Modernization of the granular materials dryer

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Решение приоритетных задач развития агропромышленного комплекса предусматривает создание передовых научных разработок [1–3]. Не составляют исключение в этом плане инновационные исследования технических средств и технологий механизации сельскохозяйственного производства [4, 5]. В аграрном секторе России ключевое место занимает растениеводство, в котором приоритет имеет возделывание зерновых культур. Во всем комплексе операций при производстве зерна важнейшим звеном является послеуборочная обработка зерна. Она в свою очередь включает такие операции, как предварительная очистка, первичная очистка, вторичная очистка зерна, сушка, а также активное вентилирование.

Одним из главных этапов в послеуборочной обработке зерна является сушка, при которой сырье доводится до кондиционной влажности (до 14%). Правильная подготовка зерна к хранению обеспечивает ее надежную сохранность. Использование инновационных технологий с использованием комбайнов нового поколения с высокой производительностью позволило значительно сократить продолжительность уборки, а это в свою очередь существенно подняло интерес к сушке. Применение сушилок с повышенными качественными показателями функционирования заметно снижает время на подготовку сырья к длительному хранению, уменьшает потери зерна в поле в уборочную страду, а также дает возможность в кратчайшие сроки и с наименьшими потерями осуществить процесс передачи зерна с поля на специальный склад длительного хранения. Имеют место быть различные способы сушки зернистых материалов. Главным образом это методы, основанные на повышении температуры обрабатываемого материала. Наибольшее распространение получила сушка зерна с помощью нагретого воздуха.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЙ

Модернизация установки для сушки зернистых материалов посредством нового технического решения на уровне патентопригодности.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследование состояния вопроса по рассматриваемой теме с помощью обзора литературных источников. Патентный поиск технических устройств зерносушилок. Изучение принципа их функционирования и конструктивных особенностей. Анализ и обобщение материала для принятия нового конструкторского решения.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Существующие установки для сушки зерна имеют ряд недостатков. Например, вихревой аппарат, состоящий из рабочей камеры, газоотвода, разгрузочного устройства в виде осадочной камеры, приемного бункера, газоподающего устройства, верхнего и нижнего коллекторов [6]. В качестве отрицательной стороны данной установки необходимо отметить наличие двух воздухоподающих коллекторов, в том числе выступа на днище камеры в форме торовой поверхности, что существенно усложняет изготовление технического устройства.

Другой аппарат включает в себя рабочую камеру, газоподающий патрубок, приемный бункер, газоотводящее устройство. Рабочая камера спроектирована в форме рукава, навитого вертикально по виду цилиндрической пружины растяжения с формированием его свободных, нижнего, а также верхнего концов, установленных горизонтально; газоподающий патрубок изготовлен в виде струйного насоса, камера смешения которого скоммутирована с нижним концом рукава; приемный бункер сообщен с полостью подвода перекачиваемой среды, а газоотводящее устройство сообщено с верхним концом рукава.

Существенный минус этого аппарата – это недостаточная надежность, а именно то, что он не обеспечивает поддержание формы эластичного рукава в виде навитой цилиндрической пружины растяжения.

Модернизация сушилки зернистых материалов заключалась в создании технического устройства, имеющего простую конструкцию и повышенную надежность [7]. Аппарат дополнительно включает в себя наружные, а также внутренние направляющие стойки, установленные попарно, одна из которых закреплена с наружной, а другая с внутренней стороны сформированного рукавом полого цилиндра. Указанные пары стоек жестко смонтированы с основанием и равномерно размещены по окружностям названного цилиндра. В том числе свободные концы указанных пар стоек жестко скреплены между собой, свободные концы диаметрально противоположных стоек, установленных снаружи цилиндра, также жестко соединены между собой. Это повышает надежность установки, а именно, сохранить форму рукава в форме навитой цилиндрической пружины растяжения.

