VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Целью разработок ресурсосберегающих технологий и средств со спирально-винтовыми рабочими органами, используемых в птицеводстве, является снижение затрат труда, металоэнергоёмкости в таких технологических процессах как перемещение, транспортировки, обезвоживания, прессования, сушки птичьего помета.

Многие существующее линии и оборудование, используемое в технологических линиях птицеводческих предприятиях отработали свой ресурс и являются в основном неработоспособным, замена которых требует огромных материальных затрат.

Некоторые процессы, используемые в технологических линиях при выращивании птицы, в частности удаления и переработки птичьего помета, не механизированы и металоэнергоемки, есть моменты, где до сих пор используется ручной труд работников.

К одним из перспективных технических решений для обеспечения комплексно-механизированного технологического процесса уборки птичьего помета относятся погрузчики-насосы со спирально-винтовыми насосно-транспортирующими рабочими органами.

Основными преимуществами подобных рабочих органов являются простота их конструктивного исполнения и технология изготовления, возможность перемещения жидких материалов с сравнительно крупными органическими включениями, жидкостей с большой вязкостью и плотностью, возможность регулирования производительности в соответствии с принятыми технологиями уборки и др.

Однако массовое применение спирально-винтовых насосов сдерживается из-за недостаточно полной изученности целого ряда вопросов, касающихся нахождению наиболее оптимальных конструктивных и режимных параметров работы подобных насосных устройств с учетом принятых на практике и перспективных технологии уборки птичьего помета.

Рис.1 Установка для удаления птичьего помета 1-электродвигатель, 2- клиноременная передача, 3- кожух полиэтиленовый, 4- пружина , 5 - заборное устройство, 6- выгрузное патрубок

Рисунок 2 - Процесс выгрузки помёта смешанного с органическими включениями (перья, отходы откорма, скорлупа)

Разработанное нами устройство спирально-винтового насоса-транспортера для удаления и выгрузки в транспортные средства птичьего помета из птицеводческих комплексов представлено на рисунках 1 и 2. [1,2].

Устройство состоит из рамки, электродвигателя подшипникового устройства, клиноременной передачи, узла крепления пружины, вращающейся пружины с шагом примерно равным его диаметру, полиэтиленового кожуха, заборного устройства и выгрузного патрубка. Изменяя диаметр пружины, шаг пружины, частоту вращения достигается производительность в пределах 2…20 т/ч, при высоте подъема до 10 м.

Технологический процесс происходит следующим образом. Птичий помет из дна ямы захватывается винтовой поверхностью пружины и, вращаясь, перемещается вверх, в сторону выгрузного патрубка попадая в транспортное средство. Жидкость может перемещается внутри кожуха, в сторону, как от привода, так и к приводу. При технологических особенностях, привод рабочей пружины во вращательном движении может осуществляться и в середине трассы, посредством приводного устройства специальной конструкции.

Основным преимуществом насосного устройства спирально-винтового типа является их простота конструкции и соответственно, дешевизна, универсальность, и возможность транспортирования любых жидких и полужидких материалов с посторонними включениями.

Предварительные экспериментальные исследования устройства для удаления птичьего помета доказали работоспособность подобных насосных устройств.

Сравнительный анализ технико-экономических показателей существующих насосов показывает, что насосы со спирально-винтовыми рабочими органами для перекачки жидкостей с органическими включениями являются перспективными.

Для обезвоживания жидкого птичьего помёта, в целях дальнейшей его переработки нами разработано устройство для процесса обезвоживания жидкого птичьего помета, представленное на рисунке 3. [6]

Устройство, содержащее соосно установленный в корпусе, выполненном перфорированным, рабочий орган с уменьшающимся шагом навивки, загрузочный бункер, привод, отличающееся тем, что внутри корпуса, соосно ему, установлен стакан, выполненный в виде пустотелого цилиндра, на концевой части корпуса установлен выгрузной патрубок, с наружной стороны перфорированной части корпуса установлен кожух, снабженный сливным патрубком, причем нижняя часть кожуха выполнена с наклоном в сторону сливного патрубка, а рабочий орган выполнен в виде спирального винта, который установлен в зазоре между стаканом и корпусом.

