Машина для обезвоживания сапропеля
Изобретение относится к машинам для снижения влагосодержания сапропеля и может быть использовано для обезвоживания сапропелей коллоидной структуры. Машина для снижения влагосодержания сапропеля включает загрузочное приспособление для подачи сапропеля под давлением, разгрузочное приспособление, технологический аппарат для отвода воды из сапропелевой массы. Технологический аппарат для отвода воды состоит из замкнутой на приводном и натяжном барабанах гибкой плоской ленты с буртиками по ее краям, над верхней ветвью которой установлены с возможностью вращения и взаимодействия с ней обезвоживающие барабаны, наружная цилиндрическая поверхность которых покрыта обезвоживающим слоем. Все обезвоживающие барабаны кинематически связаны с приводным барабаном ленты таким образом, чтобы линейная скорость ленты и окружные скорости обезвоживающих барабанов были одинаковы. Корпуса подшипников оси каждого барабана размещены с возможностью смещения в направляющих, ориентированных нормально к плоскости ленты, и снабжены нажимным приспособлением винтового типа. Каждый обезвоживающий барабан установлен совместно с отжимным роликом с возможностью его вращения и взаимодействия с цилиндрической поверхностью обезвоживающего барабана. Ролик выполнен полым, перфорированным и размещен на конце шарнирно установленного рычага, подпружиненного к направляющим обезвоживающего барабана. Под отжимным роликом размещен наклонный желоб для отвода воды, а верхняя ветвь ленты в зоне размещения каждого обезвоживающего барабана опирается на два ролика с охватом обезвоживающего барабана снизу и с возможностью смещения роликов в продольных направляющих. Загрузочное приспособление снабжено щелевым дозатором с возможностью подачи через него сапропеля и его размещения по ширине ленты между ее буртиками. Обезвоживающий слой на каждом обезвоживающем барабане сформирован из наклеенных с помощью водостойкого клея в сухом состоянии на тканые нерастяжимые подложки отрезков пористого материала незамкнутой капиллярной структуры. Свободные концы каждой подложки охватывают в вертикальной плоскости с натяжением планки, которые с помощью закрепленных на них болтов крепятся к плоским участкам наружной поверхности обечайки обезвоживающего барабана с возможностью прижатия свободных концов подложки к этим участкам. Планки с наружной стороны сформированы по дуге окружности обезвоживающего барабана, а со стороны огибания планок подложкой выполнены со скругленными кромками. Изобретение позволяет повысить эффективность обезвоживания сапропеля коллоидной структуры с удалением до 40-50% влаги от массы исходной пульпы при низкой энергоемкости процесса обезвоживания. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к устройствам для снижения влагосодержания сапропеля и может быть использовано для обезвоживания сапропелей коллоидной структуры.
Известно устройство для обезвоживания сапропеля, включающее загрузочное приспособление для подачи сапропеля под давлением, разгрузочное приспособление, технологический аппарат для отвода воды из сапропелевой массы, выполненный в виде дискового фильтра со сближенными дисками (Пат. РФ №2057726, Кл. С 05 F 11/00, 1996 г.).
Однако недостатком устройства является низкая эффективность при обезвоживании сапропеля коллоидной структуры. Нашими лабораторными исследованиями установлено, что тонкодисперсные сапропели практически не фильтруются, поэтому известное устройство, основанное на фильтрации, для обезвоживания сапропеля коллоидной структуры практически не пригодно.
Задачей изобретения является повышение эффективности обезвоживания сапропеля коллоидной структуры.
