Робочий процес у ситовіяльних машинах

Ситовіяльні машини відносяться до машин вібропневматичного принципу дії. Робочий процес ситовіяльних машин — просіювання на коливальних плоских ситах в умовах висхідного повітряного потоку. При сумісному впливі потоку повітря і коливань сит відбувається розшарування (самосортування) різнорідних компонентів суміші. Більш важкі частинки, що складаються в основному з ендосперму, опускаються вниз до сита і просіюються. Більш легкі частинки (зростки ендосперму з оболонками) розташовуються у верхніх шарах і сходять із сита. Найлегші частинки оболонок відносяться потоком повітря. Чим вище вміст ендосперму в продуктах розмелу, тим нижче їх зольність, і навпаки. Роботу ситовіяльної машини оцінюють продуктивністю і ефективністю збагачення. Продуктивність (т/год) ситовіяльної машини визначають зо формулою :

Q =10^-3qВ,

де В - ширина сита, см; q - питоме навантаження, кг/ (см×год).

Ширина сита ситовіяльної машини складає 50 см. Питомі навантаження встановлюють для кожного виду збагачуваних продуктів, наприклад, для крупних крупок 15...25 кг/(см×год), для середніх — 14...15, для дрібних — 11...14, для твердого дунсту 8...10 кг/(см×год). Середнє нормативне питоме навантаження на ситовіяльні машини А1-БСО складають 640 кг/( см×год).

Технологічну ефективність роботи ситовіяльної машини оцінюють виходом збагачених продуктів і перерозподілом зольності сходових і проходових (збагачених) фракції порівняно з зольністю вихідного продукту. Степінь зниження зольності Dz (%) збагаченого продукту можна визначити за формулою:

,

де z₁, z₂ – зольність відповідно вихідного і збагаченого продуктів, %.

Вихід збагаченого продукту G_зб визначають за балансом і розраховують за формулою:

,

де g_i – маса кожної фракції проходової частин, відібраних за одиницю часу, кг; G_вих – маса вихідного продукту, що поступив у машину за той же час, кг; п – число фракцій.

Робота ситовіяльної машини А1-БСО вважається ефективною, якщо зольність верхнього сходу в 2...3 рази вище зольності вихідного продукту, а зольність нижнього сходу в 1,5...2 рази нижче зольності верхнього сходу. У результаті збагачення степінь зниження зольності Dz проходової (збагаченої) фракції складає для крупної крупки 40...50 %, середньої — 30...40, дрібної — 20...25 і дунстів 10..15 %.

На ефективність процесу збагачення в ситовіяльній машині впливають наступні фактори: гранулометричний склад вихідного продукту (крупність і однорідність), питоме навантаження, швидкість повітря, рівномірність розподілу продукту по ситу і стабільність шару, кінематичні параметри і нахил сит, правильність підбору нумерації сит.

Вплив гранулометричного складу вихідного продукту на ефективність збагачення характеризується двома показниками: крупністю часток і однорідністю, тобто вирівняністю за розмірами. Чим крупніші частки, тим вища ефективність збагачення за рахунок більших розходжень показників об'ємної маси часток ендосперму, зростків і оболонок. Чим дрібніші частки, тим важче їх розділити у віброкиплячому шарі. Однак видалення навіть невеликої кількості оболонок і високозольних зростків підвищує якість борошна.

Однорідність, вирівняність часток за розмірами підвищують ефективність збагачення. Якщо в суміші містяться одночасно частки різних розмірів з відповідно різними швидкостями витання, то повітряний потік може разом з великими оболонками віднести дрібні частки ендосперму. При зниженні швидкості повітря частки оболонок пройдуть через сито разом з частками ендосперму.

Важливим фактором процесу сортування в ситовіяльній машині є швидкість (м/с) висхідного потоку повітря:

,

де Q_в – витрата повітря, м³/с; S – площа сита, м².