Выбором размера отверстия перфорированного корпуса можно регулировать максимальный диаметр взвешенных частиц в жидкой фракции от 0,25 до 1 мм. При установке перворированного корпуса с отверстием 0,25-0,5 мм жидкая фракция не расслаивается, не образует осадка и корки. Влажность твердой фракции регулируется специальным устройством и составляет 60-67%.

Внедряемый способ обезвоживания и разработанный обезвоживатель птичьего помета со спирально-винтовым рабочим органом разработан учеными академии и защищены патентом на полезную модель .

Рис.3 Установка для обезвоживания птичьего помета:

1. корпус, 2- спирально-винтовой рабочий орган, 3- загрузочный бункер, 4- привод , 5 – выгрузной патрубок, 6- стакан, 7-кожух, 8 - сливной патрубок.

Технологический процесс происходит следующим образом. Жидкий птичий помет влажностью до 88% самотеком или с помощью спирально-винтового насоса – транспортера подается в приемный бункер обезвоживателя птичьего помета. Захваченная витками гибкого спирального винта навитого вокруг полой пластмассовой трубы фекальная масса, продвигаясь внутрь цилиндрического перфорированного корпуса, теряет свободную воду. Связанная с твердыми частицами вода отделяется на последних витках спирального винта и сливается в патрубок для слива жидкой фракции. Твердая обезвоженная масса птичьего помета продвигается витками спирального винта, которые дополнительно соскабливают с внутренней поверхности перфорированного корпуса отставшую массу твердого птичьего помета.

Производительность установки и степень обезвоживания зависят от частоты вращения проволочного винта, диаметра и шага винта, зазора между полым валом и перфорированным рабочим цилиндром.

Существующие технологии сушки помёта характеризуются технической сложностью организации данного процесса, а существующие установки для сушки помёта энергозатратны и обладают высокой неравномерностью сушки.

С целью устранения указанного явления нами предложено устройство для сушки птичьего помёта (рисунок 4) [4,5].

Рисунок 4 – Устройства для сушки птичьего помёта (обозначения в тексте).

Устройство работает следующим образом: от электродвигателя 9 посредством передачи 10 приводят во вращение транспортирующий орган 5. Включают вентилятор 6 и нагревательные элементы 8. Затем подают птичий помет в загрузочный бункер 2, откуда он поступает в кольцевой зазор между кожухом 1 и перфорированным стаканом 4, где захватывается винтовой поверхностью вращающегося транспортирующего органа 5 и по внешней поверхности перфорированного стакана 4 перемещается к выгрузному окну 3.

Нагретый воздух проходит через внутреннюю полость и перфорацию стакана 4, поступает в кольцевой зазор между кожухом 1 и перфорированным стаканом 4. В кольцевом зазоре, проходя через слой помета, нагретый воздух отбирает у него излишки влаги и выходит наружу через загрузочный бункер 2 и выгрузное окно 3. В процессе работы устройства воздух также нагревает перфорированный стакан 4. Контактируя с нагретой поверхностью перфорированного стакана 4, помет также нагревается и теряет излишки влаги, которые в виде пара удаляются через загрузочный бункер 2 и выгрузное окно 3 потоком, воздуха, создаваемым вентилятором 6. Сухой помет удаляется из устройства через выгрузное окно 3.

Установленный в кожухе со стороны загрузочного бункера концентрично перфорированный стакан, перфорация которого расположена между загрузочным бункером и выгрузным окном, наличие в воздуховоде нагревательных элементов, а также соединение воздуховода с внутренней полостью стакана в торцевой части кожуха перед загрузочным бункером создает условия для эффективного продувания потока нагретого воздуха через высушиваемый материал, снижая удельную энергоемкость и способствуя равномерной сушке сырья. Покрытие внешней поверхности кожуха слоем теплоизолирующего материала позволяет снизить отдачу теплоты в окружающую среду, уменьшая затраты энергии на сушку материала.

