СТАНОК ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ЖИДКОЙ ФРАКЦИИ ИЗ МАТЕРИАЛОВ
MACHINE FOR SEPARATION OF LIQUID FRACTION FROM MATERIALS

Станок для выделения жидкой фракции из материалов.
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 близким 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 станка для выделения жидкой фазы из материалов.
Техническим решением задачи является повышение производительности и расширение технологических возможностей станка для выделения жидкой фазы из материалов.
Поставленная задача достигается тем, что в станке для выделения жидкой фракции из материалов, содержащем корпус, средство для загрузки, фильтр, привод, разгрузочное приспособление для отвода сгущенной фракции, разгрузочное приспособление для отвода жидкой фракции, фильтр выполнен в виде установленного наклонно под углом α относительно горизонтальной оси вращения перфорированного цилиндра с плоскими перфорированными торцевыми стенками эллиптической формы, размещенными под различными углами β и ψ к оси вращения и друг к другу под углом φ, при этом оси больших диаметров эллипсов перфорированных торцевых стенок параллельны или могут быть повернуты по оси вращения фильтра относительно друг друга на угол ω, причем по всей длине фильтра по его оси вращения смонтирована коническая пружина с плоским сечением витков, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия и смонтирована таким образом, что малый диаметр конической пружины размещен внутри загрузочной цапфы, а большой диаметр конической пружины смонтирован у разгрузочной цапфы.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции станка для выделения жидкой фракции из материалов.
Новизна заключается в том, что в результате выполнения фильтра в виде установленного наклонно относительно горизонтальной оси вращения перфорированного цилиндра с плоскими торцевыми перфорированными стенками, размещенными под различными углами не только к горизонтальной оси вращения, но и друг к другу, упрощается изготовление, нарушается стационарность движения потоков материла, которые совершают сложное пространственное движение в вертикальной плоскости - по эллиптическим траекториям, так как по периметру фильтр выполнен в виде наклонного перфорированного цилиндра, а в горизонтальной плоскости - возвратно-поступательное, что повышает производительность, расширяет технологические возможности.
Новизна предложения заключается также в том, что по всей длине фильтра смонтирована коническая пружина с прямоугольным сечением витков, которая обеспечивает не только перемещение частиц материалов в радиальном направлении, но и способствует интенсификации процесса выделения жидкой фазы из материалов, совершающих циркуляционное движение внутри фильтра в плоскостях, перпендикулярных его оси симметрии, встречаясь с витками конической пружины, частицы материала изменяют траекторию своего движения и перемещаются не только к периферии фильтра, но и в сторону разгрузочного приспособления для отвода жидкой фракции, что увеличивает интенсивность выделения жидкой фазы из материалов, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что смонтированная по всей длине фильтра коническая пружина с прямоугольным сечением витков снабжена устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия, что позволяет влиять на характер движения частиц материалов и изменять скорости их перемещения от загрузки к выгрузке, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что центры симметрии внутренней поверхности фильтра в каждом его элементе поперечного сечения по его длине смещены относительно оси вращения фильтра, что нарушает стационарность движения частиц материалов, расширяет технологические возможности.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен станок для выделения жидкой фракции из материалов с торцевыми перфорированными стенками, размещенными под различными углами не только к горизонтальной оси вращения, но и друг к другу, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 станка для выделения жидкой фракции из материалов с торцевыми перфорированными стенками, положения осей больших диаметров эллипсов которых тождественны, т.е. оси параллельны друг другу; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1 станка для выделения жидкой фракции из материалов с торцевыми перфорированными стенками, оси больших диаметров эллипсов которых повернуты на угол ω по оси вращения относительно друг друга.
1
1
2
2
Станок для выделения жидкой фракции из материалов с торцевыми перфорированными стенками 1 и 2, размещенными под углами β и ψ к горизонтальной оси вращения перфорированного цилиндра - фильтр 3 и под углом φ друг к другу (фиг.1, фиг.2, фиг.3), средство для загрузки (на чертежах не показано), привод (на чертеже не показан), разгрузочное приспособление для отвода сгущенной фракции (на чертежах не показано), разгрузочное приспособление для отвода фильтрата 4. Положения осей больших диаметров эллипсов торцевых перфорированных стенок 1 и 2 i-i и i-i могут быть тождественными, т.е. параллельными друг другу (фиг.2). Для обеспечения дополнительного продольного перемещения частиц потоков материалов внутри фильтра 3 смонтирована коническая пружина 5 с плоским сечением витков, с направлением витков, совпадающим с направлением вращения фильтра 5. Пружина 5 оборудована устройством для изменения шага витков пружины 5 путем растяжения или сжатия (на чертежах не показано). Регулировка величины шага витков пружины 5 может производиться в процессе выделения жидкой фазы из материалов. Корпус 6, в виде крышки, смонтирован сверху фильтра 3 и скреплен с разгрузочным приспособлением для отвода жидкой фракции 4 (фиг.1, фиг.2). При этом малый диаметр конической пружины 5 размещен внутри загрузочной цапфы 7, а большой диаметр конической пружины 5 смонтирован у разгрузочной цапфы 8.
