ОТСТОЙНИК ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ

Полезная модель относится к устройствам, используемым в отрасли очистки жидкостей от загрязнений механическими частицами, а также растворимых загрязнителей при использовании в процессе очистки адсорбентов, смешиваемых с жидкостью. Отстаивание является наиболее простым и часто применяемым в практике способом выделения из жидкостей дисперсных примесей, которые под действием гравитационной силы оседают на дно отстойника.
Имеется много патентов (РФ №2080301, №2081671, №2082480, №2296607 и др.) в которых для удаления осадка используется принцип его слива из емкости, имеющей форму опрокинутого конуса или пирамиды, через отверстие в ее дне. Такие отстойники характеризуются большой металлоемкостью при относительно небольших объемах емкости, сложностью определения требуемого момента отсечки слива, если удаление отстоя производится при заполненной емкости, большими габаритами отстойников по высоте.
Известны устройства для удаления осадка путем его отсасывания фекальными или эжекторными насосами, которые перемещаются по зигзагообразной или другой траектории, последовательно обрабатывая всю площадь дна отстойника (патент РФ №2417815). Использование таких устройств требует больших затрат энергии и времени.
В радиальных отстойниках удаление осадка обычно производится при вращении несущей фермы относительно центра отстойника и движении скребков, связанных с фермой, которые сдвигают осадок в приямок, находящийся в центре отстойника (патент РФ №2592709). Собранный в приямке осадок также отсасывается насосом и удаляется за пределы отстойника.
Скребки, подвешенные к ферме, копируют рельеф дна отстойника, при большом сопротивлении пласта отклоняются и приподнимаются над осадком, не перегружая установку. К недостаткам таких устройств можно отнести работу шарнирных сопряжений в абразивной среде, сопровождающуюся их большим износом.
Лишенным этого недостатка является устройство по патенту РФ №2218975, в котором сдвигание осадка с плоского дна отстойника производится рамой, соединенной шарнирно четырьмя точками с двумя парами дисков, симметрично установленных на двух параллельно расположенных осях, к которой со стороны дна отстойника закреплены скребки с шагом не более диаметра, описываемого шарниром соединения, расположенного на дисках. При синхронном вращении приводом дисков и закрепленных к ним связанных с рамой пальцев, отстоящих от цента вращения дисков, рама со скребками совершает круговые колебательные движения. В процессе вращения дисков в самой нижней точке вектор скорости скребков направлен параллельно плоскости дна отстойника в сторону приямка. Скребки, проходя над днищем, сдвигают осадок и, выходя из слоя осадка при подъеме рамы, переносятся назад и захватывают новую порцию осадка. Поскольку сопряжения пальца с рамой находится выше уровня жидкости, условия абразивного износа сопряжения отсутствуют.
По такой же схеме в патенте осуществляется выгрузка осадка из приямка за пределы отстойника, когда отстой сдвигается по наклонной плоскости, а рама, в той части, где закреплены скребки, имеет такой же угол наклона.
Недостатком подобного устройства является то, что кинематическая связь пальца вращающегося диска и рамы со скребками в переносном движении является жесткой. Между скребками и дном емкости всегда должен быть зазор, иначе будет происходить заклинивание. Таким образом, скребки не могут полностью очищать дно от осадка.
Подъем осадка со дна емкости по наклонной плоскости циклическими круговыми движениями скребков практически возможен только при малом угле наклона, поскольку перемещение скребков в жидкости приводит к колебаниям ее потоков, облегчающих смывание частиц осадка вниз под действием сил гравитации. При малом угле наклона плоскости существенно возрастают габариты отстойника, увеличивается время выгрузки осадка. Все это является существенными недостатками имеющегося патента.
В предлагаемой полезной модели в качестве прототипа использован патент №2218975, в котором изменена конструкция сопряжения кривошипа с рамой, на которой крепятся скребки, и предложено использовать другое устройство для выгрузки осадка за пределы отстойника.
Техническими задачами предлагаемой полезной модели является обеспечение возможности полной очистки дна отстойника от осадка, исключая заклинивания скребков при их задевании за дно отстойника и, как следствие, возникновения перегрузок в механизмах привода скребков, приводящих к снижению надежности работы отстойника.
Устройство и принцип работы предлагаемого отстойника жидкости поясняется рисунками. На фиг. 1 схематично показан продольный вид отстойника, на фиг. 2 - вид отстойника сверху, на фиг. 3 - вид с торца отстойника.
