УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 1997 года по МПК E03F5/14 

Изобретение относится к процессам и оборудованию обработки воды, в частности к установкам для задержания и извлечения мусора из сточных вод, и может быть использовано на очистных сооружениях.

Известно устройство для очистки сточных вод, содержащее дуговую колосниковую решетку, привод и установленный на оси с возможностью поворота вокруг нее шатун со скребком на большем плече, снабженное кривошипом, соединенным с приводом, и наклонными направляющими с размещенными в них ползунами, которые посредством шарнира соединены с меньшим плечом шатуна, при этом ось закреплена на кривошипе перпендикулярно ему, а скребок подпружинен относительно большего плеча шатуна с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль шатуна [1]
Недостатки этого устройства состоят в следующем.

Выполнение скребка подпружиненным вдоль шатуна с перекатыванием закрепленных на концах скребка роликов по опорным дорожкам колосниковой решетки и сходом с этих дорожек при достижении скребком крайнего верхнего положения для сталкивания отходов за счет упругости пружины вызывает усложнение конструкции привода качания шатуна, обеспечивающего движение конца шатуна со скребком по сложной петлеобразной кривой (см. фиг. 5, приложенную к чертежам заявки), позволяющей отвести скребок внутрь вогнутой поверхности колосниковой решетки и только после этого получить возможность возврата шатуна со скребком в исходное положение и ввода зубьев скребка в прозоры решетки.

Такая конструкция требует высокой точности изготовления колосниковой решетки с соблюдением постоянной ширины прозоров и зубьев скребка для входа последних в прозоры после выхода и возврата скребка в исходное положение. И даже высокая точность не гарантирует входа зубьев скребка в прозоры из-за того, что шатун выполнен Т-образной формы и в средней части имеет малую жесткость, что вызывает в нем скручивающие деформации и перекосы скребка. Из-за этого зубья не попадают в прозоры и при начале хода вверх может произойти поломка устройства.

Кроме того, подпружиненная конструкция скребка с нахождением колонок с пружинами непосредственно в сточных водах вызывает заедание колонок в направляющих и потерю радиальной подвижности скребка, что приводит к невозможности сталкивания отходов в конце хода вверх скребка и к невозможности ввода его зубьев в прозоры решетки при возврате в исходное положение. В конечном счете это приводит к потере устройством возможности выполнения его прямых функций.

Известно также, устройство для очистки сточных вод, содержащее дуговую колосниковую решетку, привод и установленный на оси с возможностью поворота вокруг нее шатун в виде рамы со скребком на большем плече шатуна, подвижным в радиальном направлении с помощью силового цилиндра, причем механизм сбрасывания отходов выполнен в виде дополнительного силового цилиндра, установленного над верхним концом колосниковой решетки, либо в виде установленного там же дополнительного качающегося лотка, обеспечивающего сброс отходов за счет радиального хода скребка в направлении к оси качания рамного шатуна [3]
Недостатки этого устройства состоят в том, что для нормального функционирования его требуется радиальное (вдоль шатуна) перемещение скребка в сторону оси качания при сбросе отходов в верхнем положении скребка с выходом его зубьев из прозоров решетки и радиальное же перемещение от центра качания при возврате скребка в исходное положение для входа его зубьев в прозоры решетки.

Это, так же, как и в устройстве [1] усложняет конструкцию, требует высокой точности изготовления колосниковых решеток и скребков, что, тем не менее, не гарантирует четкого попадания зубьев скребка в прозоры решетки при возврате в исходное положение после их выхода из прозоров в процессе сбрасывания отходов. Все вышеперечисленное приводит к низкой надежности работы устройства и к его высокой стоимости.

Из вышеописанных аналогов наиболее близким по конструктивному выполнению и наличию общих признаков является устройство [3] которое принято за прототип.

Целью изобретения является ликвидация недостатков прототипа, т.е. повышение надежности эксплуатации за счет исключения необходимости выхода зубьев скребка из прозоров колосниковой решетки при сбрасывании с него отходов и входа зубьев скребка в прозоры колосниковой решетки при возврате скребка в исходное положение. Целью изобретения является упрощение конструкции и снижение расходов на ее изготовление и эксплуатацию.

