УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДРОБЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТЕКЛА

Полезная модель относится к техническим устройствам предварительного дробления изделий из стекла, которые по статистике составляют пятую часть отходов на свалках. Поэтому несомненна важность вторичной переработки изделий из стекла. Основное направление вторичной переработки связано с дроблением их до стеклянной крошки, которую используют при получении стекла, различных строительных материалов.
Полезная модель относится к техническим устройствам дробления изделий из стекла, снижающим расход энергии для его измельчения на соответствующих основных дробильных средствах (станках).
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели являются роторные молотковые и другие дробилки, имеющие входной загрузочный бункер для измельчаемых материалов, ротор с закрепленными на нем молотками для дробления и выгрузное окно измельченного материала. Эффективность известных дробильных устройств повышается за счет изменения их конструкции (Зимин А.И., Горелов Ю.В. Повышение эффективности дробильного оборудования в строительном производстве. Екатеринбург: УрГУПС, 2007 г., стр.173).
Недостатком известных дробильных устройств до сих пор остается отсутствие вариантов использования видов энергии, альтернативных электрической энергии.
Техническим результатом заявленной полезной модели является обеспечение более эффективного дробления посредством наличия дополнительной стадии дробления перед основной стадией, что в итоге ведет к использованию оборудования с меньшей энергоемкостью.
Данный технический результат достигается посредством того, что устройство для дробления изделий из стекла, содержащее дробильное средство в виде ударных молотков, загрузочного бункера, выгрузного окна стеклянной крошки, согласно полезной модели, снабжено дополнительным дробильным узлом, установленным над основным дробильным средством, и выполненным в виде колонны с элементами дробления, хаотично расположенными по всей ее внутренней поверхности.
Целесообразно использовать в качестве элементов дробления остроконечные пирамиды.
Заявленное техническое решение поясняется графическим материалом, где:
- на фиг.1 изображено устройство для дробления изделий из стекла.
Устройство для дробления изделий из стекла включает следующие конструктивные элементы: изделия 1 из стекла, контейнер 2 для изделий 1 из стекла, конвейер 3 для подачи изделий 1 из стекла в колонну 4 с элементами дробления, хаотично расположенные наклонные полки 5, равномерно размещенные на наклонных полках 5 остроконечные пирамиды 6 высотой до 1 см для дробления изделий 1 из стекла, сито 1 для разделения мелких, средних и крупных осколков изделий 1 из стекла, основное дробильное средство (станок) 8, загрузочный бункер 9 основного дробильного средства (станка) 8, ударные молотки 10, выгрузное окно 11 товарной стеклянной крошки 12, конвейер 13 для подачи крупных стеклянных осколков в контейнер 2 для изделий 1 из стекла.
Устройство для дробления изделий из стекла работает следующим образом.
Изделия 1 из стекла подают в контейнер 2 для изделий 1 из стекла, из которого конвейером 3 их подают в колонну 4 с хаотично расположенными элементами дробления в виде наклонных полок 5 с равномерно распределенными на их поверхности остроконечными пирамидами 6 высотой до 1 см. При падении за счет энергии удара падающих с вершины колонны 4 изделий 1 из стекла об остроконечные пирамиды 6 образуются стеклянные осколки крупного, среднего и мелкого размера. Средние и мелкие осколки, пройдя через сито 7, попадают в основное дробильное средство (станок) 8 через его загрузочный бункер 9. Осколки при падении от ударов об остроконечные пирамиды 6 приобретают много трещин и поэтому далее после попадания в рабочую камеру основного дробильного средства (станка) 8 измельчаются ударными молотками 10 более эффективно с меньшими затратами энергии. Далее через выгрузное окно 11 из основного дробильного средства 8 выводится товарная стеклянная крошка 12. Крупные стеклянные осколки конвейером 13 подаются в контейнер 2.
Энергетический баланс устройства для дробления изделий из стекла на примере цилиндровых бутылок можно выразить уравнением:
РСД
ТСК
РКД
РСД
ТСК
[(Е+Е)-Е]<(Е+Е)
где:
РСД
Е - энергия работы основного дробильного средства (станка) 8 без дробильной колонны 4;
ТСК
Е - энергия работы конвейеров 3 и 13 для подачи изделий 1 из стекла в колонну 4;
РКД
Е - энергия колонны 4, использованная для дробления изделий 1 из стекла.
