Вертикальный пресс для медицинских и бытовых отходов

Полезная модель относится к переработке твердых бытовых отходов, в том числе и медицинских отходов, а именно к устройствам для прессования обеззараженных медицинских отходов или других бытовых отходов, и предназначено для широкого использования в медицинских учреждениях различного профиля.
Известен «Вертикальный пресс для брикетирования твердых бытовых отходов», содержащий установленную на основании прессовую камеру, жестко связанную с основанием вертикальную стойку и силовой гидроцилиндр, оснащенный прессующей плитой на конце штока, при этом пресс дополнительно снабжен второй вертикальной стойкой, соединенной с первой посредством перекладины, причем прессовая камера размещена между вертикальными стойками, выполнена в виде усеченного конуса, сужающегося к основанию пресса, и закреплена на нем с помощью шарнирного соединения, а силовой гидроцилиндр, установленный на перекладине, дополнительно снабжен гидронакачивающим устройством и блоком управления.
Патент РФ на ПМ №89020; МПК B30B 9/30, дата публ. 27.11.2009 г.
Известен «Вертикальный пресс для брикетирования твердых бытовых отходов», содержащий установленную на основании прессовую камеру, размещенную между двумя вертикальными стойками, жестко связанными с основанием и соединенные посредством перекладины, на которой установлен силовой механизм с блоком управления, оснащенный прессующей плитой, при этом прессовая камера выполнена в виде усеченного конуса, сужающегося к основанию пресса, и закреплена на нем с помощью шарнирного соединения, при этом силовой механизм выполнен в виде электрического двигателя, соединенного через червячный редуктор с парой винт-гайка, причем на одном конце винта закреплена прессующая плита, а второй конец винта через кронштейн соединен с направляющей стойкой, закрепленной на перекладине. Патент РФ на ПМ №122946; МПК B30B 9/30, дата публ. 23.12.2012 г.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому в качестве полезной модели техническому решению является «Вертикальный пресс для медицинских отходов», содержащий панель управления прессом, металлический каркас с основанием, боковыми стойками и крышкой, емкость для прессования отходов, при этом на крышке каркаса вертикально закреплены насосная гидростанция и гидравлический цилиндр с поршнем и штоком с прессующей пластиной, закрепленной на ее конце, при этом емкость для прессования отходов выполнена сплошной и неподвижно закреплена на подвижной подставке с четырьмя колесами, два из которых выполнены поворотными, а два других снабжены фиксаторами. При этом основание металлического каркаса снабжено направляющими для колес подвижной подставки, а фронтальная часть каркаса выполнена с дверцами, кроме того насосная гидростанция снабжена гидрораспределителем с функцией гидрозамка для запирания созданного в системе избыточного давления.
Патент РФ на ПМ №143942, МПК: B30B 9/30, дата публ. 10.08.2014 г.
Техническим результатом является повышение кратности объема прессования обеззараженных медицинских отходов путем увеличения гидравлического давления на поршень пресса во время резкого возрастания сопротивления прессуемых медицинских отходов за счет оптимального подбора элементов пресса и их соединения между собой в его гидравлической схеме.
Технический результат достигается тем, что вертикальный пресс для бытовых и медицинских отходов содержит основание пресса и несущий каркас, закрытый наружными стенками. А также панель управления, установленную на передней стенке, расположенные в верхней части несущего каркаса вертикально ориентированный гидравлический цилиндр с поршнем, жестко связанным с рабочим органом пресса. Кроме того насосную гидравлическую станцию, состоящую из гидравлического распределителя, наполнительного бачка и гидравлического насоса. Установленную с возможностью фиксации на основании пресса съемную емкость для загрузки и прессования отходов. При этом в состав пресса введен электрический мотор-редуктор, двигатель которого имеет высокие обороты. Выходной вал электрического мотора-редуктора соединен с входным валом гидравлического насоса. На хвостовой части вала электродвигателя жестко и соосно с валом установлен маховик, служащий накопителем кинетической энергии вращения вала. Причем маховик снабжен крыльчаткой для охлаждения электродвигателя. Хвостовая часть вала электродвигателя вместе с маховиком и крыльчаткой закрыта крышкой с вентиляционными отверстиями для забора охлаждающего воздуха.
Вертикальный пресс для медицинских и бытовых отходов поясняется чертежом - схемой, (поршень пресса находится в верхнем рабочем положении).
