ДВУХСЕКЦИОННЫЙ ВИБРАЦИОННЫЙ ПИТАТЕЛЬ СТЕКЛОБОЯ

Полезная модель относится к вибрационным устройствам, предназначенным для охлаждения и дополнительной очистки стеклобоя, прошедшего предварительную термическую обработку на линиях переработки отходов тарного стекла, и может быть использована при изготовлении стеклянной тары, а также в производствах по переработке твердых бытовых отходов и стеклобоя, собираемого на базах вторсырья.
Любое массовое производство стеклянной тары и листового стекла связано с использованием значительного количества собственного и привозного стеклобоя, являющегося ценным вторичным сырьем, позволяющим существенно экономить такие дорогостоящие материалы, как кальцинированная сода и др., а также уменьшать потребление топлива на варку стекла и снижать количество вредных выбросов в атмосферу.
Обычно для варки стекла собственного стеклобоя, образующегося на разных технологических стадиях производства и инспекционного контроля стеклянной тары, не хватает, поэтому требуемый объем стеклобоя восполняется привозными отходами стекла. Как правило, привозной тарный стеклобой (в основном это использованные бутылки, банки и пузырьки) имеет разнородный состав по цвету и химическому составу и почти всегда загрязнен землей, пластиком, этикетками, алюминиевыми колпачками и крышками, а также включениями черных металлов и другими примесями, загрузка которых в стекловаренную печь недопустима. Поэтому такой стеклобой требует выполнений операций глубокой переработки, включающей ручную сортировку, дробление, сушку, грохочение, а также магнитную и оптическую сепарацию.
В процессе сушки стеклобоя, которая чаще всего осуществляется в сушильных барабанах, от стеклобоя отделяется земля, отсеиваемая на последующих технологических участках с помощью грохотов, и органика, которая выгорает. Однако при сушке увлажненного стеклобоя в барабанах этикетки и пластик в большинстве своем не успевают сгореть, несмотря на то, что процесс происходит при температуре около 400°С, а температура высушенного материала достигает (90-100)°С. Очевидно, что такой горячий стеклобой потом необходимо охлаждать до температуры (40-50)°С, так как существуют температурные ограничения на работу других видов оборудования, например, оборудования выполняющего магнитную и оптическую сепарацию. Препятствуют нормальной работе сепараторов и примеси легких фракций в стеклобое, которые необходимо из перерабатываемого стекла удалять.
Обычно для охлаждения стеклобоя используется либо его промежуточное хранение, либо естественное охлаждение, если высушенный горячий стеклобой транспортируется с помощью протяженных конвейерных линий, либо принудительный обдув вентиляторным воздухом. А для удаления из стеклобоя пластиковых примесей и бумажных этикеток используется ручная сортировка, дополнительное грохочение и аспирация. Но большинство этих процессов зачастую сложно выполнимо из-за отсутствия возможности промежуточного хранения стеклобоя на участках его переработки, ограниченной длины транспортных линий и низкой эффективности аспирационных систем, выполняющих отсос из стеклобоя легких примесей. Эффективным при этом является охлаждение горячего материала в установках с виброкипящим слоем, в которых в зависимости от температуры нагнетаемого воздуха под перфорированное днище вибрационного транспортного механизма подается либо горячий, либо холодный воздух, который может нагреваться при необходимости электрическими нагревателями. Горячий воздух при этом используется, если необходим нагрев материала, а холодный - для охлаждения. В основном установки подобного принципа действия используются в линиях обработки кварцевого песка при производстве сухих строительных смесей и в сельском хозяйстве для сушки зерновых культур.
Известны универсальные установки сушки-охлаждения сыпучих материалов, выпускаемые компаниями «ALLGAIER» из Германии [1] и «Binder + Со» [2] из Австрии. Данное оборудование может в зависимости от режимов обработки либо сушить, либо охлаждать материал. Учитывая большую производительность таких установок, а также их значительную массу, устанавливать их можно только на отдельные фундаменты и проблематично размещать на технологических площадках, размещаемых выше нулевых отметок пола производственного помещения на несколько (3-6) м. Это в определенной мере ограничивает их использования в многоуровневых конструкциях линий переработки стеклобоя. Необходимо отметить и высокую стоимость подобного оборудования. Кроме того, при сушке или охлаждении стеклобоя в таких установках из загрязненного стекла не удаляются легковесные примеси в виде этикеток, пластиковых пробок и пр.
