ЛИНИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ИЗНОШЕННЫХ ШИН

Полезная модель относится к области переработки вторичного сырья, конкретнее, к оборудованию для его измельчения, и предназначена для переработки полимерных материалов, преимущественно отходов производства резиносодержащих изделий и т.п., в том числе изношенных, поврежденных или забракованных при производстве автомобильных покрышек для получения материала, пригодного для повторного использования.
Отработавшие свой ресурс резинотехнические изделия составляют значительную долю продуктов человеческой деятельности, загрязняющих окружающую среду. Наиболее остро стоит проблема утилизации изношенных автопокрышек, особенно крупногабаритных, лишь небольшая часть которых подвергается вторичной переработке, в результате чего огромное их количество накапливается на свалках. Множество известных линий переработки покрышек включают многоэтапную длинную технологическую цепочку операций, где на первом этапе получают промежуточный продукт, а затем в несколько стадий данный продукт доводят до состояния необходимого сырья. При этом всякая лишняя операция приводит к удорожанию конечного результата. Получаемое сырье становится нерентабельным.
6
Так, например, известна линия переработки изношенных шин по пат.RU 2140357, МПК В29В 17/00, 17/02, оп. 27.10.99 г. включающая машину для резки покрышек на куски, молотковую дробилку, тонкодисперсный измельчитель, устройства для удаления корда и классификатор для фракционирования кусков резины и крошки.
6
Известна также технологическая линия переработки изношенных шин, включающая борторезательный станок для предварительного удаления из шин бортовых колец, машину для резки шин на куски, молотковую дробилку, тонкодисперсный измельчитель, устройства для удаления корда и классификатор для фракционирования кусков резины и крошки (патент RU 2043924, МПК В29В 17/02, оп. 20.09.95 г.).
Общим недостатком известных технологических линий является невысокая надежность их работы и неэффективная работа оборудования по энергозатратам. К числу недостатков следует также отнести низкое качество конечного продукта - резиновой крошки, в которой присутствуют элементы текстильного и металлического кордов. Кроме того, существенным недостатком таких линий являются высокие энергозатраты, вызываемые значительным тепловыделением при дроблении, что требует, в свою очередь, более интенсивного теплоотвода. Отсутствие предварительного охлаждения приводит к изменению качества получаемой крошки, т.к. в процессе измельчения выделяется значительное количество тепла, которое изменяет ее структуру, а, следовательно, и потребительские свойства.
7
Известна линия переработки изношенных шин, содержащая соединенные транспортными устройствами машину для предварительного измельчения шин, снабженную системами отсоса текстильного корда, машину для получения крупной резиновой крошки и машину для получения тонкодисперсной крошки, между которыми над транспортным устройством установлено магнитное устройство (патент RU 2145541, МПК В29В 17/00, В02С 18/44, оп. 20.02.2000 г.). Система отсоса представляет собой вытяжную систему вентиляции, выполненную в виде последовательно установленных пылевого вентилятора, циклона и фильтра отделения текстильного корда.
Недостатками известной линии является низкая надежность работы и низкое качество товарного продукта.
Известна также линия переработки изношенных шин, содержащая борторезательный станок, механические ножницы, последовательно установленные дробильные вальцы, за которыми последовательно расположен магнитный сепаратор, связанный с вибрационной сеялкой, которая транспортерами связана с дробильными вальцами, и через дополнительный электромагнитный сепаратор последовательно установленные подвесные сепараторы, бункер с вращающимся дном и дополнительные дробильные вальцы, связанные со второй вибрационной сеялкой (двухъярусной), откуда осуществляется непрерывный отсос корда [Сборник научных трудов "Переработка изношенных шин". - М.: ЦНИИТЭ, 1992, с.88-93]. Вибрационная сеялка связана с дополнительной одноярусной вибрационной сеялкой, откуда прошедший через сито материал подается на размольные вальцы, связанные со второй двухъярусной сеялкой, которая через электромагнитные сепараторы соединена с бункером, предназначенным для готовой крошки. Первая двухъярусная вибрационная сеялка через систему электромагнитных сепараторов также соединена с вышеупомянутым бункером.
Недостатком известной линии является то, что вырезка бортовых колец ведет к потере примерно 20% резины, которая не подлежит утилизации. Кроме того, дробление кусков шин на крошку размером менее 0,5 мм имеет случайный характер, так как зубцы дробильных валков имеют весьма большие размеры, что приводит к необходимости многократного повтора процесса дробления и, как следствие, к большим затратам энергии и снижению производительности.
