ЛИНИЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ИЗНОШЕННЫХ ШИН

Полезная модель относится к области переработки вторичного сырья, конкретнее к оборудованию для его измельчения, и предназначена преимущественно для переработки изношенных, поврежденных или забракованных при производстве автомобильных покрышек, отходов производства резиносодержащих изделий и т.п. 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.
Простейшим примером утилизации отходов резинотехнических изделий является их сжигание, которое широко используется особенно применительно к изношенным автопокрышкам. Однако такая утилизация в значительной мере загрязняет окружающую среду.
Переработка резинотехнических изделий и получение из них резиновой крошки известными методами включает в себя, как правило, следующие основные операции: резку изделий на куски, измельчение, отделение армирующих металлических и текстильных элементов от резины, дальнейшее измельчение резиновой крошки и ее сепарацию от мелких остатков армирующих элементов. Для осуществления измельчения применяют резательное оборудование, валковые машины, роторно-ножевые дробилки, мельницы и шрейдеры. Для отделения металлокорда от резины применяют, как правило, магнитные сепараторы.
Известно использование криогенной техники для перевода резины в охрупченное состояние путем охлаждения до температуры стеклования и последующего измельчения, например, из полезной модели RU №9185, МПК B 29 B 17/00 «Установка для переработки покрышек»; из заявки на изобретение RU 93008432, МПК B 29 B 17/00 "Устройство для криогенной переработки полимерного материала"; из заявки RU
93004316, МПК В 29 В 17/00 «Устройство для измельчения изношенных шин»; из заявки RU 92008730, МПК В 29 В 17/00 «Устройство для измельчения материалов при низких температурах»; RU 2001128875, МПК В 29 В 17/00, B 29 K 21:00 «Линия для переработки утильрезины» и др.
Общим недостатком криогенных установок переработки являются большие энергозатраты, связанные с необходимостью достижения и поддержания низких температур в рабочей камере, в том числе и во время механического дробления изделия на фрагменты. Кроме того, проведение всего процесса измельчения резины при низкой температуре требует использования уникальной техники, способной работать в таких условиях, теплоизоляции всего комплекса, изоляции охлажденной крошки от атмосферного воздуха и решения ряда сложных технических проблем.
Известны также установки для измельчения резинотехнических материалов путем их механического разрушения. Так, например, известна линия переработки изношенных покрышек шин по пат. RU 2140357, МПК В 29 В 17/00, 17/02, включающая машину для резки покрышек на куски, молотковую дробилку, тонкодисперсный измельчитель, устройства для удаления корда и классификатор для фракционирования кусков резины и крошки.
Известна технологическая линия переработки изношенных покрышек, включающая борторезательный станок для предварительного удаления из покрышек бортовых колец, машину для резки покрышек на куски, молотковую дробилку, тонкодисперсный измельчитель, устройства для удаления корда и классификатор для фракционирования кусков резины и крошки (патент РФ N 2043924, МПК. В 29 В 17/02).
Недостатком известных технологических линий является невысокая надежность ее работы и неэффективная работа оборудования по энергозатратам, обусловленные использованием в линии молотковой дробилки, предъявляющей высокие требования к режимам подачи материала. Кроме того, к числу существенных недостатков следует отнести низкое качество конечного продукта - резиновой крошки, в которой присутствуют элементы текстильного и металлического кордов, многоступенчатость переработки и большой разброс по получаемым фракциям.
Известна линия переработки изношенных шин, содержащая соединенные транспортными устройствами машину для предварительного измельчения шин, снабженные 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 В 29 В 17/00, В 02 С 18/44). 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 утилизации изношенных шин по патенту RU 2172243, МПК В 29 В 17/00, содержащая соединенные транспортными устройствами машину для измельчения шин, снабженные системами отсоса текстильного корда машину для получения крупной резиновой крошки и машину для получения тонкодисперсной крошки, между которыми над транспортным устройством установлено магнитное устройство. Линия дополнительно снабжена машиной для радиальной разделки шин и дополнительной машиной для выделения металлической части бортового кольца. Последние связаны транспортными устройствами с машиной для измельчения шин. Линия снабжена дополнительным магнитным устройством, установленным над транспортным устройством после машины для получения тонкодисперсной крошки. Линия снабжена дополнительными установками для отделения текстильного корда, установленными после магнитных сепараторов. Система отсоса текстильного корда выполнена в виде принудительной приточно-вытяжной системы вентиляции.
