ВИНТОВОЙ ПРЕСС ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ
SCREW PRESS FOR COMPACTION OF SOLID WASTES

Изобретение относится к винтовым прессам, используемым для уплотнения твердых отходов для устранения, например, в пакетах или других контейнерах для собирания мусора, т.е. прессам, например, типа, используемого в машинах, которые производятся заявителем, для уплотнения посуды, ножевых изделий и бутылок, выполненных из пластмассы, остатков пищи и напитков, полотенец и салфеток, используемых, например, в ресторанном обслуживании.
Для этой цели из уровня техники известно применение прессов с винтом с формой усеченного конуса, спирали которого имеют диаметр и шаг, которые уменьшаются в направлении к выпускному отверстию. Описание таких прессов приведено, например, в патенте Германии 3429848 и в европейских патентах ЕР 239858, ЕР 790122 и ЕР 1193045. Все прессы известного типа имеют горизонтальное расположение своей оси, так что они занимают значительный объем в плане и должны быть расположены на значительном расстоянии от основания для обеспечения возможности расположения непосредственно под их выпускным отверстием контейнера, достаточно высокого и с достаточно большой емкостью для приема уплотненного материала. Винт прессов опирается на выступающем конце, где он приводится во вращение двигателем, обычно с помощью подшипников, на которые воздействуют большие концентрированные радиальные силы за счет значительного веса и значительной длины указанного винта, когда винт не опирается на материал, подлежащий уплотнению.
Для уменьшения размеров пресса, в частности продольных размеров машины, в которой используется такой пресс, заявителем получена регистрация промышленного образца Италии №257243 от 01.08.2003, в которой винтовой пресс наклонен вверх своим выпускным отверстием, так что его продольная ось образует с нижней горизонтальной поверхностью угол больше 20°, например от 40 до 60°. С помощью этого решения уменьшаются продольные размеры пресса в плане, можно располагать высокие контейнеры большой емкости под его выходным отверстием и уменьшаются напряжения на изгиб винта на опорных подшипниках, за счет чего уменьшается радиальная нагрузка, сконцентрированная на этих подшипниках. С помощью этого решения можно ограничивать размеры уплотнительной машины с винтовым прессом указанного типа на около 1 м по длине и около 650 мм по ширине.
Поскольку необходимо располагать несколько винтовых прессов рядом друг с другом для образования уплотнительной машины, которую можно использовать для сбора сортированных отходов, то размеры такой машины значительно увеличиваются и ограничивают возможность ее расположения в имеющихся пространствах. Задачей изобретения является значительное уменьшение размеров в длину винтового пресса для уплотнительных машин с помощью решения согласно пункту 1 и последующих зависимых пунктов формулы изобретения на основе предложенной ниже идеи. Современные винтовые прессы образованы первоначальной секцией большого диаметра со спиралями с большим шагом, которая соединена по сторонам с загрузочным бункером, и содержат следующую секцию меньшего диаметра с постепенно уменьшающимся шагом, которая имеет примерно ту же длину, что и первая секция, и полностью окружена рифленым внутри телом пресса. Первая секция винта должна перемещать и захватывать материал, свободно подаваемый внутри бункера, и должна подавать его во вторую секцию, которая выполняет его уплотнение. Для решения указанной выше проблемы предлагаемое решение состоит в отделении двух секций винта и расположения их параллельно друг над другом или вокруг друг друга с образованием в целом винта, который больше не имеет длину, равную сумме длин двух секций, а длину, соответствующую длине наиболее длинной из двух секций. С помощью этого решения можно создавать уплотнительные машины с длиной около 650 мм и шириной около 650 мм с обеспечиваемым очевидным преимуществом при необходимости расположения нескольких прессов рядом друг с другом для выполнения сбора сортированных отходов. Это решение имеет также то преимущество, что два винта могут работать с различными скоростями и, в частности, первый винт большого диаметра и с большим шагом может работать со скоростью, которая меньше скорости уплотнительного винта меньшего диаметра, так что указанный первый винт может захватывать медленно и постепенно подаваемый материал, даже когда он толкается вниз с ограниченной силой. Согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения, первый подающий винт имеет только спиральные лопасти и выполнен полым в осевом направлении для обеспечения возможности окружения секции второго, уплотнительного винта, предпочтительно расположенного коаксиально. Согласно одному варианту осуществления, подающий винт расположен сбоку и выше секции уплотнительного винта.
