книги из ГПНТБ / Мельников, Е. М. Обогащение промежуточных продуктов на крупозаводах

крупоотделители широко используются на рисозаводах Японии, КНР, Бирмы, Индии и в других странах. В СССР эти крупоотделители впервые были применены

движении по наклонной плоскости. В результате самосортирования шелушеные зерна движутся в нижних сло­ ях смеси, нешелушеные — в верхних.

В качестве наклонной плоскости используется непо­ движное металлотканое сито, отделяющее нижние слои смеси. Для улучшения сортирования верхнюю часть си­ та закрывают плотной тканью (брезентом), поэтому продукт перед поступлением на открытое сито.предвари­ тельно самосортируется (рис. 7). Шелушеные зерна, на-

20

холящиеся в нижних сло­ ях, соприкасаются с от­ крытым участком сита и проходят через его отвер­ стия. Угол наклона сита и длину зоны самосортирования (участок, закрытый брезентом) выбирают так, чтобы просеивалась толь­ ко часть продукта, состоя­ щая преимущественно из шелушеных зерен. Нешелушеные зерна, движу­ щиеся в верхних слоях смеси, не успевают до­ стигнуть поверхности си­ та и при просеивании идут сходом с него.

Изменяя длину зоны самосортирования, добиваются

ния уменьшают. В первом случае на коротком участке свободного сита просеивают лишь самые нижние слои, в которых содержится минимальное количество нешелушеных зерен. Во втором случае, наоборот, не просеива­ ются лишь самые верхние слои, состоящие в основном из нешелушеных зерен. Все шелушеные зерна практиче­ ски полностью просеиваются через сито.

Угол наклона сита зависит от физико-механических свойств продукта и нагрузки на сито.

Так как за один пропуск через наклонное сито не удается получить достаточно четкого разделения продук­ тов, в используемых в настоящее время крупоотделителях применяются контрольные сита для дополнитель­ ного сортирования сходовой и проходовой фракции

(рис. 8).

Крупоотделитель А. П. Беспалова. Рабочим органом машины является канал, совершающий круговое посту­ пательное движение в горизонтальной плоскости (рис. 9). Он образован двумя боковыми стенками и рифленым днищем, которое имеет наклонную и горизонтальную

21

части. На горизонтальном участке днище состоит из отражательной стенки, дна, часть которого со­ стоит из перегнутого ри­ фленого полудна, а дру­ гая часть — из гладкого закругленного полудна. При переходе с горизон­ тального участка на на­ клонный имеется порог. На наклонном участке днище рифленое. Над дном расположены тонки.

Продукт, поступаю­ щий в канал, переме­ щается в сторону нижне­ го 'схода под действием рифленого днища и дина­ мического подпора про­ дукта. В сторону верхне­ го схода продукт переме­ щается гонками.

Основным фактором, способствующим разделению, -является самосортирование смеси. Нешелушеные зерна, находящиеся в верхних слоях, под действием гонков пе­ ремещаются влево и попадают в верхний сход. Важное значение имеет порог, который препятствует движению нижних слоев, состоящих из шелушеных зерен. Шелушеные зерна движутся вправо под действием рифленого днища. Рифли сделаны так, что не препятствуют движе­ нию продукта именно в этом направлении и препятству­ ют в противоположном. Нормальная загрузка каналов

Рис. 9. Рабочий канал крупоотделителя Беспалова:

22

является непременным условием хорошего разделения смеси.

Регулируемыми параметрами крупоотделителя явля­

плоскости, перйендикулярной его длине против часовой стрелки. При этом гонки поднимутся над продуктом не­ сколько выше, будут захватывать меньший слой продук­

жащего продукта, состоящего из шелушеных зерен, выйдет из сферы действия гонков и под действием дни­ ща будет перемещаться в сторону нижнего схода. По­ добного эффекта можно добиться также снижением ча­ стоты колебаний. В случае же попадания нешелушеных зерен в нижний сход канал поворачивается по часовой стрелке или же происходит увеличение частоты колеба­ ний.

