Измельчитель для крупных и волокнистых отходов

Полезная модель предназначена для измельчения, дробления, размола и резания твердых и волокнистых отходов с целью их утилизации. Задачей полезной модели является создание устройства, которое позволяет измельчать крупные отходы без стопорения элементов дробления и резания (фрез), собранных на параллельно установленных валах наборов, взаимодействующих между собой режущих элементов, вращающихся в поперечной по направлению входа в дробилку отходов плоскости.
Вал одного из наборов вращается за счет привода, а второй - посредством понижающей зубчатой передачи. Валы могут вращаться в реверсном направлении для сбора застрявших отходов и очистки зубьев режущих фрез. Между режущими элементами каждого из наборов на вал, посажены проставки, образующие зазоры по оси фрез, в которые заходят с перекрытием диаметров фрезы, закрепленные на другом валу. Для условий работы с крупными по размеру отходами, способными застопорить вращение валов, фрезы и проставки закрепляются на обоих валах попарно, и каждая пара, пересекающихся своими плоскостями фрез, располагается в зазоре между парой проставок и двумя парами фрез соседнего вала.
Полезная модель относится к области улучшения конструкции устройств, осуществляющих измельчение твердых и волокнистых отходов. Измельчение отходов осуществляется посредством их сдвигового деформирования, дробления и резания, при попадании в зону пересечения режущих элементов. Дробление происходит в тот момент, когда частицы материалов твердых отходов сдавливаются или разрезаются в пространстве между действующими по принципу ножниц, расположенными на одном валу фрезами, и фрезами, расположенными на другом валу в результате перекрытия диаметров впадин режущих зубьев фрез.  Тем самым, твердые частицы разрезаются за счет сдвиговых, направленных в противоположные стороны усилий вращающихся в противоположных направлениях наборов режущих элементов. Также частицы разрезаются за счет приводящего к разрыву материала воздействия наружного края профиля режущего элемента, когда эта частица оказывается зажатой между режущим элементом и расположенным напротив нее набором других режущих элементов. Перемещение режущего элемента вдоль захваченного материала твердых отходов приводит, также, к дроблению этого материала.
Отходы могут поступать как самостоятельно, так и в жидкости, например в сточных хозяйственно-бытовых, промышленных или дождевых вод, а также в виде осадков, шлаков, илов.
Известен агрегат для измельчения отходов [1]. Агрегат имеет два вращающихся с разной скорость вала, на которых размещены ножи с зубьями разной формы и проставки. Каждый вал имеет опорные подшипники, защищенные от воздействия песка и других загрязняющий посредством торцевых уплотнений и оболочкой из нержавеющей стали. Недостатком данного агрегата является снижение способности дробить и резать крупные, твердые и волокнистые отходы, приводящие к блокированию фрез.
Наиболее близкой к предлагаемой модели являются дробилка [2], включающая корпус с расположенными параллельно друг к другу, непрерывно взаимодействующими между собой наборы режущих элементов. Наборы состоят из насаженных концентрично на первый вал послойно множества фрез, перекрывающих пространство, занятое множеством фрез, насаженных концентрично по слоям на второй вал. На каждой фрезе каждого из наборов имеются зубья, профиль которых позволяет осуществлять резку в обоих направлениях вращения. Фрезы каждого из наборов отделены друг от друга в осевом направлении проставками, которые располагаются в одной плоскости с фрезами из другого набора так, что фреза одного набора и проставка из другого набора образуют пару взаимодействующих режущих элементов. Первый и второй набор закреплены между расположенными друг против друга и разнесенными от центра по разные стороны вала удерживающими его опорными дисками подшипников, которые, в свою очередь, крепятся к корпусу дробилки. Смежные концы первого и второго валов заведены в редуктор, который обеспечивает вращение валов в обратных направлениях. Дробилка включает в себя силовой привод и зубчатую передачу, предназначенную для снижения частоты вращения приводимого ею в действие вала первого набора режущих элементов.
Недостатком данного агрегата является снижение способности дробить и резать крупные, твердые и волокнистые отходы, приводящие к блокированию фрез. Очистка их весьма трудоемка и часто требует разборки агрегата в мастерской.
