МУСОРОПЕРЕГРУЗОЧНАЯ УСТАНОВКА
GARBAGE RECOVERY PLANT

Изобретение относится к коммунальному машиностроению, а именно к мусороперегрузочным установкам для подготовки к транспортировке твердых сыпучих бытовых отходов (далее мусора) на различные объекты, связанные либо с последующей переработкой упомянутого мусора, либо с его хранением на предусмотренных для этого полигонах.
Известна мусороперегрузочная установка, предусматривающая захват и перемещение емкости для твердых бытовых отходов в вертикальной и горизонтальной плоскостях к загрузочному отверстию с последующим опрокидыванием над ним [1].
Недостатком известного устройства является то, что оно предусматривает последующие процедуры с мусором в его рыхлом состоянии, что приводит к нерациональному большому объему транспортных перевозок этого мусора и последующему его складированию, занимающему большие территории.
Известна мусороперегрузочная установка в виде средства для приема твердых бытовых отходов и их прессования [2].
Недостатком устройства является ограниченные возможности приема и переработки мусора, сложность обслуживания и контроля.
Наиболее близким решением (прототипом) предложенного изобретения является мусороперегрузочная установка, включающая опорную раму, размещенную на ней платформу для мусора с бортами, выполненную с возможностью опрокидывания с помощью приводного механизма в виде гидроцилиндров с выдвижными штоками, контейнера с дверью для приема мусора и пресс-плиты [3].
Недостатком известного решения является большой объем использования специализированного дорогостоящего автотранспорта, в частности мусоровозов большой грузоподъемности типа FAUN и обслуживающих его в большом количестве мусоровозов малой грузоподъемности. С применением такой системы мусороперегрузки неизбежны простои дорогостоящего автотранспорта большой грузоподъемности и/или малой грузоподъемности как при самой операции мусороперегрузки, так и на ожиданиях мусороперегрузки. Операция мусороперегрузки сопровождается работой двигателей, участвующих в перегрузке и стоящих в очереди автомобилей, что ведет к загазованности территории мусороперегрузки и сильному шуму, не всегда приемлемым, например, для населенных пунктов. Усилие прессования не превышает, как правило, 30 т в силу ограниченных возможностей мобильных средств, их приводных мощностей. Следствием отмеченных ограничений мобильных средств является то, что возможности уплотнения мусора на них ограничены. Коэффициент уплотнения мусора с применением мобильных мусоровозов составляет в среднем около 4-5. В результате транспортировка такого полууплотненного мусора становится неэффективной и дорогой в связи с необходимостью использования большого количества автотранспорта, как правило, безальтернативного, из-за устоявшейся и ставшей типовой - штатной системой мусороперегрузки. Кроме того, использование крупнотоннажного автотранспорта во всех увеличивающихся в последнее время объемах из-за нерешенных проблем с мусором вызывает повышенный износ и перегруженность автомобильных дорог.
Техническим результатом изобретения является расширение арсенала средств по мусороперегрузочным установкам, возможность увеличения степени уплотнения мусора для его подготовки, в частности, к транспорту, возможность привлечения, кроме автотранспорта, дополнительных более дешевых видов транспорта, уменьшение экологически вредного воздействия на окружающую среду.
