УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУШКИ КУРИНОГО ПОМЕТА
DEVICES FOR DRYING POULTRY MANURE

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для переработки куриного помета.
Известна сушилка (Мальри В. и др. Сушильные установки сельскохозяйственного назначения. - М.: Машиностроение, 1979, с. 310, рис. 7.78), содержащая многоходовой барабан, смонтированный на четырех коаксиально помещенных одна в другую трубах, источник тепла, узел загрузки и разгрузки, привод.
Недостатком известного устройства является необходимость снабжать каждую из четырех труб насадкой, что увеличивает металлоемкость; недостаточная эффективность смешиваемости масс помета из-за стационарности движения их в пространстве между трубами в виде однотипных цилиндров, а также то, что сушка происходит в противотоке, т.е. помет и теплый воздух движутся навстречу друг другу, что затрудняет движение масс помета в барабане и увеличивает энергозатраты в целом.
Известно устройство для сушки куриного помета (Патент СССР №1768039, опубл. 07.10.92 г. бюл. №37), содержащее узел загрузки, емкость с винтовыми каналами на внутренней поверхности, выполненной в виде коаксиально установленных с зазором двух многосекционных конических барабанов - внутреннего и наружного барабанов, источник тепла, бункер готового продукта, бункер для приема механических отходов, кожух, снабженный вентилятором, раму с приводом.
Недостатками известного устройства являются сложность изготовления из большого количества отдельных треугольников и ограниченные технологические возможности, низкое качество готового продукта из-за резких переходов по периметру внутреннего и наружного барабанов, большой расход энергоемкости взаимодействия частиц куриного помета и их измельчения в малые фракции.
Техническим решением является упрощения изготовления емкости с винтовыми каналами и расширение технологических возможностей, повышение качества готового продукта.
Техническое решение достигается тем, что в устройстве для сушки куриного помета содержащем узел загрузки, емкость с винтовыми каналами на внутренней поверхности, выполненной в виде коаксиально установленных с зазором внутреннего и наружного барабанов, источник тепла, бункер готового продукта, бункер для приема механических отходов, кожух, снабженный вентилятором, раму с приводом, внутренний барабана выполнен из направляющих элементов, выполненных в виде трех прямоугольных перфорированных полос с напусками, согнутых попеременно в противоположные стороны под углом 140° по надрезам, выполненным под углом 60° друг к другу и к продольным кромкам перфорированных полос с образованием по длине полосы равносторонних перфорированных треугольников, расположенных попеременно в противоположные стороны, при этом перфорированные полосы соединены одна с другой по продольным кромкам под углом 70°, с образованием по внутреннему периметру трех ломаных винтовых канавок основного направления и двух ломаных винтовых канавок противоположного направления, а по наружному периметру трех ломаных винтовых линий основного направления и двух ломаных винтовых линий противоположного направления, в точках излома которых расположены места схождения сторон шести равносторонних перфорированных треугольников, при этом по периметру барабана образованы напуски прямоугольной формы, расположенные последовательно с зазорами друг за другом по ломаным винтовым линиям основного направления, а наружный барабана изготовлен из трех и более полос трапециевидной формы с разными размерами по ширине, с увеличением их по длине наружного барабана от загрузки к выгрузке, на которых попеременно с их противоположных сторон под углом 60° выполнены зоны ослабленного сечения - надрезы со скошенными стенками посредством фрезерования или обработкой давлением, затем полосы скручены в продольном направлении относительно своих продольных осей и изогнуты в поперечном направлении по винтовой линии на конической оправке с образованием по периметру наружного барабана трех и более винтовых канавок и винтовых линий левого и правого направлений с переменным, увеличивающимся шагом винтовых линий от загрузки к выгрузке.
По данным патентно-технической литературы, не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции устройства для сушки куриного помета.
Новизна предложения заключается в том, что такое конструктивное оформление барабанов по периметру позволяет не только обеспечить плавное продольное перемещение потоков куриного помета от загрузки к выгрузке, но и обеспечить интенсивное взаимодействие частиц куриного помета друг с другом и со стенками внутреннего и наружного барабанов, что расширяет технологические возможности устройства.
