Установка для разделения отходов откормочного комплекса Российский патент 2019 года по МПК B01D33/27 A01C3/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к оборудованию для разделения отходов откормочных комплексов на сгущенные и жидкие фракции, а также утилизации биогаза; к пищевой промышленности, например для обезвоживания сырья при производстве пектина, отделения жидкой фазы из сыпучих материалов, при сушке материалов.

Известен станок для выделения жидкой фракции из материалов (патент №2549408, кл. B01D 33/27, опубл. 27.04.2015, бюл. №12) содержащий корпус, средство для загрузки, фильтр, привод, разгрузочные приспособления для отвода сгущенной и жидкой фракции. Фильтр выполнен в виде установленного наклонно, под углом относительно горизонтальной оси вращения перфорированного цилиндра с плоскими перфорированными торцевыми стенками эллиптической формы, размещенными под различными углами β и ψ к оси вращения и друг к другу под углом ϕ. Оси больших диаметров эллипсов стенок параллельны или повернуты по оси вращения фильтра относительно друг друга. По длине фильтра, по его оси вращения смонтирована коническая пружина с плоским сечением витков таким образом, что малый диаметр конической пружины размещен внутри загрузочной цапфы, а большой диаметр конической пружины смонтирован у разгрузочной цапфы. Пружина оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия.

Недостатками известной конструкции являются ограниченные технологические возможности, недостаточная производительность и эффективность, качество выделения жидкой фазы из материалов и значительное выделение биогаза, что ухудшает экологическую обстановку на близлежащей территории.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является машина для обезвоживания навоза (патент №2546200, кл. А01С 3/00, опубл. 10.04.2015, бюл. №10), содержащая корпус, средство для загрузки, фильтр, привод, разгрузочное приспособление для отвода сгущенной фракции, разгрузочное приспособление для отвода фильтрата. Фильтр с перфорированными стенками по периметру выполнен коническим, ось которого составляет с осью его вращения острый угол, а торцевые щеки фильтра выполнены перфорированными эллиптической формы, причем большие диаметры эллипсов торцевых щек повернуты по оси конической поверхности относительно друг друга на угол 0°-360° и смонтированы под острым углом 10°-90° не только одна к другой, но и под разными углами к оси вращения фильтра, при этом по всей длине фильтра смонтирована пружина конической формы с плоским сечением витков и с направлением витков, совпадающим с направлением вращения фильтра, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия.

Недостатками известной конструкции являются ограниченные технологические возможности, недостаточная производительность и эффективность, качество обезвоживания навоза и значительное выделение биогаза, что ухудшает экологическую обстановку на близлежащей территории.

Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей разделения отходов откормочного комплекса на жидкие и сгущенные фракции, повышение производительности, эффективности и качества разделения отходов, улучшение экологической обстановки путем утилизация биогаза (метана и водорода) для дальнейшей его переработки.

Поставленная задача достигается тем, что в установке для разделения отходов откормочного комплекса содержащей корпус, средство для загрузки, фильтр, привод, разгрузочное приспособление для отвода сгущенной фракции, разгрузочное приспособление для отвода фильтрата, перфорированный фильтр установлен под острым углом к оси вращения и выполнен в виде многогранной перфорированной пирамиды с плоскими перфорированными гранями по ее периметру и с плоскими торцевыми перфорированными щеками многоугольной формы, смонтированными под острым углом 5°-85° одна к другой и под разными углами к оси вращения фильтра, при этом повернутыми относительно друг друга на угол 0°-360°, а корпус снабжен сверху вытяжкой для утилизации биогаза, снизу - склизом для отвода фильтрата за пределы вибрирующего корпуса, который вместе с перфорированным фильтром, загрузочной и разгрузочной цапфами закреплен на раме, упруго смонтированной на основании, при этом фильтр снабжен цапфами и по всей длине внутри фильтра и двух цапф установлена цилиндрическая пружина растяжения с квадратным сечением витков для перемещения отходов от загрузки к выгрузке и вывода сгущенной фракции за пределы вибрирующего корпуса в емкость, причем в загрузочную цапфу вмонтирован трубопровод подачи теплого воздуха, для придания движения отходам в загрузочной цапфе от средства для загрузки к фильтру.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции установки для разделения отходов откормочного комплекса.

