УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ЖИДКОЙ ФРАКЦИИ ИЗ МАТЕРИАЛОВ
DEVICE FOR SEPARATION OF LIQUID FRACTION FROM MATERIALS

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности, к оборудованию для разделения отходов кормооткормочных комплексов на жидкие и твердые фазы, пригодные для транспортировки на поля в качестве удобрений в жидком или твердом состоянии, к пищевой промышленности, например для обезвоживания сырья при производстве пектина, отделения жидкой фазы из сыпучих материалов, при сушке материалов.
Известен инерционный сгуститель (а.с. №1389815, кл. В01D 33/02, 1988 г.), включающий корпус с установленным в нем цилиндрическим фильтром, входной патрубок, винтовую вставку и патрубки для отвода фильтрата и сгущенной фракции.
Недостатком известной конструкции является малая производительность и ограниченные технологические возможности.
Наиболее близок к предлагаемому изобретению является установка для выделения жидкой фазы из материалов (RU №2375099, кл. B01D 33/27, 2009), содержащая корпус, средство для загрузки, фильтр, привод, разгрузочное приспособление для отвода сгущенной фракции, разгрузочное приспособление для отвода фильтрата.
Недостатком известной конструкции является недостаточная производительность и ограниченные технологические возможности.
Техническим решением задачи является повышение производительности и расширение технологических возможностей устройства.
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для выделения жидкой фракции из материалов, содержащем корпус, средство для загрузки, фильтр, привод, разгрузочное приспособление для отвода сгущенной фракции, разгрузочное приспособление для отвода фильтрата, фильтр с перфорированными стенками по периметру выполнен в виде цилиндра с осью 0-0, смонтированной наклонно под углом α относительно оси вращения фильтра 0-0 с перфорированными стенками по периметру и с перфорированными торцевыми стенками эллиптической формы, причем торцевая стенка у загрузочной цапфы выполнена плоской и смонтирована под углом φ к оси вращения фильтра 0-0, а торцевая стенка у разгрузочной цапфы выполнена конической формы и размещена под углом β к оси вращения фильтра 0-0, в том числе, может быть перпендикулярна к оси вращения фильтра 0-0, при этом торцевые стенки фильтра смонтированы под углом δ друг к другу, а большие диаметры эллипсов торцевых стенок повернуты по оси вращения фильтра 0-0 друг относительно друга на угол ψ и по всей длине фильтра по оси вращения фильтра 0-0 смонтирована цилиндрическая пружина вогнутой формы с плоским сечением витков и с направлением витков, совпадающим с направлением вращения фильтра, 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 для выделения жидкой фракции из материалов.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что по всей длине фильтр имеет переменное не только поперечное, но и продольное сечение, что интенсифицирует процесс выделения жидкой фазы из материалов.
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление фильтра и его изготовление в виде цилиндра с осью 0-0, смонтированной наклонно под углом α относительно оси вращения фильтра 0-0 с перфорированными стенками по периметру и с перфорированными торцевыми стенками эллиптической формы, причем торцевая стенка у загрузочной цапфы выполнена плоской и смонтирована под углом φ к оси вращения фильтра 0-0, а торцевая стенка у разгрузочной цапфы выполнена конической формы и размещена под углом β к оси вращения фильтра 0-0, в том числе, может быть перпендикулярна к оси вращения фильтра 0-0, при этом торцевые стенки фильтра смонтированы под углом δ друг к другу, а большие диаметры эллипсов торцевых стенок повернуты по оси вращения фильтра 0-0 друг относительно друга на угол ψ нарушает стационарность движения материала, повышает производительность и эффективность выделения жидкой фазы из материалов, расширяет технологические возможности.
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Новизна заключается в том, что в результате выполнения фильтра в виде цилиндра с осью 0-0, смонтированной наклонно под углом α относительно оси вращения фильтра 0-0 с перфорированными стенками по периметру и с перфорированными торцевыми стенками эллиптической формы, причем торцевая стенка у загрузочной цапфы выполнена плоской и смонтирована под углом φ к оси вращения фильтра 0-0, а торцевая стенка у разгрузочной цапфы выполнена конической формы и размещена под углом β к оси вращения фильтра 0-0, в том числе, может быть перпендикулярна к оси вращения фильтра 0-0, при этом торцевые стенки фильтра смонтированы под углом δ друг к другу, а большие диаметры эллипсов торцевых стенок повернуты по оси вращения фильтра 0-0 друг относительно друга на угол ψ, подлежащие обезвоживанию материалы совершают сложное пространственное движение в вертикальной плоскости - по эллиптическим траекториям, так как поверхность фильтра выполнена в виде наклонного цилиндра, а в горизонтальной плоскости - возвратно-поступательное, что повышает производительность и эффективность выделения жидкой фазы из материалов, расширяет технологические возможности.