Необходимый технический результат достигается тем, что мусороперегрузочная установка включает опорную раму, размещенную на ней платформу для твердых сыпучих бытовых отходов - мусора с бортами, выполненную с возможностью освобождения от мусора путем одностороннего подъема с помощью приводного механизма в виде гидроцилиндров с выдвижными штоками, контейнер с дверью для приема мусора, гидравлический пресс с пресс-плитой и гидравлический блок для привода гидроцилиндров со штоками и гидравлического пресса. Согласно изобретению мусороперегрузочная установка снабжена стойками с горизонтальной осью между ними, размещенными на опорной раме, которая выполнена стационарной и размещена на земной поверхности, платформа установлена на горизонтальной оси, выполнена с защитным козырьком, образующим с платформой и бортами разгрузочную воронку, имеет при подъеме дополнительную возможность поворота вокруг горизонтальной оси и опрокидывания, гидравлический пресс установлен на опорной раме и выполнен с полостью для приема мусора, верхним загрузочным окном над упомянутой полостью и разгрузочным боковым окном, при этом разгрузочная воронка имеет возможность совмещения при опрокидывании платформы с верхним загрузочным окном гидравлического пресса, контейнер выполнен сменным, обеспечен возможностью закрепления на боковой поверхности пресса разъемным соединением, его дверь размещена против разгрузочного бокового окна гидравлического пресса, которая перекрыта выдвижным шибером, а гидравлический блок выполнен в виде двух независимых гидравлических линий с двумя маслонасосами, одна из которых гидравлически связана с приводным механизмом платформы, а другая - с гидравлическим прессом для уплотнения мусора в сменном контейнере.
Кроме того:
платформа с бортами для мусора выполнена с размерами, обеспечивающими возможность приема поставщика мусора в виде мусоровоза или фронтального погрузчика, и оборудована пандусом и площадками для обслуживания, упомянутого поставщика;
гидравлический пресс выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения пресс-плиты с переменной скоростью;
с достижением заданного усилия прессования на пресс-плите обеспечена возможность закрытия выдвижного шибера и отсоединения сменного контейнера от пресса с помощью гидравлической линии пресса;
установка обеспечена возможностью регулирования скорости подъема и опускания платформы с разгрузочной воронкой;
установка снабжена блоком гидравлического контроля над подъемом и опусканием платформы с разгрузочной воронкой, работой пресса, установкой сменного контейнера, его заполнением и заменой, давлением в гидравлической системе;
гидравлический пресс в зоне верхнего загрузочного окна выполнен с приемной воронкой, выполненной ответной разгрузочной воронке платформы с возможностью вхождения последней в первую;
гидравлическая линия гидравлического пресса имеет дополнительную гидравлическую линию с клапаном периодического действия, обеспечивающим возможность генерирования вибраций и их передачи на пресс-плиту, разгрузочную воронку в ее рабочем положении и мусор в контейнере для его дополнительного уплотнения.
Сущность заявленного изобретения заключается в использовании более мощной, по меньшей мере одной, стационарной мусороперегрузочной установки, в сравнении с прототипом, сборно-разборного типа, которая может быть доставлена в разборном виде и собрана на опорной раме на земной поверхности в любом месте скопления и/или переработки мусора для организации поточной мусороперегрузки с повышенными показателями уплотнения мусора на выходе и оптимизацией использования транспорта для мусора. Упомянутым местом скопления мусора может быть, например:
первичный пункт скопления отходов в населенном пункте, сортированных и/или частично сортированных, и/или не сортированных;
сортировочный пункт, где отходы могут быть полностью или частично сортированными;
полигон для хранения отходов, если он расположен недалеко от места скопления мусора.
3
Во всех случаях новая установка обеспечивает оптимальное уплотнение - компактирование мусора с уменьшением занимаемого им объема за счет прессования в стационарных условиях с оптимальными давлениями прессования. Если в первых двух рассмотренных случаях компактирование мусора сокращает объем его транспортирования, то в последнем случае - сокращает объем занимаемой территории на полигоне хранения. Существующий ряд известных мусороперегрузочных установок дополнен по настоящему изобретению новой установкой стационарного типа с электроприводом, позволяющей прессовать мусор с более высокими параметрами уплотнения (по данным опытной эксплуатации установки коэффициент уплотнения достигает 8) поточным методом в отдельные контейнеры с габаритами, обеспечивающими возможность их оптимального размещения, в том числе, на транспортировочной железнодорожной платформе, и транспортирования не только автомобильным транспортом, но, например, и более дешевым железнодорожным транспортом. Сменные контейнеры предусмотрены объемом 12-36 м и размерами, например, под универсальную железнодорожную платформу с длиной по полу от борта до борта 21,09 м и шириной 3,06 м. Мусороперегрузочная установка по изобретению исключает необходимость одновременного использования большого количества специализированной автотехники. Предусмотрена только разгрузка мусоровозов в минимальные сроки на платформу мусороперегрузочной установки, по меньшей мере одну, и дальнейшая ее автономная работа в индивидуальном режиме от электропривода с минимальным загрязнением окружающей среды выхлопными газами при значительном снижении шума.
