Wpływ wielkości i kształtu nasion na wydajność dozownika

Komentarze

Transkrypt

Wpływ wielkości i kształtu nasion na wydajność dozownika
ARTYKUŁ NAUKOWY RECENZOWANY
.pl
Henryk KONOPKO, Rozalia MIERZYŃSKA
Zakład Techniki Rolno – Spożywczej
Politechnika Białostocka
Streszczenie
lin
Wpływ wielkości i kształtu nasion na wydajność dozownika wibracyjnego
.w
m.
tu.
ko
sza
Przedstawione w pracy wyniki badań dozownika wibracyjnego wykazują, że nie tylko wielkość dozowanych nasion, ale również ich kształt, mają duży wpływ na jego wydajność. Istotny jest również wpływ kształtu rynny na
ten parametr dozownika.
Słowa kluczowe: wydajność dozowania, kształt nasion, wielkość nasion
The influence of seeds size and shape on the efficiency of a vibrating feeder
Summary
Results presented in the study of investigation a vibrating feeder show that not only the size of the dosed seeds
has considerable influence on its efficiency but also its shape. Significance is also the influence of the gutter shape
on this feeder parameter.
Key words: feeding efficiency, seeds shape, seeds size
Wstęp
Podstawowym elementem układu napędowego przenośnika
jest wibrator elektromagnetyczny, który wywołuje drgania
rynny (6), połączonej z wibratorem za pomocą ramy (2).
Układ dozowania surowca składa się z leja zasypowego (3),
osadzonego za pomocą obejmy mocującej (5) na prowadnicy (4) oraz rynny transportującej. Obejma ma możliwość
przesuwania się po prowadnicy, dzięki czemu możliwe jest
regulowanie szczeliny między lejem zasypowym a rynną
przenośnika. Układ sterowania (7) przenośnika umożliwia
włączenie i wyłączenie dozownika oraz zmianę częstotliwości drgań wibratora.
ips
Przy wytwarzaniu różnego rodzaju produktów złożonych
z wielu składników, ważnym czynnikiem, mającym wpływ
na ich jakość, jest prawidłowy procentowy ich udział. Właściwe, założone w opracowanej technologii, udziały komponentów otrzymuje się przez ich prawidłowe dozowanie.
Dozownik powinien zatem spełniać jednocześnie funkcje
podawania i dozowania składników.
wowych układów: napędowego, dozowania surowca i sterującego.
ww
w.
Dozowanie materiałów może być objętościowe (potrzebną
w procesie ilość materiału określa się jego objętością) lub
masowe (wymaganą ilość materiału określa się masą). Stąd
wynika podstawowy podział dozowników na: objętościowe,
ważące i w niektórych przypadkach objętościowo–ważące,
które mogą działać cyklicznie lub w sposób ciągły (Goździecki, Świątkiewicz 1979). Metoda objętościowa jest dogodna tylko do dozowania materiałów niemających skłonności do zbrylania się. Dozowanie materiałów na podstawie ich
masy jest bardziej dokładne, ale konstrukcja dozujących
urządzeń wagowych jest bardziej skomplikowana.
bra
no
z
Objętościowe dozowniki materiałów sypkich można podzielić na: cięgnowe, obrotowe i drgające. Wśród tych ostatnich
można wyróżnić: wstrząsowe, wibracyjne i tłokowe. Najbardziej rozpowszechnione w tej grupie dozowniki wibracyjne są również wykorzystywane w badaniach laboratoryjnych. Po przeprowadzeniu analizy dostępnych danych
literaturowych stwierdzono, że brak jest informacji o wpływie wielkości cząstek oraz ich kształtu na wydajność dozowników wibracyjnych. Stąd też celem pracy było określenie wpływu kształtu i wielkości nasion na wydajność
dozownika wibracyjnego.
Rys. 1. Dozownik wibracyjny „Laborette 24” firmy FRITSCH: 1 – zespół napędowy przenośnika, 2 – element mocujący rynnę, 3 – lej zasypowy, 4 – prowadnica, 5 – obejma mocująca lej zasypowy, 6 – rynna, 7 – układ sterujący
[www.fritsch.com].
