Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ЖИДКОЙ ФАЗЫ ИЗ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к пищевой промышленности, например для обезвоживания сырья при производстве пектина, выделения жидкой фазы из сыпучих материалов, при сушке материалов, 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.

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 необходимость наклона всей конструкции для обеспечения транспортировки перемещения материалов от загрузки к выгрузке и ограниченные технологические возможности.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является установка для отделения жидкой фазы из материалов (патент №2375099, кл. B01D 33/27, опубл. 10.12.2009 г., Бюл. №34), включающая наружный барабан, внутри которого закреплена винтовая вставка, фильтр, выполненный из скрученных по винтовой линии в продольном направлении и изогнутых в поперечном направлении по винтовой линии на конической оправке трех и более перфорированных полос трапециевидной формы с разными размерами по ширине, входной патрубок, патрубки для отвода фильтрата и сгущенной фракции.

Недостатком известной конструкции является сложность изготовления и ограниченные технологические возможности.

Техническим решением задачи является упрощение конструкции и расширение технологических возможностей установки.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для отделения жидкой фазы из материалов, включающем наружный барабан, внутри которого закреплена винтовая вставка, фильтр, входной патрубок, патрубки для отвода фильтрата и сгущенной фракции, фильтр выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой перфорированной поверхности с винтовыми линиями по периметру и винтовыми канавками внутри фильтра под углом 5°-30° к оси вращения фильтра в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны карманов криволинейной формы винтовой перфорированной поверхности, расположенными внутри поперечного сечения фильтра, смонтирован из одной свернутой в цилиндрические витки, соединенные друг с другом по продольным кромкам, перфорированной полосы одинаковой ширины, согнутой по размещенным под углом к ее продольным кромкам линиям сгиба, с образованием по наружной и внутренней перфорированной поверхности, направленных в одну сторону под углом 5°-30° к оси вращения фильтра винтовых линий и винтовых перфорированных поверхностей в виде карманов криволинейной формы, которые по периметру фильтра могут быть различными не только по форме, но и размерам, при этом расстояние между линиями сгиба равно сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренней перфорированной поверхности.

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

Новизна заключается в том, что такое конструктивное оформление фильтра позволяет обеспечить осевое перемещение частиц материала от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении оси вращения фильтра, что упрощает эксплуатацию в связи с отсутствием уклона фильтра.

Новизна заключается в том, что благодаря ломанным внутренним винтовым перфорированным карманам криволинейной формы векторы скорости движения частиц материалов при транспортировке их от загрузки к выгрузке изменяются, что способствует интенсификации процессов выделения жидкой фазы из материалов и расширяет технологические возможности.

Новизна предложения заключается также в том, что внутри фильтра образованы многозаходные винтовые перфорированные поверхности с винтовыми линиями по периметру и винтовыми канавками внутри фильтра в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны карманов внутри фильтра, материалы движутся по сложным траекториям, что интенсифицирует процесс выделения жидкой фазы из материалов и расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что при одних и тех же диаметрах фильтров в предлагаемой конструкции длина пути прохождения частиц материалов по сравнению с известными конструкциями фильтров значительно больше, что представляет возможность сократить габариты фильтра как по длине, так и по диаметру, а также способствует интенсификации процесса выделения жидкой фазы из материалов и расширяет технологические возможности.

Новизна усматривается в том, что фильтр выполнен, по меньшей мере, из одной перфорированной полосы, что упрощает изготовление.

Новизна обусловлена тем, что по ломанной винтовой линии образованы карманы криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными внутри фильтра, с помощью которых порции материала захватываются, поднимаются вверх и бросаются вниз, что расширяет технологические возможности, увеличивает интенсивность перемешивания и интенсифицирует процесс выделения жидкой фазы из материалов.

Новизна обусловлена тем, что по внутренней поверхности фильтра образованы винтовые линии одного направления, что расширяет технологические возможности и увеличивает скорость продольного перемещения материала.

Новизна предложения заключается также в том, что по всему периметру перфорированной поверхности фильтра проходное сечение изменяется не только по форме, но и по площади, что обеспечивает попеременное сжатие и расширение материалов в каждом сечении фильтра, что повышает производительность, расширяет технологические возможности.