Всвязи с недостаточной чистотой разделения смеси

водном канале сортировочный узел состоит из трех рас­ положенных один над другим каналов. Исходный про­

дукт поступает только в верхний канал, остальные два последовательно обрабатывают верхний сход с выше­ лежащего канала. Следовательно, нижний сход получа­ ют с каждого из трех каналов, а верхний сход—только с третьего (нижнего) канала. Несмотря на трехкратное сортирование верхнего схода, в нем остается еще значи­ тельное количество ядра. Уменьшить содержание ядра практически невозможно, так как это ухудшит качество нижнего схода. Недостаточная четкость сортирования вы­ зывается также неравномерной загрузкой каналов. При

Пневматические сортировальные столы. Широко ис­ пользуются на контрольных операциях, а также для под­ готовки семенного зерна. Для разделения шелушеных и нешелушеных зерен на крупозаводах пока используются мало.

23

Рабочим органом пневматических сортировальных столов является плоская поверхность — дека, выполнен­ ная из сита или другого воздухопроницаемого материала. Смесь на деке разделяется в результате комбинирован­ ного воздействия вибраций и восходящего воздушного потока.

Следовательно, разделительнымл признаками смеси могут быть: размеры, плотность и аэродинамические свойства зерен. Происходящее в результате вибраций самосортирование становится более эффективным под воз­ действием воздушного потока.

Пневматические сортировальные столы можно разде­ лить на три типа: с продольными рифами; с поперечны­ ми рифами; без рифов (денсиметрические столы).

Пневматические сортировальные столы первого типа имеют на дне рифы (планки), расположенные парал-

Рис. 10. Схема сортирования смеси на пневматических сортиро­ вальных столах:

а — стол с поперечными рифами; б — стол без рифов.

24

лельно основаниям трапеции, форму которой имеет де­ ка (рис. 10).

Пневматические сортировальные столы второго типа имеют на дне рифы, расположенные перпендикулярно основаниям трапеции. Дека пневматического сортиро­ вального стола третьего типа не имеет рифов.

Схема сортирования на пневматических сортироваль­ ных столах первого и второго типов выглядит следую­ щим образом.

Под влиянием колебаний и воздушного потока смесь расслаивается. Плотные частицы небольшого размера опускаются в нижние слои, задерживаются рифами и между ними продвигаются к выходу. Более легкие круп­ ные частицы проходят в верхних слоях над рифами и под действием уклона и вибраций перемещаются к вы­ ходу.

На деке пневматического сортировального стола пер­ вого типа под действием поперечного наклона легкие фракции выходят вблизи места поступления, а наиболее тяжелые — вдали, так как они транспортируются между рифами.

портируются в результате колебаний поперек стола, при­ чем самые тяжелые фракции выходят вблизи приема.

На деке пневматического сортировального стола третьего типа процесс происходит по-другому. Дека сто­

связь с опорной поверхностью и под действием попереч­ ного наклона движутся вдоль ближайшей стенки к вы­ ходу.

Более тяжелые фракции, не потерявшие связи с опорной поверхностью, под действием вибрации подни­ маются вверх по деке, причем самые тяжелые поднима­ ются выше и выходят в самом удаленном от приема вы­ ходном отверстии.

Пневматические сортировальные столы позволяют получить практически неограниченное количество фрак­ ций, причем соседние фракции по качеству отличаются мало. Поэтому при разделении смеси следует выделить

25

промежуточную фракцию или получать сходовой про­ дукт с большой примесью шелушеных зерен. Пневмати­ ческие сортировальные столы требуют очень тщательной регулировки, так как на эффективность их работы ока­ зывают влияние много факторов.

Просеивающие машины. В просеивающих машинах возможно частичное выделение шелушеных зерен риса. Впервые этот метод был применен на Керченском рисозаводе, где для отбора ядра были применены крупосортировки КСЗ-2. В крупосортировочной машине при до­ статочном слое продукта смесь самосортируется, в ре­

продукт содержит относительно мало нешелушеных зе­ рен и может быть направлен без дополнительного конт­ роля на шлифование. На Керченском рисозаводе таким образом удавалось извлекать до 60% продукта с содер­ жанием нешелушеных зерен менее 1%.

Однако крупосортировочные машины имеют невысо­ кую производительность, поэтому в последнее время на этой операции стали применять рассевы. Но результаты просеивания в рассевах получаются хуже.

Так, на Красноармейском крупокомбинате считают вообще применение рассевов нецелесообразным, так как количество продукта, выделяемого на них и удовлетво­ ряющего требованиям стандарта (содержание нешелу­ шеных зерен до 1%), составляет всего 8—10% от коли­ чества поступающей смеси. Видимо, в рассевах не обес­ печивается хорошее самосортирование смеси, и поэтому не достигается нужная четкость сортирования.