Przedmiotem badań był wibracyjny dozownik rynnowy
Laborette 24 firmy Fritsch. Budowę tego dozownika przedstawiono na rysunku 1. Składa się on z następujących podsta-
Dozowany materiał sypki umieszczany jest w leju zasypowym, a następnie poprzez szczelinę wypływa na rynnę.
Wibrator wywołuje ruch posuwisto–zwrotny rynny trans-
po
Charakterystyka obiektu badań
Fig. 1. Vibratig Fedder „Laborette 24” FRITSCH company [www.fritsch.com]:
1 – feeder motive unit, 2 – element fixing of trough, 3 – hopper, 4 – runner,
5 – clasp grappling of hopper, 6 – trough, 7 – controlling arrangement.
Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego 3/4–2012(3)
25
Henryk KONOPKO, Rozalia MIERZYŃSKA
Podstawowe parametry pracy dozownika
Pomiar częstotliwości drgań rynny dozownika był dokonywany metodą wzrokową przy pomocy strojenia lampy
błyskowej stroboskopowej SB–05 ZSE. Wyznaczona w ten
sposób maksymalna częstotliwość drgań n rynny dozownika wynosiła 50 Hz.
Badania wpływu kształtu wyselekcjonowanych w ten sposób nasion na wydajność dozownika przeprowadzono dla
różnych wartości szczelin (4, 5, 6 i 7 mm) i dwóch profilach
rynien: prostokątnym i trójkątnym. Wydajność dozownika
określano w ten sam sposób jak w przypadku badań wpływu wielkości nasion na wydajność dozownika.
.w
m.
tu.
ko
sza
Pomiar amplitudy drgań A rynny dozownika wykonano
wykorzystując nieruchomą bazę. Dostawiono do niej rynnę
dozownika i uruchomiono go przy ustawieniu maksymalnej
wydajności. Rynna dozownika odskoczyła na odległość,
którą można przyjąć, jako amplitudę drgań. Przy pomocy
szczelinomierza zmierzono powstałą przy odskoku rynny
szczelinę, która wyniosła 0,6 mm i została przyjęta jako
amplituda drgań A dozownika.
.pl
Metodyka badań
nej ich wilgotności. Wynosiły one: dla owsa 1050 kgm–3 (Pabis 1982), dla soczewicy 1445 kgm–3 (Amin, Hossain 2004) i
dla wyki 1320 kgm–3 (Yalcin, Ozarslan 2004). Zgodnie z
przyjętą metodyką wybrano frakcje, których masy 100 nasion były równe: dla owsa 3,182 g, dla soczewicy 4,417 g i
dla wyki 4,106 g. Nasiona tych frakcji miały średnie objętości
wynoszące: dla owsa 30,3 mm3, dla soczewicy 30,5 mm3 i dla
wyki 31,1 mm3. Były więc bardzo zbliżone.
lin
portującej za pomocą ramy. Ruchy rynny powodują przemieszczanie się wzdłuż niej materiału.
Wyniki badań
Wpływ wielkości nasion na wydajność dozownika wibracyjnego przedstawiono na rysunkach 2, 3, 4 i 5.
Metodyka badania wpływu wielkości i kształtu nasion
na wydajność dozownika wibracyjnego
Badania wpływu wielkości nasion na wydajność dozownika
przeprowadzono dla nasion o kształcie zbliżonym do kuli
i różnych średnicach. Wszystkie rodzaje nasion poddano
analizie sitowej (sita o oczkach: 0,64; 0,80; 1,00; 1,25; 1,6
i 2,00 mm), aby podzielić je na frakcje i wyróżnić frakcje dominujące, które następnie poddane zostaną badaniom. Na podstawie tej analizy, do badań wybrano nasiona: maku o średniej
wartości średnicy zastępczej 0,9 i 1,125 mm oraz rzepy
o średniej wartości średnicy zastępczej 1,125; 1,425 i 1,8 mm.
ips
Badania przeprowadzono dla szczelin 2, 3 i 4 mm i maksymalnej częstotliwości drgań rynny dozownika. Zastosowano
dwa rodzaje rynien: o profilu prostokątnym i trójkątnym.