Поставленная задача решается за счет того, что в машине для обезвоживания сапропеля, включающей загрузочное приспособление для подачи сапропеля под давлением, разгрузочное приспособление, технологический аппарат для отвода воды из сапропелевой массы, согласно изобретению технологический аппарат для отвода воды состоит из замкнутой на приводном и натяжном барабанах гибкой плоской ленты с буртиками по ее краям, над верхней ветвью которой установлены с возможностью вращения и взаимодействия с ней обезвоживающие барабаны, наружная цилиндрическая поверхность которых покрыта обезвоживающим слоем, при этом все обезвоживающие барабаны кинематически связаны с приводным барабаном ленты таким образом, чтобы линейная скорость ленты и окружные скорости обезвоживающих барабанов были одинаковы, корпуса подшипников оси каждого барабана размещены с возможностью смещения в направляющих, ориентированных нормально к плоскости ленты, и снабжены нажимным приспособлением винтового типа, каждый обезвоживающий барабан установлен совместно с отжимным роликом с возможностью его вращения и взаимодействия с цилиндрической поверхностью обезвоживающего барабана, причем ролик выполнен полым, перфорированным и размещен на конце шарнирно установленного рычага, подпружиненного к направляющим обезвоживающего барабана, под отжимным роликом размещен наклонный желоб для отвода воды, а верхняя ветвь ленты в зоне размещения каждого обезвоживающего барабана опирается на два ролика с охватом обезвоживающего барабана снизу и с возможностью смещения роликов в продольных направляющих, при этом загрузочное приспособление снабжено щелевым дозатором с возможностью подачи через него сапропеля и его размещения по ширине ленты между ее буртиками, а обезвоживающий слой на каждом обезвоживающем барабане сформирован из наклеенных с помощью водостойкого клея в сухом состоянии на тканые нерастяжимые подложки отрезков пористого материала незамкнутой капиллярной структуры, причем свободные концы каждой подложки охватывают в вертикальной плоскости с натяжением планки, которые с помощью закрепленных на них болтов крепятся к плоским участкам наружной поверхности обечайки обезвоживающего барабана с возможностью прижатия свободных концов подложки к этим участкам, при этом планки с наружной стороны сформированы по дуге окружности обезвоживающего барабана, а со стороны огибания планок подложкой выполнены со скругленными кромками. Кинематическая связь обезвоживающих барабанов с приводным барабаном может быть осуществлена с помощью системы цепных передач. Кинематическая связь обезвоживающих барабанов с приводным барабаном может быть осуществлена за счет фрикционного взаимодействия обезвоживающих барабанов непосредственно с буртиками ленты.
Машина для обезвоживания сапропеля показана на фиг.1 - вид сбоку, на фиг.2 - разрез А-А по фиг.1, на фиг.3 - разрез Б-Б по фиг.1, на фиг.4 - загрузочное приспособление; на фиг.5 - узел установки обезвоживающего барабана; на фиг.6 - вид В по фиг.5, на фиг.7 - узел крепления на барабане слоя материала незамкнутой капиллярной структуры.
Машина для обезвоживания сапропеля состоит из замкнутой на приводном 1 и натяжном 2 барабанах гибкой плоской ленты 3, наклонно размещенной под острым углом Р к горизонту. Над верхней ветвью ленты 3 установлены с возможностью вращения и взаимодействия с лентой 3 обезвоживающие барабаны 4, наружная цилиндрическая поверхность которых покрыта слоем 5 пористого материала незамкнутой капиллярной структуры, обладающего гигроскопическими свойствами. При этом число обезвоживающих барабанов принято от четырех до шести. Все барабаны 4 кинематически связаны с приводным барабаном 1 с помощью цепных передач 6 таким образом, чтобы линейная скорость ленты 3 и окружные скорости барабанов 4 с учетом деформации слоя 5 были одинаковы. Корпуса подшипников 7 оси 8 каждого барабана 4 размещены с возможностью смещения в вертикальных направляющих 9 и снабжены винтовыми нажимными приспособлениями 10.
Над верхней ветвью ленты 3 в хвостовой ее части размещено загрузочное приспособление для подачи на ленту 3 сапропелевой массы, которая предварительно может быть смешана с реагентом для нарушения ее структурных связей. Загрузочное приспособление состоит из щелевого дозатора 11, установленного на разгрузочном патрубке 12 шнека 13, а последний размещен под контактным чаном 14 для смешивания сапропеля с реагентом.
Лента 3 выполнена с буртиками 15 с возможностью размещения между ними слоя сапропеля 16.
