Патент на изобретение №2227971

(54) ШНЕК-СЕПАРАТОР

(57) Реферат:

Изобретение относится к коммунальному и сельскому хозяйствам и может быть использовано для разделения на жидкую и густую фракции бытовых и навозных стоков на животноводческих и птицеводческих фермах. Шнек-сепаратор содержит перфорированный или сплошной корпус с загрузочным и разгрузочным приспособлениями и установленный внутри корпуса вращающийся на валу от привода шнек с постоянным или с переменным уменьшающимся к разгрузочному приспособлению шагом лопастей его витков. Вал шнека установлен в подвижных относительно корпуса подпружиненных опорах с подшипниками, обеспечивающих плотное беззазорное соприкосновение внешней поверхности витков шнека с перфорированным днищем корпуса или с перфорированной съемной сменной вставкой в сплошной корпус. Изобретение обеспечивает наиболее полное и регулируемое отделение жижи из разделяемой массы без засорения отверстий перфорации при получении менее влажной густой фракции. 3 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к коммунальному и сельскому хозяйствам и в основном предназначается к использованию для разделения на жидкую и густую фракции бытовых и навозных стоков и сброженную из них массу на животноводческих и птицеводческих фермах с устройствами гидравлического удаления навоза и помета и установками анаэробного их сбраживания с выработкой горючего биогаза и высококачественных обеззараженных органических удобрений.

Известен отделитель крупных включений навоза, содержащий наклонно установленный цепной транспортер с закрепленными на его цепи очищающихся стержневых граблин, сбрасывающих с себя крупные включения в транспортное средство, тогда как жижа с менее крупными в жидком навозе просачивается через граблины /авторское свидетельство СССР № 548224, A 01 C 3/00/.

Недостатком этого известного по а.с. № 548224 отделителя крупных включений навоза является то, что значительной часть содержащихся в навозе менее крупных включений, составляющих свыше 90% всего сухого вещества, не отделяется от жидкой его части, выпадает в осадок и образует “корку” при хранении жижи, усложняя тем самым последующее использование удобрения при выгрузке жижи из хранилища и внесения в почву.

Известно также устройство для предварительной очистки сточной жидкости, содержащее наклонно установленный в резервуаре перфорированный трубчатый корпус с загрузочным приспособлением, внутри которого выполнен шнек с переменным шагом, уменьшающимся к разгрузочной части /а.с. СССР № 1068400, C 02 F 11/12/.

Недостатком этого известного устройства для предварительной очистки сточной жидкости по а.с. № 1068400 является то, что при его работе на внутренней поверхности перфорированного корпуса под витками шнека образуется плотный осадок из органической массы сточной жидкости, который закупоривает отверстия перфорированного корпуса и препятствует тем самым протеканию жидкости через отверстия, тогда как выгружаемый шлам имеет высокую влажность.

Вместе с тем по своей технической сущности и достигаемому результату известное по а.с. № 1068400 устройство для предварительной очистки сточной жидкости является наиболее близким к изобретению.

Задачей настоящего изобретения является создание такого эффективного устройства для разделения различных по составу и влажности бытовых и навозных стоков и анаэробно сброженной из них массы на жидкую и густую фракции, которое обеспечивало бы как наиболее полное, так и регулируемое отделение жижи из разделяемой массы без засорения отверстий перфорации при получении менее влажной густой фракции.

Согласно изобретению поставленная задача достигается тем, что вал шнека установлен в подвижных относительно корпуса подпружиненных опорах с подшипниками, обеспечивающих плотное беззазорное прикосновение внешней поверхности витков шнека с перфорированным днищем корпуса или с перфорированной съемной сменной вставкой в сплошном корпусе.

Достижение поставленной задачи обеспечивается и тем, что отверстия перфорированного днища и отверстия перфорированной вставки выполнены в виде усеченного конуса с вершиной в сторону вала шнека, а лопасти витков шнека выполнены из материалов имеющих наименьший коэффициент трения скольжения по материалам изготовления корпуса или вставки, тогда как перфорированная вставка в сплошной корпус выполнена преимущественно из неметаллических износостойких листовых материалов, например из фторопласта.

На фиг.1 показан общий вид шнека-сепаратора сбоку с перфорированным корпусом; на фиг.2 – вид на шнек-сепаратор сверху; на фиг.3 – вид по А-А на фиг.2; на фиг.4 – вид по Б-Б на фиг.2; на фиг.5 – общий вид шнека-сепаратора сбоку со сплошным корпусом и съемной сменяемой перфорированной вставкой; на фиг.6 – вид сверху на шнек-сепаратор на фиг.5; на фиг.7 – вид по Г-Г на фиг.6; на фиг.8 – вид по Д-Д на фиг.6; на фиг.9 – вид по В-В на фиг.1; на фиг.10 – вид по Е-Е на фиг.5; на фиг.11 – вид по Ж-Ж на фиг.8; на фиг.12 – вид сверху на торцы крышек корпусов обоих шнеков-сепараторов на фиг.2 и 5; на фиг.13 – вид сбоку на фрагмент торца съемной сменной перфорированной вставки с различными размерами и плотностью отверстий.

