Результат интеллектуальной деятельности: ВИБРАЦИОННАЯ УСТАНОВКА 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 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.

Недостатками известной конструкции являются недостаточная производительность 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, смонтированный, 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 размерам, но и по форме.

Недостатками известной конструкции являются недостаточная производительность и ограниченные технологические возможности.

Техническим решением задачи является повышение производительности и расширение технологических возможностей вибрационной установки.

Техническое решение достигается тем, что в вибрационной установке для обезвоживания сыпучих материалов, содержащей смонтированный на основании фильтр, загрузочное приспособление, разгрузочные приспособления для отвода фильтрата и сгущенной фракции, фильтр упруго установлен на основании с вибратором, смонтированным горизонтально под основанием, и выполнен спиральным из пустотелого перфорированного тоннеля с многозаходной винтовой перфорированной поверхностью по периметру свернутого по спиральной оси 0₁-0₁ вокруг центральной оси 0₂-0₂ спирального фильтра, снабженного винтовыми канавками внутри под углом к его спиральной оси в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными внутри поперечного сечения пустотелого перфорированного тоннеля, и собран из секций в виде одинаковых по форме и размерам перфорированных колец, свернутых из одинаковых перфорированных полос ромбовидный формы, на которых размещены трапеции, боковые стороны которых расположены на боковых сторонах ромбовидной перфорированной полосы, а верхние и нижние основания трапеций расположены под острым углом к оси симметрии ромбовидной полосы 0₃-0₃ и являются линиями сгиба, находящихся на расстояниях друг от друга, равных длине карманов криволинейной формы по внутренней перфорированной поверхности перфорированного пустотелого тоннеля спирального фильтра, при этом секции в виде колец соединены друг с другом боковыми сторонами трапеций.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение аналогично заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции вибрационной установки для обезвоживания сыпучих материалов.

Новизна обусловлена тем, что фильтр выполнен спиральным с многозаходной винтовой поверхностью, что повышает производительность и расширяет технологические возможности.

Новизна усматривается в том, что изменена форма траектории колебаний фильтра с круговой на вертикальный эллипс путем монтажа вибратора под основанием с фильтром, при этом изменяется траектория движения сыпучих материалов внутри фильтра, которым придается траектория движения в виде вертикального эллипса, что обеспечивает увеличение удельной плотности полной кинетической энергии (E_n) в 1.3-1.5 раза и повышает производительность.

Новизна заключается в том, что спиральный фильтр с многозаходной винтовой перфорированной поверхностью по периметру снабжен винтовыми канавками внутри и снаружи под углом к спиральной оси симметрии 0₁-0₁ перфорированного пустотелого тоннеля спиральной формы с центральной прямолинейной осью 0₂-0₂, что повышает производительность обезвоживания и расширяет технологические возможности.

Новизна состоит в том, что винтовые канавки спирального фильтра выполнены в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными внутри поперечного сечения пустотелого перфорированного тоннеля, что расширяет технологические возможности и повышает производительность обезвоживания.

Новизна усматривается в том, что спиральный фильтр собран из секции в виде одинаковых по форме и размерам перфорированных колец, свернутых из одинаковых перфорированных полос ромбовидной формы, на которых размещены трапеции на боковых сторонах ромбовидной перфорированной полосы, а верхние и нижние основания трапеции расположены под острым углом к оси симметрии ромбовидной перфорированной полосы 0₃-0₃ и являются линиями сгиба, находящихся на расстояниях друг от друга, равных длине карманов криволинейной формы по внутренней перфорированной поверхности перфорированного пустотелого тоннеля спирального фильтра, при этом секции в виде колец соединены друг с другом боковыми сторонами трапеций, это повышает производительность обезвоживания.

Новизна предложения заключается также в том, что по всему периметру спирального фильтра проходное сечение изменяется не только по форме, но и по площади, что обеспечивает попеременные сжатия и расширение потоков сыпучих материалов в каждом сечении спирального фильтра, повышает производительность обезвоживания и расширяет технологические возможности.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что трапеции ромбовидных перфорированных полос, из которых смонтированы секции, разно наклонны не только друг к другу, но и к оси симметрии спирального фильтра, поэтому степень сжатия частиц сыпучих материалов возрастает и процесс обезвоживания интенсифицируется.

