Ферментатор-разгольдер

 

Изобретение относится к анаэробной обработке осадков сточных вод. Цель изобретения - повышение КПД ферментаторагазгольдера путем создания пульсирующих встречных турбулентных потоков в емкости биомассы и применения вакуумного электрического нагревателя с селективным покрытием . Ферментатор-газгольдер содержит цилиндрический корпус 1. распоXI ел ел -N / //г./

СО)ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (I I) (я)з С 02 F 3/28, 11/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4801748/26 (22) 13.09.90 (46) 07.03.92. Бюл. N 9 (75) А.И.Еламанов (53) 628.336 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1583367, кл. С 02 F 3/28. 11/04, 1988. (54) ФЕРМЕНТАТОР-ГАЗГОЛ6ДЕР (57) Изобретение относится к анаэробной обработке осадков сточных вод. Цель изобретения — повышение КПД ферментаторагазгольдера путем создания пульсирующих встречных турбулентных потоков в емкости биомассы и применения вакуумного электрического нагревателя с селективным покрытием. Ферментатор-газгольдер содержит цилиндрический корпус 1, распо1717554

25

35 ложенный горизонтально и выполненный с прикрепленными к его торцам эластичными упругими мембранами 26, 27 и выпуклыми крышками 30, 31, а также с горловиной 3 и кры ш кой 6. И нтенсификатор установлен горизонтально на оси 22, выполнен из двух соединенных между собой частей, свободные концы которых прикреплены к мембранам 26, 27 посредством шайб 28 и 29, Интенсификаторы могут быть выполнены трех видов: из двух шнеков 23, 24 с эластичным патрубком 25 между ними, из двух плоских спиралей с фланцем, прикрепленным к оси 22, и в виде двух наборов тарельчатых дисков с отверстиями, размещенных на

Изобретение относится к переработке и утилизации органических разжиженных отходов и может быть использовано в сельcI<0M хозяйстве, . Известен ферментатор-газгольдер, содер>кащий цилиндрический корпус с двойными стенками и крышкой, заправочный и сливной патрубки с вентилями, штуцер для выпуска газа, снабженный плоской спиралью с эластичной мембраной и клапаном в ней, нижняя часть спирали прикреплена к днищу корпуса, верхняя часть спирали — к клапану мембраны, которая установлена между корпусом и крышкой с образованием герметичной полости, ферментатор-газгольдер снабжен размещенными между двойными стенками теплоносителем с фазовым переходом, например парафином, и теплообменником в виде трубчатого замкнутого змеевика с горизонтальным участком, заполненного теплоносителем, например металлическим натрием, при этом. верхний участок теплообменника снабжен расположенным.коаксиально вокруг него прозрачным вакуумным патрубком с установленной над ним линзой с линейным фокусом и подвижными кронштейнами.

Недостатком известного устройства является ограниченная возможность одной плоской спирали при ее использовании в качестве интенсификатора газообразования.

Цель изобретения — повышение КПД ферментатора-газгольдера путем создания пульсирующих встречных турбулентных потоков.

Предлагаемый ферментатор-газгольдер содержит горизонтально расположенный цилиндрический корпус с коаксиально проходящей осью, на которой свободно развтулках с эластичным гофрированным патрубком 25 между наборами. Горловина 3 корпуса 1 снабжена газоотборным устройством, выполненным в виде разъемного корпуса, разделенного на верхнюю 8 и нижнюю