Новизна предложения заключается также в том, что по всей длине фильтра смонтирована цилиндрическая пружина вогнутой формы с прямоугольным сечением витков, и с направлением витков, совпадающим с направлением вращения фильтра, которая обеспечивает не только перемещение подлежащих обезвоживанию материалов в радиальном направлении, но и способствует интенсификации процесса выделения жидкой фазы из материалов за счет того, что частицы материалов, совершающих циркуляционное движение внутри фильтра в плоскостях перпендикулярных ее оси симметрии, встречаясь с витками прямоугольной формы пружины, изменяют траекторию своего движения и перемещаются к периферии фильтра, увеличивают интенсивность их взаимодействия друг с другом и с перфорированными стенками фильтра, расширяют технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что смонтированная по всей длине фильтра цилиндрическая пружина вогнутой формы с прямоугольным сечением витков снабжена устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия, что позволяет влиять на характер движения частиц, подлежащих обезвоживанию материала, и изменять скорости перемещения от загрузки к выгрузке, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что направление витков цилиндрической пружины с прямоугольным сечением витков совпадает с направлением вращения фильтра, что обеспечивает транспортировку частиц материалов, подлежащих обезвоживанию от загрузки к выгрузке, расширяет технологические возможности.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено устройство для выделения жидкой фазы из материалов, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - фильтр, пространственное изображение; на фиг.4 - торцевая стенка фильтра конической формы; на фиг.5 - вид А на фиг.3 в виде схемы расположения осей больших диаметров эллипсов торцевых стенок фильтра.
Устройство для выделения жидкой фазы из материалов содержит (фиг.1, фиг.2) корпус 1, средство для загрузки (на чертежах не показано), фильтр 2, привод (на чертеже не показан), разгрузочное приспособление для отвода сгущенной фракции (на чертежах не показано), разгрузочное приспособление для отвода фильтрата 3. Для обеспечения дополнительного продольного перемещения частиц потоков материалов внутри фильтра 2 смонтирована цилиндрическая пружина вогнутой формы 3 с плоским сечением витков, с направлением витков, совпадающих с направлением вращения фильтра 2. Пружина 3 оборудована устройством для изменения шага витков пружины 3 путем растяжения или сжатия (на чертежах не показано). Регулировка величины шага витков пружины 3 может производиться в процессе выделения жидкой фазы из материалов. Корпус 1, в виде крышки, смонтирован сверху фильтра 2 и скреплен с разгрузочным приспособлением 4 для отвода фильтрата (фиг.1, фиг.2).
1
1
2
2
1
1
1
1
1
1
Фильтр 2 (фиг.1, фиг.2, фиг.3) выполнен в виде установленного наклонно под углом α относительно оси вращения фильтра 2 цилиндра с перфорированными стенками по периметру и с перфорированными торцевыми стенками эллиптической формы, причем торцевая стенка 5 у загрузочной цапфы 7, выполненной в виде втулки (фиг.1, фиг.3), смонтирована под углом φ к оси вращения фильтра 2 и выполнена плоской и эллиптической формы, а торцевая стенка 6 у разгрузочной цапфы 8, выполненной в виде втулки, размещена под углом β к оси вращения фильтра, в том числе, может быть перпендикулярна к оси вращения фильтра и выполнена конической формы (фиг.4). Торцевые щеки 5 и 6 фильтра 2 смонтированы под углом δ друг к другу, при этом большие диаметры эллипсов торцевых щек 5 и 6 повернуты друг относительно друга по оси вращения фильтра на угол ψ (фиг.3, фиг.5). Схематично на фиг.5 показано расположение оси большего диаметра эллипса i-i торцевой стенки 5 фильтра 2 у загрузочной цапфы 7 относительно оси большего диаметра эллипса i-i торцевой стенки 6 фильтра 2 у разгрузочной цапфы 8. На фиг.3 и фиг.5 оси i-i и i -i  тождественны.
Фильтр 3 снабжен цапфами 7 и 8, выполненными в виде втулок с опорными кольцами, смонтированными с возможностью вращения на опорах 9 и 10.
Устройство для выделения жидкой фазы из материалов работает следующим образом.
