CZ34084U1

CZ34084U1 - Koloidní mlýn pro zpracování odpadní vody s biologickými částicemi

Info

Publication number: CZ34084U1
Application number: CZ2020-37450U
Authority: CZ
Inventors: Josef Strnad
Original assignee: In - Eko Team S.R.O.
Priority date: 2020-04-20
Filing date: 2020-04-20
Publication date: 2020-06-09

Description

Koloidní mlýn pro zpracování odpadní vody s biologickými částicemi

Oblast techniky

Technické řešení se týká koloidního mlýna pro zpracování odpadní vody s biologickými částicemi, který obsahuje v horizontální rovině nad sebou uspořádány spodní mlecí deska a horní mlecí deska, přičemž jedna z mlecích desek je spřažena s pohonem a druhá z dvojice mlecích desek je stacionární, přičemž stacionární mlecí deska je opatřena středovým otvorem pro přívod suspenze pro mletí a vnějšímu obvodu mlecích desek je přiřazen odvod mleté suspenze.

Dosavadní stav techniky

Zařízení, které umožňují částečně nebo úplně dosažení koloidní dispersity mleté fáze mechanickou cestou, jsou označována jako koloidní mlýny. Desintegračními principy koloidních mlýnů jsou tření, střih, náraz a tlak. Desintegrační principy nejsou vždy zastoupeny stejně. U známých koloidních mlýnů vždy některé z nich převládají a podle toho se řídí jejich účinnost. U proudových koloidních mlýnů převládá náraz, u diskových koloidních mlýnů tření, u rychloběžných nožových mlýnů střih a náraz, u pískových mlýnů tření a u hydrodynamických [ultrazvukových] mlýnů náraz. Velmi účinný je kulový mlýn, kde funguje náraz a tření. Zatímco některé koloidní mlýny mohou pracovat jen s plynnou dispersní fází (proudový mlýn) nebo jen s kapalnou fází (diskový koloidní mlýn, rychloběžný nožový mlýn, pískový mlýn, hydrodynamický mlýn), může kulový mlýn pracovat jak s plynnou, tak s kapalnou dispersní fází. Z ekonomického hlediska vykazují jednotlivé typy koloidních mlýnů různou účinnost a výkonnost.

Z GB 1516090 je znám diskový mlýn pro mletí vulkanizované gumy, který obsahuje rotační spodní mlecí talíř, který je otočně uložen v rámu stroje, přičemž nad horní plochou tohoto talíře je pevně uloženo stacionární prstencové těleso, do jehož centrálního otvoru je vyústěna násypka vulkanizované gumy určené pro mletí. Mezera mezi čelní plochou mlecího talíře a k ní přilehlou čelní plochou stacionárního tělesa určuje velikost částic namleté gumy. Namletá guma volně padá pod stroj. Toto zařízení není vhodné pro mletí suspenze odpadní vody a biologických částic v ní obsažených.

Z US 7104480 je znám koloidní mlýn obsahující otočný mlecí talíř a jemu protilehlý stacionární mlecí disk se středovým otvorem, ve kterém je uspořádán šnekový dopravník pro dopravu suspenze určené pro mletí do prostoru mezi mlecí talíř a jemu protilehlý stacionární mlecí disk. Mlecí plochy jsou vytvořeny jako vyměnitelné obložení, přičemž celá konstrukce je relativně masivní. Zařízení je určeno zejména pro mletí suspenzí s menším obsahem vody. Pro mletí suspenzí s relativně velkým obsahem vody je toto zařízení příliš složité, nákladné a tím i drahé.

Cílem technického řešení je odstranit nebo alespoň minimalizovat nevýhody dosavadního stavu techniky, zejména vytvořit zcela jednoduché, spolehlivé, levné a trvanlivé zařízení pro koloidní mletí odpadní vody s biologickými částicemi.

Podstata technického řešení

Cíle technického řešení je dosaženo koloidním mlýnem pro zpracování odpadní vody s biologickými částicemi, jehož podstata spočívá v tom, že mlecí desky jsou uspořádány v horní části nádrže, přičemž spodní mlecí deska je stacionární a horní mlecí deska je otočná a vnější obvod spodní mlecí desky tvoří přepadovou hranu mleté suspenze do spodní části nádrže.

- 1 CZ 34084 Ul

Výhodou tohoto řešení je jednoduchá konstrukce, ekonomicky výhodný provoz i údržba, příznivá cena a trvanlivost a provozní spolehlivost, a to vše při splnění nároků na jemnost mletí biologických částic v odpadní vodě určené pro další zpracování, zejména pomocí následných procesů, a to jak biologických, tak i fyzikálních, jako jsou lisování, odvodnění atd.