Другие характерные признаки изобретения и вытекающие из них преимущества следуют из приведенного ниже описания некоторых предпочтительных вариантов осуществления, приведенных только в качестве не имеющего ограничительного характера примера, со ссылками на прилагаемые четыре комплекта чертежей, на которых:
Фиг.1 представляет собой разрез в вертикальной плоскости, содержащей оси вращения винтов, двухвинтового пресса, согласно изобретению, на виде сбоку;
Фиг.2 представляет собой пресс, согласно Фиг.1, в вертикальной проекции со стороны приводного конца винта;
Фиг.3 представляет собой вид в перспективе сверху пресса согласно Фиг.1 и 2,;
Фиг.4 представляет собой поперечный разрез набора подшипников, на которые опираются винты, на конце, где они соединены с системой вращательного привода;
Фиг.5 представляет собой частичный разрез пресса согласно варианту осуществления, содержащего два отдельных винта, на виде сбоку;
Фиг.6 представляет собой пресс, согласно Фиг.5, в вертикальной проекции со стороны приводного конца винта;
Фиг.7 представляет собой вид в перспективе сверху пресса согласно Фиг.5 и 6.
Как показано на Фиг.1, 2 и 3, пресс содержит загрузочный бункер 1, дно 101 которого скруглено, при этом центр кривизны расположен на оси 2 вращения цилиндрических винтов, которые установлены в дне бункера и содержат винт 3 большого диаметра со спиралями с большим шагом, который выполнен полым внутри (см. ниже) и охватывает внутри коаксиально расположенный винт 4 с меньшим диаметром и меньшим шагом. Внутренний винт имеет наружный диаметр, который немного меньше диаметра внутренней полости наружного винта 3, и имеет шаг, который, например, в четыре раза меньше шага наружного винта. Понятно, что иллюстрация является конструктивным примером и что можно использовать другие пропорции также в зависимости от специальных требований, связанных с материалом, подлежащим обработке.
Наружный винт 3 является, например, винтом типа с двумя заходами и образован только двумя спиралями 103, 103', которые смещены на 180° друг относительно друга и которые перекрывают половину шага и приварены своими концами к паре круглых и параллельных пластин 203, 203', выполненных с соответствующими осевыми и концентричными отверстиями 303, 303'. Пластина 203, как показано подробно на Фиг.4, входит с возможностью вращения в соответствующее отверстие 5, выполненное в смежной концевой стенке 201 бункера 1, которая на своей наружной стороне имеет прикрепленную к ней с помощью соответствующего фланца 106 буксу 6, которая с помощью радиальных подшипников 7 поддерживает с возможностью вращения втулку 8, которая имеет закрепленную шпонкой на наружном конце шестерню 9 подходящего диаметра и которая имеет выполненный за одно целое с ней на внутреннем конце фланец 108, на котором закреплена указанная концевая пластина 203 большого винта 3. Позицией 10 обозначено любое подходящее кольцевое герметизирующее средство, которое расположено на внутренней стороне подшипника 7 для его защиты.
Шестерня 9 и указанный фланец 108 предназначены для опоры наружного кольца действующих в осевом направлении и в радиальном направлении подшипников 11, 11', на которые опирается с возможностью вращения конец вала 104 внутреннего винта 4, и другой конец этого же вала имеет установленную с помощью шпонки на нем шестерню 12 подходящего диаметра. Шестерни 9 и 12 приводятся во вращение, например, расположенным в центре передаточным блоком 13 двигателя, который закреплен, например, на боковом и нижнем продолжении 401 одной из концевых стенок 201, 301 бункера 1, и медленный вал которого имеет установленные на нем с помощью шпонок шестерни 109, 112, которые с помощью соответствующих цепей 209, 212 передают необходимое вращение на указанные шестерни 9, 12 и на соединенные с ними кинематически части. На Фиг.2 позициями 309 и 312 обозначены натяжные устройства, которые воздействуют на ненатянутые участки указанных цепей. Указанные выше шестерни имеют такие диаметры, что внутренний винт 4 вращается со скоростью, которая подходящим образом больше скорости наружного винта 3.
