Станок подготовки соляного раствора для очистки питьевой воды на водозаборах
MACHINE PREPARATION OF SALINE SOLUTION FOR PURIFYING DRINKING WATER IN WATER INTAKES

Изобретение 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 нем лопастным колесом, щеткой и шнеком, валы последние из 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 и эксплуатации, недостаточная производительность, а также ограниченные технологические возможности.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению 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 ломанных 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 α не менее трех винтовых вставок прямоугольной формы, изогнутых по ширине и длине известными методами.
Недостатком известного устройства является сложность изготовления и эксплуатации, недостаточная производительность, а также ограниченные технологические возможности.
Техническим результатом задачи является упрощение изготовления, повышение производительности и расширение технологических возможностей.
Технический результат достигается тем, что в станке подготовки соляного раствора для очистки питьевой воды на водозаборах, содержащим вращающийся барабан и корпус, барабан выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности с винтовыми канавками внутри барабана в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны расположенными внутри поперечного сечения барабана, изготовлен из пяти или более одинаковых полос прямоугольной формы, скрученных в продольном направлении относительно продольной оси и изогнутых по винтовой линии в поперечном направлении на цилиндрической оправке полос прямоугольной формы, с образованием по периметру барабана пяти или более внутренних криволинейных поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны внутри барабана и образованием напусков внутри барабана в виде винтовых лопастей по всей длине барабана от входного до выходного отверстия, при этом по всей длине барабана смонтирована пружина бочкообразной 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 станка подготовки соляного раствора для очистки питьевой воды на водозаборах.
Новизна заключается в том, что вращающийся барабан выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности с винтовыми канавками внутри барабана в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны карманов криволинейной формы винтовой поверхности, расположенными внутри поперечного сечения вращающегося барабана, что обеспечивает бесперебойное перемещение потоков гранул соли и воды во вращающемся барабане, расширяет технологические возможности и интенсифицирует процесс растворения соли
Новизна заключается в том, что вращающийся барабан изготовлен из пяти и более одинаковых полос прямоугольной формы, скрученных в продольном направлении относительно продольной оси и изогнутых по винтовой линии в поперечном направлении на цилиндрической оправке полос прямоугольной формы, с образованием по периметру вращающегося барабана пяти или более внутренних криволинейных поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны внутри вращающегося барабана и образованием напусков внутри вращающегося барабана в виде лопастей по всей длине вращающегося барабана от входного до выходного отверстия, что расширяет технологические возможности и обеспечивает бесперебойное перемещение потоков гранул соли и воды во вращающемся барабане от загрузки к выгрузке.
Новизна заключается также в том, что за счет скручивания полос прямоугольной формы в продольном направлении и изогнутых в поперечном направлении образованы внутри вращающегося барабана
криволинейные поверхности различной кривизны с напусками внутри барабана в виде лопастей в каждом поперечном сечении по длине вращающегося барабана, что не только изменяет направление движения потоков гранул соли и воды в каждой точке криволинейной поверхности вращающегося барабана, нарушает стационарность их движения и интенсифицирует процесс растворения соли, но и расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена тем, что вращающийся барабан по периметру снабжен пятью, шестью и т.д. винтовыми линиями и соответственно пятью, шестью и т.д. винтовыми канавками внутри вращающегося барабана с криволинейными поверхностями различной кривизны с напусками внутри вращающегося барабана в виде лопастей, что увеличивает не только скорость перемещений потоков гранул соли и воды от входного до выходного отверстия, но и увеличивает закрутку их потоков, увеличивая частоту их взаимодействия друг с другом и со стенками вращающегося барабана, увеличивает энергоемкость соударений, скорость растворения и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что благодаря внутренним винтовым поверхностям двоякой кривизны с напусками внутри вращающегося барабана в виде лопастей расширяются технологические возможности, повышается интенсивность процесса растворения соли.
Новизна заключается в том, что благодаря внутренним винтовым поверхностям с напусками внутри барабана в виде лопастей векторы скорости движения частиц соли и воды от входного до выходного отверстия вращающегося барабана изменяются, что способствует интенсификации процесса растворения соли и расширению технологических возможностей.
