 - заслонка; 6, 7 патрубки для вывода разделенных фракций; 8 - валики; 9 - винтовое соединение; 10 - механизм поворота дефлекторов; 11 - направляющая шпильки; 12 - рейка; 13 - винтовой регулятор; 14 - поворотные рычаги; 15 - прямоугольные пазы; 16, 17 - кронштейны
б
а
Рис. 5. Классификатор сыпучих материалов КСМ-2: 1 - корпус; 2 - загрузочное приспособление; 3 - заслонка; 4 - блок просеивающих поверхностей; 5, 6 - просеивающие поверхности; 7 - дефлекторы; 8 - валики; 9 - поддон; 10 - неподвижный дефлектор; 11, 12 - разгрузочные патрубки
Рис. 6. Комбинированный сепаратор КСМК-1: 1, 3 - блоки; 2 - лотки; 4 - разделяющий элемент
В ВСГУТУ авторским коллективом (С.С. Ямпилов, Ю.Ж. Дондоков и др.) разработан энергосберегающий сепаратор гравитационного типа (рис. 7), который защищен патентом № 2237526. Сепаратор состоит из центрального канала и параллельных ему двух зигзагообразных боковых каналов, которые образованы каскадом сепа -рирующих гребенок.
В центральном зигзагообразном канале происходит выделение крупной примеси из зернового материала, а в зигзагообразных боковых каналах - выделение мелкой примеси.
Сепарирующие гребенки представляют собой набор пальцев (прутков), изготовленных из проволоки. Пальцы жестко зафиксированы. Это позволяет в процессе эксплуатации сохранять жестко расстояние между пальцами, что повышает эффективность очистки зерновой смеси от примеси.
С целью устранения забиваемости сепарирующей гребенки и создания слоя зернового материала определенной толщины впереди каждой гребенки установлены сплошные скатные доски. При этом зерновой материал, двигаясь с верхней сепарирующей гребенки, попадает не на ниже расположенную сепарирующую гребенку, а на сплошную скатную доску, установленную под таким же углом, но в обратном направлении. Сепаратор позволяет одновременно выделить мелкие и крупные примеси из поступающего зернового материала без увеличения высоты устройства, что ведет к уменьшению металлоемкости сепаратора и сокращению времени обработки зернового материала, тем самым к увеличению производительности сепаратора.
Рис. 7. Схема энергосберегающего сепаратора: 1 - загрузочный бункер; 2 - сепарирующие гребенки; 3 - скатные доски; 4 - дефлекторы; 5 - патрубки для отвода проходовой (мелкой) фракции; 6 - патрубок для отвода сходовой (крупной) фракции
Сепарирующие гребенки, образующие зигзагообразный канал, являются одним из перспективных рабочих органов, который может обеспечить выделение мелких и крупных примесей. На рисунке 8 представлена предлагаемая конструкция энергосберегающего сепаратора для отделения мелкой и крупной фракций. Сепаратор содержит загрузочное приспособление 1, установленные зигзагообразно в вертикальном канале просеивающие устройства 2, образующие центральный зигзагообразный канал, по бокам которого установлены просеивающие устройства 3, образующие два боковых зигзагообразных канала, параллельные центральному. Просеивающие устройства 2, 3 выполнены в виде гребенок, представляющих собой набор пальцев эллипсоидного сечения, которые закреплены с возможностью изменения и фиксации угла поворота вокруг своей оси. В начале гребенок (просеивающих устройств) 2, 3 установлены накопители 4 Г-образной формы. Над просеивающими устройствами размещены сплошные скатные доски 5. На накопителях 4 и скатных досках 5 закреплены патрубки 6 и 7 соответственно, ориентированные в сторону движения материала, имеющие в сечении круглую форму. Сепаратор содержит патрубки вывода разделенных фракций - патрубок 8 для вывода проходовой (мелкой) фракции с устройства 3 и патрубок 9 для вывода в боковую сторону (мелкой) фракции, патрубок 10 для вывода сходовой фракции (крупной) с устройства 2, патрубок 11 для вывода сходовой фракции (основное зерно) с устройства 3.
Работа энергосберегающего сепаратора для отделения мелкой и крупной фракции осуществляется следующим образом. Исходный зерновой материал, подаваемый в загрузочный бункер 1, под действием гравитационных сил движется вниз по накопителю 4, где формируется зерновой слой определенной толщины, а затем попадает на гребенку 2. Частицы зернового материала скатываются по накопителю 4, ориентируются длинной осью вдоль прутков 6 по направлению движения материала и попадают на первое просеивающее устройство 2 (гребенку). В результате движения основного зерна с мелкой примесью по накопителю 4 и движения материала по гребенке 2 часть проходовой фракции выделяется и попадает на скатную доску 5, по которой частицы зернового материала ориентируются длинной осью вдоль па-
трубков 7 по направлению движения зернового материала и поступают на первую сепарирующую гребенку 3. Часть зернового материала выделяется и отводится патрубком 9 в боковую сторону для мелкой примеси, а остальная часть материала под действием гравитационных сил сходит по гребенке 3 на противоположно установленный накопитель 4. Процесс разделения продолжается при попадании зернового материала по накопителю 4 на вторую гребенку 3, где часть зернового материала выделяется и по скатной доске 4 выводится из сепаратора патрубком 8 для мелкой примеси. Остальная часть сходит по первой гребенке 3 на противоположно установленный накопитель 4 и третью гребенку 3 аналогично первой, затем на накопитель 4 и четвертую гребенку 3 аналогично второй, и так далее до последней. Количество гребенок 3, накопителей 4 и скатных досок 5, установленных в сепараторе, определяется требуемой полнотой выделения сходовой фракции. Сходовая фракция выводится из сепаратора патрубком 11 для основного зерна.
