Результат интеллектуальной деятельности: ВИБРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится, например, 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 B01D 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 наружи фильтра под утлом 5-45° к оси вращения фильтра в виде перфорированных карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными попеременно наружи 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 утлом 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.

Недостатком известной конструкции являются большие габариты по длине, сложность изготовления и ограниченные технологические возможности.

Наиболее близким к предполагаемому 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, смонтированы 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, но и по форме.

Недостатком известной конструкции являются большие габариты по длине и ограниченные технологические возможности.

Техническим решением задачи является сокращение габаритов по длине и расширение технологических возможностей агрегата.

Техническое решение достигается тем, что вибрационном устройстве для обезвоживания сыпучих материалов, содержащем фильтр, загрузочное приспособление, разгрузочные приспособления для отвода фильтрата и сгущенной фракции, фильтр упруго установлен на основании с вибратором, смонтированным горизонтально внутри основания и изготовлен в виде квадрата выполненного пустотелым с волнообразной винтовой перфорированной поверхностью по внутреннему периметру с карманами волнообразной формы, при этом фильтр смонтирована из жестко соединенных поочередно друг с другом четырех пустотелых перфорированных секций, выполненных в виде пустотелого кругового перфорированного сектора, с четырьмя пустотелыми прямолинейными перфорированными секциями, причем четыре перфорированные секции, выполненные в виде пустотелого кругового перфорированного сектора с волнообразной многозаходной винтовой перфорированной поверхностью двоякой кривизны, снабженной винтовыми канавками внутри и наружи кругового перфорированного сектора под углом к его оси в виде карманов волнообразной формы с центрами кривизны, расположенными снаружи и внутри поперечного сечения кругового перфорированного сектора, смонтированы из перфорированных подсекций, каждая из которых изготовлена из перфорированной полосы, свернутой в кольцо с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами, расположенными параллельно друг другу, при этом перфорированные подсекции соединены друг с другом свободными сторонами упомянутых четырехугольников в виде пустотелого кругового перфорированного сектора, с образованием по наружной и внутренней перфорированной поверхностям, направленных в одну сторону под углом к продольной оси кругового перфорированного сектора, волнообразных винтовых перфорированных поверхностей в виде карманов волнообразной формы по наружной и внутренней перфорированной поверхностям, которые по периметру кругового перфорированного сектора могут быть различными не только по форме, но и по размерам, при этом расстояние между линиями сгиба равно сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренней и наружной перфорированных поверхностей, а четыре пустотелые прямолинейные перфорированные секции по периметру изготовлены из одной и более перфорированных полос согнутых волнообразно по размещенным под углом к их продольным кромкам линиям сгиба, с образованием по наружной и внутренней перфорированных поверхностям, направленных в одну сторону под углом винтовых перфорированных поверхностей в виде карманов наружной перфорированной поверхности и карманов внутренней перфорированной поверхности волнообразной формы, при этом форма и размеры карманов по внутренней перфорированной поверхности могут отличаться от формы и размеров карманов по наружной перфорированной поверхности и по периметру прямолинейной секции карманы могут быть различными не только по форме, но и по размерам, причем разгрузочное приспособление выполнено в виде кольцевой юбки с разгрузочным отверстием для отвода фильтрата, прикрепленного к основанию под углом β к горизонту.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции вибрационного устройства для обезвоживания сыпучих материалов.

Новизна обусловлена тем, что в результате монтажа вибратора горизонтально внутри платформы с фильтром увеличивается удельная плотности полной кинетической энергии (Е_п) в 1.3-1.5 раза и повышает производительность и изменяется траектория движения сыпучих материалов внутри фильтра, которым придается траектория движения в виде вертикального эллипса.

Новизна заключается в том, что фильтр выполнен пустотелым в виде квадрата с криволинейной винтовой перфорированной поверхностью по внутреннему периметру в виде карманов волнообразной формы, что расширяет технологические возможности, при одних и тех же габаритах с фильтром, выполненным в виде тора расширяются технологические возможности и увеличивается путь (длина) движения сыпучих материалов в квадратном рабочей фильтре, так как длина по периметру тора (окружности) диаметра D равна L₁=πD, а длина по периметру квадрата равна L₂=4D. (L₂>L₁).