Следует ожидать, что использование крупяных рас­ севов шкафного типа, разрабатываемых ВНИИЗ, повы­ сит эффект сортирования, так как условия расслоения в рассевах подобного типа значительно более благоприят­ ны (отсутствие гонков, нарушающих самосортиро­ вание, лучшая геометрическая характеристика ситовых рамок).

Для отделения мелкого ядра рекомендуется приме­ нять штампованные сита с круглыми отверстиями диа­ метром 4,5—4,2 мм. Сход этих сит можно направлять на дополнительно_е крупоотделение в падди-машинах или других крупоотделителях.

26

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ КРУПООТДЕЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН

Элементы теории падди-сепараторов. Существует не­ сколько гипотез, объясняющих сущность работы паддимашины.

Г. Я- Бергер предполагает, что продукты разделяют­ ся вследствие различия во фрикционных свойствах шелушеных и нешелушеных зерен. Описать поведение сме­ си в канале практически невозможно, поэтому автор рассматривает поведение отдельного зерна. Зерно в ка­ нале находится под действием силы тяжести, которая разлагается на скатывающую силу и силу нормального давления. Скатывающая сила R равняется mg sina, си­ ла нормального давления N=mgcosa, сила трения F = fN = fmgcosa. Эти силы являются постоянными как

наклонных стенок. Сила инерции Р„, возникающая при движении-стенки, также раскладывается на две силы: P„cosp, направленную вдоль стенки, и на силу Pnsin(3, представляющую собой нормаль к стенке. Первая сила способствует движению частицы вдоль стенки вверх, вто­ рая — препятствует, так как под ее действием возникает сила трения.

Число оборотов приводного вала, при котором части­ ца будет передвигаться вверх, находят из выражения

m a> P ncosp—mgsinasinp—[P„sinp + + mgsinacosp] fi — mgfcosa,

Usm dcosfi

27

где / 1 — коэффициент трения продукта о стенки. Пос­ ле соответствующих преобразований, замены /у на fgrpi

при условии, что Р м =mco2r, где со — угловая ско-

max

рость кривошипа, г — радиус кривошипа.

Заменив со на — , где п — число оборотов кривоши­ па, а также приняв, что n2 — g, получим -

Еверх, а вниз. Например, смесь нешелушеного риса и нешелушеного проса разделяется так, что вниз идет про­ со, а вверх — рис, несмотря на то, что коэффициент тре­ ния проса о стальную поверхность значительно ниже, чем риса.

Кроме того, автор рассматривает сопротивление ти­ па сухого трения, тогда как следует учитывать мгновен­ ное трение при ударе. Далее автор не учитывает удара вообще, так как считает, что частицы не отражаются от стенки, а «прилипают» к ней и движутся вдоль. Но мы не знаем, так ли это, ибо частицы могут двигаться вдоль стенки фактически без трения, т. е. они могут быть

имеют какую-то энергию (или количество движения), а не только получают ее от движения стенки, вдоль кото­ рой они перемещаются.

В работах В. В. Гортинского и Э. В. Абрамова вы­ двинута и рассмотрена теория виброударного сепариро­ вания смеси в канале падди-машины.

Шелушеные и нешелушеные зерна отличаются удар­ но-фрикционными свойствами, различия в которых и оп­ ределяют возможность их разделения. Визуальное на­ блюдение и скоростная киносъемка рабочего процесса позволили установить следующее. Исходная смесь, со­ стоящая из шелушеных и нешелушеных зерен, поступа­ ет в рабочий канал и образует сыпучее тело, формирую­ щееся при ударах о стенки канала. В слое продукта про­

28

ыашины как совокупность последовательно расположен­ ных рабочих элементов трапецеидальной и параллелограммной формы, причем сортирующим элементом яв­ ляется элемент трапецеидальной формы. С учетом неко­ торых необходимых допущений и упрощений авторами'

расположенными под углом'а к оси У. Поступившая в канал частица массой т движется без трения и без от­ рыва от плоскости X—У, последовательно ударяясь о боковые стенки канала. Удар о стенки характеризуется двумя показателями — коэффициентом восстановления нормальной скорости R и коэффициентом мгновенного трения Я, т. е.

где vxn ji у1т— соответственно проекции относительной скорости частицы до удара на нормаль и касательную;

пл2 и zv— соответственно проекции относительной

скорости частицы после удара на нор­ маль и касательную.

Дифференциальные уравнения относительно движе­ ния частицы от мгновения удара о левую стенку до мгновения удара о правую стенку имеют следующий вид;

29