УСТАНОВКА ПОДГОТОВКИ СОЛЯНОГО РАСТВОРА ДЛЯ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ НА ВОДОЗАБОРАХ
PLANT FOR PREPARING SALT SOLUTION FOR PURIFYING DRINKING WATER AT 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 установленным в нем лопастным колесом, щеткой и шнеком, валы последних 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 устройство для механической очистки воды (а.с. СССР №1481348, кл. E03F 5/14, 1987 г.), содержащее корпус, щит-регулятор, вращающийся перфорированный барабана, механизм его очистки и лопастное колесо, установленное на поплавках и кинематически связанное телескопическим карданным валом с барабаном и механизмом очистки, который выполнен в виде соударяющего лотка и транспортной ленты со штырями, расположенной под соударяющим лотком, имеющим продольные прорези для размещения штырей и гребенку, рабочие элементы которой размещены в гофрах барабана.
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 установке подготовки соляного раствора для очистки питьевой воды на водозаборах, содержащей вращающийся барабан и корпус, 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 и 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.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции установки подготовки соляного раствора для очистки питьевой воды на водозаборах.
Новизна обусловлена тем, что элементы, из которых собран барабан, смонтированы под некоторыми углами друг к другу, поэтому 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, повышает производительность, расширяет технологические возможности и упрощает изготовление.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что, так как частота движения гранул соли и потоков воды в предлагаемых конструкциях определяется не только частотой вращения барабана, но и количеством плоских элементов по периметру барабана, то такое конструктивное оформление поверхности барабана за счет увеличения количества плоских элементов в каждой секции по периметру увеличивает за каждый оборот барабана частоту соударений гранул соли и потоков воды между собой и со стенками барабана, повышает производительность, расширяет технологические возможности, интенсифицирует растворение гранул соли в воде и повышает скорость получения солевого раствора.
Новизна усматривается в том, что площадь и форма поперечного сечения барабана изменяется в каждом его поперечном, что обеспечивает не только интенсификацию процесса смешивания, но и сжимает и расширяет потоки гранул соли и воды увеличивает частоту и энергоемкость взаимодействия гранул соли и потоков воды друг с другом и со стенками барабана, повышает производительность, расширяет технологические возможности, интенсифицирует растворение гранул соли в воде и повышает скорость получения солевого раствора.
Новизна обусловлена также тем, что не только треугольники, из которых собраны секции барабана, но и сами секции смонтированы под некоторыми углами друг к другу с образованием ломаных винтовых линий, что увеличивает смешиваемость, энергоемкость и изменяет частоту взаимодействия гранул соли и воды друг с другом и со стенками барабана, что интенсифицирует растворение гранул соли в воде и повышает скорость получения солевого раствора, а значит, повышает производительность и расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена тем, что барабан снабжен тремя, четырьмя, пятью, шестью и более винтовыми ломаными линиями равного шага, направленными навстречу друг к другу по периметру барабана, и соответственно тремя, четырьмя, пятью, шестью и более винтовыми канавками внутри барабана, направленными тоже навстречу друг другу, что обеспечивает создание направленных навстречу друг другу потоков гранул соли и воды с максимальной энергоемкость соударений друг с другом и со стенками барабана под разными углами, увеличивает частоту их взаимодействия, повышает производительность, расширяет технологические возможности, интенсифицирует растворение гранул соли в воде и повышает скорость получения солевого раствора.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что за счет конструктивных особенностей загрузочного приспособления обеспечивается не только бесперебойное поступление внутрь барабана гранул соли, повышается производительность, расширяются технологические возможности, но и обеспечивается также равномерная их подача внутрь барабана.
Новизна заключается также в том, что винтовые вставки прикреплены к внутренней поверхности загрузочного приспособления в виде втулки под углом α и свернуты по ширине и длине, что расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что внутри барабана смонтированы три и более пружины растяжения с плоским сечением витков, которые оборудованы устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия, что повышает смешивания, интенсивность растворения соли в воде, расширяет технологические возможности.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена установка подготовки соляного раствора для очистки питьевой воды на водозаборах - вид спереди; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - барабан смонтирован из секций, выполненных из шести равносторонних треугольников, вид спереди; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - сечение В-В на фиг. 3; на фиг. 6 - сечение Г-Г на фиг. 3; на фиг. 7 - барабан смонтирован из секций, выполненных из восьми равносторонних треугольников, вид спереди; на фиг. 8 - сечение Д-Д на фиг. 7; на фиг. 9 - барабан смонтирован из секций, выполненных из десяти равносторонних треугольников, вид спереди; на фиг. 10 - сечение Е-Е на фиг. 9; на фиг. 11 - барабан смонтирован из секций, выполненных из двадцати четырех равносторонних треугольников, вид спереди; на фиг. 12 - сечение Ж-Ж на фиг. 9; на фиг. 13 - втулка загрузочного приспособления; фиг. 14 - разрез З-З на фиг. 13, фиг. 15 - вставка в виде криволинейной пластины.
Установка подготовки соляного раствора для очистки питьевой воды на водозаборах (фиг. 1, фиг. 2) состоит из 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 загрузочного приспособления 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. Внутри барабана 1 смонтированы три и более пружины растяжения 10 с плоским сечением витков, которые оборудованы устройством для изменения шага витков пружин путем их растяжения или сжатия.
