Результат интеллектуальной деятельности: Установка для разделения отходов откормочного комплекса

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к оборудованию для разделения отходов откормочных комплексов на сгущенные и жидкие фракции, а также утилизации биогаза; к пищевой промышленности, например для обезвоживания сырья при производстве пектина, отделения жидкой фазы из сыпучих материалов, при сушке материалов.

Известен станок для выделения жидкой фракции из материалов (патент №2549408, кл. B01D 33/27, опубл. 27.04.2015, бюл. №12) содержащий корпус, средство для загрузки, фильтр, привод, разгрузочные приспособления для отвода сгущенной и жидкой фракции. Фильтр выполнен в виде установленного наклонно, под углом относительно горизонтальной оси вращения перфорированного цилиндра с плоскими перфорированными торцевыми стенками эллиптической формы, размещенными под различными углами β и ψ к оси вращения и друг к другу под углом ϕ. Оси больших диаметров эллипсов стенок параллельны или повернуты по оси вращения фильтра относительно друг друга. По длине фильтра, по его оси вращения смонтирована коническая пружина с плоским сечением витков таким образом, что малый диаметр конической пружины размещен внутри загрузочной цапфы, а большой диаметр конической пружины смонтирован у разгрузочной цапфы. Пружина оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия.

Недостатками известной конструкции являются ограниченные технологические возможности, недостаточная производительность и эффективность, качество выделения жидкой фазы из материалов и значительное выделение биогаза, что ухудшает экологическую обстановку на близлежащей территории.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является машина для обезвоживания навоза (патент №2546200, кл. А01С 3/00, опубл. 10.04.2015, бюл. №10), содержащая корпус, средство для загрузки, фильтр, привод, разгрузочное приспособление для отвода сгущенной фракции, разгрузочное приспособление для отвода фильтрата. Фильтр с перфорированными стенками по периметру выполнен коническим, ось которого составляет с осью его вращения острый угол, а торцевые щеки фильтра выполнены перфорированными эллиптической формы, причем большие диаметры эллипсов торцевых щек повернуты по оси конической поверхности относительно друг друга на угол 0°-360° и смонтированы под острым углом 10°-90° не только одна к другой, но и под разными углами к оси вращения фильтра, при этом по всей длине фильтра смонтирована пружина конической формы с плоским сечением витков и с направлением витков, совпадающим с направлением вращения фильтра, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия.

Недостатками известной конструкции являются ограниченные технологические возможности, недостаточная производительность и эффективность, качество обезвоживания навоза и значительное выделение биогаза, что ухудшает экологическую обстановку на близлежащей территории.

Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей разделения отходов откормочного комплекса на жидкие и сгущенные фракции, повышение производительности, эффективности и качества разделения отходов, улучшение экологической обстановки путем утилизация биогаза (метана и водорода) для дальнейшей его переработки.

Поставленная задача достигается тем, что в установке для разделения отходов откормочного комплекса содержащей корпус, средство для загрузки, фильтр, привод, разгрузочное приспособление для отвода сгущенной фракции, разгрузочное приспособление для отвода фильтрата, перфорированный фильтр установлен под острым углом к оси вращения и выполнен в виде многогранной перфорированной пирамиды с плоскими перфорированными гранями по ее периметру и с плоскими торцевыми перфорированными щеками многоугольной формы, смонтированными под острым углом 5°-85° одна к другой и под разными углами к оси вращения фильтра, при этом повернутыми относительно друг друга на угол 0°-360°, а корпус снабжен сверху вытяжкой для утилизации биогаза, снизу - склизом для отвода фильтрата за пределы вибрирующего корпуса, который вместе с перфорированным фильтром, загрузочной и разгрузочной цапфами закреплен на раме, упруго смонтированной на основании, при этом фильтр снабжен цапфами и по всей длине внутри фильтра и двух цапф установлена цилиндрическая пружина растяжения с квадратным сечением витков для перемещения отходов от загрузки к выгрузке и вывода сгущенной фракции за пределы вибрирующего корпуса в емкость, причем в загрузочную цапфу вмонтирован трубопровод подачи теплого воздуха, для придания движения отходам в загрузочной цапфе от средства для загрузки к фильтру.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции установки для разделения отходов откормочного комплекса.