Для ситовіяльної машини А1-БСО при максимальній витраті повітря Q_В = 1,17 м³/с і площі сит (на світлі) S = 1,48 м² максимальна швидкість повітря v_п = 0,78 м/с. Таким чином, вона не перевищує швидкості витання великих крупок (практично чистий ендосперм) - 2,0...2,2 м/с, швидкість витання часток оболонок складає 0,4...0,8 м/с.

Для кожної збагачуваної фракції з врахуванням крупності і зольності встановлюють відповідний повітряний режим, відхилення від якого призводить до зниження ефективності. Рівномірність розподілу продукту по ситу і стабільність шару забезпечують поряд з іншими факторами оптимальні умови самосортування компонентів суміші. При оголенні окремих ділянок сита повітря безперешкодно іде через них, знижується ефективність самосортування і відповідно збагачення.

На результати сортування в ситовіяльних машинах істотно впливають кінематичні параметри ситового корпуса і кут напрямку коливань. Частота коливань ситового корпуса машини А1-БСО змінюється в межах 480...525 колив/хв, а амплітуда — 4,5...6,5 мм. Оптимальні поєднання кінематичних параметрів неоднакові для різних за якістю і крупністю сумішей. Зі зменшенням кута нахилу сит сповільнюється швидкість руху часток, знижується продуктивність, але зростає кількість часток, що просіюються. Зазвичай кут нахилу сит складає 1...1,5° до горизонталі.

У ситовіяльних машинах передбачена можливість зміни кута напрямку коливань у межах 5...15° до горизонталі. За інших рівних умов збільшення цього кута підвищує швидкість транспортування продукту по ситу.

СИТОВІЯЛЬНА МАШИНА А1-БСО

Ситовіяльна машина А1-БСО (мал. 44). Призначена для збагачення проміжних продуктів розмелу зерна. Вона складається з наступних основних вузлів: ситового кузова, приймального і випускних пристроїв, аспіраційної камери, приводу з коливачем і станини.

Ситовий корпус складається з двох паралельно працюючих кузовів 11, жорстко з'єднаних між собою кронштейнами з обох торцевих сторін. Кожен кузов зібраний з листів алюмінієвого сплаву, з'єднаних між собою болтами. Здвоєний ситовий корпус підвішений до станини на трьох підвісках: з боку приймання - на двох 3, а з протилежної сторони — на одній 12 із пружиною, установленою посередині корпуса. Напрямок коливань ситового корпуса регулюють зміною кута нахилу підвісок до вертикалі.

Мал. 44. Ситовіяльна машина А1-БСО:

1 - електродвигун; 2 - шків з вантажем; 3 - підвіска передня; 4 - приймальний пристрій; 5 - патрубок приймальний; 6 - яруси ситові; 7 - секція аспіраційної камери; 8 - дифузор витяжний; 9 - камера аспіраційна; 10 - щітка; 11 - ситовий кузов; 12 - задня підвіска; 13 - зажим ситового ярусу; 14 - камера сходів; 15 - клапан перекидний; 16 - випускний патрубок для сходів; 17 - брусок-опора ковзання корпуса-збірника; 18 - випускний патрубок для проходів; 19 - лоток похилий; 20 - корпус-збірник; 21 - станина.

У кожному ситовому кузові розміщені один над одним три ситових яруси 6, встановлені з різним кутом нахилу до горизонталі в межах 1...1,5°. У кожному ярусі встановлені чотири ситові рами. Сита на сходовому кінці фіксуються зажимом 13. Поворотом підпружинної ручки зажиму на 90° до горизонтального положення ситові рами звільняються від фіксації, і їх можна вийняти з корпуса. При вертикальному положенні ручок - рами затиснуті.

Направляючі для ситових рам з алюмінієвого профілю прикріплені до стінок корпуса. Усі три яруси сит мають різні кути нахилу до горизонталі, що зменшуються від прийому до виходу, для стабілізації шару продукту. Ситова рама (мал. 45) - основний робочий орган машини, зварної конструкції, виготовлена з алюмінієвого профілю. По контурі сита покладені і приклеєні прутки, що з усіх боків вставляють у натяжні зачепи 9. Натягують і кріплять сито 4 з чотирьох сторін зачепами, виступи яких входять у зчеплення з зубцями профілю ситових рам. Якщо натяг сит недостатній, його можна збільшити, переставляючи виступи зачепів на нижчерозміщені зубці рами одночасно з повздовжньої і поперечної сторін. Суміжні рамки з'єднані за допомогою петель 11 і гачків 12.

