Результат интеллектуальной деятельности: Установка для выделения жидкой фракции из материалов

Изобретение относится к охране окружающей среды, в частности, к охране почвенных ресурсов от техногенных загрязнений в зоне влияния кормооткормочных комплексов, птицефабрик, свиноферм, т.е. и к сельскому хозяйству, в частности, к оборудованию для разделения отходов предприятий по выращиванию сельскохозяйственных животных на сгущенные и жидкие фракции и утилизации биогаза; отделения жидкой фазы из сыпучих материалов, при сушке материалов, разделению отходов производства для их последующей утилизации и утилизации газов.

Известна 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 машины 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 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, в котором 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 станка являются ограниченные технологические возможности, недостаточная производительность и эффективность, качество выделения жидкой фазы из материалов и значительное выделение газа, что ухудшает экологическую обстановку на близлежащей территории.

Техническим результатом задачи является расширение технологических возможностей, повышение производительности, эффективности и качества разделения отходов на фракции, улучшение экологической обстановки путем утилизация газа (например, метана, водорода) для дальнейшей его переработки.

Поставленная задача достигается тем, что в установке для выделения жидкой фазы из материалов, содержащей корпус, средство для загрузки, фильтр, привод, разгрузочное приспособление для отвода сгущенной фракции, разгрузочное приспособление для отвода фильтрата, фильтр с перфорированными стенками по периметру выполнен в виде установленного наклонно относительно горизонтальной оси пустотелого цилиндра с перфорированной поверхностью по периметру в виде чередующихся выступов и впадин треугольной формы и параллельными друг другу, размещенными наклонно под углом α к горизонтальной оси вращения фильтра, но с сохранением параллельности друг другу плоскими торцевыми перфорированными стенками эллиптической формы с образующими по периметру чередующимися выступами и впадинами треугольной формы, при этом большие оси эллипсов торцевых перфорированных стенок эллиптической формы с образующими по периметру виде выступов и впадин треугольной формы, повернуты относительно друг друга на угол β и по всей длине фильтра закреплена цилиндрическая пружина с эллиптической формой в поперечном сечении и с круглым сечением витков, а по всей длине установки от загрузки к выгрузке закреплена пружина цилиндрической формы с круглым сечением витков, при этом корпус снабжен сверху вытяжкой для утилизации газа.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции установке для выделения жидкой фазы из материалов.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что фильтр по всей длине имеет переменное не только продольное, но и поперечное сечение в виде выступов и впадин треугольной формы, что интенсифицирует процесс обезвоживания отходов, повышает производительность, так как частицам отходов внутри фильтра придается основное движение с большой амплитудой и малой частотой, на которое накладывается дополнительное движение с малой амплитудой и большой частотой.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное выполнение фильтр с перфорированными стенками по периметру в виде установленного наклонно относительно горизонтальной оси пустотелого цилиндра с перфорированной поверхностью по периметру виде чередующихся выступов и впадин треугольной формы и параллельными друг другу, размещенными наклонно под углом α к горизонтальной оси вращения фильтра, но с сохранением параллельности друг другу плоскими торцевыми перфорированными стенками эллиптической формы с образующими по их периметру чередующимися выступами и впадинами треугольной формы, размещенными наклонно под углом α к горизонтальной оси вращения фильтра, но с сохранением параллельности друг другу, обеспечивает нарушение стационарности движения частиц отходов, повышает производительность и эффективность разделения на фракции, расширяет технологические возможности.

Новизна заключается в том, что в результате того, что большие оси эллипсов перфорированных торцевых стенок эллиптической формы с образующими по периметру выступами и впадинами треугольной формы, повернуты относительно друг друга на угол β, обеспечивается нарушение стационарности движения частиц отходов, повышается производительность и эффективность разделения на фракции, расширяются технологические возможности.

