Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ЖИДКОЙ ФРАКЦИИ ИЗ МАТЕРИАЛОВ

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 состояний, к пищевой промышленности, например для обезвоживания сырья при производстве пектина, отделения жидкой фазы из сыпучих материалов, при сушке материалов.

Известен инерционный сгуститель (а.с. №1389815, кл. В01Д 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 ограниченные технологические возможности.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является установка для выделения жидкой фазы из материалов (RU №2375099, кл. B01D 33/27, 2009), содержащая корпус, средство для загрузки, фильтр, привод, разгрузочное приспособление для отвода сгущенной фракции, разгрузочное приспособление для отвода фильтрата.

Недостатком известной конструкций является недостаточная производительность и ограниченные технологические возможности.

Техническим решением задачи является повышение производительности и расширение технологических возможностей установки для выделения жидкой фазы из материалов.

Поставленная задача достигается тем, что в установке для выделения жидкой фракций из материалов, содержащей корпус, средство для загрузки, фильтр, привод, разгрузочное приспособление для отвода сгущенной фракции, разгрузочное приспособление для отвода фильтрата, фильтр выполнен в виде установленного наклонно относительно горизонтальной оси вращения перфорированного цилиндра с плоскими перфорированными торцевыми стенками эллиптической формы, размещенными перпендикулярно оси вращения, при этом оси больших диаметров эллипсов перфорированных торцевых стенок параллельны или могут быть повернуты по оси вращения фильтра друг относительно друга на угол φ, причем по всей длине фильтра по его оси вращения смонтирована коническая пружина с плоским сечением витков, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия и смонтирована таким образом, что большой диаметр конической пружины смонтирован у загрузочной цапфы, а малый диаметр конической пружины размещен внутри разгрузочной цапфы.

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

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление фильтра в виде установленного наклонно относительно горизонтальной оси вращения перфорированного цилиндра с торцевыми перфорированными стенками, размещенными перпендикулярно к оси вращения, упрощает изготовление, нарушает стационарность движения материалов, повышает производительность и эффективность выделения жидкой фазы, что расширяет технологические возможности.

Новизна предложения заключается также в том, что по всей длине фильтра смонтирована коническая пружина с прямоугольным сечением витков, которая обеспечивает не только перемещение частиц материалов в радиальном направлении, но и способствует интенсификации процесса выделения жидкой фазы из материалов, совершающих циркуляционное движение внутри фильтра в плоскостях, перпендикулярных его оси симметрии, встречаясь с витками конической пружины, они изменяют траекторию своего движения и перемещаются не только к периферии фильтра, но и в сторону разгрузочного приспособления для отвода фильтрата, увеличивают интенсивность выделения жидкой фазы из материалов, расширяют технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что смонтированная по всей длине фильтра коническая пружина с прямоугольным сечением витков снабжена устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия, что позволяет влиять на характер движения частиц материалов и изменять скорости их перемещения от загрузки к выгрузке, расширяет технологические возможность.

Новизна заключается в том, что центры симметрии внутренней поверхности фильтра в каждом его элементе поперечного сечения по его длине смещены относительно оси вращения фильтра, что нарушает стационарность движения частиц материалов, расширяет технологические возможности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена установка для выделения жидкой фазы из материалов с торцевыми перфорированными стенками фильтра, размещенными перпендикулярно к горизонтальной оси вращения фильтра, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 установки для выделения жидкой фазы из материалов с торцевыми перфорированными стенками, оси больших диаметров эллипсов которых параллельны; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1 установки для выделения жидкой фазы из материалов с торцевыми перфорированными стенками фильтра, оси больших диаметров эллипсов которых повернуты на угол φ по оси вращения относительно друг к другу.

Установка для выделения жидкой фазы из материалов с торцевыми стенками 1 и 2, размещенными перпендикулярно к горизонтальной оси вращения перфорированного цилиндра - фильтр 3 (фиг.1, фиг.2), средство для загрузки (на чертежах не показано), привод (на чертеже не показан), разгрузочное приспособление для отвода сгущенной фракции (на чертежах не показано), разгрузочное приспособление для отвода фильтрата 4. Положение осей больших диаметров эллипсов торцевых стенок 1 и 2 i₁-i₁ и i₂-i₂ тождественны, т.е. они параллельны (фиг.2). Для обеспечения дополнительного продольного перемещения частиц потоков материалов внутри фильтра 3 смонтирована коническая пружина 5 с плоским сечением витков, с направлением витков совпадающих с направлением вращения фильтра 5. Пружина 5 оборудована устройством для изменения шага витков пружины 5 путем растяжения или сжатия (на чертежах не показано). Регулировка величины шага витков пружины 5 может производиться в процессе выделения жидкой фазы из материалов. Корпус 6, в виде крышки, смонтирован сверху фильтра 3 и скреплен с разгрузочным приспособлением 4 для отвода фильтрата (фиг.1, фиг.2). При этом большой диаметр конической пружины 5 смонтирован у загрузочной цапфы 7, а малый диаметр конической пружины размещен внутри разгрузочной цапфы 8.

