Устройство для низкотемпературного обезвоживания органических веществ в вакууме

 

Изобретение относится к технологическим процессам обработки веществ и материалов, в частности для сушки органических веществ. В установке для низкотемпературного обезвоживания органических веществ в вакууме, содержащей вакуумную камеру, транспортирующий узел, нагреватель, вакуумную систему, устройство загрузки и выгрузки обрабатываемого продукта, узел транспортирования обрабатываемого продукта выполнен в виде имеющего возможность вращения ротора, лопатки которого размещаются рядами вдоль его оси, причем лопатки ротора и лотки неподвижного статора группами объединены в секции, которые набираются вдоль оси ротора внутри камеры, образуя рабочую зону вакуумной камеры, в верхней части которой размещается узел загрузки, а в нижней - бункер в виде двух усеченных конусов, вставленных вершинами навстречу друг другу, внутри которых размещается смонтированная на приводном валу ротора лопасть крыльчатки узла выгрузки, контур которой повторяет форму внутренней поверхности бункера, при этом привод ротора и лопастей крыльчатки узла выгрузки размещается вне вакуумного объема камеры. Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении надежности устройства, снижении его металлоемкости и повышении производительности. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технологическим процессам обработки веществ и материалов, в частности для сушки органических веществ. Известно устройство для сушки, содержащее камеру и размещенный в ней транспортирующий узел (а.с. N 1695082, кл. F 26 B 5/06, 05.04.91). Недостатком данного устройства является большая металлоемкость и относительно низкая производительность.

Наиболее близким техническим решением по отношению к заявляемому устройству является установка для сушки органических веществ (Патент 2064143 приоритет от 21 июля 1993 г.), содержащая вакуумную камеру с размещенными в ней транспортирующим узлом с ведущими и ведомыми барабанами, нагревательными элементами, узлами загрузки и выгрузки, причем транспортирующий узел выполнен в виде размещенных друг над другом ленточных транспортеров, оси приводных барабанов которых расположены по вертикали в шахматном порядке, а узел разгрузки выполнен в виде ленточного транспортера, расположенного на выходе камеры, и снабжен патрубками с затвором и вакуумным вентилем, а над окном узла загрузки дополнительно размещены вакуумный шлюз с установленным в нем шнеком.

Недостатком данного устройства является относительно низкая надежность и большая металлоемкость конструкции транспортирующего узла, что объясняется необходимостью разместить приводную систему каждого ленточного транспортера внутри вакуумной камеры, ввести в вакуумный объем каркас, несущий барабаны ленточных транспортеров, и дополнительный ленточный транспортер для выгрузки обработанного материала.

Задача, на решение которой направленно заявленное изобретение, заключается в повышении надежности и снижении металлоемкости устройства.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в установке для низкотемпературного обезвоживания органических веществ в вакууме, включающей в себя вакуумную камеру, узел транспортирования обрабатываемого продукта, нагреватель, устройство загрузки и выгрузки обрабатываемого продукта, вакуумную систему, узел транспортирования обрабатываемого продукта выполнен в виде ротора, имеющего возможность вращения, неподвижного статора, на первом из которых расположены ряды лопаток, а второй содержит расположенные между лопатками тарельчатые лотки с отверстиями для просыпания обрабатываемого продукта; ротор и статор выполнены в виде набора отдельных секций, каждая из которых содержит элементы крепления к корпусу, причем часть приводного вала ротора выполнена в виде трубы с возможностью размещения внутри нее нагревателя и с элементами соединения с другой частью приводного вала смежной секции ротора; при этом тарельчатые лотки снабжены трубчатыми полостями, в каждой из которых размещен теплонесущий элемент, а каждый ряд лопаток ротора объединен единым диском, причем высота лопаток равна или меньше зазора между поверхностью тарельчатого лотка и диска, и часть лопаток выполнена с прорезями, которые образуют поверхность в виде грабель; в тоже время узел выгрузки выполнен в виде бункера, поверхность которого образована двумя усеченными конусами, вставленными вершинами навстречу друг другу, внутри которых установлены смонтированные на приводном валу ротора лопасти крыльчатки узла выгрузки, контур которых повторяет форму внутренней поверхности бункера, соединенного через шлюз с конвейером для транспортирования готовой продукции.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволили выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по существующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений, с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства для низкотемпературного обезвоживания органических веществ в вакууме; на фиг. 2 - общий вид секции вакуумной камеры; на фиг. 3 - позиции размещения лопаток ротора в ряду и их профиль; на фиг. 4 - схема движения обрабатываемого продукта по лоткам статора и дискам ротора.

Устройство для низкотемпературного обезвоживания органических веществ в вакууме фиг. 1 содержит вакуумную камеру 1, состоящую из набора герметичных секций 2. В вакуумной камере 1 друг над другом размещаются секции ротора 3, которые несут на себе несколько рядов лопаток 4, объединенных единым диском 33 (фиг. 4). В промежутках между рядами лопаток 4 размещаются тарельчатые, имеющие трубчатые полости 32 и лепестки отверстий 34 (фиг. 4) лотки 5, которые по несколько комплектов объединяются в секции статора 6, неподвижно смонтированные на внутренних поверхностях секции 2 вакуумной камеры 1. Секции ротора 3 соединены между собой и присоединены к приводному валу 7, который герметизируется с помощью уплотнителя 8. Приводной вал 7 смонтирован на подшипниковой опоре 9 и соединен с помощью муфты 10 с приводом ротора 11. Снизу к вакуумной камере 1 присоединяется бункер 12, образованный двумя поверхностями усеченных конусов, вставленных друг навстречу другу своими вершинами. По внутренней поверхности бункера 12 могут скользить имеющие возможность вращаться лопасти 13 узла выгрузки готового продукта. Лопасти 13 насажены на приводной вал 7 и имеют возможность вращаться от единого привода ротора 11.

