Устройство для обезвоживания навоза
Владельцы патента RU 2651336:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" (RU)
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 навоза, при сушке материалов. Устройство для обезвоживания навоза содержит смонтированный на основании фильтр, загрузочное приспособление, разгрузочные приспособления для отвода жидкой фазы и сгущенной фракции. Фильтр выполнен в виде спиральной формы пустотелого тоннеля, закрепленного на платформе, установленной упруго на станине, при этом фильтр жестко закреплен на платформе с вибратором с горизонтальной осью вращения, смонтированным горизонтально под платформой параллельно продольной оси фильтра, и выполнен в виде спирального пустотелого тоннеля с многозаходной винтовой перфорированной поверхностью, по периметру свернутой по спиральной оси 01-01 вокруг центральной прямолинейной оси 02-02 спирального фильтра, снабженного винтовыми канавками внутри под углом к его спиральной оси в виде карманов с тремя и более боковыми сторонами внутри и снаружи его поперечного сечения, и собран из секций в виде одинаковых по форме и размерам колец, свернутых из одинаковых перфорированных полос ромбовидной формы, на которых размещены участки в виде трапеции, боковые стороны которых расположены на боковых сторонах ромбовидной перфорированной полосы, а верхние и нижние основания трапеций расположены под острым углом к оси симметрии ромбовидной перфорированной полосы 03-03 и являются линиями сгиба, находящимися на расстояниях друг от друга, равных длине сторон карманов. Секции в виде колец соединены друг с другом боковыми сторонами трапеций. Технический результат: повышение производительности и расширение технологических возможностей. 7 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 для обезвоживания сырья при производстве пектина, отделения жидкой фазы из сыпучих материалов, при сушке материалов.
Известно устройство для выделения жидкой фазы из материалов - инерционный сгуститель (патент РФ №2469768, МКИ В01D 33/27, опубл. 2.12.2012, бюл. №35), включающее наружный барабан, внутри которого закреплена винтовая вставка, фильтр, выполненный по периметру в виде многозаходной винтовой перфорированной поверхности с винтовыми перфорированными канавками внутри и снаружи фильтра под углом 5-45° к оси вращения фильтра в виде перфорированных карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными попеременно снаружи и внутри поперечного сечения фильтра, смонтирован из одной, свернутой в цилиндрические витки, соединенные друг с другом по продольным кромкам перфорированной полосы одинаковой ширины, согнутой волнообразно по размещенным под углом к ее продольным кромкам линиям сгиба с образованием по наружной и внутренней поверхностям фильтра направленных в одну сторону винтовых перфорированных поверхностей в виде карманов криволинейной формы по наружной и внутренней поверхностям.
Недостатками известной конструкции являются недостаточная производительность и ограниченные технологические возможности.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является установка для отделения жидкой фазы из материалов (патент №2486942, кл. B01D 33/27, опубл. 10.07.2013 г. Бюл. №19), содержащая смонтированный на основании наружный барабан, внутри которого закреплена винтовая вставка, загрузочное приспособление, разгрузочные приспособления для отвода фильтрата и сгущенной фракции и фильтр, смонтированный по меньшей мере из одной, свернутой в цилиндрические витки, соединенные друг с другом по продольным кромкам перфорированной полосы, согнутой по размещенным под углом к ее продольным кромкам линиям сгиба, с образованием по наружной и внутренней поверхностям направленных в одну сторону винтовых линий и винтовых поверхностей в виде перфорированных карманов многоугольной формы, расстояние между линиями сгиба равно длине каждого элемента многоугольника, при этом перфорированные карманы по внутренней поверхности могут отличаться от формы и размеров перфорированных карманов по наружной поверхности и по периметру барабана могут быть различными не только по размерам, но и по форме.
Недостатками известной конструкции являются недостаточная производительность и ограниченные технологические возможности.
Техническим решением задачи является повышение производительности и расширение технологических возможностей устройства для обезвоживания навоза.