На фиг. 1 показана установка в профиль в ее исходном положении (вид сбоку).
На фиг. 2 показана установка в плане (вид сверху).
На фиг. 3, 4 показана установка в положении со сменным контейнером.
На фиг. 5 показано расположение окон гидравлического пресса относительно его пресс-плиты.
На фиг. 6 показана установка в рабочем положении платформы с разгрузочной воронкой во взаимодействии последней с приемной воронкой гидравлического пресса (в изометрии - общий вид).
Мусороперегрузочная установка представляет собой совокупность узлов, конструктивно и функционально связанных между собой. Установка включает опорную раму 1. На ней размещена платформа 2 для мусора с бортами 3. Она выполнена с возможностью опрокидывания с помощью приводного механизма в виде гидроцилиндров 4 с выдвижными штоками 5. Имеется сменный контейнер 6 с дверью для приема мусора и пресс-плита 7. Эта пресс-плита 7 установлена в гидравлическом прессе 8 на штоке 9. Упомянутый пресс 8 имеет полость 10 для приема мусора, верхнее загрузочное окно 11 над упомянутой полостью 10 и разгрузочное боковое окно 12. На опорной раме 1 установлены стойки 13 с горизонтальной осью 14 между ними. Опорная рама выполнена стационарной и размещена на земной поверхности. Платформа 2 имеет дополнительную возможность поворота вокруг горизонтальной оси 14 при ее опрокидывании. Платформа 2 выполнена с защитным козырьком 15, образующим с платформой 2 и бортами 3 разгрузочную воронку 16. Эта воронка имеет возможность совмещения с верхним загрузочным окном 11 гидравлического пресса 8 при опрокидывании платформы 2 для высыпания мусора. Контейнер 6 выполнен сменным, выдерживающим давление прессования - с усиленными стенками, содержащими ребра жесткости. Он может быть выполнен, например, разборным с возможностью извлечения уплотненного мусора. При этом контейнер выполнен с возможностью закрепления на боковой поверхности гидравлического пресса 8 разъемным соединением 17 и имеет дверь 18 против разгрузочного бокового окна 12, которая перекрыта выдвижным шибером 19. Кроме того, на фиг. 1-3 показаны приемная воронка 20 в зоне верхнего приемного окна 11 гидравлического пресса 8, оребренная поверхность 21 платформы 2, блок гидравлического управления и контроля 22 установки, маслонасосы 23, 24 для независимых гидравлических линий управления (условно не показаны) гидроцилиндрами 4 с выдвижными штоками 5. На стороне гидравлического пресса 8 со стороны, примыкающей к сменному контейнеру 6, показана рама 25 для присоединения этого контейнера и размещения на ней выдвижного шибера 19. Предусмотрена операторская (диспетчерский пункт управления) 26. В качестве вспомогательного средства для манипуляций со съемным контейнером 6 (присоединения и отсоединения его от гидравлического пресса 8) предусмотрена колесная платформа 27 со вспомогательными средствами его поддержки.