Новизна заключается в том, что перфорированный фильтр установлен под острым углом к оси его вращения и выполнен в виде многогранной перфорированной пирамиды с плоскими перфорированными гранями по ее периметру и с плоскими торцевыми перфорированными щеками многоугольной формы, смонтированными под острым углом 5°-85° одна к другой и под разными углами к оси вращения фильтра, при этом повернутыми относительно друг друга на угол 0°-360°, а корпус снабжен сверху вытяжкой для утилизации биогаза, а снизу - склизом для вывода фильтрата за пределы вибрирующего корпуса, который вместе с перфорированным фильтром и загрузочной, разгрузочной цапфами закреплены на раме, упруго смонтированной на основании, при этом фильтр снабжен цапфами и по всей длине внутри фильтра и двух цапф для перемещения отходов от загрузки к выгрузке смонтирована цилиндрическая пружина растяжения с квадратным сечением витков, что создает колебания за счет дисбаланса массы самого перфорированного ротора, имеющего ось вращения, которая не совпадает с его осью и загруженных в него масс отходов откормочного комплекса. Такое техническое решение придает и обеспечивает одновременное воздействие этих колебаний на отходы откормочного комплекса в трех взаимно перпендикулярных направлениях, усиливает влияние колебаний всей конструкции установки на процесс разделения отходов на жидкие и твердые фракции, повышает интенсивность выделения биогаза, что расширяет технологические возможности, повышает производительность, эффективность и качество разделения отходов, улучшает экологическую обстановку путем утилизации биогаза (метана и водорода) для дальнейшей его переработки.

Новизна заключается также в том, что фильтр снабжен цапфами и по всей длине фильтра и двух цапф для перемещения отходов от загрузки к выгрузке смонтирована цилиндрическая пружина растяжения с квадратным сечением витков, что расширяет технологические возможности разделения отходов откормочного комплекса на жидкие и твердые фракции, повышает производительность, эффективность и качество разделения отходов, а также интенсивность выделения биогаза из отходов откормочного комплекса.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление перфорированного фильтра расширяет технологические возможности, повышает производительность, эффективность и качество разделения отходов.

Новизна заключается в том, что совместное влияние вращательного движения перфорированного фильтра и движущихся внутри него отходов и совмещение с этим движением колебаний рамы с закрепленным на ней корпусом с перфорированным фильтром, придает отходам откормочного комплекса сложное пространственное движение, что повышает производительность, эффективность и качество разделения отходов, а также интенсивность выделения биогаза из отходов откормочного комплекса.

Новизна заключается в том, что центры симметрии внутренней поверхности перфорированного фильтра в каждом элементе поперечного сечения по его длине, смещены относительно оси вращения, что нарушает не только стационарность движения частиц отходов откормочного комплекса, расширяет технологические возможности, но и способствует созданию эксцентриситета и возбуждению колебаний перфорированного фильтра совместно с корпусом и рамой.

Новизна заключается в том, что в результате выполнения перфорированного фильтра в виде установленной наклонно относительно горизонтальной оси перфорированной пирамиды с торцевыми перфорированными стенками, с размещенными под различными углами не только к горизонтальной оси вращения, но и друг к другу, нарушается стационарность движения частиц отходов откормочного комплекса, которые совершают сложное пространственное движение в вертикальной плоскости - по эллиптическим траекториям, так как по периметру перфорированный фильтр выполнен в виде наклонной пирамиды, а в горизонтальной плоскости - возвратно-поступательное, что повышает производительность, эффективность и качество разделения отходов, а также интенсивность выделения биогаза из отходов откормочного комплекса.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что фильтр по всей длине имеет переменное не только поперечное, но и продольное сечение, что интенсифицирует процесс разделения отходов откормочного комплекса на жидкие и твердые фракции.

Новизна заключается также в том что корпус снабжен сверху вытяжкой для утилизации биогаза, снизу - склизом для вывода фильтрата за пределы вибрирующего корпуса, и в загрузочную цапфу вмонтирован трубопровод для перемещения отходов внутри нее от средства для загрузки к фильтру, что не только улучшает экологическую обстановку на прилегающей территории, но и обеспечивает утилизацию биогаза (метана и водорода) для дальнейшей его переработки и получения дополнительной экономической выгоды путем реализации этого продукта.

