УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ ИЗ ПРОДУКТОВ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ИЗНОШЕННЫХ ШИН

Полезная модель относиться к области переработки резинотехнических отходов, главным образом изношенных шин, и предназначена для решения проблемы отделения частиц измельченного металлического корда от смеси текстильного волокна и измельченной резины, образующихся в процессе переработки изношенных (амортизованных) автомобильных шин путем их механического измельчения.
Одним из основных и наиболее ценных компонентов продуктов переработки изношенных шин, является измельченная резина, которую можно повторно возвращать в хозяйственный оборот, добавляя, например, как инертный наполнитель в резиновые или асфальтовые смеси. Измельченную резину можно также модифицировать с целью получения или активного наполнителя, или дисперсных вулканизуемых композиций (ДВК), или готовить на ее основе резинобитумные мастики и др. материалы. В любом случае качество измельченной резины во многом определяется уровнем содержанием остаточного измельченного кордного металла.
Уровень техники
При механическом способе переработки изношенных автомобильных шин, например с использованием, на стадии тонкого измельчения, измельчителей роторного и/или валкового типа, продукт измельчения представляет собой, как правило, агломерированную рыхлую массу, образованную измельченной резиной с частицами размером до 5 мм, остатками кордной проволоки с длиной до 50 мм, распушенным и войлокообразным текстильным кордом с длиной волокон до 25 мм, удерживающими частицы измельченной резины. Такая смесь очень плохо поддается разделению на отдельные компоненты, пригодные для последующей переработки.
Известно устройство для магнитной сепарации продуктов металлосодержащих материалов [Гиберов З.Г. Механическое оборудование заводов пластических масс. М.: Машиностроение, 1977, с.336], которое включает:
- каркас, на котором установлены
- лотковый питатель,
- вращающийся барабан, в котором установлена
- неподвижная магнитная система (магнитное поле создается электромагнитом).
В зоне магнитного поля все ферромагнитные включения, притягиваясь к наружной поверхности барабана, проходят вместе с ним до нижней границы магнитного поля, пройдя которую, указанные частицы, под действием сил тяжести отделяются от барабана и отводятся в специальный бункер. Очищенный же от ферромагнитных включений материал поступает в другой бункер. Данное устройство отделения ферромагнитных включений применяется для дисперсных сыпучих смесей, и поэтому он малопригоден для отделения ферромагнитных включений из смеси продуктов измельчения изношенных шин, которая, как уже было отмечено выше, содержит агломераты, образованные спутанными остатками металлического и текстильного корда, удерживающими измельченную резину.
Известен магнитный сепаратор подвесного типа [Сапожников М.Я., Дроздов Н.Е. Справочник по оборудованию заводов строительных материалов, Стройиздат, 1970,113-114.], включающий:
- каркас;
- лотковый питатель, установленный на каркасе с возможностью совершения им колебательных движений;
- средство транспортирования разделяемой смеси в зону действия магнитного поля и удаления ферромагнитного материала из зоны разделения смеси, выполненное в виде барабана из неферромагнитного материала, с установленной внутри него неподвижной магнитной системой;
- средство придания лотковому питателю колебаний (колебатель).
К недостаткам данного сепаратора следует также отнести значительный унос с ферромагнитным материалом измельченной резины.
Известен электромагнитный сепаратор барабанного типа [Патент РФ №2027515, МПК В 03 С 1/14, опубл. 1995], используемый в литейном, кузнечном и металлургическом производствах для очистки металлического абразива (дроби) от песка, окалины и др. Для отделения ферромагнитных частиц из продуктов переработки изношенных шин, представляющих собой агломерированную смесь измельченных металла, резины и волокна текстильного корда данный сепаратор так же мало пригоден, по причине низкого выхода измельченной резины как целевого продукта, за счет ее уноса в агломератах, образованных измельченным металлическим и текстильным кордом. Кроме того, металл, загрязненный резиной труднее утилизировать.
