Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные	Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения	Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела
Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки)

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2088322

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ СУБСТРАТА ПРИ АНАЭРОБНОМ СБРАЖИВАНИИ
ОТХОДОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ БИОГАЗА

Имя изобретателя: Гребенник Д.В. 
Имя патентообладателя: Ставропольская государственная сельскохозяйственная академия
Адрес для переписки: 
Дата начала действия патента: 1994.09.19 

Использование: для перемешивания жидких сред, используемых при анаэробном сбраживании отходов сельскохозяйственных животных и птицы, сточных вод и осадка. Сущность изобретения: устройство для перемешивания субстрата содержит герметичную емкость с подогревателем любого типа (тепловая рубашка, змеевик и т.п.), снабженную циркуляционным трубопроводом с обратными клапанами, расположенными в его верхней и нижней частях. В верхней части емкости установлены газопровод с редукционным клапаном и трубопровод подачи сырья, трубопровод удаления сброженной массы подсоединен к нижней части емкости. Процесс перемешивания субстрата в предлагаемой установке осуществляется за счет разницы в давлениях в емкости и циркуляционном трубопроводе, создаваемой выделяющимся при брожении биогазом, что позволяет полностью отказаться от внешних энергозатрат, идущих на процесс перемешивания. 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к устройствам для перемешивания жидких сред, используемых при анаэробном сбраживании отходов сельскохозяйственных животных и птицы, сточных вод и осадка, и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве, коммунальном хозяйстве и микробиологической промышленности.

Известно устройство для анаэробного сбраживания, содержащее резервуар с подогревателем, трубопроводы подачи и удаления сбраживаемой массы и приспособление для перемешивания субстрата (Шаробаро И.Д. Состояние и перспективы развития биогазовых установок. Обзорная информ. /Госагропром СССР. ЦНИИТЭИ. М. 1986, с. 16, рис. 13).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, значительное потребление электроэнергии при перемешивании и наличие сальниковых уплотнений ввода вала мешалки в реактор, что может привести к утечке метана и, следовательно, не обеспечивается взрывобезопасность установки.

Наиболее близким к предлагаемому и принятым автором за прототип являетсяустройство для перемешивания субстрата (Шаробаро И.Д. Состояние и перспективы развития биогазовых установок. Обзорная информ. /Госагропром. СССР. ЦНИИТЭИ. М. 1986, с. 8,9, рис. 6), содержащее герметичную емкость с подогревателем, трубопроводы подачи и удаления сбраживаемой массы, циркуляционный трубопровод и насос, осуществляющий перемешивание субстрата.

Недостатками устройства, как и выше описанного, являются сложность конструкции и высокая энергоемкость процесса перемешивания.

Цель изобретения упрощение конструкции и уменьшение энергозатрат.

Это достигается тем, что устройство для перемешивания субстрата снабжено герметичной емкостью с подогревателем и трубопроводами подачи сырья и удаления сброженной массы, газопроводом с редукционным клапаном и циркуляционным трубопроводом с двумя обратными клапанами, расположенными в верхней и нижней его частях, причем циркуляционный трубопровод одним концом подсоединен к нижней части герметичной емкости, а другой конец выведен в ее верхнюю часть. На чертеже изображено предлагаемое устройство. Устройство для перемешивания субстрата содержит герметичную емкость 1 с подогревателем ( не указан) любого типа (тепловая рубашка, змеевик и т.п.), снабженную циркуляционным трубопроводом 3 с обратными клапанами 4 и 5, расположенными в верхней и нижней частях циркуляционного трубопровода 3, в верхней части емкости 1 установлены газопровод 6 с редукционным клапаном 2 и трубопровод подачи сырья 7, трубопровод удаления сброженной массы 8 подсоединен к нижней части емкости 1.

