Устройство переработки соли в гипохлорит на водозаборе

Полезная модель относится к устройствам для очистки воды, а именно для очистки питьевой воды на водозаборах.
Известно устройство для механической очистки воды (а.с. СССР №1318666, кл. E03F 5/14, 1987 г.), содержащее камеру с решеткой и установленными в ней лопастным колесом, щеткой и шнеком, валы которых связаны между собой, а также перфорированным барабаном и дополнительными щетками и шнеком, при этом лопастное колесо установлено внутри перфорированного барабана эксцентрично относительно его оси вращения и кинематически связано с валом дополнительной щетки и с валом перфорированного барабана, причем дополнительные щетки и шнек расположены внутри перфорированного барабана, вал которого кинематически связан с валом щетки, расположенной снаружи перфорированного барабана.
Недостатком известного устройства является сложность изготовления, недостаточная производительность, а также ограниченные технологические возможности.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является установка подготовки соляного раствора для очистки питьевой воды на водозаборах (патент РФ №2634275, кл. C02F 1/00, B01F 3/00, 24.10.2017, Бюл №30), содержащая вращающийся барабан и корпус, отличающаяся тем, что барабан смонтирован из секций, выполненных из шести, восьми, десяти, двенадцати и т.д. четного числа равносторонних треугольников, соединенных между собой двумя боковыми сторонами, при этом секции соединены друг с другом свободными третьими сторонами треугольников с образованием винтового барабана, по периметру которого расположены направленные навстречу друг другу три, четыре, пять, шесть и более ломаных правых и левых винтовых линий и снабженного внутренними тремя, четырьмя, пятью, шестью и более винтовыми канавками, направленными навстречу друг другу с одинаковым шагом, причем внутри барабана смонтированы три и более пружины растяжения с плоским сечением витков, которые оборудованы устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия, барабан снабжен загрузочным приспособлением в виде втулки, к внутренней поверхности которой прикреплены под углом а не менее трех винтовых вставок прямоугольной формы, изогнутых по ширине и длине известными методами.
Недостатком известного устройства является сложность изготовления, недостаточная производительность, а также ограниченные технологические возможности.
Техническим результатом задачи является упрощение изготовления, повышение производительности растворения соли и получения раствора гипохлорида, расширение технологических возможностей.
Технический результат достигается тем, что в устройстве переработки соли в гипохлорит на водозаборах, содержащем вращающийся барабан и корпус, барабан изготовлен винтовым из секций с образованием по внутреннему периметру направленных навстречу друг другу пяти ломаных правых и левых винтовых линий, а также внутренних пяти винтовых канавок с одинаковым шагом, при этом секции смонтированы из двух подсекций, выполненных из пяти поочередно соединенных между собой боковыми сторонами равнобедренных трапеций и равнобедренных треугольников, основания которых в подсекции расположены в разные стороны, причем секции соединены между собой большими основаниями трапеций, а подсекции соединены в секцию так, что основания равнобедренных треугольников одной подсекции присоединены к верхнему основанию равнобедренных трапеций второй подсекции, а основания равнобедренных треугольников второй подсекции присоединены к верхнему основанию равнобедренных трапеций первой подсекции, при этом по всей длине винтового барабана и разгрузочной втулке смонтирована пружина конической формы с плоским сечением витков, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции устройства переработки соли в гипохлорит на водозаборах.
Новизна обусловлена тем, что винтовой барабан изготовлен с образованием по внутреннему периметру направленных навстречу друг другу пяти и более ломанных правых и левых винтовых линий, что обеспечивает создание направленных навстречу друг другу потоков соли и воды с максимальной энергоемкостью соударений их друг с другом и со стенками винтового барабана под разными углами, увеличивает частоту их взаимодействия друг с другом и со стенками винтового барабана, увеличивает производительность и расширяет технологические возможности.
Новизна предлагаемого технического решения заключается в том, что частота движения потоков соли и воды определяется не только частотой вращения винтового барабана, но и количеством плоских элементов по его периметру, то такое конструктивное оформление поверхности винтового барабана за счет увеличения количества плоских элементов в каждой секции по периметру увеличивает частоту соударений потоков соли и воды между собой и со стенками винтового барабана, повышает производительность, увеличивает технологические возможности.
Кроме того, новизна обусловлена тем, что элементы, из которых собран винтовой барабан, смонтированы под некоторыми углами друг к другу, поэтому интенсивность переработки соли в гипохлорит возрастает, так как эти элементы, работая как полки, захватывают порции соли и воды, направляют их навстречу друг другу, нарушая, таким образом, стационарность их движения, обеспечивая повышение производительности и расширение технологических возможностей.
