Сход с приемного решета выводится лотком 14 в сборник отходов 19. Проход приемного решета поступает на сортировочное решето 5 [4].
Очищенное продукт сходом с разгрузочного и подсевного решет объединяется и выводится из машины. Проход подсевного решета по поддону 11 нижнего корпуса поступает в патрубок 10 и выводится из машины. Аспирация машины осуществляется путем включения машины в вентиляционную сеть через аспирационный патрубок 18.
Рис. 10 - Сепаратор
1 -- станина; 2, 4 -- решетные корпуса; 3 -- очистительный инерционный механизм; 5 -- сортировочный ряд решет; 6 -- разгрузочный ряд решет; 7 -- подсевной ряд решет; 8 -- подвесные пружины; 9 -- поперечные лотки; 10 -- патрубок; 11 -- поддон; 12 -- электродвигатель; 13 -- эксцентриковый колебатель; 14 -- лоток; 15 -- приемное решето; 16-- грузовой клапан; 17 -- приемно-распределительное устройство; 18 -- аспирационный патрубок; 19 -- сборник отходов.
Воздушное сепарирование
Принцип воздушной сепарации зерна основан на различии в аэродинамических свойствах компонентов зерновой смеси. Основным показателем аэродинамических свойств частиц смеси, определяющим ее делимость в воздушной среде, является скорость витания. В основу очистки и сортирования зерна воздухом положены различия в способности разных частиц перемещаться в воздушной среде с различной относительной скоростью.
Если в вертикальный воздушный поток поместить несколько частиц зерновой смеси, то каждая из них будет находиться под действием силы тяжести G, приложенной к центру тяжести, и силы сопротивления R, равной подъемной силе воздушного потока при движении частицы вверх либо динамическому сопротивлению воздушной среды при движении частицы вниз.
При турбулентном движении воздушного потока, например в пневмосепарирующих каналах, сила сопротивления в основном зависит от динамического воздействия потока на частицу и определяют ее по формуле Ньютона
,
где - коэффициент аэродинамического сопротивления;
FM - площадь проекции частицы на плотность,м2;
с - плотность воздуха, кг/м3;
х0 - относительная скорость обтекаемой частицы и потока, м/с.
Величина коэффициента 4 зависит от формы частицы, состояния ее поверхности и режима потока, т. е. от величины критерия Рейнольдса (Re).
В вертикальном восходящем потоке воздуха силы тяжести и силы сопротивления, действующие на частицу, всегда направлены в противоположные стороны, в связи, с чем существует три возможных случая (рис. 11):
1) R1>G1 -- частица движется вверх;
2) R2 = G2 -- частица в равновесии;
3) R3<G3 -- частица движется вниз.
Таким образом, отношение R/G определяет направление движения частицы и свидетельствует о возможности разделения частиц воздушным потоком. В случае R/G= 1 относительная скорость частицы равна абсолютной скорости воздушного потока, но направлена в противоположную сторону. Скорость, при которой частица находится во взвешенном состоянии, называют скоростью витания или критической скоростью
Разные скорости витания компонентов смеси служат показателем возможности их разделения. Чем больше разность между значениями скоростей витания компонентов, тем точнее может быть разделена данная смесь.
Учитывая неравномерность воздушного потока, а также непрерывное изменение в процессе разделения миделевого сечения (вращение продолговатых зерен), точного разделения смеси на две фракции не происходит. Обычно получают две фракции, в которых содержатся оба компонента. Объясняется это тем, что некоторая часть смеси со скоростями витания v1 и v2, близкими по величине к средней скорости воздушного потока, с одинаковой вероятностью может попасть в любую из двух фракций.
Наиболее эффективной сепарации можно достигнуть при равномерном потоке воздуха по всему сечению пневмоканала. В каналах прямоугольного сечения происходят завихрения и так называемые вторичные движения воздуха, а в каналах круглого сечения указанных недостатков не наблюдается. Однако равномерность распределения воздушного потока и в этих каналах нарушается устройством для ввода сепарируемой зерновой смеси [6].
Высота подбрасывания частиц над слоем при прочих равных условиях зависит от скорости воздушного потока. Если высота выброса частиц данного размера больше высоты пневмоканала над слоем, то такие частицы будут унесены из сепаратора, даже если скорость воздуха меньше скорости их витания.
