Результат интеллектуальной деятельности: Установка для обезвоживания навоза

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 близкой 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 установки для обезвоживания навоза.

Техническое решение достигается тем, что в установке для обезвоживания навоза, содержащей фильтр, загрузочное приспособление, разгрузочные приспособления для отвода жидкой фазы и сгущенной фракции фильтр выполнен в виде спиральной формы тоннеля, закрепленного на платформе, установленной упруго на станине, при этом фильтр жестко закреплен на платформе с вибратором, смонтированным горизонтально под платформой параллельно продольной оси фильтра и выполнен в виде спирального пустотелого тоннеля с многозаходной винтовой перфорированной поверхностью по периметру, свернутой по спиральной оси 0₁-0₁ вокруг центральной прямолинейной оси 0₂-0₂ спирального фильтра, снабженного винтовыми канавками внутри под углом к ее спиральной оси в виде карманов треугольной формы, расположенными попеременно внутри и снаружи его поперечного сечения и собран из секций в виде одинаковых по форме и размерам колец, свернутых из одинаковых перфорированных полос ромбовидной формы, на которых размещены участки в виде 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 перфорированной полосы 0₃-0₃ и являются линиями сгиба, находящимися на расстояниях друг от друга, равных длине карманов волнообразной формы по внутренней поверхности пустотелого тоннеля спиральной формы, при этом секции в виде колец соединены друг с другом боковыми сторонами трапеций.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции установки для навозы.

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

Новизна усматривается в том, что монтаж вибратора под основанием с фильтром обеспечивает траекторию его колебаний вместе с навозами в форме вертикальный эллипс, что обеспечивает увеличение удельной плотности полной кинематической энергии (Е_n) и повышает производительность.

Новизна заключается в том, что фильтр спиральной формы многозаходной винтовой перфорированной поверхностью по периметру снабжен винтовыми канавками внутри и снаружи под углом к спиральной оси симметрии 0₁-0₁, 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 волнообразной формы с центрами кривизны, расположенными внутри и снаружи поперечного сечения пустотелого тоннеля, что расширяет технологические возможности и повышает производительность.

Новизна усматривается в том, что спиральный фильтр собран из секций в виде одинаковых по форме и размерам 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, находящимися на расстояниях друг от друга, равных длине карманов криволинейной формы по внутренней поверхности пустотелого тоннеля спирального фильтра, при этом секции в виде колец соединены друг с другом боковыми сторонами трапеций, это повышает производительность навоза.

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 навоза в каждом сечении спирального фильтра, повышает производительность и расширяет технологические возможности.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что трапеции ромбовидных перфорированных полос, из которых смонтированы секции фильтра, поэтому степень сжатия частиц сыпучих материалов возрастает и процесс обезвоживания навоза интенсифицируется.

Новизна заключается в том, что фильтр изготовлен из секции, стенки которых разно наклонены не только друг к другу, но и к направлению вращательного движения потоков материалов, движущихся под воздействием вибрации в плоскостях, перпендикулярных проходному сечению фильтра, что усложняет траекторию их движения и увеличивает интенсивность обезвоживания навоза и расширяет технологические возможности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена установка для обезвоживания навоза, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - наглядное изображение фильтра с карманами волнообразной формы; на фиг. 4 - наглядное изображение взаимного положения спирали 0₁-0₁, по которой свернут пустотелый тоннель с многозаходной винтовой 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 линий сгиба; на фиг. 6 - перфорированная полоса ромбовидной формы, согнутая по линиям сгиба верхним и нижним основаниям трапеций; на фиг. 7 - одна из ромбовидных перфорированных полос, свернутая в кольцо.

Установка для обезвоживания навоза (фиг. 1, фиг. 2) содержит фильтр 1, жестко закрепленный на платформе 2, которая упруго с помощью четырех резинокордных баллонов 3 смонтирована на основании 4. На платформе 2 жестко закреплено загрузочное устройство 5, и снизу к платформе 2 жестко прикреплен вибратор 6 с горизонтальной осью вращения параллельно продольной оси фильтра 1.

Установка для обезвоживания навоза снабжена разгрузочным устройством 7 для отвода жидкой фазы 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 параллельно продольной оси фильтра 1 и поэтому обеспечивает движение навоза 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 тоннеля фильтра 1 (на фиг. 4 фильтр 1 изображен поперечными сечениями 9 пустотелого тоннеля с многозаходной винтовой поверхностью) и центральной прямолинейной осью 0₂-0₂ фильтра 1.

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

Винтовые канавки спирального фильтра 1 выполнены в виде карманов 10, 11, 12, 13, 14, 15 по внутренней поверхности и карманов по наружной поверхности 16, 17, 18, 19, 20, 21 тоннеля спиральной формы (фиг. 4) в виде карманов волнообразной формы с центрами кривизны, расположенными внутри и снаружи поперечного сечения пустотелого тоннеля, и собраны из секций в виде одинаковых по форме и размерам колец 22, соединенных друг с другом боковыми сторонами 23 и 24 (фиг. 7).

В результате образуется пустотелый тоннель спирального фильтра 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) с осью спирали - центра оси симметрии 0₁-0₁ спирального фильтра 1, скрученной 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 волнообразной формы 10, 11, 12, 13, 14, 15 и карманам волнообразной формы 16, 17, 18, 19, 20, 21 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 образуют спиральный фильтр 1 (фиг. 4).