Барабаны 4 могут быть кинематически (за счет сил трения) связаны с верхней ветвью ленты 3 за счет их прижатия к ее буртикам 15. В этом случае система цепных передач 6 между ними и приводным барабаном 1 отсутствует. Под верхней ветвью ленты 3 в зонде размещения обезвоживающих барабанов 4 установлены два ролика 17 и 18 таким образом, чтобы лента 3 охватывала снизу обезвоживающий барабан 4 на угол α с возможностью его изменения от нуля до 40-60°. Нижняя ветвь ленты 3 опирается на роликоопоры 19.
Каждый обезвоживающий барабан 4 установлен совместно с отжимным роликом 20, который выполнен полым и перфорирован отверстиями 21. Ролик 20 размещен на конце рычага 22, который шарнирно (23) установлен на направляющих 9 и подпружинен к ним регулируемой пружиной 24. Под каждым отжимным роликом 20 размещен наклонный желоб 25 для отвода воды.
Разгрузочное приспособление снабжено установленным в зоне сбегания ленты 3 с приводного барабана 1 скребком 26 для съема с ленты 3 обезвоженного сапропеля.
Для крепления слоя 5 пористого материала незамкнутой капиллярной структуры к обезвоживающему барабану 4 его обечайка выполнена с несколькими (например, двумя, тремя или четырьмя) плоскими участками 27 на ее наружной цилиндрической поверхности и снабжена сквозными отверстиями 28. Слой 5 пористого материала незамкнутой капиллярной структуры (фиг.1-3) на барабане 4 формируется в виде двух, трех или четырех отрезков пористого материала 29 (фиг.5-7), наклеенных водостойким клеем в сухом состоянии на подложку 30 из нерастяжимого тканого материала. При этом свободные концы подложки 30 охватывают в вертикальной плоскости с натяжением планки 31 и прижаты последними к плоским участкам 27 барабана 4 с помощью закрепленных на планках 31 болтов 32. При этом болты 32 размещены в отверстиях 28 обечайки барабана 4 и зафиксированы с внутренней стороны обечайки с помощью гаек 33 с косыми шайбами 34. Планки 31 с наружной стороны спрофилированы по дуге окружности обезвоживающего барабана 4, а со стороны огибания планок 31 подложкой 30 выполнены со скругленными кромками. Все обезвоживающие барабаны 4, а также приводной 1 и натяжной 2 барабаны снабжены ребордами 35, 36, 37 с возможностью взаимодействия реборд с боковыми кромками 15 ленты 3.
При работе машины верхняя ветвь ленты 3 движется в направлении 38, а обезвоживающие барабаны 4 и отжимные ролики 20 вращаются в направлениях 39 и 40.
41 - стыки отрезков пористого материала 29, образующих сплошной слой 5 материала незамкнутой капиллярной структуры на обезвоживающих барабанах 4; 42 - продольные направляющие, относительно которых могут смещаться ролики 17 и 18 для регулирования величины угла обхвата α лентой 3 обезвоживающих барабанов 4.
Машина для обезвоживания сапропеля действует следующим образом. Предварительно обезвоживающие барабаны 4 оснащаются сплошным слоем 5 пористого материала незамкнутой капиллярной структуры. Для этого на подложки 30 из тканого материала наклеиваются водостойким клеем в сухом состоянии отрезки соответствующей длины из пористого материала незамкнутой капиллярной структуры. Свободные концы подложки 30 с охватом фиксируют на планках 31 с помощью болтов 32, которые пропускают через отверстия в подложках 30. Далее отрезки подложки 30 с наклеенным материалом 29 с натягом размещаются на плоских участках 27 поверхности обечайки барабана 4 путем установки болтов 32 в отверстиях 28 обечайки и фиксации болтов 32 с помощью гаек 33 с косыми шайбами 34. После установки на барабане 4 всех отрезков подложек 30 с наклеенным на них пористым материалом 29 на поверхности барабана 4 формируется сплошной слой из пористого материала незамкнутой капиллярной структуры (5). Смещением роликов 17 и 18 в направляющих 42 задается необходимый угол обхвата α лентой 3 обезвоживающих барабанов 4, определяющий расчетное время экспозиции.