Новизна предложения заключается также в том, что внутри вращающегося барабана со сложной внутренней поверхностью с напусками внутри вращающегося барабана в виде лопастей, в каждой точке возникают разнонаправленные составляющие движения, что интенсифицирует процесс растворения соли, расширяет технологические возможности.
Новизна предложения заключается в том, что такое конструктивное оформление барабана позволяет не только создать противопотоки движения частиц соли и воды внутри вращающегося барабана, но и обеспечить продольное их перемещение от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении вращающегося барабана и обеспечивает интенсивное их взаимодействие, что расширяет технологические возможности.
Новизна предложения заключается также в том, что при одном и том же диаметре вращающегося барабана в предлагаемой конструкции площадь соприкосновения стенок вращающегося барабана, включая напуски с частицами соли и воды, по сравнению с известными конструкциями вращающихся барабанов увеличивается, что расширяет технологические возможности.
Новизна предложения заключается в том, что за счет конструктивных особенностей вращающегося барабана обеспечивается увеличение частоты и энергоемкости взаимодействия частиц соли и воды не только друг с другом, но и с стенками вращающегося барабана, что расширяет технологические возможности станка подготовки соляного раствора для очистки питьевой воды на водозаборах, повышает скорость получения солевого раствора
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление вращающегося барабана позволяет обеспечить последовательное постепенное уплотнение и разрежение потоков соли и воды, что повышает интенсивность растворения соли в воде.
Новизна заключается также в том, что по периметру вращающегося барабана образованы винтовые поверхности с переменной шириной выпуклой криволинейной формы по длине вращающегося барабана, что обеспечивает нарушение стационарности потоков движения частиц соли и воды внутри вращающегося барабана и расширяет технологические возможности.
Новизна заключатся также в том, что по периметру барабана образованы многозаходные винтовые поверхности выпуклой формы, что обеспечивает нарушение стационарности движения потоков частиц соли и воды внутри вращающегося барабана, при этом скорость потоков частиц соли и воды внутри вращающегося барабана в каждой точке их потоков хаотически пульсирует, поэтому частицы соли и воды внутри вращающегося барабана совершают неустановившиеся беспорядочные движения по сложным траекториям, а именно турбулентное течение, что повышает скорость получения солевого раствора.
Новизна заключается в том, что скручивание каждой полосы в поперечно-продольном направлении обеспечивает дополнительное искривление поверхности по периметру вращающегося барабана, благодаря чему увеличивается разность между углами наклона векторов перемещения частиц соли и воды в соседних участках вращающегося барабана, поэтому частицы соли и воды движутся по сложным траекториям, увеличивая число столкновений друг с другом и со стенками вращающегося барабана, а также с напусками в виде лопастей внутри вращающегося барабана, что интенсифицирует процесс не только смешивания, но и растворения соли в воде.
Новизна обусловлена также тем, что полосы имеют криволинейную выпуклую форму, что обеспечивает постепенное разрежение и уплотнение потоков частиц соли и воды, интенсифицирует процесс растворения соли в воде.
Новизна предложения заключается также в том, что по всей длине вращающегося барабана смонтирована пружина бочкообразной формы с прямоугольным сечением витков, и с направлением витков, совпадающим с направлением вращения вращающегося барабана, которая обеспечивает не только перемещение частиц соли и воды в радиальном направлении, но и способствует интенсификации процесса растворения соли в воде за счет того, что частицы соли и воды, совершающие циркуляционное движение внутри вращающегося барабана в плоскостях, перпендикулярных его оси симметрии, встречаясь с витками пружины прямоугольной формы изменяют траекторию своего движения и перемещаются к периферии вращающегося барабана, увеличивают интенсивность их взаимодействия друг с другом и со стенками вращающегося барабана, расширяют технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что смонтированная по всей длине вращающегося барабана пружина бочкообразной формы с прямоугольным сечением витков снабжена устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия, что позволяет влиять на характер движения частиц соли и воды и изменять скорости перемещения их от загрузки к выгрузке, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что направление витков бочкообразной пружины с прямоугольным сечением витков совпадает с направлением вращения барабана, что обеспечивает транспортировку частиц соли и воды от загрузки к выгрузке, расширяет технологические возможности и повышает скорость получения солевого раствора.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен станок подготовки соляного раствора для очистки питьевой воды на водозаборах - вид спереди; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вращающийся барабан, общий вид, смонтированный из пяти прямоугольных полос; фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3; фиг. 5 - одна из полос прямоугольной формы с напуском; на фиг. 6 - вид полосы с напуском после скручивания ее концов относительно продольной оси; на фиг. 7 - вид полосы с напуском после сгиба ее на цилиндрической оправке; на фиг. 8 - разрез В-В на фиг. 7.
