Результат интеллектуальной деятельности: ИНЕРЦИОННЫЙ СГУСТИТЕЛЬ

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 состоянии, 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. 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 ограниченные технологические возможности.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является инерционный сгуститель (патент №2496552, кл. B01D 33/27, 2013), включающий корпус с установленным внутри него фильтром, входной патрубок, винтовую вставку и патрубки для отвода фильтрата и сгущенной фракции, при этом фильтр выполнен многозаходным, коническим и смонтирован из секций в виде многранников, собранных из поочередно соединенных по периметру перфорированных равносторонних и перфорированных равнобедренных треугольников, поочередно собранных свободными своими сторонами друг с другом.

Недостатком известной конструкции является недостаточная производительность и ограниченные технологические возможности.

Техническим решением задачи является повышение производительности и расширение технологических возможностей устройства.

Поставленная задача достигается тем, что в инерционном сгустителе, включающем корпус, внутри которого закреплены винтовые направляющие,

перфорированный фильтр, загрузочное устройство, устройства для отвода фильтрата и сгущенной фракции, перфорированный фильтр смонтирован из перфорированных секций, изготовленных разными по форме и размерам, увеличивающимися от загрузки к выгрузке, соединенных последовательно и поочередно, при этом первая перфорированная секция выполнена из двух перфорированных подсекций, одна из которых смонтирована из двух больших разносторонних перфорированных треугольников, соединенных своими основаниями с боковыми сторонами большой равносторонней перфорированной трапеции, а вторая перфорированная подсекция смонтирована из малой равносторонней перфорированной трапеции, к боковым сторонам которой присоединены своими меньшими боковыми сторонами два малых разносторонних перфорированных треугольника, основания которых равны большим боковым сторонам перфорированных треугольников первой перфорированной подсекции, которыми перфорированные подсекции соединены друг с другом, причем верхние основания перфорированных трапеций двух перфорированных подсекций равны друг другу и равны малым боковым сторонам перфорированных треугольников первой перфорированной подсекции с образованием малого входного отверстия перфорированной секции, а нижние основания перфорированных трапеций равны друг другу и равны большим боковым сторонам перфорированных треугольников второй перфорированной подсекции с образованием большого выходного отверстия перфорированной секции, к которому присоединена вторая перфорированная секция, выполненная в виде прямой треугольной перфорированной призмы, образованной сечением куба по диагонали.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции инерционного сгустителя.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что за счет увеличения проходного сечения перфорированного фильтра от загрузки к выгрузке, т.е. условно конической формы перфорированного фильтра, нарушается стационарность движения, повышается производительность отделения жидкой фазы из материала, расширяются технологические возможности.

Новизна усматривается в том, что элементы, из которых собраны перфорированные секции и перфорированные подсекции перфорированного фильтра, разные по форме и размерам, поэтому нарушается стационарность движения, повышается производительность отделения жидкой фазы из материала, так как эти элементы, работая как полки, захватывают разные по объему порции материала, например, навоза, направляя их к стенкам перфорированного фильтра, что расширяет технологические возможности.

Новизна обусловлена также тем, что так как количество заходов винтовых ломанных линий основного направления в два раза больше, чем количество винтовых ломанных линий противоположного направления и шаг этих винтовых линий увеличивается от загрузки к выгрузке, то обеспечивается увеличение производительности, расширяются технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что центры симметрии каждого поперечного сечения перфорированного фильтра по его длине смещены относительно не только друг друга, но и относительно оси вращения перфорированного фильтра, что обеспечивает значительное увеличение энергоемкости, интенсивности и частоты взаимодействия частиц материала и расширяет технологические возможности.