Новизна усматривается также в том, что поверхность по периметру фильтра выполнена многогранной и конической, ось которой составляет с осью ее вращения острый угол, и поэтому положение центров симметрии фильтра в виде эллипсов в процессе его вращения подвижно, что увеличивает энергоемкость взаимодействия потоков отходов откормочного комплекса, повышает производительность, эффективность и качество разделения отходов, а также интенсивность выделения биогаза из отходов откормочного комплекса.

Новизна заключается также в том, что плоские торцевые перфорированные щеки многоугольной формы, смонтированы под острым углом 5°-85° одна к другой и под разными углами к оси вращения фильтра, а также повернуты относительно друг друга на угол 0°-360°, что нарушает стационарность движения потоков отходов откормочного комплекса, поэтому размеры и место активного их взаимодействия заметно меняются за время одного оборота фильтра, что обеспечивает не только самоочистку отверстий многогранной конической поверхности фильтра и торцевых щек, но и расширяет технологические возможности и повышает производительность.

Новизна усматривается также в том, что расположение многогранных торцевых щек под острым углом к оси вращения многогранной конической поверхности фильтра обеспечивает не только разность давления на частицы отходов откормочного комплекса внутри фильтра, но и перемещение их от загрузки к выгрузке.

Новизна заключается также в том, что такое конструктивное оформление фильтра создает дебаланс во вращающемся перфорированном фильтре, что придает ему и корпусу низкочастотные колебания, которые не только интенсифицируют процесс разделения отходов откормочного комплекса, но и обеспечивают надежность перемещения фильтрата по склизу и выводу его за пределы вибрирующего корпуса.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена установка для разделения отходов откормочного комплекса, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - перфорированный фильтр с цапфами и смонтированной внутри пружиной растяжения с квадратным сечением витков; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - наглядное изображение перфорированного фильтра с загрузочной и разгрузочной цапфами.

Установка для разделения отходов откормочного комплекса (фиг. 1, фиг. 2) содержит корпус 1 и смонтированный в нем полый перфорированный фильтр 2 с двумя цапфами 3 и 4 установленный с возможностью вращения (привод на чертеже не показан). Установка снабжена средством для загрузки 5. Корпус 1 снабжен сверху вытяжкой 6 для утилизации биогаза и снизу склизом 7 - для вывода фильтрата за пределы вибрирующего корпуса 1, который вместе с перфорированным фильтром 2 и цапфами 3 и 4 закреплен на раме 8, упруго смонтированной на основании 9, при этом внутри фильтра 2 и цапф 3 и 4 по всей их длине, смонтирована цилиндрическая пружина растяжения 10 с квадратным сечением витков для перемещения отходов откормочного комплекса от загрузки к выгрузке. Рама 8 прямоугольной формы упруго смонтирована на основании 9 с помощью четырех упругих элементов 11. Перфорированный фильтр 2 выполнен с возможностью вращения в опорах 12 и 13, которые закреплены на раме 8. В корпусе 1, над склизом 7 выполнено прямоугольное отверстие 14 для выгрузки фильтрата за пределы корпуса 1 в емкость 15. Установка снабжена емкостью 16 для приема твердой фракции. Направление витков пружины 10 совпадает с направлением вращения перфорированного фильтра 2.

Перфорированный фильтр 2 (фиг. 3, фиг. 4) установлен под острым углом а к оси его вращения и выполнен в виде многогранной перфорированной пирамиды с плоскими перфорированными гранями по ее периметру и с плоскими торцевыми перфорированными щеками многоугольной формы 17 и 18, смонтированными под острым углом β=5°-85° одна к другой и под разными углами к оси вращения фильтра 2, при этом повернутыми относительно друг друга на угол ϕ=0°-360° (фиг. 5),

На фиг. 5 оси i₁-i₁ и i₂-i₂ торцевых перфорированных щек многоугольной формы 17 и 18 тождественны и повернуты по оси вращения перфорированного фильтра друг относительно друга на угол ϕ, при этом . Для обеспечения продольного перемещения отходов внутри перфорированного фильтра 2 смонтирована цилиндрическая пружина 10 с квадратным сечением витков, с направлением витков, совпадающими с направлением вращения перфорированного фильтра 2. Пружина 10 оборудована устройством для изменения шага витков путем растяжения или сжатия (на чертежах не показано). Регулировка величины шага витков пружины 10 может производиться в процессе работы установки.

