Машина для снижения влагосодержания сапропеля

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в машинах для обезвоживания и снижения влагосодержания сапропелей коллоидной структуры. Машина включает загрузочное приспособление для подачи сапропеля, разгрузочное приспособление, технологический аппарат для отвода воды из сапропелевой массы, состоящий из замкнутой в вертикальной плоскости на приводном и натяжном барабанах гибкой ленты с буртиками по ее краям, над верхней ветвью которой установлены водоотделители, каждый из которых выполнен в виде бесконечной гибкой ленты, замкнутой на двух барабанах, на наружной поверхности ленты закреплен слой пористого материала с незамкнутой капиллярной структурой. Корпуса подшипников осей барабанов размещены с возможностью смещения в направляющих и снабжены нажимными приспособлениями винтового типа, каждый водоотделитель снабжен полым перфорированным отжимным роликом, размещенным на конце шарнирно установленного рычага, подпружиненного к направляющим барабана водоотделителя, с возможностью вращения и взаимодействия с отсасывающим слоем гибкой ленты водоотделителя в зоне огибания ею барабана. Под отжимным роликом размещен наклонный желоб для отвода воды, а верхняя ветвь ленты в зоне размещения каждого барабана водоотделителя размещена с возможностью прогиба с охватом этого барабана снизу. Загрузочное приспособление снабжено щелевым дозатором для подачи через него сапропеля и его размещения по ширине ленты, верхняя и нижняя ветви гибкой ленты, выполненной из теплостойкого теплопроводящего материала с наклеенными на ленту буртиками, размещены между продольными вертикальными стенками с возможностью взаимодействия с ними своими боковыми кромками и опираются своими нижними сторонами на продольно размещенные брусья, закрепленные на поперечинах, соединяющих вертикальные стенки. Под нижними барабанами водоотделителей брусья под верхней ветвью ленты размещены с просветами, а их верхние кромки со стороны просветов скошены вниз и имеют криволинейную форму с выпуклостью вверх. Одна из вертикальных стенок со стороны приводного барабана снабжена патрубком с возможностью подачи через него нагретого воздуха и его канализации между верхней и нижней ветвями гибкой ленты в сторону натяжного барабана, а щелевой дозатор снабжен нагревательным приспособлением. Оси обоих барабанов каждого водоотделителя размещены по нормали к плоскости гибкой ленты с буртиками, корпуса подшипников нижнего барабана закреплены на подвижной раме неподвижно, а корпуса подшипников верхнего барабана - с возможностью смещения вдоль рамы относительно закрепленных на ней направляющих. Нижний и верхний барабаны кинематически связаны между собой винтовой стяжкой, а подвижная рама размещена с возможностью смещения относительно направляющих, закрепленных на станине машины. Коэффициент упругого удлинения гибкой ленты водоотделителей больше коэффициента линейного расширения слоя пористого материала незамкнутой капиллярной структуры в его водонасыщенном состоянии. Изобретение позволяет повысить эффективность обезвоживания сапропеля при низкой энергоемкости процесса его переработки в технологической цепочке добыча - обезвоживание - сушка, а также снизить трудоемкость эксплуатации машины и материалоемкость. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к машинам для снижения влагосодержания сапропеля и может быть использовано для снижения влагосодержания сапропелей коллоидной структуры перед их сушкой или переработкой.

Известна машина для обезвоживания сапропеля (прототип), включающая загрузочное приспособление для подачи сапропеля под давлением, разгрузочное приспособление, технологический аппарат для отвода воды из сапропелевой массы, состоящий из замкнутой на приводном и натяжном барабанах гибкой ленты с буртиками по ее краям, над верхней ветвью которой установлены с возможностью вращения и взаимодействия с ней обезвоживающие барабаны с возможностью их вращения с окружной скоростью равной линейной скорости гибкой ленты, наружная цилиндрическая поверхность обезвоживающих барабанов покрыта обезвоживающим слоем, а корпуса подшипников их осей размещены с возможностью смещения в направляющих, ориентированных нормально к плоскости ленты, и снабжены нажимными приспособлениями, каждый обезвоживающий барабан установлен совместно с полым перфорированным отжимным роликом, размещенным на конце шарнирно установленного рычага, подпружиненного к направляющим обезвоживающего барабана, с возможностью вращения и взаимодействия с цилиндрической поверхностью обезвоживающего барабана, под отжимным роликом размещен наклонный желоб для отвода воды, а верхняя ветвь ленты в зоне размещения каждого обезвоживающего барабана опирается на два ролика с охватом обезвоживающего барабана снизу, загрузочное приспособление снабжено щелевым дозатором с возможностью подачи через него сапропеля и его размещения по ширине ленты между ее буртиками, а обезвоживающий слой на каждом обезвоживающем барабане сформирован из наклеенных на нерастяжимую тканую подложку пористого материала незамкнутой капиллярной структуры (RU №2248957 С2, С05F 7/00, С02F 11/12, 2005 г.).

