RU2370328C1

RU2370328C1 - Pneumatic screen radial separator

Info

Publication number: RU2370328C1
Application number: RU2008104599/03A
Authority: RU
Inventors: Александр Степанович Архипов (RU); Александр Степанович Архипов; Оксана Рамилевна Глухих (RU); Оксана Рамилевна Глухих; Владимир Геннадьевич Чумаков (RU); Владимир Геннадьевич Чумаков; Игорь Витальевич Счастливов (RU); Игорь Витальевич Счастливов
Original assignee: ФГОУ ВПО Курганская государственная сельскохозяйственная академия имени Т.С. Мальцева
Priority date: 2008-02-06
Filing date: 2008-02-06
Publication date: 2009-10-20

Abstract

FIELD: mechanics.

SUBSTANCE: invention relates to engineering means of separation for bulk materials. The invention is aimed at separation of bulk materials to fractions based on their external physical and mechanical features. The invention may be used for post-harvest handling of grain seeds in order to separate main grain seeds from weed and other foreign weeds and to separate multi-componential bulk materials in other industries. The radial separator with pneumatic screen is provided with silo fixed to the separator frame. The silo is with circular feeder installed on the top of conical dispenser. The inverse cone is under the above-mentioned dispenser and rests upon the central vertical channel. Conical screen is provided with shell and co-axially and hinged connected with the frame so that it can make vibratory movements around vertical axis. Collecting inverse cone is located under the screen and tightly connected with the upper edge of external wall of circular pneumo-separating vertical channel. Elastic cylindrical strips are fixed to the upper part of the circular pneumo-separating channel on its inner and outer walls. The upper and lower ends of the said strips are tightly connected with walls. Pipelines are inserted in the space between walls and strips. The pipelines are intended for gas and liquid supply. Conical dispenser is provided with screen-like section, which covers 20 to 80% of the whole length of cone dispenser surface.

EFFECT: improved effectiveness of particles separation by size, aerodynamic properties, density, surface state, ratio of dimensions and other features; improved quality of multi-component bulk materials cleaning.

2 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое относится к техническим средствам сепарации сыпучих материалов с целью разделения их на фракции по внешним физико-механическим признакам. Сепаратор может быть применен для послеуборочной обработки зерна с целью отделения семян основной культуры от сорняков или иных нежелательных засорителей, а также в ряде других промышленных производств.The proposed relates to the technical means of separation of bulk materials in order to separate them into fractions according to external physical and mechanical characteristics. The separator can be used for post-harvest grain processing in order to separate the seeds of the main crop from weeds or other undesirable weeds, as well as in a number of other industrial plants.

Известны технические решения, предназначенные для сепарации сыпучих материалов, в том числе семян сельскохозяйственных культур, по различию их физико-механических свойств и признаков, выполненные в виде соосно расположенных конических рабочих поверхностей, цилиндрических вертикальных каналов и соответствующих вспомогательных элементов. Наиболее близкими к предлагаемому объекту являются, например, устройство по АС СССР №889143, кл. В07В 1/38, «Зерноочистительная машина» по АС №1641467, кл. В07В 1/38, а также «Сепаратор зерновой» по заявке от 28.05.2007 г., регистрационный №2007119858.Known technical solutions for the separation of bulk materials, including seeds of agricultural crops, by the difference in their physical and mechanical properties and characteristics, made in the form of coaxially arranged conical working surfaces, cylindrical vertical channels and corresponding auxiliary elements. Closest to the proposed facility are, for example, a device according to the USSR AS No. 889143, class. B07B 1/38, “Grain-cleaning machine” according to AS No. 1641467, class B07B 1/38, as well as the Grain Separator, by application of 05.28.2007, registration No. 2007119858.

Недостатком известных устройств является то, что их конусные распределители осуществляют только одну функцию - распределительную. При этом разделительная функция отсутствует. Вторым недостатком упомянутых устройств является отсутствие механизма регулирования параметров подачи потока частиц, входящих в кольцевой пневмоканал по зоне подачи. Это ухудшает условия и, следовательно, процесс сепарации частиц восходящим воздушным потоком в кольцевом канале, так как скорость воздушного потока и скоростной напор по сечению канала распределяются неравномерно: у стенок канала значительно меньше, а по средней полосе потока скорость воздуха и увлекаемых частиц является более равномерной и значительно большей, чем у стенок.A disadvantage of the known devices is that their cone valves perform only one function - distribution. In this case, the separation function is absent. The second disadvantage of these devices is the lack of a mechanism for controlling the flow parameters of the particles included in the annular pneumatic channel in the feed zone. This worsens the conditions and, consequently, the process of separation of particles by the upward air flow in the annular channel, since the air flow velocity and the pressure head are distributed unevenly over the channel cross section: the walls of the channel are much smaller, and the air and entrained particles are more uniform in the middle flow band and much larger than the walls.

