УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к устройствам для переработки и обработки различных материалов, преимущественно эластомеров, и может быть использовано в различных технологических процессах.
Предлагаемое изобретение может быть использовано для переработки изношенных автомобильных и авиационных шин при их утилизации.
Известны устройства и способ переработки материалов с магнитострикционными компонентами. Устройство содержит генератор воздействия магнитным полем в диапазоне звуковых частот с напряженностью в области проявления магнитострикционного эффекта, блок механической нагрузки (авт. свид. СССР 1811421, В 02 С 19/18).
Недостатками известного устройства являются низкая эффективность при обработке пластичных материалов, невозможность его применения при переработке изношенных шин.
Известно устройство для обработки и переработки материалов, в котором воздействуют на обрабатываемый материал перемещающимся режущим инструментом и создают в зоне обработки материала колебания ультразвуковой частоты (см. патент Англии 2004200, 28.03.79.).
Недостатками известного устройства являются низкая эффективность обработки эластомеров, обусловленная их высокой пластичностью, высоким коэффициентом трения.
Наиболее близким аналогом по наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату предлагаемого устройства является устройство, содержащее дезинтегратор, выполненный в виде режущего инструмента, установленного на валу электропривода, систему охлаждения режущего инструмента, подающий механизм в виде транспортера и механизм вывода готового продукта см. патент RU 2162410 от 13.07.2000 г.
К недостаткам аналога относится
- возникновение срыва технологического режима разрушения материала за счет отсутствия конструктивных элементов, обеспечивающих необходимый тепловой режим в зоне резания.
- трудность соблюдения условия, при которых скорость релаксации обрабатываемого эластомера была бы меньше скорости его разрушения из-за отсутствия конструктивных элементов, обеспечивающих снижение упругих свойств обрабатываемого материала.
- низкая технологичность процесса, связанная с отсутствием средств подачи перерабатываемого материала и разделения полученных фракций для дальнейшего применения.
- значительный нагрев и шум при переработке.
- сильная задымленность помещения, вызванная отсутствием систем отводящих газ и дым.
Дезинтеграция эластомеров является сложной технической задачей, требующая создания определенных условий, обеспечивающее высокую
частоту и скорость обработки, обеспечение соблюдения условия, когда скорость релаксации обрабатываемого эластомера была бы меньше скорости его разрушения, обеспечение температурного режима, при котором бы эластомер не прилипал к режущему инструменту и срывал бы режим разрушения материала. Сложность утилизации изношенных шин увеличивается за счет того, что конструкция шин включает наличие металлического и капронового кордов и упрочнение бортовой части шин.
В основу настоящего изобретения положено решение задачи в создании эффективной технологии переработки материалов, преимущественно дезинтеграции различных материалов, в особенности изношенных шин, состоящих из эластомеров армированных металлическим и капроновым кордами, за счет обеспечения в зоне воздействия режущих кромок, условий, создающих ударное воздействия устраняющих прилипание эластомерных фракций к режущему инструменту и нормальное резание металлического и капронового корда, а так же отделения металлических фракций. При этом создают условия, позволяющие обеспечить полностью технологический процесс разрушения изношенных шин от подачи шин в зону резания, до получения готового продукта переработки в виде дисперсных частиц.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в обеспечении уменьшения температуры в зоне разрушения за счет воздушного охлаждения, устраняющего прилипание к режущему инструменту частиц разрушения и обеспечения разделения полученного материала на фракции.
