УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ДНА РАДИАЛЬНОГО ОТСТОЙНИКА Российский патент 2008 года по МПК B01D21/18 

Изобретение относится к оборудованию для механизации технологических процессов осветления сточных вод и может найти применение в системах очистных сооружений, где используются радиальные отстойники. Указанное технологическое оборудование, известное под названием «илоскреб», описано в книге «Канализация», Н.Ф.Федоров и С.М.Шифрин, издательство «Высшая школа», Москва, 1968 г.

Известно устройство механического удаления осадка из радиального отстойника в приямок (см. Патент РФ 2129459, МПК B01D 21/18, 1999 г.). Оно содержит водило, имеющее приводной мост в качестве надводной части, и подводную часть, выполненную в виде вертикального подвеса, соединенного с приводным мостом жестко. Подводная часть снабжена двумя инструментами. В качестве каждого инструмента применены неподвижные относительно водила спиральные скребки, предназначенные для непрерывного сгребания осадка в приямок, при этом происходит его непрерывное накопление в виде призмы и непрерывный сброс этой призмы в приямок за счет придания ей движения по спирали, направленной к приямку. Непрерывность удаления осадка является положительным качеством описываемого аналога, так как позволяет достичь высокой равномерности нагрузки на устройство и упрощает его кинематику. Однако при таком однонаправленном движении образуется уплотненный слой осадка, намазанного на дно. Намазанный на дно осадок не удаляется из отстойника, а загнивает на его дне и всплывает под действием образующихся при гниении газовых пузырьков. Это явление является вредным, так как в результате ухудшается качество очистки сточной воды, что является важным недостатком данного устройства.

Известно также рабочее оборудование для механической очистки дна радиального отстойника (см. патент РФ 30614, МПК B01D 21/18, 2003 г.), содержащее водило в виде моста с собственным приводом и кинематически связанные с водилом два рабочих инструмента, каждый из которых имеет накапливающий элемент в виде дуги и сгребающий узел в виде приводимой во вращение ступицы со скребком, расположенным радиально относительно этой дуги, причем сгребающий узел снабжен устройством, осуществляющим поворот скребка при вхождении его в сектор, ограниченный дугой накапливающего элемента. Скребок снабжен приводом для поворота его вокруг своего шарнира. При этом внешний конец скребка периодически входит в контакт с поверхностью накапливающего элемента для перемещения накопленного осадка к краю приямка. Так как скребок для улучшения очистки накапливающего элемента и исключения взаимного заклинивания с накапливающим элементом выполнен эластичным, например из резиновой пластины, и может изгибаться в зоне контакта с накапливающим элементом, внешним концом скребка может считаться та часть конструкции, на которой находится наиболее удаленный от центра ступицы конструктивный элемент крепления скребка.

Такое оборудование удаляет осадок с поверхности дна, вначале накапливая его в накапливающем элементе, затем перемещая этот осадок относительно накапливающего элемента к краю приямка для сброса. При этом накопленный осадок периодически перемещают к краю приямка упомянутым скребком по траектории, которая пересекает траекторию движения накапливающего элемента в неповторяющихся местах дна отстойника. Такое пересечение траекторий и отсутствие мест, где траектории повторяются, исключают намазывание осадка на дно, таким образом устраняется недостаток вышеописанного аналога.

Указанное рабочее оборудование для механической очистки дна радиального отстойника выбрано в качестве прототипа изобретения, так как у него имеется наибольшее число существенных признаков, совпадающих с заявляемым изобретением, а именно: водило в виде моста с собственным приводом и кинематически связанные с водилом накапливающий элемент и сгребающий узел в виде ступицы с кинематически связанным с ней скребком, причем ступица приводится во вращение отдельным приводом, установленным на водиле.

Однако прототип имеет существенные недостатки. Один из них заключается в том, что всему накопленному в накапливающем элементе осадку в определенный момент времени скребками придают скорость в направлении приямка, а это требует приложения к удаляемому осадку периодических пиковых усилий. При этом сгребающий узел и его привод неизбежно будут испытывать вышеуказанные периодические пиковые усилия, причем эти усилия будут скачком меняться от нуля до полного усилия перемещения всего накопленного осадка в приямок. Такие нагрузки являются импульсными. Из курса сопротивления материалов известно, что любые периодические, в том числе и импульсные, нагрузки снижают ресурс устройств, вызывают в них колебания, а при определенном сочетании частоты этих нагрузок и жесткости устройства такие нагрузки могут вызвать резонанс, что приведет к быстрому выходу из строя всего устройства. Другим недостатком конструкции является наличие поворотных вокруг горизонтальной оси скребков, что требует специального привода, работающего в среде ила, имеющего показатель кислотности, отличный от нейтрального, и содержащего абразивные и волокнистые частицы. Такие условия работы снижают надежность работы обычных конструкций и увеличивают стоимость изделия за счет применения нетривиальных решений, требующих отработки. Таким образом, в указанном оборудовании цикличность перемещения всего накопленного в подвижном накапливающем элементе осадка в приямок и снижение ресурса оборудования являются взаимосвязанными факторами, причем снижение ресурса является следствием цикличности, что и предопределяет недостаток прототипа.

