Терморегенерационное устройство смешивания битумсодержащих материалов

[01] Область техники
[02] Полезная модель относится области строительства, а именно к терморегенерационным устройствам смешивания и может применяться для вторичного использования битумсодержащих кровельных материалов при капитальном ремонте кровель.
[03] Уровень техники
[04] В патенте РФ на изобретение RU 2182867, 27.05.2002 описана смесительная установка для производства рубероидной массы из предварительно демонтированных измельченных слоев старого битумно-рубероидного покрытия. Установка содержит смесительную камеру с впускным и выпускным узлами, установленную наклонно с возможностью вращения, устройство нагрева и расположенную в камере мешалку в виде вала с установленными на нем кольцевыми элементами. Каждый кольцевой элемент состоит из двух колец, ступицы, пары широких лопастей и двух пар узких лопастей, жестко связанных со ступицей и кольцами, кроме того, все лопасти повернуты относительно оси на угол, обеспечивающий оптимальные условия продвижения битумно-рубероидной массы по плоскостям лопастей, а каждый кольцевой элемент повернут вдоль оси вала относительно предыдущего в сторону, обеспечивающую продвижение битумно-рубероидной массы в направлении, противоположном направлению выгрузки.
1
2
1
2
[05] В патенте РФ на полезную модель RU 105613, 20.06.2011, предложена аналогичная конструкция, в которой на валу блока смешивания установлены кольцевые элементы и винтовая лопасть шнека на внешней поверхности кольцевых элементов. Каждый кольцевой элемент состоит из одного кольца и одной пары диаметрально расположенных лопастей, жестко связанных со ступицей и кольцами Лопасти кольцевого элемента повернуты относительно оси на угол α, обеспечивающий оптимальные условия перемешивания и аксиального перемещения смеси, а каждый кольцевой элемент отстоит от соседнего на расстоянии своей длины и повернут вокруг оси вала относительно предыдущего кольцевого элемента на угол β=90°, а взаимное положение лопастей кольцевых элементов и винтовой лопасти шнека с углом атаки α отвечает условиям α≥α и разнонаправленности углов их атаки. При этом блок смешивания устанавливается ниже оси смесительной камеры на 5-10% от ее диаметра так, что наружная торцевая кромка винтовой лопасти вовлекается в процесс диспергирования ингредиентов и других включений смеси в зазоре, размер которого меньше толщины пограничного слоя жидкой составляющей смеси на поверхности обечайки нижней части смесительной камеры.
[06] Недостатком приведенных аналогов является низкая эффективность перемешивания, ограниченность в возможности использовать в качестве исходного сырья не только рубероид, но и современные материалы, основой которых являются стеклоткань, стеклохолст. Шнековое устройство, описанное в приведенных патентах, облегчает выгрузку готовой смеси, но в то же самое время затрудняет равномерный нагрев и перемешивание битумно-рубероидной массы (происходит накопление холодной смеси в зоне выгрузки, образование не перемешанных шлаков).
[07] Наиболее близким аналогом является устройство смешивания, раскрытое в патенте РФ на полезную модель RU 21756, 10.08.2001. Устройство включает смесительную камеру, имеющую в нижней части цилиндрическую внутреннюю стенку, узел загрузки битумсодержащих материалов, узел выгрузки готовой смеси, узел подогрева смесительной камеры и установленный в смесительной камере узел смешивания. Узел смешивания содержит вал, на котором закреплены ступицы с лопастями и элементы шнека. Лопасти мешалки выполнены винтообразными относительно ее вала, а элементы шнека расположены в концевой части вала.
[08] Недостатком указанного аналога является ограниченная функциональность и низкая эффективность устройства. Конструкция лопастей шнека и мешалки предусматривает двойное перемещение перерабатываемого материала в объеме смесительной камеры - сначала в направлении противоположном направлению выгрузки, а затем - в сторону выгрузки. Элементы шнека не позволяют производить перемешивание при полном разогреве битумно-рубероидной массы, поскольку непрогретая битумно-рубероидная масса при вращении вала скапливается виде куска битумсодержащей массы в районе выгрузки, что может привести к заклиниванию привода. При этом процесс прогрева всей массы без перемешивания приводит к образованию кокса на внутренних стенках установки смешения в местах установки нагревательных элементов.[09] Раскрытие сущности полезной модели
[010] Основной технической проблемой, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является обеспечение эффективности работы устройства смешивания.
