RU2159804C2

RU2159804C2 - Disintegrator

Info

Publication number: RU2159804C2
Application number: RU99101006A
Authority: RU
Inventors: В.И. Тумченок
Original assignee: Тумченок Виктор Игнатьевич
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 1999-01-18
Publication date: 2000-11-27

Abstract

FIELD: agriculture. SUBSTANCE: disintegrator has housing with inlet and outlet branch pipes, rotor with blind openings in its cylindrical surface. Rotor is positioned axially of housing. Openings in rotor surface are communicating with housing openings via annular channel. Housing openings are made in perforated ring, with convex parts between them being positioned at side adjacent to annular channel. These openings provide communication between annular channel and cavity between perforated ring and housing. This cavity is isolated from inlet and outlet branch pipes and is communicated with static disintegrator having process branch pipes positioned in water and water steam sections and isolated with nonrigid perforated partition wall. Drive urges partition wall to reciprocate and bend toward water section, with following stirring toward water steam section communicated with jet pump vacuumizer. Such construction allows cattle manure in animal farms to be utilized and protein-vitamin additives, methane, deuterium, oxygen and compost to be produced. EFFECT: increased efficiency and simplified construction. 2 dwg

Description

Изобретение относится к дезинтеграции хлореллы и ассоциатов молекул тяжелой и легкой воды и может быть использовано при утилизации навоза крупного рогатого скота (КРС) на животноводческих фермах с выработкой белково-витаминной добавки (БВД), метана, дейтерия (D₂), кислорода (O₂) и компоста.The invention relates to the disintegration of chlorella and associates of heavy and light water molecules and can be used in the disposal of cattle manure (cattle) on livestock farms with the production of protein-vitamin supplements (BVD), methane, deuterium (D ₂ ), oxygen (O ₂ ) and compost.

Известен дезинтегратор, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, размещенный по оси корпуса ротор с глухими отверстиями на его цилиндрической поверхности, взаимодействующими через кольцевой канал с отверстиями корпуса (патент РФ N 2086641, кл. C 12 M 1/33, C 02 F 3/00, 1995), недостатком которого является низкая степень дезинтеграции хлореллы и ассоциатов молекул тяжелой и легкой воды, что снижает эффективность его работы. A known disintegrator comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a rotor placed along the axis of the housing with blind holes on its cylindrical surface interacting through an annular channel with housing holes (RF patent N 2086641, class C 12 M 1/33, C 02 F 3 / 00, 1995), the disadvantage of which is the low degree of disintegration of chlorella and associates of heavy and light water molecules, which reduces its efficiency.

Цель изобретения - повышение эффективности - достигается тем, что отверстия корпуса выполнены в перфорированном кольце с выпуклостями между отверстиями со стороны кольцевого канала, причем эти отверстия сообщают кольцевой канал с полостью между перфорированным кольцом и корпусом, изолированной от входного и выходного патрубка и сообщенной патрубком со статическим дезинтегратором, включающим технологические патрубки в секциях воды и водяного пара, разобщенных нежесткой перфорированной перегородкой, снабженной возвратно-поступательно перемещающимся приводом, обеспечивающим изгиб перегородки в сторону секции воды и последующее встряхивание в сторону паровой секции, сообщенной с камерой разрежения струевого насоса. The purpose of the invention is to increase efficiency is achieved by the fact that the holes of the housing are made in a perforated ring with bulges between the holes on the side of the annular channel, and these holes communicate the annular channel with a cavity between the perforated ring and the housing, isolated from the inlet and outlet pipe and communicated with static a disintegrator, including technological branch pipes in sections of water and water vapor, separated by a non-rigid perforated partition, equipped with a reciprocator a moving control enabling bending of the partition section in the water side and consequent shaking of the side section of the steam, communicating with the pump chamber struevoy dilution.

