УСТРОЙСТВО РАЗДЕЛЕНИЯ ТВЕРДОЙ И ЖИДКОЙ ФРАКЦИИ

P17002759RU
УСТРОЙСТВО РАЗДЕЛЕНИЯ ТВЕРДОЙ И ЖИДКОЙ ФРАКЦИИ
Полезная модель относится к устройствам разделения твердой и жидкой фракции различных сред и может применяться в химической, пищевой, а также других отраслях промышленности.
Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели и выбранным в качестве прототипа является устройство разделения жидкой и твердой фазы, описанное в патенте РФ № 2411058 (опубл. 10.02.2011 г.), содержащее секцию разделения твердой и жидкой фракции, снабженную входным отверстием для подачи перерабатываемого материала и выходным отверстием для вывода твердой фракции, включающую по меньшей мере две неподвижные пластины с по меньшей мере одной подвижной пластиной, расположенной между соседними неподвижными пластинами, при этом пластины установлены с промежутками для вывода жидкой фракции, и по меньшей мере один винт, выполненный с возможностью вращения и проходящий через секцию разделения твердой и жидкой фракции, причем подвижные пластины выполнены с возможностью перемещения посредством винта.
К недостаткам описанного выше устройства можно отнести недостаточную эффективность разделения твердой и жидкой фракций.
В основу полезной модели поставлена задача разработать устройство разделения твердой и жидкой фракции, конструктивное исполнение которого обеспечит достижение технического результата, заключающегося в повышении степени обезвоживания перерабатываемого материала, то есть уменьшение его влажности на выходе и уменьшение содержания взвешенных веществ в фильтрате.
Поставленная задача решается тем, что разработано устройство разделения твердой и жидкой фракции, содержащее секцию разделения твердой и жидкой фракции, снабженную входным отверстием для подачи перерабатываемого материала и выходным отверстием для вывода твердой фракции, включающую по меньшей мере две неподвижные пластины с по меньшей мере одной подвижной пластиной, расположенной между соседними неподвижными пластинами, при этом пластины установлены с промежутками для вывода жидкой фракции, и по меньшей мере один винт, выполненный с возможностью вращения, проходящий через секцию разделения твердой и жидкой фракции, причем подвижные пластины выполнены с возможностью перемещения посредством винта, при этом отношение диаметра вала винта к наружному диаметру шнека находится в диапазоне 0,2-0,8, причем отношение диаметра вала винта к наружному диаметру шнека непосредственно перед отверстием вывода твердой фракции больше, чем перед отверстием для подачи перерабатываемого материала, а отношение шага винта к наружному диаметру шнека L\D находится в диапазоне 0,4-1,5.
3
Описанная реализация заявляемой полезной модели за счет выполнения отношения диаметра вала винта к наружному диаметру шнека находящемся в диапазоне 0,2-0,8, при этом отношение диаметра вала винта к наружному диаметру шнека непосредственно перед отверстием вывода твердой фракции больше, чем перед отверстием для подачи перерабатываемого материала, а также за счет выполнения отношения шага винта к наружному диаметру шнека L\D находящемся в диапазоне 0,4-1,5, другими словами благодаря профилированию шага винта и диаметра вала винта (т.е. приданию им определенных размеров), обеспечивает заданное увеличение обезвоживания перерабатываемого материала (удаление жидкой фракции) путем регулирования выдавливания жидкой фракции из перерабатываемого материала, а, следовательно, позволяет уменьшить его влажность и содержание взвешенных веществ в фильтрате. При этом промежутки, с которыми установлены пластины, уменьшаются от стороны секции разделения твердой и жидкой фракции у входного отверстия для подачи перерабатываемого материала к стороне секции у выходного отверстия для вывода твердой фракции. Помимо этого шаг винта также уменьшается в направлении от входа к выходу. Таким образом, можно условно разделить секцию разделения твердой и жидкой фракции на две зоны: зону сгущения и зону отжима. Зона сгущения начинается у входного отверстия для подачи перерабатываемого материала и заканчивается в точке, лежащей на