УСТАНОВКА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ПЕСКА Российский патент 2005 года по МПК E03F5/14 B01D21/02 

Изобретение относится к области очистки сточных вод от механических примесей.

Известна установка для удаления песка, содержащая изогнутый канал с входными и выходными устройствами, размещенными на торцах канала, и желоб для отвода осевшего песка [1]. Недостатком данной песколовки является невысокая эффективность работы и сложность в изготовлении.

Известна установка для удаления песка (прототип), содержащая прямой канал с расположенными на торцах устройствами ввода и вывода потока и с наклонным дном, в наиболее глубокой части которого выполнен желоб для сбора песка и устройство для его удаления. Устройство для удаления песка расположено со стороны устройства ввода. Выше желоба установлена циркуляционная барботажная труба для создания циркуляционного течения в поперечном сечении канала. По всему объему песколовки установлены системы лотков, пластин и распределительных стержней, позволяющих повысить эффективность задержания песка [2].

Известная установка для удаления песка обладает следующими недостатками.

1. Невысокая эффективность очистки песка от органических загрязнений, содержащихся в сточной воде. Последнее объясняется тем, что, в периоды минимального водоотведения, когда время пребывания воды в песколовке увеличивается, в начале ее, как правило, осаждается песок наиболее высокой крупности с содержащимися на нем органическими веществами. Поскольку эта часть песка находится наиболее близко к устройству для его удаления, то транспортировка задержанного песка вдоль желоба не приводит к дополнительной его отмывке в слое воды. В результате, задержанный песок содержит органические загрязнения, что не позволяет применять его как сырье для других целей, например, в строительстве.

2. Низкая надежность устройств для транспортировки песка из желоба в устройство для его удаления. В настоящее время простых, надежных и в то же время эффективных устройств не известно. Указанный недостаток в известном устройстве определяется еще и тем, что транспортировка песка вдоль желоба осуществляется против течения воды, что значительно усложняет операцию.

Задачей изобретения является повышение эффективности очистки песка от органических загрязнений и надежности его удаления.

Поставленная задача решается за счет того, что в известной установке для удаления песка, содержащей устройство для удаления песка, прямой канал с расположенными на торцах устройствами ввода и вывода потока сточной воды и с наклонным дном, в наиболее глубокой части которого расположен желоб для сбора песка, установленную выше указанного желоба циркуляционную барботажную трубу для создания циркуляционного течения в поперечном сечении указанного прямого канала, устройство для удаления песка расположено по ходу движения потока сточной воды и выполнено в виде соединенной с указанным прямым каналом отдельно расположенной емкости с конусообразным днищем и наклонного винтового конвейера с корпусом, обезвоживающей спиралью, приводом, выгрузочным отверстием, заборным устройством, совмещенным с конусообразным днищем, а установка для удаления песка дополнительно снабжена выполненным в виде привода и расположенной в указанном желобе спирали песковым насосом для подачи песка из указанного желоба в отдельно расположенную емкость с конусообразным днищем, и соединяющим их песковым трубопроводом, выполненным в виде прямого участка, продолжающего указанный желоб.

В предлагаемом устройстве обезвоживающая спираль наклонного винтового конвейера и спираль пескового насоса выполнены с уменьшающейся по направлению к приводам деформацией при действии нагрузок или/и дополнительно снабжены, по крайней мере, одним стержнем с высокими поперечными и низкими продольными деформациями, соединенным с внутренними сторонами витков.

Выполнение витков спиралей наклонного винтового конвейера, спиралей пескового насоса с уменьшающейся по направлению к приводам деформацией при действии нагрузок, как вариант, может достигаться увеличением их толщины или/и применением материалов с более высокими упругими свойствами.

Отдельно расположенная емкость с конусообразным днищем дополнительно снабжена перемешивающим устройством и/или системой подачи промывной воды и/или системой подачи воздуха, включающей подающий трубопровод, соединений с конусообразным днищем, и отводящий трубопровод, соединенный с верхней частью емкости.

Спираль пескового насоса может заканчиваться в отдельно расположенной емкости устройства для удаления песка.