9 полости мембраной с вмонтированными в нее клапаном и стойкой, Прикрепленные к стойке магнитные пластины сопряжены с магнитной шайбой, закрепленной в центре иглой. Электрический нагреватель размещен в вакуумированном прозрачном корпусе, внутренняя поверхность которого выполнена с селективным покрытием. Изобретение позволяет увеличить производительность аппарата вдвое. 4 з.п, ф-лы, 8 ил, мещены направленные навстречу друг к другу шнеки, изготовленные, например, из полипропилена, одними концами соединенíblå гофрированным эластичным патрубком, другими — с эластичными упругими мембранами, прикрепленными посредством выпуклых крышек к корпусу, снабженному удлиненной горловиной с крышкой, сообщенной посредством патрубка с газоотборным устройством, состоящим из разьемного корпуса, разделенного на верхнюю и нижнюю полости мембраной с вмонтированным в нее клапаном со стойкой, на которой прикреплены размещенные над клапаном магнитные пластины, сопряженные с магнитной шайбой, прикрепленной к стойке, зафиксированной на крыше верхней полости, в центре которой закреплена игла, острием упирающаяся в головку клапана, шток которого расположен в нижней полости газоотборного устройства, снабженной штуцером для отвода газа к потребителю. С целью сокращения затрат на электроэнергию, при ее использовании, теплообменник дополнительно содержит электрический нагреватель, выполненный в виде разветвленного участка металлической трубки, в центре которого на оси закреплена керамическая втулка с размещенной на ней металлической спиралью, например, из вольфрама, где разветвленный участок расположен в теплоизолированном вакуумном корпусе, на внутреннюю поверхность которого нанесено селективное покрытие, а контакты спирали вынесены за пределы корпуса, С целью упрощения конструкции ферментатора-газгольдера интенсификатора создания пульсирующих встречных турбулентных потоков может быть выполнен в виде расположенных навстречу друг к другу и размещенных на оси корпуса ферментато1717554 ра-газгольдера плоских спиралей, одни концы которых прикреплены к оси, а другие — к эластичным мембранам, или в виде расположенных на оси корпуса втулок. на которых размещены изготовленные, например, из полипропилена тарельчатые диски с отверстиями, где одни концы втулок соединены эластичным гофрированным патрубком, а другие — с эластичными упругими мембранами.

На фиг, 1 представлен ферментаторгазгольдер, общий вид в продольном разрезе; на фиг. 2 — узел! на фиг, 1; на фиг. 3— газоотборное устройство в момент открытия клапана; на фиг. 4 — расположение магнитных пластин на стойке, вид сверху; на фиг. 5 — узел ll на фиг. 1; на фиг. 6 — интенсификатор газообразования, выполненный из двух плоских спиралей; на фиг. 7 — интенсификатор, выполненный из втулок с размещенными на них тарельчатыми дисками; на фиг. 8 — тарельчатый диск, план.

Ферментатор-газгольдер состоит из двойного цилиндрического корпуса 1, заполненного теплоносителем с фазовым переходом, например парафином 2, с удлиненной горловиной 3, снабженной заправочным патрубком 4 с вентилем 5 и закрытой крышкой 6, сообщенной посредством патрубка 7 с верхней полостью

8 газоотборного устройства, ни княя полость 9 которого сообщена с крышкой 6 посредством патрубка 10 с перепускным вентилем 11 и штуцером 12 для отвода газа к потребителю. Газообразное устройство состоит из крышки 13, днища 14, разделенных на полости 8 и.9 мембраной

15, к которой прикреплена стойка 16 с клапаном 17 с прикрепленными к ней магнитными пластинами 18, сопряженными с магнитной шайбой 19, прикрепленной к стойке 20, которая закреплена на крышке 13 с иглой 21, острием соприкасающейся с головкой клапана 17,шток которого расположен в нижней полости 9 газоотборного устройства. В корпусе 1 вдоль его цилиндрической части коаксиально проходит ось

22, на которой свободно размещены направленные навстречу друг к другу шнеки

23 и 24, которые могут быть изготовлены из полипропилена и одними концами соединены гофрированным эластичным патрубком . 25, а другими — с эластичными упругими мембранами 26 и 27 посредством шайб 28 и

29, свободно размещенных на оси 22. Мембраны 26 и 27 прикреплены краями к корпусу 1 выпуклыми крышками 30 и 31, где на выступающих эа их пределы резьбовых частях оси 22 расположены гайки 32 и 33, посредством которых осуществляется

55 натяжение оси 22. Корпус 1 снабжен сливным патрубком 34 с вентилем 35. Таким образом, в ферментаторе-газгольдере создается герметичная рабочая полость 36.