Известна также многосекционная вибрационная сушилка для сыпучих материалов [3], которая содержит корпус, состоящий из двух секций, закрепленных на раме; виброизоляторы, на которые установлена рама с секциями; расположенные в каждой секции виброактивные решетки, соединенные с вибраторами; шлюзовый питатель загрузки материала; системы подачи газа в воздуховоды, находящиеся под виброактивными решетками; защитные крышки, установленные над виброактивными решетками и связанные с дымососами для удаления отработанных газов; конвейер передачи высушиваемого материала от одной секции к другой и разгрузочные шлюзовые выходы. Данная вибрационная сушилка (если не подогревать нагнетаемый под виброактивную решетку воздух) может выполнять и функцию вибрационного охладителя материала. При этом подобная конструкция не снабжается электрическими нагревателями. Две самостоятельных секции, соединенные в данном аппарате с помощью промежуточного наклонного конвейера, позволяют повысить производительность и эффективность тепло и массообмена процесса сушки/охлаждения. Но вся установка имеет достаточно габаритную конструкцию и не может выполнять функцию дополнительной очистки обрабатываемого материала от большого количества легких примесей, которые присутствуют в перерабатываемом стеклобое.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому двухсекционному вибрационному питателю стеклобоя является вибрационная сушилка для сыпучих материалов со встроенной электромеханической системой [4]. Данная сушилка (аналогичное конструктивное решение может использоваться и в качестве вибрационной охладительной установки, если в ней не устанавливать нагреватели) содержит корпус, закрепленный на раме, которая установлена на виброизоляторы; расположенную внутри корпуса наклонную виброактивную решетку; привод в виде асинхронного двигателя; систему подачи газа под решетку по всей ее длине; направляющий воздуховод, газ в который поступает через гибкое соединение; шлюзовый загрузочный питатель; дымосос для удаления отработанных газов из корпуса, укрывающего виброактивную решетку и разгрузочное устройство.
Данная конструкция значительно проще и меньше в два раза по сравнению с многосекционной вибрационной сушилки, однако и в ней используется достаточно сложная электромеханическая схема, генерирующая колебания, передаваемые на виброактивную решетку. Кроме того, эта вибрационная сушилка, если использовать ее в режиме охлаждения, не позволяет удалять из транспортируемого стеклобоя легковесные пластиковые и бумажные примеси. А наклонное положение виброактивной решетки уменьшает время нахождения на ней оборабатываемого материала, что при создании в транспортируемом стеклобое так называемого виброкипящего слоя снижает эффективность его охлаждения.
Аналогичные функции выполняет и конструкция другой сушилки-охладителя СО - 3, имеющая схожие компоновочные решения и позволяющая в одном из режимов своей работы осуществлять охлаждение вентиляторным воздухом транспортируемого материала, перемещаемого вибрационным лотковым питателем, оснащенным перфорированным днищем [5].
Решаемая задача - упрощение конструкции и повышение эффективности очистки стеклобоя от легковесных примесей при совмещении с операцией его охлаждения.