Затем с помощью винтовых нажимных приспособлений 10 создается необходимое давление обезвоживающих барабанов 4 на ленту 3, опирающуюся в зоне размещения барабанов 4 на ролики 17 и 18. Соответствующей установкой пружин 24 на рычагах 22 формируется необходимое усилие прижатия отжимных роликов 20 к поверхности (5) барабанов 4, достаточного для отжатия воды. Необходимая величина деформации (сжатия) пористого материала незамкнутой капиллярной структуры и его давление на слой сапропеля 16 обеспечиваются за счет соответствующего подбора толщины отрезков 29 пористого материала на барабанах 4 и толщины подложек 30.
При включении приводного барабана 1 лента 3 начинает двигаться в направлении 38, а обезвоживающие барабаны 4 и отжимные ролики 20 - вращаться в направлениях 39 и 40. При этом линейная скорость ленты 3 и окружная скорость обезвоживающих барабанов 4 (за счет выбора соответствующего передаточного отношения между ними с помощью цепных передач 6 или за счет передачи вращающего момента непосредственно от ленты) будет практически одинаковой.
При включении шнека 13 сапропель, который может быть предварительно перемешан в контактном чане 14 с реагентом, подается под давлением через патрубок 12 в щелевой дозатор 11.
Из щелевого дозатора 11 сапропель слоем 16 толщиной h и шириной В подается на верхнюю ветвь движущейся гибкой ленты 3, располагаясь между ее буртиками 15. При этом толщина слоя сапропеля 16 на ленте 3 может регулироваться как за счет изменения щелевого зазора h дозатора 11, так и за счет изменения скорости движения ленты 3 при постоянном зазоре h дозатора 11.
Продвигаясь с лентой 3 и последовательно взаимодействуя с цилиндрической поверхностью обезвоживающих барабанов 4, покрытых слоем 5 материала незамкнутой капиллярной структуры, сапропель (16) отдает влагу этому слою 5. Обезвоживание сапропеля обеспечивается за счет гигроскопического эффекта, проявляющегося при следующих друг за другом циклах сжатия и восстановления первоначальной структуры слоя (5) материала незамкнутой капиллярной структуры.
При вращении каждого обезвоживающего барабана 4 с постоянной окружной скоростью его обогащенный водой слой 5 постоянно набегает на отжимной ролик 20, благодаря чему аккумулированная в слое 5 влага отжимается и попадает в наклонный желоб 25 и далее - в сливную трубу.
Максимально обезвоженный слой сапропеля 16 сбрасывается с ленты 3 в зоне приводного барабана 1 и направляется на дальнейшую обработку или хранение (не показано). Прилипший к ленте 3 слой сапропеля с помощью скребкового очистителя 26 отделяется от ленты 3 и объединяется с общим потоком разгружаемого с ленты обезвоженного сапропеля.
Скорость движения ленты 3 и производительность машины могут быть повышены за счет увеличения зоны контакта обезвоживающего барабана 4 со слоем 16 сапропеля при огибании лентой 3 обезвоживающего барабана 4 на дуге с центральным углом α. При этом с увеличением угла обвата α увеличивается время экспозиции, а значит можно увеличить скорость движения ленты 3 и пропускную способность машины для обезвоживания сапропеля.
Эффективность отвода воды из слоя 5 обезвоживающего барабана 4 повышается за счет использования перфорированного (21) отжимного ролика 20. При этом основная часть воды, как показали экспериментальные исследования отводится внутрь ролика 20 через отверстия 21. Через эти же отверстия вода сливается в желоб 25. Остальная отжатая из слоя 5 вода (меньшая часть) отводится через наружную поверхность ролика 20.
Наклонное расположение ленты 3 к горизонту под углом β увеличивает просвет между роликами 20 и лентой 3, что облегчает отвод отжатой роликами 20 воды с помощью наклонных желобов 25, особенно при достаточно большой ширине ленты 3, выбираемой из условия обеспечения заданной производительности машины.
Выполнение ленты 3 с буртиками 15, а обезвоживающих барабанов 4 с ребордами 35, приводного 1 и натяжного 2 барабанов с ребордами 36 и 37 решает две задачи: обеспечивает надежную фиксацию слоя сапропеля 16 на ленте 3 и исключает поперечное смещение самой ленты 3. Причем эффективность центрирования ленты 3 повышается за счет того, что реборды 36 и 37 ориентированы вверх, а реборды 35 обезвоживающих барабанов 4 ориентированы вниз.
