Устройство для электроосмотического обезвоживания материалов

Изобретение относится к электроосмотическому обезвоживанию влажных дисперсных материалов и может быть использовано для обезвоживания материалов с высоким содержанием воды, преимущественно для тонко измельченной костной ткани. Устройство включает корпус, являющийся анодом, транспортирующий механизм, являющийся катодом и помещенный внутри корпуса, и вакуумную камеру. Корпус выполнен в форме трубы с коаксиально расположенной внутри перфорированной трубой. Транспортирующий механизм выполнен в виде шнека, размещенного в перфорированной трубе, опирающегося на электроизолирующую вставку, а на его хвостовике установлен катодный скользящий токосъемник. Техническим результатом является увеличение производительности, снижение удельных энергозатрат на получение обезвоженного материала и упрощение в обслуживании устройства. 3 ил.

 

Изобретение относится к электроосмотическому обезвоживанию влажных дисперсных материалов и может быть использовано для обезвоживания материалов с высоким содержанием воды, преимущественно для тонко измельченной костной ткани.

Известен аппарат для электроосмотического обезвоживания материалов, включающий корпус с дренированными боковой поверхностью и дном, являющимися катодом и анод, выполненный в виде стержней, закрепленных на крышке аппарата. Между анодом и катодом помещены пластины пористого материала, имеющего относительную диэлектрическую проницаемость выше, чем у частиц твердой фазы обезвоженного материала (1).

Однако данный аппарат неэффективен при обезвоживании полидисперсных материалов, например измельченной костной ткани, поскольку он периодического действия и имеет большие удельные энергозатраты.

Известно устройство для очистки суспензий. Оно состоит из электродов, выполненных в виде сетчатых лент, пропускаемых между плотно прилегающих друг к другу вращающихся барабанами с эластичной поверхностью. Сетчатая лента выполнена из чередующихся электропроводных и диэлектрических участков с соотношением ячеек диэлектрического и электропроводного участков, равным 1:2 (2).

К недостаткам устройства относится его низкая эффективность при обезвоживании полидисперсных материалов. Кроме того, происходит быстрый износ сетчатой ленты за счет сил трения между однородными материалами, прослойкой между которыми является абразивный материал, например диспергированная костная ткань.

Известно устройство для электроосмотического обезвоживания суспензий, включающее корпус между двумя вертикальными стенками которого размещены фильтр-ткань и анод, прикрепленный по периметру эластичным материалом к стенке, выполненной с отверстием для токоподвода, а противоположная ей стенка перфорирована и является катодом. Устройство снабжено вакуумной камерой, размещенной со стороны катода и приспособлением для регулирования межэлектродного расстояния (3).

Наиболее близким аналогом к предлагаемому является устройство содержащее корпус, являющийся анодом, транспортирующий механизм, являющийся катодом и помещенный внутри корпуса, и вакуумную камеру (4).

Указанные устройства не приспособлены для обезвоживания материалов в непрерывном режиме, что снижает производительность, увеличивает удельные энергозатраты и усложняет механизацию процесса. Обезвоживаемый материал находится в неодинаковых условиях по объему. Использование вакуума повышает требования к прочности конструкции и надежности уплотнений, а конструкции устройств, имеющих большие плоские поверхности, не позволяет обеспечить высокую производительность. Кроме того, работа устройств предусматривает необходимость вспомогательных операций, включая периодическую загрузку сырья и выгрузку обезвоженного материала, механизация которых требует соответствующего количества электроприводов.

Задача изобретения - увеличение производительности, снижение удельных энергозатрат на получение обезвоженного материала и упрощение в обслуживании устройства.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для электроосмотического обезвоживания материалов, включающем корпус, являющийся анодом, транспортирующий механизм, являющийся катодом и помещенный внутри корпуса, и вакуумную камеру, согласно изобретению, корпус выполнен в форме трубы с коаксиально расположенной внутри перфорированной трубой, транспортирующий механизм выполнен в виде шнека, размещенного в перфорированной трубе опирающегося на электроизолирующую вставку, а на его хвостовике установлен катодный скользящий токосъемник.

Использование вакуума повышает требования к прочности конструкции и надежности уплотнений, а конструкция устройства, имеющая большие плоские поверхности не позволяет обеспечить высокую производительность. Использование плоских поверхностей приводит к их деформации, поскольку результирующая сила атмосферного давления может доходить до 10 т/м², что вызывает необходимость применения ребер жесткости.

Длина трубы и скорость вращения шнека и коэффициент заполнения шнека обеспечивают соответствующую длительность нахождения материала в зоне обезвоживания и производительность процесса. При перемещении материала по перфорированной трубе с помощью шнека обеспечивают тщательное перемешивание обезвоживаемого материала, что интенсифицирует процесс и сокращает непроизводительные энергозатраты по сравнению с сушкой в стационарном слое в прототипе.