Этот технический результат достигается тем, что в двухсекционном вибрационном питателе стеклобоя, содержащем опорную раму и закрепленный на ней с помощью виброизоляторов транспортирующий лоток, снабженный вибрационным приводом, загрузочным отверстием стеклобоя и отверстием подачи нагнетаемого под давлением вентиляторного воздуха в воздуховод, расположенный под перфорированным днищем транспортирующего лотка, а также вытяжной зонт, установленный сверху на транспортирующем лотке и оборудованный в своей верхней части цилиндрическим патрубком для отвода воздуха в систему аспирации, транспортирующий лоток, имеющий общую длину (3,2-3,6) м, расположен горизонтально и состоит из двух последовательно соединенных первого и второго транспортирующих лотков, а укрытый вытяжным зонтом и снабженный перфорированным днищем первый транспортирующий лоток, длина которого составляет (70-75)% от общей длины транспортирующего лотка двухсекционного вибрационного питателя, выполняет функцию охладительной секции и соединяется своим выходом с помощью понижающей ступеньки высотой (12-15) см с входом второго транспортирующего лотка, который имеет длину (25-30)% от общей длины транспортирующего лотка двухсекционного вибрационного питателя и используется в качестве разгрузочной и очистной секции стеклобоя. При этом располагающийся перед понижающей ступенькой конечный участок днища первого транспортирующего лотка шириной (20-25) см выполнен без перфорации, а подступенник понижающей ступеньки, соединенный своей нижней кромкой с днищем второго транспортирующего лотка, оборудованного герметизирующим укрытием, установлен под углом (60-70)° по отношению к направлению транспортирования стеклобоя, причем над начальным участком второго транспортирующего лотка в его герметизирующее укрытие вмонтирован наклонный щелевой отсос, предназначенный для удаления из стеклобоя этикеток, полиэтиленовых пробок и других легких фракций, а начальный участок поверхности днища второго транспортирующего лотка, имеющий ширину (12-15) см и примыкающий к нижней кромке подступенника, выполнен перфорированным и под ним установлен дополнительный воздуховод, оборудованный отверстием подачи под давлением вентиляторного воздуха, нагнетаемого в зону установки наклонного щелевого отсоса.
Отличием предложенного технического решения от известного уровня техники является то, что горизонтально расположенный транспортирующий лоток имеет длину (3,2-3,6) м (это меньше в (1,5-2) раза, чем в установках с виброкипящим слоем производства Германии и Австрии) и состоит из первого и второго транспортирующих лотков. При этом его первый транспортирующий лоток, снабженный перфорированным днищем для подачи через него вентиляторного воздуха, выполняет функцию охладительной секции горячего стеклобоя, а во втором транспортирующем лотке, являющемся разгрузочной секцией, производится отделение от стеклобоя легковесных примесей в виде пластика, бумаги, этикеток и пр. Другой отличительной особенностью данного технического решения является то, что колебания обоим транспортирующим лоткам, соединенным в один общий транспортирующий лоток, передаются от дебалансных электрических вибраторов через жестко установленные гребни (конструктивные элементы вибрационного питателя). Такое конструктивное решение исключает использование возвратных пружин и других дополнительных элементов, усложняющих конструкцию. Кроме того, соединение выхода первого транспортирующего лотка со входом второго транспортирующего лотка, снабженного щелевым отсосом и перфорацией днища на своем начальном участке, производится с помощью понижающей ступеньки, подступенник которой расположен под углом 60-70° по отношению к направлению транспортирования стеклобоя. Подобный переход от первого транспортирующего лотка ко второму позволяет на ширине (12-1)5 см создавать участок свободно падающего стеклобоя, под который узконаправленным наддувом через перфорацию подается вентиляторный воздух, выдувающий в наклонный щелевой отсос легковесные примеси.
Принцип работы двухсекционного вибрационного питателя стеклобоя поясняется чертежами, на Фиг. 1 изображен вид сбоку на двухсекционный вибрационный питатель стеклобоя; на Фиг. 2 - вид сверху на двухсекционный вибрационный питатель стеклобоя; на Фиг. 3 - продольный разрез транспортирующего лотка в процессе охлаждения стеклобоя и удаления из него легковесных примесей; на Фиг. 4 - фрагмент продольного разреза понижающей ступеньки; на Фиг. 5 - фрагмент схемы линии с соединениями двухсекционного вибрационного питателя стеклобоя с другим оборудованием.