Такое конструктивное оформление перфорированного фильтра 2 создает дебаланс, что придает ему и корпусу 1 низкочастотные колебания, которые не только интенсифицируют процесс разделения отходов откормочного комплекса на жидкие и сгущенные фракции, но и обеспечивают надежность перемещения сгущенных фракций внутри фильтра 2, цапф 3, 4, а также движение фильтрата по склизу 7, и вывод их за пределы установки. Для обеспечения бесперебойного и устойчивого перемещения отходов от средства для загрузки 5 по загрузочной цапфе 3 в фильтр 2 в загрузочную цапфу 3 вмонтирован трубопровод 19 для подачи теплого воздуха.

Установка для разделения отходов откормочного комплекса на жидкие и твердые фракции работает следующим образом.

Отходы откормочного комплекса поступают через средство для загрузки 5 и цапфу 3 во вращающийся перфорированный фильтр 2, где они совершают движение по различным эллиптическим траекториям, размеры которых меняются по длине перфорированного фильтра 2 в каждом поперечном сечении из-за созданного дебаланса вибрирующего корпуса 1 всей установки, при этом частицы отходов совершают сложное пространственное движение в вертикальной плоскости - по эллиптическим траекториям. А так как перфорированный фильтр 2 выполнен в виде многогранной перфорированной пирамиды с плоскими перфорированными гранями по ее периметру и с плоскими торцевыми перфорированными щеками многоугольной формы, смонтированными под острым углом 5°-85° одна к другой и под разными углами к оси вращения фильтра, при этом повернутыми относительно друг друга на угол 0°-360°, то частицы отходов совершают в горизонтальной плоскости - возвратно-поступательное движение. В результате, поток движущихся частиц отходов не стационарен, а размеры и расположение активного движения потоков отходов заметно меняются за время одного оборота перфорированного фильтра 2. Поэтому в результате нарушения упорядоченности процесса движения частиц потоков отходов, движение их становится более активным, ликвидируется зона малоподвижности, возрастает энергоемкость соударений частиц отходов между собой и со стенками по периметру перфорированного фильтра 2, а также с торцевыми перфорированными щеками 17 и 18, что обеспечивает очистку их перфорированных поверхностей, расширяет технологические возможности разделения отходов откормочного комплекса на жидкие и сгущенные фракции, повышает производительность, эффективность и качество разделения отходов, улучшает экологическую обстановку путем утилизация биогаза (метана и водорода) для дальнейшей его переработки.

Процесс не стационарности движения частиц отходов усугубляется расположением торцевых многоугольных перфорированных щек 17 и 18, что существенно меняет направление движения частиц отходов вдоль оси вращения перфорированного фильтра 2 и создает зоны различного давления торцевых перфорированных щек 17 и 18 на частицы отходов и интенсифицирует процесс их разделения. Поэтому частицы отходов имеют возможность под воздействием геометрического уклона многогранного перфорированного фильтра 2 и разности давления торцевых перфорированных щек многогранной формы 17 и 18, расположенных под углом друг к другу и к оси вращения перфорированного фильтра 2, не только двигаться по сложным траекториям, но и перемещаться в осевом направлении, создавая при этом турбулентные потоки. В результате такой интенсификации движения потоки частиц отходов разделяются на фракции. Жидкая фракция в виде фильтрата выводится за пределы перфорированной поверхности фильтра 2, стекает по стенкам корпуса 1 и попадает на наклонный склиз 7 корпуса 1, затем выводится через отверстие 14 в емкость 13. Частицы сгущенной фракции через втулку 4, с помощью пружины 10, выводятся за пределы вибрирующих корпуса 1 и перфорированного фильтра 2, в емкость 16 для приема твердой фракции. Процесс движения частиц отходов, которые поднимаются вверх и падают вниз, непрерывен. Поскольку внутренние перфорированные стенки фильтра 2 расположены под углом не только друг к другу, но и к его оси вращения, то в каждой порции отходов, каждая частица отходов перемещается по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс разделения отходов, расширяет технологические возможности разделения отходов откормочного комплекса на жидкие и сгущенные фракции. С помощью вытяжки 6 и трубопровода 19, подающего теплый воздух внутрь цапфы для придания движения отходам в загрузочной цапфе 3 от средства для загрузки 5 к фильтру 2, биогаз, который интенсивно выделяется при разделения на фракции отходов в фильтре 2, утилизируется и передается для дальнейшей переработки.