Триерное сепарирование
Частицы с одинаковым поперечным сечением и различной длиной разделяют не на ситах, а в триерах. Таким образом, триеры применяют для выделения примесей, отличающихся от зерен основной культуры длиной. Сепарирование смесей при помощи триерных (ячеистых) поверхностей называют триерованием.
Рисунок 1.1 - Разделение зерновой смеси по длине
Триеры по конструктивному исполнению основных рабочих органов подразделяют на цилиндрические и дисковые. Наиболее широкое применение получили дисковые триеры, которые имеют большую производительность при меньших габаритах и отличаются более высокой технологической эффективностью.
Цилиндрические триеры в зависимости от значения окружной скорости разделяют на тихоходные (х = 0,3...0,5м/с) и быстроходные (х = 1,2...1,5м/с). Тихоходные триеры выпускают с наружным сетчатым цилиндром и без него. Первые применяют для очистки зерна от коротких и длинных примесей и его сортирования по толщине, вторые -- для контроля отходов.
Виброударное и вибропневматическое сепарирование
Представителями виброударных сепараторов являются машины с отражательными стенками -- так называемые падди-машины. Их применяют на разных стадиях технологического процесса зерноперерабатывающих предприятий: для разделения смеси шелушеных и нешелушеных зерен риса, овса, проса, выделения некоторых трудноотделимых примесей (ячменя из овса, спорыньи, дикой редьки) из зерен основной культуры.
Магнитное сепарирование
В основе процесса лежит разница в магнитных свойствах компонентов смеси, обусловливающая превышение магнитной силы над механическими силами, действующими на металломагнитные частицы в рабочем поле сепаратора. Сущность процесса магнитной сепарации заключается в том, что из общего потока движущейся смеси выделяются металломагнитные частицы, изменяющие свой путь по направлению действия магнитной силы [4]. смесь калиброватель просеивание сепарирование
Анализ работы элементарных магнитных сепараторов показал, что эффективность извлечения металломагнитной примеси зависит от двух элементов процесса: собственно улавливания магнитом металломагнитных частиц из продукта и удерживания их на магните -- способности частиц противостоять движущемуся продукту. Чтобы удержать уловленные металломагнитные примеси, рабочий орган магнитного сепаратора сделан в виде ступенек, под которые смещаются эти примеси.
Недостаток этих сепараторов -- в ручной очистке магнитов и периодическом подмагничивании подков. Электромагнитные сепараторы в этом отношении совершенны.
Современные электромагнитные сепараторы обеспечивают равномерную регулируемую подачу продукта с небольшой скоростью при постоянной толщине слоя, а автоматическая очистка гарантирует регулярность снятия с магнитов металломагнитных примесей.
Об опасности завала дает сигнал измерительный преобразователь уровня 13, смонтированный в разгрузочном патрубке 14. Кроме того, задвижкой можно регулировать подачу смеси, обеспечивая работу дробилки в автоматическом режиме, в случае установки промежуточного бункера между сепаратором и дробилкой с двумя измерительными преобразователями уровня.
Питающий бункер 5 снабжен клапаном 6, который под действием противовеса прижимается к барабану. Поступающий продукт отжимает клапан.
Электромагнитный барабан 8 состоит из вращающейся обечайки 7 и неподвижной электромагнитной системы. Обечайка выполнена из немагнитного материала. При помощи планки на обечайке металломагнитные примеси извлекаются из магнитного поля. Обечайка смонтирована на шариковых подшипниках.
1.4 Физические основы измельчения
Измельчение материалов производиться раздавливанием, раскалыванием, ударом или истиранием.
Измельчение происходит в одно или несколько приемов, в открытых или замкнутых циклах.
Процессы измельчения связаны с затратой большого количества энергии. Расход энергии может быть определен из существующий теорий измельчения.
Поверхностная теория исходит из того, что при измельчении работа расходуется на преодоление сил межмолекулярного притяжения по поверхностям разрушения материала. Из этой теории следует, что работа, необходимая для измельчения, пропорциональна вновь образующейся поверхности измельчаемого материала.
Объемная теория исходит из того, что при измельчении работа расходуется на деформации материала до достижения предельной разрушающей деформации. Из этой теории следует, что работа, необходимая для измельчения, пропорциональна уменьшению объема кусков материала перед их разрушением.
