RU88584U1

RU88584U1 - DEVICE FOR SEPARATION OF BULK MIXTURE IN A FLUID

Info

Publication number: RU88584U1
Application number: RU2009127382/22U
Authority: RU
Inventors: Алексей Александрович Атамас
Original assignee: Алексей Александрович Атамас
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2009-11-20

Abstract

Устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде, содержащее рабочую камеру, бункер с вибролотком, вентилятор с воздуховодом и дросселем, сопловую решетку с плоскими соплами разного калибра, установленными последовательно по потоку с увеличением сверху вниз калибра сопел, их шага и острого угла наклона стенок направляющих каналов сопел к плоскости сопловой решетки, в направляющем канале каждого сопла размещен турбулизатор воздушного потока, сборники фракций размещенные в рабочей камере, расположенные под соплами и разделенные перегородками, причем разделяющие сборники фракций перегородки установлены шарнирно с возможностью поворота вокруг горизонтальных осей, отличающееся тем, что бункер содержит дозирующее устройство, вентилятор-нагнетатель выполнен диаметральным, а вибролоток - с направляющими ребрами.A device for separating a granular mixture in a fluid containing a working chamber, a hopper with a vibratory tray, a fan with an air duct and a throttle, a nozzle grate with flat nozzles of different calibers, mounted in series with the flow with the nozzles caliber increasing from top to bottom, their pitch and acute angle of the walls of the guides channels of nozzles to the plane of the nozzle lattice, an air flow turbulator is placed in the guide channel of each nozzle, fraction collectors placed in the working chamber, located under the nozzles and separated by regorodkami, wherein the separating septum collections fractions are pivotally mounted rotatably about horizontal axes, characterized in that the hopper contains a metering device, a blower fan is diametrical and vibrating tray - the guide ribs.

Description

Полезная модель относится к сельскому хозяйству и может использоваться в фермерских хозяйствах, на селекционных станциях, семенных заводах, зерновых элеваторах, мукомольной, комбикормовой, химической и других отраслях перерабатывающей промышленности обособленно или совместно с другими видами зерноперерабатывающих машин для воздушной сепарации и очистки семян различных видов сельскохозяйственных культур при подготовке товарного и посевного материала.The utility model relates to agriculture and can be used in farms, at breeding stations, seed plants, grain elevators, flour, feed, chemical and other processing industries separately or in conjunction with other types of grain processing machines for air separation and seed cleaning of various types of agricultural crops in the preparation of marketable and seed material.

Известно устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде [Патент на изобретение РФ №2270061] содержащее бункер с вибролотком, центробежный вентилятор с воздуховодом и выравнивающим давление дросселем и сопловую решетку с плоскими соплами разного калибра, установленными последовательно по потоку с увеличением сверху вниз калибра сопел, их шага, длины стенок направляющих каналов и острого угла наклона стенок направляющих каналов сопел к плоскости сопловой решетки, и расположенные под соплами и разделенные вертикальными перегородками сборники готовых и повторных фракций. Роль выравнивающего давление дросселя выполняют установленные последовательно перед соплами три решетки. Частицы сепарируемого материала разделяются по фракциям каскадом плоских воздушных струй с разной скоростью потока. На границе между струями возникает турбулентная зона, при прохождении которой частицы сепарируемого материала, обдуваемые воздушными струями с различных сторон начинают вращаться, что усредняет их аэродинамическое сопротивление.A device is known for separating a granular mixture in a fluid [RF Patent No. 2270061] comprising a hopper with a vibratory tray, a centrifugal fan with an air duct and a pressure equalizing throttle and a nozzle grate with flat nozzles of various calibers, mounted in series with the flow from the top to bottom of the nozzle gauge, their pitch, the lengths of the walls of the guide channels and the acute angle of inclination of the walls of the guide channels of the nozzles to the plane of the nozzle array, and located below the nozzles and separated by a vertical partition mi collections of finished and repeated fractions. The role of the pressure equalizing throttle is performed by three grids installed in series in front of the nozzles. Particles of the separated material are separated into fractions by a cascade of plane air jets with different flow rates. A turbulent zone arises at the boundary between the jets, during the passage of which particles of separated material, blown by air jets from different sides begin to rotate, which averages their aerodynamic drag.