Потоки материалов, подлежащих обезвоживанию, например навоз (фиг.1, фиг.2), подаются через средство для загрузки (на чертежах не показано), втулку 7 внутрь фильтра 2, где они совершают движение по различным эллиптическим траекториям, размеры которых меняются по длине фильтра 2 в каждом поперечном сечении, при этом частицы материала (навоза) совершают сложное пространственное движение в вертикальной плоскости - по эллиптическим траекториям, так как фильтр 2 выполнен цилиндрическим и наклонным, а в горизонтальной плоскости - возвратно-поступательное. В результате, поток движущихся частиц навоза нестационарен, а размеры и расположение активного движения потоков навоза заметно меняются за время одного оборота фильтра 2. Поэтому в результате нарушения упорядоченности процесса движения частиц потоков материала (навоза) движение их становится более активным, ликвидируется зона малоподвижности, возрастает энергоемкость соударений частиц материала (навоза) между собой и со стенками фильтра 2, а также с торцевыми стенками 5 и 6, что обеспечивает очистку их перфорированных поверхностей и повышает эффективность обезвоживания. Процесс нестационарности движения частиц навоза усугубляется расположением торцевых стенок 5 и 6 эллиптической формы, что существенно меняет направление движения частиц навоза вдоль оси вращения фильтра 2 и создает зоны различного давления торцевых стенок 5 и 6 на частицы навоза и интенсифицируется процесс отделения жидкой фазы навоза. Поэтому частицы навоза имеют возможность под воздействием разности давления торцевых стенок эллиптической формы 5 и 6, расположенных друг к другу и к оси вращения фильтра 2, не только двигаться по сложным траекториям, но и перемещаться в осевом направлении от загрузки к выгрузке, создавая при этом турбулентные потоки частиц навоза. В результате такой интенсификации движения потоков навоза жидкая фаза навоза выводится за пределы перфорированной поверхности фильтра 2, стекает по стенкам корпуса 1, затем разгрузочного приспособления 4 для отвода фильтрата и выводится за пределы устройства для выделения жидкой фазы из материалов.
Процесс движения частиц навоза, которые поднимаются вверх и падают вниз, непрерывен. Поскольку внутренние перфорированные стенки фильтра 2 расположены под углом не только друг к другу, но и к оси вращения фильтра 2, то в каждой порции, каждая частица навоза перемещается по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс обезвоживания и расширяет технологические возможности. Процесс обезвоживания также интенсифицируется смонтированной внутри фильтра 3 пружиной 3 вогнутой формы с плоским сечением витков и с направлением витков, совпадающим с направлением вращения фильтра 2, которая обеспечивает дополнительное продольное перемещение частиц навоза внутри фильтра 2. Пружина 3 оборудована устройством для изменения шага витков путем растяжения или сжатия (на рисунках не показано). Регулировка величины шага витков пружины 3 может производиться также в процессе обезвоживания, т.е. в процессе работы устройства для выделения жидкой фазы из материалов. В зависимости от характеристик материалов (навоза), требуемого времени обезвоживания, устанавливается такой шаг пружины, который отвечает оптимальным условиям процесса обезвоживания навоза. Например, если требуется высокая скорость продольного перемещения потоков навоза, то увеличивается шаг пружины 3 и, таким образом, изменяется поток движения частиц материалов (навоза), а значит, соответственно изменяется их скорость перемещения от загрузки к выгрузке. При обезвоживании навоза, требующем длительного времени пребывания потоков навоза в фильтре 2, шаг витков пружины 3 уменьшается и, таким образом, изменяется скорость движения потоков навоза, а значит соответственно изменяется их скорость перемещения от загрузки к выгрузке. Направление витков пружины 3 может совпадать или быть против направления вращения фильтра 2. В нужном положении пружину 3 фиксируют известными приспособлениями (на чертеже не показаны). Регулировка величины шага пружины 3 может быть осуществлена также и в процессе обезвоживания. На выходе фильтра 2 частицы сгущенной фракции материалов (навоза) поднимаются вверх и через цапфу 8 выводятся в разгрузочное приспособление для отвода сгущенной фракции.
Скорость перемещения частиц материалов от загрузки к выгрузке можно регулировать изменением угла наклона всего устройства для выделения жидкой фазы из материалов.
Технико-экономические преимущества обеспечиваются за счет интенсификации процесса обезвоживания материалов, благодаря нарушению стационарности движения потоков частиц материалов (навоза) внутри фильтра. Предлагаемая конструкция устройства для выделения жидкой фазы из материалов позволяет упростить изготовление, повысить производительность, расширяет технологические возможности.