Шнек барабана-испарителя для очистки его внутренней поверхности

Полезная модель относится к установкам по выпариванию и концентрированию текучих жидких продуктов и применяется для удаления солевых отложений с греющей внутренней поверхности барабана-испарителя, образующихся в процессе выпаривания влаги из высоковязких растворов в выпарных установках барабанного типа.
Известна выпарная установка для концентрирования жидких растворов (патент на изобретение RU 2619768), в которой нагрев раствора, испарение растворителя из пленки раствора, выгрузка концентрированного продукта осуществляется внутри специального вращающегося барабана, стенки которого подогреваются снаружи. Для формирования и удерживания тонкой пленки раствора на внутренней поверхности барабана эта поверхность должна быть смачиваемой, что обеспечивается использованием соответствующих материалов и обработкой поверхности.
Недостаток известного устройства состоит в том, что при упаривании на внутренней поверхности барабана будет происходить отложение трудноудаляемых солей (накипи), которые могут содержать, в том числе, и радиоактивные примеси.
Известно устройство Способ изготовления шнека и шнек (патент RU 2361692), которое представляет собой спираль, установленную на ось.
Недостатком данного устройства является отсутствие системы, которая обеспечивает сброс срезаемых солей с поверхности режущей спирали, ввиду чего на режущей кромке шнека будет происходить налипание солей, что в итоге приведет к обрастанию отложениями режущей кромки, в результате чего она перестанет выполнять свои функции и обеспечивать доставку солей к месту выгрузки. Это может привести к частым остановкам на планово-предупредительный ремонт устройства, в котором будет размещен шнек.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению по наибольшему количеству существенных признаков можно отнести устройство «Шнековая центрифуга  со сплошным ротором, содержащая срезающий диск, и способ ее эксплуатации» (патент RU 2283188), имеющее охватывающий центрифугирующую камеру вращающийся барабан с горизонтальной осью вращения, вращающийся шнек, установленный с возможностью вращения внутри барабан, по меньшей мере, одно устройство выгрузки жидкости и, по меньшей мере, одно устройство выгрузки осадка. Выгрузку жидкости производят с помощью срезающего диска, за которым находится затворная камера.
Недостатком данной конструкции является нарушение шнеком поверхности пленки испаряемого раствора, что будет приводить к брызгам от соударения шнека с поверхностью раствора и образованию пены, что повлечет унос продукта упаривания вместе с паром. В устройстве отсутствует система сброса соли и очистки шнека, в результате чего он будет обрастать солевыми отложениями, что будет только усиливать недостатки этого устройства.
Заявляемое техническое решение избавлено от указанных недостатков и позволяет, работать с различными средами, в том числе и с высоким содержанием поверхностно активных веществ (ПАВ), и представляет собой пассивную систему очистки внутренней поверхности барабана-испарителя, имеющую следующие основные характеристики:
устройство действует за счет гравитационных сил и момента вращения передаваемого от барабана;
отсутствие креплений шнека внутри барабана обуславливает максимальную силу трения между режущей кромкой шнека и поверхностью барабана, что делает процесс удаления отложений с поверхности наиболее эффективным;
конструкция шнека обеспечивает перемещение срезанных солей к месту выгрузки;
наличие пассивной системы, обеспечивающей сбрасывание солей со шнека;
возможность работы со средами с высоким содержанием ПАВ.
Для исключения указанных недостатков в устройстве для очистки внутренней поверхности барабана-испарителя от солевых отложений, представляющем собой расположенный соосно внутри вращающегося горизонтального барабана-испарителя шнек с режущей кромкой в виде навитой на поверхность шнека спирали, предлагается
внутреннее пространство шнека разделить на ячейки;
ячейки заполнить шариками разной массы и одинаковой комплектности в каждой ячейке, размещенными с возможностью свободного перемещения внутри ячеек.
В частных случаях выполнения устройства предлагается
во-первых, шнек разместить горизонтально свободно на дне барабана-испарителя, при этом диаметр шнека сделать меньше внутреннего диаметра барабана-испарителя.
