[1]Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к установкам для приготовления карбамидно-аммиачных смесей (КАС) и жидких комплексных удобрений (ЖКУ), и предназначено для растворения в воде карбамида, аммиачной селитры, фосфорных, калийных, сульфатных и иных минеральных, органо-минеральных и органических удобрений в концентрированный (32-38%) маточный, баковый или рабочий раствор и отгрузки полученных растворов для дальнейшей транспортировки или применения.
[2]Из уровня техники известна установка для приготовления жидких комплексных удобрений, содержащая смесительный бак с мешалкой, весовое устройство, насос с трубопроводами и мельницу мокрого помола, при этом смесительный бак снабжен устройством отвода осадка, выполненным в виде нескольких пристеночных трубопроводов с накопителями, конусообразным сетчатым фильтром и установленным над ним направляющим элементом в виде обратного усеченного конуса, направляющим двойным конусом, размещенным под направляющим элементом, при этом всасывающие отверстия пристеночных трубопроводов обращены к фильтру, установка снабжена распределителем для реверсирования потоков жидкости и центробежным разделителем, установленным соответственно на всасывающем и нагнетательном трубопроводах насоса (RU 2034637, 10.05.1995).
[3]Недостатками данной установки является низкая концентрация действующего вещества в растворах удобрений, низкое качество удобрений и низкая эффективность работы, не возможность получения высококонцентрированных растворов азотных удобрений и отсутствие возможности растворения сложных минеральных удобрений.
[4]Техническая проблема, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в расширении арсенала средств растворного узла для приготовления жидких минеральных удобрений, параметры и характеристики которого обеспечивают существенное улучшение технологии изготовления ЖКУ с высокими физико-химическими свойствами (высокая концентрация действующего вещества) и улучшают эксплуатационные характеристики без снижения качества и скорости изготовления ЖКУ.
[5]Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в расширении арсенала технических средств за счет создания простой, компактной и надежной моноблочной установки растворного узла с повышенными эксплуатационными характеристиками, обеспечивающего упрощение монтажных и пусконаладочных работ, улучшения качественных характеристик ЖКУ за счет эффективного растворения минеральных удобрений (в том числе, растворение увлажненного, скомковавшегося сырья с низкими энергозатратами) в условиях отрицательных температур, сокращения времени процесса растворения, настройки узла и времени его обслуживания, получения высоко-концентрированных (маточных) комплексных растворов минеральных удобрений. Растворяет сложные минеральные удобрения: сульфат аммония, аммофос, хлористый калий и т.д.
[6]Указанный технический результат достигается в растворном узле карбамидно-аммиачной смеси (РУКАС), устройство управления и накопительную емкость воды, связанную с реакторной емкостью через насос подачи воды и насос, выполненный с возможностью создания ударов в вакуумной гидравлической среде, при этом реакторная емкость соединена со станцией фильтрацией, включающей по меньшей мере одну колбу-фильтр и связанной с по меньшей мере одной накопительной емкостью готового продукта, при этом реакторная емкость соединена с загрузочным бункером, насосом выдачи и дизельным теплообменником.
[7]Реакторная емкость оснащена магнитным сепаратором, гидростатическим датчиком уровня реакторной емкости, импульсным счетчиком подачи воды, перепускной задвижкой с электроприводом и регулирующими кранами и содержит крышку-люк с отверстием для установки оконечника шнека подачи сухих компонентов, выполненного прямым классическим видом и соединяющим реакторную емкость с загрузочным бункером.
[8]Станция фильтрации имеет крышку-люк и насос высокого давления (ВД).
[9]Растворный узел РУКАС снабжен устройством верхнего налива «Журавль» и лестницей-пандусом.
[10]Одна колба-фильтр оснащена электроконтактным манометром.
[11]Дизельный теплообменник содержит (жидкотопливную) горелку.
[12]Устройство управления представляет собой щит управления с панелью оператора и выполнен с защитным лотком для проводки.
[13]Накопительная емкость готового продукта оснащена насосом выдачи/перемешивания.
[14]Загрузочный бункер выполнен с защитной решеткой и установленной в нижней части металлоконструкцией с присоединенным к ней мотор редуктором.
[15]Заявленная конструкция изобретения обеспечивает полное растворение и улучшение физико-химических свойств жидких минеральных удобрений в холодной воде, карбамидно-аммиачной смеси (КАС), за счет эффективного растворения карбамида и аммиачной селитры и изменения качественных характеристик перерабатываемого материала на физико-химическом уровне, качества минеральных удобрений и существенного сокращения времени мобилизации растворного узла перед началом процесса работы и времени обслуживания в процессе эксплуатации, а также сокращение количества обслуживающего персонала за счет автоматического режима.
[16]Сущность заявленного изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1-4 изображен общий вид растворного узла КАС с разного ракурса.