Отличительными признаками заявляемой песколовки являются:

1. Выполнение устройства для удаления песка в виде соединенной с прямым каналом отдельно расположенной емкости с конусообразным днищем и наклонного винтового конвейера с корпусом, обезвоживающей спиралью, приводом, выгрузочным отверстием, заборным устройством, совмещенным с конусообразным днищем.

2. Дополнительное снабжение установки песковым насосом для подачи песка из желоба в отдельно расположенную емкость с конусообразным днищем, и песковым трубопроводом, соединяющим их.

3. Расположение устройства для удаления песка по ходу движения потока сточной воды.

4. Выполнение пескового насоса в виде привода и спирали, расположенной в желобе.

5. Выполнение пескового трубопровода в виде прямого участка, продолжающего желоб для сбора песка.

6. Выполнение витков спиралей наклонного винтового конвейера и пескового насоса с уменьшающейся по направлению к приводам деформацией при действии нагрузок.

7. Дополнительное снабжение спиралей, по крайней мере, одним стержнем с высокими поперечными и низкими продольными деформациями.

8. Соединение стержня с внутренними сторонами витков.

9. Выполнение витков спиралей с увеличивающейся по направлению к приводам толщиной.

10. Выполнение витков спиралей с увеличивающимися по направлению к приводам упругими свойствами.

11. Дополнительное снабжение отдельно расположенной емкости с конусообразным днищем перемешивающим устройством и/или системой подачи воды, и/или системой подачи воздуха, включающей подающий трубопровод, соединенный с конусообразным днищем, и отводящий, соединенный с верхней частью емкости.

12. Продление спирали пескового насоса в отдельно расположенную емкость устройства для удаления песка.

По сведениям, имеющимся у авторов, отличительные признак №2 в технической литературе известен, а остальные - нет. Однако совместное их применение в заявляемом устройстве позволяет получить два положительных эффекта.

Первый положительный эффект состоит в том, что повышается эффективность очистки песка от органических загрязнений, содержащихся в сточной воде. Последнее достигается тем, что:

- во-первых, в процессе транспортирования песка спиральным песковым насосом по желобу за счет его вращения производится первичный его отмыв в потоке сточной воды. При этом наиболее загрязненная часть песка, осевшая вначале песколовки, подвергается более продолжительной первичной отмывке, т.к. устройство для удаления песка расположено по ходу движения воды.

- во-вторых, в процессе обработки песка на гидравлическом циклоне проводится дополнительная его очистка;

- в третьих, выполнение устройства для удаления песка с отличительными признаками №1, 5, 10 и 11 позволяет проводить окончательную его отмывку.

Второй положительный эффект состоит в том, что повышается надежность удаления песка, так как его транспортировка вдоль желоба осуществляется по течению воды.

Таким образом, заявляемая установка для удаления песка отвечает критерию “изобретательский уровень”.

Предлагаемая авторами установка для удаления песка отличается от прототипа конструктивно.

На фиг.1 показан общий вид песколовки, на фиг.2 - ее вид по А-А, на фиг.3 - узел В, на фиг.4 - общий вид спирали, на фиг.5 - ее вид по С-С.

Установка включает в себя:

- прямой канал 1 с расположенными на его торцах устройством ввода 2 и вывода 3, с наклонным дном 4 (см. фиг.2), в наиболее глубокой части которого расположен желоб 5 для сбора песка;

- установленную выше желоба 5 циркуляционную барботажную трубу 6 для создания циркуляционного течения в поперечном сечении прямого канала 1;

- расположенное по ходу движения потока сточной воды устройство для удаления песка, выполненное в виде соединенной с указанным прямым каналом 1 отдельно расположенной емкости 7 с конусообразным днищем 8 и наклонного винтового конвейера 9 с корпусом 10, обезвоживающей спиралью 11, приводом 12, выгрузочным отверстием 13, заборным устройством 14, совмещенным с конусообразным днищем 8;

- песковый насос 15, выполненный в виде привода 16 и расположенной в желобе 5 спирали 17 для подачи песка из указанного желоба в отдельно расположенную емкость 7 с конусообразным днищем 8;

- песковый трубопровод 18, выполненный в виде прямого участка, продолжающего желоб 5 и соединяющий его с отдельно расположенной емкостью 7. При этом спираль 17 может быть удлинена до емкости 12;

- перемешивающее устройство, например, в виде мешалки (не показано), и/или систему подачи промывной воды и/или систему подачи воздуха 19.

