CS264501B1 - Zařízení ke zpracování druhotných biologických surovin - Google Patents

Abstract

Vynález se týká zařízení ke zpracování druhotných biologických surovin živočišného i rostlinného původu, zejména jatečných odpadů i celých těl uhynulých zvířat, nepoživatelných potravin a potravinových zbytků, dále zeleniny, ovoce i dalších produktů a odpadů potravinářského průmyslu i zemědělské výroby. U zařízení podle vynálezu je statorové těleso na svých dnech opatřeno vně upevněnými ložiskovými tělesy pro otočné uložení rozváděcího čepu a hnacího čepu dutého hřídele. V předním dnu statorového tělesa je spolu se vstupním hrdlem upraveno vyhrnovací hrdlo pro nezpracované zbytky a/nebo cizí předměty a míchací buben míchadla je opatřen alespoň jednou vnitřní šnekovnicí. Statorové těleso je vzhledem k horizontální rovině podélně skloněno směrem k zadnímu dnu pod odtokovým úhlem, jehož velikost je v rozmezí od 0,5 do 45°.

Description

Vynález se týká zařízení ke zpracování druhotných biologických surovin živočišného i rostlinného původu, zejména jatečných odpadů i celých těl uhynulých zvířat, nepoživatelných potravin a potravinových zbytků, dále zeleniny, ovoce i dalších produktů a odpadů potravinářského průmyslu i zemědělské výroby.

Ke zpracování těchto druhotných biologických surovin, pocházejících povětšinou z těl uhynulých zvířat a z jatečného odpadu, se v současné době používají destruktorová zařízení, která v nejjednodušším provedení jsou v podstatě upravené autoklávy.

Zpracováním druhotné biologické suroviny se ve smyslu této přihlášky vynálezu rozumí sterilizace, rozmělnění, homogenizace a částečné zahuštění této suroviny i její případná separace od dalších nerozvařitelných zbytků, jako jsou silnější kosti, rohovina, vlákniny, kovové částice, hlinité a písčité příměsi a podobně.

V prvním známém provedení jsou tyto destruktory opatřeny pouze plnicími hrdly, úložnými rošty, vyhrnovacími šneky, a dalšími armaturami pro vstup a výstup otápěcího média a zpracovávané suroviny. Otápěcím médiem je zde zpravidla vodní pára o tlaku cca 0,6 MPa, která je přiváděna do celého vnitřního prostoru, takže přichází se zpracovávanou surovinou do přímého styku.

U těchto přímo otápěných destruktorů prvního provedení není možno zpracovávanou surovinu rozmělnit a zhomogenizovat, neboť zpracování se provádí pouze za statického stavu. Zpracovávanou surovinu není také možno v takovém destruktoru zahustit. Naopak kondenzát, vznikající při ochlazování topné páry, tuto zpracovávanou surovinu ještě více zřeďuje. Vzhledem k nezbytnosti náhrady kondenzátu je u otápěcího kotelního agregátu značně zatíženo zařízení k úpravě vody. Zahušťování takto částečně zpracované suroviny, které mimo jiné vyžaduje další přísun energie, je pak nutno provádět už mimo vlastní destruktor. Také nezpracované části a případné cizí předměty je nutno z částečně zpracované suroviny odstraňovat až během dalších operací.