Общим недостатком механических методов переработки резиносодержащих изделий является выделение больших количеств экологически вредных летучих продуктов из резины, нагревающейся при механическом измельчении. Кроме того, механические методы характеризуются значительными энергозатратами и не позволяют эффективно перерабатывать резиносодержащие изделия, армированные металлом, например, автопокрышки с металлокордом, и получать качественное вторичное сырье - резиновую крошку.
7
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели, т.е. прототипом, является установка для дезинтеграции материалов, описанная в патенте RU №44581, МПК В 29 В 17/00, В 02 С 19/18, 19/22, 2005 г. Согласно известной полезной модели установка снабжена системой предварительной подготовки обрабатываемого материала, системой принудительной подачи обрабатываемого материала, вентиляторной системой охлаждения рабочей зоны и обрабатывающего инструмента и системой отвода и сепарации продуктов дезинтеграции. Установка содержит также соединенный с приводом обрабатывающий инструмент ударного действия, воздействие которого на обрабатываемый материал организовано в виде ударно-волнового
воздействия с высокой, в т.ч. ультразвуковой, частотой. Система предварительной подготовки обрабатываемого материала выполнена в виде фильеры, установленной на неподвижной опоре, представляющей собой столик, форма и профиль которого выбраны из условия организации его боковыми гранями волн разгрузки. Система принудительной подачи обрабатываемого материала выполнена в виде совокупности вращающихся валков, подающих обрабатываемый материал на фильеру, выходное отверстие которой расположено с минимальным зазором относительно обрабатывающего инструмента. Система отвода и сепарации продуктов дезинтеграции содержит вентилятор, охладитель и магнитный сепаратор.
Недостатком известной установки является то, что конструкция режущего инструмента ударного действия с совокупностью рабочих частей, не имеющих воздушных зазоров между собой, не позволяет повысить дисперсность перерабатываемого материала, что снижает эффективность переработки материала. Кроме того, система предварительной подготовки материала к измельчению, выполненная в виде фильеры, не позволяет повысить его однородность, а наличие только вентиляторной системы охлаждения не обеспечивает достаточного притока воздуха к рабочей зоне и обрабатывающему инструменту, что отрицательно сказывается на производительности переработки, приводит к ухудшению условий охлаждения инструменту, к снижению его стойкости.
Настоящая полезная модель направлена на исключение вышеперечисленных недостатков, а именно на повышение эффективности измельчения резинотехнических изделий путем улучшения охлаждения инструмента, позволяющего повысить производительность обработки, и повышения однородности и дисперсности получаемого измельченного материала.
Для решения поставленной задачи в линии измельчения материалов, преимущественно изношенных шин, содержащей расположенные в технологической последовательности систему предварительной подготовки материала, механизм принудительной подачи его в зону измельчения, опорный стол, дезинтегратор с горизонтально установленным в нем цилиндрическим рабочим инструментом и вентиляционную систему охлаждения инструмента и эвакуации продуктов измельчения, имеющую эвакуационные воздуховоды, вентилятор и магнитный сепаратор, согласно заявляемой полезной модели линия дополнительно снабжена классификатором, установленным в технологической цепочке после дезинтегратора и выполненным в виде наклонного сетчатого фильтра.
Другими отличиями заявляемой линии является то, что рабочая поверхность опорного стола расположена в горизонтальной плоскости, совпадающей с осью рабочего инструмента дезинтегратора, а обращенная к инструменту нижняя часть стола выполнена эквидистантной инструменту с радиусом, превышающим радиус инструмента на 2-5 мм, и имеет в вертикальной плоскости форму дуги, ограниченной углом 45-90°, причем в упомянутой эквидистантной части стола по всей его ширине выполнены горизонтальные каналы для воздуха.
Дополнительные отличия предлагаемой полезной модели от прототипа заключаются в том, что система предварительной подготовки материала содержит установленные последовательно конвейер, станок для радиальной разрезки материала и механизм расправления разрезанных частей в ленту, а механизм принудительной подачи материала в зону измельчения выполнен в виде расположенных последовательно в горизонтальной плоскости, по меньшей мере, двух нижних и двух верхних ведущих валков, причем верхние валки имеют возможность вертикального перемещения, при этом рабочая поверхность всех валков выполнена рифленой.
Следующие отличия заявляемой конструкции заключаются в том, что инструмент дезинтегратора выполнен в виде набора дисковых фрез, установленных соосно, с воздушным зазором между ними, рабочая часть каждой из которых имеет рифленую поверхность, при этом рифли каждой фрезы расположены относительно рифлей соседних фрез в шахматном порядке, а режущая кромка каждой рифли имеет чечевичную форму.
