ЦЕНТРИФУГА Российский патент 1997 года по МПК C02F11/12 A01C3/00 

Изобретение относится к области обработки концентрированных сточных вод и может быть использовано для разделения и обезвоживания навоза и помета, поступающих из животноводческих помещений на очистные сооружения.

Известны устройства для разделения и обезвоживания высококонцентрированных сточных вод, включающие перфорированный корпус с размещенным в нем шнеком [1, 2]
Однако известные устройства недостаточно эффективны в работе.

Наиболее близким известным устройством к заявленному является "Устройство для разделения навоза", содержащее размещенный в корпусе фильтрующий барабан, в котором расположен транспортирующий механизм в виде многозаходного шнека с отношением шага винтовой линии к диаметру образующей ее равным 3,75 17,8 [3]
Недостатком известного устройства является низкая эксплуатационная надежность и невысокая степень обезвоживания исходной массы навоза.

Цель изобретения повышение эффективности разделения и обезвоживания навоза и помета и увеличение эксплуатационной надежности устройства.

Указанная цепь достигается тем, что в устройстве, содержащем перфорированный фильтрующий барабан и шнек, барабан установлен горизонтально, шнек выполнен в виде горизонтального вала с двумя навитыми по винтовой линии лопастями с отношением шага винтовой линии шнека к его диаметру превышающим 17,8, фильтрующий барабан выполнен в виде решетки из колосников, длина фильтрующего барабана не менее двух его диаметров, отношение величины зазора между внутренним диаметром барабана и внешними кромками лопастей шнека к ширине цели между колосниками составляет от двух до трех. Кроме того, устройство снабжено средством в виде камеры с щелью на подводящем патрубке для удаления крупных включений, а лопасти шнека имеют скосы под углом не менее 45 градусов к оси шнека для обеспечения устойчивой и надежной работы центрифуги.

На чертеже изображена центрифуга для разделения навоза и помета в продольном разрезе.

Центрифуга содержит горизонтально установленный перфорированный фильтрующий барабан 1 со шнеком, выполненным в виде вала 2 с лопастями 3, прикрепленными к нему по винтовой линии. Вал приводится во вращение двигателем 4 через передаточный механизм 5. Центрифуга содержит подводящий патрубок 6 для исходной массы навоза и помета, патрубок 7 в виде цилиндра для отвода твердой фракции и патрубок 8 в поддоне для отвода жидкой фракции. На подводящем патрубке 6 может быть установлено защитное устройство в виде камеры 10 для удаления крупных включений из исходной массы. Барабан имеет легко открывающееся ограждение 11. Длина L_ф.б. фильтрующего барабана 1, выбрана равной или превышающей удвоенный его диаметр D_ф.б., т.е. L_ф.б.≥2D_ф.б.. Согласно экспериментальным данным указанное соотношение обеспечивает минимальные энергозатраты, порядка 0,5 0,6 квт/м³/ч при влажности твердой фракции в пределах 73 75% Шнек выполнен двухлопастным, то-есть к горизонтальному валу по винтовой линии прикреплены две лопасти. Экспериментальные данные показали, что увеличение числа лопастей свыше двух значительно увеличивает энергозатраты при незначительном повышении производительности. Высота лопасти шнека выбрана из условия обеспечения ламинарного режима движения навоза, при котором работа устройства протекает устойчиво и надежно, без значительных затрат электроэнергии. Отношение шага винтовой линии шнека, то-есть длины лопасти к его диаметру принято превышающим 17,8 (в прототипе 3,75 17,8). Увеличение этого соотношения позволяет увеличить горизонтальную составляющую абсолютной скорости вращения шнека и скорости передвижения массы навоза, что значительно повышает эффективность разделения и производительность устройства. Отношение величины зазора l_ф между внутренним диаметром фильтрующего барабана и внешними кромками лопастей к ширине l_щ щели между колосниками 12 фильтрующего барабана принято равным от двух до трех, то-есть l_ф:l_щ=2^oC3. Этот выбор способствует формированию оптимальной толщины фильтрующего слоя на внутренней поверхности барабана, что обеспечивает качество фильтрата и высокую эффективность разделения. Испытаниями установлено, что величину фактора разделения отношение центробежной силы к силе тяжести следует принимать равной или более 100. Для обеспечения устойчивой и надежной работы центрифуги шнека: в начальной части для плавного приведения во вращение поступающей исходной массы, а в конечной части для плавного гашения скорости вращения выводимой твердой фракции.