Новизна заключается в том, что фильтр изготовлен из секций, перфорированные стенки которых разно наклонены 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, это усложняет траекторию их движения, увеличивает интенсивность обезвоживания и расширяет технологические возможности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображена вибрационная установка для обезвоживания сыпучих материалов, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - наглядное изображение спирального фильтра; на фиг. 4 - наглядное изображение взаимного положения спирали 0₁-0₁, по который свернут пустотелый перфорированный тоннель с многозаходной винтовой перфорированной поверхностью вокруг центральной прямолинейной оси 0₂-0₂; на фиг. 5 - одна из перфорированных полос ромбовидной формы, на которой размещены трапеции, верхние и нижние основания которых расположены под острым углом к оси симметрии перфорированной полосы 0₃-0₃ в виде линии сгиба; на фиг. 6 - перфорированная полоса ромбовидной формы, согнутая по линиям сгиба верхним и нижним основаниям трапеций; на фиг. 7 - наглядное изображение ромбовидной перфорированной полосы, свернутой в кольцо при соединении верхнего основания трапеции N N¹, трапеции N M M¹ N¹ с верхним основанием R R¹ трапеции G R R¹ G¹.

Вибрационная установка для обезвоживания сыпучих материалов (фиг. 1) содержит фильтр 1, жестко закрепленный на платформе 2 упруго с помощью четырех резинокордных баллонов 3, установленных на основании 4. На платформе 2 жестко закреплено устройство 5 и снизу к платформе 2 также жестко прикреплен вибратор 6 с горизонтальной осью вращения. Вибрационная установка для обезвоживания сыпучих материалов снабжена разгрузочным устройством 7 для отвода сгущенной фракции с помощью склиза 8 и разгрузочными устройствами 9 и 10 для отвода фильтрата, снабженными склизами 11 и 12, закрепленными на платформе 2.

Вибратор 6 смонтирован под платформой 2 горизонтально, и поэтому обеспечивает движение сыпучих материалов внутри фильтра 1 под воздействием вибратора 6 по эллиптическим траекториям.

Фильтр 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) выполнен спиральным. На фиг. 4 показано наглядное изображение взаимного расположения оси спирали - центра оси симметрии 0₁-0₁ пустотелого перфорированного тоннеля, спирального фильтра 1 (на фиг. 4 спиральный фильтр изображен поперечными сечениями 13 пустотелого перфорированного тоннеля с многозаходной перфорированной винтовой поверхностью) и центральной прямолинейной осью 0₂-0₂ спирального фильтра 1.

Таким образом, по периметру спиральный фильтр 1 выполнен в виде тоннеля спиральной формы с многозаходной винтовой поверхностью по периметру и снабжен винтовыми канавками внутри и снаружи, расположенными под углом α к оси симметрии спирали 0₁-0₁ центра оси симметрии (фиг. 3) тоннеля спирального, свернутого по спирали 0₁-0₁ вокруг центральной оси 0₂-0₂ спирального фильтра 1.

Винтовые канавки спирального фильтра 1 выполнены в виде карманов 14, 15, 16, 17, 18, 19 по внутренней поверхности и карманов по наружной поверхности 20, 21, 22, 23, 24, 25 тоннеля спиральной формы (фиг. 4) в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными внутри поперечного сечения пустотелого перфорированного тоннеля, собран из секции в виде одинаковых по форме и размерам перфорированных колец 26, соединенных друг с другом боковыми сторонами 27 и 28.

В результате образуется пустотелый перфорированный тоннель спирального фильтра 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) с осью спирали - центра оси симметрии 0₁-0₁ спирального фильтра 1, скрученного вокруг центральной прямолинейной оси 0₂-0₂ спирального фильтра 1 по диаметру D_cp с образованием спирального фильтра 1 с наружным диаметром D_max и внутренним диаметром D_min (фиг. 4).

При этом пустотелый спиральный фильтр 1 с многозаходной винтовой поверхностью снабжен винтовыми канавками в виде карманов 14, 15, 16, 17, 18, 19 и карманами 20, 21, 22, 23, 24, 25 по наружной поверхности спирального фильтра 1 (фиг. 4).

Таким образом, пустотелый перфорированный тоннель с собственной спиральной осью симметрии 0₁-0₁ свернут по этой спирали 0₁-0₁ вокруг центральной прямолинейной оси 0₂-0₂ и образует спиральный перфорированный фильтр 1 (фиг. 4).

Секция 26 изготовлена в виде кольца (фиг.7), смонтирована из ромбовидной перфорированной полосы 29.