Новизна предложения заключается также в том, что по всей длине фильтра закреплена цилиндрическая пружина с эллиптическая формой в поперечном сечении и с круглым сечением витков, а по всей длине установки от загрузки к выгрузке закреплена пружина цилиндрической формы с круглым сечением витков, что обеспечивает не только перемещение частиц отходов в радиальном направлении от загрузки к выгрузке, но и способствует интенсификации процесса разделения отходов на фракции за счет того, что эти частицы, совершающие циркуляционное движение внутри фильтра в плоскостях, перпендикулярных ее оси симметрии, встречаясь с витками пружин, изменяют траекторию своего движения и перемещаются к периферии фильтра, увеличивают интенсивность их взаимодействия друг с другом и с перфорированными стенками фильтра, расширяют технологические возможности, повышают производительность.

Новизна усматривается также в том, что расположение торцевых щек наклонно под углом α к горизонтальной оси вращения фильтра, но с сохранением параллельности друг другу, обеспечивает не только разность давления на частицы потоков отходов внутри фильтра, но и перемещение их от загрузки к выгрузке.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена установка для выделения жидкой фазы из материалов, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - фильтр, общий вид; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - пространственное изображение фильтра.

Установка для выделения жидкой фазы из материалов (фиг. 1, фиг. 2) содержит корпус 1. Корпус 1 выполнен в виде крышки и скреплен с разгрузочным приспособлением 2 для отвода фильтрата. Внутри корпуса 1 размещен фильтр 3. Фильтр снабжен загрузочным приспособлением в виде цапфы 4 и разгрузочным приспособлением в виде цапфы 5, которые покоятся в опорах 6 и 7 с возможностью вращения, а также приводом вращения (на чертежах не показан). Для обеспечения дополнительного продольного перемещения частиц потоков отходов внутри фильтра 3 и цапф 6 и 7 смонтирована пружина 8 цилиндрической формы с круглым сечением витков, с направлением витков, совпадающим с направлением вращения фильтра 3. Пружина 8 оборудована устройством для изменения шага витков пружины 6 путем растяжения или сжатия (не показано). Регулировка величины шага витков пружины 8 может производиться в процессе разделения отходов. Внутри фильтра 3 смонтирована по всей длине цилиндрическая пружина 9 с эллиптической формой в поперечном сечении и с круглым сечением витков. Цапфы 4 и 5 снабжены опорными кольцами 10 и 11.

Фильтр 3 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5) с перфорированными стенками по периметру выполнен в виде установленного наклонно относительно горизонтальной оси пустотелого цилиндра с перфорированной поверхностью по периметру виде выступов и впадин треугольной формы и параллельными друг другу, размещенными наклонно под углом α к горизонтальной оси вращения фильтра, но с сохранением параллельности друг другу плоскими торцевыми перфорированными стенками 12 и 13 эллиптической формы с образующими по их периметру чередующимися выступами и впадинами треугольной формы, при этом большие оси эллипсов АВ и СД (фиг. 5) торцевых перфорированных стенок эллиптической формы с образующими по периметру виде выступов и впадин треугольной формы, повернуты относительно друг друга на угол β. Корпус снабжен сверху вытяжкой 14 для утилизации газа (например метан, водород).

Установка для выделения жидкой фазы из материалов работает следующим образом.

Потоки отходов (фиг. 1, фиг. 2) подаются через загрузочный лоток 4 внутрь фильтра 3, где они совершают движение по различным эллиптическим траекториям, размеры которых меняются по длине фильтра 3 в каждом поперечном сечении, при этом частицы отходов совершают сложное пространственное движение в вертикальной плоскости - по эллиптическим траекториям, так как фильтр 3 выполнен цилиндрическим и наклонным, а в горизонтальной плоскости - возвратно-поступательное. В результате, потоки движущихся частиц отходов не стационарны, а размеры и расположение активного движения потоков отходов заметно меняются за время одного оборота фильтра 3. 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 фильтра 3, а также с торцевыми стенками 12 и 13, что обеспечивает очистку их перфорированных поверхностей и повышает эффективность разделения на фракции. Процесс не стационарности движения частиц отходов усугубляется расположением торцевых стенок 12 и 13 эллиптической формы, что существенно меняет направление движения частиц отходов вдоль оси вращения фильтра 3 и создает зоны различного давления торцевых стенок 12 и 13 на частицы отходов и что интенсифицирует процесс разделения отходов на фракции. Частицы отходов имеют возможность под воздействием геометрического уклона фильтра 3 и разности давления торцевых стенок эллиптической формы 12 и 13 расположенных друг к другу и к оси вращения фильтра 3, не только двигаться по сложным траекториям, но и перемещаться в осевом направлении от загрузки к выгрузке, создавая при этом турбулентные потоки частиц отходов. В результате такой интенсификации движения потоков отходов жидкая фаза выводится за пределы перфорированной поверхности фильтра 3, стекает по стенкам корпуса 1, затем разгрузочного приспособления 2 для отвода фильтрата и выводится за пределы установки для выделения жидкой фазы из материалов.

