СЕПАРАТОРНАЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЦЕНТРОБЕЖНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к перерабатывающей промышленности и может быть применимо в различных технологических процессах, в целлюлозно-бумажной, химической и других отраслях промышленности.
Известно устройство для отмывки дробленых полимерных материалов (см. авторское свидетельство СССР №1446134, М. кл. 4 C08J 11/04, опубл. 1988 г.) содержащее загрузочное отверстие, шнек-питатель, моечную камеру, лопасти подачи материала, ротор в виде вертикального барабана с лопатками, распылители промывочной жидкости, выгрузочный вентилятор, приводной узел с клиноременным приводом от электродвигателя.
Основными недостатками известного устройства являются: ограниченная функциональная возможность применения только для переработки полимерных материалов; загрязнения с полимеров и уже очищенные полимеры в процессе работы устройства находятся в одной моечной камере, что уменьшает степень очистки полимеров.
7
Известен диспергатор (см. патент РФ на полезную модель №38471, МПК D21B 1/34, з. 16.02.2004, оп. 20.06.2004), содержащий корпус, размещенный в нем ротор с радиальными лотками, который закреплен на валу с возможностью вращения, входной и выходной каналы, на обечайке корпуса с внутренней стороны размещены статорные элементы, выполненные в виде пластинчатых выступов подающих материал в зону диспергирования, а на торцевых кромках радиальных лопаток расположены ножи, причем, у каждого статорного элемента по ходу вращения ротора на обечайке выполнены отверстия для поступления воздуха, при этом выходной канал, имеющий конусообразную форму, снабжен аэродинамическими перегородками.
Недостаток известной полезной модели заключается в ограниченной функциональной возможности, т.к. предлагаемое устройство служит для роспуска и сепарации только макулатурной массы.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является сортирующий гидроразбиватель (патент РФ на полезную модель №68519, МПК D21В 1/34, з. 08.06.2007 г, оп. 27.11.2007 г.), содержащий цилиндрический корпус, тангенциально к которому присоединен патрубок подвода массы, а внутри цилиндрического корпуса установлены ротор, сито, патрубки отвода легких частиц, отвода тяжелых частиц и отвода очищенной массы, торцевая часть цилиндрического корпуса выполнена конической, к которой присоединен патрубок отвода легких частиц, установленный соосно с ротором.
Недостаток известной полезной модели заключается в ограниченной функциональной возможности, предлагаемое устройство служит для роспуска и сепарации только макулатурной массы.
Задача предлагаемого технического решения - разработка многофункционального устройства, предназначенного для эффективной переработки различных вторичных материалов.
Технический результат заключается в возможности гибкой и быстрой перенастройки на разные режимы работы для различных материалов.
Технический результат достигается тем что в сепараторной многофункциональной центробежной установке, включающей вал с лопатками и крыльчаткой, перфорированную сетку, патрубок загрузки для подачи исходного материала, патрубок отвода сепарированного материала, патрубок выхода отделенной фракции, статически и динамически сбалансированный вал имеет возможность плавной регулировки частоты оборотов, расположен горизонтально, одна часть которого выполнена со шнековой навивкой для быстрой транспортировки подаваемого материала в рабочую зону вала, где благодаря центробежному эффекту и интенсивному трению между краем лопаток и перфорированной сеткой происходит эффект очистки, разделения или роспуска материалов.
Лопатки на валу смонтированы в интервале от 5 до 30 градусов относительно продольной оси вала для увеличения степени очистки или увеличения производительности устройства для материалов с разными характеристиками.
Скорость вращения вала может изменяться от 1200 до 4000 оборотов в минуту в зависимости от обрабатываемого материала.
По меньшей мере, одна перфорированная сетка выполнена сменной и устанавливается с зазором от края рабочих лопаток вала для достижения эффекта трения материала, а размер перфорации отверстий сетки подбирается в зависимости от загружаемого материала.
Патрубок выгрузки может быть направлен вверх, вниз, в стороны, исходя из вида перерабатываемого материала и удобного способа его транспортировки от устройства.
Для увлажнения или доувлажнения подаваемого материала и улучшения степени очистки, разделения и роспуска материалов, в загрузочный патрубок вмонтирована, по меньшей мере, одна, форсунка для подачи воды.