Недостатком данного устройства является неудовлетворительная его работа с материалом, частицы которого имеют ярко выраженную неправильную форму, что свидетельствует о слабом закручивающем действии турбулентных зон между струями. Статичность положения сборников фракций не позволяет проводить настройку устройства с целью получения заданного качества и процентного соотношения материала по фракциям. Наличие центробежного вентилятора дает значительную неравномерность характеристик воздушного потока по ширине устройства, т.к. ширина выходного отверстия вентилятора изначально меньше, чем необходимая ширина сопловой решетки, в связи с этим при сопряжении посредством воздуховода соответственно сопловой решетки и центробежного вентилятора у противоположных стенок воздуховода возникают вихревые зоны, которые обуславливают отклонение направления скорости воздушного потока от осевого направления устройства. Также влияние на интенсивность вихревых зон оказывает неравномерность поля скоростей и давлений воздушного потока по площади выходного отверстия вентилятора, что заложено в принципе работы центробежного вентилятора. Кроме того, при работе устройства с различными видами исходного материала возникает необходимость в управлении скоростью воздушного потока (дросселировании вентилятора). При дросселировании центробежного вентилятора меняется не только количественный, но и качественный характер поля скоростей по площади выходного отверстия, что также влияет на интенсивность вихревых зон.The disadvantage of this device is its unsatisfactory work with a material whose particles have a pronounced irregular shape, which indicates a weak twisting effect of turbulent zones between the jets. The static position of the fraction collectors does not allow the device to be set up in order to obtain a given quality and percentage ratio of material by fractions. The presence of a centrifugal fan gives a significant non-uniformity of the characteristics of the air flow across the width of the device, because the width of the fan outlet is initially smaller than the required width of the nozzle lattice; therefore, when the nozzle lattice and centrifugal fan are matched by means of the duct, vortex zones arise at the opposite walls of the duct, which cause the deviation of the direction of the air flow velocity from the axial direction of the device. The unevenness of the field of velocities and pressures of the air flow over the area of the outlet of the fan also affects the intensity of the vortex zones, which is inherent in the principle of operation of a centrifugal fan. In addition, when the device is operated with various types of source material, it becomes necessary to control the air flow rate (fan throttling). When throttling a centrifugal fan, not only the quantitative, but also the qualitative nature of the velocity field changes over the area of the outlet, which also affects the intensity of the vortex zones.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели (прототипом) является устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде [Патент на полезную модель №63716] содержащее бункер с заслонкой и с вибролотком, центробежный вентилятор (вентилятор-нагнетатель) с воздуховодом и выравнивающим давление дросселем и сопловую решетку с плоскими соплами разного калибра, установленными последовательно по потоку с увеличением сверху вниз калибра сопел, их шага и острого угла наклона стенок направляющих каналов сопел к плоскости сопловой решетки, и расположенные под соплами и разделенные перегородками сборники фракций, при этом в направляющем канале каждого сопла размещен турбулизатор воздушного потока, а разделяющие сборники фракций перегородки установлены шарнирно с возможностью поворота вокруг горизонтальных осей.The closest in technical essence to the proposed utility model (prototype) is a device for separating a granular mixture in a fluid [Utility Model Patent No. 63716] comprising a hopper with a shutter and a vibratory tray, a centrifugal fan (blower-fan) with an air duct and a pressure equalizing throttle and a nozzle grate with flat nozzles of different calibers, mounted sequentially with the flow with increasing downward caliber of nozzles, their pitch and acute angle of inclination of the walls of the guide channels of the nozzles to the plane and nozzle array and the nozzles disposed under and separated by septa collections fractions, while in the guide channel of each nozzle disposed turbulator airflow and dividing partitions collections fractions are pivotally mounted to pivot about horizontal axes.