На рис. 1 проиллюстрирована схема аппарата для сушки зернистых материалов [7]. Установка включает в себя рукав 2, навитого вертикально по форме цилиндрической пружины растяжения, струйный насос, приемный бункер 1 и разгрузочное (газоотводящее) устройство 7 в виде осадочной камеры. Струйный насос состоит из подвода 12 перекачиваемого сырья (зернистого материала), подвода 11 внешнего потока (воздуха), сопла 10, в том числе камеры 9 смешения. Навитый рукав 2 вертикально (в виде полого цилиндра, установленного своим основанием на горизонтальную опору) установлен на основании 8. Навивка рукава 2 изготовлена с образованием его свободных, нижнего, а также верхнего концов, размещенных горизонтально. Газоподающий патрубок изготовлен в виде струйного насоса, камера 9 смешения которого скоммутирована с нижним концом рукава. Приемный бункер 1 сообщен с полостью подвода 12 к насосу перекачиваемого сырья, а разгрузочное устройство 7 – с верхним концом рукава 2. С целью сохранения формы рукава в виде навитой цилиндрической пружины растяжения в конструкцию аппарата включены наружные 3, а также внутренние направляющие стойки 4, установленные попарно, одна из которых закреплена с наружной, другая с внутренней стороны сформированного рукавом полого цилиндра. При этом указанные пары стоек 3 и 4 жестко смонтированы с основанием 8 и равномерно размещены по окружностям названного цилиндра. Количество пар стоек 3 и 4 может быть установлено в зависимости от диаметра цилиндра, например, равным восьми и более. Кроме того, свободные концы стоек 3 и 4 жестко скреплены между собой. При этом свободные концы диаметрально противоположных стоек 3, расположенных снаружи цилиндра, также жестко скреплены между собой. Соединение стоек 3 и 4, в том числе соединение стоек 3 между собой осуществлено, соответственно, при помощи коротких 6, а также длинных 5 стяжек в виде шпилек с гайками на их концах.

 

Рис. 1. Схема аппарата для сушки зернистых материалов. / Fig. 1. Scheme of the machine for granular materials drying.

 

Установка функционирует следующим образом [10]. Заправляют бункер 1 зернистой средой, в частности, зерном пшеницы. Зерно под действием силы тяжести поступает в струйный насос – в подвод 12 перекачиваемого материала (во всасывающую полость). В подвод 11 внешнего потока подают сжатый воздух, который проходит через сопло 10 и увлекает за собой зерно. Далее эта среда через камеру 9 смешения поступает в рукав 2 и далее поднимается по нему до верхнего конца рукава 2, а после ссыпается из него в разгрузочное устройство 7, где воздух поднимается вверх и затем выходит в атмосферу, а материал оседает в донной части этого устройства. За время прохождения обрабатываемого материала по рукаву 2 от насоса до разгрузочного устройства 7 осуществляется его сушка. Из-за того, что рукав 2 герметичен, а также в нем нет резких переходов, процесс происходит надежно. При этом аппарат для сушки зернистых материалов имеет простую конструкцию. Установка в конструкции стоек 3 и 4, скрепленных стяжками 6 и 5, гарантирует надежность аппарата.

ВЫВОДЫ

В результате проведенных исследований выявлены недостатки существующих технических устройств для сушки зернистых материалов, а также принципов их функционирования. Подробный анализ литературных источников, включая патентный поиск, позволил модернизировать сушилку обрабатываемого сырья, отличающуюся простой и надежной конструкцией.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи).

Наибольший вклад распределен следующим образом: С.Н. Шуханов — разработка общей концепции и редактирование статьи; С.В. Алтухов — обзор литературы, сбор и анализ литературных источников; Т.А. Алтухова — обзор литературы, подготовка и написание текста статьи.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Источник финансирования. Не указан.

ADDITIONAL INFORMATION

Authors’ contribution. All authors certify that they meet the ICMJE international criteria for authorship.

S.N. Shukhanov — development of the general concept, editing the text of the manuscript; S.V. Altukhov — references review, collection and analysis of references sources: T.A. Altukhova — references review, preparation and writing the text of the manuscript.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Funding source. Not specified.

About the authors

Tatyana A. Altukhova

Irkutsk State Agrarian University

Email: altukhova@bk.ru
ORCID iD: 0000-0001-8096-3867
SPIN-code: 5484-6776

Associate Professor, Cand. Sci. (Engin.), Associate Professor of the “Operation of Agricultural Machinery, Health and Safety and Vocational Training” Department

Russian Federation, Irkutsk

Sergey V. Altukhov

Irkutsk State Agrarian University

Email: sergeialtuhov@bk.ru
ORCID iD: 0000-0001-7123-307X
SPIN-code: 7047-0458

Associate Professor, Cand. Sci. (Engin.), Associate Professor of the “Technical Service and General Engineering Disciplines” Department

Russian Federation, Irkutsk

Stanislav N. Shukhanov

Irkutsk State Agrarian University

Author for correspondence.
Email: Shuhanov56@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2134-6871
SPIN-code: 6382-4059

Associate Professor, Dr. Sci (Engin.), Professor of the “Technical Support of the Agro-Industrial Complex” Department

Russian Federation, Irkutsk

References

Supplementary files