Fig. 2. Dependence of efficiency Qśr of feeder with triangular trough for
poppy seeds on slit width s and equivalent seeds diameter dz.
ww
w.
Dla wymienionych powyżej wymiarów szczeliny i frakcji
nasion wyznaczano wydajność dozownika Q gmin–1 w ten
sposób, że po czasie pracy dozownika wynoszącym 1 minutę,
dozowaną ilość nasion ważono na wadze laboratoryjnej
Radwag WPE 300, o zakresie pomiarowym od 0,2 g do 300 g
i dokładności pomiaru 0,01 g (http://www.radwag.pl/).
Rys. 2. Zależność wydajności Qśr dozownika z rynną trójkątną dla nasion
maku od szerokości szczeliny s i zastępczej średnicy nasion dz.
bra
no
z
Badanie wpływu kształtu nasion na wydajność dozownika
odbyło się dla nasion o różnym kształcie, ale o bardzo zbliżonej objętości. Zastosowano tu opis kształtu nasion przez ich
porównanie do brył (Frączek, Wróbel 2006). Do badań wybrano nasiona o kształcie zbliżonym do kuli (wyka), nasiona
o kształcie zbliżonym do elipsoidy obrotowej wydłużonej
(owies) i nasiona o kształcie zbliżonym do elipsoidy obrotowej spłaszczonej (soczewica). W suszarce laboratoryjnej
Radwag WPE 300S, o maksymalnej naważce materiału 300 g
i dokładności pomiaru wilgotności 0,1%, zmierzono wilgotność nasion, która wyniosła około: dla owsa 16%, dla soczewicy 13% i dla wyki 15% (http:/www.radwag.pl).
po
Następnie nasiona poddano analizie sitowej (sita o oczkach
2,5; 3,15; 4 i 5 mm) i podzielono w ten sposób na frakcje. Do
badań wybrano takie frakcje poszczególnych gatunków nasion, w których nasiona mają zbliżone objętości. Objętości
średnie poszczególnych frakcji, wszystkich trzech gatunków
nasion, obliczono na podstawie znajomości masy 100 nasion
oraz ich gęstości. Gęstości fizyczne nasion określono na podstawie danych literaturowych, z uwzględnieniem wyznaczo-
26
Rys. 3. Zależność wydajności Qśr dozownika z rynną prostokątną dla nasion
maku od szerokości szczeliny s i zastępczej średnicy nasion dz.
Fig. 3. Dependence of efficiency Qśr of feeder with rectangular trough for
poppy seeds on slit width s and equivalent seeds diameter dz.
Wyniki badań dla nasion maku wykazują, że zmiana średnicy nasion o około 0,2 mm (około 20%) powoduje nieznaczne (<25% w przypadku rynny o profilu trójkątnym
i <10% w przypadku rynny o profilu prostokątnym) zwiększenie wydajności dozownika. Znacznie większy jest wpływ
szerokości szczeliny na wydajność dozownika. Dwukrotne
jej zwiększenie powoduje około czterokrotne zwiększenie
wydajności. Podobne zależności zaobserwowano dla nasion rzepy (rys. 4 i 5).
Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego 3/4–2012(3)
.w
m.
tu.
ko
sza
lin
.pl
ARTYKUŁ NAUKOWY RECENZOWANY
Rys. 4. Zależność wydajności Qśr dozownika z rynną trójkątną dla nasion
rzepy od szerokości szczeliny s i zastępczej średnicy nasion dz.
Rys. 7. Zależność wydajności Qśr dozownika z rynną prostokątną dla nasion
owsa, soczewicy i wyki od szerokości szczeliny s.
Fig. 4. Dependence of efficiency Qśr of feeder with triangular trough for
turnip seeds on slit width s and equivalent seeds diameter dz.
Fig. 7. Dependence of efficiency Qśr of feeder with rectangular trough for oat,
lentil and vetch seeds on slit width s.
