RU2566430C1

RU2566430C1 - Plant for separation of liquid phase from materials

Info

Publication number: RU2566430C1
Application number: RU2014139318/05A
Authority: RU
Inventors: Алексей Юрьевич Марченко; Георгий Васильевич Серга
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2015-10-27

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: plant for separation of liquid phase from materials comprises a housing in which the screw guides, a filter, a loading device, devices for discharging the filtrate and the thickened fraction are mounted. The filter is made to form along the perimeter of a multi-thread screw perforated surface and four broken helices directed towards each other of the main direction and two broken helices of the opposite direction, and also inner four broken helical grooves of the main direction and two broken helical grooves of the opposite direction, is mounted of sections each of which is made up of rectangular perforated base and two side perforated faces in the form of two isosceles perforated triangles attached with their bases at an angle of 90º to the large sides of the rectangular perforated base. The length of the smaller side of the rectangular perforated base is equal to the length of each of the four lateral sides of the isosceles perforated triangles.

EFFECT: expanding of technological capabilities and improvement of productivity.

11 dwg

Description

Изобретение относится 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, к пищевой промышленности, например для обезвоживания сырья при производстве пектина, отделения жидкой фазы из сыпучих материалов, при сушке материалов.The invention relates to agriculture, in particular to equipment for separating the waste of feeding and feeding complexes into liquid and solid phases suitable for transportation to fields as fertilizers in liquid or solid state, to the food industry, for example, for dehydration of raw materials in the production of pectin, separation of the liquid phase from bulk materials, when drying materials.

Известен инерционный сгуститель (а.с. №1389815, кл. В01D 33/02, 1988 г.), включающий корпус с установленным в нем цилиндрическим фильтром, входной патрубок, винтовую вставку и патрубки для отвода фильтрата и сгущенной фракции.Known inertial thickener (AS No. 1389815, class B01D 33/02, 1988), comprising a housing with a cylindrical filter installed in it, an inlet pipe, a screw insert and pipes for draining the filtrate and condensed fraction.

Недостатком известной конструкции является малая производительность и ограниченные технологические возможности.A disadvantage of the known design is low productivity and limited technological capabilities.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является установка для выделения жидкой фазы из материалов (патент РФ №2375099, кл. B01D 33/27, 2009 г.), содержащая корпус, внутри которого закреплены винтовые направляющие, фильтр, загрузочное устройство, устройство для отвода фильтрата и сгущенной фракции.Closest to the proposed invention is a device for separating a liquid phase from materials (RF patent No. 2375099, class B01D 33/27, 2009), comprising a housing inside which screw guides, a filter, a loading device, a filtrate discharge device and condensed fraction.

Недостатком известной конструкции является недостаточная производительность и ограниченные технологические возможности.A disadvantage of the known design is the lack of performance and limited technological capabilities.

Техническим решением задачи является повышение производительности и расширение технологических возможностей устройства.The technical solution to the problem is to increase productivity and expand the technological capabilities of the device.

