цилиндрический триер-овсюгоотборник (варианты)

Формула изобретения

1. Цилиндрический триер-овсюгоотборник, состоящий из ячеистого цилиндра, лотка, загрузочного и выгрузного устройств, отличающийся тем, что ячейка цилиндра имеет форму и размеры зерновок овсюга, длина l которой равна максимальной длине овсюга, а максимальные ширина и глубина ячейки находятся на расстоянии а= 0,4l от ее задней стенки и равны соответственно 1/5l и 1/8l, уменьшаются в направлении к задней и передней стенкам соответственно до 1/10l и 1/16l, при этом задняя стенка образует с поверхностью цилиндра угол 90^o, а передняя и боковые стенки образуют с ней угол 110^o, кроме того, триер снабжен устройством в виде наклонной плоскости, образующей угол с горизонталью в поперечном сечении цилиндра, на которой перпендикулярно установлены направляющие пластины, образующие угол наклона с горизонталью в продольном сечении цилиндра из условия = , где - угол наклона зерна по поверхности устройства, причем ячеистый цилиндр снабжен лотком для длинных примесей, задняя стенка которого состоит из нижней неподвижной и верхней вогнутой подвижной регулируемой части, установленной своей кромкой к верхней точке окружности цилиндра или на 10-15^o вправо от нее.

2. Цилиндрический триер-овсюгоотборник, состоящий из ячеистого цилиндра, лотка, загрузочного и выгрузного устройств, отличающийся тем, что, ячейка цилиндра имеет клиновидную форму на поверхности, ориентированную в сторону его вращения, длина l которой равна максимальной длине овсюга, передняя ячейка, имеющая ширину 1/5l, образует с поверхностью цилиндра угол 20^o, а задняя - 60^o, ширина и глубина которой составляют 1/12l, причем задняя стенка ячейки снабжена сквозным отверстием, кроме того, триер снабжен устройством в виде наклонной плоскости, образующей угол с горизонталью в поперечном сечении цилиндра, на которой перпендикулярно установлены направляющие пластины, образующие угол наклона с горизонталью в продольном сечении цилиндра из условия = , где - угол наклона зерна по поверхности устройства, при этом ячеистый цилиндр снабжен лотком для длинных примесей, задняя стенка которого состоит из нижней неподвижной и верхней вогнутой подвижной регулируемой части, установленной своей кромкой к верхней точке окружности цилиндра или на 10-15^o вправо от нее.

Описание изобретения к патенту

Триер относится к зерноочистительным машинам, нашедшим широкое применение на пунктах послеуборочной обработки зерна и на предприятиях системы хлебопродуктов для очистки зерна от длинных примесей (овсюга).

Известен производственный овсюжный цилиндрический триер, состоящий из ячеистого цилиндра со стандартными ячейками, лотка для зерен короткой фракции и устройств для загрузки и выгрузки зерна (см. Соколов А.Я. Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна. - М.: Колос, 1984, с.440-448). Цилиндры такого триера использованы в триерном блоке ЗАВ-10.90.000А. (см. Кулагин М.С., Соловьев В.М., Желтов В.С. Механизация послеуборочной обработки и хранения зерна и семян. -М.: Колос, 1979, с.54-62).

Недостатком производственного овсюжного триера является то, что технологический процесс разделения и очистки материала в нем связан с выносом зерен основной короткой фракции, содержащейся в исходной смеси обычно 97%, ячейками цилиндра в лоток. При этом длинные примеси (овсюг), содержание которых в исходной смеси 3%, не выносятся в лоток, а каждый раз возвращаются в слой обрабатываемого материала, занимая ячейки и вращаясь слоем, перемещаются и сходят в конце цилиндра. В процессе такого разделения происходит обогащение обрабатываемого материала зернами длинной примеси (овсюга) от 3% до 100%, что приводит к снижению коэффициента использования ячеек по длине поверхности цилиндра до нуля и значительному уменьшению производительности триера.