Реализации указанного неравенства на примере цилиндровых стеклянных бутылок способствуют:
- расход энергии для дробления цилиндровой бутылки в дополнительном дробильном узле, который снижает расход энергии дробления этих бутылок в основном дробильном средстве (станке);
- оптимальное расположение остроконечных пирамид на поверхности полок колонны, исключающее застревание стеклянных осколков на поверхности полок;
- оптимальный наклон полок дополнительного дробильного узла должен обеспечить быстрое полное падение стеклянных осколков с полки.
Исходя из важности проблемы энергосбережения нами критерием эффективности в данной заявке определена затрата энергии на 1 тонну продукции.
Нами проведены следующие эксперименты.
Эксперимент №1. При подаче 50 кг использованных 0,5 литровых стеклянных бутылок в дробильный станок DTS 42 с электродвигателем мощностью 3 кВт/час и производительностью 200 кг /час за 0,4 часа получили стеклянную крошку со средними размерами около 5 мм.
Эффективность - 15 кВт*час/1 т продукции.
Далее в дробильном станке DTS 42 с нами проведена замена электродвигателя мощностью 3 кВт на менее мощный 2 кВт и провели эксперименты №2 и №3.
Эксперимент №2. При подаче 50 кг использованных 0,5 литровых стеклянных бутылок в дробильный станок DTS 42 с электродвигателем мощностью 2 кВт/час и производительностью 200 кг /час за 0,4 часа получили более крупную стеклянную крошку со средними размерами около 9 мм.
Эффективность на продукцию размером стеклянной крошки размером 5 мм не обеспечена.
Эксперимент №3, моделирующий дробильную систему "Колонка дробления - Дробильный станок DTS 42"
Первая стадия:
Путем падения 50 кг использованных стеклянных 0,5 литровых бутылок с высоты 3 м на группу остроконечных пирамидок с квадратным основанием (размер стороны 1 см) и высотой 1 см бутылки (тела цилиндрической формы) получили 50 кг осколков размером от 20 до 30 мм.
Вторая стадия:
50 кг осколков размером от 20 до 30 мм в течение 0,4 часа загрузили в роторную дробилку DTS 42 с с электродвигателем мощностью 2 кВт/час и за 0,4 часа получили стеклянную крошку со средними размерами около 5 мм.
Таким образом у использование системы "Колонка дробления Дробильный станок DTS 42 " позволяет при сохранении производительности по продукции заданного размера (стеклянная крошка размером около 5 мм) снизить затраты энергии на 25%. Расчет: [(0,4 (3-2 кВт)/0,4*3]×100=(0,4 /1,2)×100-33 %.
Эффективность - 10 кВт*час/1 т продукции. Результаты эксперимента обобщены в таблице.
На модельной установке нами установлена возможность экономии энергии до 33%
Таким образоМуПри использовании дробильной системы "Дробильная колонка - Дробильный станок DTS 42" эффективность дробления по расходу энергии на единицу продукции составляет 33%. С учетом возможных сложностей при составлении аналогичных более мощных дробильных систем типа "Дробильная колонка - Станок дробильный" нами в заявке указана более низкая эффективность 20-25%.
Таблица.
Результаты экспериментов по дроблению 50 кг использованных стеклянных бутылок емкостью 0,5 л за 0,4 часа
№№
Дробильное устройство
Размер стеклянной крошки, мм
Эффективность дробления, кВт час /1 т продукции стеклянной крошки размером 5 мм
1.
Станок DTS 42 сэлектродвигателем 3,0 кВт/час
5
15кВт
2.
Станок DTS 42 с электродвигателем 2,0 кВт/час
9
Не обеспечивает получения крошки размером 5 мм
3.
Дробильная система "Дробильная колонка -Станок DTS 42" с электродвигателем 2,0 кВт/час
5
10 кВт
Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле полезной модели, позволяет обеспечить более эффективное дробление и меньшую энергоемкость оборудования на 15-20%.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверх суммарного) технического результата.
Свойства, регламентированные в заявленном устройстве отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.
В заключение укажем, что вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект (устройство для дробления изделий из стекла), воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для предварительного дробления изделий из стекла до подачи их в основное дробильное средство (станок) путем дробления их в колонне дробильного узла при ударе об остроконечные пирамиды наклонных полок колонны;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условиям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.