Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ЖИДКОЙ ФАЗЫ 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 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 снаружи фильтра под углом 5°-45° к оси вращения фильтра в виде перфорированных карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными попеременно снаружи 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 углом 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 и ограниченные технологические возможности.

Наиболее близким к предлагаемому 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, смонтированный 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 по размерам, 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 установки для выделения жидкой фазы из материалов.

Поставленная задача достигается тем, что в установке для выделения жидкой фазы из материалов, содержащей фильтр, загрузочное приспособление, разгрузочные приспособления для отвода фильтрата и сгущенной фракции, фильтр упруго установлен на основании, снабжен вибратором, выполнен тороидальной формы с многогранной перфорированной винтовой поверхностью по ее внутреннему и наружному периметру и собран из секций, смонтированных из двух подсекций, изготовленных из перфорированных полос, согнутых в одну сторону по прямым линиям сгиба, размещенным под углом к кромкам перфорированных полос, и свернутых в кольцо с попеременным образованием по длине перфорированной полосы разных по размерам равносторонних и равнобедренных перфорированных треугольников, при этом с двух сторон самого большого равностороннего перфорированного треугольника расположены своими основаниями два одинаковых равнобедренных перфорированных треугольника, по боковым сторонам которых расположены два одинаковых равносторонних перфорированных треугольника с расположенными к ним своими боковыми сторонами двумя одинаковыми равнобедренными перфорированными треугольниками, к одному их которых прикреплен равносторонний перфорированный треугольник, причем стороны меньших равносторонних перфорированных треугольников отличаются от сторон больших равносторонних перфорированных треугольников на одну и ту же линейную величину Δ, при этом после сгиба перфорированной полосы по линиям сгиба в кольцо, концы перфорированной полосы соединяют с образованием подсекций, у которых с одной стороны образованы отверстия в виде квадратов, стороны которых меньше стороны самого большого равностороннего перфорированного треугольника на линейную величину Δ, а с другой стороны подсекций образованы отверстия в виде равнобедренных трапеций, большие основания которых равны стороне самого большого равностороннего треугольника, а малое основание меньше большего основания на величину 2Δ, причем подсекции соединяют друг с другом отверстиями в виде трапеций с образованием секций с входными и выходными отверстиями в виде квадратов, стороны которых равны друг другу, и эти отверстия расположены под углом α, величина которого определяет диаметр фильтра, при этом секции соединяют в фильтр без поворота секций относительно друг друга, с образованием по наружной и внутренней поверхности фильтра направленных навстречу друг к другу ломаных винтовых линий и винтовых перфорированных поверхностей, расположенных под углом друг к другу, а разгрузочное приспособление выполнено в виде кольцевой юбки с разгрузочным отверстием для отвода фильтрата, прикрепленным под углом β к горизонту.

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

Новизна обусловлена тем, что фильтр выполнен тороидальной формы с многозаходными винтовыми поверхностями и многозаходными винтовыми линиями по его наружному и внутреннему периметру, что обеспечивает не только интенсификацию взаимодействия частиц материалов, но и расширяет технологические возможности.

Новизна обусловлена тем, что изменение формы траектории движения сыпучих материалов на вертикальный эллипс обеспечивает увеличение удельной плотности полной кинетической энергии (Е_п) в 1.3.-1.5 раза и повышает производительность путем монтажа вибратора горизонтально внутри платформы с фильтром.

Новизна изобретения заключается в том, что выполнение фильтра тороидальной формы, обеспечивает передачу возмущающих сил от вибратора частицам сыпучих материалов и изменение, под воздействием разнонаклоненных стенок в виде треугольников, направления их движения в плоскостях, перпендикулярных проходному сечению фильтра, что интенсифицирует процесс обезвоживания сыпучих материалов, обеспечивает уменьшение габаритов установки для выделения жидкой фазы из материалов по длине и расширяет 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 материалов в каждом сечении фильтра, а значит, повышение производительности, эффективности обезвоживания и расширение технологических возможностей.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что перфорированные треугольники перфорированных полос, из которых смонтированы подсекции фильтра, разнонаклонены не только друг к другу, но и к его оси симметрии, поэтому степень сжатия потоков материалов возрастает, процесс обезвоживания ускоряется, расширяются технологические возможности.

Новизна обусловлена также тем, что шаг ломаных винтовых линий переменный, т.е. изменяется по всему периметру фильтра, что интенсифицирует процесс обезвоживания сыпучих материалов, уменьшает время обезвоживания, а значит, позволяет уменьшить габариты установки для выделения жидкой фазы из материалов.

Новизна заключается также в том, что фильтр изготовлен из секций, перфорированные стенки которых разнонаклонены не только друг к другу, но и к направлению движения потоков материалов, движущихся под воздействием вибрации в плоскостях, перпендикулярных проходному сечению фильтра, что усложняет траектории их движения, увеличивает интенсивность их взаимодействия и расширяет технологические возможности.

Новизна заключается в том, что изготовление фильтра тороидальной формы с многогранными элементами различной формы и размеров по периметру, расположенными по винтовым перфорированным поверхностям и ломаным винтовым линиям, обеспечивает интенсификацию процесса обезвоживания материалов, увеличивает частоту взаимодействия потоков материалов, расширяет технологические возможности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена установка для выделения жидкой фазы из материалов, общий вид с наложенным разрезом фильтра по А-А на фиг. 2; на фиг. 2 - фильтр, вид сверху на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - одна из секций, из которых смонтирован фильтр, вид сверху; на фиг. 5 - одна из секций, из которых смонтирован фильтр, вид по стрелке Б на фиг. 4; на фиг. 6 - одна из подсекций секции фильтра, аксонометрическая проекция; на фиг. 7 - одна из подсекций секции фильтра; на фиг. 8 - перфорированная полоса с размеченными прямыми линиями; на фиг. 9 - схема сборки секции из подсекций; фиг. 10 - сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 11 - сечение В-В на фиг. 2; на фиг. 12 - сечение Г-Г на фиг. 2.