При перемещении воды в кольцевом канале по стрелке Б на восходящем склоне выпуклости за счет прилипания воды создается область повышенного давления, находящиеся в воде паровые пузырьки схлопываются, конденсируeтся тяжелая вода и по нисходящему склону выпуклости стекает через отверстия перфорированного кольца в полость корпуса, следовательно, происходит дезинтеграция ассоциатов молекул тяжелой и легкой воды. При выбрoce воды в виде жидкостного поршня из глухих отверстий ротора между днищем отверстия и жидкостным поршнем создается разрежение, в жидкостном поршне появляются пузырьки пара, которые конденсируются на нисходящих склонах выпуклостей, т.е. происходит динамическая дезинтеграция ассоциатов молекул тяжелой и легкой воды. В статическом дезинтеграторе при погружении нежесткой перфорированной перегородки в воду происходит ее смачивание, при встряхивании от привода в паровой секции, находящейся под разрежением, создаваемым струевым насосом, происходит испарение легкой воды, а тяжелая вода, имеющая более высокую температуру кипения и вязкость, задерживается на перегородке - осуществляется статическая дезинтеграция ассоциатов молекул тяжелой и легкой воды - выполнение цели изобретения. When water moves in the annular channel along arrow B on the ascending convex slope due to water sticking, a region of increased pressure is created, steam bubbles in the water collapse, heavy water condenses and flows down the holes of the perforated ring through the holes of the perforated ring into the body cavity, therefore, disintegration associates of heavy and light water molecules. When water is withdrawn in the form of a liquid piston from the blind holes of the rotor, a vacuum is created between the bottom of the hole and the liquid piston, vapor bubbles appear in the liquid piston, which condense on the descending slopes of the bulges, i.e. dynamic disintegration of heavy and light water molecule associates occurs. In a static disintegrator, when a non-rigid perforated partition is immersed in water, it is wetted, when shaken from the drive in the steam section under the vacuum created by the jet pump, light water evaporates, and heavy water having a higher boiling point and viscosity is retained on the partition - carried out the static disintegration of the associates of the molecules of heavy and light water - the fulfillment of the purpose of the invention.

На фиг. 1 схематически показана установка утилизации навоза КРС с применением динамического и статического дезинтеграторов; на фиг. 2 - вид по стрелке А на перфорированное кольцо, продольный разрез (увеличено). In FIG. 1 schematically shows the installation of cattle manure utilization using dynamic and static disintegrants; in FIG. 2 is a view along arrow A of a perforated ring, a longitudinal section (enlarged).

