ШНЕКОВЫЙ ПРЕСС ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ ИЗ ПРОДУКТОВ (ВАРИАНТЫ)

Группа полезных моделей относится к оборудованию для удаления жидкости из продуктов и может быть использована в виноделии, сельском хозяйстве, пищевой промышленности, при переработке отходов для разделения продуктов переработки на жидкую и твердую фазы.
Заявленная группа полезных моделей относится к устройствам одного вида, одинакового назначения и обеспечивающим получение одного и того же технического результата.
Известен шнековый пресс для обезвоживания зеленой массы растений, содержащий перфорированный цилиндрический корпус с загрузочной горловиной. В корпусе размещен прессующий шнек, на витках которого в зоне загрузочной горловины со смещением друг относительно друга размещены лопатки, имеющие форму треугольника. У торца прессующего шнека расположено запорное устройство, рабочее положение которого регулируется гидроцилиндром.
В процессе работы шнекового пресса в загрузочную горловину поступает измельченная зеленая масса растений, которая распределяется в межвитковом пространстве вращающегося шнека. Далее масса захватывается лопатками и равномерно распределяется в межвитковом пространстве между витками шнека. Гидроцилиндром периодически приводится в действие запорное устройство, которое, перемещаясь в сторону загрузочной горловины, сжимает массу, выдавливая из нее сок, стекающий в приемную емкость, а жом удаляется через запорное устройство.
(см. патент РФ №2147992, кл. B30B 9/12, 2000 г.).
В результате анализа конструкции данного шнекового пресса необходимо отметить, что он характеризуется низкой производительностью, так как является устройством периодического действия, и невысоким выходом продукта.
Известен шнековый пресс для извлечения сока из растительного сырья, содержащий раму, на которой установлен загрузочный бункер с перфорированным желобом. К торцу бункера примыкает перфорированный барабан с расположенным в нем шнеком, имеющим основной и дополнительный витки. Одним торцом шнек связан с приводом его вращения, а у другого его торца расположен регулятор давления прессования, выполненный в виде конического обтекателя. В нижней части пресса под желобом и барабаном размещен сборник сока.
В процессе работы пресса сырье (например, мезга измельченных яблок или ягод) поступает из бункера в межвитковое пространство шнека, которому посредством привода сообщается движение вращения. Свободный сок самотеком поступает через перфорации желоба в сборник сока. В барабане вращающимся шнеком осуществляется прессование мезги с извлечением сока, который удаляется через перфорации барабана в сборник. Заключительная стадия прессования осуществляется в пространстве между торцом штока и регулятором давления прессования, которое является камерой прессования. В камеру прессования мезга поступает в виде спиральной полосы, сформированной основным и дополнительным витками шнека. В камере создается наибольшее давление прессования. Отжатый сок подается в сборник, а масса направляется в приемник отходов.
(см. патент РФ №2065871, кл. C12G 1/02, 1996 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа конструкции данного шнекового пресса, необходимо отметить, что данная конструкция обеспечивает снижение энергозатрат на прессование, введение дополнительного шнека позволяет обеспечить разрыхление отжимаемой массы и повысить выход свободного жидкого компонента, однако данная конструкция не обеспечивает высокого выхода жидкой фазы.
Техническим результатом настоящей полезной модели является разработка группы устройств, обеспечивающих непрерывное и эффективное удаление жидкости из продуктов с начальным содержанием жидкости от 80% до содержания жидкости не более 50% (1 вариант) и с начальным содержанием жидкости от 81-96% до содержания жидкости не более 50% (2 вариант).