Двухсекционный вибрационный питатель 1 стеклобоя (Фиг. 1, Фиг. 2) содержит опорную раму 2 и закрепленный на ней с помощью виброизоляторв 3, 4, 5, 6 транспортирующий лоток 7 двухсекционного вибрационного питателя, который снабжен вибрационным приводом 8 и состоит из двух последовательно соединенных первого транспортирующего лотка 9 и второго транспортирующего лотка 10; загрузочное отверстие 11 стеклобоя; воздуховод 12 с отверстием 13 подачи нагнетаемого под давлением вентиляторного воздуха к перфорированному днищу первого транспортирующего лотка; вытяжной зонт 14, установленный сверху на первом транспортирующем лотке и оборудованный в своей верхней части цилиндрическим патрубком 15 для отвода воздуха в систему аспирации; герметизирующее укрытие 16 второго транспортирующего лотка с вмонтированным в него наклонным щелевым отсосом 17; перфорированное днище 18 (Фиг. 3, Фиг. 4) первого транспортирующего лотка; участок 19 днища первого транспортирующего лотка без перфорации; понижающую ступеньку 20 с подступенником 21; начальный участок 22 днища второго транспортирующего лотка, выполненный с перфорацией; раструб 23 наклонного щелевого отсоса с передней и задней боковыми поверхностями 24, 25; дополнительный воздуховод 26 с отверстием 27 подачи под давлением вентиляторного воздуха к перфорированному участку днища второго транспортирующего лотка, нагнетаемого в зону установки наклонного щелевого отсоса, с помощью которого из стеклобоя 28 удаляются легковесные примеси 29.
В процессе загрузки в двухсекционный вибрационный питатель стеклобоя смеси 30 стеклобоя и легковесных примесей на начальном участке днища первого транспортирующего лотка, не имеющем перфорации, формируется слой 31 стеклобоя, равномерно распределяющийся по ширине транспортирующего лотка. Далее этот слой стеклобоя перемещается вперед и на перфорированном днище 18 из него образуется так называемый «псевдоожиженный» или «виброкипящий» слой 32. На конечном участке 19 днища первого транспортирующего лотка перфорация отсутствует и на нем прекращается псевдоожижение и стабилизируется высота охлажденного слоя 33 стеклобоя.
Соединения двухсекционного вибрационного питателя стеклобоя при работе в линии переработки стеклобоя осуществляются со следующим оборудованием: ленточный конвейер 34 (Фиг. 5), транспортирующий горячий стеклобой из сушильного барабана 35; ленточный конвейер 36 (в зависимости от компоновки линии это может быть и другой механизм), транспортирующий охлажденный и очищенный от легких примесей стеклобой на участок выполнения следующей технологической операции; дутьевой вентилятор 37 нагнетания воздуха в воздуховод, расположенный под перфорированным днищем первого транспортирующего лотка; трубопровод 38, соединяющий вентилятор 37 с отверстием 13 воздуховода 12; вентилятор 39 нагнетания воздуха в дополнительный воздуховод, расположенный под перфорированным участком днища второго транспортирующего лотка; трубопровод 40, соединяющий дутьевой вентилятор 39 с отверстием 27 дополнительного воздуховода 26; трубопровод 41 удаления воздуха из вытяжного зонта; первый циклон 42 оборудованный первым шлюзовым разгрузочным устройством 43; первый рукавный фильтр 44, оборудованный вторым шлюзовым разгрузочным устройством 45; первый вытяжной вентилятор 46, удаляющий отработанный и очищенный воздух через первую трубу 47; трубопровод 48 удаления легковесных фракций из стеклобоя с помощью наклонного щелевого отсоса; второй циклон 49, оборудованный третьим шлюзовым затвором 50; второй рукавный фильтр 51, оборудованный четвертым шлюзовым затвором 52; второй вытяжной вентилятор 53, удаляющий отработанный и очищенный воздух через вторую трубу 54; ленточный конвейер 55, транспортирующий пыль и легковесные примеси из первого, второго, третьего и четвертого шлюзовых затворов в бункер 56 пыли и легковесных примесей. Все трубопроводы 38, 40, 41, 48 соединяются с соответствующими отверстиями двухсекционного вибрационного питателя стеклобоя с помощью мягких гофрированных вставок (не показаны).