Поставленная задача достигается тем, что в установке для выделения жидкой фазы из материалов, включающей корпус, внутри которого закреплены винтовые направляющие, фильтр, загрузочное устройство, устройства для отвода фильтрата и сгущенной фракции, фильтр изготовлен с образованием по периметру фильтра многозаходной винтовой перфорированной поверхности и направленных навстречу друг другу четырех ломанных винтовых линий основного направления и двух ломанных винтовых линий противоположного направления, а также внутренних четырех ломанных винтовых канавок основного направления и двух ломанных винтовых канавок противоположного направления, смонтирован из секций, каждая из которых собрана из прямоугольного перфорированного основания и двух боковых перфорированных граней в виде двух равнобедренных перфорированных треугольников, прикрепленных своими основаниями под углом 90° к большим сторонам прямоугольного перфорированного основания, при этом длина меньшей стороны прямоугольного перфорированного основания равна длине каждой из четырех боковых сторон равнобедренных перфорированных треугольников.This object is achieved by the fact that in the installation for separating the liquid phase from materials, including a housing, inside which screw guides, a filter, a loading device, devices for removing the filtrate and thickened fraction are fixed, the filter is made with the formation of a multi-screw perforated surface around the filter and directed towards each other four broken helical lines of the main direction and two broken helical lines of the opposite direction, as well as internal four crowbars screw grooves of the main direction and two broken screw grooves of the opposite direction, mounted from sections, each of which is assembled from a rectangular perforated base and two side perforated faces in the form of two isosceles perforated triangles attached with their bases at an angle of 90 ° to the large sides of the rectangular perforated base the length of the smaller side of the rectangular perforated base is equal to the length of each of the four sides of the isosceles perforated triangles.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции установки для выделения жидкой фазы из материалов.According to the patent literature not found a technical solution similar to the claimed, which allows to judge about the inventive step of the proposed design of the installation for the separation of the liquid phase from materials.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что фильтр выполнен из секций, каждая из которых собрана из прямоугольного перфорированного основания и двух боковых перфорированных граней в виде двух равнобедренных перфорированных треугольников, а именно в виде полукуба, соединенных между собой определенным образом в виде пустотелой многозаходной винтовой перфорированной поверхности. Секции фильтра при вращении фильтра захватывают как ковши в виде полукубов порции материала и сообщают им дополнительное каскадное перемещение, что обеспечивает возрастание интенсивности взаимодействия друг с другом и со стенками фильтра, энергоемкость и частоты взаимодействия частиц материала, расширяет технологические возможности, повышает производительность выделения жидкой фазы из материалов.The novelty of the invention lies in the fact that the filter is made of sections, each of which is assembled from a rectangular perforated base and two lateral perforated faces in the form of two isosceles perforated triangles, namely, in the form of a half-cube, interconnected in a certain way in the form of a hollow multi-screw perforated surface. When the filter rotates, sections of the filter capture portions of material as buckets in the form of half-cubes and give them additional cascade movement, which ensures an increase in the intensity of interaction with each other and with the filter walls, the energy intensity and frequency of interaction of material particles, expands technological capabilities, and increases the productivity of liquid phase separation from materials.

Новизна усматривается в том, что поскольку шаг винтовых ломанных линий основного направления в два раза больше шага винтовых ломанных линий противоположного направления, то наряду с интенсификацией процесса взаимодействия частиц материала, увеличения энергоемкости и частоты взаимодействия частиц материала, обеспечивается их перемещение от загрузки к выгрузке, что повышает производительность, расширяет технологические возможности.The novelty is seen in the fact that since the pitch of helical broken lines of the main direction is twice as large as the pitch of helical broken lines of the opposite direction, along with the intensification of the process of interaction of material particles, increasing the energy intensity and frequency of interaction of material particles, their movement from loading to unloading is ensured, which increases productivity, expands technological capabilities.

Новизна обусловлена также тем, что так как количество заходов винтовых ломанных линий основного направления в два раза больше, чем количество винтовых ломанных линий противоположного направления, то обеспечивается не только интенсификация взаимодействия частиц материалов друг с другом и со стенками фильтра, энергоемкости и частоты взаимодействия частиц материла, но и их транспортировка от загрузки к выгрузке.The novelty is also due to the fact that since the number of visits of helical broken lines of the main direction is two times greater than the number of helical broken lines of the opposite direction, not only is the intensification of the interaction of material particles with each other and with the walls of the filter, energy intensity and frequency of interaction of material particles , but also their transportation from loading to unloading.

Новизна заключается также в том, что центры симметрии каждого поперечного сечения фильтра по его длине смещены относительно не только друг друга, но и относительно оси вращения фильтра, что обеспечивает значительное увеличение энергоемкости, интенсивности и частоты взаимодействия частиц материала и расширяет технологические возможности.The novelty also lies in the fact that the centers of symmetry of each cross-section of the filter along its length are displaced not only relative to each other, but also relative to the axis of rotation of the filter, which provides a significant increase in the energy intensity, intensity and frequency of interaction of material particles and expands technological capabilities.

