распылитель

Формула изобретения

Распылитель, содержащий корпус с патрубком подвода, приводной вал с фланцем и верхним и нижним дисками, закрепленную между ними коническую нежесткую перфорированную перегородку в виде концентричных конусов, длина образующих которых выбрана увеличивающейся от внутренних конусов к наружному, и источник колебаний, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными нижними дисками, нижний из которых соединен с источником колебаний, и упругими элементами, размещенными между нижними дисками и выполненными с противоположными направлениями свивки и загнутыми концами, верхний из которых закреплен во фланце приводного диска, а остальные в нижних дисках, причем нежесткая перегородка выполнена из электропроводного материала и соединена с источником тока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике распыления и может быть использовано при выработке кормового протеина из продуктов жизнедеятельности животных и птицы агропромкомплексов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является распылитель, содержащий корпус с патрубком подвода, приводной вал с верхним и нижним дисками, закрепленную между ними коническую нежесткую перфорированную перегородку в виде концентричных конусов, длина образующих которых выбрана увеличивающейся от внутреннего конуса к наружному, и источник колебаний [1]

Недостатком известного распылителя является невысокая производительность по осветленной жидкости.

Задачей изобретения является повышение производительности по осветленной жидкости.

Задача решается тем, что распылитель, содержащий корпус с патрубком подвода, приводной вал с верхним и нижним дисками, закрепленную между ними коническую нежесткую перфорированную перегородку (НПП) в виде концентричных конусов, длина образующих которых выбрана увеличивающейся от внутреннего конуса к наружному, и источник колебаний, согласно изобретению снабжен дополнительными нижними дисками, самый нижний из которых соединен с источником колебаний, и упругими элементами, размещенными между нижними дисками и выполненными с противоположными направлениями свивки и загнутыми концами, верхний из которых закреплен во фланце приводного диска, а остальные в нижних дисках, причем нежесткая перегородка выполнена из электропроводного материала и соединена с источником тока.

Установка между нижними дисками упругих элементов с противоположным направлением свивки и с загнутыми концами во фланце приводного вала и в нижних дисках с переменной жесткостью элементов, убывающей сверху вниз, создает аксиальные и поворотные перемещения нижних дисков с деформацией НПП, что улучшает проницаемость конусов в условиях прохождения по ним переменного электротока. Противоположное направление свивки создает соответственно противоположные направления деформации конусов, которые убывают снизу вверх за счет возрастающей жесткости элементов.

На фиг. 1 показан продольный разрез распылителя; на фиг. 2, 3 установка выработки кормового протеина с применением распылителя.

Распылитель содержит корпус 1 с патрубком 2 подвода, приводной вал 3 с фланцем 4, верхним и нижним дисками 5 и 6, закрепленную между ними коническую нежесткую перфорированную перегородку НПП в виде концентричных конусов 7 9, длина образующих которых выбрана увеличивающейся от внутреннего конуса 7 к наружному 9. Между нижними дисками 6, на которых закреплены широкие основания конусов 7 9, НПП размещены упругие элементы 10 12 с противоположным направлением свивки, выполненные с загнутыми концами 13, закрепленными в нижних дисках 6, а для верхнего элемента 12 во фланце 4 приводного вала 3, причем крайний нижний диск 6 взаимодействует с источником колебаний, например, толкателем 14 и сопряженным с ним эксцентриком 15, при этом конусы 7 9 НПП выполнены из электропроводного материала, например армированы углеродсодержащими волокнами, и соединены с источником электротока, например, проводами 16 и 17 с коллекторами 18 и 19. Верхний и нижние диски 5 и 6 выполнены с окнами 20, а корпус 1 с тангенциальными патрубками 21 и 22 отвода сред. Распылитель 23 может быть использован в установке выработки кормового протеина, которая включает приемку 24 для продуктов жизнедеятельности животных и птицы и приемку 25 для углеродсодержащих наполнителей (растительные отходы, лигнин, торф и т.д.), сообщенные с камерой 26 кислого и камерой 27 метанового брожения первой фазы, выполненные с технологическими патрубками 28 35, с ложными днищами 36 и размещенными под ними сборниками 37 и 38, снабженные пульсатором 39, а над ложными днищами 36 размещена зернистая засыпка 40, взаимодействующая с пульсатором 39. Камеры 26 и 27 выполнены с перекрытиями 41 и 42, образующими газовые емкости 43 и 44, а над ними размещено перекрытие 45, образующее газовую емкость 46. Сборники бражки 37 и 38 сообщены соответственно с камерой 47 кислого и камерой 48 метанового брожения второй фазы, выполненными в виде шахты со сплошными перегородками 49, образующими секции 50, снабженные зернистой засыпкой 51 и лучевыми барботерами 52, а между собой секции 50 сообщены переливными трубами 53. Секции 50 взаимодействуют с пульсаторами 54. Камера 47 кислого и камера 48 метанового брожения выполнены соответственно с патрубками 55 и 56. Камеры 47 и 48 второй фазы кислого и метанового брожения сообщены по бражке с биокультиватором 57 в виде шахты, аналогичной камерам 47 и 48, но вместо зернистой засыпки для иммобилизации микроорганизмов используются пучки 58, а секции 50 снабжены переливными патрубками 59 с запорной арматурой 60. Биокультиватор 57 сообщен с распылителем 23, а патрубок 22 последнего сообщен с последовательно установленными дезинтегратором 61, теплообменником 62 и емкостью 63 для кормового протеина. Патрубок 55 камеры 47 кислого брожения второй фазы сообщен с лучевыми барботерами 52 камеры 48 метанового брожения второй фазы, патрубок 56 камеры 49 метанового брожения второй фазы через теплообменник 64 сообщен с потребителем 65 биогаза (двигатель внутреннего сгорания, топка и т.п.), а на выходе с лучевыми барботерами 52 камеры метанового брожения второй фазы.