Однако с помощью известной машины для обезвоживания удается удалить из сапропелевой массы не более 40-50% воды, поэтому операция сушки обезвоженного сапропеля остается достаточно трудоемкой и энергоемкой. Кроме того, формирование на обезвоживающих барабанах слоев из материала с незамкнутой капиллярной структурой, которые необходимо периодически заменять по мере их износа, является достаточно трудоемкой и материалоемкой операцией за счет специальной технологии закрепления отсасывающего материала на подложке и на обезвоживающем барабане и относительно малого ресурса самого обезвоживающего слоя.

Известен также комплекс для снижения влагосодержания сапропеля, у которого каждый водоотделитель выполнен в виде бесконечной гибкой ленты, замкнутой на двух барабанах, а на наружной поверхности этой ленты закреплен слой пористого материала незамкнутой капиллярной структуры (RU №2233805 С2, С05F 7/00, С02F 11/12, 2004 г.).

Недостатки комплекса аналогичны предыдущей машине для обезвоживания.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности процесса водоотделения из сапропелевой массы и снижение трудоемкости и материалоемкости при эксплуатации машины для снижения влагосодержания сапропеля.

Технический результат достигается тем, что в машине для обезвоживания сапропеля, включающей загрузочное приспособление для подачи сапропеля под давлением, разгрузочное приспособление, технологический аппарат для отвода воды из сапропелевой массы, состоящий из замкнутой в вертикальной плоскости на приводном и натяжном барабанах гибкой ленты с буртиками по ее краям, над верхней ветвью гибкой ленты с возможностью взаимодействия с ней установлены водоотделители, каждый из которых выполнен в виде бесконечной гибкой ленты, замкнутой на двух барабанах, а на наружной поверхности ленты закреплен слой пористого материала с незамкнутой капиллярной структурой с возможностью движения обеих лент с одинаковой скоростью, а корпуса подшипников осей барабанов размещены с возможностью смещения в направляющих и снабжены нажимными приспособлениями винтового типа, каждый водоотделитель снабжен полым перфорированным отжимным роликом, размещенным на конце шарнирно установленного рычага, подпружиненного к направляющим барабана водоотделителя, с возможностью вращения и взаимодействия с отсасывающим слоем гибкой ленты водоотделителя в зоне огибания ею барабана, под отжимным роликом размещен наклонный желоб для отвода воды, а верхняя ветвь ленты в зоне размещения каждого барабана водоотделителя размещена с возможностью прогиба с охватом этого барабана снизу, загрузочное приспособление снабжено щелевым дозатором с возможностью подачи через него сапропеля и его размещения по ширине ленты между ее буртиками, согласно изобретению верхняя и нижняя ветви гибкой ленты, выполненной из теплостойкого и теплопроводящего материала с наклеенными на ленту буртиками, размещены между продольными вертикальными стенками с возможностью взаимодействия с ними своими боковыми кромками и опираются своими нижними сторонами на продольно размещенные брусья, закрепленные на поперечинах, соединяющих вертикальные стенки, причем под нижними барабанами водоотделителей брусья под верхней ветвью ленты размещены с просветами, а их верхние кромки со стороны просветов скошены вниз и имеют криволинейную форму с выпуклостью вверх, одна из вертикальных стенок со стороны приводного барабана снабжена патрубком с возможностью подачи через него нагретого воздуха и его канализации между верхней и нижней ветвями гибкой ленты в сторону натяжного барабана, а щелевой дозатор снабжен нагревательным приспособлением, оси обоих барабанов каждого водоотделителя размещены по нормали к плоскости гибкой ленты с буртиками, корпуса подшипников нижнего барабана закреплены на подвижной раме неподвижно, а корпуса подшипников верхнего барабана - с возможностью смещения вдоль этой рамы относительно закрепленных на ней направляющих, нижний и верхний барабаны кинематически связаны между собой винтовой стяжкой, а подвижная рама размещена с возможностью смещения относительно направляющих, закрепленных на станине машины, при этом коэффициент упругого удлинения гибкой ленты водоотделителей принят больше коэффициента линейного расширения слоя пористого материала незамкнутой капиллярной структуры в его водонасыщенном состоянии. Нагревательное приспособление может быть выполнено в виде теплоизолированной рубашки, охватывающей с наружной стороны щелевой дозатор, причем внутренняя полость между рубашкой и поверхностью щелевого дозатора соединена патрубком с внутренней полостью между верхней и нижней ветвям ленты, а сам патрубок размещен со стороны натяжного барабана. Нагревательное приспособление может быть выполнено в виде размещенных внутри щелевого дозатора нагревательных элементов.