Новизна заключается в том, что перфорированный фильтр установлен под острым углом к оси его вращения и выполнен в виде многогранной перфорированной пирамиды с плоскими перфорированными гранями по ее периметру и с плоскими торцевыми перфорированными щеками многоугольной формы, смонтированными под острым углом 5°-85° одна к другой и под разными углами к оси вращения фильтра, при этом повернутыми относительно друг друга на угол 0°-360°, а корпус снабжен сверху вытяжкой для утилизации биогаза, а снизу - склизом для вывода фильтрата за пределы вибрирующего корпуса, который вместе с перфорированным фильтром и загрузочной, разгрузочной цапфами закреплены на раме, упруго смонтированной на основании, при этом фильтр снабжен цапфами и по всей длине внутри фильтра и двух цапф для перемещения отходов от загрузки к выгрузке смонтирована цилиндрическая пружина растяжения с квадратным сечением витков, что создает колебания за счет дисбаланса массы самого перфорированного ротора, имеющего ось вращения, которая не совпадает с его осью и загруженных в него масс отходов откормочного комплекса. Такое техническое решение придает и обеспечивает одновременное воздействие этих колебаний на отходы откормочного комплекса в трех взаимно перпендикулярных направлениях, усиливает влияние колебаний всей конструкции установки на процесс разделения отходов на жидкие и твердые фракции, повышает интенсивность выделения биогаза, что расширяет технологические возможности, повышает производительность, эффективность и качество разделения отходов, улучшает экологическую обстановку путем утилизации биогаза (метана и водорода) для дальнейшей его переработки.

Новизна заключается также в том, что фильтр снабжен цапфами и по всей длине фильтра и двух цапф для перемещения отходов от загрузки к выгрузке смонтирована цилиндрическая пружина растяжения с квадратным сечением витков, что расширяет технологические возможности разделения отходов откормочного комплекса на жидкие и твердые фракции, повышает производительность, эффективность и качество разделения отходов, а также интенсивность выделения биогаза из отходов откормочного комплекса.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление перфорированного фильтра расширяет технологические возможности, повышает производительность, эффективность и качество разделения отходов.

Новизна заключается в том, что совместное влияние вращательного движения перфорированного фильтра и движущихся внутри него отходов и совмещение с этим движением колебаний рамы с закрепленным на ней корпусом с перфорированным фильтром, придает отходам откормочного комплекса сложное пространственное движение, что повышает производительность, эффективность и качество разделения отходов, а также интенсивность выделения биогаза из отходов откормочного комплекса.

Новизна заключается в том, что центры симметрии внутренней поверхности перфорированного фильтра в каждом элементе поперечного сечения по его длине, смещены относительно оси вращения, что нарушает не только стационарность движения частиц отходов откормочного комплекса, расширяет технологические возможности, но и способствует созданию эксцентриситета и возбуждению колебаний перфорированного фильтра совместно с корпусом и рамой.

Новизна заключается в том, что в результате выполнения перфорированного фильтра в виде установленной наклонно относительно горизонтальной оси перфорированной пирамиды с торцевыми перфорированными стенками, с размещенными под различными углами не только к горизонтальной оси вращения, но и друг к другу, нарушается стационарность движения частиц отходов откормочного комплекса, которые совершают сложное пространственное движение в вертикальной плоскости - по эллиптическим траекториям, так как по периметру перфорированный фильтр выполнен в виде наклонной пирамиды, а в горизонтальной плоскости - возвратно-поступательное, что повышает производительность, эффективность и качество разделения отходов, а также интенсивность выделения биогаза из отходов откормочного комплекса.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что фильтр по всей длине имеет переменное не только поперечное, но и продольное сечение, что интенсифицирует процесс разделения отходов откормочного комплекса на жидкие и твердые фракции.

Новизна заключается также в том что корпус снабжен сверху вытяжкой для утилизации биогаза, снизу - склизом для вывода фильтрата за пределы вибрирующего корпуса, и в загрузочную цапфу вмонтирован трубопровод для перемещения отходов внутри нее от средства для загрузки к фильтру, что не только улучшает экологическую обстановку на прилегающей территории, но и обеспечивает утилизацию биогаза (метана и водорода) для дальнейшей его переработки и получения дополнительной экономической выгоды путем реализации этого продукта.

Новизна усматривается также в том, что поверхность по периметру фильтра выполнена многогранной и конической, ось которой составляет с осью ее вращения острый угол, и поэтому положение центров симметрии фильтра в виде эллипсов в процессе его вращения подвижно, что увеличивает энергоемкость взаимодействия потоков отходов откормочного комплекса, повышает производительность, эффективность и качество разделения отходов, а также интенсивность выделения биогаза из отходов откормочного комплекса.

Новизна заключается также в том, что плоские торцевые перфорированные щеки многоугольной формы, смонтированы под острым углом 5°-85° одна к другой и под разными углами к оси вращения фильтра, а также повернуты относительно друг друга на угол 0°-360°, что нарушает стационарность движения потоков отходов откормочного комплекса, поэтому размеры и место активного их взаимодействия заметно меняются за время одного оборота фильтра, что обеспечивает не только самоочистку отверстий многогранной конической поверхности фильтра и торцевых щек, но и расширяет технологические возможности и повышает производительность.