Увеличение числа оборотов двигателя до 4000 об/мин. позволяет достичь центробежного эффекта, что в свою очередь приводит к интенсификации процесса и повышению производительности установки.
Снижение числа оборотов двигателя ниже 1200 оборотов в минуту приводит к увеличению длины вала, а, следовательно, к увеличению габаритов установки, к замедлению процесса и ухудшению качества сепарации. Изменение частоты оборотов рабочего вала достигается плавной регулировкой частоты оборотов приводного электродвигателя через частотный преобразователь (на чертеже не указан).
При угле установки лопаток меньше 5° исходная масса не будет «цепляться» и перемещаться вдоль вала, а будет вращаться, практически, на одном месте и процесс разделения и очистки будет происходить очень медленно, только за счет выдавливания массы через ячейки перфорированной сетки; при угле установки лопаток больше 30° исходная масса также не будет удерживаться и перемещаться вдоль вала и процесс разделения и очистки также будет происходить очень медленно и не эффективно.
Для очистки сеток от выдавливаемой через перфорированные отверстия сетки фракции, применяется способ подачи воды на наружную поверхность сеток через форсунки и коллектор, орошающий всю длину сеток, а отделенная фракция не скапливается в рабочей зоне установки, постоянно эвакуируясь через патрубок выхода отделенной фракции.
На рисунке представлена схема устройства, в конструкцию которой входят:
1. Патрубок загрузки.
2. Горизонтальный вал барабанного типа.
3. Шнековая навивка на валу для подачи материала.
4. Рабочие лопатки вала.
5. Лопатки пневмовыброса материала (крыльчатка).
6. Перфорированные сетки.
7. Патрубок выхода сепарированного материала.
8. Патрубок выхода отделенной фракции.
9. Коллектор подачи воды на сетку.
10. Форсунки для подачи поды в коллектор.
11. Форсунка для подачи воды в патрубок загрузки.
12. Опорные кронштейны.
13. Рама.
14. Подшипниковые буксы.
15. Шкив вала.
16. Шкив электродвигателя.
17. Клиноременная передача.
18. Электродвигатель.
19. Съемные крышки.
20. Сливное корыто.
21. Виброопоры.
Сепараторная многофункциональная центробежная установка работает следующим образом.
При запуске электродвигателя 18 горизонтальный вал 2 раскручивается до рабочих оборотов. Частота оборотов регулируется частотным преобразователем, устанавливаемым в пульте управления устройством. Частота вращения ротора зависит от типа перерабатываемого материала. Номинальный рабочий диапазон для большинства перерабатываемых материалов составляет от 1500 до 3000 об./мин., но может, при необходимости, выходить за эти пределы менее 1500 и 3000-4000 об./мин. Рабочий вал в связи с такой широкой границей оборотов статически и динамически сбалансирован.
Дробленый до нужной фракции материал подается в загрузочный патрубок 1, где сразу захватывается тисковой навивкой вала 3 и подается в рабочую зону вала с лопатками 4.
Вокруг вала 2 жестко установлена, по меньшей мере, одна, а при большой длине вала, две и более перфорированные сетки 6 вдоль части вала с рабочими лопатками. Перфорированные сетки сменные с требуемым для конкретного материала размером перфорации. Размер перфорации выбирается исходя из перерабатываемого материала. Сетка (сетки) устанавливаются с зазором от края лопатки. Сетка является условной границей: внутренний объем сетки - это рабочая зона установки с находящимся в ней рабочим валом; наружная часть сетки - зона удаления отделяемых компонентов, выдавливаемых через отверстия сетки. Замена сетки, при необходимости, производится на неработающей установке
Материал, проходя вдоль вращающегося горизонтального вала 2, подвергается действию центробежных сил, сил трения и разбивающему воздействию лопаток вала. Интенсивный процесс трения происходит в зазоре между краем лопатки 4 и сеткой 6. За счет действия центробежных сил и трения из исходного материала через отверстия сетки выдавливается вторичная фракция: целлюлозная фракция из упаковки «Тетра Пак» и технологической бумажно-полимерной обрези; гель из технологической геле-полимерной обрези; загрязнения из вторичных полимеров. Дробленая фракция подаваемого в установку материала должна быть больше размеров перфорации сетки 6.