Машина для снижения влагосодержания сапропеля показана на фиг.1 - продольный разрез, на фиг.2 - разрез А-А по фиг.1, на фиг.3 - узел установки водоотделителя.

Машина для снижения влагосодержания сапропеля состоит из загрузочного приспособления, выполненного в виде щелевого дозатора 1, который с помощью патрубка 2 соединен со шнеком 3 для подачи в щелевой дозатор 1 сапропеля под давлением, разгрузочного приспособления 4, технологического аппарата для отвода воды из сапропелевой массы, состоящего из замкнутой в вертикальной плоскости на приводном 5 и натяжном 6 барабанах гибкой ленты 7, выполненной из теплостойкого и теплопроводящего материала, с наклеенными на ленту 7 буртиками 8 и 9 по ее краям. Над верхней ветвью ленты 7 установлены водоотделители. Оси обоих барабанов 10 и 11 каждого водоотделителя размещены по нормали к плоскости гибкой ленты 7 с буртиками 8 и 9. Корпуса подшипников 12 нижнего барабана 10 закреплены на подвижной раме 13 неподвижно, а корпуса подшипников 14 верхнего барабана 11 - с возможностью смещения вдоль рамы 13 относительно закрепленных на ней направляющих 15. Нижний 10 и верхний 11 барабаны кинематически связаны между собой винтовой стяжкой 16, а подвижная рама 13 размещена с возможностью смещения относительно направляющих 17, закрепленных на станине машины (не показана). Направляющие 17 снабжены нажимным приспособлением 18 винтового типа. На барабанах 10 и 11 бесконечно замкнута гибкая лента 19 с приклеенным к ней слоем 20 пористого материала незамкнутой капиллярной структуры типа «Экспресс». При этом коэффициент упругого удлинения гибкой ленты 19 принят больше коэффициента линейного расширения слоя 20 пористого материала незамкнутой капиллярной структуры в его водонасыщенном состоянии. Каждый водоотделитель установлен совместно с полым перфорированным отжимным роликом 21, размещенным на конце шарнирно (22) установленного рычага 23, подпружиненного (24) к направляющим 17, с возможностью вращения и взаимодействия со слоем 20 пористого материала гибкой ленты 19 в зоне огибания ею цилиндрической поверхности нижнего барабана 10 водоотделителя. Под отжимным роликом 21 размещен наклонный желоб 25 для отвода воды. Верхняя ветвь ленты 7 в зоне размещения нижнего барабана 10 каждого водоотделителя размещена с возможностью прогиба с охватом барабана 10 снизу. Верхняя и нижняя ветви гибкой ленты 7 размещены между продольными вертикальными стенками 26 и 27 с возможностью взаимодействия с ними своими боковыми кромками с буртиками 8 и 9. Обе ветви гибкой ленты 7 опираются своими нижними сторонами на продольно размещенные брусья 28 и 29, закрепленные на поперечинах 30 и 31, соединяющих вертикальные стенки 26 и 27. Причем под нижними барабанами 10 каждого водоотделителя брусья 28 под верхней ветвью ленты 7 размещены с просветами 32, а их верхние кромки 33 со стороны просветов 32 скошены вниз и имеют криволинейную форму с выпуклостю вверх. Одна из вертикальных стенок 26 со стороны приводного барабана 5 снабжена патрубком 34 с возможностью подачи через него нагретого воздуха и его канализации между верхней и нижней ветвями гибкой ленты 7 в сторону натяжного барабана 6. Щелевой дозатор 1 снабжен нагревательным приспособлением. Нагревательное приспособление может быть выполнено в виде теплоизолированной рубашки 35, охватывающей с наружной стороны щелевой дозатор 1, причем внутренняя полость между рубашкой 35 и поверхностью щелевого дозатора 1 соединена патрубком 36 с внутренней полостью 37 между верхней и нижней ветвям ленты 7, а сам патрубок 36 размещен со стороны натяжного барабана 6. Нагревательное приспособление может быть выполнено в виде размещенных внутри щелевого дозатора 1 нагревательных элементов (не показаны). 38 - направление движения гибкой ленты 7, 39 - направление движения гибких лент 19 водоотделителей, 40 - приспособление для очистки гибкой ленты 7, 41 - слой сапропелевой массы на гибкой ленте 7.