6
Известна также линия переработки изношенных шин, описанная в патенте RU №2091226, МПК В29В 17/00, В29В 17/02, В02С 18/00, В02С 18/06, 27.09.1997 г. Согласно известному изобретению линия содержит соединенные транспортными устройствами машину резки шин, машины предварительного и окончательного измельчения шин, а также установки рассева крошки, магнитный сепаратор, циклон сбора текстильного корда и бункер. Машины окончательного измельчения выполнены в виде трех мельниц тонкодисперсного помола, две из которых установлены последовательно. Первая из мельниц транспортным устройством связана с машиной предварительного измельчения, вторая - с установкой рассева крошки, а третья мельница тонкодисперсного помола установлена параллельно двум первым и соединена транспортным устройством с установкой рассева крошки. Магнитный сепаратор установлен между машиной предварительного измельчения и первой мельницей тонкодисперсного помола.
Недостатками вышеуказанного технического решения являются сложность конструкции линии и ее высокая трудоемкость, особенно в части предварительного измельчения покрышек. Так, для получения кусков шин, пригодных для переработки в машине предварительного измельчения, необходимо производить возврат полученных после резки кусков на вход машины резки более 5 раз, что на 25…30% снижает производительность линии. Система отсоса текстильного корда, включающая симметрично расположенные трубы под подовой решеткой, не обеспечивает отсос текстиля, т.к. в центре машины возникает зона застоя воздуха, а установка вентиляторного колеса на вал ротора не обеспечивает необходимой скорости воздушного потока. Магнитная сепарация полученной крошки не достаточно эффективна, т.к. из-за наличия больших кусков проволоки сепаратор устанавливают достаточно высоко от транспортера, а это не дает возможность отбирать мелкий металлический корд. Другим недостатком известной линии переработки изношенных шин является то, что конструкции мельниц тонкодисперсного помола, выполненных по схеме одностадийного помола с разной скоростью помола, не обеспечивают необходимую дисперсность, а пористая поверхность на ее выходе быстро изнашивается и не обеспечивает измельчения выходящей крошки. Полученная в процессе помола крошка необходимой дисперсности не отбирается, а идет на дальнейшую переработку.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели, т.е. прототипом, является линия переработки изношенных шин, описанная в патенте RU №112089 (заявка №2011124371/05 на полезную модель с приоритетом от 16.06.2011, по которой 11.08.2011 г. принято решение о выдаче патента). Известная линия содержит установленные в технологической последовательности и соединенные между собой транспортными средствами блок предварительной разделки шин, включающий последовательно соединенные машины вытяжки бортового кольца, разделки шин на чипсы и 3-х стадийного резания чипсов, блок магнитной сепарации и дефибрации, выполненный в виде двух магнитных сепараторов и размещенного между ними дефибратора, блок окончательного измельчения, выполненный в виде установленных последовательно и связанных между собой транспортной системой 3-х мельниц тонкодисперсного помола, циклон сбора текстильного корда, установку рассева измельченной крошки и установку рассева-очистки текстильного корда. Каждая мельница блока окончательного измельчения соединена с последующей мельницей транспортной системой через размещенные последовательно циклон, вихревой тепломассообменный аппарат, соединенный с установленным в цепи вентилятором высокого давления, и магнитный сепаратор. Первая из мельниц транспортным устройством связана с блоком магнитной сепарации и дефибрации, а магнитный сепаратор цепи 3-ей мельницы связан с установкой рассева измельченной крошки. Установка рассева-очистки текстильного корда соединена транспортным устройством со всеми циклонами блока окончательного измельчения, а все его мельницы подсоединены к коллектору подачи воздуха.
Недостатком известного технического решения, выбранного за прототип, является то, что при работе машины предварительного измельчения шин, при двухсменной работе, происходит нагрев ножей, в результате чего повышается температура самой крошки, и она поступает на вход мельниц тонкодисперсного помола с температурой выше допустимой для ее последующего дробления. Другой недостаток известной линии заключается в том, что в блоке магнитной сепарации и дефибрации происходит выделение частиц металлокорда из потока резиновой крошки. В процессе дефибрации фракция крошки уменьшается до 8 мм и одновременно образуется пылевидная резиновая крошка с мельчайшими частичками металлокорда, снижающими ее потребительские свойства. Кроме того, в известной линии не производится возврат более крупной крошки для ее повторной переработки до получения товарной крошки. Таким образом, недостатками известной линии переработки резиносодержащих изделий, принятой за прототип, являются выделение больших количеств экологически вредных летучих продуктов из резины, нагревающейся при механическом измельчении, значительные энергозатраты, необходимые для эффективной переработки резиносодержащих изделий, армированных металлом, например, автопокрышек с металлокордом, и получения качественного вторичного сырья - резиновой крошки.
