ВИБРАЦИОННЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2016 года по МПК B01D33/03 B01D35/20 

Изобретение относится, например, к сельскому хозяйству, в частности к оборудованию для разделения отходов кормооткормочных комплексов на жидкие и твердые фазы, пригодные для транспортировки на поля в качестве удобрений в жидком или твердом состоянии, для обезвоживания сырья при производстве пектина, отделения жидкой фазы из сыпучих материалов, при сушке материалов.

Известно устройство для выделения жидкой фазы из материалов - инерционный сгуститель (патент РФ №2469768, МКИ B01D 33/27, опубл. 2.12.2012, бюл. №35), включающее наружный барабан, внутри которого закреплена винтовая вставка, фильтр, выполненный по периметру в виде многозаходной винтовой перфорированной поверхности с винтовыми перфорированными канавками внутри и снаружи фильтра под углом 5-45° к оси вращения фильтра в виде перфорированных карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными попеременно снаружи и внутри поперечного сечения фильтра, смонтирован из одной свернутой в цилиндрические витки, соединенные друг с другом по продольным кромкам, перфорированной полосы одинаковой ширины, согнутой волнообразно по размещенным под углом к ее продольным кромкам линиям сгиба с образованием по наружной и внутренней поверхностям фильтра направленных в одну сторону винтовых перфорированных поверхностей в виде карманов криволинейной формы по наружной и внутренней поверхностям.

Недостатком известной конструкции являются большие габариты по длине, сложность изготовления и ограниченные технологические возможности.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является установка для отделения жидкой фазы из материалов (патент №2486942, кл. B01D 33/27, опубл. 10.07.2013 г. Бюл. №19), содержащая смонтированный на основании наружный барабан, внутри которого закреплена винтовая вставка, загрузочное приспособление, разгрузочные приспособления для отвода фильтрата и сгущенной фракции и фильтр, смонтированы по меньшей мере из одной свернутой в цилиндрические витки, соединенные друг с другом по продольным кромкам, перфорированной полосы, согнутой по размещенным под углом к ее продольным кромкам линиям сгиба, с образованием по наружной и внутренней поверхностям направленных в одну сторону винтовых линий и винтовых поверхностей в виде перфорированных карманов многоугольной формы, расстояние между линиями сгиба равно длине каждого элемента многоугольника, при этом перфорированные карманы по внутренней поверхности могут отличаться от формы и размеров перфорированных карманов по наружной поверхности и по периметру барабана могут быть различными не только по размеру, но и по форме.

Недостатком известной конструкции являются большие габариты по длине и ограниченные технологические возможности.

Техническим решением задачи является сокращение габаритов по длине и расширение технологических возможностей агрегата.

Техническое решение достигается тем, что в вибрационном агрегате для обезвоживания сыпучих материалов, содержащем фильтр, загрузочное приспособление, разгрузочные приспособления для отвода фильтрата и сгущенной фракции, фильтр упруго установлен на основании с вибратором, смонтированным горизонтально внутри основания, и изготовлен пустотелым в виде квадрата, с образованием по ее внутреннему и наружному периметру многозаходных винтовых перфорированных поверхностей треугольной формы и однонаправленных многозаходных винтовых линий, и смонтирован из жестко соединенных поочередно друг с другом четырех пустотелых перфорированных секций, выполненных в виде пустотелого кругового перфорированного сектора, с четырьмя пустотелыми перфорированными прямолинейными секциями, причем, четыре перфорированные секции, выполненные в виде пустотелого кругового перфорированного сектора, смонтированы из перфорированных подсекций, каждая из которых изготовлена из перфорированной полосы, согнутой попеременно в разные стороны по прямым линиям в виде линий сгиба, расположенных на перфорированной полосе на равных расстояниях друг от друга и размещенных под углом к кромкам перфорированной полосы с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами, расположенными на перфорированной полосе попеременно и параллельно друг другу, и свернутой в перфорированное кольцо в виде перфорированных подсекций, а перфорированные подсекции соединены друг с другом свободными сторонами упомянутых четырехугольников с образованием пустотелого кругового перфорированного сектора, с многозаходными винтовыми перфорированными поверхностями треугольной формы и однонаправленными многозаходными винтовыми линиями, а четыре пустотелые перфорированные прямолинейные секции изготовлены по меньшей мере из одной перфорированной полосы, согнутой по прямым линиям, размещенным под углом к кромкам перфорированной полосы, с образованием одинаковых параллелограммов, расположенных на перфорированной полосе попеременно в противоположные стороны, при этом перфорированная полоса свернута в цилиндрические витки, соединенные друг с другом по продольным кромкам, с образованием по внутренней перфорированной поверхности винтовых ломаных карманов треугольной формы, а по наружной перфорированной поверхности - однонаправленных ломаных винтовых линий, причем разгрузочное приспособление выполнено в виде кольцевой юбки с разгрузочным отверстием для отвода фильтрата, прикрепленного к основанию под углом β к горизонту.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции вибрационного агрегата для обезвоживания сыпучих материалов.