Фильтр 3 (фиг.1, фиг.2) выполнен в виде установленного наклонно под углом α относительно оси вращения фильтра 3 цилиндра с перфорированными стенками по периметру и с перфорированными торцевыми стенками эллиптической формы 1 и 2, размещенными перпендикулярно к горизонтальной оси вращения перфорированного цилиндра фильтра 3. Загрузочная цапфа 7 и разгрузочная цапфа 8 выполнены в виде втулок, смонтированных с возможностью вращения на опорах 9 и 10. На фиг.2 ось i₁-i₁ большего диаметра эллипса торцевой перфорированной стенки 1 фильтра 3 у загрузочной цапфы 7 и ось большего диаметра эллипса i₂-i₂, торцевой перфорированной стенки 2 фильтра 3 у разгрузочной цапфы 8 тождественны, т.е. эти оси параллельны.

Оси больших диаметров эллипсов торцевых перфорированных стенок 1 и 2 фильтра 3 i₁-i₁ и i₂-i₂ (фиг.3) могут быть повернуты относительно друга на угол φ. Привод на чертежах не показан.

Установка для выделения жидкой фазы из материалов работает следующим образом.

Потоки материалов, подлежащих обезвоживанию, например навоз (фиг.1, фиг.2), подаются через средство для загрузки (на чертежах не показано), через втулку 7 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 материала (навоза) 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 поток движущихся частиц материалов (навоза) нестационарен, а размеры и расположение активного движения их потоков заметно меняются за время одного оборота фильтра 3. Поэтому в результате нарушения упорядоченности процесса движения частиц потоков материала (навоза), движение их становится более активным, ликвидируется зона малоподвижности, возрастает энергоемкость соударений частиц материала (навоза) между собой и со стенками фильтра 3, а также с торцевыми стенками 1 и 2, что обеспечивает очистку их перфорированных поверхностей и повышает эффективность обезвоживания. Процесс нестационарности движения частиц навоза усугубляется формой торцевых стенок 1 и 2 эллиптической формы, что существенно меняет направление движения частиц навоза вдоль оси вращения фильтра 3 и создает зоны различного давления торцевых стенок 1 и 2 на частицы навоза и интенсифицируется процесс отделения жидкой фазы навоза. Поэтому частицы навоза имеют возможность под воздействием разности давления торцевых стенок эллиптической формы 1 и 2, не только двигаться по сложным траекториям, но и перемещаться в осевом направлении от загрузки к выгрузке, создавая при этом турбулентные потоки частиц навоза. В результате такой интенсификации движения потоков навоза жидкая фаза навоза выводится за пределы перфорированной поверхности фильтра 3, стекает по стенкам корпуса 6, затем с помощью разгрузочного приспособления 4 для отвода фильтрата выводится за пределы устройства для выделения жидкой фазы из материалов.

Процесс движения частиц навоза, которые поднимаются вверх и падают вниз, непрерывен. Поскольку внутренние перфорированные стенки фильтра 3 расположены под углом не только друг к другу, но и к оси вращения фильтра 3, то в каждой порции, каждая частица навоза перемещается по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс обезвоживания и расширяет технологические возможности. Процесс обезвоживания также интенсифицируется смонтированной внутри фильтра 3 конической пружиной 5 с плоским сечением витков и с направлением витков, совпадающим с направлением вращения фильтра 3, которая обеспечивает дополнительное продольное перемещение частиц навоза внутри фильтра 3. Пружина 5 оборудована устройством для изменения шага витков путем растяжения или сжатия (на рисунках не показано). Регулировка величины шага витков пружины 5 может производиться также в процессе обезвоживания, т.е. в процессе работы установки для выделения жидкой фазы из материалов. В зависимости от характеристик материалов (навоза), требуемого времени обезвоживания, устанавливается такой шаг пружины, который отвечает оптимальным условиям процесса обезвоживания навоза. Например, если требуется высокая скорость продольного перемещения потоков навоза, то увеличивается шаг пружины 5 и, таким образом, изменяется поток движения частиц материалов (навоза), а значит, соответственно изменяется их скорость перемещения от загрузки к выгрузке. При обезвоживании навоза требующей длительное время пребывания потоков навоза в фильтре 3, шаг витков пружины 5 уменьшается и, таким образом, изменяется скорость движения потов навоза, а значит соответственно изменяется их скорость перемещения от загрузке к выгрузке. Направление витков пружины 5 может совпадать или быть против направления вращения фильтра 3. В нужном положении пружину 5 фиксируют известными приспособлениями (на чертеже не показаны). Регулировка величины шага пружины 5 может быть осуществлена также и в процессе обезвоживания. На выходе фильтра 3 частицы сгущенной фракции материалов (навоза) поднимаются вверх и через цапфу 8 выводятся в разгрузочное приспособление для отвода сгущенной фракции (на чертеже не показано).

Скорость перемещения частиц материалов от загрузки к выгрузке можно регулировать изменением угла наклона всей установки для выделения жидкой фазы из материалов.

Технико-экономические преимущества обеспечиваются за счет интенсификации процесса обезвоживания материалов благодаря нарушению стационарности движения потоков частиц материалов (навоза) внутри фильтра. Предлагаемая конструкция устройства для выделения жидкой фазы из материалов позволяет упростить изготовление, повысить производительность, расширяет технологические возможности.