Новизна обусловлена также тем, что фильтр смонтирован из жестко соединенных поочередно друг с другом четырех перфорированных секций, выполненных в виде кругового перфорированного сектора с четырьмя прямолинейными секциями, что расширяет технологические возможности и так как при одних и тех же габаритах с фильтром, выполненной в виде тора расширяются технологических возможностей и увеличивается путь (длина) движения сыпучих материалов в фильтре квадратной формы.

Новизна усматривается в том, что карманы фильтра выполнены, по меньшей мере, из одной перфорированной полосы, что упрощает изготовление и расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что карманы по периметру фильтра могут быть различными не только по форме, но и по размерам, что расширяет технологические возможности.

Новизна обусловлена тем, что фильтр выполнен пустотелым, в виде квадрата, с криволинейной винтовой перфорированной поверхностью по внутреннему периметру в виде карманов волнообразной формы, что обеспечивает не только интенсификацию взаимодействия сыпучих материалов друг с другом, но и повышение производительности обезвоживания, а также расширение технологических возможностей.

Новизна предложения заключается в том, что по внутренней поверхности фильтра образованы поверхности волнообразной формы, которые по периметру могут быть различными не только по форме, но и по размерам, что обеспечивает изменение направления движения сыпучих материалов, в результате повышается интенсивность обезвоживания и расширяются технологические возможности.

Новизна обусловлена тем, что перфорированные секции, из которых собран фильтр, по периметру смонтированы из перфорированных полос с размеченными на них четырехугольниками разных по площади и размерам, поэтому интенсивность обезвоживания материалов возрастает, расширяются технологические возможности.

Новизна предложения заключается также в том, что по всему периметру фильтра проходное сечение изменяется не только по форме, но и по площади, что обеспечивает попеременное сжатие и расширение потоков сыпучих материалов в каждом сечение фильтра, а значит повышение производительности обезвоживания и расширение технологических возможностей.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что четырехугольники перфорированных полос, из которых смонтированы перфорированные секции, разнонаклонены не только друг к другу, но и к оси симметрии фильтра, поэтому степень сжатия потоков сыпучих материалов возрастает, процесс обезвоживания интенсифицируется.

Новизна заключается также в том, что фильтр изготовлен из перфорированных секций и подсекций, перфорированные стенки которых разнонаклонны не только друг к другу, но и к направлению вращательного движения потоков частиц сыпучих материалов, движущихся под воздействием вибрации в плоскостях перпендикулярных проходному сечения фильтра, что усложняет траектории их движения и увеличивает интенсивность обезвоживания и расширяет технологические возможности.

Новизна предложения заключается в том, что по внутренней поверхности фильтра образованы многозаходные перфорированные поверхности, которые по периметру могут быть различными не только по форме, но и по размерам, что обеспечивает изменение направления движения сыпучих материалов, в результате повышается производительность и расширяются технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что к основанию под углом β к горизонту прикреплено разгрузочное приспособление выполненое в виде кольцевой юбки с разгрузочным отверстием для отвода фильтрата, что расширяет технологические возможности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображен вибрационная установка для обезвоживания сыпучих материалов, общий вид; на фиг. 2 - фильтр в форме квадрата, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез по Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 - разрез по В-В на фиг. 2; на фиг. 6 - одна из четырех секций, выполненная в виде пустотелого кругового перфорированного сектора, вид сверху; на фиг. 7 - сечение Г-Г на фиг. 6; на фиг. 8 - перфорированная полоса с размеченными прямыми линиями сгиба и линиями обрезки кромок четырехугольников; на фиг. 9 - перфорированная полоса после обрезки кромок четырехугольников; на фиг. 10 - перфорированная полоса после обрезки кромок четырехугольников, согнутая по прямым линиям сгиба; фиг. 11 - аксонометрическая проекция перфорированной полосы, свернутой в кольцо-подсекцию; на фиг. 12 - одна из четырех пустотелых прямолинейных перфорированных секций с карманами волнообразной формы, общий вид; на фиг. 13 - разрез D-D на фиг. 12; на фиг. 14 - перфорированная полоса с размеченными линиями сгиба в виде прямых линий для карманов волнообразной формы пустотелой прямолинейной перфорированной секции на фиг. 12; на фиг. 15 - перфорированная полоса, согнутая по прямым линиям с образованием карманов волнообразной формы; фиг. 16 - аксонометрическая проекция перфорированной полосы, изображенной на фиг. 15, свернутой в цилиндрический виток.

