Варианты технологических процессов сепаратора с винтовым ротором



В статье проводится анализ существующих технологических схем центробежно-решетных сепараторов с вертикальной осью вращения.

Ключевые слова : центробежно-решетный сепаратор, зерноочистительные машины, винтовой ротор.

Современные технологии послеуборочной обработки зерна развиваются в направлении увеличения производительности зерноочистительных машин, но в то же время в основу этих машин заложен принцип использования сил гравитации для интенсификации процесса. Плоскорешетные сепараторы имеют значительно меньшую удельную производительность, поэтому исследование центробежно-решетных сепараторов имеет большое значение.

Наибольший интерес представляют центробежные сепараторы с вертикальной осью вращения в технологическом процессе работы которых отсутствует вибрация, что значительно упрощает конструкцию сепаратора, а также упрощает его техническое обслуживание.

Данному вопросу посвящены работы Тарасова Б. Т., Яковлева В. Т., Минаева В. Н., Стрикунова Н. И., Ульянова, Полуэктова, А. Akase, М. Tsuchiya и других [1–6].

Проведенный анализ выявил основные особенности существующих схем центробежных сепараторов с вертикальной осью без вибрации в технологическом процессе. Во-первых, использование лопастей на внутреннем роторе (см. рис.1а) [1], использование лопастей совместно с использованием воздушного потока (см. рис.1б) [2], применение планетарного привода решет в сепараторе «Sigma» фирмы «Damas» (Дания) (см. рис.1в), в качестве ротора использован пластинчатый барабан (см. рис.1г) [3], использование ограничительной поверхности (см. рис.1д) [4], а также использование винтового ротора (см. рис.1д) [5,6].

Рис. 1. Схемы центробежно-решетных сепараторов с внутренними устройствами без вибрации

Наличие винтового ротора будет способствовать диспергации (расслоению) зерновой смеси в активном слое (между ротором и решетом) в двух направлениях: вертикальном и горизонтальном, что дает преимущество в сравнении со схемой, предложенной Тарасовым Б. Т. и Стрикуновым Н. И., а также с помощью винтовой поверхности можно регулировать скорость движения материала внутри сепаратора, обеспечивая заданную производительность.

Исследованию процесса очистки зерна на центробежно-решетном сепараторе с винтовым ротором посвящены работы Яковлева В. Т., а также японских ученых Akase A. и Tsuchiya М. Яковлев В. Т. рассмотрел пять вариантов работы сепаратора (см. таблицу 1), и определил, что наиболее эффективным вариантом является первый, при котором вращение ротора и решета осуществляется в одну сторону и скорость вращения ротора больше скорости вращения решета. Японские исследователи пришли к выводу, что наиболее эффективным является 5-ый вариант, при этом было доказано, что использование вертикальной оси вращения позволяет уменьшить длину решета в два раза с сохранением эффективности очистки, в сравнении с использованием горизонтальной оси вращения. Фирмой «Cimbria» (Дания) выпускается сепаратор «Verticlean», в котором используется винтовой ротор, причем угловая скорость его в два раза больше решета.

Таблица 1

Варианты технологических процессов сепаратора с винтовым ротором

№ варианта	Движение материала по решету	Вращение решета и ротора	Соотношение скоростей вращения решета и ротора
I	Сверху вниз	В одном направлении	ω>ω Р *
II	Сверху вниз	В одном направлении	ω<ω Р
III	Снизу вверх	В одном направлении	ω<ω Р
IV	Снизу вверх	В одном направлении	ω>ω Р
V	Снизу вверх	В противоположных направлениях	ω ω Р
VI	Сверху вниз	В одном направлении	ω=2ω Р

*Прим. - угловая скорость ротора; _р - угловая скорость решета

Проведенный анализ показал, что наиболее перспективным направлением интенсификации процесса сепарации в цилиндрическом решете с вертикальной осью вращения является применение пластинчатого барабана, работающего по VI варианту (см.таблицу 1), но с применением пластин, имеющим форму винтовой поверхности.

Литература:

1. Ульянов А. Ф., Бочкарев А. Н., Кулакова Г. Ф. Вибрационное центрифугование зерна / А. Ф. Ульянов, А. Н. Бочкарев, Г. Ф. Кулаков // Проблемы сепарирования зерна и других сыпучих материалов // Тр./ ВНИИЗ.- М., 1963. — Вып.42.- С. 153–166.
2. Полуэктов Н. И. К вопросу сепарирования семенных смесей центрифугированием // Тр. / Благовещен. с.-х. ин-т. — Благовещенск, 1961.- Т.2. — С. 145–153.
3. Патент России № 2804079 С1 МПК B07B 1/22 (2006.01), СПК B07B 1/22 (2023.05). Цилиндрическое щелевое решето / Иванов Н. М., Стрикунов Н. И., Леканов С. В., Микитюк М. Е. 2023106632; заявл. 20.03.2023; опубл.: 26.09.2023 Бюл. № 27.
4. Минаев В. Н. Исследование работы вертикального цилиндрического решета, вращающегося вокруг неподвижной оси // Доклады ВАСХНИЛ.- 1969. — № 5. — С. 40–41.
5. Яковлев В. Т. Исследование движения зернового материала в вертикальных цилиндрических решетах с винтовым ротором: автореф. дисс. …канд. техн. наук.- 05.20.01.- Ростов-на-Дону, 1970. — 31 с.
6. Akase A. Studies on the vertical rotating screen separator of brown rice. 1. On the screening performance and its affecting factors / А. Akase, М. Tsuchiya // J. Japan. Soc. Agr. Mach — 1989. — Т. 51, N 1. — P. 89–96.