Сущность технического решения заявленного устройства характеризуется существенными признаками, заимствованными из прототипа, в число которых входят дуговая колосниковая решетка, привод и установленный на оси с возможностью поворота вокруг нее шатун, на большем плече которого закреплен скребок с зубьями, перемещаемыми вдоль прозоров колосниковой решетки, у верхнего конца которой расположен механизм сбрасывания отходов, а также признаками, отличными от прототипа, такими как жесткое закрепление скребка на конце шатуна (т.е. неподвижное по шатуну в радиальном направлении) и выполнение механизма сбрасывания отходов в виде расположенных симметрично по обе стороны канала сточных вод и шарнирно на его краях закрепленных трехплечих рычагов, одно плечо каждого из которых шарнирно соединено тягой, имеющей паз, с качающимся в направлении колосниковой решетки лотком, второе плечо снабжено пазом, в котором размещен шарнир скалки сбрасывателя, аксиально подвижной в направляющей, шарнирно установленной на краю канала сточных вод, а третье плечо взаимодействует с упором, монтированным на шатуне, и снабжено переставным по этому плечу противовесом, причем крайнее верхнее положение скребка соответствует совпадению верхнего конца колосниковой решетки и рабочей плоскости скребка с исключением выхода его зубьев из ее прозоров.

Жесткое закрепление скребков на рабочем органе очистного устройства известно [2] Однако жесткое крепление зубьев и в большинстве других конструкций применяется при выполнении рабочего органа в виде барабана. При этом зубья скребков так же, как и в описанных ранее аналогах, выходят из прозоров и входят в них по мере вращения барабана.

По изобретению шатун и скребок совершают возвратно-качательное движение без выхода зубьев скребка из прозоров колосниковой решетки.

Таким образом, описанное известное жесткое крепление скребка на рабочем органе, примененное для возвратно-качательно подвижного шатуна без радиального перемещения по нему, обеспечивает выполнение новых функций и достижение ранее неизвестного положительного эффекта, позволяющего достигнуть цель изобретения при условии его совокупного использования с признаками, определяющими выполнение механизма сбрасывания отходов со скребка в конце его рабочего хода.

Из сказанного следует, что наличие в известной информации сведений о признаках, являющихся отличительными в заявленной формуле, при ее анализе не дает основание для выводов о том, что упомянутая информация позволяет обнаружить сведения о тождественности достигаемых результатов.

На основании этого следует вывод о том, что изобретение отвечает требованиям критерия "изобретательный уровень".

Из сказанного выше следует, что совокупность всех признаков изобретения позволяет достигнуть результатов, поставленных целями изобретения. На основании этого правомерен вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".

Пример, подтверждающий возможность осуществления изобретения с достижением поставленных целей, при использовании всей совокупности существенных признаков, указанных в формуле изобретения, представлен на чертежах.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид в продольном разрезе при исходном (нижнем) положении шатуна со скребком; на фиг. 2 то же, при крайнем верхнем положении шатуна со скребком (положение сброса отходов со скребка); на фиг. 3 совмещенное изображение начала и конца рабочего хода, показанных на фиг. 1 и 2; на фиг. 4 разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 5 - пояснительный чертеж для раскрытия недостатков устройства-аналога [1]
Устройство для очистки сточных вод содержит дуговую колосниковую решетку 1, механизм 2 качательного движения скребка 3 и механизм 4 сбрасывания отходов со скребка 3.

Дуговая колосниковая решетка 1 установлена в канале 5 сточных вод наклонно, внутренней вогнутой рабочей поверхностью навстречу потоку загрязненной воды. Верхняя часть решетки 1 связана с опорой 6, а нижняя часть с дном 7 канала 5 посредством опоры 8. В решетке 1 колосники 9 установлены с прозорами 10 между соседними.

Механизм 2 криволинейного перемещения скребка 3 смонтирован на раме 11 и установлен над каналом 5 со стороны внутренней вогнутой поверхности решетки 1.

Механизм 2 содержит пару силовых цилиндров, корпус каждого из которых с помощью шарнира 12 соединен с рамой 11, а шток с помощью шарнира 13 с малым плечом 14 шатуна 15, на большем плече которого 16 жестко закреплен скребок 3.

Шатун 15 опирается на раму 11 посредством оси 17.

