УСТРОЙСТВО И СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ШЛАМА Российский патент 2014 года по МПК E02B3/02 E02B15/10 B01D21/24 E02F5/28 E04H4/16 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к устройству и способу удаления шлама, образующегося в отстойных прудах для сточных вод при производстве пальмового масла, и раскрытие сущности и объема данного изобретения производится на варианте его использования по этому назначению. Данное изобретение может использоваться и по иному назначению, например, для удаления шламов из отстойных прудов.

Уровень техники

Обычно при экстракции пальмового масла из ядер масличной пальмы образуется сточная вода, состоящая из воды и волокнистых органических материалов и органических материалов иной консистенции, грязи и других минеральных включений, а также фильтрационных осадков. Сточные воды подают по трубопроводу в футерованные или нефутерованные открытые отстойные пруды, в которых сточная вода подвергается экологическому разложению с образованием CO₂ и других газов, обычно выделяющихся при брожении, а также шламового остатка. Периодически шлам приходится удалять. В последнее время в рамках программы по улавливанию углерода стали использовать крытые отстойники. Отстойники накрывали мембраной, которая прилегала сверху к жидкой среде в отстойнике. После накрывания мембраной возникали затруднения с удалением шлама.

Один из способов удаления шлама из крытых отстойников заключается в установке стационарной системы перфорированных коллекторных труб на днище отстойника. Периодически эту систему труб используют для удаления шлама. Эта стационарная система труб обладает тем недостатком, что эффективность отсасывания понижается по мере увеличения расстояния в отстойнике, поскольку через отверстия, находящиеся ближе к всасывающему насосу, засасывается жидкость, содержащая меньше шлама, что препятствует засасыванию жидкости через отверстия, находящиеся дальше от всасывающего насоса. Шлам может создавать вокруг отверстия воронку с откосами под значительным углом, что позволяет жидкости вытекать, унося ограниченное количество шлама.

Для устранения этого недостатка, пытаются использовать устройство типа «труба-в-трубе», когда всасывающее устройство содержит наружную перфорированную трубу, расположенную на дне отстойника, и всасывающую трубу, которую постепенно вводят внутрь перфорированной трубы. Всасывающая труба выдвигается и задвигается во вращающийся барабан, который расположен на конце всасывающей трубы и соединяется с вращающейся муфтой всасывающего насоса. Головка или всасывающее сопло всасывающей трубы создает разрежение лишь внутри наружной перфорированной трубы перед головкой или всасывающим соплом. Во время работы всасывающую трубу подают по перфорированной трубе (сопровождая ее подачу отсасыванием, чтобы можно было создавать проем в перфорированной трубе и способствовать ее продвижению). После этого всасывающую трубу отводят назад при отсасывании, причем поршневой эффект головки или всасывающего сопла означает, что всасывание производится лишь на участке перфорированной трубы перед головкой или всасывающим соплом.

Это устройство обладает тем недостатком, что в любой точке наружной перфорированной трубы сопло стремится создать разрежение на всем участке перфорированной трубы перед соплом. Эффективность всасывания понижается по мере увеличения расстояния от сопла, но хотя по мере увеличения расстояния всасывание и становится малоэффективным, все же возле мощного сопла образуется зона всасывания.

Раскрытие изобретения

Данное изобретение с одной стороны представляет собой устройство для удаления шлама, содержащее:

коллекторную трубу, имеющую множество отверстий в своей стенке на определенном расстоянии друг от друга;

всасывающий насос;

всасывающую трубу, один конец которой подсоединен к всасывающему насосу;

узел всасывающей головки, подсоединенный к другому концу всасывающей трубы и способный перемещаться скользящим образом по коллекторной трубе от одного ее конца к другому, причем узел всасывающей головки содержит головной участок корпуса, пространственно удаленный и соединенный с задним участком корпуса, имеющим сквозное осевое отверстие, сообщающееся с всасывающей трубой, причем головной и задний участки корпуса во время работы заполняют значительную часть коллекторной трубы и образуют между собою зону всасывания такой длины, чтобы оставалось открытым, по меньшей мере, одно отверстие при расположении узла всасывающей головки в определенных положениях вдоль коллекторной трубы.

