Результат интеллектуальной деятельности: СТАНОК ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ СЫПУЧИХ 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 наружи фильтра под углом 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 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 фильтра.

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

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для отделения жидкой фазы из материалов (патент №2487743, кл. B01D 33/27, опубл. 20.07.2013 г., бюл. №20), включающее наружный барабан, внутри которого закреплена винтовая вставка, входной патрубок, патрубки для отвода фильтрата и сгущенной фракции и фильтр, выполненый 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 перфорированным поверхностям направленных в одну сторону под углом 5-30° к оси вращения фильтра винтовых линий и винтовых перфорированных поверхностей в виде карманов криволинейной формы.

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

Техническим решением задачи является сокращение габаритов по длине, упрощение изготовления и расширение технологических возможностей станка для обезвоживания сыпучих материалов.

Поставленная задача достигается тем, что в станке для обезвоживания сыпучих материалов, содержащем фильтр, загрузочное приспособление, разгрузочные приспособления для отвода фильтрата и сгущенной фракции, фильтр упруго установлен на основании с наклоном под углом α к горизонту в сторону загрузки-выгрузки с вибратором, смонтированным горизонтально внутри основания, с волнообразной многозаходной винтовой перфорированной поверхностью двоякой кривизны, снабженной винтовыми канавками внутри и снаружи фильтра под углом к его оси в виде карманов волнообразной формы, с центрами кривизны, расположенными снаружи и внутри поперечного сечения фильтра, смонтированного из секций, каждая из которых выполнена в виде кругового сектора, изготовленного из перфорированной полосы, свернутой в кольцо с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя сторонами, расположенными параллельно друг другу, при этом секции соединены друг с другом свободными сторонами упомянутых четырехугольников в виде пустотелого фильтра с образованием по наружной и внутренней перфорированных поверхностям направленных в одну сторону под углом к продольной оси фильтра волнообразных винтовых перфорированных поверхностей в виде карманов криволинейной формы, которые по периметру фильтра 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 поверхностей, 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 станка для обезвоживания сыпучих материалов.

Новизна обусловлена тем, что изменена форма 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 платформы с закрепленным в ней фильтром.

Новизна усматривается в том, что фильтр установлен на платформе наклонно под углом к горизонту в сторону загрузки-выгрузки, что сокращает габариты, повышает производительность и расширяет технологические возможности.

Новизна обусловлена тем, что фильтр выполнен в виде тора с образованием по его наружному и внутреннему периметру многозаходных винтовых перфорированных поверхностей в виде карманов волнообразной формы, расположенных внутри фильтра и однонаправленных многозаходных винтовых линий, что обеспечивает не только интенсификацию обезвоживания материалов, но и расширяет технологические возможности.

Новизна обусловлена тем, что фильтр выполнен в виде тора с криволинейной винтовой поверхностью по внутреннему периметру в виде карманов волнообразной формы, что обеспечивает не только интенсификацию обезвоживания материалов, но и расширение технологических возможностей.

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

Новизна обусловлена тем, что секции, из которых собран фильтр, по периметру смонтированы из перфорированных полос с размеченными на них четырехугольниками, разных по площади и размерам, поэтому интенсивность и эффективность 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 материалов в каждом сечение фильтра, а значит, повышение производительности обезвоживания и расширение технологических возможностей.

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

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

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

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

Новизна обусловлена тем, что изменена форма движения фильтра с кругового вращения на колебательный с траекторией движения 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 под платформой с фильтром.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображен станок для обезвоживания сыпучих материалов, общий вид с наложенным разрезом фильтра по А-А на фиг. 2; на фиг. 2 - фильтр, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А фильтра на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 - разрез по В-В на фиг. 2; на фиг. 6 - 1/4 часть фильтра, 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 четырехугольника; на фиг. 9 - перфорированная полоса после обрезки кромок четырехугольников; на фиг. 10 - перфорированная полоса после обрезки кромок четырехугольников, согнутая волнообразно по прямым линиям сгиба; на фиг. 11 - аксонометрическая проекция перфорированной полосы, свернутой в кольцо в виде кругового сектора.

Станок для обезвоживания сыпучих материалов (фиг. 1) содержит фильтр 1, изготовленный в виде тора, установленный на основании 2, снабженный вибратором 3 и смонтированный посредством пружин 4 на станине 5. Фильтр 1 установлена на основании 2 с наклоном под углом α к горизонту в сторону загрузочного окна квадратной формы 6 (фиг. 2) со стороной квадрата а×а и разгрузочного окна 7 для выгрузи твердой фазы материалов в виде окружности диаметра D (фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4), загрузочное приспособление не показано. Разгрузочное приспособление для отвода фильтрата - жидкой фазы материалов - на фиг. 1 показано изготовленным в виде кольцевой юбки 8 с разгрузочным отверстием 9 для отвода фильтрата в емкость 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 (фиг. 6, фиг. 7) выполнен в виде тора (кругового кольца) из секций 12 (фиг. 6) с волнообразной многозаходной винтовой поверхностью двоякой кривизны, снабженной винтовыми канавками внутри и снаружи фильтра 1 под углом к его оси в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны (фиг. 7), расположенными снаружи 13, 14, 15, 16, 17, 18, и карманов волнообразной формы с центрами кривизны 19, 20, 21, 22, 23, 24, расположенными внутри поперечного сечения тороидального фильтра 1.