Новизна усматривается также в том, что расположение многогранных торцевых щек под острым углом к оси вращения многогранной конической поверхности фильтра обеспечивает не только разность давления на частицы отходов откормочного комплекса внутри фильтра, но и перемещение их от загрузки к выгрузке.

Новизна заключается также в том, что такое конструктивное оформление фильтра создает дебаланс во вращающемся перфорированном фильтре, что придает ему и корпусу низкочастотные колебания, которые не только интенсифицируют процесс разделения отходов откормочного комплекса, но и обеспечивают надежность перемещения фильтрата по склизу и выводу его за пределы вибрирующего корпуса.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена установка для разделения отходов откормочного комплекса, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - перфорированный фильтр с цапфами и смонтированной внутри пружиной растяжения с квадратным сечением витков; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - наглядное изображение перфорированного фильтра с загрузочной и разгрузочной цапфами.

Установка для разделения отходов откормочного комплекса (фиг. 1, фиг. 2) содержит корпус 1 и смонтированный в нем полый перфорированный фильтр 2 с двумя цапфами 3 и 4 установленный с возможностью вращения (привод на чертеже не показан). Установка снабжена средством для загрузки 5. Корпус 1 снабжен сверху вытяжкой 6 для утилизации биогаза и снизу склизом 7 - для вывода фильтрата за пределы вибрирующего корпуса 1, который вместе с перфорированным фильтром 2 и цапфами 3 и 4 закреплен на раме 8, упруго смонтированной на основании 9, при этом внутри фильтра 2 и цапф 3 и 4 по всей их длине, смонтирована цилиндрическая пружина растяжения 10 с квадратным сечением витков для перемещения отходов откормочного комплекса от загрузки к выгрузке. Рама 8 прямоугольной формы упруго смонтирована на основании 9 с помощью четырех упругих элементов 11. Перфорированный фильтр 2 выполнен с возможностью вращения в опорах 12 и 13, которые закреплены на раме 8. В корпусе 1, над склизом 7 выполнено прямоугольное отверстие 14 для выгрузки фильтрата за пределы корпуса 1 в емкость 15. Установка снабжена емкостью 16 для приема твердой фракции. Направление витков пружины 10 совпадает с направлением вращения перфорированного фильтра 2.

Перфорированный фильтр 2 (фиг. 3, фиг. 4) установлен под острым углом а к оси его вращения и выполнен в виде многогранной перфорированной пирамиды с плоскими перфорированными гранями по ее периметру и с плоскими торцевыми перфорированными щеками многоугольной формы 17 и 18, смонтированными под острым углом β=5°-85° одна к другой и под разными углами к оси вращения фильтра 2, при этом повернутыми относительно друг друга на угол ϕ=0°-360° (фиг. 5),

На фиг. 5 оси i₁-i₁ и i₂-i₂ торцевых перфорированных щек многоугольной формы 17 и 18 тождественны и повернуты по оси вращения перфорированного фильтра друг относительно друга на угол ϕ, при этом . Для обеспечения продольного перемещения отходов внутри перфорированного фильтра 2 смонтирована цилиндрическая пружина 10 с квадратным сечением витков, с направлением витков, совпадающими с направлением вращения перфорированного фильтра 2. Пружина 10 оборудована устройством для изменения шага витков путем растяжения или сжатия (на чертежах не показано). Регулировка величины шага витков пружины 10 может производиться в процессе работы установки.

Такое конструктивное оформление перфорированного фильтра 2 создает дебаланс, что придает ему и корпусу 1 низкочастотные колебания, которые не только интенсифицируют процесс разделения отходов откормочного комплекса на жидкие и сгущенные фракции, но и обеспечивают надежность перемещения сгущенных фракций внутри фильтра 2, цапф 3, 4, а также движение фильтрата по склизу 7, и вывод их за пределы установки. Для обеспечения бесперебойного и устойчивого перемещения отходов от средства для загрузки 5 по загрузочной цапфе 3 в фильтр 2 в загрузочную цапфу 3 вмонтирован трубопровод 19 для подачи теплого воздуха.

Установка для разделения отходов откормочного комплекса на жидкие и твердые фракции работает следующим образом.