серединном участке секции разделения твердой и жидкой фракции (точка является условной, и конец указанной зоны можно определить, приблизительно поделив длину всей секции пополам). Зона отжима начинается в указанной выше условной точке и продолжается до выходного отверстия для вывода твердой фракции. В зону сгущения, которая начинается сразу за впускным отверстием, попадает пульпа. В указанной зоне она перемешивается и, так как значения величин промежутков между пластинами и шага винта являются в указанной зоне максимальными (приближенными к максимальным, так как уменьшаются в сторону условной точки), большее количество фильтрата выводится через указанные промежутки, а далее в зону отжима продвигается пульпа с минимальным количеством жидкости. В этой зоне пульпа содержит значительное количество свободной жидкости, которая беспрепятственно выходит в промежутки между пластинами. После зоны сгущения в пульпе остается «связанная» жидкость, для удаления которой необходимо сжатие пульпы. В зоне отжима благодаря относительно маленьким значениям величин промежутков и уменьшению шага винта из пульпы выдавливаются остатки фильтрата. То есть, так как расстояние между пластинами уменьшается, а, следовательно, и пространство для хода подвижных пластин - это способствует нарастанию давления и как следствие увеличению степени выдавливания жидкой фракции. При этом вместе с жидкостью происходит выдавливание в промежутки между пластинами твердых частиц. Уменьшение промежутков между пластинами также препятствует значительному выносу взвешенных веществ в фильтрат. К выходному отверстию поступает уже практически обезвоженный осадок (кек), в котором приблизительное содержание жидкости составляет до 70-80% (для коммунальных осадков) - итоговая твердая фракция. При этом содержание взвешенных веществ в фильтрате составляет до 500 мг/дм. Кроме того, подвижные пластины движутся таким образом, что их центральная точка (в предпочтительном варианте реализации пластины имеют кольцевую форму, поэтому центральной точкой будет центр ее окружности) совершает круговое движение. Благодаря такому движению пластин, в особенности в зоне сгущения, где промежутки между пластинами и шаг винта уменьшаются в сторону выходного отверстия, происходит эффективное выдавливание остатков жидкой фазы, которая осталась после зоны сгущения, а также очистка винта и промежутков между пластинами благодаря эффективному выбрасыванию даже самых мелких частичек твердой фазы, что помимо прочего, делает заявляемое устройство способным к самоочищению. Таким образом, нет необходимости подвергать устройство дополнительному промыванию после использования либо любым другим типам очистки.
Предпочтительно отношение шага винта к наружному диаметру шнека L\D находится в диапазоне 0,58-0,74. Указанное соотношение является наиболее предпочтительным и обеспечивает наиболее эффективное обезвоживание перерабатываемого материала и получения максимально чистого фильтрата.
Как следует из вышеприведенного описания, в частности из того, что отношение диаметра вала винта к наружному диаметру шнека непосредственно перед отверстием вывода твердой фракции больше, чем перед отверстием для подачи перерабатываемого материала, вал винта имеет коническую форму, что является предпочтительным вариантом его исполнения. Указанная форма вала винта обеспечивает увеличение его диаметра, а, следовательно, увеличение степени выдавливания жидкости из перерабатываемого материала. Диаметр вала винта увеличивается по всей его длине, то есть от участка до входного отверстия для подачи перерабатываемого материала секции разделения твердой и жидкой фракции (наименьший диаметр) и продолжает увеличиваться после указанного отверстия до участка секции перед выходным отверстием для вывода твердой фракции (наибольший диаметр). В совокупности с уменьшением промежутков между пластинами, а также уменьшением шага винта такая конструкция заявляемого устройства позволяет наиболее эффективно выдавливать жидкую фракцию, тем самым уменьшая влажность твердой фракции, получаемой на выходе, и повышая чистоту фильтрата.
