УПАКОВКА ДЛЯ ГОМОНЕГИЗАЦИИ И ПЕРЕКАЧКИ НАВОЗА Российский патент 1994 года по МПК A01C3/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а точнее к устройствам для обработки полужидкого навоза, находящегося в хранилищах.

Известно устройство для транспортировки материалов, содержащее вертикальный винтовой конвейер с загрузочными разгрузочными окнами, с размещенными в трубе винтом и приводом. В верхней части имеется лопатка для выброса материала [1].

Это устройство не может применяться для работы с навозом, т.к. длинномерные включения в навозе приведут к забиванию винта и подача навоза прекратится.

Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению является шнековая мешалка с активным перемешивающим органом [2]. Мешалка устанавливается на каретке, смонтированной на движущейся площадке с возможностью перемещения по последней. На одной площадке может быть смонтировано несколько кареток.

Недостатками указанной шнековой мешалки является сложность конструкции, высокая металло- и энергоемкость, отсутствие возможности измельчения навоза и его транспортировки и низкая производительность при наличии на поверхности толстой затвердевшей корки.

Целью изобретения является повышение качества гомогенизации и снижение энергоемкости.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для гомогенизации навоза, содержащее ферму с установленным на ней с возможностью перемещения по высоте шнеком-гомогенизатором, соединенным с приводом, имеет полый вал шнека-гомогенизатора, лопасть которого снабжена резцами, выступающими за ее торец, при этом в полости вала размещен дополнительный транспортирующий шнек, соединенный с приводом, а на верхнем конце вала установлена приемная камера с отбрасывающей воронкой, сообщенная с его полостью, причем нижний конец вала снабжен заборными лопастями. Резцы могут быть расположены на лопасти шнека под углом 90-180^о друг к другу, а сам шнек-гомогенизатор устанавливаться под углом 25-35^о к горизонтали. Шнек-гомогенизатор может выполняться с шагом его лопасти, определяемым из соотношения:
D×Sinα ≅ , где D - диаметр окружности, описываемой выступающим концом резцы;
α- угол наклона шнека к горизонтали;
L - шаг лопасти шнека.

Успешная работа шнека-гомогенизатора обеспечивается при условии:
H ≥ где Н - высота захвата слоя при полном обороте одного резца;
L - шаг шнека, на лопастях которого крепятся резцы.

Минимальное количество резцов обеспечивается при их установке через β= 180^о (на лопастях через каждые 1/2 шага шнека). В этом случае перекрываются зоны, обрабатываемые каждым резцом.

Предлагаемая конструкция в отличие от прототипа обладает рядом преимуществ: резцы режут и разрыхляют твердую фазу навоза, а сам шнек одновременно перемешивает твердую фазу навоза с жидкой и осадок с жидкой фазой, создавая тем самым гомогенизированную массу. При этом существенно уменьшаются затраты энергии. Размещение в валу шнека-гомогенизатора дополнительного транспортирующего шнека обеспечивает возможность транспортировки перемешанного (гомогенизированного) навоза из хранилищ и перекачки в устройства для дальней шей переработки или в емкости транспортных средств. Следует отметить, что вращение трубы транспортирующего шнека облегчает подъем навоза вверх.

Дополнительное уменьшение энергетических затрат достигается благодаря наклону шнека-гомогенизатора на угол 25-35^о по отношению к горизонтали. При этом усилия резания, как показали предварительные испытания опытного образца, уменьшаются на 25-30%.

Устройство обеспечивает высокую степень гомогенизации при значительном снижении энергетических затрат. Кроме того, представляется возможность уменьшить металлоемкость устройства и обеспечить транспортировку гомогенизированного навоза для дальнейшей переработки или для заполнения емкостей транспортных средств.

На фиг.1 изображено устройство для гомогенизации навоза, вид сверху; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг.3 - рабочий орган; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.3; на фиг.5 - вид по стрелке Г на фиг.3.