Новизна обусловлена также тем, что элементы, из которых собраны секции фильтра разные по площади, размерам и конфигурации, взаимодействуют с движущимися внутри фильтра материалом, направлены друг к другу под некоторыми углами, и поэтому направляют этот материал под разными углами, что увеличивает энергоемкость и частоты взаимодействия частиц материала друг с другом и со стенками фильтра и расширяет технологические возможности.The novelty is also due to the fact that the elements from which the filter sections are assembled different in area, size and configuration interact with the material moving inside the filter, are directed to each other at certain angles, and therefore direct this material at different angles, which increases energy consumption and frequencies the interaction of material particles with each other and with the walls of the filter and expands technological capabilities.

Новизна заключается также в том, что по длине фильтра изменяются не только размеры проходного сечения фильтра, но и форма проходного сечения фильтра, что обеспечивает попеременное сжатие и расширение потоков материала, повышает производительность выделения жидкой фазы из материалов, расширяет технологические возможности.The novelty also lies in the fact that along the length of the filter not only the dimensions of the filter cross-section are changed, but also the shape of the filter cross-section, which provides alternate compression and expansion of material flows, increases the productivity of the separation of the liquid phase from the materials, and extends the technological capabilities.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 схематично изображена установка для выделения жидкой фазы из материалов, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 изображена часть перфорированного фильтра, общий вид; на фиг. 4 - фильтр, вид сверху фиг. 3; фиг. 5 - фильтр, аксонометрическая проекция; фиг. 6 - схема сборки фильтра из секций, аксонометрическая проекция; фиг. 7 - секция фильтра, аксонометрическая проекция; фиг. 8 - сечение Б-Б на фиг. 3; фиг. 9 - сечение В-В на фиг. 3; фиг. 10 - сечение Г-Г на фиг. 3; на фиг. 11 - сечение Д-Д на фиг. 3.The invention is illustrated by drawings, where: in FIG. 1 schematically shows an apparatus for isolating a liquid phase from materials, a longitudinal section; in FIG. 2 is a section AA in FIG. one; in FIG. 3 shows a part of a perforated filter, general view; in FIG. 4 is a filter, a top view of FIG. 3; FIG. 5 - filter, axonometric projection; FIG. 6 is a diagram of a filter assembly from sections, axonometric projection; FIG. 7 - filter section, axonometric projection; FIG. 8 is a section BB in FIG. 3; FIG. 9 is a cross-section BB in FIG. 3; FIG. 10 is a section GG in FIG. 3; in FIG. 11 is a section DD in FIG. 3.

Установка для выделения жидкой фазы из материалов, например навоза, содержит станину 1, выполненную в виде сварной рамы. На станине 1 закреплен привод, состоящий из электродвигателя 2, цепной передачи 3 и четырех роликовых опор 4, на которые установлены две круговые обечайки 5 и 6, в которых закреплен корпус 7, с коаксиально смонтированном в нем фильтром 8. Корпус 7 изготовлен в виде цилиндра, внутри которого закреплены винтовые направляющие 9, и снабжен по периметру отверстиями 10 для отвода жидкой фазы из фильтра.Installation for separating the liquid phase from materials, such as manure, contains a frame 1, made in the form of a welded frame. A drive is mounted on the frame 1, consisting of an electric motor 2, a chain transmission 3 and four roller bearings 4, on which two circular shells 5 and 6 are mounted, in which the housing 7 is fixed, with the filter 8 coaxially mounted in it. The housing 7 is made in the form of a cylinder , inside of which screw guides 9 are fixed, and provided along the perimeter with holes 10 for draining the liquid phase from the filter.

Участок корпуса 7 с отверстиями 10 смонтирован в кожухе 11, который в своей нижней части снабжен окном 12 - выходной патрубок. На станине 1 смонтировано загрузочное устройство в виде воронки 13 (входной патрубок). Устройство снабжено транспортером 14 для приема твердой фазы навоза - (патрубок для отвода сгущенной фракции) и емкость 15 для приема жидкой фазы навоза. Фильтр 8 (фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6) смонтирован из секций (на фиг. 6 показана в аксонометрической проекции схема сборки пяти секций «А», «Б», «В», «Г», «Д» одно с другой и т.д.), соединенных между собой известными методами, например сваркой.A section of the housing 7 with holes 10 is mounted in the casing 11, which in its lower part is equipped with a window 12 - the outlet pipe. On the bed 1 mounted boot device in the form of a funnel 13 (inlet). The device is equipped with a conveyor 14 for receiving the solid phase of manure - (pipe for removal of the condensed fraction) and a tank 15 for receiving the liquid phase of manure. The filter 8 (Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6) is mounted from sections (Fig. 6 shows a perspective view of the assembly diagram of the five sections “A”, “B”, “C”, “D” , “D” with one another, etc.), interconnected by known methods, such as welding.