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в шнековом прессе для удаления жидкости из продукта, включающем корпус с установленным в нем шнековым валом, кинематически связанным с приводом его вращения и закрепленным на его торце обтекателем, установленную на корпусе воронку для подачи продукта в полость корпуса, а также механизм для разделения продукта на твердую и жидкую фазу, имеющий выходы для твердой и жидкой фаз, новым является то, что механизм разделения выполнен в виде двух пластин с отверстиями, одна из которых состыкована с корпусом, а на другой установлен отвод для твердой фазы, выполненный в виде воронки, между пластинами размещен пакет компрессионных колец, упруго поджатых друг к другу посредством подпружиненных шпилек, установленных на пластинах и охватывающих кольца, шнековый вал имеет возможность осевого возвратно-поступательного перемещения и проходит через отверстия пластин и колец, а его обтекатель размещен в воронке отвода твердой фазы, причем механизм возвратно-поступательного перемещения шнекового вала выполнен в виде ролика, контактирующего с одним из витков шнека, компрессионные кольца на одной из сторон имеют скос под углом 5-30° к боковой плоскости кольца, в пакете компрессионных колец каждое нечетное компрессионное кольцо имеет на наружной образующей упор, контактирующий при работе пресса со шпильками, отверстия компрессионных колец имеют форму круга, либо многоугольника.
Во втором варианте выполнения пресс снабжен устройством первичного отделения жидкой фазы, выполненным в виде корпуса, внутри которого закреплено выполненное в виде усеченного конуса сито с ячейками, на верхней части сита укреплен тангенциально к поверхности сита патрубок подачи продукта внутрь сита, при этом сито в нижней части сопряжено с трубой конической формы, выход которой размещен в загрузочной воронке.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:
на фиг.1 представлена схема шнекового пресса для удаления жидкости из продуктов;
на фиг.2 - выполнение компрессионных колец;
на фиг.3 - выполнение подпружиненной муфты;
на фиг.4 - устройство первичного отделения жидкой фазы (вариант).
Пресс для удаления жидкости из продуктов содержит вал 1 с витками шнека 2, (шнековый вал), кинематически связанный с приводом 3 его вращения. Шнековый вал со шнеком помещен в трубчатый корпус 4, полость которого связана с загрузочной воронкой 5. Пресс снабжен механизмом отделения жидкой фазы продукта от твердой (механизм прессования). Данный механизм выполнен в виде корпуса 6, с выпускным патрубком 7 в нижней его части для отвода жидкой фазы продукта. На корпусе установлены имеющие отверстия торцевые пластины 8 и 9, между пластинами размещены компрессионные кольца 10, внутри которых проходит шнековый вал. Торцевые пластины и компрессионные кольца стянуты между собой шпильками 11, подпружиненными упругими элементами 12 и охватывающими компрессионные кольца. Торцевая пластина, левая в плоскости чертежа, соединена с корпусом 4. На другой пластине размещен выпускной отвод 13, выполненный в виде воронки.
На свободном торце вала 1 (правом в плоскости чертежа) установлен обтекатель 14, выполненный в виде в виде усеченного конуса, расположенного внутри воронки 13. Компрессионные кольца 10 на одной из сторон имеют скос 15 под углом 5-30° к боковой поверхности кольца. При этом каждое нечетное кольцо имеет с наружной стороны упоры 16, контактирующие во время работы пресса со шпильками 11 и обеспечивают ограничение поворота нечетных колец. Отверстие компрессионных колец может иметь форму круга или многоугольника 17.
Пресс содержит помещенную в корпус 18 подпружиненную муфту, выполненную следующим образом. Внутрь корпуса 18 введены конец вала 1 и соосно ему вал 19. Валы 1 и 19 можно рассматривать как сборный щнековый вал. Вал 19 также можно рассматривать как выходной элемент привода 3 вращения вала 1. Принципиально конструкция от этого не меняется. На конце вала 19 закреплена планка 22, и на конце вала 1 закреплена планка 23. Планки соединены друг с другом подпружиненными упругими элементами 20 шпильками 21. Муфта обеспечивает упругое осевое возвратно-поступательное перемещение вала 1 относительно вала 19. Закон перемещения задается витком шнека 2, контактирующим с упорным роликом.