Известен цилиндрический триер с полуоткрытыми ячейками продолговатой формы, который обеспечивает технологический процесс разделения и очистки материала в триере с выносом длинных зерен ячейками из слоя обрабатываемого материала в лоток, а зерна основной короткой фракции просеиваются под слоем через отверстие в дне ячейки в приемное устройство (см. авт. св. 665954 (СССР). МКИ. В 07 В 13/12. Цилиндрический триер. Урханов Н.А., Абидуев А.А., Озонов Г.Р. - Опубл. в Б.И., 1979, 21).

Однако такой триер работает при скоростном режиме, когда рабочая скорость вращения цилиндра n_раб выше критической n_кр в 2-3 раза, т.е. n_paб > 2n_кр, и выпадение длинных зерен (овсюга) из ячейки в верхней части цилиндра в лоток происходит с помощью воздушного потока от пневмосистемы триера. Поэтому такой триер имеет сравнительно сложное и принципиально другое исполнение в сравнении с производственным и не может обеспечить изменение технологического процесса очистки зерна в триере и повысить его производительность при существующем режиме работы.

Известна ячейка триера, которая создана с целью повышения качества разделения семян путем обоснования конструкции дна, задней и передней стенок из условия снятия зерновок длинных примесей из ячейки, вращающейся щеткой в скоростном триере с гибким рабочим органом. Поэтому параметры ячейки рассмотрены по отношению к максимальному значению коэффициента трения зерновок длинных примесей, обеспечивают их снятие из ячейки и оставляют короткие зерна в ней для выпадения на следующем участке (см. авт. св. 601058, СССР, МКИ, В 07 В13/12, ячейка триера, Туаев М.В., Кузьмин М.В., Сосновский Е.А. и др. Опубл. Б.И., 1979, 13).

Однако ячейка не обеспечивает технологический процесс очистки зерна в триере, при котором длинные зерна западают и выносятся ячейками в лоток, а зерна основной короткой фракции могли бы выпадать в слой обрабатываемого материала и сходить с ячеистой поверхности в конце цилиндра, т.е. при котором выполняется работа ячейками по выносу зерен длинной фракции, содержащейся в исходном материале в 33,3 раза меньше короткой.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является существующий производственный цилиндрический овсюжный триер, включающий ячеистый цилиндр, лоток для зерен короткой фракции, загрузочное и выгрузное устройства (см. Соколов А.Я. Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна. -М.: Колос, 1984, с.104-106).

Недостатком производственного овсюжного цилиндрического триера является его низкая производительность и высокая энергоемкость из-за несовершенства технологического процесса очистки зерна в триере. Существующие конструкции ячеек, образующие ячеистую поверхность триера, обеспечивают очистку зерна от овсюга путем заполнения зернами короткой фракции (пшеницы) и их выноса из слоя в лоток, т.е. почти всего количества зерен обрабатываемого материала, потому что содержание короткой фракции в исходной смеси обычно составляет около 97%. При этом длинные принеси (овсюг), содержание которых в исходной смеси около 3%, выпадают, периодически занимая ячейки, в слой обрабатываемого материала. В результате происходит его обогащение длинными примесями до 100% и уменьшение коэффициента использования ячеистой поверхности по длине цилиндра до нуля, что значительно снижает производительность триера.

Таким образом, технической задачей предлагаемого изобретения является разработка устройств - цилиндрических триеров-овсюгоотборников, которые позволили бы изменить и создать энергосберегающий технологический процесс очистки зерна пшеницы от длинных примесей (овсюга).

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении производительности устройства и упрощении конструкции ячеек.