Новизна обусловлена также тем, что элементы, из которых собраны перфорированные секции перфорированного фильтра, разные по площади, размерам и конфигурации, взаимодействуют с движущимися частицами материала, направлены друг к другу под некоторыми углами и поэтому направляют эти частицы под разными углами, что увеличивает интенсивность отделения жидкой фазы из материала, энергоемкость, амплитуду и частоты взаимодействия частиц материала и расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что, так как по длине перфорированного фильтра изменяются не только размеры проходного сечения, но и форма проходного сечения, которые увеличиваются от загрузки к выгрузке, то интенсифицируется процесс отделения жидкой фазы из материала, увеличивается амплитуда колебаний частиц материала, т.е. увеличивается длина пути их движения до встречи с другими порциями частиц материала, увеличивается производительность и расширяются технологические возможности.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что, так как частота движения потоков материала в предлагаемой конструкции инерционного сгустителя определяется не только частотой вращения перфорированного фильтра, но и количеством перфорированных плоских элементов по его периметру, то такое конструктивное оформление поверхности перфорированного фильтра за счет увеличения количества перфорированных плоских элементов в каждой секции по периметру увеличивает частоту соударений потоков навоза между собой и со стенками перфорированного фильтра, повышает производительность обезвоживания материала, увеличивает технологические возможности.

Кроме того, новизна обусловлена тем, что плоские перфорированный элементы, из которых собран перфорированный фильтр, смонтированы под некоторыми разными углами друг к другу, поэтому интенсивность обезвоживания материала возрастает, так как эти перфорированные элементы, работая, как полки захватывают порции потоков материала и направляют их навстречу друг другу, нарушая, таким образом, стационарность их движения, обеспечивая повышение производительности обезвоживания и расширение технологических возможностей.

Новизна усматривается в том, что площадь и форма поперечного сечения перфорированного фильтра изменяется в каждом поперечном сечении по всей его длине от загрузки к выгрузке, что интенсифицирует процесс обезвоживания материала, увеличивает энергоемкость взаимодействия потоков материала, повышает производительность, расширяет технологические возможности.

Новизна усматривается в том, что площадь и форма элементов, из которых собран перфорированный фильтр, в том числе перфорированных трапеций и перфорированных треугольников, изменяются в по всей его длине от загрузки к выгрузке, что интенсифицирует процесс обезвоживания материала, увеличивает энергоемкость взаимодействия потоков материала, повышает производительность, расширяет технологические возможности.

Новизна обусловлена также тем, что не только перфорированные равнобедренные треугольники и перфорированные равнобедренный трапеции, из которых собраны подсекции перфорированных секций перфорированного фильтра, но и сами перфорированные секции смонтированы поднекоторыми углами друг к другу с образованием ломаных винтовых линий, что увеличивает энергоемкость и изменяет частоту взаимодействия потоков частиц материала друг с другом и со стенками перфорированного фильтра, что расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что поперечное проходное сечение перфорированного фильтра имеет форму многоугольника, площадь которого по длине многократно меняется от загрузки к выгрузке, обеспечивая периодическое поджатие масс потоков материала, что увеличивает интенсивность обезвоживания материала и энергоемкость соударений, расширяет технологические возможности.

Новизна усматривается также в том, что площадь и форма поперечного и продольного сечений перфорированного фильтра изменяются по всей длине от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения потоков материала, расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что по периметру перфорированного фильтра образованы винтовые перфорированные поверхности из плоских перфорированных элементов различной формы и размеров, что обеспечивает нарушение стационарности движения потоков материала внутри перфорированного фильтра и интенсифицирует процесс обезвоживания, расширяет технологические возможности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 схематично изображен инерционный сгуститель, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - перфорированный фильтр, общий вид, вид спереди; фиг. 4 - перфорированный фильтр, вид сверху фиг. 3; фиг. 5 - первая перфорированная секция перфорированного фильтра в сборе, аксонометрическая проекция; фиг. 6 - первая перфорированная подсекция фильтра первой перфорированной секции перфорированного фильтра в сборе, аксонометрическая проекция; фиг. 7 - вторая перфорированная подсекция перфорированного фильтра первой перфорированной секции перфорированного фильтра, аксонометрическая проекция; фиг. 8 - вторая перфорированная секция перфорированного фильтра, аксонометрическая проекция; фиг. 9 - схема сборки перфорированного фильтра из секций.