Известно устройство [патент РФ №2225261, опубл. 2004-03-10, бюл. №7], предназначенное для отделения ферромагнитных включений из продуктов измельчения изношенных шин, в т.ч. автомобильных, выбранное в качестве прототипа, включающее:
- каркас, на котором на виброопорах под углом 0°÷10° к горизонту установлен
- лоток с возможностью совершения им колебательных движений с частотой 10÷50 Гц и амплитудой 0,5÷5 мм,
- средство придания лотку колебательных движений,
- средство регулирования толщины слоя разделяемой смеси, выполненное в виде системы поперечных перегородок, разделяющих лоток на секции, с регулируемым зазором между перегородками и поверхностью лотка, уменьшающимся в направлении от зоны подачи разделяемой смеси на лоток к зоне отделения ферромагнитных частиц,
- средство извлечения и удаления ферромагнитных включений из разделяемой смеси выполненное в виде ленточного транспортера со смонтированной внутри него неподвижной магнитной системой, установленное сверху над концом лотка так, что направление движения ленты транспортера перпендикулярно направлению движения по лотку разделяемой смеси.
К недостаткам данного устройства следует отнести недостаточно высокую степень чистоты получаемой резиновой крошки, разделения металло- и текстильного корда, а также достаточно высокий уровень уноса резиновой крошки с металлокордом.
Задача, решаемая полезной моделью
Задачей полезной модели является повышение качества отделения ферромагнитных включений от резинотекстильной смеси и, соответственно, повышение выхода измельченной резины за счет снижения ее уноса с ферромагнитными включениями.
Сущность полезной модели
Общие с прототипом существенные признаки.
Устройство включает (фиг.1):
- каркас (1), на котором на виброопорах (2) под углом 0°÷10° к горизонту установлен
- лоток (3) с возможностью совершения им колебательных движений с частотой 10÷50 Гц и амплитудой 0,5÷5 мм,
- средство придания лотку колебательных движений (4),
- средство регулирования толщины слоя разделяемой смеси, выполненное в виде системы поперечных перегородок (5) и установленное с возможностью регулирования как расстояния между соседними перегородками, так и величины зазора между перегородками и поверхностью лотка, причем, зазор уменьшается в направлении движения материала по лотку,
- средство извлечения и удаления ферромагнитных включений из разделяемой смеси выполненное в виде ленточного транспортера (6) со смонтированной внутри него неподвижной магнитной системой (7), установленное сверху над концом лотка так, что направление движения ленты транспортера перпендикулярно направлению движения по лотку разделяемой смеси (фиг.2).
Общие отличительные существенные признаки
Для достижения поставленной цели, заявляемое устройство включает поперечные перегородки, выполненные в виде игольчатых гребенок (фиг.3), установленных с возможностью совершения ими возвратно-поступательных перемещений в направлении перпендикулярном направлению движения потока разделяемой смеси, таким образом, что две смежные гребенки перемещаются во взаимно-противоположных направлениях.
Частные отличительные существенные признаки
-1
Игольчатые гребенки могут быть установлены с возможностью совершения или возвратно-поступательных движений с амплитудой 0,5÷2 h и частотой 1÷5 с.
В частности, система поперечных перегородок может быть выполнена в виде 3-х гребенок, установленных так, что расстояние между первой по ходу движения смеси и второй гребенками составляет 0,3÷0,8 h, а между второй и третьей - 0,2÷0,5 h, причем промежутки между иглами на первой гребенке составляют 0,8÷1,4 h, на второй - 0,3÷0,5 h и на третьей - 0,2÷0,5 h, а величины зазоров между концами игл и поверхностью вибролотка (гребнями волн): первой гребенки - 0,5÷0,9 h, второй - 0,3÷0,5 h и третьей - 0,1÷0,3 h.
Для повышения степени разделения смеси рабочая поверхность вибролотка может быть выполнена «волнообразной» (профилированной) с направлением «волны» перпендикулярно движению разделяемой смеси, глубиной «волны» 0,5÷1 h и расстоянием между вершинами «волн» - 0,7÷1 h.
Описание работы устройства
Разделяемую смесь подают на лоток вручную, либо транспортером (ленточным или шнековым) при непрерывном технологическом процессе, либо сепаратор может быть оснащен средством питания разделяемой смесью, выполненным, например, в виде бункера-питателя, загружаемого вручную или с помощью транспортера.
Под действие колебаний лотка с частотой 10÷50 Гц и амплитудой 0,5÷5 мм разделяемая смесь продвигается по вибролотку и при этом распределяется по всей его ширине ровным слоем.