[011] Технический результат полезной модели заключается в повышении интенсивности перемешивания и, как следствие, однородности готовой смеси.
[012] Указанная проблема решается, а технический результат достигается в полезной модели за счет того, что терморегенерационное устройство смешивания битумсодержащих материалов содержит: раму; установленную на раме смесительную камеру, имеющую в нижней части цилиндрическую внутреннюю стенку; узел загрузки битумсодержащих материалов в смесительную камеру; узел выгрузки готовой смеси из смесительной камеры; узел подогрева смесительной камеры; и узел смешивания, включающий размещенный в смесительной камере вал, лопасти закрепленные на валу попарно посредством шкворней, и закрепленный на раме привод вращения вала. Соседние шкворни на валу ориентированы перпендикулярно по отношению друг другу. Каждая лопасть имеет плоскую центральную часть, ориентированную под углом (40-50)° к оси вала, а также две разнонаправленные боковые части, ориентированные перпендикулярно оси вала. При этом величина зазора между торцевой кромкой лопасти и цилиндрической внутренней стенкой смесительной камеры не превышает 5 мм.
[013] Кроме того, согласно частным вариантам реализации полезной модели:
[014] - торцевая кромка лопасти имеет дугообразный профиль;
[015] - узел подогрева выполнен в виде электронагревательных элементов, закрытых снаружи термозащитным кожухом
[016] - узел загрузки битумсодержащих материалов включает загрузочный бункер, размещенный в верхней части смесительной камеры,
[017] - узел выгрузки готовой смеси включает приемный лоток,
[018] - рама снабжена транспортировочными колесами.
[019] В отличие от аналогов, в заявленной полезной модели в узле смешивания использованы лопасти особой формы, которые расположены с зазором не более 5 мм относительно внутренней цилиндрической стенки смесительной камеры, при этом соседние лопасти на валу ориентированы перпендикулярно друг к другу, что способствует перетиранию разогретых битумсодержащих кровельных материалов в однородную массу и повышает интенсивность перемешивания, которая способствует быстрому диспергированию всех компонентов материала.
[020] Ориентация центральной части лопастей под углом (40-50)° в сочетании с перекрестной ориентацией соседних шкворней (и лопастей) позволяет перекрыть рабочими элементами лопастей весь объем смесительной камеры как при вращении в одну, так и в другую сторону, каждая лопатка своей ориентацией осуществляет локальное перемещение смеси в своей зоне, что увеличивает циркуляцию и делает ее более хаотичной благодаря этому осуществляется более качественное диспергирование и перемешивание смеси во всей рабочей зоне камеры. При выходе значений угла наклона центральных частей лопастей за указанный интервал возможно образование зон с низкой интенсивностью перемешивания.
[021] Наличие боковых частей (краев) лопасти обуславливается необходимостью более полного захвата смеси и увеличения скорости перемешивания.
[022] Наличие зазора между лопастью и стенкой камеры не более 5 мм способствует улучшенному перетиранию исходных материалов, а также препятствует образованию кокса на внутренних стенках камеры, которых ухудшает работу устройства и качество перемешивания.
[023] Отказ от элементов шнека позволяет в более короткий промежуток времени производить равномерный нагрев и перемешивание битумно-рубероидной массы, что повышает ее пластичность.
[024] Кроме того, сочетание конструктивных особенностей лопасти и указанного зазора между лопастью и стенкой камеры позволяет диспергировать фракции битумсодержащих кровельных отходов, основой которых является не только картон, но и стеклохолст, стеклоткань и стекловолокно. Таким образом, терморегенерационное устройство смешивания позволяет применять в качестве исходного сырья отходы не только рубероид, но и перерабатывать отходы современных рулонных материалов.
[025] Краткое описание чертежей
[026] Полезная модель иллюстрируется фигурами, где:
на фигуре 1 показан общий вид устройства в поперечном разрезе;
на фигуре 2 показан общий вид устройства сбоку со снятым кожухом;
на фигуре 3 показана конструкция узла смешивания;
на фигуре 4 показан вид лопасти спереди;
на фигуре 5 показан вид лопасти сверху;
на фигуре 6 показана фотография кровельного материала, полученного с использованием
аналогов;
на фигурах 7 и 8 показаны фотографии кровельного материала, полученного с помощью заявленного устройства.