Мал. 45.Ситова рама:

а – загальний вигляд; б – пристрій для кріплення сит; 1,6 – упори; 2 – стінка; 3 – щітка-очисник; 4 – сито; 5 – направляючі; 7, 10 – прокладки ущільнюючі; 8 – прутик вкладний; 9 – зачіп натяжний; 11 – петля; 12 – гачок.

Сита очищаються інерційними щітками 3. У кожній ситовій рамі встановлена одна щітка з двома рядами пучків, ворсини яких спрямовані у протилежні сторони. У робочому положенні щітка одним рядом пучків впирається в сито і під дією сил інерції при коливаннях ситового корпуса може переміщатися тільки в бік пучків, які не торкаються сита. Переміщенню в зворотну сторону перешкоджають протилежно направлені пучки ворси, які у даному циклі руху щітки очищають сито.

Повзуни щітки ковзають по направляючим 5, встановленим у рамах. При зіткненні з упором 1 щітка переключається (перекидається) і починає переміщатися в протилежному напрямку до упора 6.

Приймальний пристрій (мал. 46) встановлено в кожному кузові. Продукт через патрубок 7 надходить у приймальну коробку 6, де за допомогою шарнірно встановлених клапанів 10 рівномірно розподіляється по всій ширині сита верхнього ярусу. Живильна щілина між днищем 9 коробки і кромкою клапана регулюється гвинтом 2. До передньої сторони клапана пригвинчена вертикальна планка, що має два пази для стабілізації величини живильної щілини по всій її довжині. З обох торцевих сторін клапана кріпляться дві планки для регулювання зазору між бічними стінками приймальної коробки і клапаном. При необхідності клапан можна висунути з машини разом з корпусом приймальної коробки через дверцята 3 за допомогою ручки 5. Для зручності обслуговування кожної приймальної коробки на станині машини є знімні дверцята 4 з органічного скла. Ситовіяльна машина обладнана двома випускними пристроями (див. мал. 44): корпусом-збірником 20 для проходових фракцій і камерою 14 для сходових.

Мал. 46. Приймальний пристрій ситовіяльної машини:

1 – планка; 2 – гвинт; 3,4 – дверцята; 5 – ручка; 6 – приймальна коробка; 7 – приймальний патрубок; 8, 10 – клапани; 9 – днище.

Корпус-збірник для проходових фракцій встановлений безпосередньо під ситовим корпусом і складається з двох жорстко з'єднаних між собою корпусів з алюмінієвого листа і профілю. У нижній частині кожного корпуса встановлені два лотки, нахилених у протилежні боки для можливості виведення двох проходових фракцій через випускні патрубки. Над лотками по всій їхній довжині встановлені шарнірні перекидні клапани. Їх поворот навколо осі до упора дозволяє направити проходову фракцію будь-якої ділянки сита в той чи інший лоток. Збірник робить зворотно-поступальний рух у протифазі із ситовим корпусом. При цьому сталеві полози в нижній частині збірника ковзають по поверхні брусків 17, закріплених на станині.

В нижній частині кожної половини ситового корпуса встановлена розподільна коробка для виведення сходових фракцій і направлення їх у камеру сходів, яка розташована в торцевій частині машини і розділена на три канали для виведення сходів кожного ярусу сит. Для можливості об'єднання сходів у камері встановлені два клапани.

Аспіраційні камери над кожним ситовим кузовом приєднані до аспіраційної мережі за допомогою дифузорів 8. В обох дифузорах установлені дросельні клапани для регулювання витрати повітря в камері. Аспіраційні камери по довжині розділені вертикальними перегородками на 16 однакових секцій 7.