В предлагаемом сепараторе упомянутые недостатки устраняются тем, что распределительный конус имеет три участка, причем средний из них представляет собой сито, форма и размеры отверстий которого подбираются так, чтобы обеспечивалась сепарация мелких частиц до необходимых пределов. Под распределительным конусом расположен обратный конус, с помощью которого мелкие частицы, прошедшие через сито, направляются в центральный отходовый канал. Сюда же направляются те частицы, которые сходят с рассеивающего конуса с меньшей скоростью, преимущественно отличающиеся по форме и соотношению размеров, так как верхняя кромка обратного конуса расположена ближе к нижней кромке распределительного конуса.In the proposed separator, the above-mentioned disadvantages are eliminated by the fact that the distribution cone has three sections, the middle of which is a sieve, the shape and size of the openings of which are selected so as to ensure the separation of small particles to the required limits. A reverse cone is located under the distribution cone, with which small particles passing through the sieve are sent to the central waste channel. Particles that descend from the scattering cone at a lower speed, mainly differing in shape and aspect ratio, are sent here, since the upper edge of the inverse cone is closer to the lower edge of the distribution cone.

Вторым положительным свойством предлагаемого сепаратора является то, что поток частиц, направляемый в кольцевой вертикальный пневмосепарирующий участок, является регулируемым по диаметру и ширине полосы подачи, что обеспечивается с помощью эластичных, например резиновых, полос, верхние и нижние края которых плотно прикреплены к стенкам вертикальных каналов, а между стенок кольцевого канала и эластичными полосами предусмотрена подача сжимаемой или несжимаемой жидкости. Этим обеспечивается изменение радиуса центра подачи R и ширины кольцевого потока m.The second positive property of the proposed separator is that the particle flow directed into the annular vertical pneumatic separating section is adjustable in diameter and width of the feed strip, which is ensured by elastic, such as rubber bands, the upper and lower edges of which are tightly attached to the walls of the vertical channels and between the walls of the annular channel and the elastic bands, a compressible or incompressible fluid is provided. This ensures a change in the radius of the feed center R and the width of the annular flow m.

На прилагаемых чертежах представлены: фиг.1 - вертикальный разрез сепаратора; фиг.2 - участок подачи сепарируемого потока в центральный и кольцевой вертикальные каналы с эластичными полосами и элементами их крепления в увеличенном масштабе; фиг.3 - сектор развертки распределительного конуса с выделением сепарирующего и разгонных участков.The accompanying drawings show: FIG. 1 is a vertical section through a separator; figure 2 - plot feed the separated stream into the Central and annular vertical channels with elastic bands and elements of their fastening on an enlarged scale; figure 3 - sector scan of the distribution cone with the separation of the separating and accelerating sections.