Недостатком прототипа является недостаточная производительность работы устройства, а также снижение качества работы устройства при повышении его производительности. Ширина сопловой решетки является основным параметром определяющим производительность работы устройства. Устройства, представляющие практическую ценность по производительности работы, являются, как минимум в два раза шире существующих центробежных вентиляторов необходимой мощности. Центробежный вентилятор дает значительную неравномерность характеристик воздушного потока по ширине устройства, т.к. ширина выходного отверстия вентилятора изначально меньше, чем необходимая ширина сопловой решетки. В связи с этим, при сопряжении посредством воздуховода соответственно сопловой решетки и центробежного вентилятора, у противоположных стенок воздуховода возникают вихревые зоны, которые обуславливают отклонение направления скорости воздушного потока от осевого направления устройства в районе боковых стенок рабочей камеры устройства, т.е появления зон искаженного воздушного потока, при этом, частицы материала, попадающие в рабочую камеру устройства в этих зонах двигаются не параллельно оси устройства, а отклоняются в направлении боковых стенок устройства и соударяются с ними, приобретая дополнительный импульс, и изменяют траекторию своего движения. В связи с этим, частицы, имеющие одинаковые характеристики массы, формы и состояния поверхности у стенок рабочей камеры устройства и в районе оси устройства имеют разные траектории движения и попадают, соответственно, в разные сборники фракций. Также, влияние на интенсивность вихревых зон у стенок воздуховода оказывает неравномерность поля скоростей и давлений воздушного потока по площади выходного отверстия вентилятора, что заложено в принципе работы центробежного вентилятора. Кроме того, при работе устройства с различными видами исходного материала возникает необходимость в управлении скоростью воздушного потока (дросселировании вентилятора). При дросселировании центробежного вентилятора меняется не только количественный, но и качественный характер поля скоростей по площади выходного отверстия, что также влияет на интенсивность вихревых зон.The disadvantage of the prototype is the lack of performance of the device, as well as a decrease in the quality of the device while increasing its productivity. The width of the nozzle lattice is the main parameter that determines the performance of the device. Devices of practical value in terms of productivity are at least twice as wide as existing centrifugal fans of the required capacity. A centrifugal fan gives a significant non-uniformity of the characteristics of the air flow across the width of the device, because the width of the fan outlet is initially smaller than the required width of the nozzle grill. In this regard, when the nozzle grille and centrifugal fan are respectively coupled through the duct, vortex zones arise at opposite walls of the duct, which cause the deviation of the direction of the air velocity from the axial direction of the device in the region of the side walls of the working chamber of the device, i.e., the appearance of zones of distorted air flow, while the particles of material falling into the working chamber of the device in these zones do not move parallel to the axis of the device, but deviate in the direction of the side O walls of the apparatus and collide with them, acquiring additional pulse, and alter its trajectory. In this regard, particles having the same characteristics of mass, shape and surface condition at the walls of the working chamber of the device and in the region of the axis of the device have different trajectories and fall, respectively, into different collections of fractions. Also, the intensity of the vortex zones near the walls of the duct is influenced by the unevenness of the velocity field and air flow pressure over the area of the fan outlet, which is inherent in the principle of operation of the centrifugal fan. In addition, when the device is operated with various types of source material, it becomes necessary to control the air flow rate (fan throttling). When throttling a centrifugal fan, not only the quantitative, but also the qualitative nature of the velocity field changes over the area of the outlet, which also affects the intensity of the vortex zones.

Задача, положенная в основу предлагаемой полезной модели, заключается в создании устройства для сепарации сыпучей смеси в текучей среде в котором параметры воздуха будут постоянными по ширине рабочей камеры с минимизацией зон искаженного воздушного потока.The task underlying the proposed utility model is to create a device for separating granular mixture in a fluid medium in which the air parameters will be constant across the width of the working chamber with minimizing the zones of distorted air flow.

Технический результат, получаемый при использовании данной полезной модели заключается в повышении производительности работы сепаратора, повышение точности разделения смеси, путем уменьшения зон искаженного потока воздуха, а также в снижении потребления электроэнергии.The technical result obtained by using this utility model is to increase the performance of the separator, increase the accuracy of separation of the mixture, by reducing the zones of distorted air flow, as well as reducing energy consumption.

