Результат интеллектуальной деятельности: ВИБРАЦИОННАЯ УСТАНОВКА 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 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 установки.

Техническое решение достигается тем, что в вибрационной установке для обезвоживания сыпучих материалов, содержащей фильтр, загрузочное приспособление, разгрузочные приспособления для отвода фильтрата и сгущенной фракции, фильтр упруго установлен на основании с вибратором, смонтированным горизонтально внутри основания, и изготовлен в виде квадрата, выполненного пустотелым с криволинейной винтовой перфорированной поверхностью по внутреннему периметру с карманами криволинейной формы, при этом фильтр смонтирован 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 перфорированные секции, выполненные в виде пустотелого кругового перфорированного сектора с криволинейной многозаходной винтовой перфорированной поверхностью, снабженной винтовыми канавками внутри кругового перфорированного сектора под углом к его оси в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными внутри поперечного сечения кругового перфорированного сектора, смонтированы из перфорированных подсекций, каждая из которых изготовлена из перфорированной полосы, свернутой в кольцо с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами, расположенными параллельно друг другу, при этом перфорированные подсекции соединены друг с другом свободными сторонами упомянутых четырехугольников в виде пустотелого кругового перфорированного сектора с образованием по внутренней перфорированной поверхности направленных в одну сторону под углом к продольной оси кругового перфорированного сектора криволинейных винтовых перфорированных поверхностей в виде карманов криволинейной формы по внутренней перфорированной поверхности, при этом расстояние между линиями сгиба равно сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренней и перфорированных поверхностей, а четыре пустотелые прямолинейные перфорированные секции по периметру изготовлены из одной и более перфорированных полос, согнутых криволинейно по размещенным под углом к их продольным кромкам линиям сгиба с образованием по внутренней перфорированной поверхности направленных в одну сторону под углом винтовых перфорированных поверхностей в виде карманов внутренней перфорированной поверхности криволинейной формы, 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 устройства 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 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 криволинейной 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, 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 обусловлена тем, что фильтр выполнен пустотелым в виде квадрата с криволинейной винтовой перфорированной поверхностью по внутреннему периметру в виде карманов криволинейной 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 криволинейные поверхности, 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 разнонаклонны 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 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 изображена вибрационная установка 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 криволинейной формы, общий вид; на фиг. 13 - разрез Д-Д на фиг. 12; на фиг. 14 - перфорированная полоса с размеченными линиями сгиба в виде прямых линий для карманов криволинейной формы пустотелой прямолинейной перфорированной секции на фиг. 12; на фиг. 15 - перфорированная полоса, согнутая по прямым линиям с образованием карманов криволинейной формы; фиг. 16 - аксонометрическая проекция перфорированной полосы, изображенной на фиг. 15, свернутой в цилиндрический виток.

Вибрационная установка 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 выгрузи 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 с емкостью 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 основания 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 криволинейной винтовой перфорированной поверхностью по внутреннему периметру (фиг. 3) в виде карманов криволинейной 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).

Перфорированные секции 12, 13, 14, 15 выполнены в виде кругового пустотелого перфорированного сектора 20 (фиг. 6) с криволинейной винтовой перфорированной поверхностью по внутреннему периметру в виде карманов криволинейной формы 21, 22, 23, 24, 25, 26 (фиг. 7) и смонтированы из перфорированной полосы 27 (фиг. 8), на которой размечены прямоугольники 28 и линии сгиба 29, размещенные на равных расстояниях друг от друга, равных длине развертки периметра криволинейных карманов, например для карманов 21, 22, 23, 24, 25, 26 на расстояниях L и под углом α к кромкам перфорированной полосы 27.

На перфорированной полосе 27 размечены также линии обрезки 30 кромок перфорированной полосы 27, показанные на фиг. 8 штрихпунктирной линией с двумя точками. После разметки по линии обрезки кромок 30 участки перфорированной полосы 27 (на фиг. 8 эти участки перфорированной полосы 27 заштрихованы) отрезаются, и перфорированная полоса 27 приобретает вид, показанный на фиг. 9, у которой линии сгиба 29 перфорированной полосы 27 разные по длине L₁, L₂, L₃, L₄, L₅, L₆ с образованием при этом разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами - линиями сгиба 29, параллельными друг другу. Перфорированная полоса 27 (фиг. 9) после обрезки кромок прямоугольников 28 по линии обрезки 30 сгибается по прямым линиям, размещенным под углом α к кромкам перфорированной полосы 27, с образованием криволинейных перфорированных поверхностей 31 (фиг. 6, фиг. 11) с криволинейной внутренней перфорированной поверхностью в виде карманов 21, 22, 23, 24, 25, 26. Кромки 32 и 33 перфорированной полосы 27 после сворачивания в кольцо-подсекцию 20 соединяются известными методами, например сваркой, пайкой и т.д., с образованием перфорированной подсекции-кольца 20. Затем перфорированные подсекции 20 соединяют друг с другом известными способами в круговой пустотелый перфорированный сектор в виде перфорированных секций 12, 13, 14, 15.

Перфорированные секции 12, 13, 14, 15 (фиг. 12, фиг. 13) в виде пустотелого кругового перфорированного сектора с криволинейной винтовой перфорированной поверхностью по его внутреннему и наружному периметру и образованием по их внутренней перфорированной поверхности карманов криволинейной формы и однонаправленных многозаходных винтовых линий могут быть изготовлены и иным способом.

Четыре пустотелые прямолинейные перфорированные секции 16, 17, 18, 19 (фиг. 12, фиг. 13) с карманами криволинейной формы, например перфорированная секция 16, изготовлены по крайней мере из одной перфорированной полосы 34, соединенной по продольным кромкам 35 и 36 (показаны на фиг. 12 штрихпунктирной линией) известными методами, например сваркой, с образованием по наружной и внутренней перфорированным поверхностям винтовых линий (на фиг. 12 часть одной из винтовых линий показана утолщенной линией 37-38-39-40-41-42-43) и винтовых перфорированных поверхностей (фиг. 13) криволинейной формы в виде карманов внутренней поверхности полукруглой формы 44, 45, 46, 47, 48, 49.

Перфорированная полоса 34 (фиг. 14, фиг. 15) согнута по прямым линиям 50 под одинаковыми углами β к кромкам перфорированной полосы 34, размещенным на расстоянии, равном длине развертки периметра криволинейных карманов, например для кармана 49 на расстояниях L₁.

Перфорированная полоса 34 после сгиба (фиг. 15) свернута в цилиндрические витки (фиг. 16), соединенные друг с другом по продольным кромкам 35 и 36 известными методами, например сваркой, в пустотелую прямолинейную перфорированную секцию, например 16, 17, 18, 19.

Пустотелые прямолинейные перфорированные секции, например, 16, 17, 18, 19 жестко соединены поочередно с пустотелыми перфорированными секциями 12, 13, 14, 15 в виде кругового перфорированного сектора (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 криволинейной винтовой перфорированной поверхностью по внутреннему периметру в виде карманов криволинейной формы.

Вибрационная установка 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 8 посредством разрузочного отверстия 7 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 7 выводится с помощью разгрузочного приспособления (на чертежах не показано) за пределы вибрационного устройства для обезвоживания сыпучих материалов.

Технико-экономические преимущества вибрационной установки 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 криволинейной 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.