Результат интеллектуальной деятельности: АГРЕГАТ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ 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,

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, 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 площади, 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 агрегате непрерывного действия для обезвоживания материалов, содержащем фильтр, загрузочное приспособление, разгрузочные приспособления для отвода фильтрата и сгущенной фракции, фильтр упруго установлен на основании, снабжен вибратором, смонтированным под платформой горизонтально, и выполнен спиральной формы с многогранной винтовой перфорированной поверхностью по ее внутреннему и наружному периметру и изготовлен 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, равнобедренных и разносторонних треугольников, причем стороны треугольников отличаются друг от друга на одну и ту же линейную величину Δ, кратную целому числу, при этом с двух сторон самого большого равностороннего треугольника своими самыми большими сторонами размещены два одинаковых разносторонних треугольника, стороны которых меньше стороны большого равностороннего треугольника на одну и ту же линейную величину Δ, кратную целому числу и к средней стороне одного из которых с одной стороны перфорированной полосы прикреплен меньший равносторонний треугольник, все стороны которого меньше стороны самого большого равностороннего треугольника на одну и ту же линейную величину Δ, кратную двум, причем ко второй стороне меньшего равностороннего треугольника прикреплен своим основанием равнобедренный треугольник, боковые стороны которого меньше его основания на линейную величину Δ и, соответственно, меньше стороны самого большого равностороннего треугольника на линейную величину Δ, кратную трем, и к боковой стороне которого прикреплен равнобедренный треугольник, основание которого меньше его боковой стороны на линейную величину Δ и, соответственно, меньше стороны самого большого равностороннего треугольника на линейную величину 4Δ, при этом с противоположной стороны перфорированной полосы ко второму разностороннему треугольнику к средней стороне прикреплен своей боковой стороной равнобедренный треугольник, основание которого меньше его боковой стороны на линейную величину Δ и, соответственно, меньше стороны самого большого равностороннего треугольника на линейную величину 3Δ, и к основанию которого прикреплен своей боковой стороной равнобедренный треугольник, основание которого меньше его боковой стороны на линейную величину Δ и, соответственно, меньше сторон самого большого равностороннего треугольника на линейную величину 4Δ, после сгиба перфорированной полосы по линиям сгиба в кольцо концы перфорированных полос, линейная величина которых меньше на 4Δ стороны самого большого равностороннего треугольника, соединяют с образованием подсекций, у которых с одной стороны образовано отверстие в виде квадрата, сторона которого меньше стороны самого большого равностороннего треугольника полосы на линейную величину 3Δ, а с другой стороны образовано отверстие в виде равнобедренной трапеции, большое основание которой равно стороне самого большого равностороннего треугольник, а малое основание меньше большого основания на линейную величину 3Δ, а боковые стороны меньше большого основания на линейную 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, величина которого определяет спиральную форму фильтра, при этом секции соединяют в фильтр с поворотом друг относительно друга поочередно, попеременно поворачивая на 90° каждую последующую секцию относительно предыдущей по часовой стрелке, а затем следующую секцию присоединяют с поворотом в обратном направлении тоже на 90°, 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 предлагаемого агрегата непрерывного действия для обезвоживания материалов.

Новизна обусловлена тем, что фильтр выполнен спиральной формы с многозаходными винтовыми перфорированными поверхностями и многозаходными винтовыми линиями по его наружному и внутреннему периметру, что обеспечивает не только интенсификацию обезвоживания материалов, но и расширяет технологических возможности.

Новизна изобретения заключается в том, что выполнение фильтра спиральной формы обеспечивает передачу возмущающих сил от вибратора частицам сыпучих материалов и изменение под воздействием разнонаклоненых 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 масс материалов в каждом сечение 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 оси симметрии фильтра, поэтому степень сжатия частиц материалов возрастает, процесс обезвоживания ускоряется, расширяются технологические возможности.

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

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что треугольники перфорированных полос, из которых смонтированы подсекции и секции 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 заключается в том, что изготовление фильтра спиральной формы с многогранными элементами различной формы и размерами, по периметру расположенными по винтовым перфорированным поверхностям и спиральным ломанным винтовым линиям, обеспечивает интенсификацию процесса обезвоживания материалов, увеличивает энергоемкость и частоты их взаимодействия, обеспечивая непрерывность процесса обезвоживания при их движении от загрузки к выгрузке.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 агрегат непрерывного действия для обезвоживания материалов, общий вид; на фиг. 2 - фильтр, вид сверху; 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 - вторая подсекция, секции фильтра, аксонометрическая проекция; 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; на фиг 13 - сечение Д-Д на фиг. 2; на фиг. 14 - сечение Е-Е на фиг. 2. фиг. 15 - технологическая схема непрерывного процесса обезвоживания материалов, наглядное изображение.