Настоящая полезная модель направлена на исключение вышеперечисленных недостатков, а именно на повышение качества измельчения резинотехнических изделий путем исключения перегрева и улучшения параметров товарной крошки, повышения однородности и дисперсности получаемого измельченного материала, обеспечивающие высокие потребительские свойства порошка резины.
Для решения поставленной задачи в линии переработки изношенных шин, содержащей установленные в технологической последовательности и соединенные между собой транспортными средствами блок предварительной разделки шин, включающий последовательно соединенные машины вытяжки бортового кольца, разделки шин на чипсы и 3-х стадийного резания чипсов, блок магнитной сепарации и дефибрации, выполненный в виде двух магнитных сепараторов, между которыми размещен дефибратор, блок окончательного измельчения, выполненный в виде установленных последовательно трех мельниц тонкодисперсного помола, связанных между собой транспортной системой через размещенные последовательно циклон, вихревой тепломассообменный аппарат, соединенный с вентилятором высокого давления, и магнитный сепаратор, а также установку рассева измельченной крошки, связанную с магнитным сепаратором цепи третьей мельницы, и установку рассева-очистки текстильного корда, с которой соединены транспортным устройством все циклоны блока окончательного измельчения, а все его мельницы подсоединены к коллектору подачи воздуха, согласно заявляемой полезной модели в технологической цепочке между блоками предварительной разделки шин и магнитной сепарации и дефибрации размещено устройство для охлаждения чипсов, между блоком магнитной сепарации и дефибрации и первой мельницей блока окончательного измельчения крошки установлен регулируемый воздушно-водяной вентилятор, а установка рассева измельченной крошки дополнительно соединена транспортным устройством с входом третьей мельницы тонкодисперсного помола.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая полезная модель отличается наличием новых элементов, их взаимным расположением, связями между собой.
Проведенный патентный поиск показал, что в настоящее время неизвестна линия переработки изношенных шин, обладающая такой же совокупностью существенных признаков, как и предлагаемая. Таким образом, заявляемая конструкция соответствует критерию полезной модели "новизна".
Установка между блоками предварительной разделки шин и магнитной сепарации и дефибрации устройства для охлаждения чипсов, между блоком магнитной сепарации и дефибрации и первой мельницей блока окончательного измельчения крошки регулируемого воздушно-водяного вентилятора позволят не допустить перегрева крошки в процессе предварительного измельчения и отделить тонкодисперсные структуры, образующиеся в процессе дефибрации. Снижение перегрева резиновой крошки позволит снизить выделение больших количеств экологически вредных летучих продуктов из резины. Возвращение резиновой крошки, не прошедшей окончательного измельчения до фракции 1-3 мм, в последнюю мельницу тонкодисперсного помола блока окончательного измельчения позволит получить товарную крошку и улучшить ее качество. Все это, в свою очередь, позволит улучшить качество товарной крошки и повысить производительность и эффективность линии переработки изношенных шин.
Вышеизложенное доказывает, что совокупность отличительных от прототипа признаков обеспечивает возможность использования заявляемого технического решения для переработки изношенных, поврежденных или забракованных при изготовлении автомобильных покрышек, отходов производства резиносодержащих изделий для получения материала, пригодного для повторного использования, например в дорожном строительстве, при производстве различных конструктивных, теплоизоляционных и антикоррозионных материалов и т.п., т.е. оно соответствует критерию полезной модели "промышленная применимость".
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором схематично изображена заявляемая линия переработки изношенных шин.
Линия переработки изношенных шин содержит расположенные в технологической последовательности и соединенные между собой транспортными средствами блок I предварительной разделки шин, блок II магнитной сепарации и дефибрации и блок III тонкого окончательного измельчения крошки в товарный продукт.
Блок I предварительной разделки шин включает последовательно соединенные машину 1 вытяжки бортового кольца, машину 2 разделки шин на чипсы и машину 3 трехстадийного резания чипсов.
Блок II содержит два магнитных сепаратора 4 и 5, между которыми размещен дефибратор 6, образующие блок магнитной сепарации и дефибрации. В технологической цепочке блок 1 предварительной разделки шин и блок П магнитной сепарации и дефибрации соединены между собой пневмотранспортером, на котором размещено устройство 7 для охлаждения чипсов, например вентилятор типа ВР3, 15-75.