[17]Состав растворного узла КАС:
[18]1. Накопительная емкость воды
[19]2. Реакторная емкость 3 м3
[20]3. Перепускная задвижка с электроприводом
[21]4. Защитный лоток для проводки
[23]6. Мотор редуктор шнека
[24]7. Крышка-люк реакторной емкости
[25]8. Станция фильтрации 3 м3
[26]9. Крышка-люк станции фильтрации
[27]10. Устройство верхнего налива «Журавль»
[28]11. Накопительная емкость готового продукта
[30]13. Электроконтактный манометр
[32]15. Шнек гибкий (классический) 125 мм.
[33]16. Загрузочный бункер 2 м3
[34]17. Горелка (жидкотопливная) дизельного теплообменника
[35]18. Дизельный теплообменник
[36]19. Задвижка с электроприводом подачи воды
[37]20. Счетчик импульсный подачи воды
[39]22. Датчик емкостной холостого хода насоса
[40]23. Насос подачи воды 60 м3/час
[41]24. Датчик уровня гидростатический
[42]25. Специализированный насос вакуумно-дитанационный насос (ВДН)
[43]26. Щит управления с панелью оператора
[44]27. Насос выдачи из реакторной емкости 60 м3/час
[45]28. Насос ВД станции фильтрации 10 м3/час
[46]29. Насос выдачи/перемешивания из накопительных емкостей
[47]30. Защитная решетка загрузочного бункера
[48]31. Магнитный сепаратор.
[49]Растворный узел КАС предназначен для работы от сети переменного тока напряжением 380 В частотой 50 Гц.
[50]Основные параметры и характеристики растворного узла КАС в соответствии с табл 1.
[52]
[53]Соединение накопительной емкости воды с конусообразной реакторной емкостью, в которой непосредственно происходит растворение сухих минеральных удобрений за счет вакуумно-детонационных процессов от создающего гидроудары в вакуумной гидравлической среде насоса вакуумного гидравлического, осуществляется через трубопровод, на котором размещен кран запорный подачи воды и через который вода поступает в насос подачи воды, снабженным датчиком емкостным холостого хода. Также через трубопроводы реакторная емкость соединена с дизельным теплообменником и через насос выдачи из реакторной емкости со станцией фильтрации, представляющей из себя пластиковую конусовидную емкость, которая в свою очередь через трубопроводы и насос ВД связана с одной или более колбой-фильтром, от которой поступает в накопительную емкость готового продукта (жидкого минерального удобрения).
[54]Реакторная емкость изготавливается из пластика (ПНД) или нержавеющей стали объемом три кубических метра, с коническим дном. Снизу емкости установлен приемный патрубок от насоса, создающего гидроудары в вакуумной гидравлической среде, а в верхней расположено три форсунки, две из которых раскручивают содержимое емкости против часовой стрелки, третья бьет потоком в центр емкости (гидромешалка). В качестве насоса, создающего гидроудары в вакуумной гидравлической среде, может использоваться ВДН, который основывается на возникновении эффекта гидроудара в вакууме за счет резкого изменения в скорости движения водного потока и давления и представляет собой насос с электродвигателем (3000 об/мин), на валу которого расположен рабочий орган, позволяющий производить удары (детонацию) о другой рабочий орган в прокачиваемой жидкости, то есть является одновременно насосом и устройством, позволяющим производить детонацию и вакуум, что обеспечивает повышение эффективности эксплуатации и энергосбережение. Рабочие органы ВДН выполнены таким образом, что позволяет выполнить перекачивание жидкости (с помощью лопастей). Поступающая в ВДН жидкость, попадает на рабочие органы, где происходят удары, например, протекающая с высокой скоростью вода будет заполнять вакуум, жидкость соударяется с закрытым обратным клапаном/заслонкой и потоком над ним, провоцируя скачок давления, что приводит к гидроудару. Перекачивающая производительность насоса мощностью 15 кВТ составляет 23000 л/час. Расчетный диаметр трубы для перекачивания этого объёма 50 мм. Для создания вакуума в насосе предусмотрен дроссель 38 мм от диаметра входящей трубы. Принцип работы ВДН заключается в создании ударов в вакуумной гидравлической среде, что позволяет эффективно в ней перемешивать различные растворимые вещества (минеральные удобрения), более эффективно и с меньшими энергозатратами, чем при процессе компаундирования.
[55]Кроме того, вместо насоса, создающего гидроудары в вакуумной гидравлической среде, может использоваться роторный кавитационный насос, известный из патента РФ 2231004, опубл. 20.06.2004.