Механизм 4 сбрасывания отходов содержит пару трехплечих рычагов 18 с помощью шарниров 19 закрепленных на стойках 20, расположенных на краях канала 5 сточных вод симметрично по обе его стороны.

Нижнее плечо 21 каждого из трехплечих рычагов 18 посредством шарнира 22 соединено с тягой 23, в пазу 24 которой размещен шарнир 25 качающегося лотка 26, закрепленного шарниром 27 на опоре 6. Лоток 26 имеет центр тяжести 28, смещенный от шарнира 27 в сторону верхнего конца решетки 1.

Верхнее плечо 29 каждого из трехплечих рычагов 18 снабжено пазом 30, в котором размещен шарнир 31 скалки 32, на конце которой жестко закреплен сбрасыватель 33. Скалка 32 размещена с возможностью аксиальной подвижности в направляющей 34, через шарнир 35 опирающейся на стойку 36, установленную на краю канала 5 сточных вод.

Третье плечо 37 трехплечего рычага 18, расположенное приблизительно перпендикулярно плечам 21 и 29, несет на конце переставной противовес 38.

Большее плечо 16 шатуна 15 снабжено упорами 39, которые взаимодействуют с третьими плечами 37 трехплечих рычагов 18.

Под лотком 25 размещено транспортное средство, например, ленточный конвейер 40 для удаления отходов.

На раме 11 расположен командоаппарат 41, управляющий возвратом шатуна 15 со скребком 3 в нижнее исходное положение немедленно после достижения им верхнего положения и сброса отходов со скребка 3 на конвейер 40.

Устройство для очистки сточных вод работает следующим образом.

Исходным положением является нижнее положение большего плеча 16 шатуна 15 со скребком 3. При этом трехплечий рычаг 18 находится в крайнем левом положении, при котором плечо 37 опущено вниз, а лоток 26 поднят в вертикальное положение.

При накоплении на колосниковой решетке 1 некоторого количества отходов (мусора) от насосной станции (на чертежах не показана) рабочая жидкость (масло) подается в поршневые полости силовых цилиндров механизма 2, штоки которого поворачивают малые плечи 14 шатунов 5, сообщая скребкам 3 с зубьями, входящими в прозоры 10, перемещение вдоль колосников 9 решетки 1. При этом скребок 3 собирает осевший на решетке 1 мусор и отходы, двигаясь вверх (фиг. 1) до тех пор, пока упоры 39 начнут входить во взаимодействие с плечами 37. Как только упоры 39 начнут взаимодействовать с плечами 37 (это положение шатуна со скребком показано на фиг. 1 пунктирными линиями), при дальнейшем движении скребка 3 с шатуном 15 вверх плечи 37 поворачиваются по часовой стрелке, а вместе с ними поворачиваются плечи 21 и 29.

Но в тот же момент, когда упоры 39 коснулись плеч 37 скребок 3 коснулся сбрасывателя 33. Вследствие этого при дальнейшем подъеме скребка 3 сбрасыватель 33 движется по линии, направленной вертикально до такого положения плеча 29, при котором паз 30 займет вертикальное положение.

В это же время тяга 23 двигается влево, давая возможность лотку 26, благодаря смещенному центру массы 28, лечь на верхний конец колосниковой решетки 1.

От положения шатуна, показанного пунктиром на фиг. 1, при дальнейшем движении верх скребка 3 и повороте паза 30 от вертикального положения вправо
происходит выход скребка 3 на уровень верха лотка 26 (фиг. 2) и ход влево сбрасывателя 33, а паз 24 позволяет этому движению совершиться при уже остановившемся и лежащем на решетке 1 лотке 26.

Сброшенный на лоток 26 мусор сползает на конвейер 40 и уносится в сборник отходов (на чертежах не показан).

Следует особо отметить, что ход вверх скребка 3 с шатуном 15 совершается таким образом, чтобы зубья скребка 3 ни в коем случае не вышли из зацепления с колосниковой решеткой 1, т.е. не поднялись выше колосников 9 и прозоров между ними 10. Именно это обеспечивает ликвидацию недостатков принятых аналогов, гарантирует исправную работу устройства в дальнейшем, позволяя легко вернуться скребку в исходное положение, скользя в прозорах 10, чем ликвидируется опасность столкновения зубьев скребка с колосниками, имеющаяся в устройствах, описанных в качестве аналогов.