Дезинтегратор содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, размещенный по оси корпуса 1 ротор 4 с глухими отверстиями 5 на его цилиндрической поверхности, взаимодействующими через кольцевой канал 6 с отверстиями 7 корпуса 1, которые выполнены в перфорированном кольце 8 с выпуклостями 9 между отверстиями 7 со стороны кольцевого канала 6, отверстия 7 сообщают кольцевой канал 6 с полостью 10 между перфорированным кольцом 8 и корпусом 1, изолированной от входного 2 и выходного 3 патрубков и сообщенной патрубком 11 со статическим дезинтегратором 12, включающим технологические патрубки 13, 14, 15 в секциях 16 - воды, 17 - водяного пара, разобщенных нежесткой перфорированной перегородкой 18, снабженной возвратно-поступательно перемещающимся приводом 19, обеспечивающим изгиб 20 перегородки 18 в сторону секции 16 воды и последующее встряхивание в сторону паровой секции 17, сообщенной с камерой разрежения 21 струевого насоса 22. Камера разрежения 21 сообщена с конусом 23 трубы 24, перпендикулярной к плоскости улитки 25, сообщенной раструбом 26 с выходным патрубком 3 корпуса 1. Во внутренней полости трубы 24 размещена плоская спираль 27. Секция воды 16 статического дезинтегратора 12 сообщена с центробежным микрофильтром 28 с нежесткой фильтровальной перегородкой 29, корпус 30 которого патрубком 31 сообщен с ленточным пресс-фильтром 32, а патрубком 33 со сборником 34, который в свою очередь сообщен со сборником 35 пресс-фильтра 36, динамическим дезинтегратором 36, далее последовательно со статическими дезинтеграторами 37 и 38, через динамический дезинтегратор 39 с приемной камерой 40 установки электролиза 41, включающий анодную 42 и катодную 43 секции. Входной патрубок 2 корпуса 1 дезинтегратора 44 сообщен с хлореллогенаратором 45, включающим технологические патрубки 46, 47, 48, 49, выполненным из светопроницаемого материала, взаимодействующего со светильниками 50, причем хлореллогенератор 45 выполнен с перфорированными перегородками 51, образующими секции 52. Хлореллогенратор 45 по биогазу и бражке сообщен с биореактором 53, включающим камеры: 54 - метанового, 55 - щелочного, 56 - нейтрального, 57 - кислого брожения, камеры 54-57 выполнены с патрубками 58 и 59, сообщающими их с диспергаторами 60, включающими корпус 61 с ребристой цилиндрической поверхностью, взаимодействующей с ребристой цилиндрической поверхностью ротора 62. Камера 57 кислого брожения сообщена со сборником 63 навоза КРС, а соломотаской (не показана) с твердофазным ферментатором 64, выполненным с воздушными каналами 65, сообщенными с нагнетателем воздуха 66, размещенным на перекрытии 67 помещения 68 биореактора 53. Анодная секция 42 разобщена от катодной 43 установки электролиза 41 полупроницаемой перегородкой 69 и отбором кислорода (O₂) и дейтерия (D₂).The disintegrator comprises a housing 1 with an inlet 2 and an outlet 3 nozzles, a rotor 4 located along the axis of the housing 1 with blind holes 5 on its cylindrical surface, interacting through an annular channel 6 with holes 7 of the housing 1, which are made in a perforated ring 8 with bulges 9 between the holes 7 from the side of the annular channel 6, the openings 7 communicate the annular channel 6 with a cavity 10 between the perforated ring 8 and the housing 1, isolated from the input 2 and output 3 nozzles and communicated by the pipe 11 with a static disintegrator 12, including technological pipes 13, 14, 15 in sections 16 - water, 17 - water vapor, separated by a non-rigid perforated partition 18, equipped with a reciprocating moving drive 19, providing a bend 20 of the partition 18 to the side of the water section 16 and subsequent shaking to the side the steam section 17 in communication with the rarefaction chamber 21 of the jet pump 22. The rarefaction chamber 21 is in communication with the cone 23 of the pipe 24, perpendicular to the plane of the cochlear 25, communicated by the bell 26 with the outlet pipe 3 of the housing 1. In the inner cavity of the pipe 24 a flat spiral 27 is placed. The water section 16 of the static disintegrator 12 is in communication with a centrifugal microfilter 28 with a non-rigid filter baffle 29, the housing 30 of which is connected by a pipe 31 to a belt press filter 32, and a pipe 33 with a collection 34, which in turn communicates with the collection 35 a press filter 36, a dynamic disintegrator 36, then sequentially with static disintegrators 37 and 38, through a dynamic disintegrator 39 with a receiving chamber 40 of the electrolysis unit 41, including the anode 42 and cathode section 43. The inlet pipe 2 of the casing 1 of the disintegrator 44 is in communication with the chlorella generator 45, including technological pipes 46, 47, 48, 49 made of translucent material interacting with the luminaires 50, and the chlorella generator 45 is made with perforated baffles 51 forming sections 52. The biogas chlorellogenerator 45 and brezhka in communication with a bioreactor 53, including chambers: 54 - methane, 55 - alkaline, 56 - neutral, 57 - acidic fermentation, chambers 54-57 are made with pipes 58 and 59, communicating with dispersants 60, including core station 61 with a ribbed cylindrical surface interacting with the ribbed cylindrical surface of the rotor 62. The acidic fermentation chamber 57 is in communication with cattle manure 63, and the straw straw (not shown) with a solid-phase fermenter 64 made with air channels 65 in communication with an air blower 66 placed on the floor 67 of room 68 of the bioreactor 53. The anode section 42 is disconnected from the cathode 43 of the electrolysis unit 41 by a semi-permeable septum 69 and oxygen (O ₂ ) and deuterium (D ₂ ).

Дезинтегратор в установке утилизации навоза КРС работает следующим образом. The disintegrator in the installation of cattle manure utilization works as follows.