Платформа 2 с разгрузочной воронкой 16 выполнена с рабочим диапазоном угла ее подъема (0-88)°. Непосредственное освобождение от мусора предусмотрено при положении платформы под углами (82-88)°. При угле подъема платформы менее 82° мусор «залипает» на платформе. При угле подъема платформы более 88° мусор неконтролируемым образом заваливает гидравлический пресс и выводит его из строя. Платформа 2 представляет собой сборно-разборную конструкцию из четырех узлов, собираемых на болтовых соединениях. Каждый узел - рамная конструкция. Подобная конструкция имеет необходимую жесткость за счет замкнутого контура и защищает мусор от просыпания при перегрузке в пресс 8. Каждый отдельный узел имеет габариты, не превышающие предельные нормы транспортировки грузов. Скорость подъема платформы 2 предусмотрена в диапазоне значений 90 с - 10 мин. Чем больше скорость подъема, тем мощнее должен быть приводной двигатель и соответственно выше энергопотребление и больше затраты на содержание. Увеличение скорости подъема более 90 с не оправдано из-за экспоненциального увеличения потребной приводной мощности. Скорость опускания платформы принята в диапазоне 30 с - 6 мин. При большей скорости опускания платформы необходимо резко увеличить диаметр приводных гидравлических магистралей и управляющей аппаратуры, что, как следствие, ведет к резкому увеличению стоимости их создания и содержания. Уменьшение скорости подъема платформы на величину, превышающую 10 мин, а также уменьшение скорости ее опускания на величину, превышающую 6 мин, не оправдано фактическими данными опытной эксплуатации платформы. Установка имеет систему блокировки. При опускании платформы на угол 0° предусмотрена блокировка установки. Кнопка разблокировки предусмотрена рядом с платформой со стороны въезда/выезда транспортной техники из платформы. Водитель или оператор должны выйти, осмотреть платформу внутри и убедиться, что на ней никого нет, после чего нажать кнопку для разблокировки. Для подъема платформы 2 с поворотом вокруг горизонтальной оси 14 предусмотрено два гидроцилиндра. Гидравлические приводы расположены таким образом, чтобы в любом положении платформы 2 обеспечить четырехточечную опору всей конструкции, что повышает надежность работы всей системы в заданных условиях. Для подъема платформы 2 могут быть предусмотрены, например, гидроцилиндры 4 с телескопическими выдвижными штоками 5 с рабочим давлением в гидравлической системе 10-18 МПа, ходом штока - 4-6 м, грузоподъемностью - 10-17 т. Диапазоны значений грузоподъемности платформы давления в ее гидравлической системе выбраны по ряду существующих мусоровозов для загрузки платформы и возможности ее подъема с таким весом мусора. При этом привод предусмотрен от индивидуальной гидравлической линии с собственной гидравлической маслостанцией.
3
Гидравлический пресс 8 выполнен стационарным и представляет собой прессующий блок с пресс-плитой 7, обеспечивающей возможность подачи и уплотнения мусора в сменный контейнер 6. Конструкция пресса 8 обеспечивает возможность уплотнения мусора в объеме контейнера от 12 до 36 м. Предусмотрено высокое усилие прессования - мусора - в диапазоне 40-60 т, что позволяет достигать уплотнения мусора с вышеприведенными показателями (до 8). Крупногабаритные твердые отходы при таких характеристиках пресса раскалываются без ощутимого влияния на работу оборудования. Известные мобильные средства обеспечивают средний коэффициент уплотнения мусора в районе 4. В редких случаях он достигает 6.
Фиксация сменного контейнера 6 на прессе 8 может быть обеспечена вручную или автоматически с помощью зацепов, замка-трещотки или гидравлического захвата.
Операторская 26 представляет из себя блок-контейнер, разделенный на две зоны - зону собственно операторской и зону гидравлических маслостанций с блоком гидравлического управления и контроля 22 и маслонасосами 23, 24. В зоне операторской расположены электрические шкафы и пульты управления мусороперегрузочной установкой. Пост оператора располагается в отдельной кабине, удобной для наблюдения за процессом. Управление всем процессом из кабины ведет один оператор. Пульт управления имеет сенсорный дисплей и кнопки управления. С пульта идет управление всеми агрегатами: подъем и опускание платформы 2, включение автоматической работы гидравлического пресса 8, ручное управление работой этого пресса. На дисплей выводится информация о степени заполнении сменных контейнеров, о давлении в гидравлической системе, об авариях и ошибках работы установки.