Кроме того, линия снабжена дополнительным приточным воздуховодом, соединяющим зону измельчения с атмосферой и оснащена съемным бункером, установленным в нижней части классификатора.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая полезная модель отличается наличием новых элементов, их взаимным расположением, связями между собой и формой выполнения элементов.
Проведенный патентный поиск показал, что в настоящее время неизвестна линия измельчения материалов, преимущественно изношенных шин, обладающая такой же совокупностью существенных признаков, что и предлагаемая. Таким образом, заявляемая конструкция соответствует критерию полезной модели "новизна".
Выполнение системы предварительной подготовки материала в виде установленных последовательно конвейера, станка для радиальной разрезки материала и механизма расправления разрезанных частей в ленту, и снабжение линии классификатором, установленным
в технологической цепочке после дезинтегратора и выполненным в виде наклонного сетчатого фильтра, позволят осуществить перед измельчением разрезку и расправление разрезанных частей в ленту, разделение измельченных частей по крупности в классификаторе и удаление крошек материала, выходящих за пределы требуемой крупности, которые оседают в съемном бункере, установленном в нижней части классификатора, что позволит, в свою очередь, повысить однородность получаемой резиновой крошки. Снабжение заявляемой линии измельчения материала дополнительным приточным воздуховодом, соединяющим верхнюю и нижнюю зоны измельчения с атмосферой, выполнение инструмента дезинтегратора в виде набора дисковых фрез, имеющих рифленую рабочую поверхность и установленных с воздушным зазором между ними, и выполнение нижней части опорного стола эквидистантно инструменту позволят обеспечить дополнительный приток воздуха по воздуховоду, позволяющий подавать на переработку большее количество материала в единицу времени, что повлечет за собой увеличение производительности линии переработки материала, повышение дисперсности получаемой резиновой крошки. Расположение рифлей каждой фрезы рабочего инструмента дезинтегратора относительно рифлей соседних фрез в шахматном порядке позволит уменьшить нагрузки, приходящиеся на привод инструмента за счет снижения динамического удара, что повысит стойкость инструмента, а значит эффективность работы линии измельчения. Выполнение режущей кромки инструмента чечевичной формы подобрано эмпирическим путем и позволяет осуществлять более равномерное измельчение материала, что повышает его однородность. Кроме того, выполнение рабочей части дисковых фрез рифленой улучшает условия охлаждения инструмента, не допуская его осмаливания от резинотехнического изделия в результате воздействия высоких температур, возникающих в зоне измельчения, что, в конечном счете, повысит производительность работы инструмента. Выполнение нижней части стола эквидистантной инструменту с радиусом, превышающим радиус инструмента на 2-5 мм, и в форме дуги, ограниченной углом 45-90°, обеспечивает оптимальные условия притока воздуха к инструменту, а значит и его охлаждения. При выходе за указанные пределы количество пропускаемого воздуха снижается. Установка верхних валков с возможностью вертикального перемещения позволяет осуществлять регулировку зазора между соответствующим нижним и верхним валками, уменьшая его по ходу перемещения материала, что позволит обеспечить надежное закрепление измельчаемого материла. Таким образом, все вышеперечисленные вместе взятые отличительные
от прототипа признаки позволят повысить, в конечном счете, эффективность измельчения материала, в т.ч. изношенных автомобильных покрышек.
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 чертежами, где на:
- фиг.1 изображена схематично линия для измельчения материала;
- фиг.2 - вид А на фиг.1 (опорный стол с дезинтегратором).
Конструктивное исполнение заявляемой полезной модели рассмотрим на конкретном примере.
Заявляемая линия измельчения материалов, предназначенная преимущественно для переработки изношенных шин, содержит расположенные в технологической последовательности систему 1 предварительной подготовки материала, механизм 2 принудительной подачи его в зону измельчения, опорный стол 3, дезинтегратор 4 (Политехнический словарь, изд. «Советская энциклопедия», М., 1980, с.140) с горизонтально установленным в нем цилиндрическим рабочим инструментом 5, классификатор 6 (Политехнический словарь, изд. «Советская энциклопедия», М., 1980, с.223) и вентиляционную систему охлаждения инструмента и эвакуации продуктов измельчения.
Система предварительной подготовки материала к обработке содержит установленные последовательно и соединенные транспортным средством, например конвейером 7, станок 8 для радиальной разрезки шин, например борторезательный станок (см. например, пат. RU 2051034, В 29 В 17/00; RU 2044649, В 29 В 17/00; US 3701296, B 23 B 5/14; DE 2629115, B 29 H 19/02 и др.) и механизм 9 расправления разрезанных частей в ленту (см. например. Политехнический словарь, изд.. «Советская энциклопедия», М., 1980, с.414).