Устройство работает следующим образом.

Исходное сырье поступает через подводящий патрубок 6 в фильтрующий барабан 1, в котором вращающийся шнек передвигает и отбрасывает исходную массу к внутренней поверхности барабана за счет центробежных сил. На внутренней этой поверхности образуется фильтрующий слой, равный величине зазора между барабаном и внешними кромками лопастей 3 шнека. Выбранное соотношение между зазором и шириной щели между колосниками барабана от двух до трех обеспечивает оптимальную толщину слоя осадка на внутренней поверхности фильтрующего барабана, которая не препятствует работе шнека и позволяет получить фильтрат высокого качества. За счет наличия осевой составляющей центробежной силы, создаваемой шнеком, осуществляется съем и транспортировка твердой фракции навоза и помета к патрубку 7 для выгрузки его в обезвоженном виде из устройства. Жидкая фракция, прошедшая через слой осадка на внутренней поверхности фильтрующего барабана, попадает в ниже расположенный поддон 9, откуда сливается через сливной патрубок 8. Непрерывность процесса разделения и обезвоживания навоза и помета обеспечена постоянной самоочисткой фильтрующей поверхности барабана и его перфораций движущейся массой твердой фракции навоза или помета.

Предложенная конструкция центрифуги для разделения и обезвоживания навоза и помета обеспечивает высокую эксплуатационную надежность в работе и эффективное разделение и обезвоживание обрабатываемой массы. Предложенные соотношения между основными конструктивными параметрами устройства проверены в промышленных условиях. Изобретение может быть использовано для обработки высококонцентрированных сточных вод иного происхождения в широком диапазоне количественного и качественного состава.

Использование: разделение и обезвоживание высококонцентрированных сточных вод, например, навоза и помета, поступающих из животноводческих помещений в очистные сооружения. Сущность изобретения: центрифуга для разделения и обезвоживания навоза и помета содержит горизонтально установленный перфорированный барабан со шнеком, который выполнен из вала с двумя лопастями, прикрепленными к нему по винтовой линии. Фильтрующий перфорированный барабан выполнен в виде решетки из колосников. Отношение шага винтовой линии шнека к диаметру его вала превышает 17,8, а длина барабана составляет не менее двух его диаметров. Величина зазора между внутренней поверхностью барабана и внешними кромками лопастей шнека составляет от двух до трех размеров ширины щели между колосниками барабана. Указанные соотношения обеспечивают образование оптимальной толщины осадка на внутренней поверхности барабана, непрерывность процесса разделения и устойчивую и надежную работу устройства. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Центрифуга для разделения и обезвоживания навоза и помета, содержащая перфорированный фильтрующий барабан со шнеком в виде вала с прикрепленными к нему по винтовой линии лопастями, патрубок, подводящий исходную массу, и патрубки отвода твердой фракции и слива жидкой фракции, отличающаяся тем, что фильтрующий барабан и шнек установлены горизонтально, к валу шнека прикреплены две лопасти, фильтрующий барабан выполнен в виде решетки из колосников, отношение длины шага винтовой линии шнека к его диаметру превышает 17,8, длина фильтрующего барабана составляет не менее двух его диаметров, а отношение между величиной зазора между внутренней поверхностью фильтрующего барабана и внешними кромками лопастей шнека к ширине щели между колосниками фильтрующего барабана составляет 2,0 3,0. 2. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена установленной на подводящем патрубке защитной камерой для удаления крупных включений из исходной массы. 3. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что лопасти шнека на торцевых концах выполнены со скосами под углом не менее 45^o к оси шнека для плавного передвижения обрабатываемой массы на входном и выходном участках шнека.