Новизна заключается также в том, что по наружному периметру внутреннего барабана выполнены напуски прямоугольной формы, что обеспечивает увеличение интенсивности смешиваемости частиц и потоков куриного помета, увеличивает интенсивность теплообменных процессов и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что за счет скручивания полос трапециевидной формы переменной ширины в поперечном направлении образованы внутри наружного по его длине многогранные криволинейные поверхности, что не только изменяет траекторию движения частиц куриного помета в каждой точке поверхности наружного барабана, но и ускоряет процесс движения частиц помета, расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена тем, что наружный барабана изготовлен из трех и более полос трапециевидной формы, что упрощает изготовление наружного барабана, расширяет технологические возможности.
Новизна усматривается в том, что полосы, из которых изготовлен наружный барабан, скручены в продольном направлении относительно своих продольных осей и изогнуты в поперечном направлении по винтовой линии на конической оправке с образованием по периметру наружного барабана трех и более плавных винтовых канавок и плавных винтовых линий левого и правого направлений с переменным, увеличивающимся шагом винтовых линий от загрузки к выгрузке, что повышает качество готового продукта и расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что площадь и форма поперечного сечения внутреннего и наружного барабанов изменяются от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения частиц куриного помета по мере их перемещений от загрузки к выгрузке, интенсифицирует теплообменные процессы, увеличивает интенсивность, энергоемкость и частоты их взаимодействия, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что плавные винтовые поверхности и плавные винтовые канавки завихряют не только газовый тепловой поток, но потоки частиц куриного помета, что интенсифицирует теплообмен и повышает производительность, расширяет технологические возможности.
Новизна предложения заключается в плавном увеличении проходного сечения наружного барабана по длине от загрузки к выгрузке, что увеличивает скорость перемещения частиц куриного помета, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что за счет скручивания полос трапециевидной формы переменной ширины в поперечном направлении образованы внутри наружного барабана криволинейные поверхности различной кривизны в каждом поперечном сечении по длине наружного барабана, что не только изменяет траекторию движения частиц куриного помета в каждой точке криволинейной поверхности наружного барабана, но и ускоряет процесс движения частиц куриного помета, расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена тем, что наружный барабан по периметру снабжен тремя, четырьмя, пятью, шестью и т.д. винтовыми линиям, шаг которых изменяется от загрузки к выгрузке, и соответственно тремя, четырьмя, пятью, шестью и т.д. винтовыми канавками внутри наружного барабана, что увеличивает скорость перемещений частиц куриного помета от загрузки к выгрузке, интенсифицирует теплообменные процессы, расширяет технологические возможности.
Новизна предложения заключается в том, что такое конструктивное оформление внутреннего барабана тремя ломаными винтовыми канавками основного направления обеспечивает транспортировку потоков куриного помета, расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также в том, что выполнение внутреннего барабана с двумя ломаными винтовыми канавками противоположного направления обеспечивает возврат в обратном направлении части частиц куриного помета, увеличивает интенсивность теплообмена, расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что форма поперечного сечения внутреннего барабана - неправильный четырехугольник, который по длине внутреннего барабана меняет не только форму и размеры сторон четырехугольника, но и их расположение относительно оси внутреннего барабана, что нарушает стационарность движения частиц куриного помета, увеличивает интенсивность теплообменных процессов, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что внутренний барабан выполнен из направляющих элементов, выполненных в виде трех прямоугольных перфорированных полос с напусками прямоугольной формы, расположенными по периметру внутреннего барабана последовательно друг за другом с зазорами по ломаным винтовым линиям основного направления, что обеспечивает увеличение интенсивности смешиваемости потоков куриного помета, увеличивает интенсивность теплообменных процессов и расширяет технологические возможности.