Указанный технический результат согласно первому варианту достигается тем, что в цилиндрическом триере-овсюгоотборнике, состоящем из ячеистого цилиндра, лотка, загрузочного и разгрузочного устройств, согласно изобретению ячейки цилиндра имеют формы и размеры зерновок овсюга, длина l которых равна максимальной длине овсюга, а максимальные ширина и глубина ячейки находятся на расстоянии а=0,4l от ее задней стенки, и равны соответственно l/5l и 1/8l, уменьшающихся в направлении к задней и передней стенкам ячейки соответственно до 1/10l и 1/16l, при этом задняя стенка ячейки образует с поверхностью цилиндра угол 90^o, а передняя и боковые стенки образуют с ней угол 110^o, кроме того, триер снабжен устройством в виде наклонной плоскости, образующей угол с горизонталью в поперечном сечении цилиндра, на которой перпендикулярно установлены направляющие пластины, образующие угол наклона с горизонталью в продольном сечении цилиндра из условия = - угла наклона зерна по поверхности устройства, причем ячеистый цилиндр снабжен лотком для длинных примесей, задняя стенка которого состоит из нижней неподвижной и верхней вогнутой подвижной регулируемой части, установленной своей кромкой к верхней точке окружности цилиндра или на 10-15^o вправо от нее.

Согласно второму варианту указанный технический результат достигается тем, что в цилиндрическом триере-овсюгоотборнике, состоящем из ячеистого цилиндра, лотка, загрузочного и разгрузочного устройств, согласно изобретению ячейка цилиндра имеет клиновидную форму на поверхности цилиндра, ориентированную в сторону его движения, длина l которой равна максимальной длине овсюга, передняя стенка ячейки, имеющая ширинку 1/5l, образует угол 20^o с поверхностью цилиндра, а задняя стенка - 60^o, ширина и глубина задней стенки составляют 1/12l, причем она снабжена сквозным отверстием, кроме того, триер снабжен устройством в виде наклонной плоскости, образующей угол с горизонталью в поперечном сечении цилиндра, на которой перпендикулярно установлены направляющие пластины, образующие угол наклона с горизонталью в продольном сечении цилиндра из условия = , при этом ячеистый цилиндр снабжен лотком для длинных примесей, задняя стенка которого состоит из нижней неподвижной и верхней вогнутой подвижной регулируемой части, устанавливаемой своей кромкой к верхней точке окружности цилиндра или на 10-15^o вправо от нее.

Отличительными признаками предлагаемых вариантов устройств являются новые формы выполнения ячеек цилиндра и взаимосвязь их размеров, а также наличие новых конструктивных элементов - устройства в виде наклонной плоскости с направляющими пластинами и лотка для длинных примесей.

Равенство длины ячейки цилиндра максимальной длине зерновки овсюга обосновано из условия, что все трудноотделимые зерновки овсюга, отделимые от зерна в триере, имеют длину, меньшую на 0,5-1,5 мм от максимальной длины l, равной 16 мм. Они западают и свободно (без заклинивания) ложатся в предлагаемых ячейках, потому что параметры ячейки выполнены с учетом формы и размеров зерновки овсюга, условий их устойчивого западания и расположения в ячейке и их последующего выпадения из них в лоток. При этом повышение производительности триера в первом варианте происходит при максимальной ширине, ячейки - в_с=1/5l, находящейся на расстоянии а=0,4l от задней стенки, уменьшающейся в направлении к передней и задней стенкам до 1/10l, и максимальной глубине h_c=1/8l в этой средней части, уменьшающейся к передней и задней стенкам до 1/16l. Указанные параметры ячейки в первом варианте триера в соответствии с размерами зерновок овсюга создают продолговатую форму неглубокой ячейки, обеспечивающей вынос зерновок овсюга ячейками из слоя обрабатываемого материала в лоток и максимальную производительность ячеистой поверхности при следующих значениях углов, образующихся задней стенкой к поверхности цилиндра - 90^o, передней и боковыми стенками к этой поверхности - 110^o. Изменения указанных параметров ячейки в сторону уменьшения или увеличения приводят соответственно к уменьшению производительности овсюгоотборника или снижению эффективности очистки зерна пшеницы от овсюга.

Обоснование ориентированной клиновидной формы ячейки во втором варианте устройства сделано из условия, чтобы зерновки овсюга в процессе западания своими острыми концовками направлялись боковыми стенками по передней стенке, имеющей ширину 1/5l и образующей угол 20^o с поверхностью цилиндра к задней стенке с размерами по ширине и глубине 1/12l и угол 60^o с поверхностью цилиндра. Эта стенка снабжена сквозным отверстием, образованным при штамповке ячейки.