Для установки могут быть предусмотрены две независимые гидравлические линии с отдельными гидравлическими маслостанциями. Одна из них служит для работы платформы 2, другая - для работы гидравлического пресса 8. Для регулирования скорости подъема платформы на гидравлической маслостанции может быть предусмотрен регулятор потока, обеспечивающий возможность регулирования объема подачи масла насосом в единицу времени. Гидравлическая линия гидравлического пресса может быть снабжена дополнительной гидравлической линией с клапаном периодического действия для возбуждения в этой линии продольных вибраций и передачи их на пресс-плиту 7. Принцип работы возбудителя продольных вибраций заключается в том, что посредством входящей в его состав стандартной винтовой рабочей пары обеспечена возможность с высокой скоростью открывания и закрывания клапана, в результате чего создаются импульсы давления. Импульсы давления передаются на шток амортизатора, ритмичное срабатывание которого и создает продольные вибрации заданной частоты. При этом рабочая частота возбудителя продольных вибраций пропорциональна расходу масла гидравлической линии. В рабочем положении устройства, когда разгрузочная воронка 16 совмещена с верхним загрузочным окном 11 гидравлического пресса 8 с помощью вибрирующей пресс-плиты 7 предусмотрено образование единого колебательного контура в системе вышеупомянутых взаимодействующих узлов. Подбирают период гидравлических колебаний, амплитуду колебаний и совместность работы узлов образованного контура, обеспечивающих режим резонанса, что обеспечивает равномерное (без «залипаний») высыпание мусора через разгрузочную воронку 16. Более того, следующий за этим режим прессования мусора в контейнере вибрирующей пресс-плитой 7 с периодическими ее возвратно-поступательными перемещениями обеспечивает перемещение в контейнере уже спрессованного брикета мусора, а не постепенное опосредованное прессование этого мусора, когда в контейнере образуются участки разной плотности, из-за чего он в итоге оказывается неравномерно уплотненным (недоуплотненным), т.е. недозагруженным. Равномерность уплотнения мусора контролируют по отклику давления в гидравлической линии пресса при его возвратно-поступательных перемещениях. При достижении стабильного характера роста давления при этих перемещениях поршня судят о формировании спрессованного брикета и переходят к стадии его перемещения в объеме контейнера. Режим вибрационного воздействия ускоряет формирование спрессованного брикета и ускоряет в целом процедуру уплотнения мусора в объеме контейнера.
Работа установки начинается с присоединения сменного контейнера 6 к разгрузочному боковому окну 12 горизонтального гидравлического пресса 8 посредством фиксаторов, например, механической трещотки или двух гидравлических захватов (условно не показаны), управляемых с помощью гидравлической системы. В качестве сменного контейнера принимают, например, контейнер объемом 24 м. Упомянутый контейнер присоединяют к гидравлическому прессу 8. В качестве гидравлического пресса принимают пресс, прошедший опытные испытания, с характеристиками:
длина хода пресс-плиты - 3500 мм;
площадь пресс-плиты - 1970×900 мм;
усилие прессования - 50 т;
3
производительность за цикл - 5 м;
цикл прессования - 28 сек;
среднее тактовое время - 43 сек;
удельное усилие прессования - 34 т/м.