1
1
На фиг. 1 изображено устройство для сушки куриного помета, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - внутренний барабан, вид спереди; на фиг. 4 - вид А на фиг. 3; на фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 6 - одна из перфорированных полос с разметкой линий сгиба и напусками прямоугольной формы с зазорами А, Б, В, Г между ними; на фиг. 7 - сечение В-В на фиг. 6; на фиг. 8 - одна из перфорированных полос (фиг. 6), скрученная в вертикальной плоскости вдоль своей продольной оси; на фиг. 9 - сечение Г-Г на фиг. 3; на фиг. 10 - сечение Д-Д на фиг.3; на фиг. 11 - сечение Е-Е на фиг. 3; на фиг. 12 - внутренний барабан, вид спереди с представленными утолщенными линиями винтовыми линиями по периметру внутреннего барабана основного и противоположного направления; по периметру барабана; на фиг. 13 - выносной вид 1 на фиг. 12; на фиг. 14 - сечение М-М на фиг. 12; на фиг. 15 - сечение Ж-Ж на фиг. 12; на фиг. 16 - сечение 3-3 на фиг. 12; на фиг. 17 - сечение К-К на фиг. 12; на фиг. 18 - наружный барабан, вид спереди, смонтированный из шести полос трапециевидной формы; на фиг. 19 - вид Б на фиг. 18; на фиг. 20 - трапециевидная полоса, общий вид с размеченными зонами ослабленного сечения - надрезами; на фиг. 21 - сечение Л-Л на фиг. 20; на фиг. 22 - трапециевидная полоса после скручивания в продольном направлении относительно собственной продольной оси симметрии О-О; на фиг. 23 - трапециевидная полоса после скручивания в продольном направлении относительно собственной продольной оси симметрии и сгиба по винтовой линии в поперечном направлении на конусной оправке.
Устройство для сушки куриного помета содержит узел загрузки, состоящий из приемной воронки 1 со шнеком 2, емкость 3 с винтовыми каналами на внутренней поверхности; источник тепла 4, причем емкость 3 выполнена в виде коаксиально установленных с зазором двух барабанов - внутреннего 3 и наружного 5, который снабжен отверстиями 6, бункер готового продукта 7, лоток 8 и бункер 9 для приема механических отходов, кожух 10, снабженный вентилятором 11 для отсоса газов, раму 12 с закрепленными на ней приводом 13, передающим вращение опорным каткам 14, на которых покоятся кольца 15, в которых жестко смонтирован наружный барабан 5. Внутренний барабан 3 скреплен с наружным барабаном с помощью ребер 16. В барабане 3 выполнены отверстия 17, размеры которых увеличиваются по мере увеличения температуры горячих газов, т.е. по направлению от узла загрузки и шнека 2 к источнику тепла 4.
1
2
Внутренний барабан 3 смонтирован (фиг. 2, фиг. 3) из направляющих элементов, выполненных в виде трех прямоугольных перфорированных полос 18, 19, 20 с напусками прямоугольной формы 21, 22, 23, 24, 25 (фиг. 3, фиг. 6); 26, 27, 28, 29, 30 (фиг. 3); 31, 32, 33, 34, 35 (фиг. 3). Эти напуски разделены друг от друга зазорами, например, как на фиг. 6 на перфорированной полосе 19, зазорами А, Б, В, Г, которые могут быть выполнены фрезеровкой, просечкой и другими известными способами. Перфорированные полосы 18, 19, 20 после сгиба (фиг. 8) соединены одна с другой под углом 70° (фиг. 5) по продольным кромкам 36, 37. На фиг. 6 продольная кромка 37 перфорированной полосы показана штрихпунктирной утолщенной линией. На всех перфорированных полосах 18, 19, 20 (фиг. 6, фиг. 7) под углом 60° к продольным кромкам 36 и 37 выполнены попеременно с противоположных сторон надрезы 38, 39 со скошенными стенками (фиг. 7), расположенными попарно под углом один к другому посредством фрезерования, обработкой давлением и т.п. с образованием равносторонних треугольников 40 (фиг. 6). Геометрия и величины углов λ, φ, ώ', φ, α, β скосов надрезов 38, 39 (фиг. 6) и их взаимное расположение определяют углы наклона равносторонних треугольников 40 друг к другу по периметру внутреннего барабана 3. После сгиба перфорированной полосы (фиг. 8) надрезы 41-42, 42-43, 43-44, 44-45, 45-46, 46-47, 47-48, 48-49, 49-50, 50-51, 51-52, 52-53, 53-54, 54-55 сваривают, в результате образуются ребра жесткости. Перфорированные полосы 18, 19, 20 после сгиба (фиг. 8) соединяют одна с другой по продольным кромкам 36 и 37 под углом 70° (фиг. 5). Такое соединение трех перфорированных полос 18, 19, 20 становится возможным, так как после сгиба перфорированных полос 18, 19, 20 по прямым линиям сгиба 38, 39 (фиг. 8, фиг. 9) под углом 140° попеременно друг к другу в противоположные стороны на перфорированной полосе образуются грани в виде равносторонних треугольников 40, расположенных на перфорированной полосе попеременно в противоположные стороны с образованием по продольным кромкам перфорированных полос 18, 19, 20, точнее по периметру наружного диаметра внутреннего барабана 3 трех ломаных винтовых линий основного направления с шагом S: 56-57-58-59-60-61; 62-63-64-65-66; 67-68-69-70-71 (фиг. 12) и двух ломаных винтовые линии противоположного направления, показанных на фиг. 12 линиями 66-70-59-64-68-57-62; 71-60-65-69-58-63-67 с шагом S.