Сходовая фракция первой гребенки 2 продолжает движение по накопителю 4, ориентируются длинной осью вдоль направления движения материала, и попадает на вторую гребенку 2, где часть зернового материала выделяется и попадает на скатную доску 4, по которой частицы зернового материала ориентируются длинной осью вдоль направления движения зернового материала, а затем на сепарирующую гребенку 3; остальная часть зернового материала сходит по накопителю 4 и третьей гребенке 2 аналогично первой, а затем на накопитель 4 и четвертую гребенку 2 аналогично второй и так далее до последней. Количество гребенок 2, накопителей 4 и скатных досок 4 определяется полнотой выделения сходовой фракции. Сходовая фракция выводится из сепаратора патрубком 10 для крупной примеси.
Рис. 8. Предполагаемый энергосберегающий сепаратор: 1 - загрузочный бункер; 2 - просеивающие устройства (крупная фракция); 3 - просеивающие устройства (мелкая фракция); 4 - накопители; 5 - скатные доски; 6 - патрубки для мелкой фракции; 7 - патрубки для основного зерна; 8 - патрубок для крупной фракции; 9 - патрубки для мелкой фракции в боковую сторону; 10 - птрубок для крупной примеси; 11 - патрубок для основного зерна
Проходовая фракция, выделившись, в результате движения материала по второй гребенке 2 попадает по скатной доске 5, по которой частицы зернового материала ориентируются длинной осью вдоль направления движения зернового материала. Затем на первую сепарирующую гребенку 3, где часть зернового материала выделяется и отводится патрубком 9 в боковую сторону, а остальная часть материала под действием гравитационных сил сходит по гребенке 3 на противоположно установленный накопитель 4. Процесс разделения продолжается при попадании зернового материала по накопителю 4 на вторую гребенку 3, где часть зернового материала выделяется и по скатной доске 5 выводится из сепаратора патрубком 6 для мелкой примеси. Остальная часть сходит по гребенке 3 на противоположно установленный накопитель 4 и третью гребенку 3 аналогично первой, затем на накопитель 4 и четвертую гребенку 3 аналогично второй, и так далее до последней. Количество гребенок 3, установленных в сепараторе, определяется требуемой полнотой выделения сходовой фракции, которая выводится в патрубок 11 для основного зерна. Выделение основного зерна с мелкой фракцией происходит по двум независимым противоположным каналам. Имеются два патрубка 11 для вывода основного зерна и в зависимости от числа сепарирующих гребенок - патрубки 9 для вывода мелкой фракции в боковую сторону.
Таким образом наиболее перспективной конструкцией зерноочистителя являются сепараторы для очистки зерна, работающие на силе гравитации, т.е. работают без использования электроэнергии и имеют высокую пропускную способность.
Библиография
1.Ямпилов С.С. Технологии и технические средства для очистки зерна с использованием сил гравитации. -Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2006. - 167 с.
2.Некрасов А.В. Совершенствование процесса гравитационной классификации зернистых смесей и расширение области применения гравитационных сепараторов: дис. ... канд. техн. наук. - М., 2001. - 241 с.
3.Авторское свидетельство 8и №1031535 (СССР), В 07 В 1/00: Классификатор сыпучих материалов/ Н.Е. Авдеев [и др.], 1982.
4.Анискин В.И., Зюлин А.Н. Энергосберегающие технологии послеуборочной обработки зерна// Энергосбережение в сельском хозяйстве: тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. - М., 1998. - С. 93-95.
5.Зюлин А.Н., Гозман Г.И. Зерноочиститель СГЗ-25// Техника в сельском хозяйстве. - 1997. - №6. - С. 30-31.
Bibliography
1. YampilovS.S. Technology and tools for cleaning grain, using gravity. - Ulan-Ude: ESSTU Press, 2006. - 167 p.
2. NekrasovA. V. Improving the process of gravitational classification of granular mixtures and expandingof applications of gravitational separators: Dis. ...Cand. Sc. Engineering. - M., 2001. - 241 p.
3. Inventor's Certificate SU № 1031535 (USSR), B 07 B 1 / 00: Classificator of bulk materials / N.E. Avdeev [et al],
1982.
4. AniskinV.I., ZyulinA.N. Energy-saving technology of post-harvest processing of grain // Energy saving-saving in agriculture: Proceedings of the International Scientific-Technical Conference. - M., 1998. - P. 93-95.
5. ZyulinA.N., Gozman G.I. Separator GPA-25 // Tekhnika v selskom hozaystve. - 1997. - № 6. - P. 30-31.