Предпочтительно неподвижные пластины и подвижные пластины соответственно имеют кольцевую форму, причем один винт продолжается через неподвижные пластины и подвижные пластины, а внутренний диаметр подвижных пластин меньше внешнего диаметра винта. Таким образом становится возможным увеличить эффективность удаления твердой фазы, вошедшей в промежутки между пластинами, а, следовательно, эффективность очистки промежутков.
Заявляемая полезная модель поясняется при помощи графических материалов, представленных ниже.
Фиг. 1 - вид спереди устройства разделения твердой и жидкой фракции, совмещенный с местным разрезом.
Фиг. 2 - винт.
На фиг. 1 представлен вид спереди устройства разделения твердой и жидкой фракции, совмещенный с местным разрезом, содержащий двигатель 1, впускную деталь 2, выпускную деталь 3 с установленной внутри пластиной 4 противодавления, секцию 5 разделения твердой и жидкой фракции, расположенную между впускной и выпускной деталями 2 и 3 соответственно, снабженную входным отверстием 6 для подачи перерабатываемого материала и выходным отверстием 7 для вывода твердой фракции, включающая неподвижные пластины 8 и подвижные пластины 9, расположенной между соседними неподвижными пластинами 8, при этом пластины 8, 9 установлены с промежутками 10  для вывода жидкой фракции, а также винт 11. Слив фильтрата осуществляют через промежутки 10 между пластинами 8, 9, направление слива фильтрата показано стрелками 12. Стрелками 13 и 14 показано направление подачи перерабатываемого материала и направление выгрузки обезвоженного перерабатываемого материала (твердой фракции) соответственно. Стрелками 15 обозначено направление движения потока перерабатываемого материала.
На фиг. 2 представлен винт 11, где  - шаг винта,  - наружный диаметр шнека винта,  - максимальный наружный диаметр вала со стороны выпускной детали 3,  - минимальный наружный диаметр вала со стороны впускной детали 2.
Работа заявляемого устройства осуществляется следующим образом.
Пульпу (перерабатываемый материал или его смесь с агрегирующим агентом) пускают через входное отверстие входной детали 2. При этом винт 11 приводят во вращение посредством двигателя 1, благодаря этому пульпа проходит через входное отверстие 6 для подачи перерабатываемого материала и переходит в секцию 5 разделения твердой и жидкой фракции. Пульпу, находящуюся внутри секции 5 разделения твердой и жидкой фракции, транспортируют к выпускной детали 3 винтом 11. Посредством давления на подвижные пластины 9 и их перемещения вращением винта 11 содержание воды в пульпе внутри секции 5 разделения твердой и жидкой фракции уменьшается. Пульпа с уменьшенным содержанием воды вытесняется из выходного отверстия 7 в выпускную деталь 3, например, в принимающую емкость (на фиг. не показана). Пульпа, вытесняемая из выходного отверстия 7 в выпускную деталь 3, тормозится пластиной 4 и, следовательно, количество пульпы, вытесненной из выходного отверстия 7, ограничивается. Вследствие этого, давление внутри секции 5 твердой и жидкой фракции поднимается, и эффективность обезвоживания пульпы дополнительно улучшается. При этом фильтрат, отделенный от пульпы, выводится наружу посредством прохождения через промежутки 10 между пластинами 8, 9 предпочтительно в зоне сгущения. Фильтрат, вытесненный таким путем, может принимать, например, деталь приема фильтрата (на фиг. не показана). Поскольку этот фильтрат все еще содержит некоторое количество твердой фазы, фильтрат дополнительно подвергается обработке отстаиванием, затем вместе с другой пульпой подается на устройство разделения твердой и жидкой фазы и подвергается повторной обработке.
Таким образом, заявляемая полезная модель представляет собой устройство разделения твердой и жидкой фракции, конструктивное исполнение которого позволяет повысить степень обезвоживания перерабатываемого материала и повысить чистоту фильтрата на выходе.