Отходы откормочного комплекса поступают через средство для загрузки 5 и цапфу 3 во вращающийся перфорированный фильтр 2, где они совершают движение по различным эллиптическим траекториям, размеры которых меняются по длине перфорированного фильтра 2 в каждом поперечном сечении из-за созданного дебаланса вибрирующего корпуса 1 всей установки, при этом частицы отходов совершают сложное пространственное движение в вертикальной плоскости - по эллиптическим траекториям. А так как перфорированный фильтр 2 выполнен в виде многогранной перфорированной пирамиды с плоскими перфорированными гранями по ее периметру и с плоскими торцевыми перфорированными щеками многоугольной формы, смонтированными под острым углом 5°-85° одна к другой и под разными углами к оси вращения фильтра, при этом повернутыми относительно друг друга на угол 0°-360°, то частицы отходов совершают в горизонтальной плоскости - возвратно-поступательное движение. В результате, поток движущихся частиц отходов не стационарен, а размеры и расположение активного движения потоков отходов заметно меняются за время одного оборота перфорированного фильтра 2. Поэтому в результате нарушения упорядоченности процесса движения частиц потоков отходов, движение их становится более активным, ликвидируется зона малоподвижности, возрастает энергоемкость соударений частиц отходов между собой и со стенками по периметру перфорированного фильтра 2, а также с торцевыми перфорированными щеками 17 и 18, что обеспечивает очистку их перфорированных поверхностей, расширяет технологические возможности разделения отходов откормочного комплекса на жидкие и сгущенные фракции, повышает производительность, эффективность и качество разделения отходов, улучшает экологическую обстановку путем утилизация биогаза (метана и водорода) для дальнейшей его переработки.

Процесс не стационарности движения частиц отходов усугубляется расположением торцевых многоугольных перфорированных щек 17 и 18, что существенно меняет направление движения частиц отходов вдоль оси вращения перфорированного фильтра 2 и создает зоны различного давления торцевых перфорированных щек 17 и 18 на частицы отходов и интенсифицирует процесс их разделения. Поэтому частицы отходов имеют возможность под воздействием геометрического уклона многогранного перфорированного фильтра 2 и разности давления торцевых перфорированных щек многогранной формы 17 и 18, расположенных под углом друг к другу и к оси вращения перфорированного фильтра 2, не только двигаться по сложным траекториям, но и перемещаться в осевом направлении, создавая при этом турбулентные потоки. В результате такой интенсификации движения потоки частиц отходов разделяются на фракции. Жидкая фракция в виде фильтрата выводится за пределы перфорированной поверхности фильтра 2, стекает по стенкам корпуса 1 и попадает на наклонный склиз 7 корпуса 1, затем выводится через отверстие 14 в емкость 13. Частицы сгущенной фракции через втулку 4, с помощью пружины 10, выводятся за пределы вибрирующих корпуса 1 и перфорированного фильтра 2, в емкость 16 для приема твердой фракции. Процесс движения частиц отходов, которые поднимаются вверх и падают вниз, непрерывен. Поскольку внутренние перфорированные стенки фильтра 2 расположены под углом не только друг к другу, но и к его оси вращения, то в каждой порции отходов, каждая частица отходов перемещается по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс разделения отходов, расширяет технологические возможности разделения отходов откормочного комплекса на жидкие и сгущенные фракции. С помощью вытяжки 6 и трубопровода 19, подающего теплый воздух внутрь цапфы для придания движения отходам в загрузочной цапфе 3 от средства для загрузки 5 к фильтру 2, биогаз, который интенсивно выделяется при разделения на фракции отходов в фильтре 2, утилизируется и передается для дальнейшей переработки.

Процесс разделения отходов также интенсифицируется смонтированной внутри перфорированного фильтра 2 пружиной 10 с квадратным сечением витков и с направлением витков, совпадающим с направлением вращения перфорированного фильтра 2, которая и обеспечивает дополнительное продольное перемещение частиц отходов от загрузки к выгрузке.

Такое конструктивное оформление перфорированного фильтра 2 создает дебаланс, что придает перфорированному фильтру 2 и корпусу 1 низкочастотные колебания, которые не только интенсифицируют процесс разделения отходов на жидкие и сгущенные фракции, но и обеспечивают надежность перемещения жидкой фракции в виде фильтрата по склизу 7 корпуса 1 и его вывод за пределы устройства.

Технико-экономические преимущества обеспечиваются за счет расширения технологических возможностей разделения отходов откормочного комплекса на жидкие и сгущенные фракции, повышения производительности, эффективности и качества разделения отходов, улучшения экологической обстановки путем утилизация биогаза (метана и водорода) для дальнейшей его переработки и реализации, а также за счет создания дебаланса во вращающемся перфорированном фильтре, что придает ему и корпусу низкочастотные колебания, которые не только интенсифицируют процесс разделения отходов, но и обеспечивают надежность транспортировки отходов и их фракций от загрузки к выгрузке.