УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПЛАСТМАССОВЫХ ИЗДЕЛИЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ

Изобретение относится к области переработки бытовых отходов, а именно к переработке пластмассовых изделий цилиндрической формы, преимущественно пластиковых бутылок.
Известны устройства измельчения отходов, например, [1, 2], работа которых основана на измельчении (разделении) отходов механическим путем (резанием, дроблением) в мелкие частицы либо порошок. Известные устройства имеют недостаток: большие затраты энергии на разделение отходов.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для измельчения отходов [3], содержащее установленные на раме подающий механизм и узел резки отходов. Недостатком данного устройства также является высокая энергоемкость процесса измельчения, так как перерабатываемое изделие измельчается на мелкие частицы, а сами частицы могут быть использованы лишь как добавки к сырью при изготовлении новых пластмассовых изделий.
Задачей настоящего изобретения является расширение технологических возможностей устройства путем получения конечного продукта, в частности, ленты, прутка или жгута, с малыми затратами энергии и низкой стоимостью.
Поставленная задача решается тем, что известное устройство, содержащее подающий механизм и узел резки изделия, установленные на раме, снабжено устройством обработки нарезанных в виде ленты частей перерабатываемых изделий, включающим челночный механизм с электроприводом, фен и устройство протяжки и обжатия ленты, содержащее электропривод, валки с насечкой и прижимное устройство валков, при этом подающий механизм выполнен в виде винтовой передачи, винт которой соединен с захватывающим
устройством пластмассовых изделий цилиндрической формы и электроприводом, установленном на направляющих, и направляющей опоры, а узел резки изделий включает термическое режущее устройство в виде нихромовой проволоки, установленной на подпружиненном рычаге, и механическое режущее устройство, содержащее неподвижный нож и роторный нож с электродвигателем, установленные на площадке, балансирно закрепленной на раме.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где дана схема взаимосвязей узлов устройства.
Предлагаемое устройство для переработки пластмассовых изделий цилиндрической формы, преимущественно пластиковых бутылок, содержит раму 1, подающий механизм 2, узел резки 3 и устройство обработки нарезанных в виде ленты частей перерабатываемых изделий 4, включающее челночный механизм 5, фен 6, устройство протяжки и обжатия 7.
Подающий механизм 2 содержит винт 8, установленный в опорах 9, одна из которых является гайкой, образующей с винтом 8 винтовую передачу, захватывающее устройство 10 пластмассовых изделий цилиндрической формы, электропривод 11, установленный на направляющих 12, и направляющую опору 13, выполненную в виде обечайки, охватывающей перерабатываемое изделие. Опоры 9, направляющие 12 и направляющая опора 13 закреплены на раме 1.
Узел резки 3 включает термическое и механическое режущие устройства. Термическое режущее устройство выполнено в виде нихромовой проволоки 14, укрепленной электроизолированно на рычаге 15, установленном вращательно на раме 1 и подпружиненном посредством возвратной пружины. Механическое режущее устройство содержит неподвижный нож 16 и роторный нож 17, установленный на валу электродвигателя 18. Неподвижный нож 16 и электродвигатель 18с роторным ножом 17 закреплены на площадке 19, установленной балансирно в опорах на раме 1.
Челночный механизм 5 содержит скобу 20, бобину 21 и электропривод 22, причем скоба 20 имеет вал 23,соединенный с электроприводом 22, ось 24 с прямоугольным отверстием и ось 25 для установки бобины 21. Скоба 20 посредством вала 22 и оси 24 установлена в опорах 26 на раме 1.
Фен 6 установлен на направляющей 27, закрепленной на раме 1.
Устройство протяжки и обжатия 7 содержит электропривод (на чертеже не показан), приводной 28 и прижимной 29 валки с насечкой, установленные в опорах 30 и 31 и прижимное устройство валков, включающее направляющие 32 опор 31 и регулировочные винты 33.
Устройство для переработки пластмассовых изделий цилиндрической формы, преимущественно пластиковых бутылок, работает следующим образом.
