Система аспирации зерноочистительной машины и способ регулирования процесса очистки зернового вороха в системе аспирации зерноочистительной машины

Система аспирации зерноочистительной машины и способ регулирования процесса очистки зернового вороха в системе аспирации зерноочистительной машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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 ϕ выбирают из условия:

,

где К=(0,5...4) - коэффициент, определяемый общим сопротивлением системы и физико-механическими свойствами потока зернового вороха;

ΔV=(V_т-V_min) - величина изменения скорости, м/с;

V_т - текущая скорость восходящего потока, обеспечивающая допустимое содержание в примеси компонентов зерновой смеси (м/с);

V_min - 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 π/2, наблюдается увеличение скорости восходящего воздушного потока в аспирационном канале системы согласно условию (1). Максимальное увеличение скорости восходящего воздушного потока наблюдается при 2π/3<ϕ<π/2. При изменении угла ϕ в интервале от π/2 до π 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 V_min 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 ϕ в направлении к рабочему колесу 1, выбранным по зависимости (1) в соответствии с величиной изменения скорости ΔV. 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.

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

ϕ=K·(ΔV/V_min)²,

где К=(0,5...4) - коэффициент, определяемый общим сопротивлением системы и физико-механическими свойствами потока зернового вороха;

ΔV=(V_т-V_min) - величина изменения скорости, м/с;

V_т - текущая скорость восходящего потока, обеспечивающая допустимое содержание в примеси компонентов зерновой смеси, (м/с);

V_min - минимальная скорость восходящего потока, соответствующая выбранной скорости вращения рабочего колеса для данной аспирационной системы, м/с.