Техническое решение достигается тем, что в устройстве для обезвоживания навоза, содержащем фильтр, загрузочное приспособление, разгрузочные приспособления для отвода фильтрата и сгущенной фракции фильтр выполнен в виде спиральной формы пустотелого тоннеля, закрепленного на платформе, установленной упруго на станине, при этом фильтр жестко закреплен на платформе с вибратором, с горизонтальной оси вращения смонтированным горизонтально под платформой параллельно продольной оси фильтра и выполнен в виде в виде пустотелого тоннеля с многозаходной винтовой перфорированной поверхностью по периметру, свернутой по спиральной оси 01-01 вокруг центральной прямолинейной оси 02-02 спирального фильтра, снабженного винтовыми канавками внутри под углом к ее спиральной оси в виде карманов с тремя и более боковыми сторонами внутри и снаружи поперечного сечения фильтра и собран из секций в виде одинаковых по форме и размерам колец, свернутых из одинаковых перфорированных полос ромбовидной формы, на которых размещены участки в виде трапеции, боковые стороны которых расположены на боковых сторонах ромбовидной перфорированной полосы, а верхние и нижние основания трапеций расположены под острым углом к оси симметрии ромбовидной перфорированной полосы 03-03 и являются линиями сгиба, находящихся на расстояниях друг от друга, равных длине сторон карманов, при этом секции в виде колец соединены друг с другом боковыми сторонами трапеций.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет сулить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции устройства для обезвоживания навоза.
Новизна усматривается в том, что фильтр выполнен спиральным с многозаходной винтовой поверхностью по периметру, что повышает производительность обезвоживания и расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена тем, что за счет монтажа вибратора горизонтально под платформой с фильтром изменена форма траектории колебаний фильтра с круговой на вертикальный эллипс, что обеспечивает увеличение удельной плотности полной кинетической энергии (Еп) в 1,3-1,5 раза и повышает производительность.
Новизна заключается в том, что спиральный фильтр с многозаходной винтовой поверхностью по периметру снабжен винтовыми канавками внутри под углом к оси спирали центра оси симметрии 01-01 спирального тоннеля с центральной прямолинейной осью 02-02, что повышает производительность.
Новизна состоит в том, что винтовые канавки спирального фильтра выполнены в виде карманов с тремя и более боковыми сторонами, что также повышает производительность.
Новизна усматривается в том, что спиральный фильтр смонтирован из секций в форме одинаковых колец, свернутых из одинаковых перфорированных полос ромбовидной формы, боковые стороны которых расположены на боковых сторонах перфорированных полос ромбовидной формы, а верхние и нижние основания трапеций расположены под острым углом к оси симметрии перфорированных полос ромбовидной формы 03-03 и являются линиями сгиба находящихся на расстояниях друг от друга, равных длине сторон карманов, при этом секции соединены друг с другом боковыми сторонами трапеций, что повышает производительность.
Новизна предложения заключается также в том, что по всему периметру спирального фильтра проходное сечение изменяется не только по форме, но и по площади, что обеспечивает попеременное сжатие и расширение сыпучих материалов в каждом сечении спирального фильтра, а значит, повышение производительности и расширение технологических возможностей.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что трапеции ромбовидных перфорированных полос, из которых смонтированы секции, разнонаклонены не только друг к другу, но и к оси симметрии спирального фильтра, поэтому степень сжатия частиц сыпучих материалов возрастает, процесс обезвоживания сыпучих материалов интенсифицируется.
Новизна заключается также в том, что спиральный фильтр изготовлен из секций, стенки которых разнонаклонны не только друг к другу, но и к направлению вращательного движения частиц навоза, движущихся под воздействием вибрации в плоскостях, перпендикулярных проходному сечению спирального фильтра, что усложняет траектории их движения, увеличивает интенсивность обезвоживания навоза и расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена тем, что секции, из которых собран спиральный фильтр, по периметру смонтированы из ромбовидных перфорированных полос с размеченными на них трапециями разных по площади и размерам, поэтому интенсивность и эффективность обезвоживания навоза возрастает, расширяются технологические возможности.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство для обезвоживания навоза, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - наглядное изображение спирального фильтра; на фиг. 4 - наглядное изображение взаимного положения спирали 01-01, по которой свернут пустотелый тоннель с многозаходной винтовой поверхностью вокруг центральной прямолинейной оси 02-02; на фиг. 5 - одна из полос ромбовидной перфорированной формы, на которой размещены трапеции, верхние и нижние основания которых расположены под острым углом к оси симметрии полосы 03-03 в виде линий сгиба; на фиг. 6 - перфорированная полоса ромбовидной формы, согнутой по линиям сгиба - верхним и нижним основаниями трапеции; на фиг. 7 - наглядное изображение ромбовидной перфорированной полосы, свернутой в кольцо, при соединении верхнего основания 90, 91 трапеции mnn'm с нижним основанием трапеции 42, 43, 45, 44.