1
2
3
4
5
6
В каждой из точек излома - вершинах ломаных винтовых линий основного направления (фиг. 13) - расположены места схождения сторон шести равносторонних перфорированных треугольников T, Т, Т, Т, Т, Т. Например, в точке 59 (фиг. 13) сходятся стороны 72, 73, 74, 75, 76, 77 шести равносторонних перфорированных треугольников. Соединение полос 18, 19, 20 может быть осуществлено известными методами, например сваркой.
1
2
3
1
2
В такой конструкции по длине внутреннего барабана 3 каждое поперечное сечение - проходное сечение отличается от предыдущего не только формой сечения (фиг. 14, фиг. 15, фиг. 16, фиг. 17), но и их расположением относительно друг друга, при этом меняется и площадь проходного сечения, что нарушает стационарность движения частиц куриного помета, увеличивает интенсивность теплообменных процессов, расширяет технологические возможности. В такой конструкций внутреннего барабана 3 образованы также по внутреннему периметру три ломаные винтовые канавки К, К, К основного направления с шагом S: 56-57-58-59-60-61; 62-63-64-65-66; 67-68-69-70-71 (фиг. 12) и две ломаные винтовые канавки противоположного направления, показанные на фиг. 12 линиями 66-70-59-64-68-57-62; 71-60-65-69-58-63-67 с шагом S. Эти канавки не только способствуют перемещению частиц куриного помета от загрузки к выгрузке, но и обеспечивают увеличение интенсивности теплообменных процессов, расширяют технологические возможности.
Наружный барабан 5 (фиг. 18, фиг. 19) выполнен, например, из шести полос трапециевидной формы 78, 79, 80, 81, 82, 83 с разными размерами по ширине, с увеличением их по длине наружного барабана 5 от загрузки к выгрузке, на которых образованы по периметру наружного барабана 5 многогранные поверхности А, Б, В, Г, Д.
1
1
3
4
На полосах 78, 79, 80, 81, 82, 83 попеременно с их противоположных сторон под углом 60° к оси полос выполнены зоны ослабленного сечения 84 и 85 - надрезы (фиг. 20, фиг. 21), например, на полосе 82 надрезы 84 и 85 со скошенными стенками посредством фрезерования или обработкой давлением и т.п. Геометрия и величины углов λ, γ, ω, ψ, α, β скосов надрезов (фиг. 20, фиг. 21) и их взаимное расположение определяют углы наклона треугольников 86 и треугольников 87 друг к друг каждой из многогранных поверхностей А, Б, В, Г, Д, как, например, поверхности 82 (Г) (фиг. 22 и фиг. 23) и шаг винтовых линий по периметру винтового барабана 5. Для чего каждая из трапециевидных полос 78, 79, 80, 81, 82, 83 скручена в продольном направлении относительно собственной оси симметрии, например, как трапециевидная полоса 82, у которой зафиксирован в горячем или холодном состоянии один из ее концов и повернут другой конец полосы в заданном направлении, относительно продольной оси 0-0 (фиг. 22). Скрученную таким образом полосу, например полосу 82, размещают на конической оправке 88 (фиг. 23) и изгибают так, чтобы кромки полосы разместились в поперечном направлении по винтовой линии. При этом полоса деформируется и ее либо снимают с оправки либо фиксируют на ней в деформированном положении. Аналогичным образом деформируют остальные полосы, образующие наружный барабана 5. Далее три, четыре, пять, шесть и более деформированные таким образом полос соединяют известными методами по боковым винтовым кромкам. Скручивание каждой полосы трапециевидной формы обеспечивает дополнительное искривление поверхности наружного барабана 5, благодаря чему интенсифицируется процесс взаимодействия частиц куриного помета и теплообменные процессы. Полосы 78, 79, 80, 81, 82, 83 после сгиба соединяют друг с другом боковыми сторонами известными методами, например сваркой, с образованием по периметру наружного барабана 5 левых и правых винтовых линий и внутренних винтовых канавок с переменным, увеличивающимся шагом винтовых линий от загрузки к выгрузке. На фиг. 18 и фиг. 19 показаны утолщенными линиями одна из шести правых винтовых линий 89-90-91-92-93-94 с переменным, увеличивающимся шагом S и одна из шести левых винтовых линий 95-96-91-97-98-99 с переменным, увеличивающимся шагом S.