Смесь, продвигаясь по лотку, разрыхляется за счет вибрации - соударений между собой, а также с поверхностью вибролотка. Дойдя до первой гребенки смесь дополнительно начинает разрыхляться как в промежутке между игольчатыми гребенками, совершающими возвратно-поступательные перемещения относительно друг друга, так и в зазоре между концами иголок и поверхностью вибролотка,. Кроме того, при использовании профилированной поверхности вибролотка, материал смеси дополнительно разделяется по толщине слоя, причем на поверхность «всплывает» именно значительная часть измельченного металлокорда, как более крупного по размерам материала, а резиновая крошка «оседает» в канавках вибролотка.
Дойдя до конца лотка смесь ровным потоком под действием силы тяжести падает в сборную емкость (8). В этот момент из падающей смеси магнитной системой (7), установленной над концом лотка, противотоком извлекаются ферромагнитные включения, которые притягиваются к ленте транспортера, за которой установлена магнитная система, и уносятся лентой за пределы действия магнитной системы, где под действием силы тяжести ферромагнитные частицы отрываются от ленты транспортера и падают в специальную сборную емкость (9).
В качестве источника колебаний (4) могут быть использованы:
- храповые колеса (зубцы которого отдавливают упругую пластинку, соединенную с лотком);
- кулачки;
- зубчатые колеса;
- электромагниты;
- шкивы с эксцентрично сидящими грузами.
Перечень фигур чертежей
Фиг.1. Главный вид: каркас с вибролотком, гребенками, колебателем и магнитной системой.
Фиг.2. Вид вибролотка с магнитной системой с места выгрузки смеси с вибролотка.
Фиг.3. Вид игольчатой гребенки и профиля вибролотка.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели
Для проведения опыта берут 15 кг агломерированной (после пролежки) смеси с максимальным размером агломерата h~5 см и загружают в бункер-питатель, установленный в начале вибролотка. Ширина выгрузочного щелевого отверстия вибролотка составляет также ~5 см.
Ленточный транспортер со смонтированной внутри него магнитной системой с коэрцитивной силой 239,5 кА/м устанавливают у конца вибролотка на расстоянии ~15 см от третьей перегородки, так, что он нависает над поверхностью вибролотка на высоте ~2 см. Скорость движения ленты транспортера составляет ~1 м/с.
Агломерированную смесь пропускают через сепаратор при угле наклона вибролотка к горизонту ∞=7°. Колебатель настраивают на частоту колебаний 30 Гц и амплитуду 5 мм.
На расстоянии ~20 см от щели бункера-питателя (10) поперек движения разделяемой смеси устанавливают первую игольчатую гребенку с зазором ~3 см от поверхности вибролотка и с промежутками между иглами 3 см.
Дальше, на расстоянии также ~2 см от первой перегородки, устанавливают вторую аналогичную игольчатую гребенку с зазором ~2 см от поверхности вибролотка и с промежутками между иглами 2 см., и затем, на расстоянии 2 см от второй - третью игольчатую гребенку с зазором относительно вибролотка 1 см и с промежутками между иглами 2 см.
Амплитуда возвратно-поступательных перемещений гребенок - 4 см.
В результате разделения также получают ~12,75 кг резинотекстильной смеси, содержащей 0,1% ферромагнитных включений и ~2,25 кг ферромагнитных включений, загрязненных текстильным волокном и резиной. Время разделения смеси - 92 сек.
Содержание ферромагнитных включений в полученной после разделения резинотекстильной смеси определяют следующим образом.
Навеску резинотекстильной смеси массой около 100 г, взвешенную на технических весах с погрешностью ±0,01 г, рассыпают тонким равномерным слоем по плите из органического стекла. Затем на расстоянии не более 1 см от поверхности смеси проводят несколько раз подковообразным магнитом до полного извлечения ферромагнитных включений из резинотекстильной смеси. Притянувшиеся к магниту частицы металла собирают без потерь и взвешивают на технических весах с погрешностью ±0,01 г.
Массовую долю ферромагнитных включений определяют по формуле:
2
1
G=Q*100/Q
где: G - массовая доля ферромагнитных включений в резинотекстильной смеси, %;
1
Q - навеска резинотекстильной смеси;
2
Q - масса частиц ферромагнитных включений, извлеченных магнитом, г.
Разработанные способ и устройство при габаритных размерах устройства 700*1300*1600 мм и энергопотреблении 0,24 кВт, обеспечивают производительность до 600 кг/час по исходной смеси при содержании металла в конечном продукте не более 0,1 мас.%.