Станок подготовки соляного раствора для очистки питьевой воды на водозаборах (фиг. 1, фиг. 2) состоит из вращающегося барабана 1, загрузочного 2 и разгрузочного 3 устройств и привода (на чертежах не показан). Барабан 1 снабжен втулками 4 и 5 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 смонтированном в них барабаном 1 закреплены на корпусе 8. Установка подготовки соляного раствора для очистки питьевой воды на водозаборах снабжена трубопроводом 9.
Для обеспечения дополнительного продольного перемещения частиц соли и воды внутри вращающегося барабана 1 по всей его длине включая втулки 4 и 5 смонтирована пружина бочкообразной формы 10 с прямоугольным сечением витков, которые оборудованы устройством для изменения шага витков пружин путем их растяжения или сжатия. 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 барабана 1.
Регулировка величины шага витков пружины 10 может производиться также в процессе подготовки соляного раствора, т.е. в процессе работы станка подготовки соляного раствора для очистки воды на водозаборах. В зависимости от характеристик частиц соли, требуемого времени приготовления соляного раствора, устанавливается такой шаг пружины, который отвечает оптимальному времени растворения частиц соли в воде. 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 подготовки соляного раствора, требующего длительное время пребывания частиц соли и воды во вращающемся барабане 1, шаг витков пружины 10 уменьшается и, таким образом, изменяется поток движения частиц соли и воды, а значит, соответственно изменяется их скорость перемещения от загрузке к выгрузке. Направление витков пружины 10 может совпадать или быть против направления вращения 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 барабан 1 (фиг. 3, фиг. 4) выполнен из пяти или более, (например на фиг. 3 и фиг. 4 из пяти) полос прямоугольной формы 11, 12, 13, 14, 15 с образованием по периметру вращающегося барабана 1 внутренних криволинейных поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны внутри вращающегося барабана 1 и образованием напусков 16, 17, 18, 19, 20 (фиг. 4) в виде винтовых лопастей по всей длине вращающегося барабана 1. При этом внутри вращающегося барабана 1 образуются винтовые канавки в виде карманов криволинейной формы 21, 22, 23, 24, 25 с центрами кривизны, расположенными внутри поперечного сечения вращающегося барабана 2 (фиг. 4).
Таким образом многозаходный, пустотелый вращающийся барабан 1 выполнен из пяти или более полос прямоугольной формы (фиг. 3, фиг. 4). Каждая из полос прямоугольной формы (например, на фиг. 5 полоса 11) выполнена с напуском 25 и с боковыми кромками 26 и 27. Напуск 25 показан на фиг. 5 отделенным, например, от полосы 11 штриховой линией 28.
1
1
Полоса 11 скручена по винтовой линии в продольном направлении (фиг. 6) относительно продольной оси O-O и изогнута по винтовой
линии в поперечном направлении на цилиндрической оправке 29 (фиг. 7, фиг. 8).
1
Полосы 11, 12, 13, 14, 15 с напусками 25 после сгиба снимают с оправки 29 и соединяют друг с другом боковой стороной 27 одной полосы со штриховой линией 28 другой полосы (фиг. 4) известными методами, например сваркой, с образованием по периметру винтовых линий и винтовых перфорированных поверхностей в виде винтовых канавок-карманов 21, 22, 23, 24, 25 с постоянным шагом S (фиг. 3). Одна из винтовых линий показана на фиг. 3 утолщенной линией 30-31.