Сепаратор включает в себя следующие основные элементы: бункер 1, закрепленный на раме 2, кольцевой регулятор подачи 3, распределительный конус 4, образующая поверхность которого разделена на три участка. Первый - разгонный участок A₁, второй участок А₂ является продолжением первого и представляет собой сито с отверстиями соответствующих форм и размеров, третий участок А₃ выполнен сплошным гладким и является продолжением второго, а заканчивается плоской или конусной кромкой 5, которая выполнена сменной. Суммарная длина участков (A₁+А₂+А₃)=L, а длина ситового участка А₂, в зависимости от разнообразия физико-механических свойств и количества компонентов сепарируемой смеси может составлять от А₂=0,2L до А₂=0,8L. Под распределительным конусом 4, соосно с ним, расположен обратный конус 6, прикрепленный, например, к центральному каналу так, чтобы верхняя кромка обратного конуса бала регулируемой по высоте относительно кромки распределительного конуса. К раме 2 сепаратора шарнирно прикреплена цилиндрическая обечайка 7 и конусное решето 8, располагаясь по высоте так, чтобы сходовая фракция компонентов поступала в центральный трубчатый канал, а проходовая фракция - на собирающий обратный конус 9 и далее в кольцевой вертикальный пневмосепарирующий канал 10, в котором расположены эластичные, например резиновые, цилиндрические полосы. При этом внешняя полоса 11 своими верхним и нижним окончаниями прикреплена герметично к стенке канала с внутренней стороны и прижата к нему, например, с помощью металлических распорных колец 21, а внутренняя полоса 12 прикреплена аналогично к внутренней стенке кольцевого канала стягивающими кольцами 22. В пространство между стенками кольцевого канала и эластичными полосами подведен один трубопровод 19 - для подачи жидкого или газообразного компонента в пространство, располагающееся между эластичной полосой 12 и внутренним цилиндрическим каналом, а второй трубопровод 20 - для подачи компонента в пространство, располагающееся между эластичной полосой 11 и внутренней поверхностью внешней стенки кольцевого канала. Ниже, по кольцевому каналу, непосредственно под эластичными полосами, расположены верхний 24 и нижний 18 опоясывающие короба, которые через окна 23 сообщаются с кольцевым каналом. Верхний опоясывающий короб 24 сообщен с пневмосепарирующим устройством 13, где отделяются примеси, а воздух засасывается вентилятором 14 и подается через регулятор 15 в нижний опоясывающий короб 18. Далее пневмосистема замыкается через участок кольцевого канала с верхним опоясывающим коробом 24. Для отвода частиц, преодолевших встречный поток воздуха в кольцевом пневмосепарирующем участке, служит лоток 16, а из центрального канала отходы удаляются через лоток 17.The separator includes the following main elements: hopper 1, mounted on the frame 2, an annular feed regulator 3, a distribution cone 4, the forming surface of which is divided into three sections. The first is the booster section A ₁ , the second section A ₂ is a continuation of the first and is a sieve with holes of appropriate shapes and sizes, the third section A _{3 is} made continuous smooth and is a continuation of the second, and ends with a flat or conical edge 5, which is removable. The total length of the sections (A ₁ + A ₂ + A ₃ ) = L, and the length of the sieve section A ₂ , depending on the variety of physical and mechanical properties and the number of components of the separated mixture, can be from A ₂ = 0.2L to A ₂ = 0 , 8L. Under the distribution cone 4, coaxially with it, there is a return cone 6, attached, for example, to the central channel so that the upper edge of the inverse cone of the ball is height-adjustable relative to the edge of the distribution cone. A cylindrical shell 7 and a cone sieve 8 are pivotally attached to the frame 2 of the separator, arranged in height so that the similar fraction of the components enters the central tubular channel, and the passage fraction passes to the collecting return cone 9 and then to the annular vertical pneumatic separating channel 10, in which elastic, for example rubber, cylindrical stripes. In this case, the outer strip 11 with its upper and lower ends is sealed to the channel wall from the inside and pressed against it, for example, using metal spacer rings 21, and the inner strip 12 is attached similarly to the inner wall of the annular channel by tightening rings 22. In the space between the walls of the annular channel and the elastic stripes let one pipe 19 - for supplying a liquid or gaseous component in the space located between the elastic strip 12 and the inner cylindrical scarlet, and the second line 20 - for feeding a component into the space that sits between the elastic strip 11 and the inner surface of the outer wall of the annular channel. Below, along the annular channel, directly under the elastic bands, are the upper 24 and lower 18 girdle boxes, which through windows 23 communicate with the annular channel. The upper girdle box 24 is in communication with the pneumatic separating device 13, where the impurities are separated, and the air is sucked in by the fan 14 and fed through the regulator 15 to the lower girdle box 18. The pneumatic system then closes through a section of the annular channel with the upper girdle box 24. To remove particles that have overcome the oncoming flow air in the annular pneumatic separation section, serves the tray 16, and from the Central channel waste is removed through the tray 17.

Работает сепаратор следующим образом. Зерновая смесь, либо другой сыпучий материал, из бункера 1 через кольцевой регулятор подачи 3 самотеком поступает на распределительный конус 4 вблизи вершины и, рассредоточиваясь по его поверхности, стекает к нижней кромке 5. Частицы, прошедшие через отверстия сита на участке А₂, улавливаются обратным конусом 6, скатываются по его поверхности и попадают в центральный вертикальный канал. Частицы, не прошедшие через отверстия сита на участке А₂, скатываются по участку А₃, при этом рассредоточиваются, увеличивают скорость перемещения и, достигнув нижней кромки, сходят с нее с разной скоростью. Так как скорость перемещения частиц по наклонной поверхности зависит от ряда факторов, например таких, как форма, соотношение размеров, пористость, опушенность, плотность, состояние поверхности и других, следовательно, траектории полета различных частиц после схода с наклонной поверхности будут различны. Но т.к. в пространстве между нижней кромкой конусного распределителя 5 и обечайкой 7, соединенной с конусным решетом 8, расположена верхняя кромка обратного конуса 6, то одни частицы попадут на обратный конус, а другие вылетят за пределы верхней кромки обратного конуса и окажутся на верхнем начальном участке решета 8. Это будут частицы, преимущественно, более круглые, плотные и гладкие. Перемещаясь по решету 8 к центру, поток этих частиц делится еще на два. Первый поток, крупные частицы, направляются сходом в центральный вертикальный канал, а проходовая фракция по собирающему обратному конусу 9 поступает в кольцевой пневмосепарирующий вертикальный канал 10.The separator operates as follows. Grain mixture, or other bulk material, from the hopper 1 through the annular feed regulator 3 by gravity enters the distribution cone 4 near the top and, dispersing along its surface, flows to the lower edge 5. The particles passing through the openings of the sieve in section A ₂ are trapped back cone 6, roll along its surface and fall into the central vertical channel. Particles that have not passed through the openings of the sieve in section A ₂ roll down over section A ₃ , disperse at the same time, increase the speed of movement and, having reached the lower edge, leave it at different speeds. Since the speed of movement of particles on an inclined surface depends on a number of factors, for example, such as shape, size ratio, porosity, pubescence, density, surface condition and others, therefore, the flight paths of various particles after leaving the inclined surface will be different. But since in the space between the lower edge of the cone distributor 5 and the shell 7 connected to the cone sieve 8, the upper edge of the inverse cone 6 is located, then some particles will fall onto the inverse cone, while others will fly outside the upper edge of the inverse cone and will be in the upper initial section of the sieve 8 These will be particles, mainly rounder, denser and smoother. Moving along the sieve 8 to the center, the flow of these particles is divided into two more. The first stream, large particles, are sent immediately to the central vertical channel, and the passage fraction along the collecting inverse cone 9 enters the annular air-separating vertical channel 10.