Кожна секція має свій регулятор повітряного режиму (мал. 47). Регулятор являє собою дві накладені одна на одну горизонтальні решітки 1 з продовгуватими отворами. Верхня решітка нерухома, а нижня за допомогою регулюючого гвинта 2 переміщається відносно верхньої, відкриваючи або закриваючи отвір. При збігу отворів обох решіток живий перетин стає найбільшим і відповідно збільшується витрата повітря над даною ділянкою сита. На поверхні регулюючого гвинта нанесена риска, вертикальне положення якої відповідає максимальній витраті повітря. Гвинт повертається спеціальним ключем у вигляді плоскої круглої пластини. Гвинт кожної нижньої решітки має пружину стиску. Якщо потягнути голівку гвинта і різко відпустити її, відбувається очищення відповідної решітки від осілого на ній борошняного пилу.

Для аспірації зони приймання і випуску сходових фракцій на торцевих стінках станини закріплені чотири регулюючих клапани (див. мал. 46), що усувають також залягання борошняного пилу на решітках аспіраційних камер. Для візуального контролю і регулювання процесу збагачення, що відбувається на верхньому ярусі сит, бічні стінки і знімні фортки виконані з органічного скла. У відсіку між аспіраційними камерами встановлений світильник. Зверху аспіраційні камери і відсік між ними закриті знімними сталевими кришками.

Мал. 47. Регулятор повітряного режиму аспіраційної секції:

1 – решітка; 2 – регулюючий гвинт; 3 – аспіраційна секція.

Привід ситового корпуса і збірника в зворотно-поступальний рух здійснюється від ексцентрикового коливача, який встановлений на передньому кронштейні ситового корпуса і з'єднаний шатуном зі збірником. Обертання валу коливача передається від електродвигуна 1 (див. мал. 44) через плоскопасову передачу шківу 2 із вантажами-дебалансами. Електродвигун шарнірно закріплений на передньому кронштейні станини. Натяг плоского паса проводиться поворотом плити з електродвигуном навколо осі кронштейна.

Коливач (мал. 48) виконаний у вигляді вала 11 з ексцентриком 4, змонтованим у підшипнику 5. Вал обертається в двох підшипникових опорах 3 і 6. На обох кінцях вала встановлені на шпонках шківи 1, 7 ізвантажами-дебалансами 2, 8. Шків 7 привідний. Корпус підшипникового вузла ексцентрика зв'язаний із шатуном 12 так, що його вісь збігається з віссю ексцентрика. Корпуса підшипникових вузлів 3, 6 болтами прикріплені до кронштейна ситового корпуса.

Станина ситовіяльної машини суцільнометалева зварної конструкції з гнутого профілю, забезпечує достатню міцність кріплення основних вузлів і надає машині обтічну форму.

В залежності від місця в технологічній схемі ситовіяльні машини А1-БСО мають 10 форм виконання, що відрізняються між собою нумерацією сит і кількістю виведених проходових фракцій.

Мал. 48.Коливач:

а - у розрізі; б - у зборі; 1,7 - шківи; 2,8 - вантажі-дебаланси; 3,6 - підшипникові вузли вала; 4 - ексцентрик; 5 - підшипник; 9 - болт кріплення; 10 - плита; 11 - вал; 12 - шатун; 13 - ексцентрик у зборі.

Технологічний процес збагачення здійснюється в такий спосіб (мал. 49). Вихідний продукт І надходить у приймальний пристрій кожного ситового кузова і рівномірно розподіляється по ширині ситових рам верхнього ярусу. Повітря засмоктується з підситового простору, пронизує всі три яруси сит, аерує продукт і надходить в аспіраційну мережу. Сумісний вплив коливань сит і висхідного потоку повітря забезпечує самосортування різнорідних компонентів суміші і послідовне просіювання найбільш щільних часток ендосперму через ситові рами верхнього, середнього і нижнього ярусів, тобто прохід вищележачої рами просіюється на відповідну нижчележачу. Проходові фракції надходять у корпус-збірник, а сходові — у камеру сходів, де формуються відповідно до технологічної схеми і виводяться з машини.

