УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ЖИДКОЙ ФАЗЫ ИЗ МАТЕРИАЛОВ
PLANT FOR SEPARATION OF LIQUID PHASE FROM MATERIALS

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, к пищевой промышленности, например для обезвоживания сырья при производстве пектина, отделения жидкой фазы из сыпучих материалов, при сушке материалов.
Известен инерционный сгуститель (а.с. №1389815, кл. В01D 33/02, 1988 г.), включающий корпус с установленным в нем цилиндрическим фильтром, входной патрубок, винтовую вставку и патрубки для отвода фильтрата и сгущенной фракции.
Недостатком известной конструкции является малая производительность и ограниченные технологические возможности.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является установка для выделения жидкой фазы из материалов (патент РФ №2375099, кл. B01D 33/27, 2009 г.), содержащая корпус, внутри которого закреплены винтовые направляющие, фильтр, загрузочное устройство, устройство для отвода фильтрата и сгущенной фракции.
Недостатком известной конструкции является недостаточная производительность и ограниченные технологические возможности.
Техническим решением задачи является повышение производительности и расширение технологических возможностей устройства.
Поставленная задача достигается тем, что в установке для выделения жидкой фазы из материалов, включающей корпус, внутри которого закреплены винтовые направляющие, фильтр, загрузочное устройство, устройства для отвода фильтрата и сгущенной фракции, фильтр изготовлен с образованием по периметру фильтра многозаходной винтовой перфорированной поверхности и направленных навстречу друг другу четырех ломанных винтовых линий основного направления и двух ломанных винтовых линий противоположного направления, а также внутренних четырех ломанных винтовых канавок основного направления и двух ломанных винтовых канавок противоположного направления, смонтирован из секций, каждая из которых собрана из прямоугольного перфорированного основания и двух боковых перфорированных граней в виде двух равнобедренных перфорированных треугольников, прикрепленных своими основаниями под углом 90° к большим сторонам прямоугольного перфорированного основания, при этом длина меньшей стороны прямоугольного перфорированного основания равна длине каждой из четырех боковых сторон равнобедренных перфорированных треугольников.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции установки для выделения жидкой фазы из материалов.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что фильтр выполнен из секций, каждая из которых собрана из прямоугольного перфорированного основания и двух боковых перфорированных граней в виде двух равнобедренных перфорированных треугольников, а именно в виде полукуба, соединенных между собой определенным образом в виде пустотелой многозаходной винтовой перфорированной поверхности. Секции фильтра при вращении фильтра захватывают как ковши в виде полукубов порции материала и сообщают им дополнительное каскадное перемещение, что обеспечивает возрастание интенсивности взаимодействия друг с другом и со стенками фильтра, энергоемкость и частоты взаимодействия частиц материала, расширяет технологические возможности, повышает производительность выделения жидкой фазы из материалов.
Новизна усматривается в том, что поскольку шаг винтовых ломанных линий основного направления в два раза больше шага винтовых ломанных линий противоположного направления, то наряду с интенсификацией процесса взаимодействия частиц материала, увеличения энергоемкости и частоты взаимодействия частиц материала, обеспечивается их перемещение от загрузки к выгрузке, что повышает производительность, расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что так как количество заходов винтовых ломанных линий основного направления в два раза больше, чем количество винтовых ломанных линий противоположного направления, то обеспечивается не только интенсификация взаимодействия частиц материалов друг с другом и со стенками фильтра, энергоемкости и частоты взаимодействия частиц материла, но и их транспортировка от загрузки к выгрузке.