Устройство для обезвоживания навоза (фиг. 1, фиг. 2) содержит пустотелый спиральный фильтр 1, жестко закрепленный на платформе 2 упруго с помощью четырех резинокордных баллонов 3, установленных на основании 4. На платформе 2 жестко закреплено устройство 5 для загрузки, и снизу к платформе 2 прикреплен жестко вибратор 6 с горизонтальной осью вращения, смонтированный под платформой параллельно-продольной оси фильтра. Устройство для обезвоживания сыпучих материалов снабжено разгрузочным устройством 7 для отвода сгущенной фракции с помощью склиза 8 и разгрузочными устройствами 9 и 10 для отвода фильтра, снабженными склизами 11 и 12, закрепленными на платформе 2.
Фильтр 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) выполнен спиральным. На фиг. 4 показано наглядное изображение взаимного расположения оси спирали - центра оси симметрии 01-01 пустотелого тоннеля спирального фильтра 1 (на фиг.4 спиральный корпус изображен условно поперечным сечением 8 пустотелого тоннеля с многозаходной винтовой перфорированной поверхностью) и центральной прямолинейной осью 02-02 спирального фильтра 1.
Таким образом, по периметру спиральный фильтр 1 выполнен в виде тоннеля спиральной формы с многозаходной винтовой перфорированной поверхностью по периметру и снабжен винтовыми канавками внутри и снаружи, распложенными под углом α к оси симметрии спирали 01-01 центра оси симметрии (фиг. 3) спирального тоннеля, свернутого по спирали 01-01 вокруг центральной оси 02-02 спирального фильтра 1.
Винтовые канавки спирального фильтра 1 выполнены в виде карманов 14, 15, 16, 17, 18, 19 по внутренней поверхности и карманов - по наружной поверхности 20, 21, 22, 23, 24, 25 тоннеля спиральной формы (фиг. 3 и фиг. 4) с тремя и более боковыми сторонами, смонтированного из секций в форме одинаковых колец (фиг. 7), соединенных друг с другом боковыми сторонами 27 и 28.
В результате образуется пустотелый тоннель спирального фильтра 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) с осью спирали - центра оси симметрии 01-01 спирального фильтра 1, скрученного вокруг центральной прямолинейной оси 02-02 спирального фильтра 1 по диаметру Dcp с образованием спирального фильтра 1 с наружным диаметром Dmax и с внутренним диаметром Dmin (фиг. 4).
При этом пустотелый спиральный корпус 1 с многозаходной винтовой перфорированной поверхностью снабжен винтовыми канавками в виде карманов 9-14 по внутренней поверхности и карманами 20-25 по наружной поверхности спирального фильтра 1 (фиг. 4).
Таким образом, пустотелый тоннель с собственной спиральной осью симметрии 01-01 свернут по этой спирали 01-01 вокруг центральной прямолинейной оси 02-02 и образует спиральный фильтр 1 (фиг. 4).
Секция 26 изготовлена в виде кольца (фиг. 7), смонтирована из ромбовидной перфорированной полосы 29 (фиг. 5), на которой размещены трапеции, боковые стороны которых расположены на боковых сторонах ромбовидной перфорированной полосы 29, а верхние и нижние основания этих трапеций (фиг. 5) расположены под острым углом β к оси симметрии ромбовидной перфорированной полосы 03-03 и являются линиями сгиба (фиг. 5 и фиг. 6), расположенными на расстояниях друг от друга, равных длине сторон карманов спирального фильтра 1, выполненного в форме спирального пустотелого перфорированного тоннеля.