Двухсекционный вибрационный питатель 1 стеклобоя, имеющий общую длину (3,2-3,6) м и ширину (0,8-1,0) м (оптимальные габариты питателя выбраны исходя из наиболее часто требуемой производительности (10-15) т/ч перерабатываемого стеклобоя), работает следующим образом. Колебания транспорирующему лотку 7, состоящему из последовательно соединенных первого 9 и второго 10 транспортирующих лотков и установленному с помощью виброизоляторов 3, 4, 5, 6 на опорную раму 2, передаются от вибрационного привода 8, включающего в себя два дебалансных электрических вибратора. Производительность работы вибрационного питателя при этом регулируется с помощью частотного преобразователя (не показан), изменяющего частоту вращения дебалансов. С помощью аналогичных частотных преобразователей (не показаны) изменяется и интенсивность подачи нагнетаемого воздуха в воздуховоды и интенсивность работы вытяжных вентиляторов.
Горячий стеклобой из сушильного барабана 35, в котором из стеклобоя удаляется влага, выгорает органика и от высушенного материала отделяется грязь, песок и пр., с помощью ленточного конвейера 34 транспортируется к двухсекционному вибрационному питателю 1 и подается к в его загрузочное отверстие 11. Через это отверстие горячий стеклобой 30, температура которого может достигать (80-90)°С, попадает сначала на участок днища без перфорации, на котором формируется слой 31 стеклобоя, а потом перемещается за счет вибрации на перфорированное днище 18 первого транспортирующего лотка 9, выполненное из металлического листа с многочисленными отверстиями диаметром 3мм и расстоянием между отверстиями (25-30) мм. Под перфорированным днищем первого транспортирующего лотка размещен воздуховод 12 с отверстием 13 подачи под давлением охлаждающего воздуха (температура воздуха соответствует температуре окружающей среды), нагнетаемого вентилятором 37 через трубопровод 38. Длина этого днища определяется длиной первого транспортирующего лотка, которая составляет (70-75)% от общей длины двухсекционного вибрационного питателя стеклобоя и также обусловлена заданной производительностью и необходимостью заданного снижения температуры охлаждаемоего стеклобоя.
Загруженный стеклобой за счет вибрации начинает передвигаться по днищу первого транспортирующего лотка вперед по направлению к зоне выгрузки. В это время на сформировавшийся слой 31 стеклобоя, имеющий толщину (2-3) см, снизу начинают воздействовать струи охлаждающего воздуха, которые приводят перемещаемый за счет вибрации стеклобой в состояние псевдоожижения. В этом состоянии высота псевдоожиженного слоя 32 стеклобоя (иногда его называют виброкипящим слоем) повышается до (5-10) см и в нем за счет турбулентных потоков воздуха частицы стекла 28 и легковесные примеси 29 начинают активно двигаться вверх - вниз и вперед. При этом создается эффект «кипения», при котором происходит интенсивный тепло и массобмен между горячим стеклобоем и относительно холодным воздухом. Одновременно из подобного «виброкипящего» слоя отсасывается мелкая стеклянная пыль, которая вместе с отработанным воздухом удаляется.
Отработанный воздух, забравший тепло от стеклобоя в первом транспортирующем лотке 9, концентрируется внутри вытяжного зонта 14, установленного сверху на этом лотке, и через цилиндрический патрубок 15, находящийся в верхней части вытяжного зонта, отводится в аспирационную систему, состоящую из трубопровода 41, первого циклона 42, первого рукавного фильтра 44, первого вытяжного вентилятора 46 и трубы 47 выброса очищенного воздуха в атмосферу. В процессе прохождения отработанного воздуха через данную аспирационную систему от него отделяется мелкая пыль, выдуваемая из стеклобоя, которая по мере накопления в первом циклоне 42 и первом рукавном фильтре 44 удаляется из этих аппаратов с помощью соответствующих первого и второго шлюзовых разгрузочных устройств 43, 45 и перегружается на ленточный конвейер 55, транспортирующий мелкую пыль в бункер 56. Первый транспортирующий лоток 9, оснащенный перфорированным днищем и соответствующим воздуховодом, а также вытяжной зонт 14 при этом совместно выполняют функцию охладительной секции.