Формирование гигроскопического слоя в виде сочетания отрезков нерастяжимой (или малорастяжимой) подложки и наклеенных на подложку фрагментов пористого материала незамкнутой капиллярной структуры, во-первых, исключает возможность отслаивания гигроскопического слоя от поверхности обезвоживающего барабана при насыщении этого слоя влагой, т.к. увеличение объема пористого материала при его увлажнении происходит за счет увеличения толщины слоя, что подтверждено экспериментальными исследованиями; во-вторых, такое техническое решение облегчает и ускоряет операции по монтажу и демонтажу элементов обезвоживающего слоя, т.к. пористый материал не приклеивается к поверхности барабана, а снимается вместе с подложкой путем откручивания гаек болтовых соединений. Кроме того, сама подложка (тканый материал) также является съемной, прикрепляемой к обечайке барабана с помощью тех же болтов с гайками.
Отличительные признаки изобретения позволяют повысить эффективность обезвоживания сапропеля коллоидной структуры с удалением, как показали исследования, выполненные на модели машины, до 40-50% влаги от массы исходной пульпы при низкой энергоемкости процесса обезвоживания и при относительно несложной технической реализации машины для обезвоживания сапропеля непрерывного действия, при относительно небольшой трудоемкости операций, связанных с заменой пористого материала незамкнутой капиллярной структуры на обезвоживающих барабанах машины, и при надежном центрировании ленты с сапропелем под обезвоживающими барабанами.
1. Машина для снижения влагосодержания сапропеля, включающая загрузочное приспособление для подачи сапропеля под давлением, разгрузочное приспособление, технологический аппарат для отвода воды из сапропелевой массы, отличающаяся тем, что технологический аппарат для отвода воды состоит из замкнутой на приводном и натяжном барабанах гибкой плоской ленты с буртиками по ее краям, над верхней ветвью которой установлены с возможностью вращения и взаимодействия с ней обезвоживающие барабаны, наружная цилиндрическая поверхность которых покрыта обезвоживающим слоем, при этом все обезвоживающие барабаны кинематически связаны с приводным барабаном ленты таким образом, чтобы линейная скорость ленты и окружные скорости обезвоживающих барабанов одинаковы, корпуса подшипников оси каждого барабана размещены с возможностью смещения в направляющих, ориентированных нормально к плоскости ленты, и снабжены нажимным приспособлением винтового типа, каждый обезвоживающий барабан установлен совместно с отжимным роликом с возможностью его вращения и взаимодействия с цилиндрической поверхностью обезвоживающего барабана, причем ролик выполнен полым, перфорированным и размещен на конце шарнирно установленного рычага, подпружиненного к направляющим обезвоживающего барабана, под отжимным роликом размещен наклонный желоб для отвода воды, а верхняя ветвь ленты в зоне размещения каждого обезвоживающего барабана опирается на два ролика с охватом обезвоживающего барабана снизу и с возможностью смещения роликов в продольных направляющих, при этом загрузочное приспособление снабжено щелевым дозатором с возможностью подачи через него сапропеля и его размещения по ширине ленты между ее буртиками, а обезвоживающий слой на каждом обезвоживающем барабане сформирован из наклеенных с помощью водостойкого клея в сухом состоянии на тканые нерастяжимые подложки отрезков пористого материала незамкнутой капиллярной структуры, причем свободные концы каждой подложки охватывают в вертикальной плоскости с натяжением планки, которые с помощью закрепленных на них болтов крепятся к плоским участкам наружной поверхности обечайки обезвоживающего барабана с возможностью прижатия свободных концов подложки к этим участкам, при этом планки с наружной стороны сформированы по дуге окружности обезвоживающего барабана, а со стороны огибания планок подложкой выполнены со скругленными кромками.
2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что кинематическая связь обезвоживающих барабанов с приводным барабаном осуществлена с помощью системы цепных передач.
3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что кинематическая связь обезвоживающих барабанов с приводным барабаном осуществлена за счет фрикционного взаимодействия обезвоживающих барабанов непосредственно с буртиками ленты.