2
2
1
1
2
2
Фильтр 3 (фиг.1, фиг.3) может быть выполнен в виде установленного наклонно под углом α относительно горизонтальной оси перфорированного цилиндра - фильтра 3 с торцевыми перфорированными стенками 1 и 2, размещенными под различными углами β и ψ не только к горизонтальной оси вращения, но и друг к другу под углом φ (фиг.3), при этом по всей длине фильтра 3 смонтирована коническая пружина 5 с плоским сечением витков, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия (фиг.1). Причем малый диаметр конической пружины 5 размещен внутри загрузочной цапфы 7, а большой диаметр конической пружины 5 смонтирован у разгрузочной цапфы 8. Коническая пружина 5 оборудована устройством для изменения шага витков пружины 5 путем растяжения или сжатия (на чертежах не показано). Регулировка величины шага витков пружины 5 может производиться в процессе выделения жидкой фракции из материалов. Корпус 6, в виде крышки, смонтирован сверху фильтра 3 и скреплен с разгрузочным приспособлением 4 для отвода жидкой фракции (фиг.1, фиг.3). Загрузочная 7 и разгрузочная 8 цапфы выполнены в виде втулок, смонтированными с возможностью вращения на опорах 9 и 10. Оси больших диаметров эллипсов торцевых перфорированных стенок фильтра 3 (фиг.3) повернуты по оси вращения фильтра 0-0 относительно друг друга на угол ω. На фиг.3 показано расположение оси большего диаметра эллипса i-i торцевой перфорированной стенки 1 фильтра 3 у загрузочной цапфы 7 относительно оси большего диаметра эллипса i-i торцевой перфорированной стенки 2 фильтра 3 у разгрузочной цапфы 8, которые повернуты относительно друг друга на угол ω.
Установка для выделения жидкой фазы из материалов работает следующим образом.
Потоки материалов, подлежащих обезвоживанию, например навоз (фиг.1, фиг.2, фиг.3), подаются через средство для загрузки (не показано), через втулку 7 внутрь фильтра 3, где они совершают движение по различным эллиптическим траекториям, размеры которых меняются по длине фильтра 3 в каждом поперечном сечении, при этом частицы материала (навоза) совершают сложное пространственное движение в вертикальной плоскости - по эллиптическим траекториям, так как фильтр 3 выполнен цилиндрическим и наклонным, а в горизонтальной плоскости - возвратно-поступательное. В результате поток движущихся частиц материалов (навоза) нестационарен, а размеры и расположение активного движения их потоков заметно меняются за время одного оборота фильтра 3. 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 3, а также с торцевыми стенками 1 и 2, что обеспечивает очистку их перфорированных поверхностей и повышает эффективность обезвоживания. Процесс нестационарности движения частиц навоза усугубляется формой торцевых стенок 1 и 2 эллиптической формы, что существенно меняет направление движения частиц навоза вдоль оси вращения фильтра 3 и создает зоны различного давления торцевых стенок 1 и 2 на частицы навоза и интенсифицируется процесс отделения жидкой фазы навоза. Поэтому частицы навоза имеют возможность под воздействием разности давления торцевых стенок эллиптической формы 1 и 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 фракция навоза выводится за пределы перфорированной поверхности фильтра 3, стекает по стенкам корпуса 6, затем с помощью разгрузочного приспособления 4 для отвода жидкой фракции выводится за пределы станка для выделения жидкой фазы из материалов.
Процесс движения частиц навоза, которые поднимаются вверх и падают вниз, непрерывен. Поскольку внутренние перфорированные стенки фильтра 3 расположены под углом не только друг к другу, но и к оси вращения фильтра 3, 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 выделения жидкой фракции также интенсифицируется смонтированной внутри фильтра 3 конической пружиной 5 с плоским сечением витков и с направлением витков, совпадающим с направлением вращения фильтра 3, которая обеспечивает дополнительное продольное перемещение частиц навоза внутри фильтра 3. Пружина 5 оборудована устройством для изменения шага витков путем растяжения или сжатия (не показано). Регулировка величины шага витков пружины 5 может производиться также в процессе обезвоживания, т.е. в процессе работы станка для выделения жидкой фракции 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 5 и, таким образом, изменяется поток движения частиц материалов (навоза), а значит, соответственно изменяется их скорость перемещения от загрузки к выгрузке. При обезвоживании навоза требующей длительное время пребывания потоков навоза в фильтре 3, шаг витков пружины 5 уменьшается и, таким образом, изменяется скорость движения потов навоза, а значит, соответственно изменяется их скорость перемещения от загрузке к выгрузке. Направление витков пружины 5 может совпадать или быть против направления вращения фильтра 3. В нужном положении пружину 5 фиксируют известными приспособлениями (не показаны). Регулировка величины шага пружины 5 может быть осуществлена также и в процессе обезвоживания. На выходе фильтра 3 частицы сгущенной фракции материалов (навоза) поднимаются вверх и через цапфу 8 выводятся в разгрузочное приспособление для отвода сгущенной фракции (не показано).
Скорость перемещения частиц материалов от загрузки к выгрузке можно регулировать изменением угла наклона всего станка для выделения жидкой фракции 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.