Коллекторную трубу можно изготовлять из металла, полимера или композиционного материала. Такую коллекторную трубу следует выбирать такой, чтобы она сохраняла свою форму под действием ожидаемого перепада давления. Соответственно, трубу из эластомерного композиционного материала, такого, как армированная тканью резина, преимущественно укрепляют проволочной арматурой во избежании разрыва трубы. Поскольку в некоторых отстойниках создается химически агрессивная среда, на металлическую коллекторную трубу преимущественно наносят химически стойкое покрытие, такое, как термосвязанный полиэтилен или эпоксидное покрытие. Преимущественно коллекторную трубу формуют из конструкционного термопласта, такого, как полиэтилен высокой плотности.

Отверстия могут быть одиночными отверстиями, расположенными друг за другом вдоль трубы. Отверстия также могут быть расположены группами, сформированными вокруг трубы и отделенными одна группа от другой вдоль трубы. Отверстия могут иметь любую подходящую форму. Например, собранные в группы отверстия могут быть вытянутыми вдоль оси трубы для обеспечения определенной площади поперечного сечения на участке этой группы отверстий.

Коллекторная труба может устанавливаться в шламонакопителе или отстойнике стационарно или временно, или же может быть предусмотрено ее перемещение внутри отстойника.

Расстояние между отверстиями может быть одинаковым или разным. Например, расстояние между ними можно выбирать таким образом, чтобы отдельное отверстие или группа отверстий оказывались открытыми в зону всасывания при определенном положении узла всасывающей головки в коллекторной трубе. Иначе коллекторная труба может проходить через участки с более или менее сильным осаждением твердых веществ, причем может оказаться полезным обеспечить одновременное нахождение нескольких отверстий или групп отверстий в зоне всасывания.

Всасывающий насос может принимать любую форму, пригодную для работы со шламами или для удаления осевших частиц. Всасывающий насос можно выбирать среди поршневых насосов прямого вытеснения, таких, как перистальтические насосы или лопастные насосы. Кроме того всасывающий насос может представлять собой вакуумно-нагнетательный насос циклического действия с профилем Вентури, работающий на сжатом воздухе. Насос можно устанавливать стационарно или временно, или же можно использовать передвижной насос. Насос может работать от автономного источника питания или от сети. Насос с автономным источником питания может приводиться в действие двигателем внутреннего сгорания с использованием прямой передачи или непрямой передачи. Непрямая передача может представлять собой гидравлический или пневматический привод. В случае использования вакуумно-нагнетательного насоса циклического действия с профилем Вентури, работающего на сжатом воздухе, этот насос может быть снабжен передвижным блоком компрессора или может быть укомплектован компрессором.

Всасывающая труба может иметь любую подходящую форму. Всасывающую трубу можно формовать из полимера или композиционного материала на основе полимера. Следует выбирать такую всасывающую трубу, чтобы она сохраняла свою форму под действием ожидаемого перепада давления. Соответственно, трубу из эластомерного композиционного материала, такого, как армированная тканью резина, преимущественно укрепляют проволочной арматурой, что не допускать ее разрыва. Преимущественно всасывающую трубу формуют из конструкционного термопласта, такого, как полиэтилен высокой плотности (ПЭВП).

Можно подсоединять всасывающую трубу к всасывающему насосу с использование прямого стационарного соединения. Однако для возможности наматывать и сматывать всасывающую трубу с намоточного приспособления, всасывающую трубу преимущественно подсоединяют к вращающейся муфте всасывающего насоса, снабженного намоточным приспособлением. Преимущественно всасывающий насос укомплектовывают намоточным приспособлением, образуя транспортируемый блок.

Узел всасывающей головки может располагаться вблизи патрубка сквозного отверстия коллекторной трубы, чтобы прилегать к поверхностям с низким коэффициентом трения и/или подвергаться смачиванию водой и тем самым облегчать свое перемещение. Однако можно обойтись и без этого, и тогда узел всасывающей головки может входить в рабочий просвет сквозного отверстия, в значительной степени заполняя сквозное отверстие трубы, отделяющей зону всасывания от коллекторной трубы впереди и позади узла всасывающей головки. Узел всасывающей головки может быть выполнен в виде глухой муфты или вращающейся муфты.

Головной и задний участки корпуса могут быть изготовлены из одного и того же материала или из разных материалов и могут иметь металлическую или пластиковую конструкцию. Например, соответствующие участки могут быть формованы из заливочной смолы или отлиты из термопластического материала, или же формованы из легкообрабатываемого полимера, такого, как делрин DELRIN®. Головной участок корпуса может быть отделен от заднего участка корпуса любым подходящим приспособлением, способным создать открытую зону всасывания между ними. Например, головной и задний участки корпуса могут формоваться как единое целое с соединительными перемычками между ними. Иначе головной и задний участки корпуса могут представлять собой головной и задний элементы, соединенные одной или несколькими промежуточными распорками. В случае изготовления головного и заднего участков из подходящего материала распорки могут представлять собой группу нескольких металлических стержней, имеющих на концах резьбу или прикрепленных иным образом к соответствующим элементам корпуса.