Механизм 2 принудительной подачи подлежащего переработке материала в зону измельчения выполнен в виде, по меньшей мере, двух неподвижных нижних 10 валков, установленных последовательно в горизонтальной плоскости, и расположенных
оппозитно им, как минимум, двух верхних 11 ведущих валков, имеющих возможность вертикального перемещения, например подпружиненных пружинами 12. Такое конструктивное выполнение механизма 2 принудительной подачи позволяет обеспечить регулируемый зазор между соответствующими верхним и нижним валками, уменьшающийся по ходу перемещения материала в сторону зоны измельчения. Все валки 10 и 11 имеют рифленую рабочую поверхность.
Опорный стол 3 имеет рабочую поверхность, расположенную в горизонтальной плоскости, совпадающей с осью рабочего инструмента 5 дезинтегратора 4. Обращенная к инструменту 5 нижняя часть опорного стола 3 выполнена эквидистантно инструменту, имеет в вертикальной плоскости форму дуги, ограниченную центральным углом α=45-90° с радиусом "R", превышающим радиус "r" инструмента на 2-5 мм. В упомянутой нижней части опорного стола 3, по всей его ширине, выполнены горизонтальные каналы 13, предназначенные для прохода воздуха.
Рабочий инструмент 5 дезинтегратора 4 выполнен в виде набора дисковых фрез, имеющих рифленую рабочую поверхность и установленных с воздушным зазором между ними. Рабочая часть каждой дисковой фрезы имеет рифленую поверхность. Рифли каждой фрезы рабочего инструмента дезинтегратора расположены относительно рифлей соседних фрез в шахматном порядке и имеют чечевичную форму режущей кромки.
Классификатор 6 выполнен в виде наклонного к воздушному потоку сетчатого фильтра, в нижней части которого установлен съемный бункер 14.
Вентиляционная система охлаждения инструмента и эвакуации продуктов измельчения выполнена в виде принудительной приточно-вытяжной системы, содержащей эвакуационные воздуховоды 15, связывающие вентилятор 16, классификатор 6 и магнитный сепаратор 17 (Политехнический словарь, изд.»Советская энциклопедия», М., 1980, с.471), фильтры 18 отделения выделенных компонентов переработанных шин и бункеры 19 для сбора металлических отходов и измельченной резиновой крошки (дезинтеграта). Зона измельчения (дезинтегратора 4) снабжена дополнительным приточным воздуховодом 20, сообщающим верхнюю и нижнюю части зоны с атмосферой.
Линия измельчения изношенных шин работает следующим образом. Подлежащие переработке изношенные шины погрузчиком (на чертеже не показан) укладываются на конвейер 7, подающий их в станок 8 для радиальной разрезки, где происходит разделение шины вместе с металлокордом на куски в виде полос, поступающих далее
в механизм 9, где они расправляются в ленту. Выпрямленные полосы подаются в регулируемый зазор между верхними 11 и нижними 10 валками механизма 2 принудительной подачи материала, который предварительно настраивается на определенную величину за счет перемещения верхних 11 валков в вертикальной плоскости, причем указанный зазор уменьшается по ходу перемещения материала к зоне измельчения, в результате чего происходит стабильный зажим полосы шины между валками. Разрезанные полосы подхватываются рифлеными рабочими поверхностями валков 10 и 11 и поступают далее на опорный стол 3 и в дезинтегратор 4. Проходя через дезинтегратор, полосы шины измельчаются дисковыми фрезами 5 вместе с металлокордом в крошку и подхватываются потоком воздуха, создаваемым вентилятором 16 и поступающим через дополнительный приточный воздуховод 20, соединенный с атмосферой. Увлекаемая разрежением, создаваемым вентилятором 16, смесь воздуха с продуктами измельчения шины (резины), проходя через эвакуационный воздуховод 15, поступает в классификатор 6, где происходит фракционирование резины и крошки по крупности, при этом крупные куски отделяются, осыпаясь под действием собственного веса с наклонного сетчатого фильтра в съемный бункер 14. Далее смесь воздуха и резиновой крошки поступает в магнитный сепаратор 17, в котором происходит выделение частиц металлокорда из потока мелкодисперсной резиновой крошки с последующей подачей их в раздельные бункера 19.
Заявляемая линия позволяет повысить эффективность измельчения резинотехнических изделий, в том числе изношенных шин, позволяет перерабатывать шину полностью, включая как протекторную часть, так и бортовину. Линия имеет высокую производительность за счет улучшения охлаждения рабочего инструмента и рабочей зоны измельчения.