Новизна обусловлена тем, что в результате монтажа вибратора горизонтально внутри платформы с фильтром увеличивается удельная плотность полной кинетической энергии (Е_п) в 1.3-1.5 раза, повышается производительность и изменяется траектория движения сыпучих материалов внутри фильтра, которым придается траектория движения в виде вертикального эллипса.

Новизна заключается в том, что фильтр выполнен пустотелым в виде квадрата с криволинейной винтовой перфорированной поверхностью по внутреннему периметру в виде карманов треугольной формы, что расширяет технологические возможности, при одних и тех же габаритах с фильтром, выполненным в виде тора, расширяются технологические возможности и увеличивается путь (длина) движения сыпучих материалов в квадратном рабочей фильтре, так как длина по периметру тора (окружности) диаметра D равна L₁=πD, а длина по периметру квадрата равна L₂=4D (L₂>L₁).

Новизна обусловлена также тем, что фильтр смонтирован из жестко соединенных поочередно друг с другом четырех перфорированных секций, выполненных в виде кругового перфорированного сектора с четырьмя прямолинейными секциями, что расширяет технологические возможности, и так как при одних и тех же габаритах с фильтром, выполненным в виде тора, расширяются технологические возможности и увеличивается путь (длина) движения сыпучих материалов в фильтре квадратной формы.

Новизна усматривается в том, что карманы фильтра выполнены по меньшей мере из одной перфорированной полосы, что упрощает изготовление и расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что карманы по периметру фильтра могут быть различными не только по форме, но и по размерам, что расширяет технологические возможности.

Новизна обусловлена тем, что фильтр выполнен пустотелым, в виде квадрата, с треугольной винтовой перфорированной поверхностью по внутреннему периметру в виде карманов треугольной формы, что обеспечивает не только интенсификацию взаимодействия сыпучих материалов друг с другом, но и повышение производительности обезвоживания, а также расширение технологических возможностей.

Новизна предложения заключается в том, что по внутренней поверхности фильтра образованы поверхности треугольной формы, которые по периметру могут быть различными не только по форме, но и по размерам, что обеспечивает изменение направления движения сыпучих материалов, в результате повышается интенсивность обезвоживания и расширяются технологические возможности.

Новизна обусловлена тем, что перфорированные секции, из которых собран фильтр, по периметру смонтированы из перфорированных полос с размеченными на них четырехугольниками, разными по площади и размерам, поэтому интенсивность обезвоживания материалов возрастает, расширяются технологические возможности.

Новизна предложения заключается также в том, что по всему периметру фильтра проходное сечение изменяется не только по форме, но и по площади, что обеспечивает попеременное сжатие и расширение потоков сыпучих материалов в каждом сечении фильтра, а значит повышение производительности обезвоживания и расширение технологических возможностей.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что четырехугольники перфорированных полос, из которых смонтированы перфорированные секции, разнонаклонены не только друг к другу, но и к оси симметрии фильтра, поэтому степень сжатия потоков сыпучих материалов возрастает, процесс обезвоживания интенсифицируется.