Ve druhém známém provedení jsou destruktory vytvořeny jako ležaté válcové tlakové nádoby s nepřímým parním otápěním, opatřené dvojitým topným pláštěm, v jehož osovém otvoru je otočně uloženo otápěné míchadlo s radiálními dutými rameny kladivového tvaru. Společný centrální přívod otápěcí páry do jednotlivých ramen je proveden meziválcovým otvorem v dutém hřídeli, k odvodu kondenzátu pak je uvnitř tohoto dutého hřídele upravena osová odváděči trubice. K cirkulaci parovodní směsi a k separaci a odvodu kondenzátu z otočného ramenového míchadla jsou v dutých ramenech, v místech jejich vetknutí do dutého hřídele, letmo ustaveny tenké trubice, které v tomto dutém hřídeli zasahují svými konci až k jeho ose. S ohledem na malou účinnost otápění a malou velikost výhřevných ploch ramenového míchadla jsou destruktory druhého provedení opatřeny ještě dalším vnitřním pláštěm, přičemž meziválcový prostor mezi tímto vnitřním pláštěm a vnějším pjáštěm je také připojen na přívod topné páry. Zatímco meziválcový prostor ve dvojitém topním plášti statorového tělesa destruktoru je velmi dobře odvoditelný, odstraňování kondenzátu z otočného ramenového míchadla je zde velmi nedokonalé. Přelévající se kondenzát při otáčení ramenového míchadla brání rychlejšímu přestupu tepla do zpracovávané suroviny. Přestup tepla je u destruktorů druhého provedení snížen i tím, že zpracovávaná surovina se stýká s poměrně malou částí otápěného povrchu. Nadto někdy dochází, zejména v horních partiích vnitřního povrchu vnitřního pláště, k napékání zpracovávané suroviny. Destruktory druhého provedení také neumožňují separaci nezpracovaných a nezpracovatelných zbytků a cizích předmětů ze zpracovávané suroviny.

Ve třetím známém provedení jsou destruktory vytvořeny také jako ležaté válcové tlakové nádoby s nepřímým parním otápěním, které jsou opět opatřeny dvojitým topným pláštěm, v jehož osové dutině je otočně uloženo otápěné míchadlo bubnového tvaru. Toto bubnové míchadlo sestává .z válcovitého pláště s pravidelně umístěnými podélnými topnými segmenty, který je radiálními rozvodnými trubkami na jednom svém konci a čelní komorou na druhém svém konci souose upevněn na dutém hřídeli. Teplosměnné stěny každého ze čtyř topných segmentů tvoří jednak společný bubnový válcovitý plášť a jednak příslušný segmentový žlab, který je svými okraji zevnitř podélně přivařen k tomuto válcovitému plášti, příčně pak je jedním koncem přivařen k příslušné přívodní radiální rozvodné trubce a druhým koncem ke společné sběrné čelní komoře. V příčném řezu má každý ze čtyř topných segmentů čočkovitý průřez. Mezi topnými segmenty jsou ve válcovitém plášti bubnového míchadla vytvořeny otvory pro průchod zpracovávané suroviny. Přívod topné páry do topných segmentů je také zde proveden meziválcovým otvorem v dutém hřídeli, odvod kondenzátu z dutého hřídele je rovněž proveden osovou odváděči trubicí.

Destruktory třetího provedení už umožňují dokonalé rozmělnění a homogenizaci zpracovávané suroviny i separaci nezpracovaných a nezpracovatelných zbytků i cizích předmětů, nevýhodné jsou však u nich zejména výrobně složité bubnové míchadlo s nízkou životností a malým tepelným výkonem a dále nedokonalá separace kondenzátu z parovodní směsi, takže použití dvojitého topného pláště je u těchto destruktorů také naprosto nezbytné.

Výrobní složitost bubnového míchadla spočívá hlavně ve vysoké pracnosti a obtížnosti vrtání a ohýbání jeho válcovitého piáště. Jsou-li totiž otvory do pláště vrtány před ieho /kroužením, pak vzhledem k velmi značně proměnné tuhosti dochází u tohoto tvářeného polotovaru k nerovnoměrnému ohýbání, jeho výsledkem je hranatý tvar. Jsou-li naopak otvory do pláště vrtány po jeho zkružer.í, je vrtání velkého množství otvorů do takového tenkostěnného polotovaru o velkém průměru značně obtížné. Nízká životnost je zapříčiněna hlavně tělesným

CS 264 501 Bl vytvořením bubnového míchadla, jehož segmentové žlaby a koutové svary jsou na náběhových hranách v provozu vystaveny velké abrazi. Avšak také vnitřní plášť statorového tělesa je v provozu vystaven velmi nepříznivému namáhání, které zkracuje jeho životnost, neboť vnitřní plocha vnitřního pláště je místně vystavena silné abrazi a na jeho vnější plochu působí z meziválcového prostoru značně vysoký tlak topné páry. Tímto tlakem je vnitřní plášť nebezpečně namáhán na zborcení. Nízký tepelný výkon samotného bubnového míchadla souvisí jednak s poměrně malou teplosměnnou ’⁴‘ plochou topných segmentů a jednak s nízkou separační schopností odvodňovacího systému, který zde sestává z radiální odváděči přepážky, upravené v čelní komoře a z navazující odváděči trubice, upravené v dutém hřídeli. Při provozu pak neodvedený kondenzát zčásti zůstává ve vnitřním prostoru topných segmentů, a tím snižuje velikost tepelného toku do zpracovávané suroviny.

