Установка для обезвоживания навоза
Владельцы патента RU 2550074:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" (RU)
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Предложенная установка для обезвоживания навоза содержит корпус, входной патрубок, винтовую вставку и патрубки для отвода жидкой фазы и сгущенной фракции. Внутри корпуса смонтирован фильтр 8, выполненный многозаходным, коническим и смонтированным из секций 16, поочередно соединенных друг с другом по длине своими торцевыми отверстиями в виде многоугольников. Каждая секция 16 собрана из двух подсекций 17, 18. Первая 17 подсекция по периметру смонтирована из четного не менее четырех одинаковых первых равнобедренных перфорированных треугольников, поочередно соединенных своими боковыми сторонами с боковыми сторонами не менее четырех одинаковых вторых равнобедренных перфорированных треугольников. Основания вторых равнобедренных перфорированных треугольников больше основания первых равнобедренных перфорированных треугольников 19. Вторая 18 подсекция смонтирована из поочередно соединенных по периметру не менее четырех одинаковых равносторонних перфорированных треугольников с боковыми сторонами, равными основаниям вторых равнобедренных перфорированных треугольников первой подсекции с боковыми сторонами не менее четырех одинаковых равнобедренных перфорированных треугольников с углом при вершине, равным 90°, с образованием малого и большого торцевых отверстий в виде многоугольников. Причем большое торцевое отверстие в виде многоугольника первой подсекции равно малому торцевому отверстию в виде многоугольника второй подсекции. Подсекции соединены друг с другом в секции своими торцевыми отверстиями в виде многоугольников. Изобретение обеспечивает повышение производительности установки и расширение технологических возможностей. 9 ил.
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к оборудованию для разделения отходов кормооткормочных комплексов на жидкие и твердые фазы, пригодные для транспортировки на поля в качестве удобрений в жидком или твердом состоянии, к пищевой промышленности, например для обезвоживания сырья при производстве пектина, отделения жидкой фазы из сыпучих материалов, при сушке материалов.
Известен инерционный сгуститель (а.с. №1389815, кл. В01D 33/02, 1988 г.), включающий корпус с установленным в нем цилиндрическим фильтром, входной патрубок, винтовую вставку и патрубки для отвода фильтрата и сгущенной фракции.
Недостатком известной конструкции является малая производительность и ограниченные технологические возможности.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является инерционный сгуститель (патент №2495552, кл. B01D 33/27, опубл. 20.05.2013, бюл. №14), включающий корпус, входной патрубок, винтовую вставку и патрубки для отвода жидкой фазы и сгущенной фракции и смонтированный внутри корпуса фильтр, выполненный многозаходным, коническим и смонтированным из секций, собранных из поочередно соединенных по периметру перфорированных равносторонних и перфорированных равнобедренных треугольников, поочередно собранных свободными своими сторонами друг с другом, при этом стороны перфорированных равносторонних и перфорированных равнобедренных треугольников равны друг другу, а основания перфорированных равнобедренных треугольников больше их боковых сторон, причем число перфорированных равносторонних и перфорированных равнобедренных треугольников в секции равно как минимум шести, должно быть четным числом.
Недостатками известной конструкции являются недостаточная производительность и ограниченные технологические возможности.
Техническим решением задачи является повышение производительности и расширение технологических возможностей установки.
Поставленная задача достигается тем, что в установке для обезвоживания навоза, включающей корпус, входной патрубок, винтовую вставку и патрубки для отвода жидкой фазы и сгущенной фракции и смонтированный внутри корпуса фильтр, выполненный многозаходным, коническим и смонтированным из секций, фильтр изготовлен из секций поочередно соединенных друг с другом по длине своими торцевыми отверстиями в виде многоугольников, каждая из секций собрана из двух подсекций, первая подсекция по периметру смонтирована из четного не менее четырех одинаковых первых равнобедренных перфорированных треугольников поочередно соединенных своими боковыми сторонами с боковыми сторонами не менее четырех одинаковых вторых равнобедренных перфорированных треугольников, основания которых больше основания первых четырех равнобедренных перфорированных треугольников с образованием малого и большого торцевых отверстий в виде многоугольников, а вторая подсекция смонтирована из поочередно соединенных по периметру не менее четырех одинаковых равносторонних перфорированных треугольников с боковыми сторонами, равными основаниям вторых равнобедренных перфорированных треугольников первой подсекции с боковыми сторонами не менее четырех одинаковых равнобедренных перфорированных треугольников с углом при вершине 90° с образованием малого и большого торцевых отверстий в виде многоугольников, причем большое торцевое отверстие в виде многоугольника первой подсекции равно малому торцевому отверстию в виде многоугольника второй подсекции, при этом подсекции соединены друг с другом в секции своими торцевыми отверстиями в виде многоугольников.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции установки для обезвоживания навоза.