После присоединения сменного контейнера 6 к гидравлическому прессу 8 открывают выдвижной шибер 19 двери 18 сменного контейнера 6 на высоту разгрузочного окна 12. Когда сменный контейнер 6 подготовлен к работе, автотранспортное средство, например, мусоровоз с грузоподъемностью 15 т заезжает непосредственно на платформу и выгружает в нее мусор. Далее, посредством гидравлического привода с рабочим давлением в гидравлической системе 15 МПа, рассчитанной на грузоподъемность 15 т платформу 2 поднимают в течение 4 мин с поворотом относительно горизонтальной оси 14 на угол 85° и выгружают мусор через разгрузочную воронку 16 в верхнее приемное окно 11 горизонтального гидравлического пресса 8, снабженного приемной воронкой 20, предотвращающей просыпание мусора мимо верхнего приемного окна 11. Упомянутый выше угол поворота платформы 85° обеспечивает необходимое равномерное высыпание мусора. При необходимости платформа может быть приведена в дополнительное движение с углами поворота, близкими к этому углу для активации высыпания мусора. При непредвиденных ситуациях дополнительно к этому могут быть привлечены вибрации, сгенерированные в дополнительной гидравлической линия гидравлического пресса 8 с клапаном периодического действия и переданные на пресс-плиту 7, масса которой через корпус гидравлического пресса образует единый колебательный контур с массой разгрузочной воронки 16 в рабочем положении устройства. После подачи мусора в верхнее загрузочное окно 11 гидравлического пресса 8 платформу 2 опускают в течение 2 мин. Начинают цикл прессования мусора в сменный контейнер 6. Гидравлический пресс 8 под управлением гидравлического привода обеспечивает возвратно поступательные движения прессующей плиты 7, загружая порции отходов в сменный контейнер 6. Усилие прессования величиной 50 т, возвратно-поступательные перемещения пресс-плиты 7 с различной скоростью, контроль динамики роста давления обеспечивают возможность формирования во фронте действия пресс-плиты спрессованного брикета мусора без образования участков разной плотности. Дополнительно для ускорения формирования спрессованного брикета мусора используют вибрацию с частотой продольных колебаний 15-20 Гц. Когда усилие на прессующей плите 7 при различных скоростях ее подачи достигает стабильных и предельных значений прессования, близких к 50 т, начинают цикл закрытия заполненного мусором сменного контейнера 6, подпрессовывая мусор в него и прикрывая выдвижной шибер 19. После окончания цикла загрузки выдвижной шибер 19 окончательно закрывают. Сменный контейнер 6 отсоединяют от гидравлического пресса 8. После этого установка готова к присоединению следующего сменного контейнера и началу следующего цикла загрузки. Предусмотрена система заполнения и закрытия сменного контейнера 6 как вручную, так и в автоматическом режиме.
В результате, операция мусороперегрузки упрощается за счет возможности минимального использования малотоннажного поставщика мусора - разгрузки без ожиданий и простоев (регулируется количеством установок, не требующих значительных эксплуатационных затрат в сравнении с автотранспортом). Работа установки предусмотрена в индивидуальном режиме, с использованием гидравлических систем управления - без шума и излишней загазованности территории, с возможностью значительного повышения степени уплотнения мусора, расширения возможностей транспортирования.
Таким образом, с применением заявленного изобретения обеспечена возможность расширения арсенала технических средств в мусороперегрузочных установках при повышении показателей уплотнения мусора, технологичности мусороперегрузки, снижении вредного влияния на экологию, снижении стоимости транспортировки мусора.
Заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна», поскольку оно не известно из уровня техники - из уровня техники заявителем не выявлена совокупность признаков, характеризующих заявленное технические решение.
Заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень», поскольку для специалиста оно явным образом не следует из уровня техники - из уровня техники не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного изобретения, и не установлена известность влияния отличительных признаков на заявленный технический результат.
Заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость», поскольку заявленное изобретение может быть использовано в промышленности - коммунальном машиностроении, устройство по заявленному изобретению может быть изготовлено на стандартном оборудовании с использованием известных материалов и деталей.
Источники информации
1. SU 1087423 А, 23.04.1984.
2. RU 2149810 С1, 27.05.2000.
3. RU 2169686 С1, 27.06.2001 (прототип).