устройство для выделения жидкой фазы из материалов

Формула изобретения

Устройство для выделения жидкой фазы из материалов, включающее наружный барабан, внутри которого закреплена винтовая вставка, фильтр, выполненный из скрученных по винтовой линии в продольном направлении и изогнутых в поперечном направлении по винтовой линии на конической оправке трех и более перфорированных полос трапециевидной формы с разными размерами по ширине, входной патрубок, патрубки для отвода фильтрата и сгущенной фракции, отличающееся тем, что фильтр выполнен 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, которые по периметру фильтра могут быть различными не только по форме, но и размерам, при этом расстояние между линиями сгиба равно сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренней и наружной перфорированной поверхностей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, например для обезвоживания сырья при производстве пектина, выделения жидкой фазы из сыпучих материалов, при сушке материалов, 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.

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.

Недостатком известной конструкции является малая производительность и необходимость наклона всей конструкции для обеспечения транспортировки перемещения материалов от загрузки к выгрузке и ограниченные технологические возможности.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является установка для отделения жидкой фазы из материалов (патент № 2375099, кл. B01D 33/27, опубл. 10.12.2009 г., Бюл. № 34), включающая наружный барабан, внутри которого закреплена винтовая вставка, фильтр, выполненный из скрученных по винтовой линии в продольном направлении и изогнутых в поперечном направлении по винтовой линии на конической оправке трех и более перфорированных полос трапециевидной формы с разными размерами по ширине, входной патрубок, патрубки для отвода фильтрата и сгущенной фракции.

Недостатком известной конструкции является сложность изготовления и ограниченные технологические возможности.

Техническим решением задачи является упрощение конструкции и расширение технологических возможностей устройства.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для выделения жидкой фазы из материалов, включающем наружный барабан, внутри которого закреплена винтовая вставка, фильтр, выполненный из скрученных по винтовой линии в продольном направлении и изогнутых в поперечном направлении по винтовой линии на конической оправке трех и более перфорированных полос трапециевидной формы с разными размерами по ширине, входной патрубок, патрубки для отвода фильтрата и сгущенной фракции, фильтр выполнен 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, которые по периметру фильтра могут быть различными не только по форме, но и размерам, при этом расстояние между линиями сгиба равно сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренней и наружной перфорированной поверхностей.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции устройства для выделения жидкой фазы из материалов.

Новизна обусловлена тем, что такое конструктивное оформление позволяет обеспечить не только осевое перемещение частиц материала от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении оси вращения фильтра, но и обеспечить интенсивное их перемешивание.

Новизна заключается в том, что при одних и тех же диаметрах фильтра известной конструкции и предлагаемой конструкции устройства для выделения жидкой фазы из материалов в предлагаемой конструкции фильтра за счет наличия карманов волнообразной или криволинейной формы частицы материала поднимаются значительно выше угла естественного откоса, что расширяет технологические возможности и повышает производительность.

Новизна заключается в том, что благодаря внутренним винтовым поверхностям двоякой кривизны векторы скорости движения частиц материалов при транспортировке от загрузки к выгрузке изменяются, что способствует интенсификации процесса смешивания и отделения жидкой фазы и расширяет технологические возможности.

Новизна усматривается в том, что фильтр выполнен из одной полосы, что упрощает изготовление и расширяет технологические возможности.

Новизна предложения заключается также в том, что внутри винтового фильтра со сложной внутренней поверхностью в виде сочетания двух криволинейных поверхностей в каждой точке возникают разнонаправленные составляющие движения, что интенсифицирует не только процессы смешивания, но и отделения жидкой фазы и материалов, расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что при одних и тех же диаметрах фильтра известной конструкции и предлагаемой конструкции длина развертки диаметра фильтра по периметру из-за волнистости фильтра по периметру значительно больше, поэтому и путь прохождения частиц материалов по сравнению с известными конструкциями фильтра значительно больше, что представляет возможность сократить габариты фильтра как по длине, так и по диаметру.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид установки для выделения жидкой фазы из материалов; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - фильтр, общий вид; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.3; на фиг.5 - перфорированная полоса с размеченными линиями сгиба в виде прямых линий для фильтра на фиг.3; фиг.6 - перфорированная полоса, согнутая по прямым линиям сгиба волнообразной формы; фиг.7 - аксонометрическая проекция перфорированной полосы волнообразной формы, свернутой в цилиндрический виток.