Поставленный технический результат достигается за счет того, что устройство для переработки материалов, содержащее дезинтегратор, выполненный в виде режущего инструмента, установленного на валу электропривода, систему охлаждения режущего инструмента, подающий механизм в виде транспортера и механизм вывода готового продукта отличается тем, что в него введен поджимающий механизм, выполненный в виде двух валков, установленных на валах горизонтально и связанных с электроприводом для подачи перерабатываемого материала к режущему инструменту, а система охлаждения выполнена в виде не менее чем трех вентиляторов, выходные патрубки которых расположены под углом друг другу в трех плоскостях в зоне обработки материала, а механизм вывода готового продукта выполнен в виде вентилятора с трубопроводом, соединенный с дополнительным вентилятором, выходной патрубок которого соединен с корпусом магнитного сепаратора, выход которого соединен с вентилятором, выходной патрубок которого соединен с крошкоотделителем, снабженным воздушным фильтром, в котором установлен шнек для вывода готового продукта и патрубок вентилятора для вывода газа через фильтр. Режущий элемент выполнен в виде набора цилиндрических фрез с четырьмя воздушными каналами, расположенными внутри фрезы, при чем воздушные каналы соединены с внешней поверхностью фрезы радиальными каналами для охлаждения внешней поверхности фрезы и отделения готового продукта,
а на торцевых поверхностях фрезы выполнены направляющие лопатки для дополнительного воздушного охлаждения фрезы. На фиг.1 представлено устройство для переработки материалов по данному изобретению, реализующее предлагаемый способ, на фиг.2 изображена конструкция режущего инструмента с расположенными выходными патрубками вентиляторов, на фиг.3 приведена экспериментально полученная зависимость температура фрезы Т (С) от времени резания милисекунд при различном количестве Применяемых вентиляторов. (вентиляторы применялись стандартные).
Устройство для переработки материалов содержит
дезинтегратор 1, выполненный в виде режущего инструмента, установленного на валу 2 электропривода 3, систему охлаждения режущего инструмента 4, подающий механизм 5 в виде транспортера. В него введен поджимающий механизм 6, выполненный в виде двух валков 7 и 8, установленных на валах 9 и 10 горизонтально и связанных с электроприводом 11 и 12 и подачи перерабатываемого материала к режущему инструменту. Система охлаждения выполнена в виде не менее чем трех вентиляторов 13, 14, 15, выходящие патрубки которых расположены под углом друг другу в трех плоскостях в зоне обработке материала. Механизм вывода готового продукта выполнен в виде вентилятора 16с трубопроводом 17 соединенный с дополнительным вентилятором 18, выходной патрубок 19 которого соединен с корпусом 20 магнитного сепаратора, выход которого соединен с вентилятором 21, выходной патрубок 22 которого соединен с крошкоотделителем 23, снабженным воздушным фильтром 24, в котором установлен шнек 25 для вывода готового продукта и патрубок 26 вентилятора 27 для вывода газа через фильтр 28.
Режущий элемент (дезинтегратор) 1 выполнен в виде набора цилиндрических фрез с четырьмя воздушными каналами 29, расположенными внутри фрезы, при чем воздушные каналы соединены с внешней поверхностью фрезы радиальными каналами 30 для охлаждения внешней поверхности фрезы и отделения готового продукта, а на торцевых поверхностях фрезы выполнены направляющие лопатки 31 для дополнительного воздушного охлаждения фрезы.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Существо предлагаемого изобретения заключается в создании ударного воздействия на обрабатываемый материал перемещающимся режущимся инструментом.
Предварительно обрабатываемый материал поджимают поджимающим механизмом усилием до устранения упруго-пластической деформации.
Создают ударный импульс разрушения длительностью 0,06-0,7 мсек, частотой 0,02-0,2 гц, амплитудой 500-800 кг, при этом в зоне разрушения создается температура 500-600°С. За счет направленного непрерывного воздушного охлаждения для устранения возгорания обрабатываемого материала и обеспечивают мгновенное устранение фракции из зоны резания.
Предварительное поджатие обрабатываемого материала до устранения упруго-пластической деформации обеспечивает более ровную напряженную среду особенно в эластомерах, армированных металлическим и капроновым кордом.
Создание ударного импульса разрушения длительностью 0,06-0,7 мсек, частотой 0,02-0,2 гц амплитудой 500-800 кг позволяет обеспечить разрушение как эластомера, так и металлического и капронового кордов. Эти параметры в комплексе обеспечивают нормальный технологический процесс разрушения армированных материалов, к которым относятся изношенные шины. При этом режущий инструмент обладает достаточной стойкостью и надежностью. За счет направленного воздушного охлаждения и мгновенного устранения фракции из зоны резания (температура в зоне резания 500-600°С) позволяет устранить возгорание обрабатываемого материала и следовательно поддерживать режущий инструмент в нормальном состоянии без признаков образования нагара эластомера. Мгновенное устранение фракции из зоны резания позволяет устранять также перегрев инструмента, устранения заклинивания системы режущий инструмент - обрабатываемый материал. Устранение металлических частиц из получаемого продукта обеспечивает в дальнейшем широкое применение получаемого продукта. Удаление газовой среды при помощи фильтров обеспечивает экологичность технологического процесса. Отделение металлических частиц при помощи магнитного сепаратора и удаление газовую среду при помощи фильтров делают процесс более технологичным и экологически чистым.