Навоз КРС из товарной животноводческой фермы гидросмывом и гидросплавом поступает в сборник 63, в котором соломотаской отделяют сено и солому и направляют в твердофазный ферментатор 64, где из них готовят компост в смеси со шламом, отводимым из камеры 54 метанового брожения биореактора 53. Компостирование осуществляют при активном аэрировании из канала 65 воздухом нагнетателя 66. Компост вызревает под пленкой, обеспечивая температуру стабилизации в помещении 68 биореактора 53. Тонна навоза КРС содержит до 9 кг азота, до 2,5 кг калия, 1 кг фосфора, микроэлементы, биостимуляторы и является благоприятной средой для жизнедеятельности кислотогенов, ацетогенов, ацетогидрогенов, метаногенов в камерах 54-57. При сбраживании микрофлора образует вокруг взвесей пузырьки пара и газа, выносящие взвеси в верхнюю часть биореактора, т.е. в газовую полость, составляющую 1/5 объема. Для ликвидации коркообразования в верхней части биореактора 53 взвеси забирают через патрубок 58, измельчают в диспергаторе 60. При обработке между ребристыми цилиндрическими поверхностями корпуса 61 и ротора 62 происходит измельчение взвесей с обновлением поверхностей контакта между микрофлорой и взвесями. При обработке субстрата в диспергаторе 60 его температура повышается, поддерживается в пределах 36^oC с колебаниями, не превышающими одного градуса в сутки, например, включениями диспергатора 60 от реле температуры (не показано). Бражку через патрубок 47, а биогаз через патрубок 49 вводят в хлореллогенератор 45. Из бражки хлорелла исчерпывает растворенные биогенные элементы питания, а из биогаза хлорелла исчерпывает CO₂ и H₂S, т.е. осуществляется фотосинтез через светопроницаемые стенки хлореллогенератора 45 от светильников 50 Биогаз перемещается снизу вверх, поддерживая уровень бражки на перфорированных перегородках 51 в секциях 52 под действием напора, создаваемого нагнетателем (не показан). Бражка последовательно проваливается через перфорированные перегородки 51 и отводится через патрубок 48 в патрубок 2 корпуса 1 динамического дезинтегратора 44. Из патрубка 46 хлореллогенератора 45 отводится практически чистый CH₄-метан. При перемещении по кольцевому каналу 6 от входного патрубка 2 к выходному 3 хлорелла многократно подвергается дезинтеграции в пустотах, образующихся при конденсации паровых пузырьков. При выходе воды в виде жидкостного поршня из отверстий 5 между днищем отверстия 5 и жидкостным поршнем возникает разрежение, и в жидкостном поршне возникают пузырьки пара, при конденсации которых в кольцевом канале возникают пустоты с заключенной в пустотах хлореллой, при схлопывании пустот происходит разрушение оболочек хлореллы. При движении воды в кольцевом канале 6 по стрелке Б на входящем склоне выпуклости 9 перфорированного кольца 8 в области повышенного давления происходит склопывание пузырьков пара, а над отверстиями 7 в области отверстий 7 - их возникновение. Тяжелая вода, имеющая плотность на 10% выше легкой, в поле центробежных сил проваливается через отверстия 7 в полость 10, выходу ее в кольцевой канал 6 препятствует центробежная сила и вязкость тяжелой воды, которая на 23% выше легкой. Смесь дезинтегратора хлореллы и ассоциатов молекул тяжелой и легкой воды из полости 10 по патрубку 11 отводится в статический дезинтегратор 12 по патрубку 14 в его секцию воды 16. Паровая секция 17 находится под разрежением, создаваемым струевым насосом 22 путем сообщения патрубка 13 с камерой разрежения 21. Тяжелая вода кипит при температуре 101,42^oC, а поэтому легкая вода лучше испаряется, т.е. происходит статическая дезинтеграция ассоциатов молекул воды, для интенсификации испарения легкой воды осуществляют встряхивание нежесткой перфорированной перегородки 18 от привода 19, совершающего возвратно-поступательные перемещения с изменением положения от изгиба 20 до горизонтального. Воду со взвешенным в ней дезинтегратором отводят через патрубок 15 в центробежный микрофильтр 28. На нежесткой фильтровальной перегородке 29, находящейся под напряжением постоянного электрического тока, биомассу отделяют, через патрубок 31 корпуса 30 отводят в ленточный пресс-фильтр 32 и на выходе получают БВД, а отжатую воду пресс-фильтра из сборника 35 смешивают с водой, отводимой по патрубку 33 корпуса 30, в сборнике 34 и направляют для обработки в динамический дезинтегратор 36, работающий аналогично дезинтегратору 44. Аналогичная обработка осуществляется в статических дезинтеграторах 37 и 38 и в динамическом дезинтеграторе 39 до получения концентрации тяжелой воды 90-95%. Тяжелую воду разделяют на кислород и дейтерий. Дейтерий сжижают, и его распад в термоядерном реакторе при 1 кг расхода заменяет сжигание 10000 т угля, что является существенным фактором для районов Крайнего Севера, освобождая их от завоза угля и нефти.Manure of cattle from a commercial livestock farm is washed with a hydraulic wash and a hydraulic alloy into a collection 63, in which hay and straw are separated by a straw straw and sent to a solid-phase fermenter 64, where compost is prepared in a mixture with sludge discharged from the methane fermentation chamber 54 of the bioreactor 53. Composting is carried out with active aeration from channel 65 with air of supercharger 66. Compost matures under the film, ensuring stabilization temperature in room 68 of bioreactor 53. A ton of cattle manure contains up to 9 kg of nitrogen, up to 2.5 kg of potassium, 1 kg of phosphorus, mi trace