RU2848671C1

RU2848671C1 - Laboratory stand with separating slotted opening

Info

Publication number: RU2848671C1
Application number: RU2025109851A
Authority: RU
Inventors: Татьяна Александровна Клевцова; Александр Викторович Гвоздев; Дмитрий Александрович Милько; Ярослав Александрович Мирошниченко
Filing date: 2025-04-18
Publication date: 2025-10-21

Abstract

FIELD: laboratory stands.

SUBSTANCE: object of the invention is a laboratory stand with a separating slot opening. Field of application: agricultural production and the feed industry, where gravity separators are used. In a laboratory stand with a separating slot opening, containing a loading hopper, a sloping plate attached to the lower part of the rear wall of the loading hopper with the possibility of changing the angle of inclination, a reflective plate and receivers for separated products, the front wall of the loading hopper is designed with the possibility of changing the angle of inclination and moving in height, the sloping plate is designed with a brachistochronous surface , and the reflective plate is designed in guides with the possibility of adjusting the length of the slot opening relative to the sloping plate.

EFFECT: improved separation quality and separator performance due to the rational organisation of the separator's preparation for operation.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике разделения сыпучих материалов по крупности и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве и комбикормовой промышленности.The invention relates to the technology of separating bulk materials by size and can be used in agricultural production and the feed industry.

Известны конструкции гравитационных сепараторов-классификаторов для сыпучих материалов, содержащие последовательно установленные каскадом наклонные лотки с зазором между ними в проекции на горизонтальную плоскость и устройства для регулирования положения лотков [Патент РФ №2147257 С1. МПК В07В 1/04. Классификатор сыпучих материалов. Опубл. 10.04.2000; Патент РФ №2147472 С1. МПК В07В 1/04. Классификатор сыпучих материалов. Опубл. 20.04.2000].There are known designs of gravity separators-classifiers for bulk materials, containing sequentially installed cascaded inclined chutes with a gap between them in projection onto a horizontal plane and devices for regulating the position of the chutes [RU Patent No. 2147257 C1. IPC B07B 1/04. Classifier of bulk materials. Published on 10.04.2000; RU Patent No. 2147472 C1. IPC B07B 1/04. Classifier of bulk materials. Published on 20.04.2000].

Недостатком известных конструкций гравитационных сепараторов-классификаторов является то, что в них отсутствуют средства регулирования скорости частиц продукта, поступающих на разделяющее щелевое отверстие. Скорость поступления частиц на разделяющее щелевое отверстие является одним из важнейших параметров процесса разделения на щелевом просеивающем отверстии, в значительной степени определяющим положение центра масс частицы смеси по отношению к кромке щели, а следовательно, и вероятность их выделения. (Гвоздев А.В., Клевцова Т.А., Мирошниченко Я.А. Совершенствование процесса гравитационной сепарации зерна // В сборнике: Научно-информационное обеспечение инновационного развития АПК. Материалы XV Международной научно-практической конференции. Москва, 2023. С.117-124. EDN:FMQDMB).A disadvantage of known designs of gravity separators-classifiers is that they lack means for regulating the velocity of product particles entering the separating slot opening. The velocity of particles entering the separating slot opening is one of the most important parameters of the separation process at the slot sifting opening, largely determining the position of the center of mass of the mixture particle in relation to the edge of the slot, and, consequently, the probability of their separation. (Gvozdev A.V., Klevtsova T.A., Miroshnichenko Ya.A. Improving the process of gravity separation of grain // In the collection: Scientific and information support for innovative development of the agro-industrial complex. Proceedings of the XV International scientific and practical conference. Moscow, 2023. pp. 117-124. EDN: FMQDMB).

Поэтому данные конструкции не могут быть использованы в качестве лабораторных стендов для исследования параметров гравитационных сепараторов.Therefore, these structures cannot be used as laboratory stands for studying the parameters of gravity separators.

