Устройство для обезвоживания торфа

 

Изобретение относится к механическому обезвоживанию торфа, а именно подстилочного торфа низкой степени разложения преимущественно верховой залежи. Устройство для обезвоживания торфа включает матрицу с каналом, загрузочный узел с каналом, корпус с перепускным клапаном, штемпель и привод. Оно снабжено двумя электродами, вставленными в продольные пазы, выполненные на краях верхней и нижней поверхностей канала матрицы, и электромагнитом постоянного тока, расположенным сбоку матрицы на участке канала. Привод выполнен в виде силового гидроцилиндра. Электроды выполнены в форме прямоугольника и расположены друг против друга вдоль боковых поверхностей канала матрицы. Электромагнит состоит из железного сердечника с фланцем на основании, двух катушек, надетых на концевые участки сердечника, двух съемных полюсных наконечников, выполненных в форме прямоугольника, с фланцем на середине боковой стороны. Один полюсной наконечник находится над верхней поверхностью матрицы, а другой полюсной наконечник - под нижней ее поверхностью. Магнитное поле направлено перпендикулярно электрическому полю. Нижний полюсной наконечник концами установлен на опоры. В результате обеспечивается создание высокоэффективного устройства для обезвоживания торфа и снижение энергозатрат. 8 ил.

Изобретение относится к механическому обезвоживанию торфа, а именно подстилочного торфа низкой степени разложения преимущественно верховой залежи.

Известно устройство для механического обезвоживания торфа, состоящее из смонтированного на станине прессующего узла с фильтрующей бесконечной лентой, которая огибает поддерживающие валики, соединенного с прессующим узлом очистителя, двух вакуумных коробок, одна из которых размещена под нижней ветвью фильтрующей бесконечной ленты в зоне блока прокатывающих валиков, а другая коробка – в начале зоны сжатия под силовым барабаном, который соединен со станиной при помощи силового механизма, а также привода, соединенного с прессующим узлом передаточным механизмом, причем прессующий узел выполнен в виде гусеничного движителя с барабаном и подпружиненными блоками прокатывающих валиков, которые установлены с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью нижней ветви фильтрующей бесконечной ленты, а поддерживающие валики установлены по дуге, эквидистантной упомянутому силовому барабану (авт. св. СССР №1154472, МПК Е 21 С 49/00, 1985 г.).

Недостатком указанного устройства для обезвоживания торфа является высокая себестоимость готовой продукции ввиду больших энергозатрат из-за конструктивного исполнения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для получения топливных и кормовых брикетов, состоящее из матрицы с каналом, в задней части которой расположен загрузочный узел, канал которого имеет кольцевое углубление, в котором размещен фильтр, а над ним закреплен корпус с перепускным клапаном, штемпеля, который выполнен в поперечном сечении по форме круга и смонтирован в канале загрузочного узла, а через механизм перемещения связан с кривошипом (авт. св. СССР №1180276 МПК В 30 В 15/02, 1984 г.).

Недостатком указанного устройства для получения топливных и кормовых брикетов является недостаточная эффективность при обезвоживании подстилочного торфа низкой степени разложения 5-15% и влажности 90-92% из-за конструктивного исполнения.

Техническим результатом изобретения является создание высокоэффективного устройства для обезвоживания подстилочного торфа, обеспечивающего снижение энергозатрат.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для обезвоживания торфа, включающее матрицу с каналом, загрузочный узел с каналом, корпус с перепускным клапаном, фильтр, штемпель, привод, согласно изобретению снабжено двумя электродами, вставленными в продольные пазы, выполненные на краях верхней и нижней поверхностей канала матрицы, электромагнитом постоянного тока, расположенным сбоку матрицы на участке канала, а привод выполнен в виде силового гидроцилиндра, шарнирно присоединенного штоком к штемпелю и корпусом к стойке, при этом электроды выполнены по форме прямоугольника и расположены друг против друга вдоль боковых поверхностей канала матрицы, а электромагнит состоит из железного сердечника с фланцем на основании и с двумя расположенными друг над другом концевыми участками со съемными фланцами вблизи торца, двух катушек, надетых на концевые участки сердечника, двух съемных полюсных наконечников, выполненных по форме прямоугольника, с фланцем на середине боковой стороны, прикрепленных к фланцу концевых участков сердечника, расположенных на всей длине участка канала матрицы, причем один полюсной наконечник находится над верхней поверхностью матрицы и другой полюсной наконечник – под нижней ее поверхностью, магнитное поле направлено перпендикулярно электрическому полю, а нижний полосной наконечник концами установлен на опоры.

На фиг.1 изображено устройство для обезвоживания торфа, вид сбоку;

на фиг.2 – то же, поперечный разрез по А-А на фиг.1;

на фиг.3 – показан электромагнит, вид спереди;

на фиг.4 – то же, вид сбоку по Б на фиг.3;

на фиг.5 – изображен сердечник, вид сбоку;

на фиг.6 – то же, вид спереди по В на фиг.5;

на фиг.7 – показан полюсной наконечник, вид спереди;

на фиг.8 – то же, вид сбоку по Г на фиг.7.