На фиг. 5 показаны трапеции:
42, 43, 45, 44 - первая трапеция,
43, 46, 48, 45 - вторая трапеция,
46, 47, 49, 48 - третья трапеция,
47, 50, 48, 51 - четвертая трапеция,
50, 51, 53, 52 - пятая трапеция,
51, 54, 53, 56 - шестая трапеция,
54, 55, 56, 57 - седьмая трапеция,
55, 56, 60, 57 - восьмая трапеция,
58, 59, 61, 60 - девятая трапеция,
59, 62, 64, 61 - десятая трапеция,
62, 63, 65, 64 - одиннадцатая трапеция,
63, 66, 67, 65 - двенадцатая трапеция.
При этом 42, 44 является наименьшей из всех верхних оснований трапеций, расположенных на ромбовидной перфорированной полосе 29, ниже линии сгиба 66, 68', а 66, 68 - наибольшая из всех нижних оснований трапеций, расположенных на ромбовидной перфорированной полосе 29, ниже линии сгиба 66, 68 и вышеперечисленных двенадцати трапеций.
На фиг. 5 показаны также трапеции:
66, 67, 69, 68 - тринадцатая трапеция,
67, 70, 71, 69 - четырнадцатая трапеция,
70, 71, 73, 72 - пятнадцатая трапеция,
71, 74, 76, 73 - шестнадцатая трапеция,
74, 75, 77, 76 - семнадцатая трапеция,
75, 78, 80, 77 - восемнадцатая трапеция,
78, 79, 81, 80 - девятнадцатая трапеция,
79, 82, 84, 81 - двадцатая трапеция,
82, 83, 85, 84 - двадцать первая трапеция,
83, 86, 88, 85 - двадцать вторая трапеция,
86, 87, 89, 88 - двадцать третья трапеция,
87, 90, 91, 89 - двадцать четвертая трапеция.
При этом nn' является наименьшим основанием из всех верхних оснований трапеций, расположенных на ромбовидной перфорированной полосе 29, выше линии сгиба 66, 68, которая для всех трапеций в свою очередь является наибольшей из всех нижних оснований с тринадцатой по двадцать четвертую трапеции.
Таким образом, линия сгиба 66, 68 является не только нижним основанием трапеции 63, 66, 68, 65 но и одновременно верхним основанием трапеции 67, 66, 68, 69 и самой длинной лини сгиба кольца 26 и ромбовидной перфорированной полосы 29.
При этом линии сгиба 42, 44 и 90, 91 являются самими короткими из всех линий сгиба ромбовидной перфорированной полосы 29 и кольца 26.
Соотношение длины линии сгиба 66, 68 и 42, 44 (90, 91) определяет величину шага S, спирали 01-01, а значит, и шаг навивки пустотелого перфорированного тоннеля вокруг прямолинейной оси 02-02 спирального фильтра 1.
Ромбовидная полоса 29 сгибается по прямым линиям сгиба, которые и являются основаниями двадцати четырех трапеций, как показано на фиг. 6, параллельных друг другу, и затем сворачивается в кольцо 26 (виг. 7) с многогранной поверхностью.
Кромки 90, 91 и 42, 44 соединяются известными методами, например сваркой, спайкой и т.д. с образованием секции в виде колец 26 (фиг. 7).
Секции в виде одинаковых колец 26 соединяют друг с другом последовательно боковыми сторонами 27 и 28 так, чтобы все линии сгиба являлись продолжением одноименных линий сгиба предыдущего кольца.
В результате такой сборки по периметру пустотелого спирального тоннеля в виде фильтра 1 образуются винтовые линии, показанные на фиг. 3, например, утолщенной линией 30-31-32-33-34-35-36-37-38-39-40.
Таким образом, спиральный фильтр 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой спиральной перфорированной поверхности с винтовыми линиями по периметру спирального фильтра 1 (одна из винтовых линий показана на фиг. 3 утолщенной линией 30-31-32-33-34-35-36-37-38-39-40, и винтовыми канавками внутри и снаружи спирального перфорированного фильтра 1 в виде карманов многоугольной формы 14, 15, 16, 17, 18, 19 по внутренней поверхности и 20, 21, 22, 23, 24, 25 по наружной ромбовидной перфорированной поверхности в виде карманов многоугольной формы под углом α к спиральной оси пустотелого тоннеля спиральной формы спирального фильтра 1.