[027] Элементы конструкции обозначены на фигурах следующими позициями:
1 - смесительная камера,
2 - узел подогрева,
3 - узел смешивания,
4 - цилиндрическая внутренняя стенка камеры,
5 - узел загрузки материалов,
6 - узел выгрузки готовой смеси,
7 - термозащитный кожух,
8 - вал,
9 - шкворень,
10 - лопасть,
11 - центральная часть лопасти,
12 - боковая часть лопасти,
13 - торцевая кромка лопасти,
14 - мотор-редуктор,
15 - рама,
16 - колесо.
[028] Осуществление полезной модели
[029] Заявленное устройство содержит следующие основные элементы: раму (15), смесительную камеру (1), узел подогрева смесительной камеры (2), узел загрузки материалов (5), узел выгрузки готовой смеси (6) и узел смешивания (3).
[030] Рама (15) является основой устройства, на которой смонтированы все элементы. Для удобства транспортировки рама (15) может быть снабжена колесами (16).
[031] Смесительная камера (1) образована терморегенерационным корпусом, который имеет в нижней части цилиндрическую внутреннюю стенку (4). В верхней части камера (1) может иметь внутренние стенки в форме прямоугольного параллелепипеда или иной формы.
[032] Узел загрузки материалов (5) в смесительную камеру выполнен в виде загрузочного бункера, расположенного в верхней части камеры (1). Узел выгрузки (6) готовой смеси из смесительной камеры включает шиберный затвор и приемный лоток.
[033] Узел подогрева (2) смесительной камеры выполнен в виде электронагревательных элементов, расположенных снаружи камеры (1) и закрытых термозащитным кожухом (7).
[034] Узел смешивания (3) включает размещенный в смесительной камере (1) вал (8), на котором закреплен ряд шкворней (9) (пальцев) с попарно установленными с двух сторон относительно вала (8) лопастями (10). При этом соседние шкворни (9) ориентированы под прямым углом друг к другу.
[035] Каждая лопасть (10) выполнена в виде плоского элемента с отогнутыми краями. При этом лопасть (10) имеет центральную часть (11), ориентированную под углом α=40-50° к оси вала (8), а также две направленные в разные стороны боковые части (13), которые перпендикулярны оси вала (8). Таким образом, боковые части (13) ориентированы к центральной части (11) лопасти (10) под углом β=40-45°. Наиболее предпочтительно размещение центральной части лопасти (10) под углом к оси вала α=45±1°. Тем не менее допустимы отклонения угла наклона в 5°, что не приводит к существенному ухудшению качества смешивания.
[036] Торцевая кромка (13) лопасти (10), предпочтительно, имеет дугообразный профиль, что обеспечивает прилегание лопасти по всей длине кромки к стенкам смесительной камеры и увеличивает рабочую зону диспергирования.
[037] Зазор (а) (минимальное расстояние) между указанной кромкой и упомянутой внутренней цилиндрической стенкой (4) смесительной камеры (1) не должен превышать 5 мм.
[038] Вал устройства смешивания приводится во вращение посредством привода (14) в виде мотора-редуктора, закрепленного на раме (15).
[039] Устройство работает следующим образом. Посредством узла загрузки (5) в смесительную камеру (1) загружают кровельные битумсодержащие материалы (на основе картона, стеклохолста, стекловолокна и т.п.) и проводят их перемешивание при температуре 190-200°С. В зоне сопряжения лопастей (10) и внутренней цилиндрической стенки (4) камеры происходит интенсивное перетирание и диспергирования материалов. При этом для восстановления утраченных углеводородов в смесительную камеру (1) дополнительно вводят отработанные масла и отходы полиэтилена. Готовую жидкую смесь выгружают из камеры (1) с помощью узла (6) и используют непосредственно для восстановления кровлей зданий и сооружений.
[040] Для подтверждения эффективности работы предложенного устройства приведены фотографии гидроизоляционного кровельного ВИР-ПЛАСТ, полученного из переработанного многослойного рубероидного ковра с помощью аналогов (фигура 6) и с помощью заявленного устройства (фигуры 7 и 8). В случае аналогов время приготовления составляет не менее 5 часов, при этом полученный материал не является однородным, присутствуют фрагменты битумизированного картона. В случае заявленного устройства время приготовления составляет 2-2,5 часа, а полученный материал не имеет фрагментов основы перерабатываемого материала и характеризуется большей однородностью.