Ve čtvrtém známém provedení jsou destruktory vytvořeny podle československého autorského osvědčení č. 225 313. Destruktory tohoto čtvrtého provedení jsou opět v podstatě ležaté válcovité nádoby s nepřímým parním otápěním a s otočně uloženým otápěným míchadlem bubnového tvaru.

Na základě dosud provedených provozních zkoušek lze konstatovat, že celková koncepce desíruktorů čtvrtého provedení je velmi výhodná. S ohledem na plné využití jejich možností je však u nich třeba postupně dořešit některé konstrukční uzly, které mají vliv zejména na zlepšení provozních vlastností.

Většinu výše uvedených nevýhod prvních tří provedení a některé z nevýhod čtvrtého provedení destruktorových zařízení odstraňuje zařízení podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že statorové těleso je na svých dnech opatřeno vně upevněnými ložiskovými tělesy pro otočné uložení rozváděcího čepu a hnacího čepu dutého hřídele, v předním dnu statorového tělesa je spolu se vstupním hrdlem upraveno vyhrnovací hrdlo pro nezpracované zbytky a/ nebo cizí předměty a míchací buben míchadla je opatřen alespoň jednou vnitřní šnekovnicí, přičemž statorové těleso je vzhledem k horizontální rovině podélně skloněno k zadnímu dnu pod odtokovým úhlem, jehož velikost je v rozmezí od 0,5 do 45°.

Ve srovnání se všemi dosud známými destruktorovými zařízeními je zařízení podle vynálezu z výrobního hlediska ještě poměrně jednoduché, přičemž má výrazně lepší provozní vlastnosti. Zejména umožňuje rychlé a dokonalé zaplnění vnitřní dutiny vsádkovou biologickou surovinou, velmi rychlou homogenizaci zpracovávané suroviny i velmi dobré vyprazdňování zpracované biologické suroviny. U destruktorového zařízení podle vynálezu je také velmi usnadněno čištění vnitřní dutiny i odstraňování cizích předmětů z jeho bubnového míchadla, čímž se zvyšuje hygiena práce obsluhy.

Na připojených výkresech a v dalším textu je popsán a nakreslen příklad destruktorového zařízení, provedeného podle vynálezu, kde na obr. 1 je toto zařízení ve svislém osovém řezu, na obr. 2 je toto zařízení v prvním příčném řezu A—A, na obr. 3 je ve druhém příčném řezu Β—B, na obr. 4 je detail D z druhého příčného řezu Β—B a na obr. 5 je toto zařízení ve třetím příčném řezu C—C.

Ve znázorněném příkladu provedení sestává zařízení ke zpracování druhotných biologických surovin z dutého statorového tělesa, v jehož vnitřní dutině je podélně umístěno otočné bubnové míchadlo, a z pohonové jednotky 14, obsahující elektromotor s převodovkou a umístěné vně tohoto statorového tělesa.