Двигаясь далее по перфорированному днищу первого транспортирующего лотка, охлажденный стеклобой попадает на выходе лотка на участок 19 днища, имеющий длину (20-25) см. Поскольку на этом участке днища отсутствует перфорация, высота слоя 33 стеклобоя на нем снижается до (2-3) см и стабилизируется, а стеклобой приобретает линейную скорость, равную (10-12) см/с (скорость перемещения стеклобоя задается требуемой производительностью двухсекционного вибрационного питателя стеклобоя и регулируется частотным преобразователем). С этой скоростью стеклобой транспортируется к понижающей ступеньке 20 и, срываясь с ее края, падает по инерции вперед и вниз на днище второго транспортирующего лотка 10. Так как подступенник 21 (другое название этого конструктивного элемента ступеньки - подступенок) установлен под углом (60-70)° по отношению к направлению транспортирования стеклобоя, на начальный участок 20 поверхности днища второго транспортирующего лотка, имеющего ширину (12-15) см и примыкающего к нижней кромке подступенника, стеклобой за счет своей скорости не попадает. Учитывая то, что данный участок выполнен с перфорацией, а под ним расположен дополнительный воздуховод 26, в который через отверстие 27 и трубопровод 40 нагнетается под давлением воздух от дутьевого вентилятора 39, в зоне расположения подступенника на длине (12-15) см формируются активные воздушные потоки. Эти потоки воздуха, поступающего под давлением, попадают на внутреннюю поверхность свободно падающего потока стеклобоя и выдувают из него легковесные примеси 29, которые в свою очередь интенсивно засасываются наклонным щелевым отсосом 17, вмонтированным в герметизирующее укрытие 16 второго транспортирующего лотка. Для максимальной концентрации потока воздуха, содержащего выдуваемымые из стеклобоя легковесные примеси, нижние кромки передней 24 и задней 25 боковых поверхностей раструба 23 (Фиг. 4) наклонного щелевого отсоса 17 приближены на (4-5) см соответственно к днищу первого транспортирующего лотка и к днищу второго транспортирующего лотка. Такие зазоры не препятствуют транспортированию под раструбом щелевого отсоса стеклобоя, имеющего высоту слоя (2-3) см, и в то же время минимизируют возможность подсосов и выдувания нагнетаемого в него воздуха наружу мимо передней и задней боковых поверхностей раструба. Второй транспортирующий лоток, оснащенный герметизирующим укрытием с наклонным щелевым отсосом и дополнительным воздуховодом, используется при этом в качестве разгрузочной и очистной секции.
Очищенный от легковесных примесей стеклобой, пройдя участок днища 22 с перфорированной поверхностью, далее транспортируется в виде стабильного по высоте потока в зону разгрузки стеклобоя второго транспортирующего лотка и перегружается на ленточный конвейер 36 (Фиг. 5) или другой механизм линии переработки.
Легковесные же примеси, интенсивно засасываемые щелевым отсосом с помощью второго вытяжного вентилятора 53, транспортируются по трубопроводу 48 и последовательно осаждаются во втором циклоне 49 и втором рукавном фильтре 51, а очищенный от примесей воздух выбрасывается в атмосферу через вторую трубу 54. По мере накопления легковесные примеси через третий и четвертый шлюзовые затворы 50, 52 перегружаются на ленточный конвейер 55 и транспортируются в бункер 56 примесей.
Таким образом, предлагаемый двухсекционный вибрационный питатель стеклобоя, предназначенный для использования в линиях переработки вторичного сырья, имеет компактную конструкцию и позволяет эффективно выполнять одновременно две технологических операции: охлаждение горячего стеклобоя и очистку его в процессе транспортирования от легковесных примесей.
Источники информации, на которые необходимо обратить внимание при экспертизе:
1 www allgaer- process - technology, com Вибрационные сушилки/охладители с псевдоожижением материала;
2. www binder-co.ru Binder + Со Сушилки - охладители;
3. В.Н. Денисов, С.П. Курилин, В.Н. Новиков и др. Многосекционная вибрационная сушилка для сыпучих материалов. Патент РФ на полезную модель №111620, опубл. 20.12.2011. Бюл. №35.
4. В.Н. Денисов, С.П. Курилин, В.И. Литвин, Д.Ю. Фицулин. Вибрационная сушилка для сыпучих материалов со встроенной электромеханической системой. Патент РФ на полезную модель №112371, опубл. 10.01.2012 Бюл. №1.
5. http//sovocrim.ru Сушилка - охладитель СО - 3 - ЗАО «Совкрим».