Результат интеллектуальной деятельности: ВИБРАЦИОННЫЙ СТАНОК 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 инерционного сгустителя (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, 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, 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 станке для обезвоживания сыпучих материалов, содержащем смонтированный на основании наружный барабан, фильтр, загрузочное приспособление, разгрузочные приспособления для отвода фильтрата и сгущенной фракции, фильтр установлен внутри снабженного вибратором основания, смонтированного посредством пружин на станине, и изготовлен в виде квадрата, с винтовой поверхностью по внутреннему периметру и карманами многоугольной формы в виде различных геометрических фигур, с четырьмя боковыми сторонами, и изготовлен из жестко соединенных, поочередно друг с другом, четырех пустотелых перфорированных секций, выполненных в виде пустотелого кругового перфорированного сектора с четырьмя пустотелыми прямолинейными перфорированными секциями, причем четыре секции выполнены в виде пустотелого кругового перфорированного сектора, изготовленного из перфорированной полосы, свернутой в кольцо, с многогранной перфорированной поверхностью и образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами, расположенными параллельно друг другу с образованием перфорированных подсекций, при этом перфорированные подсекции соединены друг с другом свободными сторонами упомянутых четырехугольников в виде пустотелого кругового перфорированного сектора, выполненного с многозаходной винтовой перфорированной поверхностью, снабженной винтовыми канавками внутри кругового перфорированного сектора под углом к его оси в виде карманов многоугольной формы различных геометрических фигур с четырьмя боковыми сторонами, причем расстояние между прямыми линиями сгиба равно длине каждой стороне многоугольника, четыре пустотелые перфорированные прямолинейные секции изготовлены, по меньшей мере, из одной перфорированной полосы, согнутой по прямым линиям, размещенными под углом к кромкам перфорированной полосы, с образованием 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 наружной поверхности однонаправленных ломаных винтовых линий, а на внутренней поверхности - ломаных винтовых карманов многоугольной формы, в виде различных геометрических фигур с четырьмя боковыми сторонами, при этом расстояния между линиями сгиба равны друг другу и равны сумме длин сторон геометрических фигур карманов внутренних 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 вибрационного станка 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 и повышает 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 многогранной 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 рабочем 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, выполненном 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 обусловлена также тем, что расстояния между линиями сгиба карманов внутренних перфорированных поверхностей фильтра равны друг другу и равны сумме длин сторон геометрических фигур карманов внутренних перфорированных поверхностей, что расширяет технологические возможности.

Новизна обусловлена тем, что фильтр выполнен пустотелым, в виде квадрата, с криволинейной винтовой перфорированной поверхностью по внутреннему периметру в виде карманов многогранной формы в виде различных геометрических фигур с четырьмя боковыми сторонами, 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 многоугольной формы, 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 разных 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 разнонаклонны не только друг к другу, но и к направлению вращательного движения потоков частиц сыпучих материалов, движущихся под воздействием вибрации в плоскостях перпендикулярных проходному сечения фильтра, что усложняет траектории их движения и увеличивает интенсивность обезвоживания и расширяет технологические возможности.

Новизна предложения заключается в том, что по внутренней поверхности фильтра образованы многозаходные перфорированные поверхности, 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 станок 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; фиг. 11 - аксонометрическая проекция перфорированной полосы, свернутой в кольцо-подсекцию; на фиг. 12 - одна из четырех пустотелых прямолинейных перфорированных секций с карманами многоугольной 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 многоугольной формы пустотелой прямолинейной перфорированной секции на фиг. 12; на фиг. 15 - перфорированная полоса, согнутая по прямым линиям с образованием карманов многоугольной формы; фиг. 16 - аксонометрическая проекция перфорированной полосы, изображенной на фиг. 15, свернутой в цилиндрический виток.

Вибрационный станок для обезвоживания сыпучих материалов (фиг. 1) содержит фильтр 1 прямоугольной формы, 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 многоугольной винтовой поверхностью по внутреннему периметру (фиг. 3) в виде карманов многоугольной формы и смонтирован из жестко соединенных поочередно друг с другом четырех секций 12, 13, 14, 15, выполненных в виде кругового перфорированного сектора с четырьмя прямолинейными перфорированными секциями 16, 17, 18, 19 (фиг. 2).

Секции 12, 13, 14, 15 (фиг. 6) с многогранной винтовой поверхностью по их внутреннему перфорированному периметру изготовлены из перфорированных подсекций 20 (одна и перфорированных подсекций 20 на фиг. 6 выделена сплошными утолщенными линиями) соединенными 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) и винтовых перфорированных поверхностей многоугольной формы в виде различных геометрических фигур с четырьмя и более боковыми перфорированными сторонами, например прямоугольник, трапеция, ромб и т.п., в виде (фиг. 7) карманов наружной перфорированной поверхности 30, 31, 32, 33, 34, 35 и карманов внутренней перфорированной поверхности многоугольной формы 36, 37, 38, 39, 40, 41.