Výhodná provedení technického řešení jsou předmětem závislých nároků na ochranu.

Objasněni výkresů

Technické řešení je schematicky znázorněno na výkresech, kde ukazuje obr. 1 základní provedení koloidního mlýnu pro zpracování odpadní vody s biologickými částicemi podle technického řešení, obr. 2 další provedení koloidního mlýnu pro zpracování odpadní vody s biologickými částicemi podle technického řešení s pružinovým přítlakem horní desky, obr. 3 další provedení koloidního mlýnu pro zpracování odpadní vody s biologickými částicemi podle technického řešení s pružinovým přítlakem spodní desky a obr. 4 další provedení koloidního mlýnu pro zpracování odpadní vody s biologickými částicemi podle technického řešení s pákovým přítlakem spodní desky.

Příklady uskutečnění technického řešení

Technické řešení bude popsáno na několika příkladech uskutečnění koloidního mlýnu pro zpracování odpadní vody s biologickými částicemi se spodní stacionární mlecí deskou a horní otočnou mlecí deskou. Je zřejmé, že zařízení může být snadno kinematicky obráceno, tj. že spodní mlecí deska je otočná a horní mlecí deska je stacionární, avšak toto otočené provedení přináší určité těžkosti z hlediska gravitačního stékání mleté suspenze, nutnosti odstínění pohonu od vlivů stékající suspenze, nutnosti tvarování nádrže pro pomletou suspenzi atd.

Koloidní mlýn obsahuje nádrž 1, v jejíž horní části je stacionárně, tj. nepohyblivě, a v horizontální rovině uložena spodní mlecí deska 2. Nádrž J_ má vhodný tvar, zde má tvar obráceného kužele s horní válcovou nástavbou 10, ve které jsou po vnitřním obvodu umístěny nosné konzoly 11 nebo jiné vhodné nosné prvky, na kterých je svým vnějším obvodem uložena spodní mlecí deska 2. Tento tvar nádrže 1 je výhodný z důvodu lepšího odvodu suspenze prošlé procesem koloidního mletí ze spodní části nádrže 1, přičemž šikmé stěny 12 nádrže přispívají k lepšímu sklouzávání mleté suspenze po stěnách 12 nádrže dolů k odváděcímu potrubí 13, které je znázorněno na obr. 3 a 4. Nádrž 1 je samonosná a ve znázorněných příkladech provedení stojí na nohách 16.

Spodní mlecí deska 2 je v ideálním případě tvořena plochým diskovým tělesem, jehož horní pracovní plocha 20 nemusí být, ale může být, záměrně upraven pro zlepšení mletí. Spodní mlecí deska 2 je opatřena středovým průchozím otvorem 21, do kterého ústí přívodní potrubí 14 suspenze pro mletí. Vnější obvod 22 spodní mlecí desky 2 tvoří přepadovou hranu mleté suspenze do spodní části nádrže 1.

Na horním konci nádrže 1 je umístěno víko 3, na kterém je uložen motor 4, jehož výstupní hřídel 40 sahá dolů do vnitřního prostoru nádrže 1 nad spodní mlecí desku 2. Na výstupním hřídeli 40 je nad spodní mlecí deskou 2 vertikálně pohyblivě uložena otočná horní mlecí deska 5, která tak svojí spodní pracovní plochou 50 volně dosedá na horní pracovní plochu 20 spodní mlecí desky 2. Pro zlepšení rozložení suspenze pro mletí přiváděné přívodním potrubím 14 do středu mezi spodní mlecí deskou 2 a horní mlecí deskou 5 je horní mlecí deska 5 ve své střední části opatřena kuželovým odlehčením 500, které napomáhá zvětšení prostoru mezi středy obou mlecích desek 2, 5 pro přiváděnou suspenzi pro mletí.

-2CZ 34084 UI

V provedení na obr. 1 je horní mlecí deska 5 na hřídeli 40 motoru 4 uložena vertikálně volně v prvním směru V, tj. horní mlecí deska 5 dosedá na spodní mlecí desku 2 svojí vlastní hmotností a hmotnost obou mlecích desek 2, 5 v podstatě nesou nosné prvky nesoucí spodní mlecí desku 2 v nádrži 1, zde příkladně konzoly J_J_. Hřídel 40 motoru 4 tak zde zajišťuje v podstatě jen požadované otáčení horní mlecí desky 5 kolem vertikální osy otáčení hřídele 40 motoru 4 a je s horním mlecí deskou spojena odpovídajícími prostředky umožňujícími přenos kroutícího momentu z motoru 4 na horní mlecí desku 5 a současný vertikální pohyb horní mlecí desky 5 vůči hřídeli 40. Mlecí přítlak horní mlecí desky 5 na spodní mlecí desku 2 je tak určen hmotností a plošnou rozlohou horní mlecí desky 5 a tlakem suspenze pro mletí přiváděné přívodem 14 ve druhém směru S proti horní mlecí desce 5.