На чертежах шнек-сепаратор представлен в двух основных вариантах его выполнения: с перфорированным корпусом, что показано на фиг.1-4 и 9 и со съемной сменной перфорированной вставкой в сплошной корпус, что показано на фиг.5-8 и 10.

Шнек-сепаратор состоит из перфорированного 1 /фиг.1, 3 и 9/ или сплошного 25 /фиг.5, 7 и 10/ корпуса со съемной крышкой 2, в которой выполнены загрузочная воронка 3, резьбовые шпильки 13 и вырезы 33 в ее торцах /фиг.12/ для установки съемных упоров 10. Корпуса 1 и 25 имеют на своих торцах глухие 4 и с прорезями 5 стенки, патрубок выгрузки осадка 6, тогда как в сплошном корпусе 25 /фиг.5 и 6/ выполнены патрубок слива жижи 29 и патрубки подвода воды для промывки 31. При наклонной установке корпуса 25 с положением патрубка 6 выше загрузочной воронки 3 для слива жижи может быть использован патрубок 31 в торцевой стенке 4 /фиг.7/.

Одинаковыми в обоих вариантах выполнения шнека-сепаратора являются: приводной шкив 7, место установки сбоку корпусов 1 и 25 мотор-редуктора 8, клиноременная передача 9, которая может быть заменена на цепную или шестеренчатую, но непременно при боковом размещении мотор-редуктора 8, что исключает влияние вертикального давления от массы мотор-редуктора 8 и тягового усилия передачи на приводной шкив 7. Также одинаковыми в обоих вариантах шнека-сепаратора выполнены крышки 2 их корпусов 1 и 25, съемные упоры 10 с приваренными к ним резьбовыми втулками 11 при закреплении упоров 10 на крышках 2 гайками 12 на приваренных к крышкам 2 резьбовых шпилек 13. Установка съемных упоров 10 на крышках производится в обоих вариантах выполнения предлагаемого шнека-сепаратора также одинаково, что показано на фиг.3-4 и 7-8. В резьбовой втулке 11 ввернут полый нажимной винт 14, в который свободно входит центрирующий шток 15 и который через шайбу 16 нажимает на пружину 17, воздействующую на опорный уголок 18, приваренный к опоре 19, перемещаемой под воздействием пружины 17 по направляющим 20, прикрепленных сбоку к двум противоположным сторонам внутри в корпусах 1 и 25 у их торцов. В подвижных опорах 19 выполнены подшипники 21 с антифракционными втулками 22, в которых установлен вал шнека 23 с лопастями его витков 24 с постоянным или с переменным их шагом, уменьшающимся к выгрузному патрубку 6.

В корпусе 25 на опорах с зазором от его днища для протока жижи устанавливаются съемные сменяемые перфорированные вставки 27 с коническими отверстиями 28 требуемых размеров. Вставки 27 изготавливаются преимущественно из неметаллических износостойких листовых материалов, например из фторопласта. Наличие в комплекте шнека-сепаратора со сплошным корпусом 25 нескольких перфорированных вставок 27 с разноразмерными отверстиями 28 позволяет одним шнеком-сепаратором производить разделение на жидкую и густую фракции, различные по составу и влажности стоки и анаэробно сброшенную массу в более широком диапазоне с требуемым качеством получаемых при разделении фракций. Выполнение в шнеке-сепараторе перфорированных вставок 27 съемными и заменяемыми с одноразмерными или с разноразмерными отверстиями 28 упрощает его эксплуатационное обслуживание, позволяет производить замену изношенных вставок на новые при более длительном безремонтном использовании остальных узлов и деталей шнека-сепаратора со съемной сменяемой перфорированной вставкой 27, имеющей по бокам в торцевой своей части /фиг.13/ продольные пазы 32, в которые входят прикрепленные с двух сторон к боковинам корпуса 25 направляющие 20.

В шнеке-сепараторе с перфорированным корпусом 1 /фиг.3 и 9/ на лопасти витков 24 прикреплены накладки 30 преимущественно из неметаллических листовых материалов, например из фторопласта, что обеспечивает наименьший коэффициент трения скольжения витков 24 с накладками 30 по днищу перфорированного корпуса 1.

Сборку шнека-сепаратора с перфорированным корпусом 1 /фиг.1-4/ в проектное положение осуществляют поузловым методом в следующей последовательности.

Предварительно собранный узел, состоящий из вала 23 с витками 24 и накладками 30, размещенными на валу 23 подвижными опорами 19 с прикрепленными к ним уголками 18 со штоками 15 и подшипниками 21 с антифрикционными втулками 22 и с закрепленном на валу 23 шкивом привода 7, устанавливают сверху в свободный корпус 1, в котором у его торцов внутри по бокам выполнены направляющие 20, а в торцевой к выгрузному патрубку 6 стенке 5 имеется вырез для установки вала 23. Подвижные опоры 19, установленные на валу 23 с двух сторон, вводят при опускании в направляющие 20, обеспечивая укладку с плотным прилеганием накладок 30 витков 24 к перфорированному днищу корпуса 1. Проверку плотности прилегания осуществляют проворотами шкива 7 при проливе перфорированного днища водой с включениями в нее мелкоразмерных подкрашенных органических веществ.