Полная работа внешних сил выражается уравнением Ребиндера
где АД - работа, затрачиваемая на деформацию объема разрушаемого куска, Дж;
АП - работа, затрачиваемая на образование новой поверхности, Дж;
К1,2 -коэффициент пропорциональности;
- изменение объема разрушаемого тела;
- приращение вновь образованной поверхности.
На основе закона Гука работу деформации материала при сжатии можно определить по соотношению
(Н•м),
где х -разрушающее напряжение сжатия, Н/м;
- изменение объема куска тела, перед разрушением;
Е - модуль упругости, Н/м2.
Как видно, работа, затрачиваемая на разрушение материала, зависит от разрушающего напряжения и модуля упругости материала.
Получаем
,
В случае крупного дробления с малой степенью измельчения можно пренебречь работой, затрачиваемой на образование новой поверхности, и, учитывая, , получаем
где D3 - характерный размер куска.
Уравнение (1.5) выражает гипотезу Кика-Кирпичева: работа дробления пропорциональна объему дробимого куска.
Для дробления с большой степенью измельчения можно пренебречь работой, затрачиваемой на деформирование объема куска. Тогда учитывая, что ,
Это уравнение является выражением гипотезы Риттингера, согласно которой работа дробления пропорциональна величине вновь образованной при дроблении поверхности.
В случае, когда нельзя пренебречь слагаемыми в уравнении (1.2), получаем уравнение
,
которое носит название уравнения Бонда: работа дробления равна среднегеометрическому из его объема и поверхности.
Работа Аполн (Дж), затрачиваемая на резание может быть выражена формулой В.П. Горячкина
Аполн=Асж+Ап
где Асж - работа, затрачиваемая на сжатие продукта, Дж;
Ап - полезная работа резания, Дж.
Обычно пользуются понятием «удельное усиления резания», которое представляет собой усиление, отнесенное у 1 м длины лезвия ножа [2].
2. Описание и анализ аппаратов проектируемого процесса
Отличительная особенность воздушного сепаратора -- это наличие вибролотка, обеспечивающего надежное распределение и расслоение зерна по длине пневмосепарирующего канала, а также возможность регулирования сечения и формы пневмосепарирующего канала, что существенно повышает эффективность очистки зерна от легких примесей.
Воздушный сепаратор. Предназначен для очистки зерна от легких примесей. Приемная камера 12 сепаратора имеет отверстие в верхней части для поступления зерна в смотровое окно. Корпус изготовлен в виде вертикального прямоугольного канала.
Рисунок 2.1 - Воздушный сепаратор
1 -- смотровое окно; 2 -- заслонка; 3, 4, 9 -- штурвалы; 5 -- подвижная стенка; в -- пневносепарирующий канал; 7 -- пружина; 8 -- жалюзи; 10 -- инерционный вибратор; 11 -- вибролоток; 12 -- приемная камера; 13 -- ограничитель хода.
На боковинах сепаратора по всей высоте расположены смотровые окна 1. Задняя стенка имеет жалюзи 8 для поступления воздуха в пневмосепарирующий канал. Внутри корпуса установлена подвижная стенка 5, которая с передней стенкой корпуса образует пневмосепарирующий канал 6. Подвижная стенка состоит из верхней и нижней частей, шарнирно соединенных между собой. Положение обеих частей регулируют штурвалами 4 и 9, так что можно устанавливать различную скорость воздуха в верхней и нижней частях пневмосепарирующего канала [1].
В верхней части пневмосепарирующего канала установлена дроссельная заслонка 2 для регулирования расхода воздуха. Ее положение фиксируют штурвалом 3. Вибролоток 11 обеспечивает подачу зерна в пневмосепарирующий канал. Резиновая накладка вибролотка служит днищем приемной камеры. С корпусом лоток соединен резиновыми подвесками и пружинами 7, которые обеспечивают необходимый подпор сырья в приемной камере независимо от нагрузки, что предотвращает подсос воздуха в пневмосепарирующий канал. Для установления начального зазора между вибролотком и приемной камерой служит ось с ограничителем хода 13. Это винтовое устройство, на которое опирается вибролоток.