Новизна заключается также в том, что центры симметрии каждого поперечного сечения фильтра по его длине смещены относительно не только друг друга, но и относительно оси вращения фильтра, что обеспечивает значительное увеличение энергоемкости, интенсивности и частоты взаимодействия частиц материала и расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что элементы, из которых собраны секции фильтра разные по площади, размерам и конфигурации, взаимодействуют с движущимися внутри фильтра материалом, направлены друг к другу под некоторыми углами, и поэтому направляют этот материал под разными углами, что увеличивает энергоемкость и частоты взаимодействия частиц материала друг с другом и со стенками фильтра и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что по длине фильтра изменяются не только размеры проходного сечения фильтра, но и форма проходного сечения фильтра, что обеспечивает попеременное сжатие и расширение потоков материала, повышает производительность выделения жидкой фазы из материалов, расширяет технологические возможности.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 схематично изображена установка для выделения жидкой фазы из материалов, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 изображена часть перфорированного фильтра, общий вид; на фиг. 4 - фильтр, вид сверху фиг. 3; фиг. 5 - фильтр, аксонометрическая проекция; фиг. 6 - схема сборки фильтра из секций, аксонометрическая проекция; фиг. 7 - секция фильтра, аксонометрическая проекция; фиг. 8 - сечение Б-Б на фиг. 3; фиг. 9 - сечение В-В на фиг. 3; фиг. 10 - сечение Г-Г на фиг. 3; на фиг. 11 - сечение Д-Д на фиг. 3.
Установка для выделения жидкой фазы из материалов, например навоза, содержит станину 1, выполненную в виде сварной рамы. На станине 1 закреплен привод, состоящий из электродвигателя 2, цепной передачи 3 и четырех роликовых опор 4, на которые установлены две круговые обечайки 5 и 6, в которых закреплен корпус 7, с коаксиально смонтированном в нем фильтром 8. Корпус 7 изготовлен в виде цилиндра, внутри которого закреплены винтовые направляющие 9, и снабжен по периметру отверстиями 10 для отвода жидкой фазы из фильтра.
Участок корпуса 7 с отверстиями 10 смонтирован в кожухе 11, который в своей нижней части снабжен окном 12 - выходной патрубок. На станине 1 смонтировано загрузочное устройство в виде воронки 13 (входной патрубок). Устройство снабжено транспортером 14 для приема твердой фазы навоза - (патрубок для отвода сгущенной фракции) и емкость 15 для приема жидкой фазы навоза. Фильтр 8 (фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6) смонтирован из секций (на фиг. 6 показана в аксонометрической проекции схема сборки пяти секций «А», «Б», «В», «Г», «Д» одно с другой и т.д.), соединенных между собой известными методами, например сваркой.
1
2
1
2
1
2
Каждая секция собрана из прямоугольного перфорированного основания 17 и двух боковых граней 18 и 19 в виде двух равнобедренных треугольников (фиг. 7), прикрепленных своими основаниями под углом 90° к большим сторонам прямоугольного перфорированного основания, при этом длина меньшей стороны прямоугольного перфорированного основания «А» равна длине каждой из четырех боковых сторон «В» равнобедренных перфорированных треугольников. При монтаже фильтра 8 (фиг. 6) каждая секция повернута относительно предыдущей на угол 90° с образованием по периметру фильтра 8 многозаходной винтовой перфорированной поверхности и направленных навстречу друг другу четырех ломанных винтовых линий основного направления и двух ломанных винтовых линий противоположного направления. На фиг. 6 линии соединения секций друг с другом показаны двойной линией. В результате соединения секций друг с другом по периметру фильтра 8 образуется многозаходная винтовая перфорированная поверхность с различным количеством заходов, а именно четырьмя непрерывными ломанными винтовыми линиями основного направления с шагом S: 20-21-22-23-24-25-26; 27-28-29-30-31-32; 33-34-35-36-37-38-39; 40-41-42-43-44-45 и двумя ломанными винтовыми линиями противоположного направления с шагом S: 26-32-38-44-24-30-36-42-22-34-40-20; 45-25-31-37-43-29-35-41-27-33 - 40. Шаг S в два раза больше шага S. Одна из четырех ломанных винтовых линий основного направления с шагом S:20-21-22-23-24-25-26 и одна из двух винтовых линий противоположного направления с шагом S: 26-32-38-44-24-30-36-42-22-34-40-20 показаны на фиг. 3 и фиг. 4 утолщенной линией.