Вибрационное устройство для обезвоживания сыпучих материалов (фиг. 1) содержит фильтр 1 прямоугольной формы в виде квадрата, установленный внутри основания 2, снабженное вибратором 3. Основание 2 смонтировано посредством пружин 4 на станине 5. Фильтр 1 снабжен загрузочным окном квадратной формы 6 (фиг. 2, фиг. 4) со стороной квадрата а×а и разгрузочного окна 7 для выгрузи твердой фазы материалов в виде окружности диаметра D (фиг. 2, фиг. 5), загрузочное приспособление не показано. Разгрузочное приспособление для отвода фильтрата - жидкой фазы материалов на фиг. 1 показано изготовленным в виде кольцевой юбки 8, прикрепленной под углом β к горизонту к основанию 2 с разгрузочным отверстием 9 для вывода жидкой фазы материала в емкостью 10 для приема жидкой фазы. Внутри фильтра 1 между загрузочным окном 6 и разгрузочным окном 7 (фиг. 2) смонтирована перегородка 11.

Вибратор 3 смонтирован внутри платформы 2 горизонтально и поэтому обеспечивает движение сыпучих материалов внутри фильтра 1 под воздействием вибратора 3 по эллиптическим вертикальным траекториям.

Фильтр 1 выполнена в виде квадрата (фиг. 2) с волнообразной винтовой перфорированной поверхностью по внутреннему периметру (фиг. 3) в виде карманов волнообразной формы и смонтирован из жестко соединенных поочередно друг с другом четырех секций 12, 13, 14, 15, выполненных в виде кругового перфорированного сектора с четырьмя прямолинейным перфорированными секциями 16, 17, 18, 19 (фиг. 2).

Секции 12, 13, 14, 15 (фиг. 6) выполнены в виде кругового пустотелого сектора (фиг. 7) с волнообразной многозаходной винтовой перфорированной поверхностью двоякой кривизны, снабженной винтовыми канавками внутри и снаружи под углом к его оси в виде карманов волнообразной формы (фиг. 7) с центрами кривизны, расположенными снаружи 20, 21, 22, 23, 24, 25, и карманов волнообразной формы с центрами кривизны расположенными внутри поперечного сечения 26, 27, 28, 29, 30, 31 кругового пустотелого перфорированного сектора, и смонтированы из подсекций 32 (фиг. 6). Одна из подсекций 32 на фиг. 6 выделена сплошными утолщенными линиями, выполнена в виде кольца 32 (фиг. 6), которые и соединены между собой известными методами, например сваркой, клейкой и т.п. Подсекции 32 соединены между собой известными методами, например сваркой, клейкой и т.п. с образованием по аружному и внутреннему периметру винтовых канавок внутри и снаружи под углом к оси секций 12, 13, 14, 15 в виде карманов волнообразной формы с центрами кривизны, расположенными снаружи и внутри поперечного сечения кругового пустотелого сектора - секций 12, 13, 14, 15.

Карманы волнообразной формы по наружной поверхности 20, 21, 22, 23, 24, 25 (фиг. 7) и карманы волнообразной формы по внутренней поверхности 26, 27, 28, 29, 30, 31 по периметру секций 12, 13, 14, 15 могут быть различными не только по форме, но и по размерам.