Вертикальный пресс для медицинских и бытовых отходов содержит основание 1, несущий каркас 2, наружные стенки 3 (показана только часть передней стенки), панель управления 4, установленная на передней стенке 3, гидравлический цилиндр 5 с поршнем 6, жестко связанным с рабочим органом 7, гидравлический распределитель 8, наполнительный бак 9, заполненный наполовину гидравлической жидкостью (жидкость не показана), гидравлический насос 10 с входным валом 11, соединительные магистрали высокого давления 12, 13, 14, 15 и 16, соединяющие между собой гидравлические узлы пресса, емкость 17 для загрузки и прессования отходов, электрический мотор-редуктор 18 с выходным валом 19 и хвостовой частью 20 вала электрического мотора-редуктора 18, маховик 21, крыльчатку 22 и конфузор 23 (показан схематически), ускоряющий поток охлаждающего воздуха для электрического мотора-редуктора 18.
Устройство в целях безопасности содержит также концевые выключатели (не показаны), отключающие напряжение однофазной сети 220 В при достижении поршнем верхней и нижней «мертвых» точек, а также предохранительный клапан (не показан), сливающий гидрожидкость в наполнительный бак при достижении установленного предельного давления в гидросистеме пресса. Крепление маховика 21 на валу 20 не показано.
Вертикальный пресс для медицинских и бытовых отходов работает следующим образом. Открывают дверцу в нижней части пресса (не показана) и при поднятом в верхнее положение рабочем органе 7 отклоняют емкость 17 на себя до упора под 45°, или выводят ее за пределы пресса. Вкладывают в емкость 17 полиэтиленовый пакет толщиной от 150 до 300 мкм, разглаживают складки и отгибают края за верхние кромки емкости (пакет не показан). Загружают отходы в емкость 17 равномерно так, чтобы они занимали не более 2/3 ее объема (отходы в емкости не показаны). Возвращают загруженную емкость 17 в исходное фиксируемое положение (фиксаторы не показаны), и закрывают дверцу.
Переводят ручку автоматического выключателя на панели управления 4 в положение ВКЛ и на панели управления 4 нажимают кнопку ВНИЗ, при этом в электрическом моторе-редукторе 18 начинают вращаться с высокой скоростью вал 20, приводящий в действие маховик 21, оснащенный крыльчаткой 22, и с более низкой скоростью выходной вал 19, приводящий в действие входной вал 11 гидронасоса 10. При этом гидравлическая жидкость из наполнительного бака 9 поступает через магистраль высокого давления 12 в гидронасос 10, с выхода гидронасоса 10 через магистраль 13 жидкость принудительно поступает в гидрораспределитель 8. Далее жидкость под давлением поступает через магистраль 15 на верхний вход цилиндра 5 (под поршень 6), и поршень 6 с рабочим органом 7 равномерно движется вниз, сжимая массу отходов в емкости 17. По мере равномерного сжатия отходов сопротивление сжатию в какой-то момент резко возрастает, давление жидкости в магистралях 13 и 15 также резко возрастает - об этом свидетельствует возникающий в гидросистеме механический гул, так как давление в магистралях резко приближается к равновесию с давлением на выходе гидронасоса 10 и обороты вала 11 гидронасоса 10 начинают замедляться. Но освобождающаяся в этот момент кинетическая энергия вращения маховика 21, которая раньше никак не проявлялась, поддерживает обороты вала 11 еще некоторое время постоянными, и поршень 6 также продолжает движение вниз еще некоторое время, в течение которого происходит эффективное дожатие массы отходов. Затем поршень прекращает движение вниз в силу наступившего равновесия давлений и в этот момент золотник гидрораспределителя 8 закрывает вход в магистраль 15, автоматически отключается элек. мотор-редуктор 18, а рабочий орган 7 удерживает отходы в сжатом положении до поступления следующей партии обеззараженных отходов.
Для загрузки следующей партии обеззараженных отходов нажимают кнопку ВВЕРХ, при этом включается мотор-редуктор 18, гидрораспределитель 8 открывает магистраль 15, и под давлением направляет гидропоток через магистраль 16 на нижний вход цилиндра 5 (за поршень 6). Поршень 6 вместе с рабочим органом 7 равномерно поднимаются вверх в исходное положение, вытесняя при этом гидрожидкость из-под поршня 6 через магистрали 15 и 14 в наполнительный бак 10. Далее спрессованные отходы не достают из емкости 5, а загружают новую партию поверх спрессованных и проводят повторное прессование. Затем процесс повторяется неоднократно до наполнения емкости спрессованными отходами. После заполнения емкости спрессованными отходами ее отклоняют на себя или выводят в сторону, пакет со спрессованными отходами вынимают из емкости, завязывают и перемещают к месту, откуда отходы вывозятся за пределы больницы. Скопившуюся на дне емкости 5 жидкость сливают в любую другую подходящую емкость, а затем - в систему централизованной канализации. Возвращают емкость в исходное положение и начинают новый цикл прессования. Для экспериментальной проверки решения поставленной задачи и работоспособности заявляемого устройства был изготовлен макет пресса и проведены его испытания.
