1. Актуальность темы

Известные изменения в сельскохозяйственном производстве нашей страны, прошедшие за последние годы, требуют коренных преобразований в послеуборочной обработке зерна.

Имеющаяся в сельском хозяйстве зерноочистительная техника морально устарела, так как не соответствует современным условиям зернопроизводства и физически изношена на 70...90%. Обеспеченность крупных и средних хозяйств не превышает 35%, а малые и фермерские хозяйства вовсе не имеют требуемой техники.

Необходимо разработать зерноочиститель максимально адаптированный к многообразию условий современного сельскохозяйственного производства, обеспечивающий минимальные затраты, но позволяющий на первом этапе обработки получить большую часть очищенного зерна.

В сельском хозяйстве нашли применение машины, в которых разделение зернового материала производится исключительно с помощью воздушного потока, так называемые пневмосепараторы. Наибольшее распространение по конструктивной простоте и компактности получили пневмосепараторы, в которых используется канал с восходящим воздушным потоком. Такие каналы обеспечивают более продолжительное воздействие воздушного потока на сепарируемый материал, по сравнению с горизонтальными и наклонными потоками, и как показали исследования, время воздействия потока на материал оказывает влияние на качество разделения. Выход легкого компонента тем больше, чем рациональнее выровнена скорость воздушного потока в пневмоканале. Однако в каналах прямоугольной формы в результате сложных явлений, которые имеют место при взаимодействии зернового материала с потоком воздуха, эффективность очистки находится в зависимости от его глубины. По этой причине глубина во всех каналах пневмосепараторов и пневмосепарирующих систем зерносемяочистительных машин не превышает определенного значения. Скорость воздушного потока в пневмоканалах выравнивают, применяя специальные конструктивные решения.

Для увеличения эффективности очистки зернового материала и достижения более высоких экономических и качественных показателей работы воздушного сепаратора, необходимо провести исследования с таким конструктивным решением, которое поможет значительно выравнить скорость воздушного потока в пневмоканале, по сравнению с известными модернизациями пневмоканала.

В этой связи, разработка и внедрение воздушного сепаратора для очистки зерна от легких примесей, а также создание универсальных машин является актуальной задачей в научном и практическом плане.

Поэтому необходимо разработать воздушный сепаратор максимально адаптированный к многообразию условий современного сельскохозяйственного производства, обеспечивающий минимальные затраты и очистку основной части зерна от легких примесей.

2. Классификация процесса и выбор оптимального

Воздушные сепараторы представляют собой технологическое оборудование, предназначенное для разделения сыпучих смесей с помощью воздушного потока. Процесс разделения смесей в воздушном сепараторе носит название пневмосепарирование.

В основу принципа пневмосепарирования положено различие аэродинамических свойств частиц разделяемых компонентов смеси. Воздушные сепараторы используют для очистки зерна и разделения продуктов шелушения крупяных культур. При очистке зерна воздушным потоком выделяют так называемые аэроотделимые примеси, к которым относят цветочные оболочки, части стеблей и колосьев, полову, семена сорных растений, щуплые зерна основной культуры, пыль и т. д. При разделении продуктов шелушения крупяных культур воздушным потоком выделяют лузгу и мучку.

В зависимости от взаимодействия сил, действующих на частицы разделяемых компонентов сыпучей смеси воздушные сепараторы подразделяются на гравитационные, центробежные, аэрогравитационные (с псевдоожиженным слоем) и др. По принципу использования воздушных потоков эти сепараторы подразделяются на три группы: с разомкнутым циклом воздуха (РЦВ); с замкнутым циклом воздуха (ЗЦВ); с комбинированным циклом воздуха (КЦВ).

Отдельную группу составляют воздушные сепараторы, встраиваемые в пневмотранспортные установки и совмещающие функции разгрузителя транспортируемого продукта и воздушного сепаратора. Такие воздушные сепараторы носят название «пневмосепараторы».

В зерноперерабатывающих предприятиях используют преимущественно гравитационные воздушные сепараторы с разомкнутым, замкнутым или комбинированным циклом воздуха. При этом в зависимости от конструкции воздушного сепаратора в рабочем (пневмосепарирующем) канале воздушный поток может быть вертикальным (восходящим), наклонным или горизонтальным. Наибольшее распространение благодаря конструктивной простоте и компактности устройств получили сепараторы с вертикальным воздушным потоком.

Гравитационные воздушные сепараторы с разомкнутым циклом воздуха называются аспирационными колонками.

Основным недостатком аспирационных колонок является большое влияние их работы на воздухообмен в рабочем помещении. К их достоинствам относится использование относительно чистого воздуха, забираемого из помещения для пневмосепарирования.

Воздушные сепараторы с замкнутым циклом воздуха носят название аспираторы.

Циркулирующий в машине воздушный поток не оказывает влияния на воздухообмен в помещении. В этом главное достоинство аспираторов. Воз душный поток для осуществления процесса пневмосепарирования создается в различных конструкциях аспираторов радиальным, осевым или диаметральным вентилятором. Наиболее совершенным аспиратором является конструкция с применением диаметрального вентилятора, обладающего лучшими компоновочными свойствами, чем радиальный и осевой вентиляторы. К таким машинам относится аспиратор типа А1-БДЗ.

В воздушных сепараторах с комбинированным циклом воздуха до 10% воздуха обновляется, они не оказывают большого влияния на воздухообмен в рабочем помещении, как это имеет место в аспирационных колонках, и в то же время процесс пневмосепарирования осуществляется в них более чистым воздухом, чем в аспираторах, в которых с воздушным потоком циркулирует сравнительно большая часть наиболее легкой примеси, не осевшей в относо-осаждающем устройстве аспираторов. К воздушным сепараторам с комбинированным циклом воздуха относится воздушный сепаратор А1-БДК-2,5.

Этот сепаратор может работать как на замкнутом цикле воздуха, так и на комбинированном в зависимости от его места в технологическом процессе. Так, например, в начале технологического процесса шелушильного отделения крупозавода после шелушильных машин сепаратор используют на замкнутом цикле. В конечной стадии, на контроле крупы, где предъявляются более высокие требования к чистоте воздуха, осуществляющего пневмосепарирование, применяют комбинированный цикл, так как приблизительно 80% наиболее легких примесей, не осевших в осадочной камере машины, уходит в аспирационную установку, к которой присоединена машина.

На мукомольных заводах, оснащенных комплектным оборудованием, используют аспирационные колонки РЗ-БАБ, а для отделения транспортирующего воздуха от зерна и пневмосепарирования - цилиндрические пневмосепараторы РЗ-БСД. Они работают в режиме разомкнутого цикла воздуха.

Аспирационная колонка имеет ряд недостатков: при однократном пневмосепарировании не полностью отделяют­ся легкие примеси; трудно обеспечить равномерное поступ­ление зерна по всей ширине приемного канала; при откры­тии клапанов, выводящих относы из осадочной камеры, засасывается воздух и нормальный режим работы нарушается; присоединение нескольких колонок к одной аспирационной магистрали и регулирование воздушного режима одной из машин отрицательно влияет на работу других. Кроме того, при установке нескольких аспирационных колонок с разомкнутым циклом воздуха, особенно на кру­порушках со значительным расходом воздуха, воздух в про­изводственных помещениях меняется 8— 10 раз в час. Это осложняет работу предприятий в холодные периоды года, отрицательно влияет на технологический процесс и ухуд­шает условия труда работающих. Поэтому большее значение приобретают воздушные се­параторы с замкнутым циклом воздуха, которые менее энергоемки и не требуют установки пылеосаждающих уст­ройств (фильтров, циклонов).