Новизна усматривается также в том, что площадь и форма поперечного сечения фильтра по длине увеличивается от загрузки к выгрузке за счет условно конической формы фильтра и разнообразия формы, размеров и площади плоских элементов, из которых смонтирована поверхность фильтра, что не только интенсифицирует процесс обезвоживания навоза, так как нарушает стационарность движения их потоков, изменяет амплитуду колебаний по мере их перемещения, но и обеспечивает их движение в осевом направлении, расширяет технологические возможности.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что, так как частота движения потоков навоза в предлагаемой конструкций определяется не только частотой вращения фильтра, но и количеством, а также разнообразием геометрии и площади плоских перфорированных элементов по периметру фильтра, то такое конструктивное оформление поверхности фильтра увеличивает за каждый оборот фильтра частоту соударений потоков навоза между собой и со стенками фильтра, повышает производительность обезвоживания, расширяет технологические возможности.
Кроме того, новизна обусловлена тем, что элементы, разнообразные по форме и размерам, площади, из которых собран фильтр, смонтированы под некоторыми углами друг к другу, поэтому интенсивность взаимодействия потоков навоза возрастает, так как эти элементы, работая, как полки захватывают порции навоза, направляют их навстречу друг другу, а также на стенки движущихся на противоположной стороне стенок фильтра, нарушая, таким образом, не только стационарность их движения, но и обеспечивая самоочистку отверстий перфораций фильтра, расширяют технологические возможности.
Новизна усматривается в том, что площадь и форма поперечного сечения фильтра изменяется в каждом поперечном сечении от загрузки к выгрузке, что интенсифицирует процесс обезвоживания навоза, увеличивает энергоемкость взаимодействия потоков навоза друг с другом и со стенками фильтра, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что поперечное проходное сечение фильтра имеет форму многоугольника, площадь которого по длине фильтра многократно меняется от загрузки к выгрузке, обеспечивая периодическое поджатие масс навоза, что увеличивает интенсивность обезвоживания навоза и энергоемкость соударений, расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена тем, что фильтр по периметру выполнен многозаходным, коническим, снабжен направленными навстречу друг к другу по периметру и соответственно винтовыми канавками внутри фильтра, направленными тоже навстречу друг другу, что обеспечивает создание направленных навстречу друг другу потоков навоза с максимальной энергоемкостью соударений их друг к другу и со стенками фильтра под разными углами, увеличивает частоту взаимодействия потоков навоза друг с другом и с перфорированными стенками фильтра, увеличивает производительность обезвоживания навоза и расширяет технологические возможности.
Новизна усматривается в том, что площадь и форма поперечного и продольного сечений фильтра изменяются по всей длине от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения потоков навоза, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что благодаря направленным навстречу друг другу ломанным винтовым линиям векторы скорости движения потоков навоза при транспортировке от загрузки к выгрузке изменяются, что способствует интенсификации процесса обезвоживания навоза и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что по внутреннему периметру фильтра образованы ломанные винтовые поверхности под углом до 90° по длине фильтра, что обеспечивает нарушение стационарности их потоков внутри фильтра, повышение интенсивности обезвоживания навоза, расширение технологических возможностей.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг.1 изображена установка для обезвоживания навоза, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; фиг.3 - фильтр условно конической формы, общий вид; на фиг.4 - вид Б на фиг.3; на фиг.5 - вид В на фиг.4; на фиг.6 - первая подсекция, наглядное изображение; на фиг.7 - вторая подсекция, наглядное изображение; на фиг.8 - схема сборки секции из двух подсекций, наглядное изображение; на фиг.9 - схема сборки секций друг с другом в фильтр.
Установка для обезвоживания навоза содержит станину 1, выполненную в виде сварной рамы. На станине закреплен привод, состоящий из электродвигателя 2, цепной передачи 3 и четырех роликовых опор 4, на которые установлены две круговые обечайки 5 и 6, в которых закреплен корпус 7, с коаксиально смонтированном в нем фильтром 8. Корпус 7 изготовлен в виде цилиндра, внутри которого закреплены винтовые направляющие 9, и снабжен по периметру отверстиями 10 для отвода жидкой фазы из фильтра.