Новизна заключается также в том, что фильтр изготовлен из перфорированных секций и подсекций, перфорированные стенки которых разнонаклонены не только друг к другу, но и к направлению вращательного движения потоков частиц сыпучих материалов, движущихся под воздействием вибрации в плоскостях, перпендикулярных проходному сечению фильтра, что усложняет траектории их движения, увеличивает интенсивность обезвоживания и расширяет технологические возможности.

Новизна предложения заключается в том, что по внутренней поверхности фильтра образованы многозаходные перфорированные поверхности, которые по периметру могут быть различными не только по форме, но и по размерам, что обеспечивает изменение направления движения сыпучих материалов, в результате повышается производительность и расширяются технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что к основанию под углом β к горизонту прикреплено разгрузочное приспособление, выполненное в виде кольцевой юбки с разгрузочным отверстием для отвода фильтрата, что расширяет технологические возможности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен вибрационный агрегат для обезвоживания сыпучих материалов, общий вид; на фиг. 2 - фильтр в форме квадрата, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез по Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 - разрез по В-В на фиг. 2; на фиг. 6 - одна из четырех секций, выполненная в виде пустотелого кругового перфорированного сектора, вид сверху; на фиг. 7 - сечение Г-Г на фиг. 6; на фиг. 8 - перфорированная полоса с размеченными прямыми линиями сгиба и линиями обрезки кромок четырехугольников; на фиг. 9 - перфорированная полоса после обрезки кромок четырехугольников; на фиг. 10 - перфорированная полоса после обрезки кромок четырехугольников, согнутая по прямым линиям сгиба; на фиг. 11 - аксонометрическая проекция перфорированной полосы, свернутой в кольцо-подсекцию; на фиг. 12 - одна из четырех пустотелых прямолинейных перфорированных секций с карманами треугольной формы, общий вид; на фиг. 13 - разрез D-D на фиг. 12; на фиг. 14 - перфорированная полоса с размеченными линиями сгиба в виде прямых линий для карманов треугольной формы пустотелой прямолинейной перфорированной секции на фиг. 12; на фиг. 15 - перфорированная полоса, согнутая по прямым линиям с образованием карманов треугольной формы; на фиг. 16 - аксонометрическая проекция перфорированной полосы, изображенной на фиг. 15, свернутой в цилиндрический виток.

Вибрационный агрегат для обезвоживания сыпучих материалов (фиг. 1) содержит фильтр 1 прямоугольной формы в виде квадрата, установленный внутри основания 2, снабженного вибратором 3. Основание 2 смонтировано посредством пружин 4 на станине 5. Фильтр 1 снабжен загрузочным окном квадратной формы 6 (фиг. 2, фиг. 4) со стороной квадрата а×а и разгрузочного окна 7 для выгрузки твердой фазы материалов в виде окружности диаметра D (фиг. 2, фиг. 5), загрузочное приспособление не показано. Разгрузочное приспособление для отвода фильтрата - жидкой фазы материалов на фиг. 1 показано изготовленным в виде кольцевой юбки 8, прикрепленной под углом β к горизонту к основанию 2 с разгрузочным отверстием 9 для вывода жидкой фазы материала в емкость 10 для приема жидкой фазы. Внутри фильтра 1 между загрузочным окном 6 и разгрузочным окном 7 (фиг. 2) смонтирована перегородка 11.

Вибратор 3 смонтирован внутри платформы 2 горизонтально и поэтому обеспечивает движение сыпучих материалов внутри фильтра 1 под воздействием вибратора 3 по эллиптическим вертикальным траекториям.

Фильтр 1 выполнен в виде квадрата (фиг. 2) с треугольной винтовой перфорированной поверхностью по внутреннему периметру (фиг. 3) в виде карманов треугольной формы и смонтирован из жестко соединенных поочередно друг с другом четырех перфорированных секций 12, 13, 14, 15, выполненных в виде круговых перфорированных секторов с четырьмя прямолинейными перфорированными секциями 16, 17, 18, 19 (фиг. 2).

