1.2 Изучение работы и оборудования подготовительного отделения мельницы

Цель, подготовка и порядок ведения лабораторной работы

1. Определить состав и структуру технологического оборудования подготовительного отделения мельницы.

2. Знать основные свойства сельхозпродукции, как объекта обработки.

3. Знать классификацию, назначение, устройство, принцип действия и режимы работы технологического оборудования подготовительного отделения.

Порядок проведения работы

1. Изучить классификацию технологического оборудования подготовительного отделения мельницы.

2. Изучить требования, предъявляемые к оборудованию подготовительного отделения.

3. Изучить устройство и принцип действия оборудования подготовительного отделения.

4. Произвести замеры и технологические расчеты дискового триера.

5. Оформить отчет по работе

Теоретическая часть

1. Классификация и принцип действия технологического оборудования подготовительного отделения мельницы

Мельница представляет собой сложное инженерное сооружение. Все процессы в мельнице полностью механизированы и выполняются посредствам различных машин. Оборудование мельницы включает:

- технологическое оборудование подготовительного отделения;

- технологическое оборудование размольного отделения;

- транспортное оборудование;

- аспирационное оборудование.

При подготовке зерна к размолу необходимо выполнять следующие операции:

• очистить зерно от посторонних примесей,

• очистить поверхность зерна от пыли и прочих загрязнений,

• провести холодное кондиционирование зерна путем увлажне­ния и выдержки его в закромах.

Для каждой из этих операций существует специальное оборудо­вание. Описание оборудования подготовительного отделения мель­ницы проведем в соответствии с технологической схемой подгото­вительного отделения.

Закрома для зерна могут быть изготовлены из досок, из металли­ческих листов или же из бетона, в зависимости от конструкции мель­ницы и местных условий. Обычно они устраиваются квадратного сечения размером 2x2 м или 1,5x1,5 м, а высотой на один или два этажа мельницы, в зависимости от требуемой емкости.

Например, если требуется иметь закром для неочищенного зер­на на 10 т, то его емкость должна равняться около 16 м³, т.к. в 1 м³ помещается примерно 750 кг зерна.

Следовательно, если принять сечение закрома 2х2 = 4 м², то его высота составит 16: 4 =4 м.

Вес остальное технологическое оборудование подготовительно­го отделения подбирают, исходя из его производительности. С этой целью вначале определяют часовую производительность мельницы, т.к. в технической характеристике машин и аппаратов обычно при­водится их часовая производительность.

Воздушно-ситовой сепаратор служит для удаления из зерновой массы крупных, мелких и легких примесей. Легкие примеси удаля­ются воздушным потоком, при продувании струи зерна на входе его в сепаратор и на выходе из него, или же только на выходе. Для выде­ления примесей, отличающихся по размерам (крупных и мелких) служат пробивные сита (решета), с отверстиями круглой или же про­долговатой формы. Характеристика этих сит приведена в отдельной таблице, в приложениях. Длина продолговатых отверстий зависит от ширины их: если их ширина не более 2,0 мм, то длина равна 20 мм, а затем увеличивается до 25; 30 мм и более.

На решетном полотне отверстия располагаются в шахматном по­рядке, как показано на рисунке 1.4, чтобы повысить вероятность просеи­вания.

Принципиальная схема сепарирования зерна на ситах приведена на рисунке 1.5. Сита устанавливаются с некоторым наклоном от входа к выходу, а ситовой кузов сепаратора совершает колебательное дви­жение, поэтому зерновой поток движется по ситу. Частицы, размер которых больше величины отверстий, остаются на сите и в конце сходят с него. Таким образом, на верхнем сите удаляют крупные примеси. Зерно вместе с мелкими примесями проходит сквозь от­верстия этого сита и поступает на нижнее сито, отверстия которого подобраны так, чтобы сквозь них проходили мелкие примеси, а зерно шло сходом.

Схема воздушно-ситового сепаратора приведена на рисунке 1.6. Если в его конструкции имеется три сита, то первое из них — при­емное имеет очень крупные от­верстия, обычно круглые диамет­ром 12… 16 мм; оно служит для от­бора наиболее крупных — грубых примесей.