Устройство смонтировано на раме (ферме) 1, установленной на тракторе. В другом варианте (не показан) устройство может быть смонтировано на каретке, установленной с возможностью перемещения на мостовой ферме (или на понтоне). Один из трубчатых элементов 3 рамы 1 (мостовой фермы) является одновременно трубопроводом для подачи гомогенизированного навоза от рабочего органа 4 из навозохранилища 5. Рабочий орган 4 соединен с трубой 3 посредством гибкого шланга 6. Рабочий орган 4 смонтирован на раме 1 с возможностью регулирования его положения по высоте (глубине погружения), для чего могут применяться различные известные приспособления, например параллелограммный механизм с гидроцилиндром в одной из диагоналей и т.п.

Рабочий орган 4 состоит из шнека-гомогенизатора 7 с лопастью 8, на которой жестко закреплены резцы 9. Шнек 7 смонтирован на наклонной раме 10 в опорном узле 11, который прикреплен к наклонной раме 10 с помощью стоек 12. Вращение шнека-гомогенизатора 7 обеспечивается от привода (не показан) через шкив 13. Для предотвращения попадания агрессивной жидкости на опорный узел 11 на шнеке 7 установлен конический диск-отсекатель 14. На верхнем конце шнека 7 размещена отбрасывающая воронка 15 с перегородками, предназначенная для сбрасывания навоза в приемную камеру 16, которая через патрубок 17 и гибкий шланг 6 связана с трубой 3. Вал шнека-гомогенизатора 7 выполнен полым. Для предотвращения выброса навоза через уплотнение в верхней части приемной камеры 16 на вал 18 шнека-транспортера 19 насажен отбойник 20. Вал 18 шнека 19, установленного в полости вала шнека-гомогенизатора 7, центрируется в опорном узле 21, который крепится к наклонной раме 10 с помощью стойки 22. Вращение шнеку-транспортеру 19 передается от привода через шкив 23. При этом может быть использован тот же привод, что и для шнека-гомогенизатора 7, или самостоятельный. Захват гомогенизированного навоза осуществляется заборными лопастями 24, которые установлены на нижней части шнека-гомогенизатора 7.

Устройство работает следующим образом.

Трактор 2 (или каретку на мостовой ферме) устанавливают в определенном месте и с помощью регулировочного приспособления заглубляют шнек-гомогенизатор 7 согласно заданию. При этом рабочий орган 4 работает следующим образом: включают привод шнека-гомогенизатора 7 через шкив 13. Вращающиеся резцы 9 разрыхляют и частично измельчают слой твердой фазы, если она не прочна. Если слой формировался долго и приобрел высокую прочность, то будет иметь место в основном измельчение массы. Далее мелкие частицы при помощи лопасти 8 перемешиваются с жидкой фазой. Продолжительность гомогенизации определяется в зависимости от состояния навоза.

Одновременно с включением привода шнека-гомогенизатора 7 трактор (каретка, мостовая ферма) начинает движение с заданной скоростью и направлением. После того, как гомогенизирована необходимая часть навоза, включают привод шнека-транспортера 19 через шкив 23.

Направление вращения шнека-гомогенизатора 7 выбрано таким, что разрыхленный навоз отбрасывается им вниз, в направлении дна навозохранилища 5, а направление вращения шнека-транспортера 19 выбрано таким, что гомогенизированный навоз поднимается вверх по валу шнека 7. При этом струи гомогенизированного навоза при взаимодействии с дном хранилища 5 дополнительно гомогенизируются и захватывают образовавшийся на дне осадок. Перемешанные корка, жидкая фракция и осадок захватываются заборными лопастями 24 на нижнем конце шнека 7.

Затем эта смесь через окна в нижней части полости вала шнека-гомогенизатора 7 поступает к шнеку-транспортеру 19 и перемещается вверх в воронку 15 с перегородками, которые сбрасывает ее в приемную камеру 16. Затем навоз поступает в патрубок 17 и далее через гибкий шланг 6 и трубу 3 к линии дальнейшей переработки или на заправку емкости транспортного средства для вывоза в поле.