Каждая секция собрана из прямоугольного перфорированного основания 17 и двух боковых граней 18 и 19 в виде двух равнобедренных треугольников (фиг. 7), прикрепленных своими основаниями под углом 90° к большим сторонам прямоугольного перфорированного основания, при этом длина меньшей стороны прямоугольного перфорированного основания «А» равна длине каждой из четырех боковых сторон «В» равнобедренных перфорированных треугольников. При монтаже фильтра 8 (фиг. 6) каждая секция повернута относительно предыдущей на угол 90° с образованием по периметру фильтра 8 многозаходной винтовой перфорированной поверхности и направленных навстречу друг другу четырех ломанных винтовых линий основного направления и двух ломанных винтовых линий противоположного направления. На фиг. 6 линии соединения секций друг с другом показаны двойной линией. В результате соединения секций друг с другом по периметру фильтра 8 образуется многозаходная винтовая перфорированная поверхность с различным количеством заходов, а именно четырьмя непрерывными ломанными винтовыми линиями основного направления с шагом S₁: 20-21-22-23-24-25-26; 27-28-29-30-31-32; 33-34-35-36-37-38-39; 40-41-42-43-44-45 и двумя ломанными винтовыми линиями противоположного направления с шагом S₂: 26-32-38-44-24-30-36-42-22-34-40-20; 45-25-31-37-43-29-35-41-27-33 - 40. Шаг S₁ в два раза больше шага S₂. Одна из четырех ломанных винтовых линий основного направления с шагом S₁:20-21-22-23-24-25-26 и одна из двух винтовых линий противоположного направления с шагом S₂: 26-32-38-44-24-30-36-42-22-34-40-20 показаны на фиг. 3 и фиг. 4 утолщенной линией.Each section is assembled from a rectangular perforated base 17 and two side faces 18 and 19 in the form of two isosceles triangles (Fig. 7), attached with their bases at an angle of 90 ° to the large sides of the rectangular perforated base, while the length of the smaller side of the rectangular perforated base "A "Is equal to the length of each of the four sides" B "of isosceles perforated triangles. When mounting the filter 8 (Fig. 6), each section is rotated relative to the previous one by an angle of 90 ° with the formation along the perimeter of the filter 8 of a multi-screw perforated surface and four broken helical lines of the main direction and two broken helical lines of the opposite direction directed towards each other. In FIG. 6 lines connecting sections with each other are shown by a double line. As a result of connecting the sections to each other around the perimeter of the filter 8, a multi-start screw perforated surface with a different number of strokes is formed, namely, four continuous broken broken helical lines of the main direction with a step S ₁ : 20-21-22-23-24-25-26; 27-28-29-30-31-32; 33-34-35-36-37-38-39; 40-41-42-43-44-45 and two broken helical lines in the opposite direction with S ₂ pitch: 26-32-38-44-24-30-36-42-22-34-40-20; 45-25-31-37-43-29-35-41-27-33 - 40. Step S ₁ is twice as large as step S ₂ . One of four broken helical lines of the main direction with a step S ₁ : 20-21-22-23-23-24-25-26 and one of two helical lines of the opposite direction with a step S ₂ : 26-32-38-44-24-30 -36-42-22-34-40-20 are shown in FIG. 3 and FIG. 4 thickened line.