Агрегат непрерывного действия для обезвоживания материалов (фиг. 1) содержит фильтр 1, изготовленный спиральной формы, установленный на основании 2, снабженном вибратором 3, и смонтирован посредством пружин 4 на станине 5. Загрузочное приспособление и разгрузочное приспособление на рисунках не показаны. Для отвода фильтрата - жидкой фазы материалов к основанию 2 под углом β к горизонту закреплена кольцевая юбка 6, с разгрузочным отверстием 7 для вывода жидкой фазы материала в емкостью 8 для приема жидкой фазы.

Фильтр 1 (фиг. 2, фиг. 3) выполнен спиральной 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 утолщенными линиями), соединенным 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 (фиг. 6, фиг. 7). Подсекции 10 и подсекция 11 изготовлены из перфорированных полос М (фиг. 8), согнутых в одну сторону по прямым линиям А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, размещенным под углом к боковым кромкам перфорированной полосы М, с образованием разных по размерам перфорированных равносторонних треугольников 12 и 13, при этом стороны перфорированного треугольника 12 меньше стороны перфорированного треугольника 13 на линейную величину 2 А, перфорированных равнобедренных треугольников 14, 15, 16, 17 и двух одинаковых перфорированных разносторонних треугольников 18 и 19. Все стороны этих перфорированных треугольников отличаются друг от друга на одну и ту же линейную величину А, кратную целому числу. При этом с двух сторон самого большого перфорированного равностороннего треугольника 13 своими самыми большими сторонами (стороной Г перфорированного треугольника 18 и стороной Д перфорированного треугольника 19) размещены два одинаковых перфорированных разносторонних треугольника 18 и 19. Стороны, по которым присоединены перфорированные треугольники 18 и 19 к перфорированному треугольнику 13, показаны на фиг. 8 двойными линиями. Средние, по размерам, стороны перфорированных разносторонних треугольников 18 и 19 (сторона В перфорированного треугольника 18 и сторона Е треугольника 19) меньше сторон большого перфорированного равностороннего треугольника 13 на линейную величину 2Δ. Самые маленькие стороны перфорированных разносторонних треугольников 18 и 19 меньше средних их сторон В и Е на линейную величину Δ и равны величине (L). Эти стороны (L) показаны на фиг. 8. К средней стороне В перфорированного разностороннего треугольника 18 прикреплен перфорированный равносторонний треугольник 12, все стороны которого равны средней стороне В перфорированного треугольника 18. К стороне Б перфорированного треугольника 12 прикреплен своим основанием перфорированный равнобедренный треугольник 15, боковые стороны которого меньше его основания на линейную величину Δ и соответственно меньше стороне самого большого перфорированного треугольника 13 на линейную величину 3Δ. К стороне перфорированного треугольника 15 прикреплен своей боковой стороной А перфорированный равнобедренный треугольник 14, основание которого меньше его боковой стороне на величину Δ и соответственно меньше сторон самого большого перфорированного равностороннего треугольника 13 на линейную величину 4Δ. С противоположной стороны перфорированной полосы М к средней стороне Е перфорированного треугольника 19 прикреплен своей боковой стороной перфорированный равнобедренный треугольник 16, основание которого меньше его боковой стороне на линейную величину Δ и соответственно меньше сторонам перфорированного треугольника 13 на линейную величину 3Δ. К стороне Ж - основанию перфорированного треугольника 16 прикреплен своей боковой стороной перфорированный равнобедренный треугольник 17, основание которого меньше его боковой стороне на линейную величину Δ и соответственно меньше сторон самого большого перфорированного равностороннего треугольника 13 на линейную величину 4Δ.

После сгиба перфорированной полосы М по линиям А, Б, В, Г, Д, Е, Ж в кольцо в одну сторону концы полосы М по линиям К (на фиг. 6 и фиг. 7 показаны тройной линией) соединяют, например сваркой с образованием подсекций 10 и 11 (фиг. 6 и фиг. 7), у которых с одной стороны образовано отверстие в виде квадрата со стороной, равной L, длина которой меньше сторонам самого большого перфорированного равностороннего треугольника 13 перфорированной полосы М на линейную величину 3Δ, а с другой стороны образовано отверстие в виде равнобедренной трапеции, большое основание которой равно стороне самого большого перфорированного равностороннего треугольника 13, малое основание меньше большого основания трапеции на линейную величину 3Δ, а боковые стороны меньше большого основания на линейную величину 2Δ.