1
1
Барабан 1 (фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5) смонтирован из секций 11, собранных из шести равносторонних треугольников 12, соединенных гранями 13 и 14, при этом секции соединены в барабан 1 по свободным граням 15 равносторонних треугольников 12. В результате соединения секций друг с другом образуется винтовая многозаходная поверхность с явно выраженными многозаходными непрерывными ломанными винтовыми линиями, направленными навстречу друг другу. На фиг. 3 утолщенными линиями показаны одна из трех правых ломанных винтовых линий 16-17-18-19-20-21-22 с шагом S и одна из трех левых ломанных винтовых линий противоположного направления 23-24-20-25-26-17-27 с шагом тоже S. Барабан 1 характеризуется тем, что площадь проходного сечения его по длине меняется многократно, например, от шестиугольника (фиг. 4) к треугольнику (фиг. 5) и вновь к шестиугольнику (фиг 6).
3
2
На фиг. 7 и фиг. 8 показан барабан 1, секции которого собраны из восьми одинаковых равносторонних треугольников 28 (на фиг. 7 треугольник 28 показан двойной линией) с образованием по периметру барабана направленных навстречу друг другу четырех правых и четырех левых ломанных винтовых линий с одинаковым шагом. На фиг. 7 показаны утолщенными линиями 29-30-31-32-33-34 одна из четырех правых ломанных винтовых линий с шагом S и 35-36-32-37-38-39 одна из четырех левых ломанных винтовых линий. Шаг S этих линий одинаков. Такой барабан 1 характеризуется тем, что площадь проходного сечения его по длине меняется многократно, например от четырехугольника к восьмиугольнику и вновь к шестиугольнику (фиг 8).
На фиг. 9 и фиг. 10 показан барабан 1, секции которого собраны из последовательно соединенных между собой одинаковых по площади десяти равносторонних треугольников 40 (показан на фиг. 9 двойной линией), соединенных между собой двумя боковыми сторонам 41 и 42, при этом секции соединены между собой третьими, свободными сторонами 43 треугольников 40.
3
3
3
Вершины треугольников образуют по периметру барабана 1 пять правых и пять левых ломанных винтовых линий (фиг. 9, фиг. 10) с одинаковым шагом S. Одна из пяти левых ломанных винтовых линий с шагом S показана на фиг. 9 утолщенной линией 44-45-46-47-48-49-50-51-52. Одна из пяти правых ломанных винтовых линий тоже с шагом S показана на фиг. 9 утолщенной линией 53-51-54-55-56-57-46-58-59.
4
4
На фиг. 11 и фиг. 12 показан барабан, секции которого собраны из 24 одинаковых равносторонних треугольников 60 (показан на фиг. 11 двойными линиями) с образованием по периметру барабана двенадцати правых и левых ломанных винтовых линий, направленных навстречу друг другу. Одна из двенадцати правых ломанных винтовых линий с шагом S показана на фиг. 11 утолщенной линией 61-62-63-64-65-66-67-68-69-70-71-72. Одна из 12 левых ломанных винтовых линий с шагом S показана на фиг. 11 утолщенной линией 73-74-75-76-77-78-66-79-80-81-82-83.
Так как вход в барабан 1 имеет форму многоугольника (фиг. 4, фиг. 8, фиг. 10, фиг. 12) и имеет у входа в торцевое отверстие барабана грани, наклон которых (через одну грань) противоположен направлению движения гранул соли, то за каждый оборот барабана наблюдается возврат этими противонаправленными гранями порций соли назад в устройство для загрузки 2, т.е. против движущихся потоков соли из устройства для загрузки 2 внутрь барабана 1. В результате не обеспечивается бесперебойная подача, дозировка и надежность поступления гранул соли внутрь барабана 2, что снижает производительность, надежность и ограничивает технические возможности. Поэтому после загрузочного устройства 2 (фиг. 1) к торцу барабана 1 фланцем 84 фиг. 13 к барабану 1 прикреплена втулка 4 загрузочного приспособления, к внутренней поверхности которой крепятся под углом α не менее трех винтовых вставок 85 прямоугольной формы, изогнутых по ширине и длине известными методами
Установка 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 винтовые вставки 85 (фиг. 1) захватывают из загрузочного устройства 2 порции гранул соли и за счет своего вращения совместно со втулкой 4 и благодаря своей криволинейности по ширине и длине, а также расположению под углом α и к оси вращения 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 элементам в виде равносторонних треугольников, из которых собран барабан 1, смонтированных под некоторыми углами 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 плоские элементы - равносторонние треугольники, смонтированные по периметру барабана разнонаклоненными к оси вращения барабана и друг к другу, работая как ковши (полки) захватывают различные по объему порции соли и воды, поднимают их по направлению вращения барабана 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, но и навстречу другим по массе потокам гранул соли и воды, движущихся внутри барабана 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 плоских элементов друг к другу и к оси вращения. Частота движения и соударений масс потоков соли и воды определяется не только частотой вращения барабана, но и количеством плоских элементов по периметру барабана. Этому способствуют и пружины растяжения с плоским сечением витков. Поэтому в предлагаемой конструкции установки подготовки соляного раствора для очистки питьевой воды на водозаборах обеспечивается повышение частотных характеристик в десятки раз, расширяются технологические возможности. Так как по длине барабана 1 от загрузки к выгрузке меняется многократно форма и размеры поперечного сечения, имеющего форму многоугольника, то обеспечивается многократное периодическое поджатие потоков соли и воды, что увеличивает интенсивность смешивания, энергоемкость соударений, расширяет технологические возможности, повышает производительность.
Готовый солевой раствор через втулки 5 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 интенсивности смешивание, увеличивает энергоемкость взаимодействия гранул соли и воды, повышает производительность растворения и расширяет технологические возможности.