Участок наружного барабана 7 с отверстиями 10 смонтирован в кожухе 11, который в своей нижней части снабжен окном 12 - патрубок для отвода жидкой фракции. На станине 1 смонтировано загрузочное устройство в виде воронки 13 - входной патрубок. Устройство снабжено транспортером 14 для приема твердой фазы навоза - патрубок для отвода сгущенной фракции, и емкостью 15 для приема жидкой фазы навоза.
Фильтр 8 (фиг.3, фиг.4, фиг.5) смонтирован из секций 16, поочередно соединенных друг с другом своими торцевыми отверстиями в виде многоугольников. Каждая из секций собрана из двух подсекций 17 и 18.
Первая подсекция 17 (фиг.6) по периметру смонтирована из четного числа не менее четырех одинаковых первых равнобедренных треугольников 19, поочередно соединенных по периметру подсекции 17 своими боковыми сторонами с боковыми сторонами одинаковых четырех вторых равнобедренных треугольников 20, основания 21 которых больше оснований 22 первых равнобедренных треугольников 19. По торцам подсекции 17 образованы малое торцевое отверстие в виде многогранника 23 и большое торцевое отверстие в виде многоугольника 24.
Вторая подсекция 18 (фиг.7) смонтирована по периметру из не менее четырех одинаковых равносторонних треугольников 25, боковые стороны которых равны основанию 21 вторых равнобедренных треугольников 20 первой подсекции 17, поочередно соединенных по периметру своими боковыми сторонами с боковыми сторонами не менее четырех одинаковых равнобедренных треугольников 26 с углом при вершине 90°. По торцам подсекции 18 образованы малое торцевое отверстие в виде многогранника 27 и большое торцевое отверстие в виде многогранника 28.
В секцию подсекцию 17 и 18 монтируют (фиг.8) сторонами большого торцевого отверстия 24 со сторонами малого торцевого отверстия 27 подсекции 18.
Фильтр 8 монтируется (фиг.9) путем присоединения большого торцевого отверстия в виде многогранника 28 первой секции 16 к малому торцевому отверстию 27 второй секции 16. Секции 16 первая, вторая и последующие одинаковы по форме и сборке, но разные по размерам. Таким образом, монтируется фильтр 8 условно конической формы с взаимонаправленными ломанными винтовыми линиями.
Например, на фиг.3 одна из правых ломанных винтовых линий показана утолщенной линией 29-30-31-32-33 и одна из левых ломанных винтовых линий показана утолщенной линией 34-35-31-36-37.
Ломанные винтовые линии образуют по внутреннему периметру фильтра 8 ломанные винтовые поверхности, состоящие из граней в виде равносторонних и равнобедренных треугольников 19 и 20 первой подсекции 17 и равносторонних треугольников 25 и равнобедренных треугольников 26 второй подсекции 18.
Винтовые линии по наружной поверхности фильтра 8 имеют одинаковые обозначения позиций с соответствующими им канавками на внутренней поверхности.
Так как подсекция 17 имеет малое торцевое отверстие 23 и большое торцевое отверстие 24 и подсекция 18 имеет малое торцевое отверстие 27 и большое торцевое отверстие 28, то секции 17 имеют переменное продольное и переменное проходное сечения по всей длине созданного в результате сборки условно конической формы фильтра 8.
Установка для обезвоживание навоза работает следующим образом. Навоз (фиг.1, фиг.2) подается через загрузочное устройство 13 внутрь вращающегося перфорированного фильтра 8, где порции навоза захватываются, как лопатами, перфорированными стенками фильтра 8 и в направлении вращения поднимаются вверх. По достижении определенной высоты под действием гравитационных сил и образовавшегося угла естественного откоса порции навоза в зависимости от собственной массы отделяются от стенок перфорированного фильтра 8 и с разных высот и под разными углами движутся навстречу другим порциям навоза, движущимся внутри перфорированного фильтра 8, с последующим одновременным перемещением винтовыми канавками перфорированного фильтра 8 в сторону выгрузки. Процесс движения последующих порций навоза, которые поднимаются вверх и движутся навстречу другим порциям, непрерывен. Поскольку внутренние перфорированные стенки фильтра 8 расположены под углом не только друг к другу, но и к оси вращения фильтра 8, то каждая порция перемещается по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс обезвоживания порций навоза и взаимодействия их друг с другом и со стенками перфорированного фильтра 8, повышает производительность обезвоживания и расширяет технологические возможности. В фильтре 8 за счет движения потоков навоза по сложным траекториям и под разными углами к оси отверстий перфораций фильтра 8, нестационарного характера движения потоков навоза внутри фильтра 8, их интенсивного перемешивания и каскадного перемещения, относительно разнонаправленных друг к другу и к оси вращения перфорированных стенок, увеличения мощности и частоты взаимодействия потоков навоза друг с другом и со стенками фильтра 8 обеспечивается благоприятная гидродинамическая обстановка для эффективного проведения процессов обезвоживания навоза и отделения жидкой фазы.