Подсекции 10 и 11 соединяют отверстиями в виде трапеций (фиг. 9) с образованием секции 9, например сваркой. Таким образом секция 9 (фиг. 4, фиг. 5) снабжена входным квадратным отверстием Р и выходным квадратным отверстием С, причем стороны квадратных входных и выходных отверстий Р и С секции 9 равны друг другу. При этом квадратные отверстия Р и С секции 9 расположены друг к другу под углом α, величина которого обеспечивает спиральную форму просеивающей поверхности.

При монтаже секций 9 в фильтр 1 их соединяют квадратными отверстиями, при этом поочередно поворачивают их на 90° каждую последующую секцию относительно предыдущей по часовой стрелке, а затем следующую секцию присоединяют с поворотом в обратном направлении тоже на 90°.

На наружной и внутренней перфорированной поверхности фильтра спиральной формы 1 образованы взаимонаправленные ломанные винтовые линии, например, как показано на фиг. 2 утолщенной линией одна из восьми ломанных винтовых линий: 20-21-22-23-24-25-26-27-28-29-30-31-32-33-34-35-36-37-38-39-40-41-42-43-44-45-46-47 и т.д. На фиг. 2 невидимые участки ломанной винтовой линии показаны двойной штриховой линией, а вершины их взяты в круглые скобки.

В результате по внутренней и наружной фильтра 1 спиральной формы образованы винтовые поверхности с различными по форме и площади сечениями, а сам фильтр 1 спиральной формы имеет проходное сечение, которое меняется по все длине фильтра 1 как по площади, так и по размерам и по форме (фиг. 11, фиг. 12, фиг. 13, фиг. 14, фиг. 15.

Таким образом, фильтр 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) выполнен спиральной формы по периметру в виде многозаходной винтовой перфорированной поверхности с винтовыми линиями по периметру фильтра 1 с переменным проходным сечением, обеспечивающим поджатие потоков материалов, подлежащих обезвоживанию. Фильтр 1 (фиг. 2, фиг. 3) спиральной формы с многогранной винтовой перфорированной поверхностью по его внутреннему и наружному периметру с образованием по его наружной и внутренней поверхностей многозаходных винтовых перфорированных поверхностей и однонаправленных многозаходных винтовых линий может быть изготовлен и иным способом.

Агрегат непрерывного действия для обезвоживания материалов работает следующим образом.

Возмущающая сила вибратора 3 через стенки фильтра 1 передается частицам материалов, находящимся внутри фильтра 1. Под воздействием вибрации частицы материала движутся по сложным траекториям и при взаимодействии с наклоненными друг к другу и к оси фильтра стенками по периметру фильтра совершают сложное движение, при котором и происходит процесс обезвоживания. Таким образом, потоки частиц материалов интенсивно взаимодействуют друг с другом и под воздействием вибрации совершают вращательное движение в плоскостях, перпендикулярных проходному сечению фильтра 1. Так как по длине фильтра 1 размеры его поперечного сечения, форма и расположение меняются, то усугубляется нарушаемость движения частиц материалов, т.е имеет место повышение интенсивности обезвоживания и отделения воды через перфорированные отверстия фильтра 1. Наличие винтовых перфорированных поверхностей и винтовых линий по периметру фильтра 1 способствует не только усложнению траекторий движения частиц материалов, но и их перемещению по проходному сечению фильтра 1 от загрузки (фиг. 15) к выгрузке. При движении по проходному сечению фильтра 1 потоков частиц рабочих материалов, 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 и расширяет технологические возможности. При этом фильтрат - жидкая фаза выводится через перфорированные стенки фильтра 1 и с помощью юбки 6 посредством разгрузочного отверстия 7 выводятся в емкостью 8 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 (на чертеже не показано) выводится с помощью разгрузочного приспособления (на чертежах не показан) за пределы агрегата непрерывного действия для обезвоживания материалов.

Технико-экономические преимущества возникают за счет 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 спиральной формы, с образованием по его наружному и внутреннему периметру многозаходных винтовых перфорированных поверхностей и однонаправленных многозаходных винтовых линий, которые тоже обеспечивают изменение направления движения потоков материалов и расширение технологических возможностей.

Технико-экономические преимущества возникают также за счет выполнения фильтра спиральной формы с многократным изменением проходного сечения по форме и размерам по всей его длине и с образованием по ее наружному и внутреннему периметру многозаходных перфорированных винтовых поверхностей и однонаправленных многозаходных винтовых линий, которые и обеспечивают изменение направления движения потоков частиц материалов и расширение технологических возможностей.