Новизна заключается в том, что при одних и тех же диаметрах барабана известной конструкции и предлагаемой конструкции барабана, за счет наличия карманов криволинейной формы в виде полуокружностей частицы материала поднимаются значительно выше угла естественного откоса, что расширяет технологические возможности и повышает производительность.

Новизна заключается в том, что благодаря криволинейным внутренним винтовым перфорированным поверхностям векторы скорости движения материала при транспортировке от загрузки к выгрузке изменяются, что способствует интенсификации процесса отделения жидкой фазы из материала и расширяет технологические возможности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг.1 изображен общий вид устройства для отделения жидкой фазы из материалов; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - фильтр, общий вид; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.3; на фиг.5 - перфорированная полоса с размеченными линиями сгиба в виде прямых линий для фильтра фиг.3; фиг.6 - перфорированная полоса, согнутая по прямым линиям с образованием карманов криволинейной формы; фиг.7 - аксонометрическая проекция перфорированной полосы, свернутой в цилиндрический виток.

Установка для выделения жидкой фазы из материалов 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 закреплены наружный барабан 7, с коаксиально смонтированном в нем фильтром 8. Наружный барабан 7 изготовлен в виде цилиндра, внутри которого закреплены винтовые направляющие 9 - (винтовые вставки), и снабжен по периметру отверстиями 10 для отвода жидкой фазы из фильтра. Участок наружного барабана 7 с отверстиями 10 смонтирован в корпусе 11, который в своей нижней части снабжен окном 12 - (патрубок для отвода фильтрата). На станине 1 смонтировано загрузочное устройство в виде воронки 13 - (входной патрубок). Установка снабжена транспортером 14 для приема твердой фазы материала - (патрубок для отвода сгущенной фракции) и емкостью 15 для приема жидкой фазы материалов.

Фильтр 8 (фиг.3, фиг.4) выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой перфорированной поверхности с винтовыми линиями по периметру и винтовыми канавками внутри фильтра 8 в виде карманов криволинейной формы под углом 5°-30° к оси вращения фильтра 8 с центрами кривизны карманов криволинейной формы винтовой перфорированной поверхности, расположенными внутри поперечного сечения фильтра. Фильтр 8 (фиг.3, фиг.4) изготовлен по крайней мере из одной перфорированной полосы 16, соединенной по продольным кромкам 17 (показаны на фиг.3 штрихпунктирной линией) известными методами, например сваркой, с образованием по наружной и внутренней поверхностям винтовых линий (часть одной из винтовых линий на фиг.3 показана утолщенной линией 18-19-20-21-22-23-24-25-26-27) и винтовых поверхностей (фиг.4) криволинейной формы в виде карманов внутренней поверхности полукруглой формы 28, 29, 30, 31, 32, 33.

Перфорированная полоса 16 (фиг.5, фиг.6) согнута по прямым линиям 34 под одинаковыми углами β к кромкам 17 полосы 16, размещенным друг от друга на расстояниях, равных длине развертки периметра криволинейных карманов, например, для карманов 28, 29, 30, 31, 32, 33 на расстояниях L.

Перфорированная полоса 16 после сгиба (фиг.6) свернута в цилиндрические витки (фиг.7), соединенные друг с другом по продольным кромкам 17 известными методами, например сваркой в перфорированный фильтр 8.

Устройство для отделения жидкой фазы из материалов работает следующим образом.

В фильтр 8 через устройство для загрузки 13 беспрерывно загружается материал. При вращении фильтра 8 частицы материалов захватываются карманами внутренней винтовой перфорированной поверхностью и в направлении вращения поднимаются вверх и перемещаются в сторону выгрузки. По достижении определенной высоты под действием гравитационных сил и образовавшегося угла естественного откоса частицы материалов движутся навстречу друг к другу под определенными углами и к стенкам вращающегося фильтра 8 и перемещаются в сторону выгрузки. При этом за счет карманов криволинейной формы частицы материалов поднимаются значительно выше, чем в фильтрах известной конструкции. Так как поверхность фильтра 8 в виде винтовых криволинейной формы карманов непрерывна, то и непрерывен процесс движения последующих порций материалов, которые поднимаются вверх и падают вниз, движутся под разными углами. Поскольку внутренняя поверхность фильтра 8 снабжена винтовыми линиями, то в каждой порции частицы материалов перемещаются по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс смешивания и выделения жидкой фазы из материалов и расширяются технологические возможности. Поэтому в фильтре 8 значительно расширен диапазон изменений результирующих векторов перемещений частиц материалов и каждая частица движется по разным векторам направления, что обеспечивает большую вероятность отделения жидкой фазы из материалов. При этом они обладают определенным запасом кинетической энергии и движутся с большой кинетической энергией, что обеспечивается перфорированными карманами криволинейной формы по внутренней поверхности. В результате интенсифицируется процесс выделения жидкой фазы из материалов, повышается надежность работы и расширяется технологические возможности.