Каждая из подсекций 32 изготовлена из перфорированной полосы 33 (фиг. 8, фиг. 9, фиг. 10) согнутой волнообразно по линиям сгиба 34 расположенными под одинаковыми углами φ к продольным кромкам перфорированной полосы 33 и размещенными на одинаковых расстояних L между линиями сгиба 34. Расстояние L равно сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренней и наружной поверхностей, а именно расстоянию между точками А-Б, Б-В, В-Г, Г-Д, Д-Е, Е-А (фиг. 8, фиг. 9).

Таким образом, каждая из перфорированных подсекций 32 изготовлена в виде перфорированного кольца 32 (фиг. 11) и смонтирована из перфорированной полосы 33 (фиг. 6, фиг. 7), на которой размечены прямоугольники 35 (один из прямоугольников показан на фиг. 8 двойной линией) и линии сгиба 34, размещенные друг от друга на одинаковых расстояниях, равных длине развертки периметра волнообразных карманов на расстояниях L и под углом φ к продольным кромкам перфорированной полосы 33.

На перфорированной полосе 35 размечены также линии обрезки 36 кромок перфорированной полосы 33, показанные на фиг. 11 штрихпунктирной линией с двумя точками. После разметки по линии обрезки кромок 36 участки перфорированной полосы 33 (на фиг. 8 эти участки перфорированной полосы 33 заштрихованы) отрезаются, и перфорированная полоса 33 приобретает вид, показанный на фиг. 9, у которой линии сгиба 34 перфорированной полосы 33 разные по длине L₁, L₂, L₃, L₄, L₅, L₆ с образованием при этом разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами - линиями сгиба 34 параллельных друг другу. Полосу 33 (фиг. 11) после обрезки кромок прямоугольников 35 по линии обрезки 36 сгибают волнообразно по прямым линиям (фиг. 10), размещенным под утлом φ к кромкам перфорированной полосы 33 с образованием волнообразных поверхностей А-Б, Б-В, В-Г, Г-Д, Д-Е, Е-А и затем сворачивается в кольцо 32 (фиг. 11) с криволинейной волнообразной поверхностью. Волнообразная перфорированная полоса 33 после сворачивания в кольцо 32 соединяется известными методами, например сваркой, пайкой и т.д. по поперечным кромкам 37 и 38 (фиг. 7, фиг. 8) перфорированной полосы 33 с образованием подсекции 32 в виде кольца (фиг. 11).

Таким образом, перфорированные секции 12, 13, 14, 15 (фиг. 2, фиг. 6), изготовлены в виде кругового перфорированного сектора и выполнены по периметру в виде многозаходной волнообразной винтовой перфорированной поверхности волнообразной формы под углом к оси секций.

Перфорированные секции 12, 13, 14, 15 (фиг. 2, фиг. 6) в виде пустотелого кругового перфорированного сектора с волнообразной винтовой поверхностью по его внутреннему и наружному периметру и образованием по их внутренней перфорированных поверхностей карманов волнообразной формы и однонаправленных многозаходных винтовых линий могут быть изготовлены и иным способом.