Statorové těleso je v podstatě ležatá tlaková nádoba, sestávající z válcovitého obvodového pláště 2, oboustranně čelně uzavřeného vypouklými dny 1, 21 a ve spodní části opatřeného úložnými patkami 19. Zatím co přední dno 21, které je přivráceno k pohonové jednotce 14, je s pláštěm 2 obvodově svařeno, zadní dno 1 je k plášti 2 připevněno odnímatelně šroubovým přírubovým spojem. Na předním dnu 21 je vně uprostřed připevněno ložiskové těleso 28, v olemovaném osovém otvoru tohoto dna 21 je souose vytvořena přední ucpávka 25 pro otočný hnací čep 16 bubnového míchadla, na vnitřním obvodu předního dna 21 pak je upevněn oddělovací prstenec 20. Dále je na předním dnu 21 v jeho horní části upraveno šikmé vstupní hrdlo 9 pro přísun vsádkové biologické suroviny a v dolní části tohoto dna 21 je upraveno vyhrnovací hrdlo 26 pro odstraňování nezpracovatelných zbytků a cizích předmětů. Podobně na zadním dnu 1 je vně uprostřed připevněno ložiskové těleso 27 a v olemovaném osovém otvoru tohoto dna 1 je souose vytvořena zadní ucpávka 24 pro otočný rozváděči čep 5 bubnového míchadla; v dolní části zadního dna 1 pak je upraveno výstupní hrdlo 12 pro odvod zpracované biologické suroviny. Dále jsou na zadním dnu 1 upevněny neznázorněné měřicí přístroje a odváděči hrdlo brýdových par. Upevněním ložiskových těles 27, 28 na vnějších oblinách den 1,21 se podstatně snižuje tepelné namáhání a zvyšuje se životnost ložisek. Nestejnou délkou úložných patek 19 je docíleno podélné naklonění statorového tělesa směrem k výstupnímu hrdlu 12 pod odtokovým úhlem α. V nakresleném provedení je odtokový úhel a = 4°. Pod odtokovým úhlem a je ovšem vykloněna i pohonová jednotka .14.

Ve vnitřní dutině statorového tělesa otočně uložené bubnové míchadlo sestává z dutého hřídele 4 se souose upraveným míchacím bubnem, který je k přední části dutého hřídele 4 připevněn radiálními rozvodnými rameny 6 a k zadní části dutého hřídele 4 je připevněn kotoučovitou čelní komorou 8. Bubnovým míchadlem je otápěný prostor uvnitř bubnu a na vnější otápěný prostor mezi tímto bubnem a pláštěm 2 statorového tělesa. Zatím, co zadní čelní prostor a vnější otápěný prostor jsou navzájem po obvodu volně propojeny, přední čelní prostor je vzhledem k vnějšímu otápěnému prostoru utěsněn oddělovacím prstencem 20, zamezujícím propadu vsádkové suroviny, nei

CS 264 501 Β1 zpracovatelných zbytků i cizích předmětů do zpracované suroviny.

Vlastní buben sestává z přední prstencové komory 3 a s radiálně zaústěnými rozvodnými rameny 6, dále z teplosměnných trubek 7, pravidelně uspořádaných souose okolo dutého hřídele 4 a axiálně propojujících tuto prstencovou komoru 3 s čelní komorou 8, a dále z žeber 10, upevněných mezi uvedenými teplosměnnými trubkami 7, zasahujících do vnitřního otápěněho prostoru a opatřených řadami otvoru 11 pro průtok ·«.. zpracovávané biologické suroviny z vnitřního otápěného prostoru do vnějšího otápěného prostoru, přičemž k vnějším oblinám teplosměnných trubek 7 jsou přivařeny vnější šnekovnice 30 zasahující do vnějšího otápěného prostoru, a k vnitřním plochám žeber 10 jsou přivařeny vnitřní šnekovnice 29 zasahující do vnějšího otápěného prostoru. V nakresleném provedení jsou žebra 10 s výhodou zhotovena z tvářených ocelových profilů tvaru písmene L, kde v jejich stojinách jsou tyto otvory 11 vytvořeny v pravidelných rozestupech. Jak vnitřní šnekovnice 29, tak vnější šnekovnice 30 jsou součástmi nesouvislých šroubových ploch, které mají stejný smysl stoupání. V provozu pak tyto vnitřní šnekovnice 29 a vnější šnekovnice 30 slouží k rychlému naplnění, rozdružení, homogenizaci i odvodu biologické suroviny, dále ke snadnému odstraňování nezpracovatelných zbytků i cizích předmětů a dále k částečné mechanické ochraně a vyztužení bubnového míchadla. K rozvodným ramenům 6 jsou přivařeny neznázorněné šikmé lišty, které jsou součástmi dalších šroubových ploch, jejichž sklon odpovídá sklonům vnitřních šnekovnic 29 i vnějších šnekovnic 30 a které slouží jednak k axiálnímu přesunu vpravované kusové vsádkové suroviny z předního čelního prostoru do vnitřního otápěného prostoru bubnového míchadla a jednak k ochraně těchto rozvodných ramen 6. V popisovaném provedení jsou všechny uvedené šroubové plochy pravotočivé. Dutý hřídel 4 bubnového míchadla je svým předním koncem kinematicky spojen s hnacím čepem 16 a svým zadním koncem je připevněn k dutému rozváděcímu čepu 5.