Теплообменник изготовлен в виде замкнутой металлической трубки 3?, заполненной теплоносителем, например металлическим натрием (не показан), со змеевидным участком, размещенным в полости двойного корпуса 1, На выступающих за габари.гы ферментатора -газгольдера частях металлической трубки 37 расположен электрический нагреватель, выполненный в виде разветвленного участка 38, в центре которого на осях 39 и 40 закреплена керамическая втулка 41 с размещенной на ней металлической, например из вольфрама, спиралью 42, Разветвленный участок 38 расположен в ва-. куумном корпусе 43 с теплоизоляцией 44, на внутреннюю поверхность которого нанесено селективное покрытие 45. На выступающих за предельг вакуумного корпуса 43 патрубках 46 и 47 размещены присоединительные муфты 48 и 49. За пределы корпуса

43 вынесены также контакты 50 и 51 спирали 42.

Выступающая за габариты ферментатора-газгольдера трубка 37 снабжена расположенным коаксиально вокруг нее прозрачным вакуумным патрубком 52 и установленной над ним линзой 53 с линейным фокусом и подвижными кронштейнами 54.

Интенсификатор создания пульсирующих встречных турбулентных потоков может быть выполнен s виде расположенных навстречу друг к другу и размещенных на оси 22 плоских спиралей 55 и 56, одни концы которых прикреплены к оси 22 посредством фланца 57. а другие — к эластичным мембранам 26 и 27 посредством фланцев 58 и 59 и шайб 28 и 29, или выполнен в виде расположенных на оси 22 втулок 60 и 61, на которых размещены изготовленные, например, из полипропилена и направленные навстречу друг к другу та рельчатые диски 62 и

63 с отверстиями 64, где одни концы втулок

60 и 61 соединены эластичным гофрированным патрубком 25, а другие — с эластичными упругими мембранами 26 и 27 посредством шайб 28 и 29, Ферментатор-газгольдер работает следующим образом.

При закрытии вентиля 35 и открытых вентилях 11 и 5 разжиженная биомасса заливается до необходимого уровня в горловине 3. Закрытием вентилей 5 и 11 рабочая полость 36 герметизируется, В солнечную погоду, при отключенном электрическом нагревателе, лучи солнца фокусируются на участке металлической трубки 37 под про1717554 зрачным патрубком 52 посредством подвижных кронштейнов 54, Металлическая трубка 37 выполнена по всему объему теплоносителем, например металлическим натрием (не показан), температура плавления которого 92 С. В вакуумном прозрачном патрубке 52 с селективным покрытием (не показано) участок теплообменника может нагреваться до 530 С. Раскаленный теплоноситель, циркулируя в теплообменнике, нагревает в корпусе 1 теплоноситель с фазовым переходом, например парафин 2, От которого нагревается разжиженная биомасса. Процесс брожения с выделением газа создает давление на столб биомассы в горловине 3 и на мембрану 15 меньшей площади газоотборного устройства. С повышени-. ем давления уровень биомассы в горловине

3 понижается, при этом мембраны 26 и 27, отгибаясь в сторону крышек 30 и 31, перемещают биомассу по всему объему в противоположные стороны шнеками23и24,При достижении в газоотборном устройстве давления,достаточного для разобщения маг нитных пластин 18 и магнитной шайбы 19, мембрана 15 резко выгибается вниз, шток клапана 17, ударяясь в днище 14, притягивается магнитными пластинами 18, после чего клапан 17 остается открытым, перепуская газ через штуцер 12 к потребителю (не показан). С падением давления в полости 36 за счет сил упругости мембран 26 и 27 и гофрированного патрубка 25 шнеки 23 и 24 устремляются навстречу друг к другу, создавая энергичный толчок по всему объему биомассы. Причем шнек 23, перемещая биомассу вперед, вращает ее по часовой стрелке, а шнек 24, перемещая биомассу навстречу ему, вращает ее против часовой стрелки. В горловине 3 создается турбулентное перемешивание биомассы, способствующее интенсивному газообразованию. В газоотборном устройстве с понижением давления в полости 8 под действием сил упругости мембрана 15 возвращается, игла

21 упираясь в головку клапана 17, разобщает его с магнитными пластинками 18, которые притягиваются магнитной шайбой 19, Мембрана 15 возвращается в исходное положение, при котором игла 21 прижимает клапан 17 к стойке 16. Затем рабочий цикл повторяется.

