система аспирации зерноочистительной машины и способ регулирования процесса очистки зернового вороха в системе аспирации зерноочистительной машины
Классы МПК: | B07B4/02 при падении смеси частиц A01F12/44 зерноочистители; сепараторы |
Автор(ы): | Чуйко Григорий Владимирович (RU), Стрыгин Владимир Дмитриевич (RU), Лоскутов Владимир Павлович (RU), Шкиря Яков Иванович (RU), Агеев Алексей Анатольевич (RU), Соколов Роман Сергеевич (RU), Говоров Сергей Владимирович (RU), Николенко Евгений Михайлович (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Воронежсельмаш" (ОАО "Воронежсельмаш") (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2005-02-03 публикация патента:
27.11.2007 |
Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к пневмосепарирующим системам зерно- и семяочистительных машин и средствам оптимизации параметров и режимов очистки и сортировки зернового вороха. Система аспирации зерноочистительной машины включает диаметральный вентилятор с рабочим колесом, установленный в спиральном корпусе с входным и выходным каналами, разделенными смежной стенкой с окном, оснащенным клапаном с рабочим органом в виде поворотной двуплечей заслонки, установленной с возможностью размещения одного из плечей в выходном канале. Рабочий орган клапана снабжен по меньшей мере двумя заслонками, образующими поворотные жалюзи. Окно размещено на участке, прилегающем к кромке смежной стенки длиной, составляющей (0,51-0,6) диаметра рабочего колеса. Поворотная двуплечая заслонка выполнена при соотношении длин плечей 1:1,5-1:5. Способ регулирования процесса очистки зернового вороха включает вынос примесей из зерновой смеси восходящим воздушным потоком, создаваемым диаметральным вентилятором, при котором увеличивают скорость воздушного потока, направляя вихревой поток к рабочему колесу из области радиального зазора между последним и смежной стенкой, разделяющей входящий и выходящие воздушные потоки вентилятора. Направление вихревого потока относительно смежной стенки изменяют поворотными жалюзи из заслонок. Заслонку выполняют двуплечей с возможностью размещения большего плеча в выходном канале выходящего воздушного потока вентилятора. Угол наклона жалюзи выбирают по математической зависимости. Технический результат - повышение производительности зерноочистительных машин и качества очистки зернового вороха. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Формула изобретения
1. Система аспирации зерноочистительной машины, включающая диаметральный вентилятор с рабочим колесом, установленный в спиральном корпусе с входным и выходным каналами, разделенными смежной стенкой с окном, оснащенным клапаном с рабочим органом в виде поворотной двуплечей заслонки, установленной с возможностью размещения одного из плечей в выходном канале, отличающаяся тем, что рабочий орган клапана снабжен по меньшей мере двумя заслонками, образующими поворотные жалюзи, при этом окно размещено на участке, прилегающем к кромке смежной стенки длиной, составляющей (0,51-0,60) диаметра рабочего колеса, а поворотная двуплечая заслонка выполнена при соотношении длин плечей 1:1,5-1:5.
2. Способ регулирования процесса очистки зернового вороха в системе аспирации зерноочистительной машины, предусматривающий вынос примесей из зерновой смеси восходящим воздушным потоком, создаваемым диаметральным вентилятором, при котором увеличивают скорость воздушного потока, направляя вихревой поток к рабочему колесу из области радиального зазора между последним и смежной стенкой, разделяющей входящий и выходящие воздушные потоки вентилятора, отличающийся тем, что направление вихревого потока относительно смежной стенки изменяют поворотными жалюзи из заслонок, при этом заслонку выполняют двуплечей с соотношением длин плечей 1:1,5-1:5 и с возможностью размещения большего плеча в выходном канале выходящего воздушного потока вентилятора, причем угол наклона жалюзи выбирают из условия
=K·( V/Vmin)2,
где К=(0,5...4) - коэффициент, определяемый общим сопротивлением системы и физико-механическими свойствами потока зернового вороха;
V=(Vт-Vmin) - величина изменения скорости, м/с;
Vт - текущая скорость восходящего потока, обеспечивающая допустимое содержание в примеси компонентов зерновой смеси, (м/с);
Vmin - минимальная скорость восходящего потока, соответствующая выбранной скорости вращения рабочего колеса для данной аспирационной системы, м/с.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к пневмосепарирующим системам зерно- и семяочистительных машин и средствам оптимизации параметров и режимов очистки и сортировки зернового вороха.
Известна система аспирации, включающая диаметральный вентилятор с рабочим колесом, установленным в спиральном корпусе с входным и выходным каналами, разделенными смежной плоской стенкой, в которой размещено окно, соединяющее выходной канал с осадочной камерой, и оснащенное поворотным клапаном в виде двуплечего рычага, выполненного с возможностью размещения одного плеча в выходном канале (описание изобретения к SU 1207523, В07В 4/00, A01F 012/44, 1983).