На ромбовидной полосе 29 размещены трапеции 30, 31, 32, 33, 34, 35, боковые стороны которых расположены по боковых сторонах ромбовидной полосы 29, а верхние и нижние основания этих трапеций (фиг. 5) расположены под острым углом β к оси симметрии ромбовидной полосы 0₃-0₃ и являются линиями сгиба (фиг. 5, фиг. 6) расположенных на расстояниях друг от друга, равных длине развертки периметра криволинейных карманов (фиг. 7) спирального фильтра 1, выполненного в виде пустотелого перфорированного тоннеля.

На фиг. 5 показаны трапеции:

N M M¹ N¹ - первая трапеция;

M F F¹ M¹ - вторая трапеция;

F E E¹ F¹ - третья трапеция.

При этом N N¹ является наименование из всех верхних оснований трапеций, расположенных на ромбовидной полосе 29 ниже линии сгиба E E¹, и вышеперечисленных трех трапеций (первой, второй, третий).

На фиг. 5 показаны также трапеции:

E S S¹ E¹ - четвертая трапеция;

S G G¹ S¹ - пятая трапеция;

G R R¹ G¹ - шестая трапеция.

При этом R R¹ является наименьшим основанием из всех верхних оснований трапеций, расположенных на ромбовидной полосе 29 выше линии сгиба E E¹, которая для всех трапеций, в свою очередь, является наибольшей из всех нижних оснований с четвертой трапеции по шестую трапецию.

Таким образом, линия сгиба E E¹ является не только нижним основанием трапеции E S S¹ E¹, но и одновременно самым длинным основанием трапеции F E E¹ F¹ и самой длинной из всех нижних линий сгиба ромбовидной полосы 29 и кольца 26 (фиг. 7).

При этом линии сгиба N N¹ и R R¹ являются самыми короткими из всех линий сгиба ромбовидной полосы 29 и кольца 26 и NN¹=RR¹.

Соотношение длины линии сгиба EE¹ и NN¹(RR¹) определяет величину шага S₁ спирали 0₁-0₁, а значит и шаг навивки пустотелого тоннеля вокруг прямолинейной оси 0₂-0₂ спирального фильтра 1.

Например, на фиг.5 линии сгиба L₆<L₅<L₄<L₃ и L₀<L₁<L₂<L₃.

Ромбовидная полоса 29 сгибается по прямым линиям сгиба, которые и являются основанием всех шести трапеций и параллельны друг другу (фиг. 5).

Затем полоса 29 сгибается по линиям сгиба с образованием полуокружностей 36 (фиг. 6) и затем сворачивается в кольцо (фиг. 7) с карманами криволинейной формы 14, 15, 16, 17, 18, 19 с центрами кривизны, расположенными внутри поперечного сечения кольца 26.

Секции в виде одинаковых колец 26 затем соединяют друг с другом последовательно боковыми сторонами 27 и 28 так, чтобы все линии сгиба являлись продолжением одноименных линий сгиба предыдущего кольца.

В результате такой сборки по периметру пустотелого спирального фильтра 1 образуются винтовые линии, показанные на фиг. 3, например, утолщенными линиями 37-38, 39-40.

Таким образом, спиральный фильтр 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой спиральной поверхности с винтовыми линиями по периметру спирального фильтра 1 (две из винтовых линий показаны на фиг. 3 утолщенными линиями 37, 38, 39, 40) и винтовыми канавками внутри и снаружи спирального фильтра 1 в виде карманов криволинейной формы 14, 15, 16, 17, 18, 19 по внутренней поверхности и винтовых канавок по наружной поверхности 21, 22, 23, 24, 25, 26 под углом α к спиральной оси пустотелого тоннеля спиральной формы спирального фильтра 1.

Вибрационная установка для обезвоживания сыпучих материалов работает следующим образом.

Возмущающая сила вибратора 6 через стенки платформы 2 и фильтра 1 передается частицам материалов, находящимся внутри фильтра 1 и поступающим внутрь фильтра 1 непрерывным потоком через загрузочное приспособление 5. 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, 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. При этом фильтрат - жидкая фаза выводится через перфорированные стенки фильтра 1 и с помощью склизов 11 и 12 поступает в емкости 9 и 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 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 36 выводится с помощью склиза 8 в емкость 7 для приема сгущенной фракции.

Технико-экономические преимущества вибрационной установки для обезвоживания сыпучих материалов возникают за счет выполнения фильтра в виде спирали, что обеспечивает сокращения габаритов по длине, расширение технологических возможностей, увеличение 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.

Технико-экономические преимущества возникают так же 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 под платформой с фильтром, что повышает производительность и расширяет технологические возможности.