Машина для снижения влагосодержания сапропеля действует следующим образом. После увлажнения слоев 20 из материала незамкнутой капиллярной структуры верхние барабаны 11 водоотделителей с помощью винтовых стяжек 16 смещают вверх, натягивая гибкие ленты 19 таким образом, чтобы пористый материал (20) не пучился. Далее с помощью нажимных приспособлений 18 подвижные рамы 13 с установленными на них нижними 10 и верхними 11 барабанами водоотделителей смещают вниз, благодаря чему нижние барабаны 10 прижимаются к буртикам 8 и 9 гибкой ленты 7, прогибая ее вниз с обеспечением необходимого давления на нее и угла обхвата барабана 10 гибкой лентой 7. Соответствующей установкой пружин 24 обеспечивается необходимое усилие прижатия нажимных роликов 21 к нижним барабанам 10 водоотделителей. Через патрубок 34 во внутреннюю полость 37 между верхней и нижней ветвями гибкой ленты 7 от калорифера (не показан) подается нагретый до 50-60 градусов воздух, который, проходя между вертикальными стенками 26 и 27, нагревает гибкую ленту 7. Одновременно этим же воздухом, выходящим из патрубка 36, постоянно подогревается щелевой дозатор 1 за счет прохода воздуха под рубашкой 35. Щелевой дозатор 1 может нагреваться и специальными нагревательными элементами (не показаны). При включении приводного барабана 5 гибкая лента 7 начинает двигаться в направлении 38. За счет взаимодействия буртиков 8 и 9, закрепленных на гибкой ленте 7, с нижними барабанами 10 водоотделителей они также начинают вращаться и увлекают за собой гибкие ленты 19 в направлении 39. При включении шнека 3 сапропелевая масса подается под давлением через патрубок 2 в щелевой дозатор 1, в котором постоянно подогревается до температуры 50-60 градусов. Из щелевого дозатора 1 сапропелевая масса 41 слоем толщиной до 6 мм подается на подогретую гибкую ленту 7, располагаясь на ней равномерно между буртиками 8 и 9. Продвигаясь с лентой 7 и последовательно взаимодействуя с обезвоживающими слоями 20 гибких лент 19 водоотделителей, сапропель отдает влагу этим слоям. Глубокое обезвоживание сапропеля обеспечивается за счет гигроскопического эффекта, проявляющегося при следующих друг за другом циклах сжатия и восстановления первоначальной структуры обезвоживающего слоя из материала незамкнутой капиллярной структуры. Интенсификация процесса водоотделения происходит за счет нарушения структурных связей в сапропелевой массе при ее нагревании. Постоянный подогрев гибкой ленты 7 не позволяет сапропелевой массе 41 остыть при ее перемещении после ее нагрева в щелевом дозаторе 1 и изменить свою структуру до момента взаимодействия с обезвоживающими слоями 20 водоотделителей. В процессе самого взаимодействия температура сапропелевой массы меняется незначительно, т.к. обезвоживающий слой 20 выполнен из материала (типа «Экспресс») с высокими теплоизоляционными свойствами.