За этим немедленно или после небольшой задержки командоаппарат 41 дает команду на возврат шатуна 15 со скребком 3 в исходное положение. Задержка скребка в верхнем положении запрещена во избежание накопления за время этой задержки большего количества мусора на решетке 1 и скопления его на задней стороне скребка 3. Небольшое же накопление мусора на решетке за короткое время хода вверх и возврата скребка 3 не оказывают отрицательного влияния на работу устройства, т.к. либо легко может быть удалено при очистке, либо при возврате скребка и накопления на его задней поверхности может легко провалиться через скребок, имеющий сравнительно небольшую высоту по сравнению с глубиной канала 5.

При возврате в исходное положение в штоковые полости силовых цилиндров механизма 2 подается давление и малые плечи 14 поворачиваются по часовой стрелке, поворачивая шатун 15 и опуская скребок 3. При этом в начале обратного хода шатун 15 со скребком 3 и упоры 39, закрепленные на плечах 16, опускаясь, освобождают от своего воздействия плечи 37 и сбрасыватель 33. Последний совершает ход влево вследствие поворота паза 30 и опускается вниз, а тяга 23 вследствие поворота плеча 21 начинает двигаться вправо, скользя пазом 24 по шарниру 25. При дальнейшем опускании шатуна 15 со скребком 3 и противовесов 38 трехплечие рычаги 18 с плечами 21 и 29 поворачиваются против часовой стрелки и тяги 23 поворачивают лоток 26 в вертикальное положение, обеспечивая окончательный сброс мусора с лотка 26 на конвейер 40.

Дальнейшая работа устройства состоит в периодическом повторении описанного.

Изобретение относится к оборудованию для задержания и извлечения отходов из сточных вод и может быть использовано на очистных сооружениях. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит дуговую колосниковую решетку 1, установленную в потоке сточных вод в канале 5, привод 2 качательного движения шатуна 15 со скребком 3, жестко закрепленном на его конце, смонтированный на раме 11, установленной на опоре 6, и механизм 4 сбрасывания отходов со скребка 3 на ленточный конвейер 40, при этом механизм 4 сбрасывания отходов содержит пару трехплечих рычагов 18, закрепленных на стойках 20 на опоре 6 по краям канала 5, а нижнее плечо 21 трехплечего рычага 18 взаимодействует через тягу 23 с качающимся лотком 26 для сброса отходов на ленточный конвейер 40, причем верхнее плечо 29 взаимодействует со сбрасывателем 33 отходов со скребка 3 на качающийся лоток 26, а третье плечо 37 несет на конце переставной противовес 38 и взаимодействует с упором 39 шатуна 15 при периодическом подъеме вверх последнего, при этом крайнее верхнее положение скребка 3 соответствует совпадению верхнего конца колосниковой решетки 1 и рабочей плоскости скребка 3 с исключением выхода его зубьев из прозоров решетки. 5 ил.

Устройство для очистки сточных вод, содержащее дуговую колосниковую решетку, привод и установленный на оси с возможностью поворота вокруг нее шатун, на большем плече которого закреплен скребок с зубьями, перемещаемыми вдоль прозоров колосниковой решетки, у верхнего конца которой расположен механизм сбрасывания отходов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности эксплуатации за счет исключения необходимости выхода зубьев скребка из прозоров колосниковой решетки при сбрасывании с него отходов и при возврате скребка в исходное положение, скребок жестко закреплен на конце шатуна, а механизм сбрасывания отходов выполнен в виде расположенных симметрично по обе стороны канала сточных вод и шарнирно закрепленных на его краях трехплечих рычагов, одно плечо каждого из которых шарнирно соединено тягой, имеющей паз, с качающимся в направлении колосниковой решетки лотком, во втором плече образован паз, в котором размещен шарнир скалки сбрасывателя, аксиально подвижной в направляющей, шарнирно установленной на краю канала сточных вод, а третье плечо взаимодействует с упором, закрепленным на шатуне, и снабжено переставным по этому плечу противовесом, причем крайнее верхнее положение скребка соответствует совпадению верхнего конца колосниковой решетки и рабочей плоскости скребка с исключением выхода его зубьев из прозоров решетки.