Odvodňovací systém sestává z přečerpávací přepážky 23, uzavírající průřez prstencové komory 3, dále ze soustavy vnitřních oddělovacích přepážek 17, umístěných v předních koncích teplosměnných trubek 7 v jejich vnitřních oblinách, a ze soustavy vnějších oddělovacích přepážek 18, umístěných v zadních koncích teplosměnných trubek 7 v jejich vnějších oblinách, dále z odváděči přepážky 15 spirálovitého tvaru, upevněné v čelní komoře 8 vnějším koncem k jejímu obvodu stejnolehle k přečerpávací přepážce 23 a vnitřním koncem k dutému hřídeli 4, a dále ze zahnuté odváděči trubice 13, která svou vyhnutou části je napojena na vnitřní prostor čelní komory 8 a svou přímou částí, volně procházející dutým rozvádécím čepem 5, je napojena na neznázorněnou odvaděčovou armaturu. Stejnolehlým umístěním přečerpávací přepážky 23 a vnějšího konce odváděči přepážky 15 se zde rozumí, že vnější konec odváděči přepážky 15 je upevněn mezi týmiž teplosměnnými trubkami 7 jako přečerpávací přepážka 23. Při svém vnitřním konci je odváděči přepážka 15 opatřena neznázorněnou únikovou dýzou k odpouštění páry a k zamezení vzniku parního pyt e. V příčném řezu C—C podle obr. 5 a při rentgenovém pohledu od pohonové jednotky 14 se odváděči přepážka 15 jeví jako pravotoěivě se svinující. V nakresleném a popisovaném provedení pravotočivým šroubovým plochám na vnitřních šnekovríicích 29, vnějších šnekovnicích 30 i na neznázorněných šikmých lištách na rozvodných ramenech 6 tedy odpovídá pravotoěivě se svinující odváděči přepážka 15. Tato vazba mezi orientací šroubových ploch a odpovídající úpravou odváděči přepážky 15 je pro správnou funkci zařízení podle vynálezu nutná hlavně při zavádění a na začátku zpracovávání vsádkové suroviny.

V případě levotočivých šroubových ploch pak musí být odváděči přepážka 15 upravena jako levotočivé se svinující.

Před uvedením zařízení do provozu se po předepsané kontrole nejprve u vstupního hrdla 9 otevře neznázorněný plnicí uzávěr, načež se spustí pohonová jednotka 14 a přední čelní prostor statorového tělesa i vnitřní otápěný prostor bubnového míchadla se naplní stanoveným množstvím vsázkové suroviny. Pak se uzavře vstupní hrdlo 9, pootevře se přívod topné páry do topného prostoru bubnového míchadia a otevře se neznázorněný odvzdušňovací ventil. Po odvzdušnění celého otápěného prostoru statorového tělesa se přívod topné páry do topného prostoru bubnového míchadla plně otevře. Vsádková surovina se nejprve v otáčejícím se bubnovém míchadle působením šikmých lišt a vnitřních šnekovnic 29 rozmístí a při pozvolném nárůstu teploty až na asi 140 °C se z ní počnou uvolňovat brýdové páry, jejichž tlak se ručním ovládáním neznázorněného ventilu udržuje na hodnotě 0,3 MPa.

V předepsané časové prodlevě se zpracovávaná surovina působením teploty vysterilizuje, přičemž se současně nárazy o šikmé lišty, vnitřní šnekovnice 29 a o žebra 10 rozbíjí a postupně rozmělňuje, promíchává a homogenizuje. Řízeným odpouštěním brýdových par neznázorněným ventilem se takto zpracovávaná surovina také částečně zahušťuje. Přitom se určitý podíl zpracované suroviny po průchodu otvory 11 shromáždí ve vnějším otápěném prostoru, většina zpracované suroviny však až do vypuštění zůstává ve vnitřním otápěném prostoru.