УСТРОЙСТВО РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ

Герметичную емкость 1 по трубопроводу подачи сырья 7 заполняют исходным сырьем, во время заполнения редукционный клапан 2 и обратный клапан 4 закрыты, а обратный клапан 5 открывается под действием давления столба жидкости, заполняющей емкость 1. Открытие обратного клапана 5 приводит к поступлению субстрата из емкости 1 в циркуляционный трубопровод 3. При достижении субстратом уровня "А" в емкости 1 и циркуляционном трубопроводе 3 обратный клапан 5 закрывается. В процессе анаэробного сбраживания субстрата выделяется биогаз в количестве 0,6-0,8 м³ на 1 кг сухого органического вещества, который скапливается в верхней части емкости 1. Биогаз, выделяющийся из субстрата, находящегося в циркуляционном трубопроводе 3, поступает по газопроводу 6 к потребителю. По мере накопления биогаза в верхней части емкости 1, в последней создается избыточное давление, вследствие чего происходит открытие обратного клапана 5 и субстрат из емкости 1 поступает в циркуляционный трубопровод 3. При достижении субстратом уровня "Б" в циркуляционном трубопроводе 3, давление в емкости 1 возрастает до величины, открывающей редукционный клапан 2. При открытии редукционного клапана 2 биогаз из верхней части емкости 1 поступает по газопроводу 6 к потребителю. При этом давление в емкости 1 падает, что приводит к превышению давления столба жидкости в верхней части циркуляционного трубопровода 3 над давлением в емкости 1. Вследствие этого обратный клапан 4 открывается и часть субстрата, расположенного выше обратного клапана 4, поступает в емкость 1, осуществляя при этом процесс перемешивания. Когда субстрат в циркуляционном трубопроводе 3 достигнет уровня "В", редукционный клапан 2 и обратный клапан 4 закрываются. Цикл повторяется. При завершении процесса анаэробного сбраживания, сбродивший субстрат удаляется по трубопроводу 8.

Изобретение отличается простотой конструкции и отсутствием внешних энергозатрат, идущих на процесс перемешивания. В отличие от прототипа и известных устройств предлагаемое устройство для перемешивания субстрата содержит газопровод с редукционным клапаном и циркуляционный трубопровод с двумя обратными клапанами, что позволяет отказаться от оборудования прототипа, предназначенного для проведения процесса перемешивания: насоса, редуктора (редуктор необходим для обеспечения скорости движения субстрата не выше 0,5 м), электродвигателя, пускового оборудования и автоматического устройства для работы перекачивающего насоса в автоматическом режиме, что значительно упрощает установку.

Процесс перемешивания субстрата в предлагаемой установке осуществляется за счет разницы в давлениях, в емкости и циркуляционном трубопроводе, создаваемой выделяющимся при брожении биогазом, что позволяет полностью отказаться от внешних энергозатрат, идущих на процесс перемешивания.

Пример зависимости кратности перемешивания от скорости газовыделения приведен в таблице.

Данные приведены для биогазовой установки с полезным объемом 100 м³; отношение объема газовой камеры к полезному объему составляет 1/20; диаметр циркуляционного трубопровода 400 мм; расстояние между уровнями "Б" и "В" 2 м; верхняя граница срабатывания редукционного клапана 130 кПа, нижняя 110 кПа.

Учитывая, что кратность перемешивания в предлагаемой установке зависит от диаметра верхней части циркуляционного трубопровода (задается конструктивно) и разницы p в давлениях верхней и нижней границы срабатывания редукционного клапана (является регулируемой величиной), то изменяя величину p, можно достигать желаемой кратности перемешивания, тем самым регулировать эффективность перемешивания.

Очевидны преимущества изобретения по сравнению с прототипом:

простота конструкции, которая не требует насоса, редуктора, соединительной муфты, электродвигателя, пускового оборудования и автоматического устройства;

установка не требует подвода электросети (в случае подогрева субстрата за счет биогаза);

конструкция содержит сборочные единицы более простые в изготовлении и менее притязательные в обслуживании;

устройство позволяет полностью отказаться от внешних энергозатрат, идущих на процесс перемешивания.

Экономическая эффективность от использования изобретения заключается в том, что снижается стоимость установки, снижаются эксплуатационные издержки, ожидаемая экономическая эффективность от использования одной установки с полезным объемом 100 м³ составит от 10 млн. рублей в год (при сложившихся ценах в августе 1994).

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство для перемешивания субстрата, содержащее герметичную емкость с подогревателем, трубопроводы подачи сырья и удаления сброженной массы, газопровод, циркуляционный трубопровод, отличающееся тем, что циркуляционный трубопровод снабжен двумя обратными клапанами, расположенными в верхней и нижней части, а газопровод снабжен редукционным клапаном, причем циркуляционный трубопровод одним концом подсоединен к нижней части герметичной емкости, а другой конец выведен в ее верхнюю часть.

Версия для печати
Дата публикации 05.01.2007гг

НОВЫЕ СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ
	Технология изготовления универсальных муфт для бесварочного, безрезьбового, бесфлянцевого соединения отрезков труб в трубопроводах высокого давления (имеется видео)
	Технология очистки нефти и нефтепродуктов
	О возможности перемещения замкнутой механической системы за счёт внутренних сил
	Свечение жидкости в тонких диэлектрических каналох
	Взаимосвязь между квантовой и классической механикой
	Миллиметровые волны в медицине. Новый взгляд. ММВ терапия
	Магнитный двигатель
	Источник тепла на базе нососных агрегатов