Инерционный смеситель содержит станину 1, выполненную в виде сварной рамы. На станине закреплен привод, состоящий из электродвигателя 2, цепной передачи 3 и двух пар роликовых опор 4 и 5, на которые установлены две круговые обечайки 6 и 7, в которых закреплен корпус 8 с коаксиально смонтированном в нем перфорированным фильтром 9. Корпус 8 изготовлен в виде цилиндра, внутри которого закреплены винтовые направляющие 10, и снабжен по периметру отверстиями 11 для отвода жидкой фазы из фильтра.

Участок наружного барабана 8 с отверстиями 11 смонтирован в кожухе 12, который в своей нижней части снабжен окном 13 - выходной патрубок. На станине 1 смонтировано загрузочное устройство в виде воронки 14 - (входной патрубок). Устройство снабжено транспортером 15 для приема твердой фазы материала, например, навоза - (патрубок для отвода сгущенной фракции) и емкость 16 для приема жидкой фазы материала, например, навоза.

Перфорированный фильтр 9 (фиг. 3, фиг. 4) смонтирован из поочередно соединенных двух разных перфорированных секций - первой перфорированной секции - А (фиг. 5) и второй перфорированной секции - Б (фиг. 8) и снабжен разнонаправленными ломанными коническими винтовыми линиями с переменным по длине перфорированного фильтра 9 шагом S₁ и S₂. Шаг четырех ломанных конических винтовых линий S₁, одна из которых показана на фиг. 3, фиг. 4 утолщенной линией 17-18-19-20-21-22-23-24-25-26 вдвое больше шага двух ломанных конических винтовых линий противоположного направления S₂, одна из которых показана на фиг. 3, фиг. 4 двойной линией -27-28-29-30-31-21-22-32-33-34-35-36-37-38.

Перфорированные секции А и Б отличаются друг от друга не только по форме, но и размерами. Первая перфорированная секция А (фиг. 5) смонтирована из двух перфорированных подсекций 39 (фиг. 6) и 40 (фиг. 7), соединенных друг с другом сторонами. 41 и 42 (фиг. 5). Перфорированная подсекция 39 (фиг. 6) смонтирована из большой равносторонней перфорированной трапеции 43 и двух разносторонних перфорированных треугольников 44 и 45, основания которых равны боковым сторонам перфорированной трапеции 43, по которым они соединены под углом 90°. Боковые стороны 46 и 47 перфорированных треугольников 44 и 45 равны верхнему перфорированному основанию 48 перфорированной трапеции 43 с нижним основанием 49. Вторая перфорированная подсекция 40 (фиг. 5) смонтирована (фиг. 7) из малой равносторонней перфорированной трапеции 50, которая соединена своими боковыми сторонами 51 и 52 под углом 90° с малыми боковыми сторонами перфорированных треугольников 53 и 54. Большие боковые стороны 55 и 56 перфорированных треугольников 53 и 54 равны нижнему основанию 57 малой перфорированной трапеции 50 и нижнему основанию 49 (фиг. 6) большой перфорированной трапеции 48 с образованием большого выходного отверстия первой перфорированной секции. Верхнее основание 58 малой перфорированной трапеции 50 второй перфорированной подсекции (фиг. 7) равно верхнему основанию 48 перфорированной трапеции 43 и боковым сторонам 41 и 42 перфорированных треугольников 44 и 45 первой перфорированной подсекции (фиг. 6) с образованием малого входного отверстия первой перфорированной секции. Поэтому при соединении перфорированных подсекций 39 и 40 (фиг. 5), так как стороны 46, 47, 48, 58, образующие входное отверстие первой перфорированной секции, равны друг другу и расположены под углом 90°, то образуется входное отверстие квадратной формы, а стороны 49, 55, 56, 57, образующие выходное отверстие первой перфорированной секции, тоже равны друг другу и расположены тоже под углом 90°, то образуется выходное отверстие тоже квадратной формы, по которому к первой перфорированной секции А присоединяется вторая перфорированная секция Б (фиг. 9).

Вторая перфорированная секция Б (фиг. 8) выполнена в виде прямой треугольной перфорированной призмы, образованной сечением куба по диагонали с образованием перфорированных сторон 59, 60, 61, по которым вторая перфорированная секция Б присоединяется к выходному отверстию первой перфорированной секции А после поворота на 90° (фиг. 9).