Внутри фильтра 8 образуются также четыре ломанные винтовые канавки основного направления с шагом S₁: 20-21-22-23-24-25-26; 27-28-29-30-31-32; 33-34-35-36-37-38-39; 40-41-42-43-44-45 и две ломанные винтовые канавки противоположного направления с шагом S₂: 26-32-38-44-24-30-36-42-22-34-40-20; 45-25-31-37-43-29-35-41-27-33 - 40. Шаг S₁ в два раза больше шага S₂.Inside the filter 8, four broken screw grooves of the main direction are also formed with a step S ₁ : 20-21-22-23-24-25-25-26; 27-28-29-30-31-32; 33-34-35-36-37-38-39; 40-41-42-43-44-45 and two broken screw grooves in the opposite direction with S ₂ pitch: 26-32-38-44-24-30-36-42-22-34-40-20; 45-25-31-37-43-29-35-41-27-33 - 40. Step S ₁ is twice as large as step S ₂ .

На фиг. 5 показано наглядное изображение фильтра 8, на котором утолщенной линией показана одна из четырех ломанных винтовых линий 26-2-24-23.In FIG. 5 shows a pictorial representation of the filter 8, on which a thickened line shows one of the four broken helical lines 26-2-24-23.

Такое конструктивное оформление фильтра 8 обеспечивает изменение по длине фильтра 8 не только размеров проходного сечения фильтра 8 (фиг. 8, фиг. 9, фиг. 10, фиг. 11), но и формы проходного сечения фильтра 8. При этом центры симметрии О₁ внутренней перфорированной поверхности фильтра 8 в каждом его элементе поперечного сечения по его длине смещены относительно оси вращения 0₂ фильтра 8, что нарушает стационарность движения частиц материала.This structural design of the filter 8 provides a change in the length of the filter 8, not only the size of the passage section of the filter 8 (Fig. 8, Fig. 9, Fig. 10, Fig. 11), but also the shape of the passage section of the filter 8. Moreover, the centers of symmetry O ₁ the inner perforated surface of the filter 8 in each of its cross-sectional elements along its length are displaced relative to the axis of rotation 0 _{2 of the} filter 8, which violates the stationary motion of the particles of the material.

Установка для выделения жидкой фазы из материалов работает следующим образом.Installation for the separation of the liquid phase from the materials works as follows.

Материал, подлежащий обезвоживанию, например навоз (фиг. 1, фиг. 2), подается через загрузочное устройство 13 внутрь вращающегося перфорированного фильтра 8, где порции навоза захватываются как лопатами, перфорированными стенками фильтра 8, и в направлении вращения поднимаются вверх. По достижении определенной высоты под действием гравитационных сил и образовавшегося угла естественного откоса порции навоза в зависимости от собственной массы отделяются от стенок перфорированного фильтра 8 и с разных высот и под разными углами движутся навстречу другим порциям навоза, движущимся внутри перфорированного фильтра 8 с последующим одновременным перемещением винтовыми канавками основного перфорированного фильтра 8 в сторону выгрузки. Процесс движения последующих порций навоза, которые поднимаются вверх и движутся навстречу другим порциям, непрерывен. Поскольку внутренние перфорированные стенки фильтра 8 расположены под углом не только друг к другу, но и к оси вращения фильтра 8, то каждая порция перемещается по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс обезвоживания порций навоза и взаимодействия их друг с другом и со стенками перфорированного фильтра 8, повышает производительность обезвоживания и расширяет технологические возможности. В фильтре 8, за счет движения потоков навоза по сложным траекториям и под разнымиThe material to be dehydrated, for example, manure (Fig. 1, Fig. 2), is fed through the loading device 13 into the rotary perforated filter 8, where the manure portions are captured like shovels, perforated walls of the filter 8, and rise upward in the direction of rotation. Upon reaching a certain height under the influence of gravitational forces and the angle of repose formed, manure portions, depending on their own weight, are separated from the walls of the perforated filter 8 and from different heights and at different angles move towards other manure portions moving inside the perforated filter 8 with subsequent simultaneous movement of screw grooves of the main perforated filter 8 towards the discharge. The process of movement of subsequent portions of manure, which rise up and move towards other portions, is continuous. Since the inner perforated walls of the filter 8 are located at an angle not only to each other, but also to the axis of rotation of the filter 8, each portion moves along its direction vector towards the discharge side, which greatly intensifies the process of dehydration of the manure portions and their interaction with each other and with the walls of a perforated filter 8, it increases the dewatering capacity and expands the technological capabilities. In filter 8, due to the movement of manure flows along complex paths and under different

