Результат интеллектуальной деятельности: Мобильная снегоплавильная установка

Предлагаемое устройство относится к оборудованию для очистки улиц, дорог и внутренних площадок от снеговой массы и может найти применение в коммунальном хозяйстве городов и населенных пунктов, на транспортных и промышленных предприятиях.

Известны устройства для очистки и принудительного таяния собранных снеговых масс (патент РФ №44690 от 27.03.2005 г., бюл. №9. МПК ВО4С5/00, СО2F 1/38).

Предлагаемое устройство имеет следующие недостатки: процесс очистки происходит очень медленно, обусловленный последовательным многократным отстаиванием очищенной воды, низкое качество очистки из-за присутствия в воде масел и нефтепродуктов.

Устройство по (патент РФ №108459 от 20.09.2011 бюл. №30, МПК В045/00, CO2F 1/38) представляет собой агрегат для расплавления собранного снега использованием СВЧ-индуктора, без использования методов очистки.

Известно устройство (патент на изобретение №2695676 от 25.07.2019, бюл. №21) “Мобильная снегоплавильная установка”, в которой имеется снегоплавильная камера с термопанелью и слоем термоизоляции, для очистки воды используется двухступенчатый гидроциклон-окислитель, имеется гидронасос и автономный электропривод с источником питания, блок управления и ходовая часть. Данное устройство принято нами за прототип.

Недостатки прототипа, следующие: устройство производит очистку воды после растаявшего снега от взвешенных веществ и органических соединений в виде масел и нефтепродуктов за счет окисления озоном, но растворенные компоненты не удаляются. Анализ состава снежного покрова в городах (г. Казань, г. Альметьевск, г. Нижнекамск и др.) показал, что большую опасность представляют собой присутствующие в снежном покрове соединения тяжелых металлов в виде гидроокислов, солей. Выявлено содержание кадмия Cd, меди Cu, свинца Pd, никеля Ni, кобальта Co, цинка Zn, марганца Mn, хрома Cr.

Особенно велика концентрация отмеченных веществ на уличных перекрестках, где большое скопление машин, двигатель которых работает на нерасчетных режимах или на холостом ходу. Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое устройство – повышение качества очистки собираемых снежных масс за счет реализации механических, химических и ионообменных методов, повышение эффективности и экономичности процесса и улучшение эксплуатационных характеристик аппарата.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой мобильной снегоплавильной установке, содержащей снегоплавильную камеру с термопанелью и термоизоляцией по внешнему корпусу, двухступенчатый гидроциклон-окислитель, гидронасос с электроприводом, источник питания, ходовую часть, съемную решетку, блок управления с датчиком уровня жидкости, патрубки отвода шлама, пены и чистой воды, внутри установки находится ионообменная камера, расположенная после гидроциклона-окислителя, оборудованная форсункой сплошного орошения, которая выполнена в виде двух усеченных конусов, соединенных малыми диаметрами, с вращающимся валом внутри корпуса форсунки, на валу в вернем конусе расположены лопасти вращения, в нижнем конусе лопасти распределения, под ними находится перфорированный сепаратор, а в верхнем конусе, в зоне лопастей вращения имеется тангенциальный патрубок подвода жидкости, ионообменная камера выполнена в виде блока, вмещающая две сменные ионообменные кассеты с ионитом, одна из которых находится в зоне форсунки сплошного орошения, продвижение сменных кассет производится по свободно вращающимся роликам, на боковой стенке ионообменных кассет имеется направляющий кольцевой выступ, соответствующий внутренней канавке на стенках ионообменной камеры. Ионообменная камера имеет с двух сторон дверцы, оборудованные с внутренней поверхности упругими уплотнителями и фиксирующими рычажно-шлицевыми замками.

Предложенное устройство представлено на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6, где

фиг.1 – общая схема снегоплавильной установки;

фиг. 2 – схема ионообменной камеры;

фиг.3 – рычажно-шлицевой замок;

фиг. 4 – схема дверцы ионообменной камеры;

фиг. 5 – поворотная планка замка;

фиг. 6 – схема расположения ионообменных кассет.

Здесь: 1 – снегоплавильная установка, 2 – термопанель , 3 – слой термоизоляции, 4 – съемная решетка, 5 – озонатор, 6 – резервуар сбора загрязнений (шлама), 7 – гидронасос, 8 – двухступенчатый гидроциклон-окислитель, 9 – блок управления с датчиком уровня жидкости, 10 – электродвигатель, 11 – источник питания, 12 – ходовая часть, 13 – ионообменная камера, 14 – ролик, 15 – корпус ионообменной камеры, 16 – направляющий кольцевой выступ, 17 – корпус ионообменной кассеты, 18 – ионитная засыпка, 19 – выступы, 20 – перфорированный сепаратор, 21 – лопасти-распределители, 22 – корпус форсунки, 23 – верхняя крышка, 24 – лопасти вала, 25 – узлы вращения, 26 – вал, 27 – патрубок подвода, 28 – дверца ионообменной камеры, 29 – нижнее днище, 30 – патрубок отвода очищенной воды, 31 – корпус замка, 32 – гибкие перемычки, 33 – поворотный кулачок, 34 – шлицевые накладки, 35 – упругие уплотнители, 36 – поворотная планка, 37 - шлицы.