Распылитель в установке выработки кормового протеина работает следующим образом.

Продукты жизнедеятельности животных и птицы поступают в приемок 24, в котором их разбавляют водой до влажности 95 98% одновременно в приемок 25 поступают углеродсодержащие измельченные наполнители (торф, лигнин, растительные остатки и т.д.) для разбавления водой. В приемках 24, 25 осуществляют освобождение помета, навоза, углеродсодержащих наполнителей от минеральных примесей и отводом последних. Субстраты из приемок 24 и 25 смешивают, устанавливая соотношение между углеродом и азотом 20:1. Субстрат при температуре 32 38^oC поступает в камеру 26 первой фазы кислого брожения, в которой происходит разложение под действием масляно- и молочнокислых бактерий, например, для клетчатки

3C₆H₁₀O₅+3H₂O __ 3CH₃COOH+2CH₃CH₂COOH+4CO₂+4H₂.

Кроме приведенных уксусной и масляной, образуются муравьиная, пропионовая и другие кислоты и спирты (метанол, этанол и др.).

Процессу разложения органики способствует перемешивание субстрата в камере 26 колебаниями, создаваемыми пульсатором 39, причем это сопровождается измельчением влаги субстрата зернистой засыпкой 40 из материалов, плотность которых меньше плотности субстрата (вспученный перлит, керамзит, модифицированный цеонит, пластмассы с включения зерна карбида кремния и карбида бора и т. д.). Зернистая засыпка служит иммобилизацией для молочно- и маслянокислых бактерий, причем плотность бактерий больше плотности субстрата и это при биообрастании приводит к погружению зерен засыпки на ложное днище 36, в область воздействия пульсаций в сборнике 37. При разрушении биообрастания при соударениях зернистая засыпка всплывает и такие миграции происходят многократно. Летучие жирные кислоты и спирты собирают в емкости 43 и отводят в лучевые барботеры 52 камеры 47 второй фазы кислого брожения летучих компонентов, например ацетата

CH₃COOH __ CH₄+ CO₂.

Из сборника 37 в камеру 47 поступает бражка, которой в секциях 50 сообщают круговые перемещения при истечении паров и газов из односторонних отверстий лучевых барботеров 52. При перемещении бражки происходит абразивное разрушение взвесей, в том числе оболочек молочно- и маслянокислых бактерий с освобождением физиологически активных веществ, причем освобождаемые при этом ферменты интенсифицируют процесс распада органики. Бражка со взвесями последовательно проходит по переливным трубам 53 сверху вниз, а газы и пары по этим трубам 53 поднимаются вверх и отводятся через патрубок 55 в камеру 48 второй фазы метанового брожения, в ее лучевые барботеры 52.

Бражка через патрубки 31 и 32 переходит из камеры 26 в камеру 27 первой фазы метанового брожения, в частности происходит распад белка

БЕЛОК+H₂O __ 2CH₄+CO₂+NH₃+CO₂+H₂S

с одновременным распадом жиров и углеводов.