Размеры ячейки по второму варианту обоснованы из следующих условий, обеспечивающих максимальную эффективность ее работы: ширина 1/5l передней стенки обеспечивает необходимый фронт захвата слоя обрабатываемого материала, угол 20^o к поверхности обеспечивает направление и расположение зерновки овсюга в ячейке, угол 60^o и размеры задней стенки обеспечивают условие западания зерновки овсюга своим острым кончиком в сквозные отверстия на ней и вынос овсюга из слоя в лоток: при 60^o зерновка овсюга в момент западания ориентирована длинной осью в отверстие, а ее размер 1/12l ограничивает размер сквозного отверстия и обеспечивает западание только зерновок овсюга своими острыми кончиками. Такая конструкция и параметры ячейки во втором варианте устройства обеспечивают наибольшую производительность ячеистой поверхности и эффективность очистки зерна от овсюга. При уменьшении указанных размеров нарушается условие захвата (зачерпывания) зерновок овсюга из слоя обрабатываемого материала, снижается эффективность очистки зерна.

Обоснование конструкции задней стенки лотка, состоящей из нижней неподвижной и верхней вогнутой подвижной, сделано на основании исследования траектории движения зерна после отрыва от ячейки и коэффициента ее использования. Верхняя вогнутая по кривой, близкой к траектории зерна, часть лотка позволяет устанавливать кромку задней стенки к верхней точке окружности цилиндра овсюгоотборника при существующей скорости (43 об/мин) или в правую сторону от этой точки на 10-15^o и позволяет увеличить скорость цилиндра до 50 об/мин, обеспечивающей увеличение производительности триера за счет уменьшения потери зерновок в зазор между кромкой лотка и ячеистой поверхностью при кинематическом режиме цилиндра П_р<П.

Углы и наклонной плоскости и направляющих пластин устройств триера обеспечивают увеличение зоны слоя обрабатываемого материала или заполнения ячеек и скорости продольного перемещения зерен основной короткой фракции, обоснованы из условия движения материала по поверхности устройства и способствуют увеличению производительности триера за счет расширения зоны расположения слоя и увеличения скорости продольного перемещения основного материала вдоль цилиндра к выходу.

В совокупности конструктивные особенности и новые параметры ячеек для овсюга, лотка для приема длинных примесей, устройств в виде наклонной плоскости для перемещения и выгрузки зерен основной короткой фракции обеспечивают изменение технологического процесса разделения зерна в цилиндрическом триере-овсюгоотборнике и за счет этого увеличение его производительности в 4 и более раза при существующем режиме работы, т.е. при П_р<П.

Предлагаемый цилиндрический триер-овсюгоотборник по сравнению с известными техническими решениями обладает следующими конструктивными отличительными признаками:

- новые формы выполнения конструктивного рабочего элемента

- ячейки, формы и размеры которой установлены в соответствии с формой и размерами зерновки овсюга и обеспечивают его устойчивое западание и расположение в ячейке, вынос из слоя обрабатываемого материала и выпадения из нее в лоток для длинных примесей;

- взаимосвязь размеров ячеек, обеспечивающая вынос зерновок овсюга из слоя обрабатываемого материала в лоток и максимальную производительность ячеистой поверхности триера;

- наличие устройства в виде наклонной плоскости с установленными на ней направляющими пластинами, обеспечивающее увеличение скорости продольного перемещения зерен основной короткой фракции и зоны заполнения ячеек;

- наличие конструкции лотка для длинных примесей.

Таким образом, новая совокупность перечисленных конструктивных элементов, находящихся во взаимосвязи друг с другом, приводит к усилению технического свойства конструкции цилиндрического триера овсюгоотборника, выражающегося в изменении и создании энергосберегающего технологического процесса очистки зерна в триере и повышении его производительности в 4 и более раза при существующем режиме работы согласно результатам нашего исследования.