Новизна усматривается в том, что площадь и форма поперечного сечения винтового барабана изменяется в каждом поперечном сечении по всей его длине от загрузки к выгрузке, что интенсифицирует процесс смешивания, увеличивает энергоемкость взаимодействия потоков соли и воды, расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что не только равнобедренные треугольники и равнобедренные трапеции, из которых собраны подсекции секций винтового барабана, но и сами секции смонтированы под некоторыми углами друг к другу с образованием ломаных винтовых линий, что увеличивает смешиваемость, энергоемкость и изменяет частоту взаимодействия потоков соли и воды друг с другом и со стенками винтового барабана, что расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что поперечное проходное сечение винтового барабана имеет форму многоугольника, площадь которого по длине многократно меняется от загрузки к выгрузке, обеспечивая периодическое поджатие масс потоков соли и воды, что увеличивает интенсивность смешивания и энергоемкость соударений, а значит, повышает производительность переработки соли в гипохлорит, расширяет технологические возможности.
Новизна усматривается также в том, что площадь и форма поперечного и продольного сечений винтового барабана изменяются по всей длине от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения потоков соли и воды, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что по периметру винтового барабана образованы винтовые поверхности из плоских элементов различной формы и размеров, что обеспечивает нарушение стационарности потоков соли и воды и повышает производительность.
Новизна заключается в том, что внутри винтового барабана по всей длине винтового барабана, включая разгрузочную втулку смонтирована пружина конической формы с плоским сечением витков, что обеспечивает надежность вывода готовой продукции в разгрузочное устройство и расширяет технологические возможности.
Новизна предложения заключается в том, что такое конструктивное оформление винтового барабана позволяет не только создать противопотоки движения частиц соли и воды внутри вращающегося винтового барабана, но и обеспечить продольное их перемещение от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении вращающегося винтового барабана и обеспечивает интенсивное их взаимодействие, что расширяет технологические возможности.
Сущность технического решения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображено устройство переработки соли в гипохлорит на водозаборе, вид спереди; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - винтовой барабан, общий вид; на фиг. 4 - вид А на фиг. 3; на фиг. 5 - винтовой барабан, наглядное изображение.
Устройство переработки соли в гипохлорит на водозаборе (фиг. 1, фиг. 2) состоит из вращающегося винтового барабана 1, загрузочного 2 и разгрузочного 3 устройств и привода (на чертежах не показано). Винтовой барабан 1 снабжен загрузочной 4 и разгрузочной 5 втулками с возможностью вращения в подшипниковых опорах 6 и 7. В носок загрузочного устройства 2 входит втулка 4 барабана 1. Загрузочное устройство 2, подшипниковые опоры 6 и 7 со смонтированным в них винтовым барабаном 1 закреплены на корпусе 8. Устройство переработки соли в гипохлорит на водозаборе снабжено трубопроводом 9 для подачи воды внутрь винтового барабана 1.
Для обеспечения дополнительного продольного перемещения частиц соли и воды внутри вращающегося винтового барабана 1 по всей его длине, включая разгрузочную втулку 5, смонтирована коническая пружина 10 с прямоугольным сечением витков, которая оборудована устройством для изменения шага витков пружины 10 путем ее растяжения или сжатия. Внутри загрузочной втулки 4 смонтирована цилиндрическая пружина 11 с плоским сечением витком, при этом один виток пружины выведен за пределы втулки 4 для передачи гранул соли из загрузочного устройства 2 внутрь втулки 4 и далее в полость вращающегося винтового барабана 1.
Регулировка величины шага витков пружины 10 может производиться также в процессе подготовки соляного раствора, т.е. в процессе работы устройства переработки соли в гипохлорит на водозаборе. В зависимости от характеристик частиц соли, требуемого времени приготовления переработки соли в гипохлорит, устанавливается такой шаг пружины, который отвечает оптимальному времени технологического процесса переработки соли в гипохлорит. Например, если требуется высокая скорость продольного перемещения частиц соли и воды, то увеличивается шаг пружины 10 и, таким образом, изменяется поток движения частиц соли, а значит соответственно, изменяется их скорость перемещения от загрузки к выгрузке. При переработке соли в гипохлорит, требующем длительное время пребывания частиц соли и воды во вращающемся винтовом барабане 1, шаг витков пружины 10 уменьшается и, таким образом, изменяется поток движения частиц соли и воды, а значит, изменяется их скорость перемещения от загрузки к выгрузке. Направление витков пружины 10 может совпадать или быть против направления вращения винтового барабана 1. В нужном положении пружину 10 фиксируют известными приспособлениями (не показаны). Регулировка величины шага пружины 10 может быть осуществлена также и в процессе подготовки соляного раствора.
Вращающийся винтовой барабан 1 (фиг. 3, фиг. 4) изготовлен из секций 12, смонтированных из двух подсекций, например 13 и 14, выполненных из трех и более поочередно соединенных между собой боковыми сторонам равнобедренных трапеций 15 и равнобедренных треугольников 16 (на фиг. 3 одна из равнобедренных трапеций 15 и один из равнобедренных треугольников 16 выделены двойными линиями), основания которых в подсекции, например подсекции 13, расположены в разные стороны, например, в подсекции 13 основание 17 трапеции 15 и основание 18 треугольника 16 расположены в разные стороны подсекции, при этом секции соединены между собой большими основаниями трапеций 19, 20, например, как на фиг. 3, а подсекции соединены в секцию так, что основания равнобедренных треугольников, например, одной подсекции 14 основания 18 присоединены к верхнему основанию, например, 21 равнобедренных трапеций второй подсекции 14, а основания равнобедренных треугольников второй подсекции, например, подсекции 14 основания 22 присоединены к верхнему основанию 23 равнобедренных трапеций, например 15 первой подсекции 13.