Каждая из подсекций 20 изготовлена в виде кругового перфорированного сектора (фиг. 6, фиг. 7) и смонтирована из перфорированной полосы 42 (фиг. 8, фиг. 9), на которой размечены прямоугольники, по диагоналям которых расположены линии сгиба, проходящие через точки 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66 на расстояниях друг от друга, равных длине стороны геометрической фигуры, например, как на фиг. 7 на расстоянии L₁, L₂, L₃. Линии сгиба перфорированной полосы 42 показаны на фиг. 8, фиг. 9 утолщенной линией. На полосе 42 размечены также линии обрезки 67 кромок перфорированной полосы 42, показанных на фиг. 8 штрихпунктирной линией с двумя точками. После разметки по линии обрезки кромок 67 участки перфорированной полосы 42 (на фиг. 8 эти участки полосы 42 заштрихованы) отрезаются и перфорированная полоса 42 приобретает вид, показанный на фиг. 9, у которой линии сгиба перфорированной полосы 42 разные по длине L₄, L₅, L₇, L₈, L₉, L₁₀, L₁₁, L₁₂, L₁₃, L₁₄, L₁₅, L₁₆, L₁₇, L₁₈, L₁₉, L₂₀, L₂₁, L₂₂, L₂₃, L₂₄, L₂₅, L₂₆, L₂₇.

Перфорированная полоса 42 (фиг. 9) после обрезки кромок прямоугольников по линиям обрезки 67 сгибается по прямым линиям-линиям сгиба, проходящих через точки 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66 размещенным под углом α к кромкам полосы 42 (фиг. 8, фиг. 9) с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами - т.е. по диагоналям, проходящим через точки 43-66 прямоугольников (фиг. 8), параллельных друг другу, и затем сворачивается в кольцо 20 с многогранной поверхность, как показано на фиг. 11. Поперечные кромки 68 и 69 полосы 42 (фиг. 8, фиг. 9, фиг. 10) после сворачивания в кольцо 20 соединяются известными методами, например сваркой, пайкой и т.д., с образованием подсекции 20 в виде кругового сектора - кольца 20 (фиг. 11, фиг. 6).

Таким образом, секции 12, 13, 14, 15 (фиг. 6, фиг. 7) выполнены по периметру в виде многозаходной винтовой перфорированной поверхности с винтовыми линиями, изменяющимися по диаметру перфорированной секции с шагом по периметру секции (одна из винтовых линий показана на фиг. 6 утолщенной линией 21-22-23-24-25-26-27-28-29), и винтовыми канавками внутри и наружи секций 12, 13, 14, 15 в виде карманов многоугольной формы, под углом к оси секций 12, 13, 14, 15.

Секции 12, 13, 14, 15 (фиг. 6, фиг. 7) с винтовой поверхностью по его внутреннему и наружному перфорированному периметру с образованием карманов многоугольной формы могут быть изготовлены и другими способами.

Четыре пустотелые прямолинейные секции 16, 17, 18, 19 (фиг. 12, фиг. 13) с карманами многоугольной формы, например секция 16, изготовлены, по крайней мере, из одной полосы 70, соединенной по продольным кромкам 71 (показаны на фиг. 12 штрихпунктирной линией) известными методами, например сваркой, с образованием по наружной и внутренней поверхностям винтовых линий (на фиг. 12 одна из винтовых линий показана утолщенной линией 72-73-74-75-76-77-78-79-80-81-82-83) и винтовых перфорированных поверхностей (фиг. 11) прямоугольной формы в виде карманов 84, 85, 86, 87, 88, 89 наружной перфорированной поверхности и карманов 90, 91, 92, 93, 94, 95 внутренней перфорированной поверхности.

Перфорированная полоса 71 (фиг. 14, фиг. 15) согнута по прямым линиям 96 под одинаковыми углами α к продольным кромкам 71 полосы 70, размещенным на расстояниях, равных длине элементов - сторон многоугольника карманов, например для кармана 87 на расстояниях L₁, L₂, L₃.

Полоса 71 после сгиба по прямым линиям (фиг. 14, фиг. 15) свернута в цилиндрические витки (фиг. 16), соединенные друг с другом по продольным кромкам 71 известными методами, например сваркой, в пустотелые прямолинейные секции 16, 17, 18, 19.

Пустотелые прямолинейные секции, например 16, 17, 18, 19, с карманами многоугольной формы жестко соединены поочередно с пустотелыми секциями 12, 13, 14, 15 с карманами многоугольной формы (фиг. 2) по линиям стыковки 1-1, П-П, Ш-Ш, 1У-1У, У-У, У1-У1, УП-УП, УШ-УШ с образованием непрерывного пустотелого фильтра 1 в виде квадрата с карманами многоугольной формы по его внутреннему перфорированному периметру может быть изготовлена и другими способами.

Вибрационный 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). 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. Устройство для разгрузки не показана на чертежах. При этом фильтрат - жидкая фаза - выводится через перфорированные стенки фильтра 1 и с помощью юбки 6 посредством разрузочного 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 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 станка для обезвоживания сыпучих материалов.

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