В захватывающее устройство 10 закрепляется перерабатываемое пластмассовое изделие цилиндрической формы. При включении электропривода 11 вращается и поступательно перемещается винт 8 и захватывающее устройство 10 с изделием, в результате чего изделие поступает в зону резания. При полном появлении из направляющей опоры 13 нецилиндрической части перерабатываемого изделия электропривод 11 отключают и поворотом рычага 15 термического режущего устройства нагретой нихромовой проволокой 14 отделяют нецилиндрическую часть перерабатываемого изделия (например, дно пластиковой бутылки). Затем включают электропривод 11 и электродвигатель 18. Перерабатываемое изделие перемещается в рабочую зону механического режущего устройства. Так как перерабатываемое изделие совершает вращательно-поступательное движение, то при проходе изделием зоны резания (неподвижного ножа 16 и роторного ножа 17), изделие непрерывно разрезается по винтовой линии на ленту. Процесс переработки изделия в ленту ведут до окончания цилиндрической части изделия. Электропривод 11 и электродвигатель 18 отключают, ленту отделяют ручным режущим инструментом от оставшейся неиспользуемой части изделия (например, от горловины бутылки). Включают реверс электропривода 11 для установки
устройства в исходное положение, освобождают из захватывающего устройства 10 неиспользованную часть перерабатываемого изделия. Неиспользованные части перерабатываемого изделия (например, для пластиковой бутылки - дно и горловину) целесообразно измельчить в известном устройстве и полученные измельченные частицы использовать как добавки к сырью при изготовлении новых пластмассовых изделий. Полезный продукт переработки изделия - ленту наматывают на сменную бобину 21 челночного механизма 5.
Многие перерабатываемые пластмассовые изделия имеют форму с отклонением от цилиндрической формы. Например, пластиковые бутылки в цилиндрической части для придания ей эстетичности имеют конические, торовые и другие формы поверхности. Для переработки таких изделий механическое режущее устройство закреплено на площадке 19, установленной на раме 1 балансирно, то есть со свободой поворота. Неподвижный нож 16 и роторный нож 17, удерживая ленту в зоне резания и имея свободу поворота относительно рамы 1, отслеживают формы поверхностей вращения, отличающиеся от цилиндрической, не прерывая процесс резания. Исследованиями на экспериментальном устройстве установлено, что процесс резания более устойчив при придании площадке 19 с механическим режущим устройством дебаланса в сторону от режущих ножей. Для регулирования дебаланса площадки 19 в устройстве предусмотрен регулировочный груз.
Далее бобину 21, заполненную лентой, устанавливают на ось 25 скобы 20 челночного механизма 5, конец ленты заправляют в прямоугольное отверстие оси 24 и между валками 28 и 29. Включают электропривод 22 челночного механизма 5, при вращении которого происходит скручивание ленты на участке между выходным сечением оси 24 и валками 28 и 29, после чего электропривод 22 отключают. Фен 6 включают и начинают нагрев ленты в зоне валков 28 и 29. При появлении визуальных признаков оплавления ленты фен б перемещают по направляющей 27, обеспечивая равномерное оплавление ленты, и затем фен 6 устанавливают в некотором фиксированном положении. Далее включают электропривод 22 челночного устройства 5, электропривод
устройства протяжки и обжатия 7, после чего идет непрерывный процесс скручивания, оплавления, протяжки и обжима ленты.
Фиксированное положение фена 6 устанавливается в зависимости от материала перерабатываемого изделия и требований необходимых свойств конечного продукта. Если требуется нанести насечку на конечный продукт, то есть получить особые требования по шероховатости и коэффициенту трения поверхностей, или выполнить обжатие конечного продукта, то есть получить анизотропные свойства по жесткости, то обеспечивают температурный режим ленты в зоне валков 28 и 29, позволяющий выполнить ее пластическую деформацию. Если не требуется обжатия ленты, то есть конечному продукту придают изотропные свойства по жесткости, фен 6 смещают от валков 28 и 29 на большее расстояние, обеспечивая снижение температуры ленты в зоне валков.
После завершения полного цикла работы предлагаемого устройства для переработки пластмассовых изделий цилиндрической формы получают конечный продукт - ленту, скрученную и оплавленную в пруток.