Секции 12 (одна из секций 12 на фиг. 6 выделена сплошными утолщенными линиями), выполнены в виде кругового сектора и соединены между собой известными методами, например сваркой, с образованием по наружному и внутреннему периметру тороидального фильтрв 1 винтовых канавок внутри и снаружи фильтра 1 в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными снаружи и внутри поперечного сечения фильтра 1.

Карманы волнообразной формы по наружной поверхности 13, 14, 15, 16, 17, 18 (фиг. 7) и карманы волнообразной формы по внутренней поверхности 19, 20, 21, 22, 23, 24 по периметру фильтра 1 могут быть различными не только по форме, но и по размерам.

Каждая из секций 12 изготовлена из перфорированной полосы 25 (фиг. 8), согнутой волнообразно по линиям сгиба 26, расположенными под одинаковыми углами φ к продольным кромкам перфорированной полосы 25 и размещенными на одинаковых расстояниях L между линиями сгиба 26. Расстояние L равно сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренней и наружной перфорированных поверхностей, а именно расстоянию между точками А-Б, Б-В, В-Г, Г-Д, Д-Е, Е-А.

Таким образом, каждая из секций 12 изготовлена в виде кругового сектора (фиг. 6, фиг. 7) и смонтирована из перфорированной полосы 25 (фиг. 8, фиг. 9), на которой размечены прямоугольники - многоугольники 27 (один из прямоугольников показан на фиг. 8 двойной линией) и линии сгиба 26, 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 25.

На перфорированной полосе 25 размечены также линии обрезки 28 кромок перфорированной полосы 25, показанные на фиг. 8 штрихпунктирной линией с двумя точками. После разметки по линии обрезки кромок 28 участки перфорированной полосы 25 (на фиг. 8 эти участки полосы 25 заштрихованы) отрезаются и перфорированная полоса 25 приобретает вид, показанный на фиг. 9, у которой линии сгиба 26 перфорированной полосы 25 разные по длине L₁, L₂, L₃, L₄, L₅, L₆, с образованием при этом разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами - линиями сгиба 26, параллельных друг другу. После обрезки кромок по линии обрезки 28 перфорированную полосу 25 по линии сгиба 26 сгибают волнообразно по прямым линиям, размещенным под углом φ к кромкам полосы 25, с образованием волнообразных поверхностей А-Б, Б-В, В-Г, Г-Д, Д-Е, Е-А (фиг. 10) и затем сворачивают в кольцо 12 (фиг. 11) с волнообразной перфорированной поверхностью. Волнообразную перфорированную полосу 25 после сворачивания в кольцо 12 соединяют известными методами, например сваркой, пайкой и т.д., по поперечным кромкам 29 и 30 (фиг. 10, фиг. 11) перфорированной полосы 25 с образованием секции 12 в виде кругового сектора.

Таким образом, фильтр 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3), изготовленный в виде тора, выполнен по периметру в виде многозаходной волнообразной винтовой перфорированной поверхности волнообразной формы под углом к оси фильтра 1. На фиг. 6 показано, что по наружному диаметру D₁ тороидального фильтра 1 расстояние между винтовыми поверхностями - S₁, а по внутреннему диаметру d расстояние между винтовыми поверхностями - S₂. При этом S₁ больше S₂.

Фильтр 1 (фиг. 2, фиг. 3) в виде тора (кругового кольца) с волнообразной винтовой перфорированной поверхностью по его внутреннему и наружному периметру с образованием карманов волнообразной формы с изменяющимся по диаметру фильтра 1 шагом может быть изготовлен и иным способом.

Станок 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) и квадратное загрузочное окно 6. 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 карманами волнообразной формы внутренних перфорированных 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 - разгрузочному окну 7 круглой формы. При этом фильтрат - жидкая фаза - выводится через перфорированные стенки фильтра 1 и с помощью юбки 8 посредством разгрузочного отверстия 9, поступает 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 сечение фильтра 1 по всему его объему, что тоже интенсифицирует процесс обезвоживания материалов и расширяет технологические возможности. Обезвоженный материал через разгрузочное окно 7 выводится с помощью разгрузочного приспособления (на чертежах не показано) за пределы станка для обезвоживания сыпучих материалов.

Технико-экономические преимущества возникают за счет изменения формы движения фильтра с материалом с кругового вращения на колебательный с траекторией движения 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, а также за счет того что фильтр установлен на основании с наклоном под углом α к горизонту в сторону загрузки-выгрузки, 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 волнообразной формы и однонаправленных многозаходных винтовых линий, которые тоже обеспечивают изменение направления движения потоков частиц материалов и расширение технологических возможностей.