Полоса 11 своей винтовой кромкой 27 (фиг. 4) соединена с полосой 12 по штриховой линии 28 с выпуклой ее стороны, например, сваркой, в свою очередь полоса 12 соединена своей винтовой кромкой 27 с полосой 13 по ее штриховой линии 28 и т.д., с образованием многозаходной винтовой поверхности в виде пустотелого винтового барабана 1 с напусками (фиг. 2, фиг. 4) в виде винтовых лопастей по всей длине вращающегося барабана 1. Скручивание каждой полосы обеспечивает дополнительное искривление поверхности вращающегося барабана 1, благодаря чему увеличивается интенсивность смешивания частиц соли и воды, энергоемкость и частота взаимодействия их друг с другом с внутренними стенками вращающегося барабана, расширяются технологические возможности и повышается интенсивность подготовки соляного раствора.
Образование сложной внутренней поверхности в виде сочетания двух криволинейных поверхностей, в каждой точке которых возникают разнонаправленные составляющие движения, повышает интенсивность движения частиц соли и воды, расширяет технологические возможности, повышает скорость получения солевого раствора.
Станок подготовки соляного раствора для очистки питьевой воды на водозаборах работает следующим образом. В барабан 1 посредством загрузочного устройства 2 загружаются непрерывным потоком гранулы соли. При вращении барабана 1 витки пружины 11 (фиг. 1) захватывают из загрузочного устройства 2 порции гранул соли и за счет своего вращения совместно с втулкой 4 барабана 1 транспортируют гранулы соли внутрь барабана 1, обеспечивая таким образом бесперебойность их загрузки и непрерывность процесса. Через трубопровод 9 в барабан 1 непрерывным потоком подается вода растворения. Благодаря винтовым напускам 16, 17, 18, 19, 20 полос 11, 12, 13, 14, 15 из которых собран барабан 1, смонтированных по винтовым линиям друг к другу и к оси симметрии вращения барабана 1 интенсивность смешивания потоков воды и соли возрастает, так как эти элементы работая как полки, захватывают их порции и направляют их навстречу друг другу, нарушая, таким образом, стационарность их движения, что интенсифицирует растворение гранул соли в воде и повышает скорость получения солевого раствора.
Таким образом, при вращении барабана 1 криволинейные элементы - напуски 16, 17, 18, 19, 20 полос 11, 12, 13, 14, 15 из которых собран барабан 1, смонтированные по винтовым линиям друг к другу и к оси симметрии вращения барабана 1, работая как ковши (полки) захватывают различные по объему порции соли и воды, поднимают их по направлению вращения 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 барабана 1, но и навстречу другим по массе потокам гранул соли и воды, движущихся внутри барабана 1 под другими углами и с другими скоростями. Длина траектории движении (амплитуда) потоков гранул соли и воды в значительной степени зависит от диаметра барабана, от углов наклона винтовых линий. Частота движения и соударений масс потоков соли и воды определяется не только частотой вращения барабана, но и количеством плоских элементов - винтовых напусков по периметру барабана 1. Этому способствуют и бочкообразная пружина растяжения с прямоугольным сечением витков. Поэтому в предлагаемой конструкции станка подготовки соляного раствора для очистки питьевой воды на водозаборах обеспечивается повышение частотных характеристик, расширяются технологические возможности, увеличивается интенсивность смешивания, энергоемкость и частота взаимодействия гранул соли и воды друг с другом с внутренними стенками вращающегося барабана, повышается производительность подготовки соляного раствора.
Готовый солевой раствор через втулку 5 и витки пружины 1 выводится в разгрузочное устройство 3.
Технико-экономическое преимущества возникают за счет увеличения частоты взаимодействия гранул соли и воды не только друг с другом, но и со стенками барабана, что повышает интенсивность смешивания, увеличивает энергоемкость взаимодействия гранул соли и воды, повышает производительность растворения, расширяет технологические возможности, повышает производительность подготовки соляного раствора.