Рисунок 1.6. Схема воздушно-ситового сепаратора: 1 и 4 – зерно; 2,3,5 и 6 – грубые, мелкие, крупные и легкие примеси (соответственно)

На верхнем — сортировоч­ном сите сита устанавливают с круглыми отверстиями диамет­ром 5…7 мм или же с продолго­ватыми шириной 2,5…2,8 мм; на нижнем — подсевном сите круг­лые отверстия имеют размер 1,5…2,0 мм или же продолгова­тые 1,5х20..1,7х20.

Скорость воздушного потока в современных конструкциях се­параторов регулируется, ее подбирают такой, чтобы хорошо выделялись легкие примеси, но не уно­силось зерно.

Для отбора из зерна коротких и длинных примесей применяют особые сепараторы — триеры. Их рабочим органом служит ячеистая поверхность, т.е. поверхность с углублениями круглой или трапеце­идальной формы.

Триеры по конструктивному исполнению основных рабочих органов подразделяют на две группы: цилиндрические и дисковые. Наиболее широкое применение на зерноперерабатывающих предприятиях получили дисковые триеры, которые имеют большую производительность при меньших габаритах к отличаются более высокой технологической эффективностью.

Цилиндрические триеры в зависимости от величины окружной скорости разделяют на тихоходные (υ = 0,3…0,5 м/с) и быстроходные (υ = 1,2…1,5 м/с). Тихоходные триеры выпускают с наружным сетчатым цилиндром и без него. Первые применяют для очистки зерна от коротких и длинных примесей и его сортирования по толщине, вторые — главным образом, для контроля отходов. Быстроходные цилиндрические триеры используют для очистки зерна от коротких и длинных примесей, а также для сортирования семян. Зерно в машину поступает в начале цилиндра, а в некоторых конструкциях — по всей длине. Часто эти триеры снабжают ворошильным механизмом.

Принцип работы цилиндрического триера показан на рисунке 1.7. Здесь приведен поперечный разрез цилиндрического триера, стрелкой указано направление его вращения.

Рисунок 1.7. Принцип работы цилиндрического триера: 1 – корпус; 2 – ковш; 3 – шнек; 4 и 5 – короткие и длинные частицы (соответственно)

Зерновая масса поступает в ци­линдр, и ее частицы попадают в ячеи. Цилиндр вращается, и при подъеме его длинные частицы выпадают раньше, а короткие поднимаются выше и выпа­дают из ячеи позже. Нa этом и основано их разделение: длинные частицы ос­таются в цилиндре, а короткие попада­ют в специальный ковш, установлен­ный внутри цилиндра триера. Ковш ус­тановлен так, что его положение мож­но регулировать и добиваться полного выделения коротких частиц, присут­ствующих в данной партии зерна. Внутри ковша находится шнек, посред­ством которого короткие частицы вы­водят из машины, а длинные идут схо­дом с внутренней поверхности цилин­дра.

Если размер ячейки подобран так, чтобы отбирать короткие примеси, то этот триер называется куколеотборник, если же триер предназначен для удаления длинных примесей, то он называется овсюгоотборник. Вполне понятно, что вместе с семенами куколя — сорного ядови­того растения выделяются и частицы битого зерна и другие приме­си, а вместе с семенами овсюга — также семена ячменя и т.п.

На рисунке 1.8 приведен триер другой конструкции — дисковый. Дисковые триеры выпускают однороторными. Для сокращения занимаемой производственной площади их комбинируют в двух- и четырехроторные агрегаты, включающие триеры для отбора длинных и коротких примесей. Дисковые триеры для выделения коротких примесей снабжают контрольными дисками.

Отличительная особенность процесса сепарирования в триерах — его высокая эффективность и сравнительно небольшая удельная производительность. Например, в дисковых триерах устойчивая эффективность выделения коротких фракций достигает 95%, а в цилиндрических — 85-90%.

Рисунок 1.8. Дисковый триер: а – общий вид; б – диск с ячеями

В некоторых партиях зерна встречается очень неприятная при­месь — мелкие камешки (галька), размеры которых мало отличают­ся от размера зерна. Поэтому от них не удается освободить зерновую массу ни на воздушно-сито­вом сепараторе, ни на триере. А при измельчении зерна вместе с галькой мука получается «с хрус­том», что делает ее совершенно не­пригодной для употребления. Для отбора этой примеси используют особые машины – камнеотделители или, попросту, камнеотборники.

