Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для обезвоживания навоза

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 (Е_п) 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 D_cp с образованием спирального фильтра 1 с наружным диаметром D_max и с внутренним диаметром D_min (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.