Наиболее близким по своей технической сущности является гравитационный сепаратор, который может быть использован в качестве лабораторного стенда, содержащий загрузочный бункер, скатную пластину, прикрепленную к нижней части задней стенки загрузочного бункера с возможностью изменения угла наклона, отражательную пластину и приемники продуктов сепарации [Патент РФ №2399436 С1. МПК В07В 13/10. Сепаратор для разделения сыпучих материалов. Опубл. 20.09.2010].The closest in its technical essence is a gravity separator, which can be used as a laboratory stand, containing a loading hopper, a sliding plate attached to the lower part of the rear wall of the loading hopper with the ability to change the angle of inclination, a reflective plate and receivers for the separation products [Patent of the Russian Federation No. 2399436 C1. IPC B07B 13/10. Separator for separating bulk materials. Published 09.20.2010].

Недостатком прототипа является то, что его можно использовать в качестве лабораторного стенда для разделения сыпучих материалов по упругим свойствам, но нельзя использовать для разделения сыпучих материалов по крупности, что сужает его функциональные возможности.The disadvantage of the prototype is that it can be used as a laboratory stand for separating bulk materials by elastic properties, but cannot be used for separating bulk materials by size, which limits its functionality.

Техническим результатом заявляемого изобретения является усовершенствование гравитационного сепаратора и использование его в качестве лабораторного стенда, в котором путем модернизации, основанном на новом взаимодействии конструктивных элементов, их взаимном расположении и взаимосвязи обеспечивается расширение его функциональных возможностей с целью повышения качества сепарации.The technical result of the claimed invention is the improvement of a gravity separator and its use as a laboratory stand, in which, through modernization based on a new interaction of structural elements, their mutual arrangement and interconnection, an expansion of its functional capabilities is ensured in order to improve the quality of separation.

Поставленный технический результат достигается тем, что в лабораторном стенде с сепарирующим щелевым отверстием, содержащем загрузочный бункер, скатную пластину, прикрепленную к нижней части задней стенки загрузочного бункера с возможностью изменения угла наклона, отражательную пластину и приемники продуктов сепарации, согласно изобретению, передняя стенка загрузочного бункера выполнена с возможностью изменения угла наклона и перемещения по высоте, скатная пластина выполнена с поверхностью брахистохронного свойства, а отражательная пластина выполнена в направляющих с возможностью регулирования длины щелевого отверстия относительно скатной пластины.The technical result achieved is that in a laboratory stand with a separating slotted opening, containing a loading hopper, a sliding plate attached to the lower part of the rear wall of the loading hopper with the possibility of changing the angle of inclination, a reflective plate and receivers of separation products, according to the invention, the front wall of the loading hopper is made with the possibility of changing the angle of inclination and moving in height, the sliding plate is made with a surface of brachistochronic properties, and the reflective plate is made in guides with the possibility of adjusting the length of the slotted opening relative to the sliding plate.

Нами экспериментально доведено (Клевцова Т.А. Эффективные приемы сепарации зерна при производстве комбикормов: монография / Т.А. Клевцова. - Москва: ИНФРА-М, 2025. - С. 81-82.), что нет четкой границы, определяющей события «сход» и «выделение» при сепарации, а существует некоторый интервал скоростей Dv₀, с вероятностью выделения 0<P<1. Этот интервал обусловлен влиянием случайных факторов на характеристики процесса движения частиц, как по разгонному участку, так и над щелью. Интервал не постоянен и зависит от ряда факторов. В первую очередь его величина определяется соотношением длины к диаметру частиц и эквивалентного диаметра (радиуса r_e) частиц. С увеличением их размеров он уменьшается. Это указывает на большую чувствительность мелких частиц к воздействию случайных факторов, в том числе и критической скорости выделения.We have experimentally demonstrated (Klevtsova T.A. Effective methods of grain separation in the production of compound feed: monograph / T.A. Klevtsova. - Moscow: INFRA-M, 2025. - Pp. 81-82.) that there is no clear boundary defining the events of "convergence" and "separation" during separation, but there is a certain range of speeds Dv ₀ , with a probability of separation 0<P<1. This interval is due to the influence of random factors on the characteristics of the process of particle movement, both along the acceleration section and above the gap. The interval It is not constant and depends on a number of factors. Its value is primarily determined by the ratio of the particle length to its diameter and the equivalent diameter (radius r _e ) of the particles. As their size increases, it decreases. This indicates the greater sensitivity of small particles to the effects of random factors, including the critical release rate.