Ставится задача модернизировать устройство измельчения, которое позволит дробить и резать крупные, твердые и волокнистые отходы. Для решения поставленной задачи в устройстве, содержащем корпус, двигатель с редуктором, на два параллельных вала посажены поочередно фрезы и проставки.
Отличительным признаком полезной модели от прототипа является то, что режущие элементы посажены на каждый вал парами, перемежаются между собой и разделены послойно по оси валов проставками, закрепленными на каждом валу парами. Каждая из пар проставок находится в одной плоскости с парой режущих элементов из другого набора, в результате чего пара режущих элементов из одного набора и пара проставок из другого набора образуют пару взаимодействующих между собой режущих элементов.
На фиг. 1 представлен фронтальный вид предлагаемой модели, на фиг. 2 – сечение 1-1, на фиг. 3-3D - вид режущих элементов измельчителя.
В состав устройства входит корпус 1. Входной проем 2 и выходной проем 3 обеспечивают загрузку и отвод твердых отходов из измельчителя. Здесь проемы изображены фланцевыми установки на трубе – напорный вариант - хотя не менее часто используется установка в канале. Тогда вход и выход выполняются просто открытыми. Концы параллельно установленных валов 4 и 5 заведены в подшипники 6 и 7, соответственно. В пространство валов между подшипниками послойно посажены пары фрез 8 и пары проставок 9 – на валу 4, и на валу 5 – пары фрез 10 и пары проставок 11.
Редуктор 12, состоящий из шестерен 13 и 14 и соединенный посредством муфты 15 с двигателем 16, обеспечивает вращение валов 4, 5 и фрез 8, 10 в разных направлениях.
Шестерни 13 и 14 имеют разные диаметры, поэтому наборы режущих элементов 8 и 10 вращаются с различными скоростями, что приводит к самоочистке расположенных между режущими элементами зон.
Редуктор позволяет до оптимального значения уменьшить скорость вращения ведущего вала по отношению к скорости вращения приводного вала электродвигателя и тем самым увеличить значение крутящего момента на его валу.
Пары режущих элементов 8 и 10 перемежаются между собой и разделены послойно по оси валов 4 и 5 парами  проставок 9 и 11 соответственно. Каждая из пар проставок находится в одной плоскости с парой режущих элементов из другого набора, в результате чего пара режущих элементов из одного набора и пара проставок из другого набора образуют пару взаимодействующих между собой режущих элементов.
Благодаря объединению фрез в пару, поверхность резания удваивается в осевом направлении, что облегчает измельчение отходов в крупных размеров. Благодаря соединению в пары проставок, пространство между ними и фрезами также увеличивается вдвое, что облегчает захват в это пространство крупных отходов. Тем самым существенно, как минимум вдвое, снижается количество аварийных остановок дробилки из-за блокирования режущих элементов крупными отходами.
Таким образом, в случаях, когда измельчители типов [1] или [2] регулярно не справляются с отходами, не потребуется заменять сами агрегаты или фрезы на другой размер, а достаточно просто снять с валов режущие элементы с проставками и установить их на каждый вал обратно, но уже попарно.
Формула полезной модели
Измельчитель сухих и жидких отходов, включающий привод, зубчатую передачу-редуктор, корпус с расположенными параллельно друг к другу, вращающимися в обратных направлениях валами с наборами режущих элементов, состоящих из насаженных концентрично на первый вал послойно множества зубчатых фрез, перекрывающих пространство, занятое множеством зубчатых фрез, насаженных концентрично по слоям на второй вал; фрезы каждого из наборов, при этом, отделены друг от друга в осевом направлении проставками, которые располагаются в одной плоскости с фрезами из другого набора так, что фреза одного набора и проставка из другого набора образуют пару взаимодействующих режущих элементов, отличающийся тем, что с целью повышения надежности и эффективности работы с крупными и волокнистыми отходами, режущие элементы измельчителя посажены на каждый вал парами, перемежаются между собой и разделены послойно по оси валов проставками, закрепленными на каждом валу парами, каждая из пар проставок, при этом находится в одной плоскости с парой режущих элементов из другого набора, и образуют пару взаимодействующих между собой режущих элементов.
Источники информации
[1] Патент US 6938845 B2. Galanty William. Twin shaft comminutor having dissimilar sized cutters. 06.09.2005.
[2] Патент US 4,046,324. Chambers Ioseph. Solid waste comminutor. 06.09.1977.