В известной системе аспирации максимальная скорость воздушного потока определяется номинальной скоростью вращения рабочего колеса и корректирование скорости возможно только в сторону уменьшения. Это ограничивает диапазон скоростей воздушного потока, создаваемого в аспирационной системе, и не позволяет интенсифицировать процесс очистки зернового вороха.
Регулирование скорости воздушного потока в известной системе аспирации осуществляют путем перераспределения воздушного потока в выходном канале вентилятора, направляя часть потока к его рабочему колесу. При этом уменьшают скорость воздушного потока в процессе открытия окна в смежной стенке, разделяющей входной и выходной каналы вентилятора, а увеличивают, перекрывая окно. Положение рабочего органа клапана подбирается экспериментально в процессе работы системы, что увеличивает время настройки системы аспирации при выводе на оптимальный режим работы. Это снижает производительность процесса. Кроме того, снижается и качество очистки зерновой смеси от примесей в известном способе, т.к. занижение скорости приводит к снижению качества очистки зерновой смеси от примесей, завышение скорости - к потерям зерновой смеси, обусловленным выносом с примесями и зерновых компонентов.
Известен способ регулирования скорости воздушного потока в системе аспирации зерноочистительной машины, предусматривающий изменение скорости воздушного потока, создаваемого диаметральным вентилятором, путем изменения проходного сечения выходного канала последнего поворотным клапаном («Настройка и регулировка машин для послеуборочной обработки зерна и семян» - Библиотечка механизатора, Госагропром СССР, Москва, 1987, с.25-27).
В известном способе процесс настройки скорости воздушного потока в системе аспирации подразумевает опытный подбор положения заслонки, при котором скорость восходящего потока обеспечивает допустимое содержание выносимых примесей из очищаемой зерновой смеси. Опытный подбор усложняет процесс настройки и является одним из факторов, снижающих производительность и качество пневмоочистки.
Известен способ регулирования скорости воздушного потока в системе аспирации зерноочистительной машины, предусматривающий увеличение скорости воздушного потока, создаваемого диаметральным вентилятором, путем направления вихревого потока к рабочему колесу из области радиального зазора между последним и смежной стенкой, разделяющей входящий и выходящие воздушные потоки вентилятора (описание к a.с. SU 1314144, МКИ4 F04D 17/04, 1985).
Известный способ позволяет увеличить скорость воздушного потока при неизменной частоте вращения рабочего колеса вентилятора на фиксированную величину. Это исключает возможность регулирования скорости воздушных потоков интенсивными методами в более широком диапазоне.
Задача изобретения - повышение производительности зерноочистительных машин путем интенсификации и оптимизации параметров и режимов процесса пневмоочистки в системе аспирации.
Технический результат - расширение диапазона скоростей воздушного потока в системе аспирации и сокращение времени настройки последней при выводе на оптимальный режим.
Технический результат достигается тем, что в системе аспирации зерноочистительной машины, включающей диаметральный вентилятор с рабочим колесом, установленный в спиральном корпусе с входным и выходным каналами, разделенными смежной стенкой с окном, оснащенным клапаном с рабочим органом в виде поворотной двуплечей заслонки, установленной с возможностью размещения одного из плечей в выходном канале, рабочий орган клапана снабжен по меньшей мере двумя заслонками, образующими поворотные жалюзи, при этом окно размещено на участке, прилегающем к кромке смежной стенки длиной, составляющей (0,51-0,60) диаметра рабочего колеса, а поворотная двуплечая заслонка выполнена при соотношении длин плечей 1:1,5-1:5.
В способе регулирования процесса очистки зернового вороха в системе аспирации зерноочистительной машины, предусматривающем вынос примесей из зерновой смеси восходящим воздушным потоком, создаваемым диаметральным вентилятором, при котором увеличивают скорость воздушного потока, направляя вихревой поток к рабочему колесу из области радиального зазора между последним и смежной стенкой, разделяющей входящий и выходящие воздушные потоки вентилятора, направление вихревого потока относительно смежной стенки изменяют поворотными жалюзи из заслонок, при этом заслонку выполняют двуплечей с соотношением длин плечей 1:1,5-1:5 и с возможностью размещения большего плеча в выходном канале выходящем воздушного потока вентилятора, причем угол наклона жалюзи выбирают из условия:
,
где К=(0,5...4) - коэффициент, определяемый общим сопротивлением системы и физико-механическими свойствами потока зернового вороха;
V=(Vт-Vmin) - величина изменения скорости, м/с;
Vт - текущая скорость восходящего потока, обеспечивающая допустимое содержание в примеси компонентов зерновой смеси (м/с);
Vmin - минимальная скорость восходящего потока, соответствующая номинальной скорости вращения рабочего колеса для данной аспирационной системы, м/с.