На рисунке 1.9 приведена схема камнеотделительной машины.

Рисунок 1.9. Схема камнеотделительной машины: 1 – зерно; 2 – галька; 3 – воздух

Рабочим органом се служит сет­чатая поверхность (дека), установленная наклонно. Зерно поступает на эту поверхность и вследствие ее колебательного движения распределяется по ней и перемещается. Снизу вентилятором подается воздух, струя которого пронизывает зерно; скорость его регулируют так, чтобы только рыхлить слой зерна. Благодаря этому тяжелые части­цы – галька, кусочки стекла и других немагнитных предметов пере­мещаются вниз и контактируют с рабочей поверхностью деки камнеотборника, а менее плотное зерно перемещается в верхний слой, «всплывает». Поэтому зерно скатывается под уклон, а галька движет­ся по рабочей поверхности вверх. Такая конструкция камнеотборника обеспечивает практически полное выделение гальки из зерна.

Некоторые конструкции мини-мельниц снабжены этой машиной, причем, несмотря на небольшие ее размеры, она работает с хорошим технологическим эффектом.

Для выделения из зерновой массы различных магнитных приме­сей применяют магнитные аппараты различной конструкции. Чаще применяют аппараты с дугами постоянных магнитов, но есть и элек­тромагнитные аппараты.

Для очистки поверхности зерна от загрязнений используют обо­ечные и щеточные машины. Их устройство показано на рисунках 1.10 и 1.11.

Рисунок 1.10. Схема обоечной машины с абразивным цилиндром

В горизонтальной обоечной машине (рис. 1.10) внутри цилиндри­ческого корпуса установлен на валу бичевой барабан из стальных пластин. Внутренняя поверхность цилиндра у обоечной машины мо­жет быть залита наждачной массой специального состава или же это — гладкая поверхность из стального лис­та, в последних конструкциях применяют также плотную сетку осо­бого плетения из стальной проволоки.

У щеточной машины для зерна (рис. 1.11) вместо бичей имеются щетки, которые эффективно очищают поверхность зерна от пыли.

Зерно поступает внутрь бичевого корпуса машины, отбра­сывается бичами или щетками к поверхности цилиндра. В ре­зультате такого воздействия зерно очищается вследствие удара, трения о поверхность корпуса машины и взаимного трения зерен. Образовавшаяся пыль и мелкие частицы отсло­ившихся оболочек зерна уда­ляются воздушным потоком в аспирационную магистраль.

При обработке зерна в этих машинах не­которые зерна могут дробиться: в особен­ности это наблюдается в наждачной обоеч­ной машине, тем более при обработке су­хого зерна, до его увлажнения. При регу­лировке режима работы машины устанав­ливают расстояние бичей и их наклон так, чтобы количество битых зерен не превыша­ло 2 % от общей массы зерна.

После обоечных и щеточных машин ре­комендуется устанавливать воздушно-си­товой сепаратор или хотя бы аспиратор.

Схема простейшего аспиратора (аспирационной колонки) приведена на рисунке 1.12.

В этой аспирационной колонке зерно при движении сверху вниз пересыпается с одной наклонной плоскости на другую, которые располагаются противоположно в шахматном порядке. При этом слой зерна постоянно перемешивается и продувается струей воздуха из вентилятора. Скорость воздуха можно регулировать посредствам зас­лонки, чтобы эффективно удалять легкие примеси.

Такой комплект машин обеспечивает удовлетворительную очи­стку зерновой массы от примесей и обработку поверхности зерна.

Для увлажнения зерна в дозированном варианте используется специальное оборудование. Схема наиболее простого увлажнительного аппарата приведена на рисунке 1.13.