Topná pára se při průchodu topným prostorem bubnového míchadla postupně ochlazuje, přičemž první kapičky kondenzátu, vznikající už v dutém hřídeli 4, jsou parním proudem strhávány do rozvodných ramen 6 a tío prstencové komory, otáčející se ve smyslu šipky 22. Průběžně se shromažďující kondenzát, přelévající se v prstencové komoře 3, je při každé otáčce bubnového míchadla přečerpávací přepážkou 23 nabrán a působením gravitace vtéká do nejblížších teplosměnných trubek 7, nalézajících se v dolní části vzestupného půloblouku. V hor7 ní části vzestupného půloblouku se tento čerpaný i nově vznikající kondenzát při relativním natáčení oddělovacích přepážek 17,18 postupně přelévá do čelní komory 8. Vnějším koncem odváděči přepážky 15 je kondenzát v čelní komoře 8 při každé její otáčce při obvodu nabrán a přemístěn ke středu. Spirálovitě vytvarovaná odváděči přepážka 15, spolu s otáčením bubnového míchadla ve smyslu šipky 22 zaručují, že vyústění odváděči trubice 13 do čelní komory 8 je stále zahlceno kondenzátem, přičemž ovšem spolu s párou ze středového prostoru čelní komory 8 vytéká únikovou dýzou i část přečerpaného kondenzátu. Těmito opatřeními je zajištěno, že odváděči 'trubicí 13 se do neznázorněné odváděčové armatury dostává pouze kondenzát.

Po ukončení stanovené časové prodlevy se uzavře přívod topné páry do topného prostoru, načež se v otápěném prostoru sníží tlak brýdových par, a tím se postupně sníží i teplota zpracované biologické suroviny na hodnotu 110 až 115°C. Posléze se pootevře výstupní hrdlo 12 a zpracovaná surovina řídce kašovité konzistence se působením přetlaku v otápěném prostoru

CS 264 501 Bl ;

pomalu vypustí do neznázorněné sběrné nádrže, přičemž se při svém průchodu otvory 11 v otáčejícím se bubnu současně zbaví nezpracovaných zbytků a případných cizích předmětů, které zůstávají uvnitř. Zpracovaná biologická surovina při tomto vypouštění stéká ve vnějším otápěném prostoru po vnitřní válcové oblině pláště 2 do jeho dolních partií a vnějšími šnekovnicemi 30 otáčejícího se bubnu je shrnována před ústí výstupního hrdla 12.

Odstraňování nezpracovaných zbytků a cizích předmětů se podle potřeby provádí zpravidla až po uskutečnění několika zpracovávacích cyklů. Po otevření vyhrnovacího hrdla 26 se u pohonové jednotky 14 zreverzuje elektromotor. V opačně se otáčejícím míchacím bubnu se nezpracované zbytky a cizí předměty působením vnitřních šnekovnic 29 axiálně přemístí a postupně se vysypou na oddělovací prstenec 20 při ústí vyhrnovacího hrdla 26. Odtud je už obsluha snadno odstraní, na příklad lopatou, případně hráběmi. Vyhrnovacím hrdlem 26 může také obsluha snadno vstupovat dovnitř zařízení při případných revizních prohlídkách jeho stavu.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Zařízení ke zpracování druhotných biologických surovin, obsahující duté statorové těleso, v jehož vnitřní dutině je otočně uloženo otápěné michadlo, kinematicky spojené s pohonovou jednotkou a sestávající z dutého hřídele a ze souosého míchacího bubnu, vyznačující se tím, že statorové těleso je na svých dnech (1, 21) opatřeno vně upevněnými ložiskovými tělesy (27, 28) pro otočné uložení rozváděcího čepu (5) a hnacího čepu (16) dutého hřídele (4).
2. 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že v předním dnu (21) statorového tělesa je spolu se vstupním hrdlem (9) upraveno vyhrnovací hrdlo (26) pro nezpracované zbytky a/nebo cizí předměty a míchací buben míchadla je opatřen alespoň jednou vnitřní šnekovnicí (29).
3. 3. Zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že statorové těleso je vzhledem k horizontální rovině podélně skloněno směrem k zadnímu dnu (1) pod odtokovým úhlem (a), jehož velikost je v rozmezí od 0,5 do 45°.