Затем на корпус 1 устанавливают и закрепляют крышку 2 с загрузочной воронкой 3. Через вырезы 33 в крышке 2 /фиг.12/ на штоки 15 устанавливают пружины 17 и шайбы 16, а затем устанавливают на шпильки 13 с закреплением гайкой 12 съемные упоры 10 с резьбовыми втулками 11 и ввернутыми в них прижимными винтами 14. Вращением винтов 14 обеспечивается сжатие пружин 17 с передачей их усилия через вал 23 на витки 24 и накладки 30 при устранении зазора между накладками 30 и перфорированным днищем корпуса 1.

Далее на корпус 1 устанавливают сбоку /фиг.2/ мотор-редуктор 8 и приводной клиновой ремень 9.

Шнек-сепаратор с перфорированным корпусом 1 устанавливают горизонтально или наклонно над резервуарами или строительно выполняемыми сборниками жижи и осадка /на чертежах не показано/, что обуславливается конкретными условиями его применения.

Шнек-сепаратор со съемной сменяемой перфорированной вставкой в сплошной корпус 25 /фиг.5-8/ собирают аналогично со сборкой шнека-сепаратора с перфорированным корпусом 1 /фиг.1-4/ лишь с тем дополнением, что вначале в свободный корпус 25 устанавливают на опорах 26 прикрепленную к ним перфорированную вставку 27 с необходимыми размерами отверстий 28 и продольными пазами 32 на вставке 27 заводят на направляющие 20. В остальном порядок сборки у обоих вариантов шнека-сепаратора полностью совпадает. Разборка шнека-сепаратора с перфорированным корпусом 25 при замене съемной сменяемой перфорированной вставки 27 на другую производится в обратном порядке приведенной выше сборки.

Эффективность работы шнека-сепаратора в обоих вариантах его исполнения обуславливается как составом и влажностью разделяемых на жидкую и густую фракции бытовых и навозных стоков, анаэробно сброженной из них массы и других различных суспензий, так и влажностью жижи и получаемого разделением осадка при различных режимах работы шнека-сепаратора, применяемых размерах отверстий перфорации, соотношения площади отверстии к общей площади контактной поверхности активно используемой перфорации, установкой шнека с постоянным или с переменным, уменьшающимся к разгрузочному патрубку шагом лопастей его витков, что устанавливается конкретными условиями использования шнека-сепаратора.

Так, например, использование шнека-сепаратора для разделения в условиях птицефабрики на жидкую и густую фракции одного кубометра анаэробно сброженной пометной пульпы влажностью 94,5% позволяет получить 195 литров обеззараженного органического удобрения в виде густого осадка влажностью 79,8% и 805 литров жижи влажностью 97,9%, которая вместо чистой воды используется для разжижения направляемого на анаэробное сбраживание 250 кг свежего помета влажностью 70% с доведением образуемой посредством рециркулируемой жижи пульпы до влажности 91,7%. При этом разделении анаэробно сброшенного помета 70,7% абсолютно сухих веществ, содержавшихся в сброженной массе, сохранились в густом осадке удобрений, тогда как 29,3% абсолютно сухих веществ от их количества в анаэробно сброженной массе осталось в жидкой фракции, разжижающей и обсеменяющей сбраживающими микроорганизмами свежий помет, обеспечивая тем самым активизацию последующего его анаэробного сбраживания в метантенке с увеличением образования горючего биогаза и обеззараженных органических удобрений.

Формула изобретения

1. Шнек-сепаратор, содержащий перфорированный или сплошной корпус с загрузочным и разгрузочным приспособлениями и установленный внутри корпуса вращающийся на валу от привода шнек с постоянным или с переменным уменьшающимся к разгрузочному приспособлению шагом лопастей его витков, отличающийся тем, что вал шнека установлен в подвижных относительно корпуса подпружиненных опорах с подшипниками, обеспечивающих плотное беззазорное соприкосновение внешней поверхности витков шнека с перфорированным днищем корпуса или с перфорированной съемной сменной вставкой в сплошной корпус.

2. Шнек-сепаратор по п.1, отличающийся тем, что отверстия перфорированного днища и отверстия перфорированной вставки выполнены в виде усеченного конуса с вершиной в сторону вала шнека.

3. Шнек-сепаратор по п.1, отличающийся тем, что лопасти витков шнека выполнены из материалов, имеющих наименьший коэффициент трения скольжения по материалам изготовления корпуса или вставки.

4. Шнек-сепаратор по п.1, отличающийся тем, что перфорированная вставка в сплошной корпус выполнена преимущественно из неметаллических износостойких листовых материалов, например из фторопласта.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 18.10.2007

Извещение опубликовано: 10.07.2009 БИ: 19/2009