Из образующегося при распаде белка комплекса бактерии синтезируют двууглекислый аммоний NH₃ + CO₂+H₂O _ (NH₄)HCO₃ и гидрат окиси аммония NH₃ + H₂O -L (NH₄)OH со слабощелочной реакцией в камере 27.

Газы из емкости 44 поступают в лучевые барботеры 52 камеры 48 второй фазы метанового брожения для восстановления двуокиси углерода в метан

CO₂ + 4H₂ -L CH₄ + 2H₂O.

В камере 48 при круговых перемещениях бражки в зернистой засыпке 51 секций 50 при повреждениях оболочек метаногенов происходит освобождение ферментов, которые разлагают воду

2H₂O -L 2H₂ + O₂.

За счет ферментного разложения воды количество образующегося метана на 30 50% превышает массу распавшейся органики. Образующийся при ферментолизе кислород восстанавливает сероводород до органической серы

2H ₂S + O₂ -L 2H₂O + S₂.

Для интенсификации ферментолиза и повышения буферности ферментов бражка в камере 48 подвергается пульсационным воздействиям от пульсатора 54. Биогаз через теплообменник-конденсатор 64 поступает в потребитель 65 с образованием при сгорании водяных паров, двуокиси и в небольших количествах окиси углерода, последние возвращают на вход в лучевые барботеры 52 камеры 48.

В камере 48 ферменты метаногенов окисляют окись углерода в двуокись

CO +H₂O -L CO₂ + H₂,

а двуокись восстанавливают до метана, что повышает уровень утилизации продуктов жизнедеятельности животных и птицы, а избыточное количество биогаза поступает в емкость 46, причем газ в емкостях 43, 44, 46 одновременно с перекрытиями 41, 42 и 45 являются теплоизоляторами.

Осветленная бражка из камер 47 и 48 поступает в биокультиватор 57, аналогичный по конструкции и способу действия камерам 47 и 48, однако в нем вместо зернистой засыпки для иммобилизации аэробных микроорганизмов используют пучки волокон 58, а для отвода шлама со сплошных перегородок 49 секций 50 патрубки 59 с запорной арматурой 60. Переход от зернистой засыпки в камерах 47 и 48 к пучкам волокон 58 в биокультиваторе 57 создает щадящие условия для микроорганизмов, повышающие выход биомассы аэробов, которая выводится в распылитель 23.

Осветленная бражка со взвешенными в ней микроорганизмами по патрубку 2 через окна 20 верхнего диска 5 поступает на конус 7 НПП под действием силы инерции, возникающей при вращении приводного вала, происходит фильтрование последовательно через конусы 7 9 и осветленная жидкость отводится из корпуса 1 по тангенциальному патрубку 21 в факеле распыла.

Прохождение электротока, подводимого от коллекторов 18, 19 по проводам 16, 17 к конусам 7 9, выполненным из электропроводного материала, например армированным углеродсодержащими волокнами, препятствует прохождению микроорганизмов за счет взаимодействия электрического заряда микроорганизмов, имеющих предпочтительно отрицательный заряд, с силовым полем электротока, проходящего по конусам 7 9. Образующийся на конусах 7 9 слой осадка перемещается под действием тангенциальной составляющей силы инерции и вибрирования конусов 7 9 от эксцентрика 15 через толкатель 14 нижних дисков 6, взаимодействующих с упругими элементами 10 12, причем упругие элементы выполнены переменной жесткости, которая возрастает снизу вверх за счет подбора диаметра витков, толщины материала и высоты упругих элементов 10 12. За счет переменной жесткости упругих элементов 18, 9 и 10 возникает смещение частоты колебаний конусов 7 9 относительно друг друга, что обеспечивает регенерацию живого сечения конусов 7 9 и повышение производительности распылителя по осветленной жидкости, так как концентрация биомассы на входе конуса 6 не превышают 1 4 кг на 1 м³, т.е. требуется отводить большие массы жидкости при незначительных объемах подстилающего слоя биомассы, перемещающейся сверху вниз, проходящей через окна 20 в нижних дисках 6 и отводимой из корпуса 1 в факеле распыла по тангенциальному патрубку 22 в дезинтегратор 61 для разрушения оболочек микроорганизмов, освобождения физиологически активных веществ для последующей их стерилизации при температуре 90 95^oC в теплообменнике 62. Биомасса белково-витаминной добавки поступает на АПК и используется в качестве биостимулятора из расчета 5 г на 1 кг живого веса животных и птицы, что сокращает расход обычных кормов на 20% и на 30 40% повышает яйценоскость, привесы мяса, надои молока. Це