Сравнение предлагаемых устройств с другими известными техническими решениями из уровня техники по патентной и научной документации позволило установить, что авторами не выявлены решения, включающие совокупность признаков, сходных или эквивалентных заявляемым. Это позволяет сделать вывод о соответствии предложения критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

Сущность предлагаемых конструкций триеров поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен поперечный разрез ячеистого цилиндра для двух вариантов триера, на фиг.2 - устройство в виде наклонной плоскости (вид А); на фиг. 3 - ячейка для первого варианта триера: а) продольный разрез ячейки, б) поперечный разрез, в) вид сверху; на фиг.4 - ячейка для второго варианта триера: а) продольный разрез ячейки, б) поперечный разрез, в) вид сверху;

Предлагаемый цилиндрический триер-овсюгоотборник включает цилиндр 1 (см. фиг.1), ячеистая поверхность которого образована из ячеек 2, предназначенных для заполнения зерновками длинных примесей (овсюга) (позиция С) и их выноса в лоток 3 (позиция Д). Задняя стенка лотка состоит из нижней неподвижной и верхней вогнутой подвижной регулируемой части 3", установленной своей кромкой к верхней точке окружности цилиндра или на 10-15^o вправо от нее.

Цилиндр 1 триера снабжен также устройством 4 в виде наклонной плоскости, образующей угол с горизонталью в поперечном сечении цилиндра (см. фиг.1). На плоском основании устройства 4 закреплены перпендикулярно направляющие пластины 5, образующие угол наклона с горизонталью в продольном сечении цилиндра из условия = . К основанию устройства 4 закреплено гребенчатое решето 6, предназначенное для расширения зернового слоя в первой (нижней правой) четверти окружности цилиндра 1 и оказания ориентирующего воздействия на зерновки овсюга при западании в ячейки 2 (фиг.2.).

Согласно первому варианту выполнения устройства ячейка 2 цилиндра 1 имеет форму и размеры зерновок овсюга, длина l которой равна максимальной длине овсюга, а максимальные ширина и глубина ячейки 2 находятся на расстоянии а=0,4l от ее задней стенки и равны соответственно 1/5l и 1/8l (см. фиг.3а, б), уменьшающихся в направлении к задней и передней стенкам ячейки 2 соответственно до 1/10l и 1/16l, задняя стенка ячейки 2 образует с поверхностью цилиндра 1 угол 90^o, а передняя и боковые стенки образуют с ней угол 110^o (см. фиг.3а, б). Ячейка 2 имеет узкую продолговатую форму, ориентированную в сторону движения поверхности.

Согласно второму варианту выполнения устройства ячейка 2 имеет клиновидную форму на поверхности цилиндра, ориентированную в сторону его вращения, длина ячейки l которой равна максимальной длине овсюга (см. фиг.4.в). Передняя стенка ячейки 2 имеет ширину 1/5l и образует с поверхностью цилиндра угол 20^o. Ширина ее сужается в направлении к задней стенке до размера 1/12l, глубина у которой составляет 1/12l. Задняя стенка ячейки 2 образует с поверхностью цилиндра 1 угол 60^o и снабжена сквозным отверстием (фиг.4), образованным разрывом материала при штамповке и предназначенным для захода острых кончиков и захвата овсюга. Отверстие не позволяет запасть зернам, потому что размеры и кривизна закругления его кончиков не создают условия для их захода или западания в такое отверстие. Параметры задней стенки и отверстий ячейки 2 выполнены по размерам острых кончиков зерновок овсюга и обеспечивают условие их захвата ячейками. На цилиндре 1 закреплены два бандажных кольца 7, опирающихся на 4 опорных роликах 8 с прорезиненной ребристой поверхностью. Ролики 8 и привод 9 установлены на раме 10 триера. Привод 9 соединен с плоским ремнем 11.

Кроме того, триер снабжен загрузочным и разгрузочными устройствами (не показан).