Мал. 49.Технологічна схема ситовіяльної машини А1-БСО:

І - продукт вихідний; ІІ - повітря; III - фракції проходові; IV - фракції сходові.

Характерна риса ведення ситовіяльного процесу полягає в одержанні трьох сходів з кожної ситовіяльної системи, причому верхній схід найвищої зольності, а нижній — найнижчої. В результаті збагачення круподунстових продуктів у ситовіяльних машинах можна максимально одержати з кожного ситового кузова по три сходових фракції IV і чотири проходові ІІІ.

При налагоджуванні машини на холостому ходу необхідно перевірити:

відповідність амплітуди і частоти коливань паспортним даним. Амплітуду коливань регулюють у межах 5...6 мм зміною маси додаткових вантажів. Частоту коливань змінюють при заміні шківа на електродвигуні;

вільне переміщення без зупинок інерційних щіток по направляючим і зміна напрямку їхнього руху на кінцях ситових рам; правильність установки і зажиму ситових рам; якість і рівномірність натягу сит у всіх рамах; наявність і якість змащення в підшипникових вузлах; температуру нагрівання підшипників (не більше 60°С); симетричність установки плоского паса щодо шківа і відсутність його пробуксовки; затягування болтових з'єднань кріплення коливача до кронштейна ситового корпуса; кріплення підвісок і пружини задньої підвіски; зажим ситових ярусів.

При роботі ситовіяльної машини під навантаженням для досягнення оптимальної продуктивності і необхідної ефективності необхідно: забезпечити рівномірну подачу продукту на машину; підібрати номера сит, що відповідають технологічній схемі; відрегулювати повітряний режим відповідно до якості збагачуваного продукту так, щоб він переміщався по ситу злегка "киплячим" рівномірним шаром, без місцевого фонтанування.

Кут напрямку коливань ситового корпуса регулюють зміною кута установки передніх і задніх підвісок (мал. 50) у межах 5...15° до вертикалі. З цією метою послаблюють гайки 4, а осі 3 переміщують у пазах 1 кронштейнів 2. Після установки кут нахилу підвісок повинен бути однаковим. Пружину 5 стиску на задній підвісці встановлюють на заводі так, щоб ситовий корпус не змінював свого положення щодо станини при регулюванні кута напрямку коливань. Тому пружину регулювати не можна. При зміні кута напрямку коливань змінюється швидкість потоку продукту, кількість сходової фракції і відповідно ефективність збагачення.

Якщо в сходах іде багато високоякісного продукту, причини можуть бути наступні: неправильний підбір сит; великий кут нахилу підвісок до вертикалі; несправність у роботі щіток. Попадання нерозсортованої суміші в прохід може бути при прориві сит чи при наявності зазору між ситовими рамами або між рамами і направляючими. В цьому випадку необхідно замінити сита чи усунути виявлені зазори. Якщо прохід і схід містять багато борошнистих часток, необхідно відрегулювати повітряний режим.

При нерівномірній товщині шару продукту на ситі необхідно перевірити: правильність установки клапанів живильника; наявність перекосу підвісок ситового корпуса; натяг сит або тонке регулювання повітряного режиму відповідних секцій.

Мал. 50.Підвіски ситового корпуса машин А1-БСО:

а - підвіска передня; б - підвіска задня; 1 - паз; 2 - кронштейн; 3 - вісь; 4 - гайка; 5 - пружина; 6 - болт.

Відмінною рисою ситовіяльної машини є одноступінчата послідовна триярусна схема збагачення круподунстових продуктів, що забезпечує високу ефективність процесу при великих питомих навантаженнях. У результаті ефективного збагачення жодна фракція не повертається після ситовіяльної машини на повторне збагачення. Це скорочує тривалість ситовіяльного процесу, значно знижує оборот продукту і підсушування його. Можливість регулювання напрямку коливань ситового корпуса поряд з кінематичними параметрами являється діючим чинником підвищення ефективності і продуктивності машини. Конструкція інерційних очисників сприяє відновленню живого перетину сит, вони надійні в роботі.