Монтаж перфорированного фильтра 9 (фиг. 9) производится в следующей последовательности: - к первой перфорированной секции А с входным отверстием квадратной формы, равным, например, а=400 мм и выходным отверстием квадратной формы, например б=500 мм, присоединяется после поворота на 90° вторая перфорированная секция Б с размерами сторон, в=500 мм, к которой в свою очередь после поворота на 90° присоединяется следующая первая перфорированная секция А с размерами квадратного входного отверстия, равного уже с=500 мм, и выходным квадратным отверстием д=600 мм. К выходному отверстию этой перфорированной секции присоединяется следующая вторая перфорированная секция Б уже с размерами сторон ж=600 мм и т.д. монтаж перфорированных секций фильтра 9 в дальнейшем производится перфорированными секциями А и Б, с размерами входными и выходными квадратными отверстиями увеличивающимися от загрузки к выгрузке последовательно и поочередно. Такое конструктивное оформление фильтра 9 обеспечивает изменение по длине фильтра 9 не только размеров проходного сечения фильтра 9 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4), но и формы проходного сечения фильтра 9. При этом центры симметрии внутренней поверхности фильтра 9 в каждом его элементе поперечного сечения по его длине смещены относительно оси вращения фильтра 9, что нарушает стационарность движения частиц материала, например, навоза.

Инерционный сгуститель работает следующим образом.

Материал, например навоз (фиг. 1, фиг. 2), подается через загрузочное устройство 14 внутрь вращающегося перфорированного фильтра 9, где порции материала, например, навоза, захватываются, как лопатами, перфорированными стенками фильтра 9 и в направлении вращения поднимаются вверх. По достижении определенной высоты под действием гравитационных сил и образовавшегося угла естественного откоса порции материала в зависимости от собственной массы отделяются от стенок перфорированного фильтра 9 и с разных высот и под разными углами движутся навстречу другим порциям материала, движущимся внутри перфорированного фильтра 9 с последующим одновременным перемещением винтовыми канавками перфорированного фильтра 9 в сторону выгрузки. Процесс движения последующих порций материала, которые поднимаются вверх и движутся навстречу другим порциям, непрерывен. Поскольку внутренние перфорированные стенки перфорированного фильтра 9 расположены под углом не только друг к другу, но и к оси вращения перфорированного фильтра 9, то каждая порция перемещается по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс обезвоживания порций материала, например, навоза и взаимодействия их друг с другом и со стенками перфорированного фильтра 9, повышает производительность обезвоживания и расширяет технологические возможности. В перфорированном фильтре 9, за счет движения потоков материала по сложным траекториям и под разными углами к оси отверстий перфораций перфорированного фильтра 9, нестационарного характера движения потоков частиц материала внутри перфорированного фильтра 9, их интенсивного взаимодействия и каскадного перемещения относительно разнонаправленных друг к другу и к оси вращения перфорированных стенок, увеличения мощности и частоты взаимодействия потоков частиц материала друг с другом и со стенками перфорированного фильтра 9, обеспечивается благоприятная гидродинамическая обстановка для эффективного проведения процессов обезвоживания материла, например, навоза и отделения жидкой фазы.

Таким образом, при перемещении материала внутри перфорированного фильтра 9 жидкая фаза его через перфорированные отверстия выводится в полость наружного барабана 8, где винтовыми направляющими 10 транспортируется к отверстиям 11. Через отверстия 11 жидкая фаза выводится из полости наружного барабана 8 в полость кожуха 12 и через окно 13 поступает в емкость 16. Твердая фаза материалов выводится через выходное отверстие перфорированного фильтра 9 на транспортер 14.

Технико-экономические преимущества возникают за счет разнообразия геометрии перфорированных стенок перфорированного фильтра и их разнонаклонености друг к другу и к оси вращения перфорированного фильтра, что увеличивает частоту и мощность взаимодействия порций частиц материала, увеличивает площадь рабочих перфорированных элементов, участвующих в обезвоживании материала, например, навоза, при тех же габаритах перфорированного фильтра, что обеспечивает не только интенсификацию процесса отделения жидкой фазы от твердой фазы материала, но и расширяет технологические возможности инерционного сгустителя.