Сверху вакуумная камера 1 герметизируется крышкой 14. В крышке 14 имеется патрубок 15, к которому присоединяется узел загрузки исходного продукта 16. Узел загрузки может представлять собой герметичную трубопроводную систему, по которой с помощью насоса подается исходный продукт (на фиг. 1 не показан). На бункере 12 в нижней его части смонтирован шлюз 17, под которым располагается конвейер 18. На крышке 14 снаружи размещается патрубок 19 для откачки внутреннего объема вакуумной камеры 1, а внутри монтируется нагреватель 20, элементы которого размещаются в трубчатых полостях 32 (фиг. 4) тарельчатых лотков 5.

Герметичная секция 2 (фиг. 2) вакуумной камеры 1 включает в себя несколько (на фиг. 1 и фиг. 2 показано три) секции ротора 3 и столько же секций статора 6. Секция ротора 3 состоит из выполненного в виде трубы корпуса 21, на котором смонтированы лопатки 4, имеющие различную конфигурацию. В нижней части секции ротора 3 на корпусе 21 монтируется экран 22, на дне которого имеются отверстия 23.

Секция статора 6 закреплена на кронштейнах 24, которые через пружины 25 базируются на опорах 26 секции камеры 2. Тарельчатые лотки 5 статора имеют отверстия, через которые обрабатываемый продукт имеет возможность проваливаться на ниже расположенные тарельчатые лотки 5. Секции ротора 3 через регулировочные прокладки 27 соединяются между собой болтами 28.

Секция камеры 2 имеет фланец 29, с помощью которого отдельные секции камеры 2 герметично соединяются между собой, образуя вакуумную камеру 1.

Каждый ряд лопаток 4 секции ротора 3 (фиг. 3) включает в себя набор смонтированных на едином диске 33 лопаток 4 (на фиг. 4 представлены пять конструкций), отличающиеся высотой собственно скребка (I, III, V, VII), либо выполненных в виде грабель (позиции II, IV, VI, VIII).

Устройство работает следующим образом.

Исходный продукт с помощью системы загрузки 16 через патрубок 15 поступает в верхнюю секцию статора 6. Секции ротора 3 с помощью приводного вала 7 приводятся во вращение. Лопатки 4 секции ротора 3 своими отогнутыми лепестками 30 (фиг. 4), захватывая обрабатываемый продукт 31 на разную глубину, по ходу своего движения перемещают его к отверстиям в тарельчатых лотках 5. В свою очередь лепестки отверстий 34 тарельчатых лотков 5 сгребают обрабатываемый продукт, который оказался на поверхности диска 33 лопаток 4. Вращение ротора позволяет все время перемешивать, разгребать обрабатываемый продукт и перемещать его с верхнего ряда лотков статора к нижним, собирая с помощью лопастей 13 готовый продукт в бункере 12. Обрабатываемый продукт и вся конструкция статора и ротора нагреваются до требуемой рабочей температуры с помощью нагревателя 20, элементы которого размещаются в трубчатых полостях 32 тарельчатых лотков 5. Необходимое разряжение в рабочем объеме вакуумной камеры 1 достигается с помощью откачки ее через патрубок 19. Выгрузка готовой продукции осуществляется через шлюз 17 на конвейер 18.

Благодаря тому, что обработка исходного продукта осуществляется в вакууме при температуре от 55 до 130^oC преимущественно происходит разделение исходного продукта на три составляющие фракции: сухой конечный продукт влажностью от 1% до 55%, технически чистую воду, пригодную для повторного использования и незначительный газообразный выброс. Так из 100 Т жидкого птичьего помета получается 85 м³ технически чистой воды, 14 Т сухого, влажностью 14%, органического удобрения (по составу отличающееся от исходного продукта только процентным содержанием воды) и 1 Т газообразного экологически чистого выхлопа. В связи, с этим установку предлагается квалифицировать, как устройство для низкотемпературного обезвоживания органических веществ в вакууме, в отличии от обычных машин для сушки органических веществ, которые в процессе обработке исходного продукта изменяют его состав.

Формула изобретения

1. Устройство для низкотемпературного обезвоживания органических веществ в вакууме, включающее в себя вакуумную камеру, узел транспортирования обрабатываемого продукта, нагреватель, устройство загрузки и выгрузки обрабатываемого продукта, вакуумную систему, отличающееся тем, что узел транспортирования обрабатываемого продукта выполнен в виде ротора, имеющего возможность вращения, и неподвижного статора, на первом из которых расположены ряды лопаток, а второй содержит расположенные между лопатками тарельчатые лотки с отверстиями для просыпания обрабатываемого продукта.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ротор и статор выполнены в виде набора отдельных секций, каждая из которых содержит элементы крепления к корпусу, причем часть приводного вала ротора выполнена в виде трубы с элементами соединения с другой частью приводного вала смежной секции ротора.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что тарельчатые лотки снабжены трубчатыми полостями, в каждой из которых размещен теплонесущий элемент.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый ряд лопаток ротора объединен единым диском, причем высота лопаток равна или меньше зазора между поверхностью тарельчатого лотка и диска и часть лопаток выполнена с прорезями, которые образуют поверхность в виде грабель.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел выгрузки выполнен в виде бункера, поверхность которого образована двумя усеченными конусами, вставленными вершинами навстречу друг другу, внутри которых установлены смонтированные на приводном валу ротора лопасти крыльчатки узла выгрузки, контур которых повторяет форму внутренней поверхности бункера, соединенного через шлюз с конвейером для транспортирования готовой продукции.

6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что нагреватель размещен внутри приводного вала ротора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4