При обработке и переработке материалов задают мощность привода не менее 50-500 кВт скорость вращения обрабатывающего инструмента выбирают 1500-6000 об/мин, число режущих кромок инструмента выбирают из соотношения ω n>750, где ω - угловая скорость вращения инструмента n - число режущих кромок инструмента, и угол атаки инструмента выбирают 85-95. Указанные режимы являются оптимальными для обработки эластомеров, армированных металлическим и капроновым кордами. Однако даже при обеспечении этих режимов важно обеспечение температурного режима, так как при разрушении металлического и капронового кордов происходит значительный нагрев и возгорание эластомера и продуктов их переработки. В результате происходит нарушение технологического процесса и остановка устройства. В этих целях устройство снабжено не менее чем тремя вентиляторами 13, 14, 15, а режущий элемент выполнен в виде цилиндрической фрезы с четырьмя воздушными каналами, расположенными внутри фрезы, при чем воздушные каналы соединены с внешней поверхностью фрезы радиальными каналами для охлаждения внешней поверхности фрезы и отделения готового продукта, а на торцовых поверхностях фрезы выполнены направляющие лопатки 31 для дополнительного воздушного потока охлаждения фрезы.
По существу в системе создается в зоне резания нормальный тепловой режим, при котором возникает температура недостаточная для возгорания эластомера и его фракций, при этом происходит процесс нормального
разрушения эластомера и металлического корда, время разрушения при этом значительно меньше, чем время возгорания эластомера и его фракции.
Из полученной экспериментально зависимости следует, что минимальное число необходимых вентиляторов должно составлять три, при этом были использованы серийно выпускаемые вентиляторы, подобранные с учетом сопряжения с другими элементами конструкции устройства.
При переработке изношенных шин предварительно ее очищают от внешнего загрязнения, подготовленную шину устанавливают на конвейере 3 и подают к поджимающему механизму 7. Шину сжимают до полного устранения упругости, при этом происходит выравнивание упругих свойств шины, так как эластомер утрачивает свои упругие свойства. В таком состоянии шина поступает в зону резания, где происходит ее разрушение. При этом происходит разрушение как эластомера, так и металлического корда за счет ударных усилий со стороны режущего инструмента. В процессе разрушения осуществляется постоянное ее поджатие, при этом процесс происходит с достаточно сильным нагревом. Для охлаждения зоны резания и режущего инструмента в устройстве имеется система охлаждения, выполненная в виде не менее чем трех вентиляторов 13, 14, 15, выходные патрубки которых расположены под углом друг другу. При помощи механизма вывода готового продукта, выполненного в виде вентилятора 16 с трубопроводом 17, соединенного с дополнительным вентилятором 18. Полученный продукт по выходному патрубку 19 поступает в корпус магнитного сепаратора 20, где происходит отделение металлических фракций. В дальнейшем из магнитного сепаратора при помощи вентилятора 21 и выходного патрубка 22, полученная фракция поступает в крошкоотделитель 23, снабженный воздушным фильтром 24, где происходит выпадание фракции и удаление выделившихся газов. Затем образованная крошка при помощи шнека выводится наружу устройства, где фасуется в требуемом объеме. При помощи вентилятора 27, образовавшиеся газы поступают в дожиговый фильтр 28 с целью обеспечения экологической чистоты. В предлагаемой установке применяется серийно выпускаемые фильтры и дожиговые фильтры.
Преимуществом предлагаемого устройства и способа переработки удается получить продукт переработки изношенных шин в виде резинового порошка, при этом удается обеспечить высокую экологичность производства. Предлагаемые устройства и способ обладают преимуществами по сравнению с известными способами и устройствами аналогичного назначения.