Перфорированные секции 12, 13, 14, 15 (например, на фиг. 6 показана секция 12) выполнены в виде пустотелого кругового перфорированного сектора и смонтированы из перфорированных подсекций 20 (одна из перфорированных подсекций 20 на фиг. 6 выделена сплошными утолщенными линиями), соединенных между собой известными методами, например сваркой, клейкой и т.п., с образованием по наружной и внутренней перфорированным поверхностям винтовых линий (на фиг. 6 одна из винтовых линий показана утолщенной линией 21-22-23-24-25-26-27-28-29-30-31-32-33-34-35-36-37) и винтовых перфорированных поверхностей треугольной формы (фиг. 7) в виде карманов треугольной формы по внутренней и наружной перфорированным поверхностям.

Каждая из перфорированных подсекций 20 изготовлена в виде кругового перфорированного сектора (фиг. 6, фиг. 7) и смонтирована из перфорированной полосы 38, на которой размечены прямоугольники 39, по диагоналям которых расположены линии сгиба 40 на равных расстояниях друг от друга, эти диагонали - линия сгиба перфорированной полосы 38 показана на фиг.8 утолщенной линией 40. На перфорированной полосе 38 размечены также линии обрезки 41 кромок перфорированной полосы 38, показанных на фиг. 8 штрихпунктирной линией с двумя точками. После разметки по линии обрезки кромок 41 участки перфорированной полосы 38 (на фиг. 8 эти участки перфорированной полосы 38 заштрихованы) отрезаются, и перфорированная полоса 38 приобретает вид, показанный на фиг.9, у которой линии сгиба 40 перфорированной полосы 38 разные по длине L₁, L₂, L₃, L₄, L₅, L₇, L₈, L₉, L₁₀, L₁₁, L₁₂, L₁₃, L₁₄, L₁₅, L₁₆. Перфорированная полоса 38 (фиг. 10) после обрезки кромок прямоугольников 39 по линии обрезки 41 сгибается попеременно в разные стороны по прямым линиям, размещенным под углом к кромкам перфорированной полосы 38 с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами, т.е. по диагоналям 40 квадратов, параллельных друг другу, и затем сворачивается в перфорированное кольцо 20, как показано на фиг. 11. Кромки 42 и 43 перфорированной полосы 38 после сворачивания в перфорированное кольцо 20 соединяются известными методами, например, сваркой, пайкой и т.д. с образованием подсекции 20 в виде кругового перфорированного сектора.

Таким образом, перфорированные секции 12, 13, 14, 15 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) выполнены по периметру в виде многозаходной винтовой перфорированной поверхности с винтовыми линиями по периметру (одна из винтовых линий показана фиг.6 утолщенной линией 21-22-23-24-25-26-27-28-29-30-31-32-33-34-35-36-37) и винтовыми канавками внутри перфорированных секций в виде карманов треугольной формы под углом к оси секций.

Перфорированные секции 12, 13, 14, 15 (фиг. 3, фиг. 3) пустотелые с образованием по их наружной и внутренней перфорированным поверхностям многозаходных винтовых перфорированных поверхностей треугольной формы, и однонаправленные многозаходные винтовые линии могут быть изготовлены и иным способом.

Четыре пустотелые прямолинейные перфорированные секции 16, 17, 18, 19 (фиг. 12, фиг. 13) с карманами треугольной формы, например перфорированная секция 16, изготовлены по крайней мере из одной перфорированной полосы 44, согнутой по прямым линиям 45, размещенным на равном расстоянии «L» друг от друга и под одинаковыми углами α к кромкам 45 перфорированной полосы 44 с образованием одинаковых параллелограммов 66 и 67, расположенных попеременно в противоположные стороны (фиг. 14, фиг. 15).