Количество винтовых линий правого и левого направлений у наружного барабана 5 равны. Движение куриного помета в таком наружном барабане 5 осуществляется за счет естественного уклона конуса наружного барабана 5, а также внутренних винтовых канавок внутри наружного барабана 5. Наличие направленных навстречу друг другу винтовых линий и винтовых канавок обеспечивает интенсивное взаимодействие частиц и потоков куриного помета.
Устройство для сушки помета работает следующим образом.
Сырой помет непрерывным потоком подается в воронку 1, из которой с помощью шнека 2 передается во внутреннюю полость внутреннего барабана 3 сушильной емкости, винтовые линии которого транспортируют его навстречу движения потоков горячих газов, поступающих в сушильную емкость из противоположной узлу загрузки стороны. Барабан 3 не только транспортирует помет навстречу потокам горячих газов, но осуществляет интенсивное движение частиц помета навстречу друг другу, дробление фракций помета. По мере приближения помета к источнику тепла 4 мелкие фракции помета сепарируются (просеиваются) через отверстия 17 в стенках барабана 3, размеры которых выполнены увеличивающимися по направлению к источнику тепла 4, обеспечивая, таким образом, вывод мелких фракций помета из зон высоких температур в зазор между внутренним барабаном 3 и наружным барабаном 5 с последующим выводом за пределы сушильной емкости, предохраняя таким образом их от перегрева и обгорания. При дальнейшей транспортировке помета внутри барабана 3 отделяются все более крупные фракции, т.е. к источнику тепла транспортируются только крупные фракции помета, для сушки которых необходимы большие температуры и большое время воздействия на них горячих газов. Фракции помета в зазоре между внутренним 3 и наружным 5 барабанами транспортируются внутренними винтовыми канавками и за счет естественного уклона конуса наружного барабана 5 по ходу горячих газов и затем выгружаются через отверстия 6 в приемный бункер 7, а механические примеси через лоток 8 выводятся в бункер 9. Этому способствую также напуски прямоугольной формы по наружному периметру внутреннего барабана 3, что обеспечивает увеличение интенсивности смешиваемости частиц и потоков куриного помета, увеличивает интенсивность теплообменных процессов и расширяет технологические возможности. На выходе из сушильной емкости при транспортировке в зазоре между барабаном 3 и барабаном 5 фракции помета охлаждаются путем передачи тепла стенкам внутреннего барабана 3 и новым порциям сырого помета, транспортирующегося внутри барабана 3 из узла загрузки и шнека 2.
Технико-экономические преимущества возникают за счет упрощения изготовления емкости с винтовыми каналами - наружного и внутреннего барабанов, расширения технологических возможностей, за счет повышения качества готового продукта и предотвращения перегрева и сгорания мелких фракций куриного помета.
Технико-экономические преимущества возникают также за счет создания по наружному периметру внутреннего барабана напусков прямоугольной формы, что обеспечивает увеличение интенсивности смешиваемости частиц и потоков куриного помета, увеличивает интенсивность теплообменных процессов и расширяет технологические возможности.