В лаборатории кафедры "Технологическое оборудование и процессы отрасли" МГУПБ изготовлен экспериментальный образец предлагаемого устройства, который имеет диаметр 45 мм перфорированной трубы корпуса, диаметр шнека 40 мм, длину шнека 700 мм, объем загрузочного бункера 20 литров. Вакуум внутри трубы поддерживался на уровне 0,6*10⁵ Па. При проведении эксперимента обезвоживалась суспензия криоизмельченной компактной костной ткани крупного рогатого скота. Начальной влажностью костной ткани 60%, размер частиц криоизмельченной костной ткани менее 100 мкм. Режим обезвоживания: производительность по сухому продукту 30 кг/ч, напряжение между электродами 50В.

Показатели обезвоживания: влажность готового продукта 7%-8%, удельные энергозатраты на электроосмос 14 кВт/ч/т, на вакуум 6 кВт/ч/т, на пресс-шнек 7 кВт/ч/т. Бактериальная обсемененность и жирность в пределах отраслевого стандарта.

Экспериментальный образец испытывался также на других суспензиях, в том числе на компактной костной ткани свиней. Всего было проведено более 100 опытов. Испытания показали простоту в обслуживании и высокую надежность устройства: продукт не налипал на электроды, отверстия перфорированной трубы не блокировались, достигалась равномерная влажность по всему объему готового продукта, все технологические операции процесса электроосмотического обезвоживания механизированы и осуществлялись в непрерывном режиме.

На фиг.1 изображено устройство для электроосмотического обезвоживания материалов; на фиг.2 представлено сечение А-А соединения промежуточной опоры и шнека через электроизолирующую вставку; на фиг.3 представлен катодный скользящий токосъемник.

Устройство состоит из корпуса 1 в форме трубы, перфорированной трубы 2, расположенной коаксиально корпусу 1, загрузочного бункера 3 и разгрузочного патрубка 4. Корпус 1 оснащен патрубком 5 для вакуумирования и удаления воды. Патрубок 5 подсоединен к вакуумной системе (не показана). Внутри корпуса смонтирован шнек 6, на его хвостовике 7 установлен электроизолирующий подшипник скольжения 10 и катодный скользящий токосъемник 8, состоящий из опоры 9, контактных электродов 11 и 12, пружины 13, корпуса токосъемника 14, высоковольтного электропровода 15 с герметичным чехлом 16.

Корпус 1 крепится на промежуточной опоре 17, внутри которой установлено шлицевое соединение вала 18 промежуточной опоры и конца вала шнека 6 через электроизолирующую вставку 19 (фиг.2). Вал 18 промежуточной опоры 17 соединен с помощью муфты 20 с мотором-редуктором 21.

Мотор-редуктор 21, промежуточная опора 17 и корпус смонтированы на общей раме 22.

Устройство работает следующим образом. Водный раствор диспергированного материала загружают в бункер 3. Включают мотор -редуктор 21 и с помощью муфты 20 передают крутящий момент на вал 18 промежуточной опоры 17 и шнек 6 через электроизолирующую вставку 19 и осуществляют подачу электрического тока для электроосмоса путем подключения заземленного корпуса 1 к аноду, а вала шнека 6 с помощью токосъемника 7 к катоду. Шнек 6, вращаясь, перемещает по перфорированной трубе обезвоживаемый материал от выходного отверстия бункера 3 к разгрузочному патрубку 4. В процессе перемещения материал обезвоживается под действием трех сил: гравитационной, парционного давления за счет создаваемого в трубе вакуума и электроосмотических сил. Кроме того, при пропускании электрического тока происходит выделение тепла в материале, что способствует ослаблению связи влаги с материалом и, как следствие, интенсификацию процесса обезвоживания. Вакуум в трубе корпуса 1 обеспечивают путем включения вакуумного насоса (не показан) подсоединенного к патрубку 5.

Обезвоженный материал выгружают через патрубок 4, который может быть использован в качестве цевки для шприцевания продукта в эластичную оболочку и последующей герметичной упаковки, например, с помощью машины - клипсатора (не показана).

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом имеет большую эффективность обезвоживания и меньшие удельные энергозатраты. Кроме того, упрощена механизация, поскольку исключается ряд вспомогательных операций и процесс осуществлен в непрерывном режиме.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №982711, МКИ В 01 D 13/02 11, А 01 С 3/00.

2. Авторское свидетельство СССР №869105, МКИ В 01 D 35/06.

3. Авторское свидетельство СССР №1064971, МКИ В 01 D 13/02.

4. SU 175484 А1, кл. B 01 D 61/56, 09.10.1965, с.2 (прототип).

Устройство для электроосмотического обезвоживания материалов, включающее корпус, являющийся анодом, транспортирующий механизм, являющийся катодом и помещенный внутри корпуса, и вакуумную камеру, отличающееся тем, что корпус выполнен в форме трубы с коаксиально расположенной внутри перфорированной трубой, транспортирующий механизм выполнен в виде шнека, размещенного в перфорированной трубе, опирающегося на электроизолирующую вставку, а на его хвостовике установлен катодный скользящий токосъемник.