Шнек-сепаратор

 

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

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13