Перфорированная полоса 44 после сгиба по прямым линиям 65 свернута в цилиндрические витки (фиг. 16), соединенные друг с другом по продольным кромкам 45 (фиг. 16) известными методами, например сваркой. На фиг. 12 линии соединения продольных кромок витков перфорированной полосы 44 показаны штрихпунктирной линией с двумя точками 45, с образованием по наружной перфорированной поверхности однонаправленных ломаных винтовых линий, а по внутренней перфорированной поверхности карманов треугольной формы (на фиг. 12 одна из винтовых линий показана утолщенной линией 46-47-48-49-50-51-52-53-54-55-56-57) и винтовых перфорированных поверхностей (фиг. 13) треугольной формы в виде карманов внутренней перфорированной поверхности 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64.

Пустотелые прямолинейные перфорированные секции, например, 16, 17, 18, 19 с карманами треугольной формы жестко соединены поочередно с пустотелыми секциями 12, 13, 14, 15 с карманами треугольной формы (фиг. 2) по линиям стыковки I-I, II-II, III-III, IV-IV, V-V, VI-VI, VII-VII, VIII-VIII с образованием непрерывного пустотелого фильтра 1 в виде квадрата с карманами треугольной формы по его внутреннему периметру.

Вибрационный агрегат для обезвоживания сыпучих материалов работает следующим образом.

Возмущающая сила вибратора 3 через стенки основания 2 и фильтра 1 передается частицам материалов, находящимся внутри фильтра 1 и поступающим внутрь фильтра 1 непрерывным потоком через загрузочное приспособление (на чертеже не показано). Частицы материалов совершают вращательное движение по вертикальным эллиптическим траекториям, при котором и происходит процесс обезвоживания. При этом частицы материалов не только интенсивно взаимодействуют друг с другом, но и под воздействием вибрации совершают вращательное движение в плоскости, перпендикулярной проходному сечению фильтра 1. Так как по длине фильтра 1 размеры поперечного сечения, форма и расположение меняются, то усугубляется нарушаемость движения частиц материалов, которые, при этом, взаимодействуя с перфорированными стенками фильтра 1, перемещаются от загрузки к выгрузке. Наличие винтовых перфорированных поверхностей треугольной формы и винтовых линий по периметру фильтра 1 способствует не только усложнению траекторий движения частиц материалов, но и перемещению по проходному сечению фильтра 1 в сторону выгрузки. Устройство для разгрузки не показано на чертежах. При этом фильтрат - жидкая фаза выводится через перфорированные стенки фильтра 1 и с помощью юбки 8 посредством разгрузочного отверстия 9 выводятся в емкость 10 для приема жидкой фазы.

При движении частиц материалов по проходному сечению фильтра 1 из-за изменения проходного сечения по форме и размерам образуются попеременно зоны сжатия и разрежения в каждом сечении фильтра 1 по всему его объему, что тоже интенсифицирует процесс обезвоживания материалов и расширяет технологические возможности. Обезвоженный материал через разгрузочное окно 7 выводится с помощью разгрузочного приспособления (на чертежах не показано) за пределы вибрационного устройства для обезвоживания сыпучих материалов.

Технико-экономические преимущества вибрационного агрегата для обезвоживания сыпучих материалов возникают за счет выполнения фильтра в виде квадрата, расширение технологических возможностей за счет увеличения производительности и пути (длины) движения сыпучих материалов в фильтре, перфорированная поверхность которого снабжена однонаправленными винтовыми линиями и винтовыми перфорированными поверхностями в виде карманов треугольной формы, которые и обеспечивают изменение направления движения потоков сыпучих материалов и расширение технологических возможностей, а также сокращение габаритов по длине.

Технико-экономические преимущества возникают за счет формы траектории движения сыпучих материалов в виде вертикального эллипса, что обеспечивает увеличение удельной плотности полной кинетической энергии (Е_п) в 1.3.-1.5 раза и повышает производительность, путем монтажа вибратора горизонтально внутри основания с фильтром, что повышает производительность и расширяет технологические возможности.