V provedení na obr. 2 je řešení podle obr. 1 modifikováno pružinovým přítlakem silou Fp horní mlecí desky 5 na spodní mlecí desku 2, který je ve znázorněném příkladu uskutečnění realizován pomocí vinuté pružiny 6, jejíž horní konec se opírá o víko 3 nádrže 1 nebo o jinou pevnou součást konstrukce koloidního mlýna, přičemž spodní konec pružiny 6 se opírá o vertikálně pohyblivou horní mlecí desku 5 nebo o součást vertikálně pohyblivého uložení horní mlecí desky 5 na hřídeli 40 motoru 4. Přidání pružinového přítlaku horní mlecí desky 5 na spodní mlecí desku 2 umožňuje buď dosáhnout jemnější namleté suspenze nebo zvýšit tlak, a tedy i množství, přiváděné suspenze pro mletí při zachování původní jemnosti mletí bez pružinového přítlaku.

V příkladu provedení na obr. 3 je řešení podle obr. 1 modifikováno pružinovým přítlakem silou Fp spodní mlecí desky 2 na horní mlecí desku 5, který je ve znázorněném příkladu uskutečnění realizován pomocí vinuté pružiny 60, jejíž horní konec se opírá o čelní stěnu 72 nebo přírubu na přítlačné tyči 7, která prochází vzhůru dnem 15 nádrže 1, a která se svým horním koncem, zde příkladně pomocí roznášecí trojnožky 71, opírá o spodní mlecí desku 2 neboje na spodní mlecí desku 2 napojena. Spodní konec vinuté pružiny 60 se opírá o čelní desku 70 uloženou na nádrži 1, zde např. na dně 15 nádrže 1 pomocí soustavy šroubů 17 a matic 18. Tímto je spodní mlecí deska 2 odpružené podpírána a přitlačována na horní mlecí desku 5. Horní mlecí deska 5 je vertikálně pohyblivě uložena na hřídeli 40 motoru 4 a tlačí na spodní mlecí desku 2 svou gravitační tíhovou silou Fg. Přidání pružinového přítlaku Fp spodní mlecí desky 2 na horní mlecí desku 5 rovněž umožňuje buď dosáhnout jemnější namleté suspenze nebo zvýšit tlak, a tedy i množství, přiváděné suspenze pro mletí při zachování původní jemnosti mletí bez pružinového přítlaku.

V příkladu provedení na obr. 4 je spodní přítlak spodní mlecí desky 2 silou Fp na horní mlecí desku 5 vytvořen pomocí dvouramenné páky 8, která je výkyvné kolem čepu 80 uložena na nádrži 1, přičemž první, kratší, rameno 81 dvouramenné páky 8 se opírá o spodní konec přítlačné tyče 7, která prochází vzhůru dnem 15 nádrže 1, a která se svým horním koncem, zde příkladně pomocí roznášecí trojnožky 71, opírá o spodní mlecí desku 2 nebo je na spodní mlecí desku 2 napojena. Na druhém rameně 82 dvouramenné páky 8 je uloženo závaží 83, které přes dvouramennou páku 8 generuje přítlačnou sílu Fp přítlačné tyče 7. Tímto je spodní mlecí deska 2 přitlačována na horní mlecí desku 5. Horní mlecí deska 5 je přitom vertikálně pohyblivě uložena na hřídeli 40 motoru 4 a tlačí na spodní mlecí desku 2 svou gravitační tíhovou silou Fg. Změnou hmotnosti závaží 83 nebo změnou jeho polohy na druhém rameně 82 vůči čepu 80 se nastaví velikost síly Fp přítlaku spodní mlecí desky 2 na horní mlecí desku 5, což umožňuje buď dosáhnout jemnější namleté suspenze, nebo zvýšit tlak, a tedy i množství, přiváděné suspenze pro mletí při zachování původní jemnosti mletí bez pružinového přítlaku.

V neznázoměném příkladu provedení je koloidní mlýn pro zpracování odpadní vody s biologickými částicemi opatřen přítlakem Fp horní mlecí desky 5, gravitačním tíhovým přítlakem Fg horní mlecí desky a dále je opatřen přítlakem Fp spodní mlecí desky 2 proti horní mlecí desce 5, včetně kombinace pružinového a pákového přítlaku atd.