В заявляемой конструкции размещение и геометрические размеры окна клапана соответствует области образования вихревого потока в диаметральном вентиляторе, а выполнение поворотной двуплечей заслонки, являющейся рабочим органом клапана, при соотношении длины плеч 1:1,5-1:5 позволяет активно воздействовать на вихревую часть воздушного потока по высоте выходного канала вентилятора, преобразуя ее в направленный регулируемый поток к рабочему колесу. Экспериментально установлено, что при выбранном соотношении длины плеч размещение плеча заслонки в выходном канале, длина которого не меньше длины другого, обращенного в сторону рабочего колеса, позволяет осуществлять эффективное перераспределение вихревого потока, максимально снижая его турбулизацию и ускоряя воздушные массы основного восходящего воздушного потока в системе.
Увеличение количества двуплечих заслонок в рабочем органе клапана до числа по меньшей мере двух позволяет расширить технологические возможности по оптимизации процесса регулирования изменением направления вихревого потока.
Опытным путем установлено, что при постоянных конфигурации системы аспирации и потоке зернового вороха одновременно с изменением угла направления вихревого потока к рабочему колесу, находящегося в интервале от 0 до /2, наблюдается увеличение скорости восходящего воздушного потока в аспирационном канале системы согласно условию (1). Максимальное увеличение скорости восходящего воздушного потока наблюдается при 2 /3< < /2. При изменении угла в интервале от /2 до наблюдается уменьшение скорости от максимального до минимального значений.
Условие (1) позволяет установить однозначное соответствие между направлением вихревого потока к рабочему колесу и изменением скорости восходящего воздушного потока как на стадии подготовки и настройки системы аспирации, так и в процессе выделения примесей из зерновой смеси при изменении потока зернового вороха.
На фиг.1 изображена схема системы аспирации зерноочистительной машины; на фиг.2 изображены семейства графических зависимостей, построенные в соответствии с условием (1) и характеризующие возможный диапазон изменения скорости восходящего воздушного потока в системах аспирации в зависимости от частоты вращения рабочего колеса вентилятора.
Система включает диаметральный вентилятор с рабочим колесом 1, размещенным в спиральном корпусе 2 с входным 3 и выходным 4 каналами, разделенными плоской смежной стенкой 5, которая оснащена поворотным клапаном для регулирования скорости воздушного потока в аспирационном канале 6 системы. Клапан состоит из окна 7, одна кромка 8 которого совмещена с кромкой плоской стенки 5 со стороны рабочего колеса 1. Длина окна 7 вдоль плоской стенки 5 составляет (0,51-0,60) диаметра рабочего колеса. Рабочий орган 9 поворотного клапана снабжен по меньшей мере двумя заслонками 10 (показана одна), образующими поворотные жалюзи. Заслонки 10 поворотных жалюзи выполнены двуплечими при соотношении длин плечей 1:1,5-1:5 с размещением оси 11 в плоскости окна 7 и возможностью как синхронного, так и индивидуального регулирования угла поворота (привод не показан). Количество заслонок определяется исходя из их геометрических параметров и оптимальных значений длины окна клапана и коэффициента живого сечения.
Перед началом процесса очистки в аспирационном канале 6 создают воздушный поток со скоростью V min, соответствующей номинальной скорости вращения рабочего колеса 1, заслонки 10 располагают в плоскости окна 7, перекрывая его проходное сечение.
При выводе на оптимальный режим очистки скорость воздушного потока увеличивают от минимального Vmin до текущего значения V т, обеспечивающего допустимое содержание в примеси компонентов зерновой смеси. Для этого заслонки 10 поворачивают, размещая большее плечо в выходном канале 4 выходящего потока вентилятора, а другое устанавливают под углом в направлении к рабочему колесу 1, выбранным по зависимости (1) в соответствии с величиной изменения скорости V. Значение К выбирают в соответствии с физико-механическими свойствами потока зернового вороха, общим сопротивлением и конфигурацией системы аспирации. Так, минимальное и максимальное значения коэффициента К выбираются соответственно при минимальных и максимальных производительности подачи и сопротивлении системы аспирации.
В процессе очистки зерновой ворох постоянным потоком, поступающий в аспирационный канал 6, обрабатывается восходящим воздушным потоком. Примеси из зерновой смеси выносятся в осадочную камеру (не показана), откуда она удаляется за пределы системы. Очищенная от примесей зерновая смесь направляется далее по назначению.
Подачу поступающего в аспирационный канал 6 зернового вороха и его физико-механические свойства контролируют. При изменении характеристик потока, например при колебаниях подачи, текущее значение скорости восходящего воздушного потока изменяют до требуемого, меняя направление вихревого потока к рабочему колесу.
Таким образом, изменение скорости восходящего воздушного потока в процессе очистки зернового вороха осуществляется в соответствии с контрольными параметрами как входящего потока, так и выходящих целевых потоков-примесей и зерновой смеси. Повышается производительность при высоком качестве очистки зернового вороха.
Класс B07B4/02 при падении смеси частиц
Класс A01F12/44 зерноочистители; сепараторы