При вращении каждого нижнего барабана 10 и движении огибающей его гибкий ленты 19 обогащенный влагой слой 20 постоянно набегает на отжимной ролик 21, благодаря чему аккумулированная в слое 20 влага отжимается и попадает в наклонный желоб 25 и далее - в сливную трубу (не показана). Обезвоженный слой сапропелевой массы 41 сбрасывается с ленты 7 в зоне приводного барабана 5 и направляется на дальнейшую обработку, например сушку. Гибкая лента 7 очищается от приставших частиц обезвоженного сапропеля очистителем 40.

Отличительные признаки изобретения позволяют повысить эффективность обезвоживания сапропеля коллоидной структуры с удалением, как показали лабораторные исследования, до 75-85% влаги от массы исходной пульпы при низкой энергоемкости процесса переработки сапропеля в технологической цепочке добыча - обезвоживание - сушка и снизить трудоемкость и материалоемкость при эксплуатации машины для снижения влагосодержания сапропеля.

1. Машина для снижения влагосодержания сапропеля, включающая загрузочное приспособление для подачи сапропеля под давлением, разгрузочное приспособление, технологический аппарат для отвода воды из сапропелевой массы, состоящий из замкнутой в вертикальной плоскости на приводном и натяжном барабанах гибкой ленты с буртиками по ее краям, над верхней ветвью которой установлены водоотделители, каждый из которых выполнен в виде бесконечной гибкой ленты, замкнутой на двух барабанах, а на наружной поверхности ленты закреплен слой пористого материала с незамкнутой капиллярной структурой, с возможностью движения обеих лент с одинаковой скоростью, а корпуса подшипников осей барабанов размещены с возможностью смещения в направляющих и снабжены нажимными приспособлениями винтового типа, каждый водоотделитель снабжен полым перфорированным отжимным роликом, размещенным на конце шарнирно установленного рычага, подпружиненного к направляющим барабана водоотделителя, с возможностью вращения и взаимодействия с отсасывающим слоем гибкой ленты водоотделителя в зоне огибания ею барабана, под отжимным роликом размещен наклонный желоб для отвода воды, а верхняя ветвь ленты в зоне размещения каждого барабана водоотделителя размещена с возможностью прогиба с охватом этого барабана снизу, загрузочное приспособление снабжено щелевым дозатором с возможностью подачи через него сапропеля и его размещения по ширине ленты между ее буртиками, отличающаяся тем, что верхняя и нижняя ветви гибкой ленты, выполненной из теплостойкого и теплопроводящего материала с наклеенными на ленту буртиками, размещены между продольными вертикальными стенками с возможностью взаимодействия с ними своими боковыми кромками и опираются своими нижними сторонами на продольно размещенные брусья, закрепленные на поперечинах, соединяющих вертикальные стенки, причем под нижними барабанами водоотделителей брусья под верхней ветвью ленты размещены с просветами, а их верхние кромки со стороны просветов скошены вниз и имеют криволинейную форму с выпуклостью вверх, одна из вертикальных стенок со стороны приводного барабана снабжена патрубком с возможностью подачи через него нагретого воздуха и его канализации между верхней и нижней ветвями гибкой ленты в сторону натяжного барабана, а щелевой дозатор снабжен нагревательным приспособлением, оси обоих барабанов каждого водоотделителя размещены по нормали к плоскости гибкой ленты с буртиками, корпуса подшипников нижнего барабана закреплены на подвижной раме неподвижно, а корпуса подшипников верхнего барабана - с возможностью смещения вдоль этой рамы относительно закрепленных на ней направляющих, нижний и верхний барабаны кинематически связаны между собой винтовой стяжкой, а подвижная рама размещена с возможностью смещения относительно направляющих, закрепленных на станине машины, при этом коэффициент упругого удлинения гибкой ленты водоотделителей принят больше коэффициента линейного расширения слоя пористого материала незамкнутой капиллярной структуры в его водонасыщенном состоянии.

2. Машина для снижения влагосодержания сапропеля по п.1, отличающаяся тем, что нагревательное приспособление выполнено в виде теплоизолированной рубашки, охватывающей с наружной стороны щелевой дозатор, причем внутренняя полость между рубашкой и поверхностью щелевого дозатора соединена патрубком с внутренней полостью между верхней и нижней ветвями ленты, а сам патрубок размещен со стороны натяжного барабана.

3. Машина для снижения влагосодержания сапропеля по п.1, отличающаяся тем, что нагревательное приспособление выполнено в виде размещенных внутри щелевого дозатора нагревательных элементов.