углами к оси отверстий перфораций фильтра 8, нестационарного характера движения потоков навоза внутри фильтра 8, их интенсивного перемешивания и каскадного перемещения, относительно разнонаправленных друг к другу и к оси вращения перфорированных стенок, увеличения мощности и частоты взаимодействия потоков навоза друг с другом и со стенками фильтра 8 обеспечивается благоприятная гидродинамическая обстановка для эффективного проведения процессов обезвоживания навоза и отделения жидкой фазы. Таким образом, при вращении фильтра 8 материалу, например навозу, сообщается сложное пространственное движение по винтовым линиям основного направления с перемещением материала вдоль винтовых линий от загрузки к выгрузке, точнее канавкам основного направления.angles to the axis of the openings of the perforations of the filter 8, the unsteady nature of the movement of manure flows inside the filter 8, their intensive mixing and cascade movement relative to each other and to the axis of rotation of the perforated walls, increasing the power and frequency of interaction of manure flows with each other and with the walls of the filter 8 provides a favorable hydrodynamic environment for the effective conduct of the processes of dehydration of manure and separation of the liquid phase. Thus, when the filter 8 is rotated, the material, for example, manure, is given complex spatial movement along the helical lines of the main direction with the movement of the material along the helical lines from loading to unloading, more precisely the grooves of the main direction.

При этом, при перемещении навоза внутри фильтра 8, жидкая его фаза через перфорированные отверстия выводится в полость корпуса 7, где винтовыми направляющими 9 транспортируется в обратном направлении к отверстиям 10. Через отверстия 10 жидкая фаза выводится из полости корпуса 7 в полость кожуха 11 и через окно 12 поступает в емкость 15. Твердая фаза материалов выводится через выходное отверстие фильтра 8 на транспортер 14.Moreover, when moving manure inside the filter 8, its liquid phase through the perforated holes is discharged into the cavity of the housing 7, where screw guides 9 are transported in the opposite direction to the holes 10. Through the holes 10, the liquid phase is discharged from the cavity of the housing 7 into the cavity of the casing 11 and through the window 12 enters the container 15. The solid phase of the materials is discharged through the outlet of the filter 8 to the conveyor 14.

Технико-экономические преимущества возникают за счет разнообразия геометрии перфорированных стенок фильтра и их разнонаклоненности друг к другу и к оси вращения фильтра, что увеличивает частоту и мощность взаимодействия порций навоза, увеличивает площадь рабочих перфорированных элементов, участвующих в обезвоживании навоза при тех же габаритах фильтра, что обеспечивает не только интенсификацию процесса отделения жидкой фазы от твердой фазы материала, например навоза, но и расширяет технологические возможности установки.Technical and economic advantages arise due to the variety of geometry of the perforated walls of the filter and their different inclination towards each other and to the axis of rotation of the filter, which increases the frequency and power of interaction of the portions of manure, increases the area of working perforated elements involved in dehydration of manure with the same filter dimensions, which provides not only the intensification of the process of separation of the liquid phase from the solid phase of the material, for example manure, but also expands the technological capabilities of the installation.

Claims

Installation for separating the liquid phase from materials, including a housing inside which screw guides, a filter, a loading device, devices for removing the filtrate and thickened fraction are fixed, characterized in that the filter is made with the formation of a perforated screw surface along the filter perimeter and directed towards each other four broken helical lines of the main direction and two broken helical lines of the opposite direction, as well as the inner four broken helical grooves of the oval direction and two broken helical grooves of the opposite direction, mounted from sections, each of which is assembled from a rectangular perforated base and two lateral perforated faces in the form of two isosceles perforated triangles attached with their bases at an angle of 90 ° to the large sides of the rectangular perforated base, while the length of the smaller side of the rectangular perforated base is equal to the length of each of the four sides of the isosceles perforated Golnik.