elements, biostimulants and is a favorable environment for the life of acidogens, acetogens, acetohydrogens, methanogens in cells 54-57. When fermented, the microflora forms vapor and gas bubbles around the suspension, carrying the suspension into the upper part of the bioreactor, i.e. into the gas cavity, comprising 1/5 of the volume. To eliminate crust formation in the upper part of the bioreactor 53, the suspensions are taken through the nozzle 58, crushed in the disperser 60. When processing between the ribbed cylindrical surfaces of the housing 61 and the rotor 62, the suspensions are ground to update the contact surfaces between the microflora and suspensions. When processing the substrate in the dispersant 60, its temperature rises, is maintained within 36 ^o C with fluctuations not exceeding one degree per day, for example, by switching on the dispersant 60 from a temperature switch (not shown). Mash through pipe 47, and biogas through pipe 49 is introduced into the chlorella generator 45. From the mash, chlorella exhausts the dissolved nutrients, and from biogas, chlorella exhausts CO ₂ and H ₂ S, i.e. photosynthesis is carried out through the translucent walls of the chlorellogenerator 45 from the fixtures 50 Biogas moves from bottom to top, maintaining the level of mash on the perforated partitions 51 in sections 52 under the action of pressure created by a supercharger (not shown). The mash gradually falls through the perforated partitions 51 and is discharged through the pipe 48 to the pipe 2 of the housing 1 of the dynamic disintegrator 44. Almost pure CH ₄ methane is discharged from the pipe 46 of the chlorella generator 45. When moving along the annular channel 6 from the inlet pipe 2 to the outlet 3, the chlorella repeatedly undergoes disintegration in the voids formed during the condensation of steam bubbles. When water comes out in the form of a liquid piston from the holes 5, a rarefaction occurs between the bottom of the hole 5 and the liquid piston, and vapor bubbles appear in the liquid piston, during the condensation of which voids with chlorella enclosed in voids appear in the annular channel, when the voids collapse, chlorella shells are destroyed. When water moves in the annular channel 6 in the direction of arrow B on the incoming slope of the convexity 9 of the perforated ring 8, the vapor bubbles coalesce in the high-pressure region, and over their openings 7 in the region of the openings 7 occur. Heavy water, having a density 10% higher than light, falls through the holes 7 into the cavity 10 in the field of centrifugal forces; centrifugal force and viscosity of heavy water, which is 23% higher than light, hinder its exit into the annular channel 6. A mixture of chlorella disintegrator and associates of heavy and light water molecules from the cavity 10 through the pipe 11 is discharged into the static disintegrator 12 through the pipe 14 into its water section 16. The steam section 17 is under vacuum created by the jet pump 22 by communicating the pipe 13 with the vacuum chamber 21. Heavy water boils at a temperature of 101.42 ^o C, and therefore light water evaporates better, i.e. there is a static disintegration of the associates of water molecules, to intensify the evaporation of light water, the non-rigid perforated septum 18 is shaken from the drive 19, making reciprocating movements with a change in position from bend 20 to horizontal. Water with a disintegrator suspended in it is discharged through a nozzle 15 into a centrifugal microfilter 28. On a non-rigid filter baffle 29, which is energized with a constant electric current, the biomass is separated, through a nozzle 31 of the housing 30 it is diverted to a belt press filter 32 and a BVD is received at the outlet, and the squeezed water of the press filter from the collector 35 is mixed with the water discharged through the nozzle 33 of the housing 30 in the collector 34 and sent for processing to a dynamic disintegrator 36, which operates similarly to the disintegrator 44. Similar processing is carried out It can be used in static disintegrators 37 and 38 and in dynamic disintegrator 39 until a concentration of heavy water of 90-95% is obtained. Heavy water is separated into oxygen and deuterium. Deuterium is liquefied, and its decay in a thermonuclear reactor at 1 kg of consumption replaces the burning of 10,000 tons of coal, which is a significant factor for the Far North, freeing them from the import of coal and oil.

Claims

A disintegrator comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a rotor placed along the axis of the housing with blind holes on its cylindrical surface, interacting through the annular channel with the housing openings, characterized in that the housing openings are made in a perforated ring with bulges between the openings on the side of the annular channel, moreover, these holes communicate an annular channel with a cavity between the perforated ring and the housing, isolated from the inlet and outlet nozzles and communicated with static a disintegrator, which includes technological nozzles in the sections of water and water vapor, separated by a non-rigid perforated partition, equipped with a reciprocating moving actuator, which bends the partition to the side of the water section and then shakes it toward the steam section in communication with the rarefaction chamber of the jet pump.