Спиральный фильтр 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) в виде спирального пустотелого перфорированного тоннеля с винтовой поверхностью по его внутреннему и наружному периметру с образованием карманов многоугольной формы может быть изготовлен и иным способом.
Устройство для обезвоживания сыпучих материалов работает следующим образом.
Возмущающая сила вибратора через стенки спирального фильтра 1 передается частицам навоза, находящихся внутри спирального фильтра 1 и поступающих внутрь спирального корпуса 1 непрерывным потоком через загрузочное приспособление 5. Частицы навоза совершают вращательное движение по вертикальным эллиптическим траекториям, при котором и происходит процесс обезвоживания навоза. При этом частицы навоза не только интенсивно взаимодействуют друг с другом, но и под воздействием вибрации совершают вращательное движение в плоскости, перпендикулярной проходному сечению спирального фильтра 1. Так как спирального фильтра 1 размеры поперечного сечения, форма расположение спирального фильтра 1 меняются, то усугубляется нарушаемость движения частиц навоза, которые при этом взаимодействуют с карманами многоугольной формы внутренних перфорированных стенок спирального фильтра 1, т.е. имеет место повышение интенсивности обезвоживания навоза. Наличие винтовых перфорированных поверхностей и винтовых линий по периметру спирального фильтра 1 способствует не только усложнению траекторий движения частиц сыпучих материалов, но и их перемещению по проходному сечению спирального фильтра 1 в сторону выгрузки и разгрузочного устройства 7.
При движении частиц навоза по проходному сечению спирального фильтра 1 из-за изменения проходного сечения по форме и размерам образуются попеременно зоны сжатия и разряжения в каждом сечении спирального фильтра 1 по всему его объему, что тоже интенсифицирует процесс обезвоживания навоза и расширяет технологические возможности.
Сгущенная фракция через разгрузочное окно 41 выводится с помощью склиза 8 в разгрузочном устройстве 7. Жидкая фаза через перфорации фильтра 1 выводится на склизы 11 и 12 в разгрузочное устройство 9 и 10.
Технико-экономические преимущества возникают за счет того, что спиральный фильтр выполнен спиральным из пустотелого тоннеля с многозаходной винтовой поверхностью по периметру, свернутого по спирали, что обеспечивает повышение производительности и расширение технологических возможностей, а также за счет монтажа вибратора горизонтально под платформой со спиральным корпусом 1, что обеспечивает увеличение удельной плотности кинетической энергии в 1,3-1,5 раза и повышает производительность, а также изготовления фильтра с канавками в виде карманов многоугольной формы.
Устройство для обезвоживания навоза, содержащее смонтированный на основании фильтр, загрузочное приспособление, разгрузочные приспособления для отвода жидкой фазы и сгущенной фракции, отличающееся тем, что фильтр выполнен в виде спиральной формы пустотелого тоннеля, закрепленного на платформе, установленной упруго на станине, при этом фильтр жестко закреплен на платформе с вибратором с горизонтальной осью вращения, смонтированным горизонтально под платформой параллельно продольной оси фильтра, и выполнен в виде спирального пустотелого тоннеля с многозаходной винтовой перфорированной поверхностью по периметру, свернутой по спиральной оси 01-01 вокруг центральной прямолинейной оси 02-02 спирального фильтра, снабженного винтовыми канавками внутри и снаружи под углом к его спиральной оси в виде карманов с тремя и более боковыми сторонами, и собран из секций в виде одинаковых по форме и размерам колец, свернутых из одинаковых перфорированных полос ромбовидной формы, на которых размещены участки в виде трапеции, боковые стороны которых расположены на боковых сторонах ромбовидной перфорированной полосы, а верхние и нижние основания трапеций расположены под острым углом к оси симметрии ромбовидной перфорированной полосы 03-03 и являются линиями сгиба, находящимися на расстояниях друг от друга, равных длине сторон карманов, при этом секции в виде колец соединены друг с другом боковыми сторонами трапеций.