Указанный технический результат достигается с помощью устройства для сепарации сыпучей смеси в текучей среде, содержащего рабочую камеру, бункер с дозирующим устройством и вибролотком с направляющими ребрами, диаметральный вентилятор-нагнетатель, воздуховод с дросселем, сопловую решетку с плоскими соплами разного калибра, установленными последовательно по потоку воздуха с увеличением сверху вниз калибра сопел, их шага и острого угла наклона стенок направляющих каналов сопел к плоскости сопловой решетки. В направляющем канале каждого сопла размещен турбулизатор воздушного потока. В рабочей камере размещены и расположены под соплами сборники фракций. Сборники фракций разделены перегородками, причем разделяющие сборники фракций перегородки установлены шарнирно с возможностью поворота вокруг горизонтальных осей.The specified technical result is achieved using a device for separating a granular mixture in a fluid containing a working chamber, a hopper with a metering device and a vibratory tray with guide ribs, a diametrical blower fan, an air duct with a throttle, a nozzle grate with flat nozzles of different calibers, installed in series with the flow air with an increase from top to bottom of the nozzle gauge, their pitch and the acute angle of inclination of the walls of the guide channels of the nozzles to the plane of the nozzle array. In the guide channel of each nozzle there is an air flow turbulator. Collected fractions are located and located under the nozzles in the working chamber. The fraction collectors are separated by partitions, and the separating fraction collectors of the partition are pivotally mounted with the possibility of rotation around horizontal axes.

Основное отличие устройства от прототипа заключается в том, что вентилятор-нагнетатель выполнен диаметральным с возможностью регулирования массового расхода воздуха и состоит из рабочего колеса, спирального корпуса, и привода, включающего электродвигатель и клиноременную передачу.The main difference between the device and the prototype is that the blower-fan is diametrical with the ability to control the mass air flow and consists of an impeller, a spiral case, and a drive that includes an electric motor and V-belt drive.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, на которых схематически изображено: на фиг.1 - вертикальный разрез устройства для сепарации сыпучей смеси в текучей среде, на фиг.2 - сопло устройства, на фиг.3 - сборник фракций. Устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде содержит рабочую камеру 1, бункер 2 с дозирующим устройством (на фиг. не показано), вибролоток 3 с направляющими ребрами (на фиг. не показаны), диаметральный вентилятор-нагнетатель 4 с регулятором потока воздуха (на фиг. не показан), воздуховод 5, дроссель 6, сопловую решетку 7 состоящую из плоских сопел 8 переменных и увеличивающихся сверху вниз калибра и шага расположения. Стенки 9 каналов сопел 8 установлены под острым углом а к плоскости сопловой решетки 7, и угол их наклона увеличивается сверху вниз. На стенках 9 в канале каждого сопла 8 размещены турбулизаторы 10. Турбулизатор 10 выполнен, например, в виде возвышающегося над плоскостью стенки 9 канала прилива или выштамповки, например, прямоугольного сечения, расположенной параллельно кромке стенки 9 на расстоянии, составляющем 15-20% ее длины. В рабочей камере 1 размещены сборники фракций 11, разделенные перегородками 12, шарнирно закрепленными с возможностью их поворота вокруг горизонтальных осей 13. Диаметральный вентилятор-нагнетатель 4 состоит из рабочего колеса (на фиг. не показан), спирального корпуса (на фиг. не показан), регулятора массового расхода воздуха (на фиг. не показан) и привода (на фиг. не показан) включающего электродвигатель (на фиг. не показан) и клиноременную передачу (на фиг. не показан).The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings, which schematically depict: in Fig. 1 is a vertical section of a device for separating a granular mixture in a fluid medium, in Fig. 2 is a nozzle of a device, in Fig. 3 is a collection of fractions. A device for separating a granular mixture in a fluid medium comprises a working chamber 1, a hopper 2 with a metering device (not shown in FIG.), A vibratory tray 3 with guide ribs (not shown in FIG.), A diametrical blower fan 4 with an air flow regulator (on Fig. not shown), air duct 5, throttle 6, nozzle grill 7 consisting of flat nozzles 8 of variables and increasing in size from top to bottom in gauge and pitch. The walls 9 of the channels of the nozzles 8 are installed at an acute angle a to the plane of the nozzle grill 7, and the angle of their inclination increases from top to bottom. Turbulizers 10 are placed on the walls 9 in the channel of each nozzle 8. The turbulizer 10 is made, for example, in the form of a tide or stamping channel rising above the plane of the wall 9, for example, of a rectangular cross-section located parallel to the edge of the wall 9 at a distance of 15-20% of its length . Collectors of fractions 11 are placed in the working chamber 1, separated by partitions 12, pivotally mounted with the possibility of their rotation around the horizontal axes 13. The diametrical blower-fan 4 consists of an impeller (not shown in FIG.), A spiral case (not shown in FIG.) , a mass air flow controller (not shown in FIG.) and a drive (not shown in FIG.) including an electric motor (not shown in FIG.) and V-belt transmission (not shown in FIG.).

Устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде работает следующим образом. Перед началом работы в бункер 2 с дозирующим устройством (на фиг. не показано), предназначенный для накопления и регулируемой подачи исходного материала в рабочую камеру 1, загружают исходный материал. Включают диаметральный вентилятор-нагнетатель 4, который обеспечивает устройство рабочим телом (воздухом). С помощью регулятора массового расхода воздуха (на фиг. не показан), в зависимости от удельного веса исходного материала, подбирается необходимый расход воздуха для работы, и воздух по воздуховоду 5 через дроссель 6, убирающий неравномерность давления воздуха перед сопловой решеткой, появляющуюся вследствие поворота потока воздуха в воздуховоде, подается к сопловой решетке 7, где соплами 8 разделяется на струи различной скорости и направления. При этом, в области соприкосновения воздушных потоков, исходящих с различной скоростью из смежных сопел 8, образуется турбулентный слой. Формирование начального вихря в направляющем канале сопла 8 вследствие отрыва турбулизатором 10 пограничного слоя воздушного потока от стенки 9 направляющего канала увеличивает степень турбулентности пограничного слоя в рабочей камере 1, расширяет его зону. Затем открывают дозирующее устройство (на фиг. не показано) бункера 2, и исходный материал поступает на вибролоток 3, имеющий направляющие ребра (на фиг не показаны) предназначенные для равномерного распределения исходного материала по ширине рабочей камеры устройства, из которого с постоянной начальной скоростью подается в рабочую камеру 1, в которой происходит разделение исходного материала на фракции и сбор готовой продукции. Разделение исходного материала происходит следующим образом: частицы исходного материала, проходя поочередно области формируемых соплами 8 воздушных потоков и пограничных слоев между ними, в последних приводятся во вращение потоком воздуха с высокой степенью турбулентности и хаотично вращаются с высокой частотой. При этом, среднее аэродинамическое сопротивление вращающихся частиц с одинаковыми характеристиками массы, геометрической формы и состояния поверхности одинаково, вследствие чего они движутся по близким траекториям и попадают в соответствующий сборник фракций 11.A device for separating a granular mixture in a fluid medium operates as follows. Before starting work in the hopper 2 with a metering device (not shown in Fig.), Designed for the accumulation and controlled supply of raw material into the working chamber 1, load the source material. They include a diametrical blower fan 4, which provides the device with a working fluid (air). Using the mass air flow regulator (not shown in FIG.), Depending on the specific gravity of the starting material, the required air flow for operation is selected, and air through the duct 5 through the throttle 6, which removes the uneven air pressure in front of the nozzle grill, which appears due to flow rotation air in the duct, is fed to the nozzle grill 7, where the nozzles 8 are divided into jets of different speeds and directions. Moreover, in the area of contact of the air flows emanating at different speeds from adjacent nozzles 8, a turbulent layer is formed. The formation of the initial vortex in the guide channel of the nozzle 8 due to separation of the boundary layer of the air flow by the turbulator 10 from the wall 9 of the guide channel increases the degree of turbulence of the boundary layer in the working chamber 1, expands its zone. Then, the metering device (not shown in FIG.) Of the hopper 2 is opened, and the source material enters a vibrating tray 3 having guide ribs (not shown in FIG.) Intended for uniform distribution of the source material over the width of the working chamber of the device, from which it is supplied with a constant initial speed into the working chamber 1, in which the separation of the source material into fractions and the collection of finished products. The separation of the source material is as follows: the particles of the source material, passing alternately the regions formed by the nozzles 8 of the air flows and the boundary layers between them, in the latter are driven into rotation by an air stream with a high degree of turbulence and randomly rotate with a high frequency. Moreover, the average aerodynamic drag of rotating particles with the same characteristics of mass, geometric shape and surface state is the same, as a result of which they move along close paths and fall into the corresponding fraction collection 11.