Воздух так же подводится к барботажным трубам 6, расположенным над прямым каналом 1. В соответствии с формулой изобретения возможны различные варианты комплектации устройства для удаления песка. Обязательными являются только элементы, оговоренные в п.1.

На фиг.2 и 3 показаны отдельные элементы установки. В частности, завершающий виток спирали 17 может иметь относительный радиус округления кромки , где r - радиус округления кромки; R - наружный радиус обезвоживающей спирали 17.

На фиг.4 и 5 представлены конструктивные особенности выполнения обезвоживающей спирали 11, спирали 17 пескового насоса 15. Они включают в себя:

- витки спирали 20, толщины которых или/и упругие свойства применяемых материалов увеличиваются по направлению к приводу. Для наглядности на фиг.4 показан вариант с увеличением толщины витков 20. Понятно, что они могут изменяться не непрерывно, а ступенчато;

- завершающий виток спирали 21 с округлением кромки 22;

- стержни 23 с высокими поперечными и низкими продольными деформациями, соединенные с внутренними сторонами витков.

Установка для удаления песка работает следующим образом. Сточная вода с содержащимся в ней песком через устройство ввода 2 поступает в прямой канал 1, который аэрируется при помощи барботажных труб 6. По этой причине вода в канале 1 кроме поступательного движения совершает и круговое движение. В результате, осаждаемый песок в поле центробежных сил частично очищается от органических загрязнений. При этом по наклонному днищу 4 он поступает в желоб 5 для сбора песка.

Удаление и дальнейшая обработка песка может по настоящему изобретению осуществляться следующим образом.

Частично отмытый песковый шлам по песковому трубопроводу 18 поступает в отдельно расположенную емкость 7, в которой песок осаждается в нижней его части, в том числе в конусообразном днище 8, совмещенным с заборным устройством 14. Из заборного устройства 14 осажденный песок забирается наклонным винтовым конвейером 9. В результате транспортирования по наклонному конвейеру осуществляется обезвоживание песка и подача его через выгрузное отверстие 13 в емкость для накопления.

В случае, если в емкость 7 поступает пульпа низкой влажности и с высокой концентрацией органических веществ, то целесообразно установку дополнить системой промывки (водяной или воздушно-водяной), а также перемешивающим устройством (не показано). В этом случае за счет перемешивания и дополнительной промывке в восходящем потоке качество песка улучшается.

Песок, осевший в желобе 5, спиралью 17 транспортируется непосредственно в емкость 7. При этом в процессе транспортировки за счет вращательного движения осуществляется первичная отмывка песковой пульпы в слое сточной воды. Если спираль 17 продлена и заканчивается в емкости 7, то она одновременно работает как горизонтальное перемешивающее устройство. В этом случае специальное перемешивающее устройство не устанавливается.

В процессе транспортирования веществ каждый виток спиралей 11 и 17 преодолевает различное сопротивление по величине, т.е. на них действует различная нагрузка. Например, если среда транспортируется от привода в направлении к завершающему витку (пример спирали 17), то нагрузка на витки спирали по мере приближения к последнему будет уменьшаться. То же самое будет происходить и со спиралью 11, только вектор нагрузки будет иметь противоположное направление.

Опыт изготовления и испытания подобных устройств показывает, что, например, если спираль 17 выполнить длиной 5 м из стали 09Г2С с толщиной витков 8 мм и наружным радиусом R=150 мм, то деформация витков в продольном направлении будет изменяться от 56 до 0.5 мм. Очевидно, что в начальных витках будет иметь место остаточная деформация.

В предлагаемом устройстве такого явления наблюдаться не будет, поскольку в нем внедряется один из двух (или два одновременно) способов уменьшения продольных деформаций.

Первый способ предусматривает увеличение толщины витков или применением материалов с более высокими упругими свойствами.