Установка для выделения жидкой фазы из материалов (фиг. 1, фиг. 2) содержит фильтр 1, изготовленный в виде тора, установленный на основании 2, снабженный вибратором 3 и смонтированный посредством пружин 4 на станине 5. Загрузочное и разгрузочное приспособления не показаны. Для отвода фильтрата - жидкой фазы материалов на станине 2 под углом β к горизонту закреплена кольцевая юбка 6, с разгрузочным отверстием 7 для вывода жидкой фазы материала в емкость 8 для приема жидкой фазы.

Фильтр 1 (фиг. 2, фиг. 3) выполнен тороидальной формы с многогранной перфорированной винтовой поверхностью по ее внутреннему и наружному периметру и изготовлен из секций 9 (одна из секций на фиг. 2 выделена сплошными двойными линиями (37-(38)≡59-57-(78)≡58-79-(39)≡59-99-(39)≡99), соединенными между собой известными методами, например сваркой, клейкой и т.п. Каждая из секций 9 изготовлена в виде кругового сектора (фиг. 4, фиг. 5) из подсекций 10 и 11. Подсекции 10 и 11 изготовлены из перфорированных полос 12 (фиг. 8), согнутых в одну сторону по прямым линиям сгиба А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, размещенным под углом к боковым кромкам перфорированной полосы 12, с образованием разных по размерам перфорированных равносторонних треугольников 13, 10, 15, 16 и перфорированных равнобедренных треугольников 17, 18, 19, 20, при этом с двух сторон самого большого равностороннего перфорированного треугольника 14 расположены своими основаниями два одинаковых равнобедренных перфорированных треугольника 18 и 19, с боковых сторон которых расположены два одинаковых равносторонних перфорированных треугольника 13 и 15 с расположенными к ним своими боковыми сторонами двумя одинаковыми равнобедренными перфорированными треугольниками 17 и 20, к одному их которых прикреплен равносторонний перфорированный треугольник 16, причем стороны меньших равносторонних перфорированных треугольников отличаются от сторон больших равносторонних перфорированных треугольников на одну и ту же линейную величину Δ.

После сгиба перфорированной полосы 12 по линиям сгиба А, Б, В, Г, Д, Е, Ж в кольцо концы Л и М перфорированной полосы 12 соединяют с образованием подсекций 10 (фиг. 6) и подсекций 11 (фиг. 7), у которых с одной стороны образованы отверстия в виде квадрата 21 и 22, стороны которого меньше стороны самого большого равностороннего перфорированного треугольника 14 перфорированной полосы 12 на линейную величину Δ, а с другой стороны подсекции 10 и 11 образованы отверстия в виде равнобедренных трапеций 23 и 24, большое основание которой равно стороне самого большого равностороннего перфорированного треугольника, а малое основание меньше большего основания на величину 2Δ.

Подсекции 10 и 11 (фиг. 9) соединяют друг с другом отверстиями в виде трапеций 23 и 24 с образованием секций 9 с входными и выходными отверстиями в виде квадратов 21 и 22, стороны которых равны друг другу, и эти отверстия расположены под углом α, величина которого определяет диаметр тороидальной формы фильтра 1, при этом секции 9 соединяют в фильтр 1 без поворота секций 9 относительно друг друга квадратами 21 и 22 с образованием по наружной и внутренней поверхности тороидального фильтра 1 ломаных винтовых линий, например как показанная на фиг. 2 утолщенной линией замкнутая ломаная винтовая линия 25-26-27-28-29-30-31-32-33-34-35-36-37-38-39-40-41-42-43-44-45-46-47-48-49-50-51-52-53-54-55-56-57-58-59-60-61-62-63-64-65 и замкнутая ломаная винтовая линия 66-67-68-69-70-71-72-73-74-75-76-77-78-79-80-81-82-83-84-85-86-87-88-89-90-91-92-93-94-95-96-97-98-99-100-101-102-103-104 (на фиг. 2 невидимые участки винтовых линий показаны двумя параллельными линиями - сплошной и штриховой, а невидимые точки ломаной винтовой линии взяты в круглые скобки). В результате по внутренней и наружной просеивающей поверхности между ломаными винтовыми линиями образованы винтовые поверхности из поочередно смонтированных, различных по форме и по площади равносторонних и равнобедренных перфорированных треугольников, а сам фильтр 1 имеет проходное сечение, которое меняется по форме, размерам сторон и площади сечения (фиг. 10, фиг. 11, фиг. 12, фиг. 13).

Установка для выделения жидкой фазы из 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 стенками 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. При этом фильтрат - жидкая фаза выводится через перфорированные стенки фильтра 1 и с помощью юбки 8 посредством разгрузочного отверстия 9 выводится в емкость 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 разрежения в каждом сечении фильтра 1 по всему его объему, что тоже интенсифицирует процесс обезвоживания материалов и расширяет технологические возможности. Обезвоженный материал через разгрузочное окно (на чертеже не показано) выводится с помощью разгрузочного приспособления (на чертежах не показано) за пределы установки для выделения жидкой фазы из материалов.

Технико-экономические преимущества возникают за счет изменения формы траектории движения сыпучих материалов, 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.

Технико-экономические преимущества возникают также за счет сокращения габаритов по длине в результате выполнения фильтра в виде тора, с образованием по его наружному и внутреннему периметру многозаходных винтовых перфорированных поверхностей и однонаправленных многозаходных винтовых линий, которые тоже обеспечивают изменение направления движения потоков частиц материалов и расширение технологических возможностей.