Устройство для обезвоживания торфа включает матрицу 1 с прямоугольным каналом “а”. На верхней поверхности матрицы 1 расположены перепускные клапаны 2, сообщающиеся с каналом “а”. На нижней поверхности матрицы 1 выполнены сливные отверстия 3. Загрузочный узел 4 с прямоугольным каналом “б” расположен в задней части матрицы 1. Перепускной клапан 5 расположен над фильтром 6 канала “б”. Два электрода 7, изготовленные из нержавеющей стали по форме прямоугольника, каждый установлен в продольные пазы “т”, выполненные на краях верхней и нижней поверхностей канала “а” матрицы 1. Упор 8 надет на переднюю часть матрицы 1. Электропровод 9 соединяет один электрод 7 с положительной клеммой источника 10 тока, например УИП (универсальный источник питания). Электропровод 11 соединяет второй электрод 7 с отрицательной клеммой источника 10 тока. Прямоугольный штемпель 12 установлен в задней части матицы 1. Привод штемпеля 12 выполнен в виде силового гидроцилиндра 13, шарнирно присоединенного штоком к штемпелю 12 и корпусом к стойке “г”. Поддон 14 расположен под нижней частью устройства. Электромагнит 15 постоянного тока расположен сбоку матрицы 1 и охватывает полюсами участок канала “а” матрицы 1 на всей длине (например, полюс “S” сверху и полюс “N” снизу). Он состоит из железного сердечника “с” в виде основания с фланцем “и” и двух расположенных друг над другом концевых участков со съемным фланцем “н” вблизи торца, двух катушек “к”, каждая помещена на концевой участок сердечника “с”, двух съемных полюсных наконечников “л”, выполненных по форме прямоугольника, с фланцем “м” на середине боковой стороны, каждый прикреплен к фланцу “н” концевого участка сердечника “с”, расположенным на всей длине участка канала “а” матрицы 1. Один полюсной наконечник электромагнита 15 находится над верхней поверхностью матрицы 1 и другой полюсной наконечник – под нижней ее поверхностью. Магнитное поле “В” направлено перпендикулярно электрическому полю “j”.

Две опоры 16 установлены под концевыми участками нижнего полюсного наконечника.

Устройство для обезвоживания торфа работает следующим образом.

Верховой торф сырец низкой степени разложения 5-15% подвергают предварительному обезвоживанию в прессовой установке, например, типа ПЛР, до влажности 77-80%. После разрыхления этого торфа на частицы размером до 15 мм его подают в загрузочный узел 4 (удельная загрузка 0,4 г/см²). При включении привода шток “е” выходит из силового цилиндра 13 и сообщает движение штемпелю 12, который перемещает торф из канала “б” загрузочного узла 4 в канал “а” матрицы 1, где происходит формирование брикета “д”. При этом сжимаемый воздух вместе с частью торфа вдувается на всем участке канала “б” вверх. Воздух проходит через фильтр, отжимает клапан 5 и выходит в атмосферу, а находящаяся в нем торфяная пыль задерживается фильтром 6. При отходе штемпеля 32 в исходное положение шток “е” втягивается обратно в цилиндр 13. На участке канала “в” узла 4 создается разряжение, перепускной клапан 5 плотно прилегает и перекрывает сообщение с загрузочным узлом 4, а упомянутая торфяная пыль под своей силы тяжести осыпается на дно участка канала “в”. При заполнении канала “а” торфом включают источник 10 тока.При этом ток движется по цепи электропровод 11, электрод 7, торф (брикет “д”), второй электрод 7, электропровод 9, источник 10 тока. При прохождении через влажный торф (вода торфа является электролитом) за счет джоулевой диссипации энергии он быстро и равномерно по всему объему разогревается (при расходе энергии электрического тока 8-12 вт/г в течение 90 с торф нагревается до температуры 70-90°С), в результате чего вязкость торфа уменьшается почти в два раза, а структура твердой фазы приобретает более пластические свойства. Последующие уменьшение упругих деформаций в скелете торфа при нагревании способствует увеличению гидравлического напора в жидкой фазе, так как доля внешней нагрузки на воду возрастает. При этом плотность электрического тока ограничивают из условий нагрева торфа за время прессования (экспозиции) не выше 70-90°С. Дальнейшее повышение температуры незначительно снижает вязкость воды. С другой стороны, нагревание торфа выше 120°С приводит к значительному уменьшению водопоглотительной способности торфа за счет его термического разложения. Воздух, расширяясь под действием температуры, вытесняет некоторое количество воды из порового пространства частиц торфа. При этом совершается работа газа против сопротивления течению жидкости. В то же время газ (воздух), обладающий значительно меньшей вязкостью, чем вода (при температуре 20°С примерно в 50 раз), под действием диффузионных процессов, покидая поровое пространство, увлекает за собой некоторое количество влаги (воды). Торф “д” канала “а”, находящийся под воздействием электрического тока, помещен в магнитное поле между полюсами “S” и “N” магнита 15, т.е. торф находится в скрещенных электрическом и магнитном полях. Поэтому возникает движение теплопроводящей жидкости под действием магнитогидродинамического давления, вектор которого перпендикулярен оси вектора магнитного потока и электрического тока. Получается, что все процессы в движущейся токопроводящей жидкости протекают под действием не только сил веса, инерции и вязкости, но и объемной электромагнитной силы. А так как жидкость торфа является электролитом (проводником второго рода),то и все магнитогидродинамические эффекты проявляются при наличии кондуктивно подводимого тока. В скрещенных электрическом и магнитном полях на единицу объема частицы торфа действует электромагнитная сила, которая изменяет величину нейтрального давления в воде. Одновременно с этим за счет нагрева торфа под действием джоулева тепла вязкость воды и другие свойства твердой фазы торфа быстро уменьшаются, а доля внешней нагрузки, приходящаяся на жидкого фазу, возрастает. Это положительно отражается на увеличение фильтрационного расхода. За время экспозиции торф исходной влажности 77-80% приобретает влажность 60-65%. Механическое обезвоживание верхового торфа низкой степени разложения 5-15% в скрещенных электрическом и магнитном полях можно проводить в следующим режиме: сжатие торфа под давление 16-20 кг/с, время экспозиции (продолжительность воздействия на торф) 60-90 сек., температура нагрева торфа 70-90°С, индукция магнитного поля 0,5 тл, расход энергии электрического тока 8-12 вт/г.