во-вторых, шнек полностью разместить ниже уровня выпариваемого раствора.
Сущность полезной модели состоит в следующем.
На фигуре изображен продольный разрез устройства, на котором приняты следующие позиционные обозначения: 1 - ось вращения шнека; 2 - перегородка; 3 - шнек; 4 - спираль с режущей кромкой, навитая; на поверхность шнека; 5 - шарики; 6 - барабан-испаритель.
Устройство для очистки внутренней поверхности барабана-испарителя от солевых отложений состоит из барабана-испарителя 6, шнека 3, спирали 4 с режущей кромкой, перегородок 2 и шариков 5.
Шнек 3 расположен соосно внутри вращающегося горизонтального барабана-испарителя 6.
Шнек 3 имеет режущую кромку в виде навитой на его поверхность спирали 4.
За счет спирали обеспечивается срезание с внутренней поверхности барабана-испарителя 6 солевых отложений и их перемещение к месту выгрузки при вращении барабана-испарителя 6.
Частные случаи исполнения устройства:
во-первых, шнек 3 размещается свободно и горизонтально на дне барабана-испарителя 6;
во-вторых, шнек 3 находится ниже уровня выпариваемого раствора.
Во втором частном случае шнек 3 не оказывает влияния на пленку выпариваемого раствора.
Внутреннее пространство шнека 3 разделено на ячейки, заполненные шариками 5 разной массы и одинаковой комплектности в каждой ячейке.
Шарики 5 размещены с возможностью свободного перемещения внутри ячеек.
Шарики 5, например, выполнены из стали или стали или свинца.
В каждой ячейке обеспечена одинаковая комплектность шариков 5.
Шарики 5 размещены с возможностью свободного перемещения внутри ячеек.
Одинаковая комплектность шариков 5 внутри каждой ячейки необходима для исключения перекоса шнека 3 внутри барабана-испарителя 6.
Пассивная очистка греющей внутренней поверхности барабана-испарителя 6 от солевых отложений непосредственно во время работы выпарной установки позволит избежать необходимости ее остановки для выполнения операций по очистке поверхности барабана-испарителя 6, которая требует специальных мер обращения, поскольку такая очистка выполняется с использованием специальных химических растворов и требует для этого прерывания технологических процессов.
Перемещение шариков 5 различной массы при вращении шнека 3 обеспечивает его неравномерное вращение, увеличивая количество касаний режущей кромки спирали 4 шнека 3 с теплопередающей поверхности барабана-испарителя 6, а возникающие при этом вибрации не дают закрепиться срезаемым солям на поверхности режущей кромки спирали 4 шнека 3.
Устройство работает следующим образом.
При вращении барабана-испарителя 6 вокруг горизонтальной оси происходит смещения шнека 3, расположенного на дне барабана-испарителя 6. При этом шарики 5 различной массы, свободно перемещаясь внутри секций, обеспечивают смещение центра масс шнека 3, что приводит к его неравномерному вращению вокруг оси, увеличивая количество касаний теплопередающей поверхности барабана-испарителя 6 с режущей кромкой спирали 4 шнека 3. При этом режущая кромка спирали 4 шнека 3 срезает солевые отложения, образующиеся в результате упаривания раствора на внутренней поверхности барабана-испарителя 6, и за счет вращения шнека 3 перемещает их к месту выгрузки солей. Помимо этого, шарики 5 разной массы за счет соударений между собой и с поверхностью шнека 3 вызывает его вибрации, которые не дают закрепиться солям на поверхности режущей кромки спирали 4 шнека 3, обеспечивая их сбрасывание с режущей кромки шнека.
В процессе работы шнек 3 полностью находится ниже уровня упариваемого раствора, вследствие чего он не будет оказывать влияние на поверхностную пленку раствора, и его вращение не будет приводить к образованию брызг и пены на поверхности.
Технический результат - повышение производительности и работоспособности выпарной установки с барабаном-испарителем.