Устройство для выделения жидкой фазы из материалов содержит станину 1, выполненную в виде сварной рамы. На станине 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 наружный барабан 7 с коаксиально смонтированным в нем фильтром 8. Наружный барабан 7 изготовлен в виде цилиндра, внутри которого закреплены винтовые направляющие 9 (винтовые вставки), и снабжен по периметру отверстиями 10 для отвода жидкой фазы из фильтра. Участок наружного барабана 7 с отверстиями 10 смонтирован в корпусе 11, который в своей нижней части снабжен окном 12 (патрубок для отвода фильтрата). На станине 1 смонтировано загрузочное устройство в виде воронки 13 (входной патрубок). Устройство снабжено транспортером 14 для приема твердой фазы материала (патрубок для отвода сгущенной фракции) и емкостью 15 для приема жидкой фазы материалов.

Фильтр 8 (фиг.3, фиг.4) выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой перфорированной поверхности с винтовыми перфорированными канавками внутри и снаружи корпуса в виде карманов криволинейной формы под углом 5°-45° к оси вращения фильтра 8 с центрами кривизны карманов криволинейной формы винтовой перфорированной поверхности, расположенными попеременно снаружи и внутри поперечного сечения фильтра 8. Фильтр 8 (фиг.3, фиг.4) изготовлен по крайней мере из одной полосы 16, соединенной по продольным кромкам 17 (показаны на фиг.3 штрихпунктирной линией) известными методами, например сваркой, с образованием по наружной и внутренней перфорированной поверхностям направленных в одну сторону под углом 5°-45° винтовых перфорированных поверхностей в виде карманов 18-23 криволинейной формы по внутренней перфорированной поверхности и карманов 24-29 криволинейной формы по наружной перфорированной поверхности, которые по периметру фильтра 8 могут быть различными не только по форме, но и размерам. Перфорированная полоса 16 (фиг.5, фиг.6) согнута волнообразно по прямым линиям 30, расположенным под одинаковыми углами к кромкам 17 полосы 16 и размещенным на расстоянии L ₁ между линиями сгиба 30. Расстояние L₁ равно сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренней и наружной перфорированных поверхностей. Перфорированная полоса 16 после волнообразного сгиба (фиг.6) свернута в цилиндрические витки (фиг.7), соединенные друг с другом по продольным кромкам 17 известными методами в фильтр 8.

Устройство для выделения жидкой фазы из материалов работает следующим образом.

Подлежащие обработке материалы поступают через загрузочную воронку 13 в фильтр 8.

В фильтр 8 через устройство для загрузки 13 беспрерывно загружается материал. При вращении фильтра 8 частицы материалов захватываются карманами внутренней винтовой перфорированной поверхности и в направлении вращения поднимаются вверх и перемещаются в сторону выгрузки. По достижении определенной высоты под действием гравитационных сил и образовавшегося угла естественного откоса частицы материалов движутся навстречу друг к другу под определенными углами и к стенкам вращающегося фильтра 8 и перемещаются в сторону выгрузки. При этом за счет карманов криволинейной формы частицы материалов поднимаются значительно выше, чем в фильтрах цилиндрической формы. Так как криволинейная поверхность фильтра 8 непрерывна, то и непрерывен процесс движения последующих порций материалов, которые поднимаются вверх и падают вниз, движутся под разными углами. Поскольку внутренняя поверхность фильтра 8 криволинейна, то в каждой порции частицы материалов перемещаются по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс смешивания и выделения жидкой фазы из материалов и расширяются технологические возможности. Так как из-за криволинейности волнообразной поверхности фильтра 8 значительно расширен диапазон изменений результирующих векторов перемещений частиц материалов, то каждая частица движется по разным векторам направления, это обеспечивает большую вероятность отделения жидкой фазы из материалов, где они обладают определенным запасом кинетической энергии и движутся с большой кинетической энергией, что интенсифицирует процесс выделения жидкой фазы из материалов, повышает надежность работы и расширяет технологические возможности.

Таким образом, при перемещении материалов внутри фильтра 8 жидкая фаза через его перфорированные отверстия выводится в полость наружного барабана 7, где винтовыми направляющими 9 транспортируется к отверстиям 10. Через отверстия 10 жидкая фаза выводится из полости наружного барабана 7 в полость корпуса 11 и через окно 12 поступает в емкость 15. Твердая фаза материалов выводится через выходное отверстие фильтра 8 на транспортер 14.

Технико-экономические преимущества возникают за счет расширения диапазона изменений результирующих векторов перемещений частиц материалов, повышения интенсивности их смешивания и переориентации, а также скорости их перемещений от загрузки к выгрузке, что повышает интенсивность смешивания, увеличивает энергоемкость взаимодействия частиц материалов друг с другом и со стенками фильтра 8, повышает производительность, расширяет технологические возможности, повышает надежность работы и его производительность.