Для получения конечного продукта в виде жгута на бобину 21 наматывают пакет лент. Работу по обработке пакета лент в предлагаемом устройстве ведут аналогично.
Для получения конечного продукта в виде ленты с оплавленными кромками электропривод 22 челночного устройства 5 не включают, то есть ленту не скручивают.
Использование предлагаемого изобретения позволяет:
1. Расширить технологические возможности устройства для переработки пластмассовых изделий цилиндрической формы, преимущественно пластиковых бутылок, а, именно, получить конечный продукт в виде: ленты, скрученной и оплавленной в пруток; ленты с оплавленными кромками; жгута.
2. Получить различные свойства конечного продукта: изотропные или анизотропные свойства по жесткости; параметры шероховатости и коэффициента
трения поверхностей; несущей способности жгута из скрученного и оплавленного пакета лент.
3. Снизить энергоемкость устройства для переработки пластмассовых изделий цилиндрической формы за счет снижения затрат энергии на резание изделия в ленту, так как существенно уменьшается длина резания по сравнению с суммарной длиной резания по периметрам измельченных частиц, и малых затрат энергии на обработку ленты для получения конечного продукта.
4. Получить низкую стоимость конечного продукта, так как исходным сырьем являются бытовые отходы, например, пластиковые бутылки, низка энергоемкость и стоимость оборудования.
5. Улучшить экологическую обстановку в регионе за счет возможности переработки использованных пластмассовых изделий, являющимися отходами и требующими своей утилизации, в полезный конечный продукт.
6. Использовать конечный продукт переработки пластмассовых изделий в качестве конструкционных элементов при изготовлении бытовых (преимущественно) и промышленных изделий различного назначения.
7. Улучшить социальную обстановку в регионе за счет возможности создания дополнительных рабочих мест.
Промышленная применимость.
Предлагаемое устройство для переработки пластмассовых изделий цилиндрической формы, преимущественно пластиковых бутылок, промышленно реализуемо, что обосновывается следующим.
Исходным сырьем являются использованные пластмассовые изделия, преимущественно пластиковые бутылки, которые в больших объемах имеются в бытовых отходах. Затраты на сырье - это затраты по сбору использованных бутылок, являются незначительными.
Возможность промышленного изготовления устройства для реализации способа очевидна: проста конструкция устройства, устройство содержит
комплектное оборудование, выпускаемое промышленностью (электродвигатели, электроприводы, промышленные фены), малые трудозатраты на изготовление устройства.
Работоспособность предлагаемого устройства проверена на экспериментальном стенде. Ожидаемая производительность устройства - переработка 30-40 бутылок в час. Длина прутка, получаемого из одной пластиковой бутылки, 3-3,5 м.
Основное направление к промышленному применению - создание производственных участков при коммунальных службах населенных пунктов, в обществах инвалидов, в малых предприятиях.
Конечный продукт (лента, скрученная и оплавленная в пруток; лента с оплавленными кромками; жгут), получаемый при реализации устройства, может быть использован для изготовления изделий различного назначения: веников и метел, щеток уборочных машин, сеток различной конструкции и назначения, ковриков для очистки обуви от налипшей грязи, канатов и других изделий. При этом появляется возможность создания новых дополнительных производств.
Социальная значимость: создание рабочих мест для наиболее незащищенных категорий населения - инвалидов, пенсионеров, людей, не имеющих квалификации; возможность создания производств в населенных пунктах с повышенной безработицей; возможность полезно применить труд детей при сборе использованных пластмассовых изделий.
Экологическая значимость: снижается объем отходов, загрязняющих окружающую среду. При этом снижаются расходы коммунальных служб на экологические мероприятия, связанные с утилизацией бытовых отходов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
1. Устройство для получения порошка из полимерного материала. RU 2198788 С2 МПК7 В 29 В 17/00, 13/10 // В 29 К 105:22, В 29 L 30:00.
2. Устройство для измельчения отходов волокнистых материалов. RU 2217307 С1 МПК7 В 29 В 17/00, В 26 D 1/12.
3. Устройство для измельчения отходов. RU 2214331 С1 МПК7 В 29 В 17/00, В 02 С 7/04 // В 29 К 101:00.