Регулирование ширины и места подачи частиц проходовой фракции осуществляется изменением напора жидкости или газа в пространствах между эластичными полосами и стенками канала, что приводит к изменению радиуса R и ширины m подачи потока частиц в поток встречного воздуха. Это повышает эффективность сепарации частиц по аэродинамическим свойствам.The width and location of the feed particles of the passage fraction is controlled by changing the pressure of the liquid or gas in the spaces between the elastic bands and the walls of the channel, which leads to a change in the radius R and the width m of the flow of particles into the oncoming air stream. This increases the efficiency of separation of particles by aerodynamic properties.

Таким образом, исходный материал сепарируется: по размерам - на ситовом участке А₂ распределительного конуса 4 и на решете 8; по форме, плотности, состоянию поверхности, соотношению размеров и другим признакам - на сходе с нижней кромки распределительного конуса; по аэродинамическим свойствам - в кольцевом вертикальном пневмоканале 10 и пневмосепарирующем устройстве 13, например в циклоне.Thus, the source material is separated: by size - on the sieve section A _{2 of the} distribution cone 4 and on the sieve 8; by shape, density, surface condition, aspect ratio and other signs - at the exit from the lower edge of the distribution cone; according to aerodynamic properties - in an annular vertical pneumatic channel 10 and a pneumatic separating device 13, for example, in a cyclone.

Отличительными признаками предлагаемого устройства, по мнению заявителя, являются:Distinctive features of the proposed device, according to the applicant, are:

- наличие эластичных полос на стенках кольцевого пневмоканала, выполняющих роль кольцевой диафрагмы, обеспечивающей изменение зоны подачи сепарируемого материала по площади сечения канала;- the presence of elastic bands on the walls of the annular pneumatic channel, performing the role of an annular diaphragm, providing a change in the feed zone of the separated material over the channel cross-sectional area;

- наличие на поверхности распределительного конуса ситового участка, обеспечивающего предварительный отбор мелких частиц в процессе распределения и подачи материала на основные сепарирующие элементы.- the presence on the surface of the distribution cone of the sieve section, providing a preliminary selection of small particles in the process of distribution and supply of material to the main separating elements.

Дополнительные преимущества предлагаемого состоят в том, что обеспечивается качественное фракционирование исходного материала, если он характеризуется наличием большого количества разнородных компонентов.Additional advantages of the proposed are that high-quality fractionation of the starting material is ensured if it is characterized by the presence of a large number of heterogeneous components.

Может использоваться в различных отраслях производства при обработке сыпучих материалов.It can be used in various industries in the processing of bulk materials.

Claims

1. Radial pneumatic sieve separator, comprising a hopper mounted on the separator frame with an annular dispenser mounted on top of a cone distributor, under which there is a return cone resting on a central vertical channel, a conical sieve with a shell coaxially and articulated to the frame with the ability to oscillate around vertical axis, under the sieve is a collecting reverse cone, tightly connected to the upper end of the outer wall of the annular pneumatic separating vertical channel, characterized in that on the upper, initial, section of the annular pneumatic separating channel on its inner and outer walls, elastic cylindrical strips are fixed at one level, the upper and lower ends of which are hermetically connected to the walls, and pipelines are introduced into the space between them and the elastic strips for supplying gas or liquid.

2. The radial pneumatic sieve separator according to claim 1, characterized in that the cone distributor has a section made in the form of a sieve, which occupies from 20 to 80% of the entire length of the generatrix surface of the cone distributor.