Четыре пустотелые прямолинейные перфорированные секции 16, 17, 18, 19 (фиг. 2, фиг. 12) с карманами волнообразной формы, например секция 16, изготовлены по крайней мере из одной перфорированной полосы 39, соединенной по продольным кромкам 40 (показаны на фиг. 12 штрихпунктирной линией) и выполнены по периметру в виде многозаходной винтовой перфорированной поверхности с винтовыми канавками внутри и наружи в виде карманов волнообразной формы под углом 10-80° к оси прямолинейной перфорированной секции, например 16, с центрами кривизны карманов волнообразной формы винтовой перфорированной поверхности, расположенными попеременно наружи и внутри ее поперечного сечения. Таким образом, каждая из четырех пустотелых прямолинейных секций 16, 17, 18, 19 (фиг. 2, фиг. 12) изготовлена, по крайней мере, из одной полосы 39, соединенной по продольным кромкам 40 (показаны на фиг. 12 штрихпунктирной линией) известными методами, например, сваркой, с образованием по наружной и внутренней перфорированной поверхностей, направленных в одну сторону под углом 10-80° винтовых перфорированных поверхностей в виде карманов волнообразной формы 41, 42, 43, 44, 45, 46 по внутренней перфорированной поверхности и карманов волнообразной формы по наружной перфорированной поверхности 47, 48, 49, 50, 51, 52, которые по периметру пустотелой перфорированной прямолинейной секции могут быть различными не только по форме, но и размерам. Перфорированная полоса 53 (фиг. 14, фиг. 15) согнута волнообразно по прямым линиям 54, расположенными под одинаковыми углами α к кромкам 55 перфорированной полосы 53 и размещенными на расстоянии L между линиями сгиба 54. Расстояние L равно сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренней и наружной перфорированных поверхностей. Перфорированная полоса 53 после волнообразного сгиба (фиг. 15) свернута в цилиндрические витки (фиг. 16), соединенные друг с другом по продольным кромкам 55 известными методами в пустотелую прямолинейную перфорированную секцию.

Вибрационное устройство для обезвоживания сыпучих материалов работает следующим образом.

Возмущающая сила вибратора 3 через стенки основания 2 и фильтра 1 передается частицам материалов, находящимся внутри фильтра 1 и поступающим внутрь фильтра 1 непрерывным потоком через загрузочное приспособление (на чертеже не показано). Частицы материалов совершают вращательное движение по вертикальным эллиптическим траекториям, при котором и происходит процесс обезвоживания. При этом частицы материалов не только интенсивно взаимодействуют друг с другом, но и под воздействием вибрации совершают вращательное движение в плоскости, перпендикулярной проходному сечению фильтра 1. Так как по длине фильтра 1 размеры поперечного сечения, форма и расположение меняются, то усугубляется нарушаемость движения частиц материалов, которые, при этом, взаимодействуя с перфорированными стенок фильтра 1 перемещаются от загрузки к выгрузке. Наличие винтовых перфорированных поверхностей и винтовых линий по периметру фильтра 1 способствует не только усложнению траекторий движения частиц материалов, но и перемещению по проходному сечению фильтра 1 в сторону выгрузки. Устройство для разгрузки не показано на чертежах. При этом фильтрат-жидкая фаза выводится через перфорированные стенки фильтра 1 и с помощью юбки 8 посредством разрузочного отверстия 9 выводятся в емкостью 10 для приема жидкой фазы.

При движении частиц материалов по проходному сечению фильтра 1 из-за изменения проходного сечения по форме и размерам образуются попеременно зоны сжатия и разряжения в каждом сечение фильтра 1 по всему его объему, что тоже интенсифицирует процесс обезвоживания материалов и расширяет технологические возможности. Обезвоженный материал через разгрузочное окно 7 выводятся с помощью разгрузочного приспособления (на чертежах не показано) за пределы вибрационного устройства для обезвоживания сыпучих материалов.

Технико-экономические преимущества вибрационного устройства для обезвоживания сыпучих материалов возникают за счет выполнения фильтра в виде квадрата, расширение технологических возможностей, увеличения производительности и пути (длины) движения сыпучих материалов в фильтре, перфорированная поверхность которого снабжена однонаправленными винтовыми линиями и винтовыми перфорированными поверхностями, в виде карманов волнообразной формы, которые и обеспечивают изменение направления движения потоков сыпучих материалов и расширение технологических возможностей, а также сокращения габаритов по длине.

Технико-экономические преимущества возникают за счет формы траектории движения сыпучих материалов в виде вертикального эллипса, что обеспечивает увеличение удельной плотности полной кинетической энергии (Е_п) в 1.3.-1.5 раза и повышает производительность, путем монтажа вибратора горизонтально внутри основания с фильтром, что повышает производительность и расширяет технологические возможности.