Задачей настоящего изобретения является создание нового оборудования для механизации технологических процессов очистки сточных вод в радиальных отстойниках, характеризующегося высокой надежностью и в котором были бы сохранены достоинства известного устройства.

Технический результат заключается в упрощении конструкции устройства для механической очистки дна радиального отстойника и повышении надежности его работы.

Получение технического результата обеспечивается тем, что в устройстве для механической очистки дна радиального отстойника, содержащем водило в виде моста с собственным приводом и кинематически связанные с водилом, по меньшей мере, один накапливающий элемент и, по меньшей мере, один сгребающий узел, выполненный в виде ступицы с кинематически связанным с ней скребком, причем ступица приводится во вращение отдельным приводом, установленным на водиле, согласно настоящему изобретению накапливающий элемент закреплен на внешнем конце скребка, а как минимум часть скребка в проекции на дно радиального отстойника установлена под углом к отрезку, соединяющему ось ступицы и внешний конец скребка.

При этом накапливающий элемент может быть выполнен из двух частей, соединенных между собой шарнирно.

Такое новое техническое решение всей совокупностью существенных признаков позволяет создать для радиального отстойника новое устройство для механической очистки его дна, причем простое по конструкции и надежное в эксплуатации, что обеспечит высокое качество осветления сточных вод. Это обусловлено тем, что в предлагаемом устройстве скребки не совершают управляемых поворотов относительно ступицы сгребающего узла и, следовательно, из подводной части илоскреба исключено множество подвижных соединений и передач, создающих проблемы, присущие прототипу. Указанное упрощение конструкции стало возможным также благодаря тому, что в предлагаемом устройстве накапливающие элементы расположены на внешних концах скребков сгребающего узла. Сгребающий узел и закрепленные на концах его скребков накапливающие элементы представляют собой единый рабочий инструмент.

Проведенный заявителями информационный поиск показал, что заявляемая совокупность существенных признаков по заявляемому изобретению не известна. Поэтому настоящее изобретение можно считать отвечающим критерию патентоспособности «новизна».

Настоящее изобретение имеет изобретательский уровень, так как для специалиста оно логически не следует из известного уровня техники. В известном устройстве важнейшей проблемой является обеспечение работоспособности большого количества подвижных соединений, защита от попадания в них абразивных и волокнистых материалов. В предлагаемом устройстве имеет место нетрадиционное решение проблемы, а именно: сгребающий узел и накапливающий элемент совмещены, что позволило избавиться от подвижных соединений. Поэтому предлагаемое устройство отвечает критерию «изобретательский уровень».

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами,

где

Фиг.1 - общий вид устройства для механической очистки дна радиального отстойника;

Фиг.2 - вид на сгребающий узел;

Фиг.3 - проекция сгребающего узла на дно радиального отстойника.

Предлагаемое устройство для механической очистки дна радиального отстойника содержит водило, состоящее из надводной и подводной части и, например, двух приводимых во вращение в разные стороны рабочих инструментов. В надводную часть водила входят мост 1, поворотная опора 2, устанавливаемая на центральной трубе 3 радиального отстойника, и привод моста 4, например, в виде приводной тележки, устанавливаемой на борт 5 радиального отстойника. Подводная часть водила выполнена в виде подвеса 6, соединенного неподвижно с мостом 1 и с траверсой 7, расположенной внизу подвеса 6, причем траверса 7 расположена горизонтально (Фиг.1). В изображенном примере выполнения каждый рабочий инструмент состоит из накапливающих элементов 8 U-образной формы с вогнутой в направлении вращения поверхностью и сгребающего узла, состоящего из ступицы 9, радиальных спиц 10 с закрепленными на них скребками 11 (Фиг.2), причем как минимум часть каждого скребка 11 в проекции на дно 12 радиального отстойника установлена под углом α к отрезку R, соединяющему ось ступицы 9 и внешний конец скребка 11 (Фиг.3), при этом накапливающий элемент 8 и скребок 11 жестко связаны между собой. Форма выполнения накапливающих элементов 8 известна из поданной в РФ заявки на изобретение №2002132252.

Ступицы 9 соединены с концами траверсы 7 подвижно с возможностью вращения вокруг собственных осей, каждая из которых является нормалью к своему участку дна 12. Кроме того, каждая ступица 9 соединена посредством карданной передачи 13 с соответствующим приводом вращения 14, который размещен на мосту 1.