Изобретение относится, например, к сельскому хозяйству, в частности к оборудованию для разделения отходов кормооткормочных комплексов на жидкие и твердые фазы, пригодные для транспортировки на поля в качестве удобрений в жидком или твердом состоянии, для обезвоживания сырья при производстве пектина, отделения жидкой фазы из сыпучих материалов, при сушке материалов. Вибрационный агрегат содержит фильтр, загрузочное приспособление, разгрузочные приспособления. Фильтр упруго установлен на основании с вибратором, изготовлен пустотелым в виде квадрата с образованием по его внутреннему и наружному периметру многозаходных винтовых перфорированных поверхностей треугольной формы и однонаправленных многозаходных винтовых линий и смонтирован из жестко соединенных поочередно друг с другом четырех пустотелых перфорированных секций, выполненных в виде пустотелого кругового перфорированного сектора, с четырьмя пустотелыми перфорированными прямолинейными секциями. Четыре перфорированные секции смонтированы из перфорированных подсекций, каждая из которых изготовлена из перфорированной полосы, согнутой попеременно в разные стороны по прямым линиям в виде линий сгиба, расположенных на перфорированной полосе на равных расстояниях друг от друга и размещенных под углом к кромкам перфорированной полосы с образованием разных по размерам четырехугольников. Перфорированные подсекции соединены друг с другом свободными сторонами четырехугольников с образованием пустотелого кругового перфорированного сектора. Четыре пустотелые перфорированные прямолинейные секции изготовлены по меньшей мере из одной перфорированной полосы, согнутой по прямым линиям, с образованием одинаковых параллелограммов, расположенных на перфорированной полосе попеременно в противоположные стороны. Перфорированная полоса свернута в цилиндрические витки, соединенные друг с другом по продольным кромкам, с образованием по внутренней перфорированной поверхности винтовых ломаных карманов треугольной формы, а по наружной перфорированной поверхности - однонаправленных ломаных винтовых линий. Технический результат: сокращение габаритов по длине, расширение технологических возможностей агрегата. 16 ил.

Вибрационный агрегат для обезвоживания сыпучих материалов, содержащий фильтр, загрузочное приспособление, разгрузочные приспособления для отвода фильтрата и сгущенной фракции, отличающийся тем, что фильтр упруго установлен на основании с вибратором, смонтированным горизонтально внутри основания, и изготовлен пустотелым в виде квадрата с образованием по его внутреннему и наружному периметру многозаходных винтовых перфорированных поверхностей треугольной формы и однонаправленных многозаходных винтовых линий, и смонтирован из жестко соединенных поочередно друг с другом четырех пустотелых перфорированных секций, выполненных в виде пустотелого кругового перфорированного сектора, с четырьмя пустотелыми перфорированными прямолинейными секциями, причем четыре перфорированные секции, выполненные в виде пустотелого кругового перфорированного сектора, смонтированы из перфорированных подсекций, каждая из которых изготовлена из перфорированной полосы, согнутой попеременно в разные стороны по прямым линиям в виде линий сгиба, расположенных на перфорированной полосе на равных расстояниях друг от друга и размещенных под углом к кромкам перфорированной полосы с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами, расположенными на перфорированной полосе попеременно и параллельно друг другу, и свернутой в перфорированное кольцо в виде перфорированных подсекций, а перфорированные подсекции соединены друг с другом свободными сторонами упомянутых четырехугольников с образованием пустотелого кругового перфорированного сектора, с многозаходными винтовыми перфорированными поверхностями треугольной формы и однонаправленными многозаходными винтовыми линиями, а четыре пустотелые перфорированные прямолинейные секции изготовлены по меньшей мере из одной перфорированной полосы, согнутой по прямым линиям, размещенным под углом к кромкам перфорированной полосы, с образованием одинаковых параллелограммов, расположенных на перфорированной полосе попеременно в противоположные стороны, при этом перфорированная полоса свернута в цилиндрические витки, соединенные друг с другом по продольным кромкам, с образованием по внутренней перфорированной поверхности винтовых ломаных карманов треугольной формы, а по наружной перфорированной поверхности - однонаправленных ломаных винтовых линий, причем разгрузочное приспособление выполнено в виде кольцевой юбки с разгрузочным отверстием для отвода фильтрата, прикрепленной к основанию под углом β к горизонту.