Изменяя положение разделительной перегородки 12 путем ее поворота вокруг горизонтальной оси 13, регулируют положение и площадь приемного отверстия сборника фракции, что повышает точность попадания в данный сборник частиц с заданными характеристиками.By changing the position of the dividing wall 12 by rotating it around the horizontal axis 13, the position and the area of the receiving opening of the fraction collector are adjusted, which increases the accuracy of particles with given characteristics getting into this collector.

Особенностью работы диаметрального вентилятора 4 является то, что при работе он создает плоскопараллельный поток воздуха с постоянными параметрами по всей ширине вентилятора, причем ширина диаметрального вентилятора ограничивается только прочностью его конструкции. Это позволяет изготавливать вентилятор равным ширине рабочей камеры 1 устройства заданной производительности, что позволяет добиться бесступенчатого сопряжения сопловой решетки 7 и вентилятора 4, что исключает появление вихревых зон в районе сопряжения, и, как следствие, уменьшает зоны искаженного воздушного потока в рабочей камере 1 устройства, что обеспечивает увеличение точности разделения смеси. Кроме того, ввиду постоянства параметров воздуха по ширине устройства, отпала необходимость использовать дроссель 6 для выравнивания параметров воздуха по ширине устройства. Таким образом, использование дросселя 6 необходимо только для выравнивания параметров потока воздуха по высоте сопловой решетки, что позволяет снизить его сопротивление и использовать для привода вентилятора 4 электродвигатель меньшей мощности и как, следствие уменьшить потребление электроэнергии.A feature of the operation of the diametrical fan 4 is that during operation it creates a plane-parallel air flow with constant parameters over the entire width of the fan, and the width of the diametrical fan is limited only by the strength of its design. This makes it possible to produce a fan equal to the width of the working chamber 1 of the device with a given capacity, which allows to achieve stepless coupling of the nozzle grill 7 and fan 4, which eliminates the appearance of vortex zones in the interface, and, as a result, reduces the area of distorted air flow in the working chamber 1 of the device, which provides an increase in the accuracy of separation of the mixture. In addition, due to the constancy of the air parameters across the width of the device, there is no need to use the throttle 6 to align the air parameters across the width of the device. Thus, the use of a throttle 6 is necessary only for aligning the parameters of the air flow along the height of the nozzle grill, which makes it possible to reduce its resistance and use a lower power electric motor to drive fan 4 and, as a result, reduce energy consumption.

Claims

A device for separating a granular mixture in a fluid containing a working chamber, a hopper with a vibratory tray, a fan with an air duct and a throttle, a nozzle grate with flat nozzles of different calibers, mounted in series with the flow with the nozzles caliber increasing from top to bottom, their pitch and acute angle of the walls of the guides channels of nozzles to the plane of the nozzle lattice, an air flow turbulator is placed in the guide channel of each nozzle, fraction collectors placed in the working chamber, located under the nozzles and separated by regorodkami, wherein the separating septum collections fractions are pivotally mounted rotatably about horizontal axes, characterized in that the hopper contains a metering device, a blower fan is diametrical and vibrating tray - the guide ribs.