Процесс разделения отходов также интенсифицируется смонтированной внутри перфорированного фильтра 2 пружиной 10 с квадратным сечением витков и с направлением витков, совпадающим с направлением вращения перфорированного фильтра 2, которая и обеспечивает дополнительное продольное перемещение частиц отходов от загрузки к выгрузке.

Такое конструктивное оформление перфорированного фильтра 2 создает дебаланс, что придает перфорированному фильтру 2 и корпусу 1 низкочастотные колебания, которые не только интенсифицируют процесс разделения отходов на жидкие и сгущенные фракции, но и обеспечивают надежность перемещения жидкой фракции в виде фильтрата по склизу 7 корпуса 1 и его вывод за пределы устройства.

Технико-экономические преимущества обеспечиваются за счет расширения технологических возможностей разделения отходов откормочного комплекса на жидкие и сгущенные фракции, повышения производительности, эффективности и качества разделения отходов, улучшения экологической обстановки путем утилизация биогаза (метана и водорода) для дальнейшей его переработки и реализации, а также за счет создания дебаланса во вращающемся перфорированном фильтре, что придает ему и корпусу низкочастотные колебания, которые не только интенсифицируют процесс разделения отходов, но и обеспечивают надежность транспортировки отходов и их фракций от загрузки к выгрузке.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к оборудованию для разделения отходов откормочных комплексов на жидкие и сгущенные фракции; к пищевой промышленности, например для обезвоживания сырья при производстве пектина, отделения жидкой фазы из сыпучих материалов, при сушке материалов. Установка для разделения отходов откормочного комплекса содержит корпус, средство для загрузки, фильтр, привод, разгрузочное приспособление для отвода сгущенной фракции, разгрузочное приспособление для отвода фильтрата. Перфорированный фильтр установлен под острым углом к оси вращения и выполнен в виде многогранной перфорированной пирамиды с плоскими перфорированными гранями по ее периметру и с плоскими торцевыми перфорированными щеками многоугольной формы, смонтированными под острым углом 5-85° одна к другой и под разными углами к оси вращения фильтра, при этом повернутыми относительно друг друга на угол 0-360°, а корпус снабжен сверху вытяжкой для утилизации биогаза, снизу - склизом для отвода фильтрата за пределы вибрирующего корпуса, который вместе с перфорированным фильтром, загрузочной и разгрузочной цапфами закреплен на раме, упруго смонтированной на основании, при этом фильтр снабжен цапфами и по всей длине внутри фильтра и двух цапф установлена цилиндрическая пружина растяжения с квадратным сечением витков для перемещения отходов от загрузки к выгрузке и вывода сгущенной фракции за пределы вибрирующего корпуса в емкость, причем в загрузочную цапфу вмонтирован трубопровод подачи теплого воздуха для придания движения отходам в загрузочной цапфе от средства для загрузки к фильтру. Изобретение обеспечивает расширение технологических возможностей разделения отходов откормочного комплекса на жидкие и сгущенные фракции, повышение производительности, эффективности и качества разделения отходов. 5 ил.

Установка для разделения отходов откормочного комплекса, содержащая корпус, средство для загрузки, фильтр, привод, разгрузочное приспособление для отвода сгущенной фракции, разгрузочное приспособление для отвода фильтрата, отличающаяся тем, что перфорированный фильтр установлен под острым углом к оси вращения и выполнен в виде многогранной перфорированной пирамиды с плоскими перфорированными гранями по ее периметру и с плоскими торцевыми перфорированными щеками многоугольной формы, смонтированными под острым углом 5-85° одна к другой и под разными углами к оси вращения фильтра, при этом повернутыми относительно друг друга на угол 0-360°, а корпус снабжен сверху вытяжкой для утилизации биогаза, снизу - склизом для отвода фильтрата за пределы вибрирующего корпуса, который вместе с перфорированным фильтром, загрузочной и разгрузочной цапфами закреплен на раме, упруго смонтированной на основании, при этом фильтр снабжен цапфами и по всей длине внутри фильтра и двух цапф установлена цилиндрическая пружина растяжения с квадратным сечением витков для перемещения отходов от загрузки к выгрузке и вывода сгущенной фракции за пределы вибрирующего корпуса в емкость, причем в загрузочную цапфу вмонтирован трубопровод подачи теплого воздуха для придания движения отходам в загрузочной цапфе от средства для загрузки к фильтру.