1
2
1
2
В результате такой последовательной сборки элементов стенок винтового барабана 1, по периметру образуются, например на фиг. 3 и фиг. 4, пять правых и пять левых ломаных винтовых линий с одинаковым шагом S и S. Одна из пяти левых ломаных винтовых линий с шагом S показана на фиг. 3 утолщенной линией 24-25-26-27-28, а одна из пяти правых ломанных винтовых линий с шагом S показана на фиг. 3 утолщенной линией 29-25-30-31-32.
На фиг. 5 представлено наглядное изображение винтового барабана 1, на котором показаны утолщенными линиями две противоположно направленных друг к другу ломаных винтовых линий 33-34-35-36-37 и 38-39-35-40-41.
Устройство переработки соли в гипохлорит на водозаборе работает следующим образом. В винтовой барабан 1 посредством загрузочного устройства 2 загружаются непрерывным потоком гранулы соли. При вращении винтового барабана 1 витки пружины 11 (фиг. 1) захватывают из загрузочного устройства 2 порции гранул соли и за счет своего вращения совместно с загрузочной втулкой 4 барабана 1 транспортируют гранулы соли внутрь винтового барабана 1, обеспечивая, таким образом, бесперебойность их загрузки и непрерывность процесса. Через трубопровод 9 в винтовой барабан 1 непрерывным потоком подается вода растворения. При вращении винтового барабана 1 частицы соли и воды захватываются внутренней винтовой поверхностью, и в направлении вращения поднимаются вверх и перемещаются в сторону выгрузки. По достижении определенной высоты, под действием гравитационных сил и образовавшегося угла естественного откоса, частицы соли и воды движутся навстречу друг к другу под определенными углами и к стенкам вращающегося винтового барабана 1 и перемещаются в сторону выгрузки. Так как поверхность винтового барабана 1 непрерывна, то и непрерывен процесс движения последующих порций соли и воды, которые поднимаются вверх и падают вниз, движутся под разными углами. Поскольку плоские элементы внутренней поверхности винтового барабана 1 расположены под углом друг к другу, то каждая порция потоков соли и воды перемещаются по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс их взаимодействия друг с другом и со стенками винтового барабана 1, повышает интенсивность переработки соли в гипохлорит и расширяет технологические возможности. В результате такой конструкции винтового барабана 1 значительно расширен диапазон изменений результирующих векторов перемещений потоков соли и воды, и поэтому частицы соли и воды не только движутся по разным векторам направления, что обеспечивает большую вероятность столкновений в начальный момент отрыва их от стенок винтового барабана 1, где они обладают определенным запасом кинетической энергии, но и движутся с большой кинетической энергией, что обеспечивает интенсификацию процесса растворения соли и получение раствора гипохлорита.
Таким образом, при вращении винтового барабана 1 его плоские стенки, работая как ковши (полки) захватывают различные по объему порции соли и воды, поднимают их по направлению вращения винтового барабана 1 несколько выше угла естественного откоса, а затем направляют эти порции в направлениях, перпендикулярных этим полкам (ковшам), под некоторым углом не только к оси вращения винтового барабана 1, но и навстречу другим по массе потокам гранул соли и воды, движущихся внутри винтового барабана 1 под другими углами и с другими скоростями. Длина траектории движении (амплитуда) потоков гранул соли и воды в значительной степени зависит от диаметра винтового барабана, от углов наклона ломаных винтовых линий. Частота движения и соударений масс потоков соли и воды определяется не только частотой вращения винтового барабана 1, но и количеством плоских элементов по периметру винтового барабана 1. Этому способствуют и коническая пружина растяжения 10 с прямоугольным сечением витков. Поэтому в предлагаемой конструкции устройства переработки соли в гипохлорит на водозаборе обеспечивается повышение частотных характеристик, расширяются технологические возможности, увеличивается интенсивность смешивания, энергоемкость и частота взаимодействия гранул соли и воды друг с другом и с внутренними стенками вращающегося барабана, повышается производительность.
Готовый гипохлорит (солевой раствор) через втулку разгрузочную 5 и витки пружины 10 выводится в разгрузочное устройство 3.
Технико-экономические преимущества возникают за счет увеличения частоты взаимодействия гранул соли и воды не только друг с другом, но и со стенками винтового барабана, что повышает интенсивность смешивания, увеличивает энергоемкость взаимодействия гранул соли и воды, повышает производительность растворения соли и получение раствора гипохлорита, расширяет технологические возможности.