Результат интеллектуальной деятельности: ВИБРАЦИОННЫЙ АГРЕГАТ 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 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, сложность изготовления 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, 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 по размеру, 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 в вибрационном агрегате 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 пустотелым в виде квадрата, с образованием по ее внутреннему и наружному периметру многозаходных винтовых перфорированных поверхностей треугольной формы и однонаправленных многозаходных винтовых линий, и смонтирован из жестко соединенных поочередно друг с другом четырех пустотелых перфорированных секций, выполненных в виде пустотелого кругового перфорированного сектора, с четырьмя пустотелыми перфорированными прямолинейными секциями, причем, четыре перфорированные секции, выполненные в виде пустотелого кругового перфорированного сектора, смонтированы из перфорированных подсекций, каждая из которых изготовлена из перфорированной полосы, согнутой попеременно в разные стороны по прямым линиям в виде линий сгиба, расположенных на перфорированной полосе на равных расстояниях друг от друга и размещенных под углом к кромкам перфорированной полосы с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами, расположенными на перфорированной полосе попеременно и параллельно друг другу, и свернутой в перфорированное кольцо в виде перфорированных подсекций, а перфорированные подсекции соединены друг с другом свободными сторонами упомянутых четырехугольников с образованием пустотелого кругового перфорированного сектора, с многозаходными винтовыми перфорированными поверхностями треугольной формы и однонаправленными многозаходными винтовыми линиями, а четыре пустотелые перфорированные прямолинейные секции изготовлены по меньшей мере из одной перфорированной полосы, согнутой по прямым линиям, размещенным под углом к кромкам перфорированной полосы, с образованием одинаковых параллелограммов, расположенных на перфорированной полосе попеременно в противоположные стороны, при этом перфорированная полоса свернута в цилиндрические витки, соединенные друг с другом по продольным кромкам, с образованием по внутренней перфорированной поверхности винтовых ломаных карманов треугольной формы, а по наружной перфорированной поверхности - однонаправленных ломаных винтовых линий, 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 агрегата для обезвоживания сыпучих материалов.

Новизна обусловлена тем, что в результате монтажа вибратора горизонтально внутри платформы с фильтром увеличивается удельная плотность полной кинетической энергии (Е_п) в 1.3-1.5 раза, повышается 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 треугольной 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, выполненным в виде тора, расширяются технологические возможности 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 треугольной винтовой перфорированной поверхностью по внутреннему периметру в виде карманов треугольной 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 треугольной 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, разными 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 сечении 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 разнонаклонены не только друг к другу, но и к направлению вращательного движения потоков частиц сыпучих материалов, движущихся под воздействием вибрации в плоскостях, перпендикулярных проходному сечению фильтра, что усложняет траектории их движения, 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, выполненное в виде кольцевой юбки с разгрузочным отверстием для отвода фильтрата, что расширяет технологические возможности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен вибрационный агрегат 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; на фиг. 11 - аксонометрическая проекция перфорированной полосы, свернутой в кольцо-подсекцию; на фиг. 12 - одна из четырех пустотелых прямолинейных перфорированных секций с карманами треугольной 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 треугольной формы пустотелой прямолинейной перфорированной секции на фиг. 12; на фиг. 15 - перфорированная полоса, согнутая по прямым линиям с образованием карманов треугольной формы; на фиг. 16 - аксонометрическая проекция перфорированной полосы, изображенной на фиг. 15, свернутой в цилиндрический виток.

Вибрационный агрегат для обезвоживания сыпучих материалов (фиг. 1) содержит фильтр 1 прямоугольной формы в виде квадрата, установленный внутри основания 2, снабженного 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 выгрузки 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 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 выполнен в виде квадрата (фиг. 2) с треугольной винтовой перфорированной поверхностью по внутреннему периметру (фиг. 3) в виде карманов треугольной формы и смонтирован из жестко соединенных поочередно друг с другом четырех перфорированных секций 12, 13, 14, 15, выполненных в виде круговых перфорированных секторов с четырьмя прямолинейными перфорированными секциями 16, 17, 18, 19 (фиг. 2).

Перфорированные секции 12, 13, 14, 15 (например, на фиг. 6 показана секция 12) выполнены в виде пустотелого кругового перфорированного сектора и смонтированы из перфорированных подсекций 20 (одна из перфорированных подсекций 20 на фиг. 6 выделена сплошными утолщенными линиями), соединенных между собой известными методами, например сваркой, клейкой и т.п., с образованием по наружной и внутренней перфорированным поверхностям винтовых линий (на фиг. 6 одна из винтовых линий показана утолщенной линией 21-22-23-24-25-26-27-28-29-30-31-32-33-34-35-36-37) и винтовых перфорированных поверхностей треугольной формы (фиг. 7) в виде карманов треугольной формы по внутренней и наружной перфорированным поверхностям.