Процесс разделения и очистки материалов наиболее эффективно и интенсивно происходит на дробленом и влажном исходном сырье. Для увлажнения или доувлажнения подаваемого материала в загрузочный патрубок 1 вмонтирована водяная форсунка 11. Материал очищается очень быстро, т.к. время прохождения по рабочему валу 2 составляет в среднем 10-15 секунд (в зависимости от влажности и плотности материала).
После прохождения материалом вдоль всего рабочего вала 2 очищенный материал выбрасывается крыльчаткой вала 5 в патрубок выгрузки 7. Патрубок выгрузки 7 может быть направлен вверх, в бок, вниз, исходя из того, какой вид материала перерабатывается и куда далее по технологии переработки направляется.
Тяжелые полимеры (ПЭТ, ПНД) легко перебрасываются только за счет крыльчатки вала 5 и создаваемого напора. Для них оптимально размещение патрубка выгрузки 7 вверх и разгрузка продукта через обычный циклоп, подключаемый к патрубку.
Для легких полимеров (ПВД, ПП, полиалюминиевая смесь из упаковки «Тетра Пак») целесообразнее размещение патрубка выгрузки 7 в бок и выгрузка материала производится обычным транспортером или шнеком.
Для очистки, выдавливаемой через отверстия сетки 6 фракции, применяется способ подачи воды на наружную поверхность сеток. Выдавленный через ячейки вторичный материал (бумага, гель или грязь) смывается с перфорированной сетки 6 за счет полива водой через форсунки 10 и коллектор 9, далее он попадает в сливное корыто 20 откуда через патрубок 8 в виде влажной пульпы стекает либо в буферную емкость откуда используется по назначению (бумажная масса для производства бумаги), либо утилизируется (гель, грязь) в отдельно устанавливаемых системах очистки.
Влажный роспуск дробленой макулатурной массы в устройстве так же происходит за счет действия центробежных сил, сил трения, а так же разбивающего действию лопаток вала. При мокром роспуске макулатуры в патрубок загрузки 1 подается вода и макулатурная масса. Бумажное волокно проходя по валу выдавливается через отверстия сетки 6. На сетки для смыва целлюлозной массы подается вода через коллектор 9 и далее попадает в сливное корыто 20 откуда через патрубок 8 в виде влажной пульпы стекает либо в буферную емкость откуда используется по назначению для производства бумаги.
Сухой роспуск дробленой макулатурной массы так же возможен на данной установке и осуществляется без подачи воды в горловину установки 1 и на сетки 6. Процесс так же происходит за счет действия центробежных сил, сил трения, a так же разбивающего действия лопаток вала. При таком способе переработки, через отверстия сетки 6 выдавливается распушенное бумажное волокно в виде воздушной целлюлозной ваты, которая затем отсасывается принудительно любой аспирационной установкой через патрубок 8 и используется по назначению, например для производства теплоизоляционных строительных изделий.
Технический результат эффективной работы установки достигается тем, что вал устройства снабжен лопатками, установленными на нем под углом относительно продольной оси вала. Угол установки лопаток, с одной стороны, влияет на степень разделения и очистки материалов, с другой стороны на производительность устройства и может быть установлен при монтаже в пределах от 5 до 30 градусов относительно оси вала.
При угле установки лопаток меньше 5° исходный материал очень медленно движется вдоль вала, увеличиваются потери основной фракции через перфорированные отверстия сетки, процесс разделения, очистки или роспуска будет происходить очень медленно и непроизводительно.
При угле установки лопаток больше 30° исходный материал очень быстро проходит рабочую зону вала, не успевая эффективно очищаться, разделяться или распускаться.
Использование заявляемого устройства позволит получить компактную, интенсивную, высокопроизводительную поточную технологию переработки широкого спектра вторичных материалов без применения химических реагентов, с низкой энергоемкостью оборудования.
- для переработки вторичной пищевой упаковки типа «Терта Пак» и «Моло Пак» с полным отделением от нее целлюлозной составляющей;
- для переработки производственной геле-полимерной, бумажно-полимерной и прочей многокомпонентной технологической обрези;
- для очистки от загрязнений при переработке широкого спектра вторичных полимеров;
- для аэродинамического и водного роспуска макулатурной массы.