Z zależności zaprezentowanych na rysunkach 6 i 7 wynika,
że nastąpiło znaczne obniżenie wydajności dozownika dla
nasion owsa w porównaniu z nasionami okrągłymi (wyka)
oraz o kształcie spłaszczonej elipsoidy obrotowej (soczewica)
o tej samej objętości. Wynika to najprawdopodobniej z zaobserwowanego zachowania się niektórych nasion. Ustawiają
się one prostopadle do kierunku ruchu pozostałych nasion
i blokują ich ruch.
Wnioski
Rys. 5. Zależność wydajności Qśr dozownika z rynną prostokątną dla nasion
rzepy od szerokości szczeliny s i zastępczej średnicy nasion dz.
ips
Fig. 5. Dependence of efficiency Qśr of feeder with rectangular trough for
poppy seeds on slit width s and equivalent seeds diameter dz.
1. Wydajność dozownika wibracyjnego Laborette 24 firmy
FRITSCH jest zależna od profilu zastosowanej rynny.
Większą wydajność dozownika zapewnia rynna o prostokątnym zarysie przekroju poprzecznego.
2. Wielkość nasion ma znaczący wpływ na wydajność
badanego dozownika wibracyjnego. W przypadku zastosowania tej samej szerokości szczeliny roboczej pomiędzy
krawędzią leja zasypowego i powierzchnią rynny, podczas
dozowania nasion o kształcie zbliżonym do kuli, a różnej
wielkości, wraz ze wzrostem rozmiarów nasion wydajność
zmniejsza się.
3. Stwierdzono, że spośród nasion różnego kształtu, ale
takiej samej objętości, największą wydajność uzyskano dla
nasion o kształcie zbliżonym do kuli. Nasiona o kształcie
spłaszczonej elipsoidy obrotowej, a w jeszcze większym
stopniu o kształcie zbliżonym do elipsoidy wydłużonej, są
dozowane z mniejszą wydajnością.
w.
W przypadku tego surowca uzyskano wyraźnie większy
wzrost wydajności dozownika przy zwiększaniu szczeliny
między krawędzią leja zsypowego i rynny. Wynika to
przede wszystkim z większego zróżnicowania wielkości
nasion rzepy w porównaniu z nasionami maku.
bra
no
z
ww
Wyniki badań wpływu kształtu nasion na wydajność dozownika wibracyjnego przedstawiono na rysunkach 6 i 7.
Rys. 6. Zależność wydajności Qśr dozownika z rynną trójkątną dla nasion
owsa, soczewicy i wyki od szerokości szczeliny s.
po
Fig. 6. Dependence of efficiency Qśr of feeder with triangular trough for oat,
lentil and vetch seeds on slit width s.
Henryk Konopko
Politechnika Białostocka
Zakład Techniki Rolno–Spożywczej
[email protected]
Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego 3/4–2012(3)
Literatura
1. Amin M.N., Hossain MA., Roy K.C. 2004. Effects of moisture kontent on some physical properties of gentil seeds.
Journal of Food Engineering, 65, 1, 83–87.
2. Frączek J., Wróbel M. 2006. Metodyczne aspekty oceny
kształtu nasion. Inżynieria Rolnicza, 12 (87), 155–163.
3. Goździecki M., Świątkiewicz H. 197. Przenośniki. WNT,
Warszawa.
4. Pabis S. 1982. Teoria konwekcyjnego suszenia produktów
rolniczych. PWRiL, Warszawa.
5. Yalçın I, Özarslan C. 2004. Physical properties of vetch seed.
Biosystems Engineering, 88, 4, 507–512.
6. http://www.fritsch.com [data dostępu 11.01.2012 r.]
7. http://www.radwag.pl/ [data dostępu 11.01.2012 r.]
27
po
bra
no
z
ww
w.
ips
.w
m.
tu.
ko
sza
lin
.pl
Henryk KONOPKO, Rozalia MIERZYŃSKA
28
Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego 3/4–2012(3)

Podobne dokumenty