Промежуточные распорки могут быть выполнены в виде полого трубчатого элемента, связанного с всасывающей трубой через задний участок корпуса и имеющего в стенке отверстия, через которые можно создавать разрежение в зоне всасывания. Иначе задний участок или элемент может иметь сквозное осевое отверстие или сквозной канал иного рода, через который всасывающая труба непосредственно сообщается с зоной всасывания.

Зона всасывания, образованная между головным и задним участками корпуса, имеет такую длину, чтобы открывалось, по меньшей мере, одно отверстие коллекторной трубы в любом положении вдоль коллекторной трубы, как было описано выше. В определенных точках вдоль коллекторной трубы могут находиться места или создаваться условия, при которых разрежение, создаваемое всасывающим насосом, приходиться несколько понижать во избежание остановки насоса. Кроме того, чтобы обеспечить продвижение узла всасывающей головки вдоль коллекторной трубы, может потребоваться уменьшить сопротивление перемещению перед узлом всасывающей головки. На этом конце можно создать уравнительный канал, проходящий сквозь головной участок корпуса и сообщающийся с зоной всасывания в коллекторной трубе перед узлом всасывающей головки. Например, можно быть создан осевой уравнительный канал между зоной всасывания и коллекторной трубой перед узлом всасывающей головки.

С другой стороны данное изобретение представляет собой способ удаления шлама, по которому:

устанавливают на дно отстойника или пруда коллекторную трубу, имеющую множество отверстий в стенке, расположенных на определенных расстояниях друг от Друга;

подсоединяют всасывающий насос к одному концу всасывающей трубы;

подсоединяют узел всасывающей головки, содержащий головной участок корпуса, находящийся на расстоянии от заднего участка корпуса и скрепленный с задним участком корпуса, к другому концу всасывающей трубы с помощью сквозного осевого отверстия в заднем участке корпуса;

вводят узел всасывающей головки в открытый конец коллекторной трубы, причем головной и задний участки корпуса в значительной степени заполняют коллекторную трубу и образуют зону всасывания между ними такой длины, чтобы открывалось, по меньшей мере, одно отверстие в любом положении вдоль коллекторной трубы; и

перемещают узел всасывающей головки по сквозному отверстию коллекторной трубы при последовательно прохождении работающего всасывающего насоса над отверстиями в стенке коллекторной трубы.

Краткое описание чертежей

На прилагаемых фигурах изображен предпочтительный вариант осуществления данного изобретения.

На фиг.1 приведен вид сбоку на узел всасывающей головки, используемый в устройстве согласно данному изобретению.

На фиг.2 показано устройство согласно данному изобретению.

На фиг.3 приведен вид сверху на устройство согласно данному изобретению.

На фиг.4 приведен вид сбоку на устройство согласно данному изобретению.

На фиг.5 приведен вид с торца на устройство согласно данному изобретению с задвинутой кареткой.

На фиг.6 приведен вид с торца на устройство согласно данному изобретению с выдвинутой кареткой.

Осуществление изобретения

На фигурах показано шламоочистное устройство типа «труба-в-трубе» 10, предназначенное для периодического удаления шлама из отстойника 11, имеющего крышку 12. Шламоочистное устройство 10 содержит стационарную или установленную коллекторную трубу 13, имеющую отверстия 14 диаметра 50 мм, расположенные на одинаковом расстоянии друг от друга на протяжении 1000 мм вдоль нее, и всасывающую трубу 15 из ПЭВП, способную входить внутрь установленной коллекторной трубы 13. Всасывающая труба 15 имеет на конце узел всасывания 16, содержащий головной блок 17, имеющий осевой уравнительный канал 20, расположенный на расстоянии от заднего блока 21 и прикрепленный к нему стержнями 18 из нержавеющей стали. Задний блок 21 имеет сквозное осевое отверстие 19, обеспечивающее сообщение с всасывающей трубой 15, причем блоки 17 и 21 образуют между собой зону всасывания 22 длиной 940 мм.

Когда головной блок 17 проходит мимо отверстий 14 в коллекторной трубе 13 над прилегающим участком на дне крытого шламонакопителя 11, зона всасывания 22 сосредотачивает свое действие по очереди на каждое отверстие. Зона всасывания длиной 940 мм максимально увеличивает продолжительность пребывания зоны над отверстием при поступательном перемещении всасывающего узла.