При необходимости в теплообменнике может быть включен электрический нагреватель, работающий следующим образом.

При подключении к источнику тока спираль

42 нагревает разветвленный участок 38 металлической трубки 37 в вакуумном корпусе

43, где селективное покрытие 45 возвращает тепловые лучи, направляя их обратно на

15 ратуры, что в совокупности с использованием теплоносителя с фазовым

55 участок 38, при этом теплоизоляция 44 дополняет вакуумную теплоизоляцию нагревателя, При применении в качестве интенсификатора плоских спиралей 55 и 56 или интенсификатора с тарельчатыми дисками 62 и 63 с отверстиями 64 работа ферментатора-газгольдера осуществляется, как описано.

В ферментаторе-газгольдере возможно вдвое увеличить объем обрабатываемой биомассы при более высокой рабочей эффективности, Применение вакуумного электрического нагревателя сокращает время нагревания биомассы до рабочей темпепереходом, например парафина, выполняющего роль аккумулятора тепла, позволит периодически отключать нагреватель от источника тока и сократить затраты на электроэнергию.

Формула изобретения

1. Ферментатор-газгольдер, содержащий цилиндрический корпус с двойными стенками и крышкой, заправочный и сливной патрубки с вентилями, штуцер для Bblпуска газа, интенсификатор процесса, помещенный между двойными стенками корпуса, теплоноситель с фазовым переходом. например парафин, и теплообменник в виде змеевика с горизонтальным участком, заполненным теплоносителем, например металлическим натрием, и расположенным коаксиально вокруг него прозрачным вакуумным патрубком с линзой и подвижными кронштейнами, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем создания пульсирующих встречных турбулентных потоков, цилиндрический корпус расположен горизонтально и выполнен с прикрепленными к его торцам эластичными упругими мембранами и выпуклыми крышками, а также установленной на корпусе в его средней части горловиной с крышкой, интенсификатор установлен горизонтально по оси корпуса, выполнен из соединенных между собой частей, свободные концы которых прикреплены к мембранам, горловина корпуса снабжена газоотборным устройством, выполненным в виде разъемного корпуса, разделенного на верхнюю и нижнюю полости мембраной с вмонтированным в нее клапаном со стойкой, прикрепленными к ней магнитными пластинами и сопряженной с ними магнитной шайбой, закрепленной в центре иглой и штуцером отвода газа потребителю.

2. Ферментатор-газгольдер по п,1, о т л ич а ю щи и с ятем, что теплообменник снабжен электрическим нагревателем, выполненным

1717554

10 в виде разветвленного участка металлической трубки с керамической втулкой по оси и размещенной на ней металлической спиралью, например, из вольфрама, разветвленный участок трубки снабжен теплоизолированным вакуумированным корпусом с селективным покрытием на внутренней его поверхности и контактами для спирали за его пределами.

3. Ферментатор-газгольдер по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что интенсификатор процесса выполнен из двух свободно расположенных на оси корпуса и направленныхдруг

° к другу шнеков с эластичным гофрированным патрубком между ними.

4, Ферментатор-газгольдер по п,1, о т л ич а ю шийся тем. что интенсификатор и роцесса выполнен из плоских спиралей, одними концами прикрепленных к оси корпуса, а

5 другими — к эластичным упругим мембранам.

5. Ферментатор-газгольдер по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что интенсификатор процес-10 са выполнен издвух наборов свободно расположенных на оси корпуса втулок с тарельчатыми перфорированными дисками на них, изготовленными, например, из полипропилена, и эластичного гофрированного

15 патрубка между наборами втулок.

1717554 и РУ2. б

Составитель А.Еламанов

Редактор О.Юрковецкая Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Л.Палий

Заказ 849 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101