Таким образом, скорость является важным параметром процесса сепарации зерна, что оказывает существенное влияние на его сход и, чем больше размер частиц, тем это влияние больше. Например, для частиц с r_e=3,2 мм увеличение скорости с 0,60 м/с до 0,65 м/с приводит к снижению вероятности их выделения в щелевое отверстие с 0,85 до 0,24. А для частиц с r_e=2,9 мм такое увеличение скорости приводит к снижению вероятности их выделения всего с 0,99 до 0,85. Но более мелкие частицы требуют большей скорости для их выделения в щелевое отверстие. Поэтому сначала выделяются в щелевое отверстие крупные частицы, а затем мелкие.Thus, velocity is an important parameter in the grain separation process, significantly influencing its release, and the larger the particle size, the greater this influence. For example, for particles with r _e = 3.2 mm, increasing velocity from 0.60 m/s to 0.65 m/s reduces the probability of their release into the slit opening from 0.85 to 0.24. For particles with r _e = 2.9 mm, such an increase in velocity reduces the probability of their release from only 0.99 to 0.85. However, smaller particles require greater velocity to be released into the slit opening. Therefore, large particles are released into the slit opening first, followed by small ones.

А такое сочетание существенных признаков, как выполнение скатной пластины с поверхностью брахистохронного свойства и выполнения передней стенки загрузочного бункера с возможностью изменения угла наклона и перемещения по высоте с целью изменения длины разгонного участка, позволяет обеспечить соответствующую скорость проходовых сепарируемых частиц (Василенко П.М. Теория движения частей по шероховатым поверхностям сельскохозяйственных машин.: К. Изд-во Украинской академии сельскохозяйственных наук. - I960.), что ведет к повышению качества сепарации и производительности проектируемого сепаратора. А сочетание вышеперечисленных признаков с тем, что отражательная пластина выполнена в направляющих с возможностью регулирования длины щелевого отверстия относительно скатной пластины, позволяет более точно определить размеры щелевого просеивающего отверстия сепаратора для заданных размеров сепарируемых частиц.The combination of essential features, such as the implementation of a chute plate with a brachistochronic surface and the implementation of the front wall of the loading hopper with the ability to change the angle of inclination and vertical movement in order to change the length of the acceleration section, ensures the appropriate speed of the passing separated particles (Vasilenko P.M. Theory of the movement of parts on rough surfaces of agricultural machinery: K. Publishing House of the Ukrainian Academy of Agricultural Sciences. - 1960), which leads to an increase in the quality of separation and the productivity of the designed separator. The combination of the above-mentioned features, with the fact that the deflector plate is made in guides with the ability to adjust the length of the slotted opening relative to the chute plate, allows for a more accurate determination of the dimensions of the separator's slotted sifting opening for the given sizes of the separated particles.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором дана схема лабораторного стенда с сепарирующим щелевым отверстием.The essence of the invention is explained by a drawing, which shows a diagram of a laboratory stand with a separating slotted hole.

Лабораторный стенд с сепарирующим щелевым отверстием состоит из загрузочного бункера 1, передняя стенка 2 которого выполнена с возможностью изменения угла наклона и перемещения по высоте. К нижней части задней стенки 3 загрузочного бункера 1 шарнирно прикреплена скатная пластина 4 с возможностью изменения угла наклона и выполненная с поверхностью брахистохронного свойства. Отражательная пластина 5 выполнена в направляющих 6 с возможностью регулирования длины L щелевого отверстия относительно скатной пластины. Под скатной пластиной 4 и отражательной пластиной 5 установлены приемники 7 продуктов сепарации.A laboratory setup with a separating slot opening consists of a loading hopper 1, the front wall of which, at its inclination angle, can be adjusted and its height can be moved. A ramp plate 4 is pivotally attached to the lower portion of the rear wall 3 of the loading hopper 1, allowing for an adjustable angle and a brachistochronic surface. A baffle plate 5 is positioned within guides 6, allowing for the adjustment of the slot opening length L relative to the ramp plate. Receivers 7 for the separation products are mounted beneath the ramp plate 4 and the baffle plate 5.