Каждая из перфорированных подсекций 20 изготовлена в виде кругового перфорированного сектора (фиг. 6, фиг. 7) и смонтирована из перфорированной полосы 38, на которой размечены прямоугольники 39, по диагоналям которых расположены линии сгиба 40 на равных расстояниях друг от друга, эти диагонали - линия сгиба перфорированной полосы 38 показана на фиг.8 утолщенной линией 40. На перфорированной полосе 38 размечены также линии обрезки 41 кромок перфорированной полосы 38, показанных на фиг. 8 штрихпунктирной линией с двумя точками. После разметки по линии обрезки кромок 41 участки перфорированной полосы 38 (на фиг. 8 эти участки перфорированной полосы 38 заштрихованы) отрезаются, и перфорированная полоса 38 приобретает вид, показанный на фиг.9, у которой линии сгиба 40 перфорированной полосы 38 разные по длине L₁, L₂, L₃, L₄, L₅, L₇, L₈, L₉, L₁₀, L₁₁, L₁₂, L₁₃, L₁₄, L₁₅, L₁₆. Перфорированная полоса 38 (фиг. 10) после обрезки кромок прямоугольников 39 по линии обрезки 41 сгибается попеременно в разные стороны по прямым линиям, размещенным под углом к кромкам перфорированной полосы 38 с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами, т.е. по диагоналям 40 квадратов, параллельных друг другу, и затем сворачивается в перфорированное кольцо 20, как показано на фиг. 11. Кромки 42 и 43 перфорированной полосы 38 после сворачивания в перфорированное кольцо 20 соединяются известными методами, например, сваркой, пайкой и т.д. с образованием подсекции 20 в виде кругового перфорированного сектора.

Таким образом, перфорированные секции 12, 13, 14, 15 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) выполнены по периметру в виде многозаходной винтовой перфорированной поверхности с винтовыми линиями по периметру (одна из винтовых линий показана фиг.6 утолщенной линией 21-22-23-24-25-26-27-28-29-30-31-32-33-34-35-36-37) и винтовыми канавками внутри перфорированных секций в виде карманов треугольной формы под углом к оси секций.

Перфорированные секции 12, 13, 14, 15 (фиг. 3, фиг. 3) пустотелые с образованием по их наружной и внутренней перфорированным поверхностям многозаходных винтовых перфорированных поверхностей треугольной формы, и однонаправленные многозаходные винтовые линии могут быть изготовлены и иным способом.

Четыре пустотелые прямолинейные перфорированные секции 16, 17, 18, 19 (фиг. 12, фиг. 13) с карманами треугольной формы, например перфорированная секция 16, изготовлены по крайней мере из одной перфорированной полосы 44, согнутой по прямым линиям 45, размещенным на равном расстоянии «L» друг от друга и под одинаковыми углами α к кромкам 45 перфорированной полосы 44 с образованием одинаковых параллелограммов 66 и 67, расположенных попеременно в противоположные стороны (фиг. 14, фиг. 15).

Перфорированная полоса 44 после сгиба по прямым линиям 65 свернута в цилиндрические витки (фиг. 16), соединенные друг с другом по продольным кромкам 45 (фиг. 16) известными методами, например сваркой. На фиг. 12 линии соединения продольных кромок витков перфорированной полосы 44 показаны штрихпунктирной линией с двумя точками 45, с образованием по наружной перфорированной поверхности однонаправленных ломаных винтовых линий, а по внутренней перфорированной поверхности карманов треугольной формы (на фиг. 12 одна из винтовых линий показана утолщенной линией 46-47-48-49-50-51-52-53-54-55-56-57) и винтовых перфорированных поверхностей (фиг. 13) треугольной формы в виде карманов внутренней перфорированной поверхности 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64.

Пустотелые прямолинейные перфорированные секции, например, 16, 17, 18, 19 с карманами треугольной формы жестко соединены поочередно с пустотелыми секциями 12, 13, 14, 15 с карманами треугольной формы (фиг. 2) по линиям стыковки I-I, II-II, III-III, IV-IV, V-V, VI-VI, VII-VII, VIII-VIII с образованием непрерывного пустотелого фильтра 1 в виде квадрата с карманами треугольной формы по его внутреннему периметру.

Вибрационный агрегат 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 стенками фильтра 1, перемещаются от загрузки к выгрузке. Наличие винтовых перфорированных поверхностей треугольной формы 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 разгрузочного отверстия 9 выводятся 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 7 выводится с помощью разгрузочного приспособления (на чертежах не показано) за пределы вибрационного устройства для обезвоживания сыпучих материалов.

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