Блок III окончательного измельчения крошки в товарный продукт выполнен трехстадийным и содержит три мельницы 8, 9 и 10 тонкодисперсного помола, которые установлены последовательно друг за другом и связаны между собой транспортными средствами. В цепь каждой из трех стадий блока III измельчения помимо мельниц 8, 9 и 10 включены последовательно циклон 11, 12 или 13 сбора текстильного корда, вихревой тепломассообменный аппарат 14 15 или 16, связанный с вентилятором высокого давления 17, 18 или 19 и с магнитным сепаратором 20, 21 или 22. В комплект блока III окончательного измельчения крошки в товарный продукт включены установка 23 рассева-очистки текстильного корда и установка 24 рассева измельченной крошки.
Между блоком П магнитной сепарации и дефибрации и первой мельницей 8 блока III окончательного измельчения крошки установлен воздушно-водяной вентилятор 25 с инжекторным устройством для впрыскивания воды и регулятором мощности. Магнитный сепаратор 22 цепи 3-ей мельницы 10 связан с установкой 24 рассева измельченной крошки. Все циклоны 11, 12 и 13 блока III окончательного измельчения соединены транспортной системой с установкой 23 рассева-очистки текстильного корда. Кроме того, все три мельницы 8, 9 и 10 подсоединены к коллектору 26 подачи воздуха.
На одной оси с корпусом каждой из мельниц 8, 9 и 10 установлено отсасывающее вентиляторное колесо 27, 28 и 29 для отвода измельченных частей шин из мельницы.
Линия переработки изношенных шин работает следующим образом. Подлежащие переработке изношенные шины подаются транспортным средством, которое доставляет их в блок I предварительной разделки шин, где в машине 1 происходит вытяжка бортового кольца, а затем в машине 2 - разделка шин на чипсы. После этого резиновые шины, прошедшие две стадии предварительной разделки в чипсы, поступают в машину 3 трехстадийного резания чипсов в крошку блока I, где производится их резание до фракции 12-15 мм. При резании чипсов происходит нагрев режущих ножей, в результате чего нагревается и сама резиновая крошка. Крошка транспортным средством подается в блок II магнитной сепарации и дефибрации, при этом перед подачей в блок П она охлаждается вентилятором 7, установленным между блоком 1 предварительной разделки шин и блоком П магнитной сепарации и дефибрации.
В блоке П магнитной сепарации и дефибрации происходит выделение частиц металлокорда из потока резиновой крошки. В процессе дефибрации фракция крошки уменьшается до 8 мм, но одновременно образуется пылевидная резиновая крошка с мельчайшими частичками металлокорда, которые удаляются вентилятором 25 перед подачей их в первую мельницу 8 тонкодисперсного помола, где происходит дробление крошки в товарную крошку до 30% от входящей крошки, что составляет 8-10 мм.
Процесс измельчения происходит в центробежном поле воздушного потока, создаваемого вентилятором, который поступает через коллектор 26, что позволяет снизить нагрев крошки в процессе измельчения. Измельченная крошка через вентиляторное колесо 27, установленное на одной оси с мельницей 8 тонкодисперсного помола, поступает в циклон 11 и далее в вихревой тепломассообменный аппарат 14, где происходит сепарация крошки от текстильного волокна и тонкодисперсных структур и ее охлаждение за счет воздуха, нагнетаемого вентилятором 17 высокого давления. Тонкодисперсные структуры, отделенные в вихревом тепломассообменном аппарате 14, поступают по транспортной линии на установку 23 рассева - очистки, где происходит очистка текстильного корда от пылевых структур и мелкодисперсной товарной крошки. Крупная крошка с размерами 3-6 мм, охлажденная до температуры окружающей среды, через магнитный сепаратор 20 поступает на вторую стадию измельчения в мельницу 9 тонко дисперсного помола и процесс повторяется. Крошка, прошедшая третью стадию измельчения в мельнице 10, с размерами крошки 1-3 мм через вихревой тепломассообменный аппарат 16, через магнитный сепаратор 22 поступает на установку 24 рассева резиновой крошки.
Резиновая крошка, не прошедшая окончательного измельчения до фракции 1-3 мм, возвращается в мельницу 10 тонкодисперсного помола блока III окончательного измельчения, до тех пор, пока не будет получена товарная крошка.
В результате трехстадийного измельчения, сепарации и охлаждения сохраняется качество товарной крошки размером 1-3 мм, крошка не перегревается, отделяется текстильный корд и мелкодисперсная пыль.
Таким образом, заявляемая линия позволяет повысить эффективность измельчения резинотехнических изделий, в том числе, изношенных шин, путем исключения перегрева и улучшения параметров товарной крошки, повышения однородности и дисперсности получаемого продукта.