В стенде реализована возможность независимой регулировки параметров щели (длины L и высоты Н) изменением взаимного расположения скатной 4 и отражательной 5 пластин. Изменение угла наклона поверхности скатной пластины 4 к горизонту осуществляется поворотом пластины относительно шарнира, а длины разгонного участка по скатной пластине - перемещением бункера 1 по вертикали.The setup allows for independent adjustment of the slot parameters (length L and height H) by varying the relative positions of the ramp 4 and reflective plate 5. The angle of the ramp 4 surface relative to the horizontal is adjusted by rotating the plate relative to the hinge, and the length of the acceleration section along the ramp is adjusted by vertically moving the hopper 1.

Лабораторный стенд с сепарирующим щелевым отверстием используется следующим образом.The laboratory stand with a separating slot hole is used as follows.

Исходный материал из бункера 1 поступает на скатную пластину 4 и, двигаясь по ее поверхности брахистохронного свойства, каждая частица материала приобретает соответствующую скорость схода с этой поверхности. Далее крупные частицы образуют проходовую фракцию и через щелевое отверстие попадают в приемник 7 продуктов сепарации. Остальные частицы образуют сходовую фракцию и поступают на отражательную пластину 5 и сходят с нее в приемник 7.The feedstock from hopper 1 enters chute plate 4, and as it moves along its brachistochronic surface, each particle of material acquires a corresponding velocity as it leaves the surface. Large particles then form a pass fraction and pass through a slot into separation product receiver 7. The remaining particles form a runoff fraction and enter deflector plate 5, where they exit into receiver 7.

Лабораторный стенд с сепарирующим щелевым отверстием позволяет оценивать влияние на вероятность выделения цилиндрических частиц заданного размера от скорости проходовых сепарируемых частиц, угла установки скатной пластины до горизонта, длины L и высоты Н щели, образованной между скатной и отражательной пластинами.A laboratory stand with a separating slot opening allows one to evaluate the influence on the probability of separation of cylindrical particles of a given size from the speed of the passing separated particles, the angle of installation of the sloping plate to the horizon, the length L and the height H of the slit formed between the sloping and reflective plates.

Проведенные экспериментальные исследования на лабораторном стенде с сепарирующим щелевым отверстием показали, что погрешность сепарации крупной и средней фракций зерна через щелевые отверстия составила 5,7…12,9%, а эффективность сепарации зерна каждой фракции через щелевые отверстия соответствует 88…89%.Experimental studies conducted on a laboratory stand with a separating slotted hole showed that the error in separating large and medium grain fractions through the slotted holes was 5.7...12.9%, and the efficiency of separating grain of each fraction through the slotted holes corresponded to 88...89%.

Таким образом, проведя исследования на лабораторном стенде с сепарирующим щелевым отверстием можно выбрать оптимальные параметры гравитационного сепаратора для заданного материала, тем самым рационально организовать рабочий процесс гравитационной сепарации, повысить качество сепарации и производительность сепаратора.Thus, by conducting research on a laboratory bench with a separating slot hole, it is possible to select the optimal parameters of a gravity separator for a given material, thereby rationally organizing the work process of gravity separation, improving the quality of separation and the productivity of the separator.

Claims

A laboratory stand with a separating slotted opening, comprising a loading hopper, a sliding plate attached to the lower part of the rear wall of the loading hopper with the ability to change the angle of inclination, a reflective plate and receivers of separation products, characterized in that the front wall of the loading hopper is designed with the ability to change the angle of inclination and move along the height, the sliding plate is designed with a brachistochronic surface, and the reflective plate is designed in guides with the ability to adjust the length of the slotted opening relative to the sliding plate.