Установка транспортирующего органа в зазоре между кожухом и перфорированным стаканом позволяет достичь постоянства температурного поля вследствие относительно небольшой величины зазора между кожухом и перфорированным стаканом, что также улучшает качество готового продукта. Улучшение качества готового продукта достигается и при расположении привода транспортирующего органа со стороны выгрузного окна, что способствует равномерному движению материала от загрузочного бункера к выгрузному окну.

Устройство можно применять как автономно, так и в составе технологических линий для переработки помета. Оно позволяет снизить удельную энергоемкость процесса сушки помета и улучшить качество готового продукта.

Завершающим процессом в представленной технологической линии является процесс транспортировки сухого птичьего помета. Для данного процесса разработан спирально-винтовой транспортер для сыпучих материалов, представленный на рисунке 5.

Рисунок 5 - Фрагмент загрузки помета с древесными опилками после двухкратного припуска (влажность 40%)

Устройства со спирально-винтовыми рабочими органами могут изготовляться на базе птицеводческих предприятий. Стоимость спирального винта, энергозатраты, металлоемкость в разы меньше аналогов приобретаемого оборудования.

Таким образом, проблемы процессов удаления и переработки птичьего помёта, возможно, решить с помощью устройств со спирально-винтовыми рабочими органами.

Библиографический список

1.Устройство для перекачивания высоковязких жидкостей. Патент на полезную модель RUS 66790 / Курдюмов В.И., Артемьев В.Г., Губейдуллин Х.Х., Аксенова Н.Н. Заявл. 22.03.07. Опубл 27.09.07 г. Бюл. № 27.

2. Аксенова Н.Н. О влиянии вязкости на показатели работы пружинного насоса / Аксенова Н.Н. Губейдуллин Х.Х., Артемьев В.Г. // В сборнике: Региональные проблемы народного хозяйства материалы Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. Главный редактор А.В. Дозоров. 2004. С. 237-242.

3. Губейдуллин Х.Х. Устройство для промывки, прессования и транспортировки казеина – сырца/ Губейдуллин Х.Х. Аксенова Н.Н.// Наука в современных условиях: от идеи до внедрения, 2007. № 1 .- с.146-149.

4. Курдюмов В.И., Аксенова Н.Н. Устройство для сушки помeта. Патент РФ на полезную модель № 91147. Опубл. 27.01.2010 г., Бюл № 3.

5. Курдюмов В.И., Аксенова Н.Н., Х.Х.Губейдуллин. Устройство для сушки помeта. Патент РФ на полезную модель № 91148. Опубл. 27.01.2010 г., Бюл № 3.

6. Курдюмов В.И., Аксенова Н.Н. Устройство для обезвоживания жидкого навоза. Патент РФ на полезную модель № 147010. Опубл.27.10.2014 г., Бюл № 30.

7. Сотников М.В., Игонин В.Н. Движение материальной точки в зерносушилке со спирально-винтовым транспортирующим рабочим органом техника в сельском хозяйстве. 2009. № 4. с. 30-34.

8.Бруздаева С.Н. Анализ механизации технологических процессов при производстве твердых сыров/ Бруздаева С.Н.//Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения материалы II-ой международной научно-практической конференции. редколлегия: А.В. Дозоров главный редактор, В.А. Исайчев, В.И. Курдюмов, В.Г. Артемьев, М.А. Карпенко и др.. 2010. с. 7-9.

9. Лазуткина С.А. Разработка акустического маслоизготовителя с обоснованием конструктивных и режимных параметров Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Пензенская государственная сельскохозяйственная академия. Пенза, 2012.

Код для цитирования: Скопировать