Во втором варианте пресса над его загрузочной воронкой 5 установлен первичный отделитель жидкой фазы, имеющий корпус 24, внутри которого установлено сито 25 с ячейками 0,2-3,0 мм, выполненное в форме усеченного конуса. В верхней части сита 25 тангенциально установлен патрубок 26 ввода продукта, а корпус первичного отделителя жидкой фазы в нижней части имеет сливной патрубок 27 для удаления жидкой фазы. Нижняя часть сита сопряжена с конической трубой 28, которая выходит из нижней части корпуса 24 и ее нижний срез размещен в загрузочной воронке 5.
Упорный ролик, контактирующий с витком шнека 2, обозначен позицией 29.
Работа шнекового пресса осуществляется следующим образом.
Продукт из загрузочной воронки 5, подается в полость корпуса 4, где захватывается вращающимся от привода 3 шнеком и шнековыми витками 2 перемещается к механизму отделения жидкой фазы от твердой. При вращении шнекового вала за счет контакта с упорным роликом 29 шнековый вал совершает осевые возвратно-поступательные перемещения, то есть, продвигается вперед вдоль оси (вправо в плоскости чертежа), когда с роликом 29 контактирует набегающая часть поверхности витка шнека, при этом пружины 20 растягиваются, и отодвигается назад (влево в плоскости чертежа) вдоль оси за счет сжатия пружин 20 муфты 18, когда с роликом 29 контактирует отступающая часть поверхности витка шнека. Благодаря этому в устройстве разделения создается пульсирующее давление на продукт, в результате которого жидкость, выдавливаемая из продукта, проходит между компрессионными кольцами 10 и удаляется через патрубок 7, а твердая часть продукта шнеком выдавливается через вывод 13. Пульсация давления на продукт позволяет более эффективно отделять жидкость от твердой фазы и создается за счет возвратно-поступательного движения шнека и обтекателя 14 в воронке 13.
Эффект пульсации давления на продукт увеличивается за счет изменения зазора между воронкой 13 и обтекателем 14 при одновременном вращении и возвратно-поступательном движении шнека. Многоугольная форма 17 отверстий компрессионных колец 10 также усиливает эффект пульсации давления на продукт за счет изменения сопротивления выходу жидкости между кольцами при их вращении и вращении шнека. Скосы 15 компрессионных колец 10 создают фильтрующий слой твердой части продукта, что снижает вынос мелких твердых частиц с жидкостью.
При работе пресса по второму варианту подаваемый насосом по трубопроводу продукт с содержанием жидкости 81-96% через патрубок 26 тангенциально подается под давлением внутрь конусного сита 25, при этом продукт получает вращательное движение по поверхности сита и создается давление продукта на сито. За счет этого давления часть жидкости продукта проходит сквозь сито 25 и сливается в нижнюю часть корпуса 24, откуда через патрубок 27 удаляется из первичного отделителя жидкости. Твердый продукт внутри сита 25 под собственным весом через коническую трубу 28 опускается в загрузочную воронку 5 шнекового пресса для дальнейшего удаления жидкости. Дальнейшее удаление жидкости из продукта осуществляется в порядке, описанном выше.
Работоспособность пресса по первому варианту проверена на смеси измельченной бумаги и осадка от очистки сточных вод. Влажность смеси была 80%, гранулометрический состав твердой части составлял 0-10 мм. При непрерывной подаче в пресс указанного продукта с производительностью 150 кг в час на выходе из выпускного окна получали продукт с влажностью 40-45%. Эти результаты являются достаточно высокими. При этом затраты на непрерывное обезвоживание продукта были в два раза ниже, чем при обезвоживании такого продукта в известных устройствах.
3
Работоспособность пресса по второму варианту проверена на свином навозе, содержание влаги в котором составляло 94-96%. При непрерывной подаче 3 м/час навоза на устройство первичного отделения жидкости получили твердый продукт с влажностью 78%, который поступал на шнековый пресс, где удалялась еще часть жидкости. При этом на выходе из шнекового пресса получали твердый продукт с влажностью 45-49%. В этом случае затраты на непрерывное обезвоживание продукта были в 1,8 раза ниже, чем по известным решениям.