Рисунок 1.13. Схема увлажнительного аппарата: 1 – лопасти; 2 – ковши; 3 – шнек; 4 – зерно; 5 – емкость для воды; 6 – патрубок подачи воды в зерно

Основной рабочий орган его выполнен в виде лопастного колеса, которое вращается под действием падающего зерна из подводящего самотека, затем зерно попадает в расположенный ниже шнек. На боковой поверхности колеса закреплены ковшики, которые при вращении колеса переходят через емкость с водой, зах­ватывают ее и выливают в шнек, на слой зерна. Здесь зерно переме­шивается с водой, чтобы все зерна равномерно увлажнились; для это­го длина шнека должна быть не менее 2 м. Количество подаваемой воды связано с массой поступающего зерна, т.к. вращение колеса ускоряется или замедляется при изменении его потока, Однако сте­пень увлажнения остается неизменной, т.к. процентное соотношение между массой зерна и массой воды сохраняется на установлен­ном уровне.

Исключительно важное значение для высокой эффективности процесса холодного кондиционирования зерна имеет точная дози­ровка воды, в зависимости от исходной характеристики партии. По­этому контроль работы замочки или любого другого увлажнитель­ного аппарата следует повторять регулярно.

Существует несколько различных конструкций увлажнительных аппаратов, но почти все они рассчитаны на высокую производитель­ность и поэтому для малых мельниц непригодны.

В крайнем случае, воду можно подавать тонкой струйкой непо­средственно в зерновой шнек (лучше через насадку в виде душа). Но в этом случае требуется особенно тщательная регулировка и по­стоянный контроль.

2 Характеристика триерной поверхности

В современной практике очистки зерна используют два вида поверхностей: цилиндрические с внутренней ячеистой поверхностью и плоские диски с ячеистой поверхностью на двух сторонах. Поверхности цилиндрических триеров выполняют стальными штампованными с последующей вальцовкой и свариванием в цилиндр, дисковых — литыми из серого чугуна СЧ 15…32 с присадками для повышения износостойкости. Форма и размеры штампованных ячеек, их расположение и толщина листов регламентируются стандартом.

Рабочим размером ячейки (рис. 1.14) служит диаметр d, подбираемый в зависимости от компонентов сепарируемой смеси зерна (стандарт предусматривает ячейки диаметром от 1,6 до 12,5 мм). Остальные размеры ячейки, определяющие ее форму (диаметр дна d ₁, глубина h и h₀, радиусы R и r), подбирают в зависимости от номинального диаметра d. Существенное значение в рабочем процессе цилиндрического триера имеет положение стенки ДД₁ ячейки, с которой частица выпадает в приемный желоб. Ее положение определяется углом δ, в современных ячеистых поверхностях этот угол приближается к нулю с целью упрощения технологии изготовления цилиндра.

Рисунок 1.14. Форма и расположение ячей на поверхности цилиндрического триера

Эффективность работы ячеистых поверхностей зависит от частоты ячеек на единице площади и порядка расположения ячеек. Наиболее рациональное расположение — шахматное, когда каждая ячейка размещена в центре правильного шестиугольника, а в вершинах находятся центры смежных ячеек. В этом случае число ячеек на 1 м² поверхности определяют по следующей зависимости (М. Н. Летошнев):

, (1.2.1)

где t – шаг расположения ячеек, определяемый как

. (1.2.2)

Штампованные стальные листы для триеров вальцуют на специальных приспособлениях (позволяющих сохранить правильную геометрию), затем сваривают в цилиндр.

Основные параметры цилиндрической поверхности с ячейками, определяющими ее производительность и эффективность, - это диаметр цилиндра, его длина, размеры и форма ячеек (табл. 1.4).

Таблица 1.4

Размеры ячеек цилиндрических триеров

В дисковом триере ячейки расположены на литых дисках. Наиболее распространенные две формы ячеек (рис. 1.15): с плоским дном – форма III для овальных зерен и полукруглым дном – формы I, II для шаровидных зерен. Рабочий размер ячейки – длина l. Предусмотрено три типоразмера дисков по диаметру: 380; 460 и 630 мм. Наружный диаметр дисков триеров 630 мм, внутренний – 380 мм, шаг дисков на валу 64,5 мм.

Рисунок 1.15. Ячейки дискового триера: а – форма I; б – форма II; в – форма III

Число дисков определяет производительность триера. Ячейки на дисках располагают по концентрическим окружностям. Расположение ячеек разной формы и их размеры приведены в таблице 1.5, а характеристика дисков как унифицированных элементов — в таблице 1.6.

Таблица 1.5