-3 CZ 34084 UI

Průmyslová využitelnost

Technické řešení je využitelné při čištění odpadní vody obsahující biologické částice, jako jsou částice a zbytky rostlin a živočichů atd. Zařízením podle technického řešení se provádí destrukce či narušení buněčné struktury částic obsažených ve zpracovávané odpadní vodě, resp. kalu, zejména pro zlepšení následného zpracování, pro odvodnění a sušení kalu atd.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Koloidní mlýn pro zpracování odpadní vody s biologickými částicemi, který obsahuje v horizontální rovině nad sebou uspořádány spodní mlecí desku (2) a horní mlecí desku (5), přičemž jedna z mlecích desek (2, 5) je spřažena s pohonem (4) a druhá z dvojice mlecích desek (2, 5) je stacionární, přičemž stacionární mlecí deska je opatřena středovým otvorem (21) pro přívod suspenze pro mletí a vnějšímu obvodu mlecích desek (2, 5) je přiřazen odvod mleté suspenze, vyznačující se tím, že mlecí desky (2, 5) jsou uspořádány v horní části nádrže (1), přičemž spodní mlecí deska (2) je stacionární a horní mlecí deska (5) je otočná a vnější obvod (22) spodní mlecí desky (2) tvoří přepadovou hranu mleté suspenze do spodní části nádrže (1).
2. Koloidní mlýn podle nároku 1, vyznačující se tím, že nádrž (1) má tvar obráceného kužele s horní válcovou nástavbou (10), ve které jsou po vnitřním obvodu umístěny nosné prvky, na kterých je svým vnějším obvodem uložena spodní mlecí deska (2), přičemž u dna (15) nádrže je napojeno odváděči potrubí (13) mleté suspenze.
3. Koloidní mlýn podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že spodní mlecí deska (2) je tvořena plochým diskovým tělesem do jehož středového průchozího otvoru (21) ústí přívodní potrubí (14) suspenze pro mletí.
4. Koloidní mlýn podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že horní mlecí deska (5) je uložena na výstupním hřídeli (40) motoru (4), který je uložen na horním víku (3) nádrže, přičemž horní mlecí deska (5) volně dosedá svojí pracovní plochou (50) na horní pracovní povrch (20) spodní mlecí desky (2).
5. Koloidní mlýn podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že horní mlecí deska (5) je ve své střední části opatřena kuželovým odlehčením (500).
6. Koloidní mlýn podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že horní mlecí deska (5) je v konstrukci mlýnu uložena vertikálně pohyblivě ve směru (V) a dosedá na spodní mlecí desku (2) svojí vlastní gravitační hmotnostní silou (Fg).

-4CZ 34084 UI
7. Koloidní mlýn podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že horní mlecí deska (5) je v konstrukci mlýnu uložena vertikálně odpružené pohyblivě ve směru (V) a dosedá na spodní mlecí desku (2) svojí vlastní gravitační hmotnostní silou (Fg) a přítlačnou silou (Fp).
8. Koloidní mlýn podle nároku 7, vyznačující se tím, že vertikálně odpružené pohyblivé uložení horní mlecí desky (5) obsahuje vinutou pružinu (6), jejíž horní konec se opírá o pevnou součást konstrukce koloidního mlýna a spodní konec pružiny (6) se opírá o vertikálně pohyblivou horní mlecí desku (5) nebo o součást vertikálně pohyblivého uložení horní mlecí desky (5).
9. Koloidní mlýn podle kteréhokoli z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že spodní mlecí deska (2) je odpružena proti horní mlecí desce (5).
10. Koloidní mlýn podle nároku 9, vyznačující se tím, že o spodní mlecí desku (2) se opírá nebo je na spodní mlecí desku (2) napojena přítlačná tyč (7), která prochází vzhůru dnem (15) nádrže (1), a která je odpružena vinutou pružinou (60).
11. Koloidní mlýn podle nároku 10, vyznačující se tím, že spodní konec vinuté pružiny (60) se opírá o čelní desku (70) uloženou na nádrži (1) a horní konec vinuté pružiny (60) se opírá o čelní stěnu (72) nebo přírubu na přítlačné tyči (7).
12. Koloidní mlýn podle kteréhokoli z nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že spodní mlecí deska (2) je dvouramennou pákou (8) se závažím (83) přitlačována proti horní mlecí desce (5).
13. Koloidní mlýn podle nároku 12, vyznačující se tím, že dvouramenná páka (8) je výkyvné kolem čepu (80) uložena na nádrži (1), přičemž první, kratší, rameno (81) dvouramenné páky (8) se opírá o spodní konec přítlačné tyče (7), která prochází vzhůru dnem (15) nádrže (1), a která se svým horním koncem opírá o spodní mlecí desku (2) neboje na spodní mlecí desku (2) napojena, přičemž na druhém rameně (82) dvouramenné páky (8) je uloženo závaží (83).