Направление винтов 3 и 4 является одинаковым и направление их вращения такое, что материал смещается в направлении пластины 203'. Материал, расположенный в бункере 1, смещается и движется к дну с помощью наружного винта 3, так что он захватывается спиралями внутреннего винта 4, который за счет относительного движения двух винтов перемещает материал в направлении осевого отверстия пластины 203' указанного наружного винта. Часть винта 4, которая работает внутри бункера 1, использует внутренний диаметр наружного винта 3 в качестве реактивной камеры для обеспечения возможности выгрузки в осевом направлении и уплотнения отходов, подаваемых указанным наружным винтом 3. Рабочие скорости двух винтов можно просто определять экспериментально также в зависимости от типа материала, подлежащего уплотнению, так что они не указываются здесь конкретно.
Как показано на Фиг.4, в зоне пластины 203 вал 104 внутреннего винта 4 имеет выполненную за одно целое с ним пластину 204, которая своим внутренним краем входит с возможностью частичного вращения в центральное отверстие указанной пластины 203, и предусмотрены кольцевые герметизирующие средства 14 между этой пластиной 204 и смежным фланцем 108 для защиты подшипников 11' и 11.
Внутренний винт 4 имеет одну цилиндрическую спираль с шагом, уменьшающимся в направлении разгрузочного выхода или более просто с постоянным шагом, как показано на чертежах, и имеет длину, обеспечивающую выступание на подходящий участок из центрального отверстия пластины 203' наружного винта 3, и этот выступающий участок работает внутри короткого трубчатого статора 15, выпускное отверстие 115 которого имеет форму «вершины флейты» с наклоном вниз, и этот статор снабжен промежуточным фланцем 215, который закреплен на концевой стенке 301 бункера 1 и часть которого проходит через отверстие, выполненное в этой стенке, и входит с возможностью вращения в центральное отверстие указанной пластины 203' с выходом внутрь бункера 1. Внутренняя боковая поверхность статора 15 выполнена с продольным углубленным и/или возвышающимся рифлением 16, которое необходимо для придания винтом уплотнительному материалу осевой составляющей подачи, и аналогичное рифление (не показано) может быть предусмотрено также внутри бункера 1.
Сжимающее устройство 17 известного типа действует на выпускном отверстии 115 статора 15; описание такого устройства приведено, например, в заявке на патент Италии № ВО2005А-693 на имя заявителя, и оно содействует сжатию и уплотнению материала, выгружаемого с помощью внутреннего винта 3.
Дно бункера 1 может быть снабжено решетчатой зоной 18, которая постоянно очищается спиралями наружного винта 3 и которая соединена с небольшой коробкой 118, закрепленной снаружи указанного бункера и снабженной трубкой 218 для отвода любой жидкости, которая вследствие наличия ступеньки, существующей между указанным дном бункера и самой нижней частью уплотнительного статора 15, скапливается внутри указанного бункера. В качестве альтернативного решения, можно использовать решение, которое описано в заявке на полезную модель Италии № ВО2004-U78 на имя заявителя и в котором предусмотрено отверстие для выпуска жидкостей, расположенное в нижней части стенки 201 бункера, а именно в нижней части фланца 106, и закрытое с подходящим зазором продолжением пластины 203 подающего винта 3, который снабжен скребками для постоянной очистки указанного зазора и указанного отверстия для выпуска жидкости.
Только в качестве не имеющего ограничительного характера примера, как показано на Фиг.1, длина L1 наружного винта 3 может быть в пределах примерно 240 мм, в то время как длина L2 всей системы винтов может составлять примерно 500 мм. Окончательный размер L3 пресса может быть, как показано на Фиг.2, в пределах 650 мм.