Второй способ предусматривает дополнительное снабжение устройства стержнями 23 (см. фиг.4) с высокими поперечными и низкими продольными деформациями, соединенными с внутренними сторонами витков. Они позволяют сохранить гибкость и устойчивость к продольным деформациям одновременно.

Кроме того, работа спиралей не будет сопровождаться ударами кромки завершающего витка о корпус транспортного средства, в котором оно применяется, т.к.. завершающие витки спирали 21 выполнены с округлением кромки 22.

Источники информации

1. Гидротехнические сооружения./Под редакцией Н.П.Розанова. - М.: Агропромиздат, 1985, с.359, рис.12.7.

2. Песколовка. Патент РФ №2069718 от 27.11.1996 г.

Изобретение относится к области очистки сточных вод от механических примесей. Техническим результатом является повышение эффективности очистки песка от органических загрязнений и надежности его удаления. Установка для удаления песка содержит прямой канал с расположенными на торцах устройствами ввода и вывода потока сточной воды и с наклонным дном, в наиболее глубокой части которого расположен желоб для сбора песка, установленную выше указанного желоба циркуляционную барботажную трубу для создания циркуляционного течения в поперечном сечении указанного прямого канала и устройство для удаления песка, которое расположено по ходу движения потока сточной воды и выполнено в виде соединенной с указанным прямым каналом отдельно расположенной емкости с конусообразным днищем и наклонного винтового конвейера с корпусом, обезвоживающей спиралью, приводом, выгрузочным отверстием и заборным устройством, совмещенным с конусообразным днищем. Установка дополнительно снабжена выполненным в виде привода и расположенной в указанном желобе спирали песковым насосом для подачи песка из указанного желоба в отдельно расположенную емкость с конусообразным днищем, и соединяющим их песковым трубопроводом, выполненным в виде прямого участка, продолжающего указанный желоб. Изобретение развито в зависимых пунктах. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Установка для удаления песка, содержащая прямой канал с расположенными на торцах устройствами ввода и вывода потока сточной воды и с наклонным дном, в наиболее глубокой части которого расположен желоб для сбора песка, установленную выше указанного желоба циркуляционную барботажную трубу для создания циркуляционного течения в поперечном сечении указанного прямого канала и устройство для удаления песка, отличающаяся тем, что указанное устройство для удаления песка расположено по ходу движения потока сточной воды и выполнено в виде соединенной с указанным прямым каналом отдельно расположенной емкости с конусообразным днищем и наклонного винтового конвейера с корпусом, обезвоживающей спиралью, приводом, выгрузочным отверстием, заборным устройством, совмещенным с конусообразным днищем, а установка для удаления песка дополнительно снабжена выполненным в виде привода и расположенной в указанном желобе спирали песковым насосом для подачи песка из указанного желоба в отдельно расположенную емкость с конусообразным днищем, и соединяющим их песковым трубопроводом, выполненным в виде прямого участка, продолжающего указанный желоб.2. Установка для удаления песка по п.1, отличающаяся тем, что обезвоживающая спираль наклонного винтового конвейера и спираль пескового насоса выполнены с уменьшающейся по направлению к приводам деформацией при действии нагрузок или/и дополнительно снабжены, по крайней мере, одним стержнем с высокими поперечными и низкими продольными деформациями, соединенным с внутренними сторонами витков.3. Установка для удаления песка по п.2, отличающаяся тем, что выполнение витков обезвоживающей спирали наклонного винтового конвейера и спирали пескового насоса с уменьшающейся по направлению к приводам деформацией при действии нагрузок достигается увеличением их толщины или/и применением материалов с более высокими упругими свойствами.4. Установка для удаления песка по п.1, отличающаяся тем, что отдельно расположенная емкость с конусообразным днищем дополнительно снабжена перемешивающим устройством и/или системой подачи промывной воды и/или системой подачи воздуха, включающей подающий трубопровод, соединеный с конусообразным днищем, и отводящий трубопровод, соединенный с верхней частью емкости.5. Установка для удаления песка по п.1, отличающаяся тем, что спираль пескового насоса заканчивается в отдельно расположенной емкости устройства для удаления песка.