Емкость отстойника 1 может быть выполнена из бетона, дно емкости покрыто металлическим листом 2, скребки 3 выполнены из вогнутых по дуге металлических листов, прикрепленных через стойки 4 к прямоугольной раме 5, включающей усиливающие раскосы и четыре стойки, возвышающиеся над уровнем жидкости в емкости к которым прикреплены упорные элементы 6. В пазу каждого упорного элемента находится ролик с ребордами 7, выполненный с возможностью вращения на цапфе 8 кривошипа 9, связанного с валом. Ведущий вал 10 установлен в двух опорах 11 и вращается цепным приводом от червячного редуктора 12 электродвигателем 13, ведомый вал 14 установлен в таких же двух опорах. Опоры валов установлены на площадках, являющихся элементами верхней опорной рамы 15, четырьмя своими концами 16 закрепленной в бетонных стенках емкости. На каждом валу закреплены по две звездочки 17, попарно соединенные цепями 18.
К площадке ведомого вала на качающихся в вертикальной плоскости рычагах 19 шарнирно прикреплен понтон с установленным на нем насосом 20 для отсасывания отстоянной жидкости, которая по шлангу 21 подводится к соединительной головке 22. Для поддержания заполненного жидкостью шланга используется связанный с ним тросом, проходящим через блоки, противовес 23. Жидкость закачивается в емкость отстойника через закрепленную к стенке емкости и к верхней опорной раме трубу 24, в которой по всей длине ее нижнего горизонтального участка насверлены отверстия.
Приямок 25, в который сдвигается осадок со дна отстойника, образован примыкающей к дну отстойника вертикальной стенкой 26, боковыми стенками 27 емкости, сужающимися к дну под углом 30-40° от вертикали, и вертикальной торцовой стенкой 28 отстойника, в котором под углом 60° от горизонтали выполнен наклонный канал 29 для расположения в нем устройства, например, шнекового транспортера, для выгрузки из приямка отстоя.
Положительный эффект предложенного отстойника для очистки жидкости достигается за счет следующих технических решений.
Ролики с ребордами, установленные с возможностью вращения на цапфе каждого из кривошипов и находящиеся в пазах упорных элементов, связанных через стойки с рамой со скребками, могут перекатываться по стенке паза, длина которого равна диаметру ролика плюс 0,3-0,4 длины кривошипа. За счет этого рама, перенесенная синхронно вращающимися кривошипами в крайнее удаленное от приямка положение начинает опускаться и укладывается на слой осадка на дне отстойника. Скребки, закрепленные на раме, заглубляются в осадок под действием собственного веса рамы. Далее ролики начинают давить на стенки пазов и скребки начинают двигаться по отношению дна емкости в сторону приямка, сгребая захваченный осадок, при этом первый скребок сбрасывает осадок в приямок, а все остальные сдвигают осадок на шаг, примерно равный диаметру окружности, описываемой кривошипами. После этого ролики упираются в верхние участки пазов упорных элементов, рама со скребками поднимается и переносится в крайнее исходное положение.
Если слой осадка не толстый и скребки коснулись металлического листа на дне емкости, то после нескольких оборотов кривошипов, равном числу скребков на раме, весь осадок будет сдвинут в приямок. Если при первом цикле работы скребков снималась только часть толстого слоя, то для полной очистки дна потребуется большее число оборотов кривошипов. Предложенный способ соединения кривошипов с рамой обеспечивает скребкам возможность копировать дно отстойника, что гарантирует отсутствие заклинивания привода и хорошую очистку дна от осадка.
Выгрузка осадка из приямка может осуществляться расположенным в приямке и примыкающим к нему наклонном канале в торце емкости транспортирующим устройством, например, шнековым транспортером.
Отстойник жидкости используется следующим образом. Отстаиваемая жидкость, например прошедшая очистку адсорбентом в специальном смесителе, по трубе 24 подается в емкость 1, заполняя его до установленного уровня, и выдерживается в течение заданного времени. После этого насосом 20 по шлангу 21 через соединительную головку 22 жидкость сливается в предусмотренные для этого емкости. После слива установленного технологией количества жидкости, о чем можно судить по положению опускающегося понтона с насосом 20, включается электродвигатель 13, который через редуктор 12 и цепную передачу вращает вал 10, а далее через звездочки 17 и цепи 18 - вал 14 и закрепленные на валах кривошипы 9 с цапфами 8. Круговые движения цапф через ролики 7 и упорные элементы 6 приводят в движение раму 5 и скребки 3, вследствие чего осадок шаг за шагом сдвигается в приямок 25.
После завершения очистки дна отстойника привод выключается с таким условием, чтобы кривошипы остановились в верхнем вертикальном положении при поднятых скребках. При самотормозящемся червячном редукторе это может быть легко обеспечено не только при автоматическом, но и ручном управлении приводом. В таком случае в момент последующего запуска механизма сгребания осадка не будет возникать его перегрузка.
Таким образом, предлагаемая полезная модель обеспечивает возможность полной очистки дна отстойника от осадка, исключая заклинивания скребков при их задевании за дно отстойника и, как следствие, возникновения перегрузок в механизмах привода скребков, приводящих к снижению надежности работы отстойника.