Таким образом, при перемещении навоза внутри фильтра 8 жидкая фаза его через перфорированные отверстия выводится в полость наружного барабана 7, где винтовыми направляющими 9 транспортируется к отверстиям 10. Через отверстия 10 жидкая фаза выводится из полости наружного барабана 7 в полость кожуха 11 и через окно 12 поступает в емкость 15. Твердая фаза материалов выводится через выходное отверстие фильтра 8 на транспортер 14.
Технико-экономические преимущества возникают за счет разнообразия геометрии, форм и размеров перфорированных стенок фильтра и их разнонаклоненности друг к другу и к оси вращения фильтра, что увеличивает частоту и мощность взаимодействия порций навоза, увеличивает площадь рабочих перфорированных элементов, участвующих в обезвоживании навоза, при тех же габаритах фильтра, что обеспечивает не только интенсификацию процесса отделения жидкой фазы от твердой фазы навоза, но и расширяет технологические возможности устройства. Другими словами, при вращении фильтра 8 потоки навоза захватываются гранями внутренней винтовой поверхности и в направлении вращения поднимаются вверх и перемещаются в сторону выгрузки. По достижении определенной высоты под действием гравитационных сил и образовавшегося угла естественного откоса потоки навоза движутся навстречу друг к другу под определенными углами и к стенкам вращающегося фильтра 8 и перемещаются в сторону выгрузки. Так как ломанная внутренняя поверхность фильтра 8 непрерывна, то и непрерывен процесс движения последующих порций потоков навоза, которые поднимаются вверх и падают вниз, движутся под разными углами. Поскольку внутренняя поверхность фильтра 8 смонтирована из разных по форме и размерам равносторонних и равнобедренных перфорированных треугольников, которые расположены под разными углами не только друг к другу, но и к оси вращения фильтра 8, то каждая порция потоков навоза и перемещается по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс взаимодействия потоков навоза друг с другом и со стенками фильтра 8, повышает интенсивность обезвоживания навоза и расширяет технологические возможность. Так как из-за ломанной формы внутренней поверхности фильтра 8 значительно расширен диапазон изменений результирующих векторов перемещений потоков навоза, то каждая частица потока навоза движется по разным векторам направления, что обеспечивает большую вероятность столкновений в начальный момент отрыва их от стенок фильтра 8, где они обладают определенным запасом кинетической энергии и движутся с большой кинетической энергией, поэтому и обеспечивается интенсификация процесса обезвоживания навоза.
Технико-экономическое преимущества возникают за счет расширения диапазона изменений результирующих векторов перемещений частиц потоков навоза, повышения интенсивности их смешивания и переориентации, а также увеличения скорости их перемещений от загрузки к выгрузке, что повышает интенсивность смешивания, увеличивает энергоемкость взаимодействия частиц потоков навоза друг с другом и со стенками фильтра 8, повышает производительность, расширяет технологические возможности.
Установка для обезвоживания навоза, включающая корпус, входной патрубок, винтовую вставку и патрубки для отвода жидкой фазы и сгущенной фракции и смонтированный внутри корпуса фильтр, выполненный многозаходным, коническим и смонтированным из секций, отличающаяся тем, что фильтр изготовлен из секций поочередно соединенных друг с другом по длине своими торцевыми отверстиями в виде многоугольников, каждая из секций собрана из двух подсекций, первая подсекция по периметру смонтирована из четного не менее четырех одинаковых первых равнобедренных перфорированных треугольников, поочередно соединенных своими боковыми сторонами с боковыми сторонами не менее четырех одинаковых вторых равнобедренных перфорированных треугольников, основания которых больше основания первых равнобедренных перфорированных треугольников с образованием малого и большого торцевых отверстий в виде многоугольников, а вторая подсекция смонтирована из поочередно соединенных по периметру не менее четырех одинаковых равносторонних перфорированных треугольников с боковыми сторонами, равными основаниям вторых равнобедренных перфорированных треугольников первой подсекции с боковыми сторонами не менее четырех одинаковых равнобедренных перфорированных треугольников с углом при вершине 90° с образованием малого и большого торцевых отверстий в виде многоугольников, причем большое торцевое отверстие в виде многоугольника первой подсекции равно малому торцевому отверстию в виде многоугольника второй подсекции, при этом подсекции соединены друг с другом в секции своими торцевыми отверстиями в виде многоугольников.