Приводы вращения 14 могут быть не синхронизированы между собой. В этом случае для исключения соударений и заклинивания рабочих инструментов их накапливающими элементами 8 при их встрече над местом разгрузки каждый накапливающий элемент 8 разделен шарниром 15 так, что образуется подвижная относительно оставшейся части накапливающего элемента 8 часть 16, таким образом, что подвижная часть 16 имеет возможность складываться с оставшейся неподвижной частью накапливающего элемента 8 вплоть до взаимного соприкосновения, а поворот ее в другую сторону ограничен, например, конструкцией шарнира 15. Возврат части 16 накапливающего элемента 8 в исходное положение может быть осуществлен, например, упругой связью в шарнире 15 или под действием собственного веса за счет установки оси шарнира 15 под углом к вертикали. Каждый из участков дна 12 радиального отстойника, разделенного кольцевым приямком 17, обрабатывается своим рабочим инструментом. Положение шарниров 15 на каждом накапливающем элементе 8 выбрано так, что часть траекторий движения шарниров 15 каждого рабочего инструмента проходит над кольцевым приямком 17 радиального отстойника, но указанные траектории не пересекаются друг с другом.

Чтобы обеспечить всем накапливающим элементам 8 и скребкам 11 каждого рабочего инструмента постоянное касание дна 12 радиального отстойника, каждый накапливающий элемент 8 и жестко связанный с ним скребок 11 соединены с соответствующей радиальной спицей 10 шарниром 18, а радиальные спицы 10 соединены со ступицей 9 шарниром 19. Оси шарниров 18 и 19 лежат в плоскости, перпендикулярной оси ступицы 9 своего рабочего инструмента (поз.8-11).

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Под действием силы тяги, создаваемой приводом моста 4, мост 1, подвес 6 с траверсой 7 и установленные на траверсе 7 рабочие инструменты вращаются вокруг оси поворотной опоры 2. Одновременно приводы вращения 14 через карданные передачи 13 вращают рабочие инструменты (поз.8-11) относительно моста 1 в разные стороны со скоростью, в несколько раз большей, чем скорость вращения моста 1, причем направление вращения рабочих инструментов (поз.8-11) выбрано таким, чтобы накапливающие элементы 8 своей вогнутой поверхностью были обращены в сторону вращения каждого из рабочих инструментов (поз.8-11). В результате планетарного движения рабочих инструментов (поз.8-11) их накапливающие элементы 8 и скребки 11 совершают сложные перемещения по дну радиального отстойника, сгребая и перенося к месту разгрузки осадок, выпадающий на дно радиального отстойника. Шарниры 18 и 19 позволяют отслеживать неровности дна 12, способствуя таким образом улучшению качества его очистки.

Если в результате несинхронного вращения двух приводов вращения 14 накапливающие элементы 8 двух разных рабочих инструментов (поз.8-11) встретятся над кольцевым приямком 17, то за счет шарнира 15 произойдет складывание частей 16 встретившихся накапливающих элементов 8 в результате их соприкосновения, а когда они разойдутся, составные части 16 этих накапливающих элементов 8 вернутся в свое исходное положение, например, за счет упругих элементов (на фиг.1 и 2 не показаны) в шарнирах 15, либо под действием собственного веса за счет установки осей шарниров 15 под углом к вертикали.

Таким образом, можно считать доказанными как техническую осуществимость предлагаемой конструкции, так и достижение технического результата - повышение надежности работы устройства для механической очистки дна радиального отстойника за счет исключения цикличности перемещения накопленного осадка в приямок радиального отстойника.

Изобретение относится к технологическому оборудованию для радиальных отстойников, предназначенных для осветления сточных вод. Устройство содержит водило в виде моста с собственным приводом и кинематически связанные с водилом накапливающий элемент и сгребающий узел, выполненный в виде ступицы с кинематически связанным с ней скребком. Ступица приводится во вращение отдельным приводом, установленным на водиле. Накапливающий элемент закреплен на внешнем конце скребка, а как минимум часть скребка в проекции на дно радиального отстойника установлена под углом к отрезку, соединяющему ось ступицы и внешний конец скребка. При этом накапливающий элемент может быть выполнен из двух частей, соединенных между собой шарнирно. Технический результат состоит в упрощении конструкции устройства и повышении надежности его работы. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для механической очистки дна радиального отстойника, содержащее водило в виде моста с собственным приводом и кинематически связанные с водилом, по меньшей мере, один накапливающий элемент и, по меньшей мере, один сгребающий узел в виде ступицы с кинематически связанным с ней скребком, причем ступица приводится во вращение отдельным приводом, установленным на водиле, отличающееся тем, что накапливающий элемент закреплен на внешнем конце скребка, а как минимум часть скребка в проекции на дно радиального отстойника установлена под углом к отрезку, соединяющему ось ступицы и внешний конец скребка.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что накапливающий элемент выполнен из двух частей, соединенных между собой шарнирно.