Процесс движения частиц отходов, которые поднимаются вверх и падают вниз, непрерывен. Поскольку внутренняя перфорированная поверхность фильтра 3 по периметру в виде выступов и впадин треугольной формы расположены под углом не только друг к другу, но и к оси вращения фильтра 3, то в каждой порции каждая частица отходов перемещается по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс разделения отходов на фракции и расширяет технологические возможности, так как частицам придается дополнительное движение с большой частотой и малой амплитудой. Процесс разделения отходов на фракции также интенсифицируется смонтированной внутри фильтра 3 пружиной 9 эллиптической формы в поперечном сечении и с круглым сечением витков, совпадающим с направлением вращения фильтра 3, которая обеспечивает дополнительное продольное перемещение частиц отходов внутри фильтра 3, а также пружиной 8, закрепленной по всей длине установки от загрузки к выгрузке, включая цапфы 4 и 5. Пружина 8 оборудована устройством для изменения шага витков путем растяжения или сжатия (не показано). Регулировка величины шага витков пружины 8 может производиться также в процессе разделения отходов, т.е. в процессе работы установки для выделения жидкой фазы из материалов. В зависимости от характеристик отходов, требуемого времени разделения отходов, устанавливается такой шаг пружины, который отвечает оптимальным условиям процесса разделения отходов. Например, если требуется высокая скорость продольного перемещения потоков отходов, то увеличивается шаг пружины 8 и, таким образом, изменяется поток движения частиц отходов, а значит, соответственно изменяется их скорость перемещения от загрузки к выгрузке. При разделении отходов, требующем длительное время пребывания потоков отходов в фильтре 3, шаг витков пружины 8 уменьшается и, таким образом, изменяется скорость движения потов отходов, а значит, соответственно изменяется их скорость перемещения от загрузки к выгрузке. Направление витков пружины 8 может совпадать или быть против направления вращения фильтра 3. В нужном положении пружину 8 фиксируют известными приспособлениями (не показаны). Регулировка величины шага пружины 8 может быть осуществлена также и в процессе разделения отходов. На выходе фильтра 3 частицы сгущенной фракции отходов через выгрузную цапфу 5 выводятся за пределы установки для выделения жидкой фазы из материалов.

Технико-экономические преимущества обеспечиваются за счет выполнения фильтра в виде установленного наклонно относительно горизонтальной оси пустотелого цилиндра с перфорированной поверхностью по периметру виде чередующихся выступов и впадин треугольной формы и параллельными друг другу, размещенными наклонно под углом α к горизонтальной оси вращения фильтра, но с сохранением параллельности друг другу плоскими торцевыми перфорированными стенками эллиптической формы с образующими по их периметру чередующимися выступами и впадинами треугольной формы, при этом большие оси эллипсов торцевых перфорированных стенок эллиптической формы с чередующимися выступами и впадинами треугольной формы, повернуты относительно друг друга на угол β и по всей длине фильтра закреплена цилиндрическая пружина с эллиптической формой в поперечном сечении и с круглым сечением витков, а по всей длине установки от загрузки к выгрузке закреплена пружина цилиндрической формы с круглым сечением витков, при этом корпус снабжен сверху вытяжкой для утилизации газа, что расширяет технологические возможности, повышает производительность, эффективность и качество разделения отходов на фракции, улучшает экологическую обстановку путем утилизация газа (например, метана, водорода) для дальнейшей его переработки.