Результат интеллектуальной деятельности: Станок 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 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 установки для обезвоживания навоза.

Техническое решение достигается тем, что в станке для обезвоживания навоза, содержащем 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, расположенных 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 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 станка для обезвоживания навоза.

Новизна усматривается в том, что монтаж вибратора под основанием с фильтрами обеспечивает траекторию колебаний фильтра вместе с навозом в форме вертикального эллипса, что обеспечивает увеличение удельной плотности полной кинетической энергии (E_n) и повышает производительность обезвоживании.

Новизна заключается в том, что спиральный фильтр с многозаходной винтовой 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 треугольной формы, расположенных внутри и снаружи поперечного сечения пустотелого тоннеля, что расширяет технологические возможности и повышает производительность обезвоживания навоза.

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 полосы 0₃-0₃ и являются линиями сгиба, находящимися на расстояниях друг от друга, равных длине карманов треугольной формы по внутренней поверхности пустотелого тоннеля спирального фильтра, при этом секции в виде колец соединены друг с другом боковыми сторонами трапеций, что повышает производительность обезвоживания 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, являются разнонаклонными не только друг к другу, но и к оси симметрии спирального фильтра, поэтому степень сжатия частиц навоза возрастает и процесс обезвоживания навоза интенсифицируется.

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

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен станок для обезвоживания навоза, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - наглядное изображение спирального фильтра с карманами треугольной 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 полос ромбовидной перфорированной формы, на которой размещены трапеции, верхние и нижние основания которых расположены под острым углом к оси симметрии 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.

Станок 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 также жестко прикреплен вибратор 6 с горизонтальной осью вращения горизонтально под платформой 2 параллельно-продольной оси фильтра.

Станок для обезвоживания навоза снабжен разгрузочным устройством 7 для приема 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 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 спирального фильтра 1 (на фиг. 4 спиральный фильтр изображен с поперечным сечением 42 пустотелого тоннеля с многозаходной 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 перфорированной 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) спирального тоннеля, свернутого по спирали 0₁-0₁ вокруг центральной оси 0₂-0₂ спирального фильтра 1.

Винтовые канавки спирального фильтра 1 выполнены в виде карманов 13, 14, 15, 16, 17, 18 по внутренней поверхности и карманов по наружной поверхности 19, 20, 21, 22, 23, 24 тоннеля спиральной формы (фиг. 3) в виде карманов треугольной формы, расположенных внутри и снаружи поперечного сечения пустотелого тоннеля, и собраны из секций в виде одинаковых по форме и размерам колец 25, соединенных друг с другом боковыми сторонами 26 и 27.

В результате образуется пустотелый тоннель в виде 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 барабана 1 по диаметру D_cp с образованием фильтра в виде пустотелого тоннеля 1 с наружным диаметром D_max и внутренним диаметром D_min (фиг. 4).

При этом пустотелый спиральный фильтр 1 с многозаходной винтовой перфорированной поверхностью снабжен винтовыми канавками в виде карманов треугольной формы 13, 14, 15, 16, 17, 18 и карманами треугольной формы 19, 20, 21, 22, 23, 24 по наружной поверхности спирального фильтра 1 (фиг. 4).

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

Секция 25 изготовлена в виде кольца (фиг. 7), смонтирована из ромбовидной полосы 28.

На ромбовидной полосе 28 размещены трапеции 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40 боковые стороны которых расположены по боковым сторонам ромбовидной полосы 28, 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 41 (фиг. 5, фиг. 6) карманов треугольной формы (фиг. 7) спирального фильтра 1, выполненного в виде пустотелого тоннеля.

На фиг. 5 показаны трапеции:

первая трапеция 29 с верхним основанием АБ;

вторая трапеция 30;

третья трапеция 31;

четвертая трапеция 32;

пятая трапеция 33;

шестая трапеция 34 с нижним основанием ВГ.

При этом АБ является наименьшей из всех верхних оснований трапеций, расположенных на ромбовидной полосе 28 ниже линии сгиба ВГ и вышеперечисленных трех трапеций (первой 29, второй 30, третий 31, четвертой 32, пятой 33, шестой 34), а ВГ является наибольшим из всех нижних оснований трапеций 29, 30, 31, 32, 33, 34.