Для дальнейшего ускорения и улучшения гомогенизации возможно одновременно со шнеком-гомогенизатором 7 включать и шнек-транспортер 19, но при этом после патрубка 17 необходимо установить кран-переключатель. В одном положении этот кран соединяет патрубок 17 с гибким шлангом 6, а в другом - гомогенизированный навоз сбрасывается обратно в навозохранилище. Перед загрузкой транспортного средства этот кран должен закрываться.

П р и м е р.

Использован трактор Т-150.

Длина трубы-носителя с площадкой 12,5 м (половина ширины стандартного навозохранилища).

Диаметр трубы-носителя 2 - 100 мм.

Диаметр вала шнека-гомогенизатора - 250 мм.

Диаметр шнека-гомогенизатора - 500 мм.

Диаметр окружности, описываемой резцами - 700 мм.

Ширина резца - 50 мм.

Угол наклона шнека-гомогенизатора к горизонтали - 25^о.

Шаг лопасти шнека-гомогенизатора определяем из условия H ≥ где Н - высота захвата слоя при полном обороте одного резца;
L - шаг лопасти шнека.

При этом Н = D˙sinα, где D - диаметр окружности, описываемой выступающим концом резца.

Тогда
L≅ 2Н
L = 2 x D˙ sinα = 2 x 700 x 0,4226≈600 мм.

Глубина гомогенизации - 4,5 м.

Скорость движения - 0,38 км/ч.

При оптимальном режиме работы шнеков производительность устройства составит 1200 м³/ч.

Применение предлагаемого устройства для гомогенизации навоза позволяет повысить качество гомогенизации и существенно уменьшить при этом потребление энергии. В качестве дополнительного преимущества обеспечивается возможность транспортирования гомогенизированного навоза для дальнейшей переработки или для загрузки емкости транспортного средства для вывоза на поле. Уменьшение потребляемой энергии позволяет уменьшить массу наиболее погруженной части устройства - трансмиссии, повысит надежность и снизит стоимость. При этом устройство просто по конструкции и не требует для своего обслуживания высококвалифицированного персонала.

Использование: в сельском хозяйстве, в устройствах для обработки полужидкого навоза, находящегося в хранилище. Сущность изобретения: повышение качества гомогенизации и снижение энергоемкости обеспечивается выполнением вала шнека-гомогенизатора полым и размещением в нем дополнительного транспортирующего шнека, соединенного с приводом. При этом лопасть шнека-гомогенизатора снабжена радиальными резцами, выступающими за ее торец, на верхнем конце вала установлена приемная камера с отбрасывающей воронкой, а нижний конец вала снабжен радиальными заборными лопастями. Резцы могут быть расположены на лопасти шнека под углом 90 - 180° друг к другу, а сам шнек-гомогенизатор установлен под углом 25 - 35° к горизонтали. Шаг лопасти шнека-гомогенизатора может быть определен из соотношения , где D - диаметр окружности, описываемой выступающим концом резца, α - угол наклона шнека к горизонтали; L - шаг лопасти шнека. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ГОМОГЕНИЗАЦИИ И ПЕРЕКАЧКИ НАВОЗА, содержащая связанный с механизмом привода, установленный на валу и заключенный в кожух наклонный транспортирующий шнек, связанный с измельчающим и перемешивающим рабочим органом, сообщенную с полостью кожуха транспортирующего шнека приемную камеру, имеющую средство подачи навоза в транспортную магистраль, отличающаяся тем, что измельчающий и пермешивающий рабочий орган выполнен в виде расположенной на кожухе лопастной навивки с радиально закрепленными на кромках ее лопастей и расположенными друг к другу под углом 90 - 180^o режущими элементами, при этом кожух кинематически связан с механизмом привода и установлен с возможностью вращения вокруг своей продольной оси, а средство подачи навоза в транспортную магистраль выполнено в виде отбрасывающей воронки, установленной в приемной камере на кожухе, нижний свободный конец которого снабжен заборными радиальными лопатками. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что шнек установлен под углом 25 - 30^o к горизонтальной плоскости. 3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что навивка лопастей на кожухе выполнена с шагом L, определяемым из соотношения
≥ D·sinα,
где D - диаметр окружности, описываемой свободным концом режущего элемента лопастной навивки;
α - угол наклона вала к горизонтальной плоскости.