Мобильная снегоплавильная установка 1 представляет собой единую передвижную конструкцию с ходовой частью 12. Пространство установки 1, предназначенной для сбора снежной массы, имеет термопанель 2 и оборудовано слоем термоизоляции 3. В верхней части пространства для сбора снега имеется съемная решетка 4. Пространство под съемной решеткой занимают элементы и агрегаты, необходимые для функционирования установки: 5 – озонатор, 6 – резервуар сбора загрязнений (шлама), 7 – гидронасос, 8 – двухступенчатый гидроциклон-окислитель, 9 – блок управления с датчиком уровня жидкости, 10 – электродвигатель, 11 – источник питания. В торцевой части установки расположена ионообменная камера 13, в которую помещаются две ионообменные кассеты 17. В верхней части камеры 13, над одной из кассет 17 расположена форсунка 22, которая крепится к верхней крышке 23. Корпус форсунки 22 представляет собой два конуса, соединенных малыми диаметрами. В верхней части верхнего конуса оборудован тангенциальный патрубок подвода 27. Внутри форсунки 22 коаксиально расположен вал 26, который вращается в узлах вращения 25. На валу 26, в зоне тангенциального подвода патрубка 27, находятся лопасти вала 24, в нижней части вала 26, в зоне нижнего конуса имеются лопасти-распределители 21. В нижнем конусе корпуса форсунки 22, по диаметру нижнего среза расположен перфорированный сепаратор 20. Под сепаратором находится корпус ионообменной камеры 15, в котором установлены две ионообменные кассеты 17, одна из которых расположена коаксиально под форсункой 22. Ионообменные кассеты 17 представляют собой цилиндрические емкости в виде стакана, состоящие из корпуса 17, внутри которого имеется ионитная засыпка в виде гранул 18. На боковой стенке корпуса имеется направляющий кольцевой выступ 16, соответствующий внутренней канавке на боковых стенках ионообменной камеры 15. Над нижнем днищем камеры 29 расположены свободно вращающиеся ролики 14. Две боковые стенки камеры 15 имеют дверцы 28. На внутренней поверхности каждой дверцы 28 имеются упругие уплотнители 35, выполненные в виде дуги окружности кассеты 17. Каждая дверца 28 снабжена рычажно-шлицевым замком, который состоит из корпуса замка 31, имеющего гибкие перемычки 32 с шлицевыми накладками 34. Над перемычками 32 установлен поворотный кулачок 33. На боковой стенке корпуса ионообменной камеры 15, на выступе 19 имеется поворотная планка 36 со шлицами 37. Ионообменная камера 15 имеет нижнее днище 29 с патрубком отвода очищенной воды 30.

Мобильная снегоплавильная установка работает следующим образом. В бункер сбора снега установки 1 набирается снежная масса и на блоке управления 9 включается режим нагрева от источника питания термопанели 2. Вся снежная масса начинает нагреваться, защищенная слоем термоизоляции 3. Возможные крупные посторонние загрязняющие вещества задерживаются на съемной решетке 4. На пульте управления 9 включается электродвигатель 10, начинает работать гидронасос 7, прокачивающий талую снеговую воду через двухступенчатый гидроциклон-окислитель. Окислитель – озон O₃ подается от озонатора 5. Вода, проходя через устройство 8 очищается от взвешенных загрязнителей, масел и нефтепродуктов. Задержанные загрязнители собираются в резервуаре 6. Далее, вода, очищенная на первом этапе в устройстве 8, насосом 7 начинает поступать через патрубок подвода 27 в корпусе ионообменной камеры 13. Ионообменная камера, перед началом работы установки, заправлена двумя ионообменными кассетами 17, которые содержат свежую ионитную засыпку 18. Ионообменные кассеты 17 устанавливаются через открытые дверцы 28, с использованием замка 31 при повороте кулачка 33 и освобождении планки 36 от шлицевых соединений 34 и 37. Наличие кольцевых выступов 16 обеспечивает правильную установку кассет 17, а ролики 14 обеспечивают плавное перемещение кассет 17. После установки кассет 17 в камере 13 дверцы 28 закрываются и используя планки 36 и шлицевые соединения 34 и 37, поворотом кулачка 33 обеспечивается надежная блокировка кассет 17. Наличие упругих уплотнителей 35 обеспечивает плотный прижим кассет и исключает возможные перемещения при транспортировке, использовании ходовой части 12. Предварительно очищенная вода подается насосом 7 через патрубок 27 в корпус форсунки 22. Подвод организован тангенциально, вода попадает на лопасти вала 24 и вал 26 начинает раскручиваться в узлах вращения 25. Далее, поток воды поступает в нижнюю часть форсунки, где попадает на лопасти-распределители 21, закрепленные на валу и равномерно распределенные по перфорированному сепаратору 20. Сепаратор 20 обеспечивает равномерное орошение всей поверхности ионитной засыпки 18 в кассете 17, исключая образование застойных зон. Вода, проходя через границы засыпки 18, за счет ионного обмена, очищается от загрязняющих веществ (ионы тяжелых металлов, гидроокислы и др.) и отводится через патрубок 30. Очищенная вода может быть использована для технических нужд, или сливаться в общую канализацию. В процессе эксплуатации мобильной снегоплавильной установки обменная емкость ионитной засыпки 18 может быть исчерпана и для исключения “проскока” необходимо заменить рабочую кассету 17.

Замена кассеты 17 осуществляется через открывание дверцы 28, используя рычажно-шлицевой замок. Использованную кассету, исчерпавшую свой ионообменный ресурс, удаляют, на ее место перемещают запасную кассету, находящуюся в камере 13, а на ее место устанавливают новую кассету. Далее, закрывают дверцы в обратной последовательности. Использованную кассету направляют на регенерацию ионита.

Таким образом, используя мобильную снегоплавильную установку, можно повысить качество очистки собираемых снеговых масс, достичь повышения эффективности и экономичности процесса очистки и улучшить эксплуатационные характеристики аппарата.