Другими словами, при перемещении материалов внутри фильтра 8 жидкая фаза через его 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 корпуса 11 и через окно 12 поступает в емкость 15. Твердая фаза материалов выводится через выходное отверстие фильтра 8 на транспортер 14. Поскольку карманы внутренней перфорированной просеивающей поверхности фильтра 8 расположены под углом к оси вращения, то в каждой порции частицы материалов перемещаются по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс смешивания, разрушения их на мелкие фракции и перетирания частиц материала друг с другом и с перфорированными стенками фильтра 8, повышается интенсивность смешивания частиц материалов, выделения жидкой фазы из материалов и расширяются технологические возможности. Так как внутри фильтра 8 образованы винтовые перфорированные поверхности в виде перфорированных карманов криволинейной формы, то значительно расширен диапазон изменений результирующих векторов перемещений частиц материалов и каждая частица движется по разным векторам направления, что обеспечивает большую вероятность столкновений в начальный момент отрыва этих частиц от перфорированных стенок фильтра 8, где они обладают определенным запасом кинетической энергии и движутся с большой кинетической энергией, поэтому и обеспечивается интенсификация процесса отделения жидкой фазы из материалов. При этом обеспечивается не только интенсивное отделение жидкой фазы из материалов, но и обеспечивается самоочистка просеивающей поверхности фильтра.

Наличие в конструкции фильтра 8 винтовых перфорированных поверхностей в виде ломанных перфорированных карманов криволинейной формы 28, 29, 30, 31, 32, 33 интенсифицирует процесс выделения жидкой фазы из материалов, повышает надежность работы установки и расширяет технологические возможности, обеспечивает самоочистку просеивающей поверхности фильтра 8.

Таким образом, частицы масс материалов при непрерывном вращении фильтра 8 совершают сложное движение, при котором и происходит процесс отделения жидкой фазы из материалов. Частицы масс материалов не только интенсивно взаимодействуют друг с другом, но и под воздействием направленных в одну сторону под углом к продольной оси фильтра 8 винтовых перфорированных поверхностей в виде карманов криволинейной формы по внутренней поверхности совершают сложное движение с большой амплитудой в плоскости, перпендикулярной проходному сечению фильтра 8. Так как по длине фильтра 8 размеры поперечного сечения, форма и расположение меняются, то усугубляется нарушаемость движения частиц материала, т.е. имеет место повышение интенсивности отделения жидкой фазы из материалов. Наличие винтовых перфорированных поверхностей и винтовых линий по периметру фильтра 8 способствует не только усложнению траекторий их движения, но и перемещению по проходному сечению фильтра 8. При движении масс материала по проходному сечению фильтра 8 жидкая фаза через просеивающую поверхность фильтра 8 попадает в полость барабана 7 и посредством винтовых направляющих 9 - (винтовых вставок), через отверстия 10 выгружается посредством патрубка для отвода фильтрата 12 в емкость 15 для приема жидкой фазы материалов, а сгущенная фракция выводится на транспортер 14 для приема твердой фазы материала - (патрубок для отвода сгущенной фракции).

Технико-экономические преимущества возникают за счет расширения диапазона изменений результирующих векторов перемещений частиц материалов, повышения интенсивности их смешивания и переориентации, а также скорости их перемещений от загрузки к выгрузке, что повышает интенсивность смешивания, увеличивает энергоемкость взаимодействия частиц материалов друг с другом и со стенками фильтра 8, повышает производительность, расширяет технологические возможности, повышает надежность работы и его производительность.