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Исходный зерновой материал, подлежащий очистке от длинных примесей (овсюга), через загрузочное устройство загружают в ячеистый цилиндр 1, который приводится во вращение с помощью плоского ремня 11 через привод 9.

Согласно первому варианту выполнения устройства длинные примеси (овсюг) устойчиво западают в ячейки 2 и выносятся в лоток 3 (см. фиг.1, позиция С и Д), а короткие зерна основной фракции (пшеницы) не могут устойчиво запасть в неглубокие продолговатые ячейки 2 (см. фиг.1, позиция В) из-за их формы и недостаточной глубины. В результате короткое зерно выпадает с ячеистой поверхности цилиндра 1 ниже кромки передней стенки лотка 3 на устройство 4 в виде наклонной плоскости. Направляющие пластины 5 ускоряют продольное движение зерен вдоль цилиндра 1 к выходу. Короткие зерна с устройства 4 попадают на гребенчатое решето 6, которое способствует расширению слоя в нижней правой четверти окружности цилиндра 1. Затем зерно выгружают через разгрузочное устройство.

Согласно второму варианту выполнения устройства острые кончики длинных примесей (овсюга) захватываются (заходят) сквозным отверстием ячейки 2. Отверстие не позволяет запасть зерну основной фракции из-за размеров и кривизны закругления его кончиков. При вибрации цилиндра 1 длинные примеси выпадают из ячеек в лоток 3. Выпадение овсюга из ячейки 2 происходит под действием гравитационных сил, а при некотором увеличении скорости вращения цилиндра оно может быть обеспечено известным приспособлением - вращающейся щеткой. Зерно короткой фракции выпадает с ячеистой поверхности цилиндра на устройство 4 и выгружается, как описано в первом варианте выполнения устройства.

Таким образом, предлагаемые в совокупности с наклонным устройством 4 и конструкцией лотка 3 ячейки 2 обеспечивают создание энергосберегающего технологического процесса в существующих триерах, при котором длинные примеси (овсюг), содержание которых в исходной смеси обычно составляет около 3%, выносятся ячейками в лоток, а короткие зерна основной фракции, содержащейся обычно в исходной смеси около 97%, выпадают на наклонное устройство 4 и ускоренно перемещаются в продольном направлении и сходят в конце с цилиндра 1.

Такой технологический процесс очистки зерна в цилиндрическом триере уменьшает объем работы ячеек по выносу зерновок длинных примесей (овсюга) из слоя в лоток почти в 30 раз в сравнении с существующим, когда ячейки выносят в лоток зерна основной короткой фракции (пшеницы). За счет такого изменения технологического процесса и конструкции ячеек, применения устройств для приема и перемещения примесей и зерна увеличивается производительность триера в 4 и более раза при существующем режиме работы. Разработка и создание новых продолговатых ячеек создает возможность для решения проблемы повышения производительности очистки семян от овсюга в цилиндрическом триере.

Предлагаемое изобретение обеспечивает не только рациональный технологический процесс очистки зерна пшеницы от длинных примесей (овсюга), но и упрощает конструкцию ячейки, уменьшая ее глубину, способствует использованию более доступного способа "штамповки" и изготовления ячеек в значительно дешевом листовом материале в условиях местных машиностроительных заводов. Это имеет важное значение в сложившейся ситуации, когда хозяйства республики Бурятия и других областей испытывают острый дефицит в ячеистых цилиндрах, изготовляемых из дорогостоящего листового материала 08 КП для холодной штамповки на заводе им. Фрунзе г. Харькова, а потом из ячеистых листов изготавливают триерные цилиндры на заводе "Воронежзерномаш". Значительные транспортные расходы по доставке цилиндров и триеров до места использования в хозяйствах Восточной Сибири делают триеры очень дорогими машинами. Поэтому создание технологии очистки зерна от примесей на основе упрощения конструкции рабочих органов и способов их изготовления в местных условиях имеет большое народнохозяйственное значение и даст большой экономический эффект. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "промышленная применимость".