Секция 22 изготовлена в виде кольца (фиг. 7), смонтирована из ромбовидной перфорированной полосы 25 (фиг. 5).

На ромбовидной перфорированной полосе 25 размещены трапеции 26, 27, 28, 29, 30, 31, боковые стороны которых расположены по боковых сторонах ромбовидной перфорированной полосы 25, а верхние и нижние основания этих трапеций (фиг. 5) расположены под острым углом β к оси симметрии ромбовидной перфорированной полосы 0₃-0₃ и являются линиями сгиба (фиг. 5, фиг. 6), расположенными на расстояниях друг от друга, равных длине развертки периметра криволинейных карманов (фиг. 7), спирального фильтра 1, выполненного в виде пустотелого тоннеля.

На фиг. 5 показаны трапеции:

АБВГ - первая трапеция 26;

ВДЕГ - вторая трапеция 27;

ДЖЗЕ - третья трапеция 28.

При этом АБ является наименьшей из всех верхних оснований трапеций, расположенных на ромбовидной перфорированной полосе 25 ниже линии сгиба ЖЗ и вышеперечисленных трех трапеций (первой 26, второй 27, третий 28).

На фиг. 5 показаны также трапеции:

ЖНКЗ - четвертая трапеция 29;

HJIMK - пятая трапеция 30;

JINПМ - шестая трапеция 31.

При этом NП является наименьшим основанием из всех верхних оснований трапеций, расположенных на ромбовидной перфорированной полосе 25 выше линии сгиба ЖЗ, которая для всех трапеций, в свою очередь, является наибольшей из всех нижних оснований, с четвертой трапеции по шестую трапецию.

Таким образом, линия сгиба ЖЗ является не только нижним основанием трапеции ДЖЗЕ, но и одновременно самым длинным основанием трапеции ДЖЗЕ и самой длинной из всех нижних линий сгиба ромбовидной перфорированной полосы 25 и кольца 22 (фиг. 7).

При этом линии сгиба АБ и NП являются самым коротким из всех линий сгиба ромбовидной перфорированной полосы 25 и кольца 22 и АБ=ТП.

Соотношение длины линии сгиба ЖЗ и АБ (NП) определяет величину шага S₁ спирали 0₁-0₁, а значит, и шаг 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 перфорированная полоса 25 сгибается по прямым линиям сгиба, которые и являются основанием всех шести трапеций и параллельны друг другу (фиг. 5).

Затем перфорированная полоса 25 сгибается по линиям сгиба волнообразно (фиг. 6) и сворачивается в кольцо 22 (фиг. 7) с карманами волнообразной формы. Секции в виде одинаковых колец 22 затем соединяют друг с другом последовательно боковыми сторонами 23 и 24 так, чтобы все линии сгиба являлись продолжением одноименных линий сгиба предыдущего кольца.

Таким образом, спиральный фильтр 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой спиральной поверхности по периметру спирального фильтра 1 с винтовыми канавками внутри и снаружи спирального фильтра 1 в виде карманов волнообразной формы 10, 11, 12, 13, 14, 15 по внутренней поверхности и винтовых канавок по наружной поверхности 16, 17, 18, 19, 20, 21 под углом а к спиральной оси пустотелого тоннеля спиральной формы спирального фильтра 1.

Установка для обезвоживания навоза работает следующим образом.

Возмущающая сила вибратора 6 через стенки платформы 2 и фильтра 1 передается частицам навоза, находящимся внутри фильтра 1 и поступающим внутрь фильтра 1 непрерывным потоком через загрузочное приспособление 5. Частицы навоза совершают вращательное движение по вертикальным эллиптическим траекториям, при котором и происходит процесс обезвоживания. При этом частицы навоза 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 размеры поперечного сечения, форма и расположение меняются, то усугубляется нарушаемость движения частиц навоза, которые при этом, взаимодействуя с стенками фильтра 1, перемещаются от загрузки к выгрузке. Наличие фильтра 1 винтовых перфорированных поверхностей по периметру фильтра 1 способствует не только усложнению траекторий движения частиц навоза, но и перемещению по проходному сечению просеивающей поверхности 1 в сторону выгрузки. При этом жидкая фазы через перфорации фильтра 1 выводится на склизы 11 и 12 в разгрузочные устройства 9 и 10.

При движении частиц навоза по проходному сечению фильтра 1 из-за изменения проходного сечения по форме и размерам образуются попеременно зоны сжатия и разрежения в каждом сечение фильтра 1 по всему его объекту, что тоже интенсифицирует процесс обезвоживания навоза. Обезвоженный навоз через разгрузочное окно 32 выводятся с помощью склиза 8 в емкость 7 для приема сгущенной фракции.

Технико-экономические преимущества установки для обезвоживания навоза возникают за счет выполнения фильтра спиральным, с винтовыми перфорированными поверхностями в виде карманов волнообразной формы, что обеспечивает сокращение габаритов по длине, расширение технологических возможностей, увеличение производительности и пути (длины) движения навоза, подлежащих обезвоживанию.

Технико-экономические преимущества возникают также за счет монтажа вибратора горизонтально под платформой с фильтром с горизонтальной осью вращения параллельно продольной оси фильтра и изменения формы траектории движения частиц навоза в виде вертикального эллипса, что обеспечивает увеличение удельной плотности полной кинетической энергии (Е_n) и повышает производительность.