[56]В состав станции фильтрации входит: коническая ёмкость объемом три кубических метра, изготовленная из пластика (ПНД), насос высокого давления 6 атм, производительностью 10 т/час из нержавеющей стали, фильтр мешочный 500 микрон, фильтр мешочный 250 микрон, датчик превышения давления, трубопроводы, краны.
[57]Реакторная емкость оснащена магнитным сепаратором, гидростатическим датчиком уровня реакторной емкости, импульсным счетчиком подачи воды, перепускной задвижкой с электроприводом и регулирующими кранами и содержит крышку-люк с отверстием для установки оконечника шнека подачи сухих компонентов, выполненного прямым классическим видом и соединяющим реакторную емкость с загрузочным бункером.
[58]Шнек является винтовым, выполненным из нержавеющей стали с пластиковой обоймой, привод от червячного редуктора с электромотором 3 кВт.
[59]Управление работой растворного узла КАС осуществляется через панель оператора в автоматическом режиме.
[60]На щите управления нажимаем кнопку «Питание».
[61]Перед запуском цикла для правильной работы оборудования в панели оператора необходимо задать настройки работы:
[62]- Предельная температура продукта.
[63]- Количество налива воды.
[64]- Количество циклов работы.
[65]- Время работы цикла.
[66]- Температура отключения насоса.
[67]- Ожидание охлаждения продукта.
[68]- Время ожидания загрузки продукта.
[69]- Вес сухого компонента.
[70]- Время закрытия задвижки.
[71]- Время задержки слив.
[72]- Время работы шнека.
[73]Автоматический режим приготовления на примере следующего качественного и количественного состава минерального удобрения, в частности КАС 30:
[74]Для приготовления КАС 30 (карбамидно-аммиачная смесь, содержание общего азота 30%) в автоматическом режиме, необходимо засыпать аммиачную селитру 1000 кг. и карбамид 1000 кг. в загрузочный (приемный) бункер. На панели оператора в настройках задать предельную температуру продукта -10 гр.С, 1000 литров воды, задать время работы шнека из расчета производительности 2000 кг за 15 мин., необходимое количество циклов работы.
[75]После выставления необходимых параметров описанных выше, нажать кнопку «Цикл Авто» на панели оператора. Открывается задвижка с электроприводом на реакторной емкости, в которую из накопительной емкости воды начинает наливаться вода до заданного значения по импульсному счетчику подачи воды. После налива воды запустится специализированный насос ВДН и дизельный теплообменник.
[76]После запуска специализированного насоса ВДН и дизельного теплообменника через одну минуту запускается шнек подачи сухих компонентов (КАС) из загрузочного бункера в реакторную емкость, который продолжит работать до истечения времени заданного в настройках. При этом температура раствора (вода+аммиачная селитра+карбамид) в реакторной емкости будет опускаться и может достичь -25 гр.С.
[77]Далее работа оборудования (реакторной емкости, насоса ВДН, теплообменика) продолжится в режиме гидроперемешивания с одновременным подогревом общего объема раствора с измельчением сухих компонентов, за счет работы специализированного насоса ВДН путем высокого трения в воде, и дизельного теплообменника, пока не достигнет предельной температуры раствора (продукта) заданной в настройках.
[78]По достижению заданной температуры раствора специализированный насос ВДН и дизельный теплообменник выключатся. Включится насос выдачи (слива) из реакторной емкости. Раствор начнет поступать в станцию (узел) фильтрации. После слива в станцию фильтрации насос выдачи отключится. При нескольких заданных циклах, следующий цикл начнется автоматически. После завершения работы циклов оборудование остановится и будет готово к последующей работе в автоматическом режиме после нажатия кнопки «Сброс Циклов».
[79]Станция фильтрации оснащена съемными промывными фильтрами и датчиками верхнего и нижнего уровня, работает в автоматическом режиме. Насос ВД запускается, как только начнет поступать раствор, и остановится по окончанию фильтрования. Если фильтрующие элементы забиты, растворный узел встанет в паузу, на панели оператора отобразится сообщение о загрязнении фильтрующих элементов. Далее раствор поступает в одну или более накопительные емкости (емкости хранения) готового продукта.
[80]Накопительные емкости готового продукта оснащены гидростатическим датчиком уровня. Что позволяет контролировать остаток и выдачу раствора в реальном времени, вести электронный журнал учета. Для выдачи готового продукта, в панели оператора, в окно ввода нужно ввести необходимое количество для выдачи и нажать на изображение насоса выдачи/перемешивания из накопительных емкостей. Для повторной выдачи такого же количества, повторять ввод не обязательно. После выдачи заданного количества готового продукта насос отключится автоматически.
[81]Для предотвращения перелива, при достижении предельного верхнего уровня готового продукта, оборудование (панель оператора) выдаст сообщение о том, что накопительные емкости готового продукта заполнены. Растворный узел не запустится пока накопительные емкости не опустошить.