Механическое обезвоживание верхового подстилочного торфа низкой степени разложения в электромагнитных полях обеспечивает снижение конечной влажности по сравнению с исходной влажностью, равной 70-80%, до 7%.

Механическое обезвоживание торфа в скрещенных электромагнитных полях от влажности 77 до 64% снижает расход на дальнейшую термическую сушку до 35%, почти вдвое по сравнению с вариантом, когда искусственная сушка торфа производится от влажности 77 до 35%.

При механическом обезвоживании подстилочного верхового торфа низкой степени разложения в электромагнитных полях получаемый эффект достигается увеличением гидростатического напора, уменьшением вязкости жидкой фазы, в результате повышения температуры торфа, при которой часть внутриклеточной косметически связанной воды переходит в свободную, с уменьшением упругих характеристик скелета твердой фазы и увеличением пластических свойств торфа, а также действиям объемных электромагнитных сил.

Выполнение сердечника в виде основания с расположенными друг над другом концевых участков обеспечивает охват матрицы со стороны верхней и нижней поверхностей. Кроме того упрощает конструкцию электромагнита и снижает металлоемкость. Фланцы “и” и “н” обеспечивают надежное крепление съемных присоединяемых деталей “с” и “л”.

Выполнение полюсных наконечников по форме прямоугольника съемными и охватывающими матрицу на всей длине канала обеспечивает воздействие магнитного поля на всем протяжении перемещения торфа, упрощает проведение обслуживания, наладочных и ремонтных работ.

Выполнение электрода по форме боковой поверхности канала матрицы и расположение его на всей его длине обеспечивает воздействие электрического поля на торф, заполняемый этот канал. Благодаря чему повышают эффективность обезвоживания.

Установка концов нижнего полосного наконечника на опоры повышает устойчивость электромагнита.

Предлагаемое устройство позволяет интенсифицировать процесс механического обезвоживания подстилочного верхового торфа низкой степени разложения и этим снизить себестоимость готовой продукции.

Устройство несложно в изготовлении и может быть выполнено в мастерских небольших предприятий.

Формула изобретения

Устройство для обезвоживания торфа, включающее матрицу с каналом, загрузочный узел с каналом, корпус с перепускным клапаном, штемпель, привод, отличающееся тем, что оно снабжено двумя электродами, вставленными в продольные пазы, выполненные на краях верхней и нижней поверхностей канала матрицы, электромагнитом постоянного тока, расположенным сбоку матрицы на участке канала, а привод выполнен в виде силового гидроцилиндра, шарнирно присоединенного штоком к штемпелю и корпусом к стойке, при этом электроды выполнены в форме прямоугольника и расположены друг против друга вдоль боковых поверхностей канала матрицы, а электромагнит состоит из железного сердечника с фланцем на основании и с двумя расположенными друг над другом концевыми участками со съемными фланцами вблизи торца, двух катушек, надетых на концевые участки сердечника, двух съемных полюсных наконечников, выполненных в форме прямоугольника с фланцем на середине боковой стороны, прикрепленных к фланцу концевых участков сердечника, расположенных на всей длине участка канала матрицы, причем один полюсный наконечник находится над верхней поверхностью матрицы, и другой полюсный наконечник - под нижней ее поверхностью, магнитное поле направлено перпендикулярно электрическому полю, а нижний полюсный наконечник концами установлен на опоры.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8