Коллекторная труба 13 имеет номинальный диаметр 90 мм, а отверстия расположены лишь с нижней стороны трубы. Всасывающая труба 15 имеет наружный диаметр 75 мм. Диаметр головного и заднего блоков выбирают таким, чтобы обеспечивать зазоры 1,5 мм в сквозном отверстии коллекторной трубы 13.

Вакуумно-нагнетательный насос 23, работающий на сжатом воздухе, подсоединен к центру намоточного приспособления 24 всасывающей трубы с помощью фитинга с накидной гайкой 25. Насос 23 подвергает вакуумированию всасывающий узел 15, создавая разрежение в зоне всасывания. Отчасти вакуумированию подвергается осевой уравнительный канал 20, имеющий диаметр 13 мм, чтобы можно было производить очистку коллекторной трубы 13 при поступательном перемещении всасывающего узла 15. Скорость перемещения составляет около 1 м/мин или 3-4 цикла при использовании типичного вакуумно-нагнетательный насос 23, работающий на сжатом воздухе и создающего разрежение 635 мм рт. ст. и производительность 100 л за каждый цикл.

Снижение вакуумирования за счет осевого канала в головном блоке, имеющего диаметр 13 мм, незначительно по сравнению со снижением за счет всасывания через одно отверстие, имеющее диаметр 50 мм. Почти все вакуумирование служит для обеспечения всасывания через отверстия, имеющие диаметр 50 мм, во время прохода, причем сочетание вакуумирования и нагнетания при типичном напоре самого отстойника, характеризуемого величиной гидравлического давления возле коллекторной трубы, составляющего 6 м вод. ст., обеспечивает отменные результаты всасывания.

Насос 23 обычно устанавливают на колесное шасси 26, на котором размещают и намоточное приспособление 24 всасывающей трубы. Намоточное приспособление 24 предназначено для сматывания и наматывания всасывающей трубы 15. Колеса 27 шасси 26 способны подниматься и опускаться, чтобы обеспечивать устойчивость во время работы. Компрессор 30 с дизельным приводом обеспечивает ступени передачи для насоса 23. Здесь же установлены огнетушители 31. Передние колеса 33 являются управляемыми.

Понятно, что этот вариант осуществления служит, конечно, для более детального представления сути данного изобретения. Для специалистов в данной области очевидны все те изменения и модификации, которые можно внести, не выходя за рамки сути и объема данного изобретения, которые определены в приведенной ниже формуле.