2
В устройстве использовались элементы: 1. Наполнительный бак 9 - 150×250×25 мм; 2. Гидрораспределитель 8 - тип P40A1; 3. Гидроцилиндр 6 - 630×80×50 мм; 4. Магистрали 12, 13, 14, 15 и 16 - магистральные шланги высокого давления 18" I.D.W.P. 330 BAR (4800 psi); 5. Гидронасос 10- ип НШ-6, обеспечивающий номинальное давление на выходе 16 (160 кгс/см) при условии подключения к нему электродвигателя мощностью 4,3 кВт с номинальной скоростью вращения вала 50 об/с (3000 об/мин); 6. Электрический мотор-редуктор 18, снабженный однофазным коллекторным двигателем переменного тока 220 В, мощность двигателя 1.8 кВт, скорость вращения хвостового вала 20 - 2500 об/мин, скорость вращения выходного вала 19 - 800 об/мин.
Достоинством этого двигателя является то, что он обладает «мягкой» характеристикой - в режиме пуска индуктивное сопротивление обмоток статора ограничивает потребляемый ток и, соответственно, максимальный момент двигателя значением 3-5 раз большим от номинального момента, что позволяет пускать двигатель с маховиком на его валу, не опасаясь перегрева двигателя или его остановки при пуске [Интернет-Википедия-Универсальный коллекторный двигатель, май 2016 г.]; 7. Маховик 21 - выполнен в виде металлического диска с центральным отверстием под вал 20 хвостовой части элек. мотора-редуктора 18. Изготовлен заодно с крыльчаткой 22 методом литья чугуна в форму. Служит для накопления и сохранения кинетической энергии при вращении вала 20. Поперечное сечение маховика имеет размеры: толщина 40 мм, диаметр 180 мм, диаметр центрального отверстия 15 мм. При скорости вращения 2500 об/мин его кинетическая энергия составляет 990 Дж, что равно энергии 990 Вт-с. При скорости вращения 3000 об/мин его энергия составила бы 1430 Дж или 1430 Вт⋅с; 8. Емкость 17 мерная для загрузки и прессования отходов - 2 шт. Выполнены из металла с вертикальными стенками и закрепленной внутри металлической мерной линейкой; 9. Конфузор 23 выполнен из листового металла, рупорная часть установлена под небольшим углом к его оси.
Гидравлическая схема была собрана на верхней части сварной несущей рамы из черного металла, и закрыта наружным кожухом из листового металла. Органы управления макетом пресса были установлены на съемной передней панели кожуха, закрывающей только верхнюю часть рамы.
Собранные в емкость 17 отходы - бумага, картон, текстиль, полимерные материалы, стекло, резина, металл, гипс, эквивалентные по составу медицинским отходам (перевязочный материал, перчатки, одноразовые шприцы, иглы, колющий инвентарь, одноразовые системы для внутривенного вливания, предметные стекла для проведения лабораторных анализов, заборный инструментарий для проведения клинических и биологических анализов крови, диализаторы и т.д.) закладывались в первую мерную емкость объемом 40 л до четверти объема емкости, и замерялся их начальный объем. Затем отходы равномерно увлажнялись водой в количестве 200 мл и пересыпались во вторую мерную емкость для прессования. Прессование проводилось без установки маховика 21. Затем проводилась выдержка отходов в сжатом состоянии в течение 2 мин, подъем поршня 6 вверх и измерения объема спрессованных отходов во второй мерной емкости. После этого поверх прессованного материала загружалась еще одна партия измеренных по объему и увлажненных эквивалентов отходов, и прессовалась в первой мерной емкости вместе с первой спрессованной партией. Снова проводились измерения после прессования. Второй эксперимент состоял в том, что такие же измерения проводились после установки и крепления маховика на валу 20 мотор-редуктора 18.
Проведенные эксперименты показали, что предлагаемая конструкция пресса при оговоренных выше параметрах мотор-редуктора и маховика позволяет:
1. Увеличить гидравлического давления на поршень пресса во время резкого возрастания сопротивления прессуемых медицинских отходов, в результате чего объем отходов уменьшается с 75% по отношению к их первоначальному объему до 80-86 %.
2. Обеспечить равномерное движение поршня вверх и вниз.
Предлагаемая в качестве полезной модели установка позволяет повысить кратность объема прессования обеззараженных медицинских отходов при заданной номинальной мощности мотора-редуктора путем увеличения гидравлического давления на поршень в момент резкого возрастания сопротивления прессуемых отходов, следовательно, повышается эффективность использования подобных установок.