На фиг. 5 показаны также трапеции:

седьмая трапеция 35 с нижним основанием ВГ;

восьмая трапеция 36;

девятая трапеция 37;

десятая трапеция 38;

одиннадцатая трапеция 39;

двенадцатая трапеция 40 с верхним основанием СД.

При этом СД является наименьшим основанием из всех верхних оснований трапеций, расположенных на ромбовидной перфорированной полосе 28 выше линии сгиба ВГ, которая для всех трапеций в свою очередь является наибольшей из всех нижних оснований с седьмой трапеции 35 по двенадцатую трапецию 40.

Таким образом, линия сгиба ВГ является не только нижним основанием трапеции 34, но и одновременно самым длинным основанием трапеции 35 и самой длинной из всех нижних сгибов ромбовидной перфорированной полосы 28 и кольца 25 (фиг. 7).

При этом линии сгиба АБ и СД являются самыми короткими из всех линий сгиба ромбовидной перфорированной полосы 28 и кольца 25, причем АБ=СД.

Соотношение длины линий сгиба ВГ и АБ (СД) определяет величину шага спирали 0₁-0₁, а значит, и шаг навивки пустотелого тоннеля вокруг прямолинейной оси 0₂-0₂ спирального барабана 1.

Например, на фиг. 5 линии сгиба L₁<L₂<L₃<L₄<L₅<L₆<L₇ и L₁₃<L₁₂<L₁₁<L₁₀<L₉<L₈<L7.

Ромбовидная перфорированная полоса 28 сгибается по прямым линиям сгиба, которые и являются основанием всех двенадцати трапеций и параллельными друг другу (фиг. 5 и фиг. 6).

Затем перфорированная полоса 28 сгибается по линиям сгиба L₂, L₃, L₄, L₅, L₆, L₇, L₈, L₉, L₁₀, L₁₁ L₁₂ (фиг. 6) и затем сворачивается в кольцо 25 (фиг. 7) с карманами треугольной формы. Секции в виде одинаковых колец 25 затем соединяют друг с другом последовательно боковыми сторонами 26 и 27 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 перфорированной поверхности по периметру спирального фильтра 1 с винтовыми канавками внутри и снаружи спирального фильтра 1 в виде карманов треугольной формы 13, 14, 15, 16, 17, 18 по внутренней поверхности и винтовых канавок по наружной поверхности 19, 20, 21, 22, 23, 24 под углом α к спиральной оси пустотелого тоннеля спиральной формы спирального фильтра 1.

Станок 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 навозов совершают вращательное движение по вертикальным эллиптическим траекториям, при котором и происходит процесс обезвоживания навоза. 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 1 размеры поперечного сечения, форма и расположение меняются, то усугубляется нарушаемость движения частиц навозов, которые при этом, взаимодействуя со стенками фильтра 1, перемещаются от загрузки к выгрузке. Наличие фильтра 1 винтовых поверхностей по периметру фильтра 1 способствует не только усложнению траекторий движения частиц навозов, но и перемещению по проходному сечению фильтра 1 в сторону выгрузки.

При движении частиц навозов 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 навозов и расширяет технологические возможности. Сгущавшаяся фракция через разгрузочное окно 41 выводится с помощью склиза 8 в разгрузочное устройство 7. Жидкая фаза через перфорации фильтра 1 выводится на склизы 11 и 12 в разгрузочные устройства 9 и 10.

Технико-экономические преимущества станка для обезвоживания навозов возникают за счет выполнения фильтра спиральной формы с винтовыми перфорированными поверхностями в виде карманов треугольной формы, что обеспечивает сокращения габаритов по длине, расширение технологических возможностей, увеличение производительности и пути (длины) движения частиц навозов.

Технико-экономические преимущества возникают также за счет монтажа вибратора горизонтально под платформой с фильтром и изменения формы траектории движения частиц обезвоживаемых навозов в виде вертикального эллипса, что обеспечивает увеличение удельной плотности полной кинетической энергии (En) и повышает производительность.