Изобретение относится к устройству и способу удаления шлама, образующегося в отстойных прудах для сточных вод при производстве пальмового масла, а также может использоваться и по иному назначению, например, для удаления шламов из отстойных прудов. Устройство содержит коллекторную трубу, имеющую множество отверстий в своей стенке на определенном расстоянии друг от друга, всасывающий насос, всасывающую трубу, один конец которой подсоединен к всасывающему насосу, и узел всасывающей головки. Узел всасывающей головки подсоединен к другому концу всасывающей трубы и способен перемещаться скользящим образом по коллекторной трубе от одного ее конца к другому. Узел всасывающей головки содержит головной участок корпуса, пространственно удаленный и соединенный с задним участком корпуса, имеющим сквозное осевое отверстие, сообщающееся с всасывающей трубой. Головной и задний участки корпуса во время работы заполняют значительную часть коллекторной трубы и образуют между собой зону всасывания такой длины, чтобы оставалось открытым, по меньшей мере, одно отверстие при расположении узла всасывающей головки в определенных положениях вдоль коллекторной трубы. Способ осуществляется с помощью устройства для удаления шлама и заключается в установке на дно отстойника или пруда коллекторной трубы, подсоединении всасывающего насоса к одному концу всасывающей трубы, подсоединении узла всасывающей головки к другому концу всасывающей трубы с помощью сквозного осевого отверстия в заднем участке корпуса. После чего вводят узел всасывающей головки в открытый конец коллекторной трубы. Причем головной и задний участки корпуса в значительной степени заполняют коллекторную трубу и образуют зону всасывания между ними такой длины, чтобы открывалось, по меньшей мере, одно отверстие в любом положении вдоль коллекторной трубы. Перемещают узел всасывающей головки по сквозному отверстию коллекторной трубы при последовательном прохождении работающего всасывающего насоса над отверстиями в стенке коллекторной трубы. Повышается эффективность удаления шлама. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для удаления шлама, содержащее: коллекторную трубу, имеющую множество отверстий в своей стенке на определенном расстоянии друг от друга; всасывающий насос; всасывающую трубу, один конец которой подсоединен к всасывающему насосу; узел всасывающей головки, подсоединенный к другому концу всасывающей трубы и способный перемещаться скользящим образом по коллекторной трубе от одного ее конца к другому, причем узел всасывающей головки содержит головной участок корпуса, пространственно удаленный и соединенный с задним участком корпуса, имеющим сквозное осевое отверстие, сообщающееся с всасывающей трубой, причем головной и задний участки корпуса во время работы заполняют значительную часть коллекторной трубы и образуют между собою зону всасывания такой длины, чтобы оставалось открытым, по меньшей мере, одно отверстие при расположении узла всасывающей головки в определенных положениях вдоль коллекторной трубы.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что коллекторная труба изготовлена из полимерного материала или композиционного материала на его основе.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что полимер представляет собой полиэтилен высокой плотности.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстия выполнены в виде одиночных отверстий, расположенных одно за другим вдоль трубы, или отверстий, расположенных группами вокруг трубы, причем эти группы расположены на расстоянии друг от друга вдоль трубы.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что отверстия расположены группами и отверстия имеют удлиненную форму в направлении оси трубы, чтобы можно было сохранять заданную площадь отверстий в поперечном сечении.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что коллекторная труба установлена в шламонакопителе или отстойнике стационарно.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что коллекторная труба в шламонакопителе или отстойнике выполнена с возможностью перемещения.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстия расположены на одинаковом расстоянии друг от друга.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что всасывающий насос выполнен в виде поршневого насоса прямого вытеснения.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что всасывающий насос выполнен в виде вакуумно-нагнетательного насоса циклического действия с профилем Вентури, работающего на сжатом воздухе.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что всасывающий насос выполнен передвижным или транспортируемым насосом.

12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что всасывающая труба изготовлена формованием из полимера или композиционного материала на основе этого полимера.

13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что соединение всасывающей трубы с всасывающим насосом выполнено в виде вращающейся муфты всасывающего насоса, снабженного намоточным приспособлением, причем всасывающую трубу можно наматывать и сматывать с намоточного приспособления.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что всасывающий насос снабжен намоточным приспособлением, образуя транспортируемый блок.

15. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел всасывающей головки входит в просвет сквозного отверстия, обеспечивая значительное заполнение сквозного отверстия трубы и отделяя зону всасывания от коллекторной трубы впереди и позади узла всасывающей головки.

16. Устройство по п.1, отличающееся тем, что головной и задний участки корпуса имеют пластиковую конструкцию, выбранную из группы, в состав которой входят заливочная смола, термопластическая отливка и легкообрабатываемый полимер.

17. Устройство по п.1, отличающееся тем, что головной участок корпуса пространственно отделен от заднего участка корпуса, причем они формуются как единое целое с соединительными перемычками между ними.

18. Устройство по п.1, отличающееся тем, что головной участок корпуса и задний участок корпуса выполнены в виде соответствующих головного и заднего элементов, удаленных друг от друга и соединенных одной или несколькими промежуточными распорками.

19. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит уравнительный канал, проходящий сквозь головной участок корпуса и соединяющий зону всасывания с коллекторной трубой впереди узла всасывающей головки.

20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что канал выполнен в виде осевого уравнительного канала между зоной всасывания и коллекторной трубой впереди узла всасывающей головки.

21. Способ удаления шлама, в котором: устанавливают на дно отстойника или пруда коллекторную трубу, имеющую множество отверстий в стенке, расположенных на определенных расстояниях друг от друга; подсоединяют всасывающий насос к одному концу всасывающей трубы; подсоединяют узел всасывающей головки, содержащий головной участок корпуса, находящийся на расстоянии от заднего участка корпуса и скрепленный с задним участком корпуса, к другому концу всасывающей трубы с помощью сквозного осевого отверстия в заднем участке корпуса; вводят узел всасывающей головки в открытый конец коллекторной трубы, причем головной и задний участки корпуса в значительной степени заполняют коллекторную трубу и образуют зону всасывания между ними такой длины, чтобы открывалось, по меньшей мере, одно отверстие в любом положении вдоль коллекторной трубы; и перемещают узел всасывающей головки по сквозному отверстию коллекторной трубы при последовательном прохождении работающего всасывающего насоса над отверстиями в стенке коллекторной трубы.