1
2
1
2
Внутри фильтра 8 образуются также четыре ломанные винтовые канавки основного направления с шагом S: 20-21-22-23-24-25-26; 27-28-29-30-31-32; 33-34-35-36-37-38-39; 40-41-42-43-44-45 и две ломанные винтовые канавки противоположного направления с шагом S: 26-32-38-44-24-30-36-42-22-34-40-20; 45-25-31-37-43-29-35-41-27-33 - 40. Шаг S в два раза больше шага S.
На фиг. 5 показано наглядное изображение фильтра 8, на котором утолщенной линией показана одна из четырех ломанных винтовых линий 26-2-24-23.
1
2
Такое конструктивное оформление фильтра 8 обеспечивает изменение по длине фильтра 8 не только размеров проходного сечения фильтра 8 (фиг. 8, фиг. 9, фиг. 10, фиг. 11), но и формы проходного сечения фильтра 8. При этом центры симметрии О внутренней перфорированной поверхности фильтра 8 в каждом его элементе поперечного сечения по его длине смещены относительно оси вращения 0 фильтра 8, что нарушает стационарность движения частиц материала.
Установка для выделения жидкой фазы из материалов работает следующим образом.
Материал, подлежащий обезвоживанию, например навоз (фиг. 1, фиг. 2), подается через загрузочное устройство 13 внутрь вращающегося перфорированного фильтра 8, где порции навоза захватываются как лопатами, перфорированными стенками фильтра 8, и в направлении вращения поднимаются вверх. По достижении определенной высоты под действием гравитационных сил и образовавшегося угла естественного откоса порции навоза в зависимости от собственной массы отделяются от стенок перфорированного фильтра 8 и с разных высот и под разными углами движутся навстречу другим порциям навоза, движущимся внутри перфорированного фильтра 8 с последующим одновременным перемещением винтовыми канавками основного перфорированного фильтра 8 в сторону выгрузки. Процесс движения последующих порций навоза, которые поднимаются вверх и движутся навстречу другим порциям, непрерывен. Поскольку внутренние перфорированные стенки фильтра 8 расположены под углом не только друг к другу, но и к оси вращения фильтра 8, то каждая порция перемещается по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс обезвоживания порций навоза и взаимодействия их друг с другом и со стенками перфорированного фильтра 8, повышает производительность обезвоживания и расширяет технологические возможности. В фильтре 8, за счет движения потоков навоза по сложным траекториям и под разными
углами к оси отверстий перфораций фильтра 8, нестационарного характера движения потоков навоза внутри фильтра 8, их интенсивного перемешивания и каскадного перемещения, относительно разнонаправленных друг к другу и к оси вращения перфорированных стенок, увеличения мощности и частоты взаимодействия потоков навоза друг с другом и со стенками фильтра 8 обеспечивается благоприятная гидродинамическая обстановка для эффективного проведения процессов обезвоживания навоза и отделения жидкой фазы. Таким образом, при вращении фильтра 8 материалу, например навозу, сообщается сложное пространственное движение по винтовым линиям основного направления с перемещением материала вдоль винтовых линий от загрузки к выгрузке, точнее канавкам основного направления.
При этом, при перемещении навоза внутри фильтра 8, жидкая его фаза через перфорированные отверстия выводится в полость корпуса 7, где винтовыми направляющими 9 транспортируется в обратном направлении к отверстиям 10. Через отверстия 10 жидкая фаза выводится из полости корпуса 7 в полость кожуха 11 и через окно 12 поступает в емкость 15. Твердая фаза материалов выводится через выходное отверстие фильтра 8 на транспортер 14.
Технико-экономические преимущества возникают за счет разнообразия геометрии перфорированных стенок фильтра и их разнонаклоненности друг к другу и к оси вращения фильтра, что увеличивает частоту и мощность взаимодействия порций навоза, увеличивает площадь рабочих перфорированных элементов, участвующих в обезвоживании навоза при тех же габаритах фильтра, что обеспечивает не только интенсификацию процесса отделения жидкой фазы от твердой фазы материала, например навоза, но и расширяет технологические возможности установки.