Ниже приводится описание варианта осуществления пресса, также образованного двумя цилиндрическими винтами различного диаметра и различного шага, которые вращаются с разными скоростями, и размер длины задан уплотнительным винтом из двух винтов, который имеет большую длину, со ссылками на Фиг.5, 6 и 7. В отличие от предыдущего решения, два винта расположены друг над другом и/или расположены частично вдоль друг друга, но на разной высоте. Имеющий большой диаметр подающий винт 3' аналогичен предыдущему винту с единственным различием, заключающимся в том, что направление прохождения его спиралей противоположно направлению спирали уплотнительного винта, так что при вращении двух винтов в одинаковом направлении подающий винт перемещает материал в направлении, противоположном направлению перемещения с помощью указанного уплотнительного винта. Дно 101' загрузочного бункера 1' частично скруглено вдоль оси подающего винта 3' с любым подходящим внутренним и наружным рифлением (не показано) ниже и вдоль стороны указанной скругленной части, и указанный бункер приблизительно на половине длины своего дна (см. Фиг.7) выполнен с окном 19, в направлении которого указанный винт 3' толкает материал, который подхватывается уплотнительным винтом 4', работающим в нижнем продолжении или нижней части 101'' бункера, которая имеет скругленный профиль с кривизной вдоль оси того же уплотнительного винта 4'. Концевые пластины 203, 203' подающего винта 3' в этом случае не имеют осевых отверстий, как в предыдущем решении, и выполнены за одно целое со ступицами 403, 403', опирающимися на буксы 20, 20', которые соединены с помощью фланцев с наружной стороной концевых стенок 210' и 301' бункера 1', и одна из этих ступиц, которая выступает из соответствующей буксы, имеет соединенную с ней шпонкой шестерню 9, которая, в свою очередь, соединена посредством цепи 209 с соответствующей шестерней 109, установленной с помощью шпонки на оси исполнительного передаточного блока 13' двигателя. Та же стенка бункера, на которую опирается указанная букса 20, имеет буксу 21, на которую опирается с выступанием вал 104' уплотнительного винта 4', который в этом случае также расположен в статоре 15', который с помощью своего фланца 215' закреплен на концевой стенке 301' бункера 1' и который в этом случае также управляется на выпускном отверстии 115' автоматическим сдерживающим и уплотняющим устройством 17'. Вал 104' нижнего винта выступает из буксы 21 и соединен шпонкой непосредственно с медленным выходным валом передаточного блока 13' двигателя. В этом варианте осуществления пресса нет скопления жидкости на дне бункера, поскольку самая нижняя точка самого бункера находится на одной линии с уплотнительным статором 15', который поэтому может выполнять отвод указанной жидкости вместе с уплотненным материалом. При необходимости, может быть предусмотрена ловушка для жидкости в начале нижней части 101'' бункера, которая служит в качестве корпуса для нижнего винта 4' противоположно окну 19, расположенному выше, с образованием в этой нижней части решетчатой зоны 18' (см. Фиг.7) и снаружи этой зоны коробки с отводной трубкой, аналогично позициям 118 и 218 в решении, показанном на Фиг.1. В этом случае также возможно использование для выпуска жидкости варианта осуществления, описание которого приведено в заявке на полезную модель Италии № ВО2004-U78 на имя заявителя, с расположением сливного отверстия в самой нижней части стенки 201' бункера и закрыванием с зазором продолжением пластины 204' уплотнительного винта, при этом эта пластина снабжена скребками для постоянной очистки указанного зазора и указанного сливного отверстия.
Винтовые прессы показаны на чертежах с горизонтальным расположением, однако следует понимать, что они могут быть подходящим образом наклонены своей продольной осью вверх или вниз. Следует также понимать, что описание относится к предпочтительному варианту осуществления изобретения, в котором могут быть выполнены различные изменения и дополнения, в частности конструктивные, например в обоих решениях имеющий больший диаметр подающий винт 3 или 3' может иметь две спирали или только одну спираль, которая выполнена с выступанием за одно целое с одной конвейерной пластиной 203, которая опирается на имеющие подходящие размеры буксы.