СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МАСЛЯНЫХ ФИЛЬТРОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD FOR RECYCLING OIL FILTERS AND APPARATUS FOR IMPLEMENTATION THEREOF

Изобретение относится к области переработки твердых отходов, в частности к переработке масляных фильтров военной и гражданской техники.
На сегодняшний день, согласно статистике, в автомобильной технике, как военного, так и гражданского назначения, по всему миру используется и применяется более чем 500 миллионов единиц (штук) масляных фильтров. И лишь небольшая их часть доходит до заводов по переработке. Фильтры для очистки масла являются отходами твердых производственных материалов, загрязненных нефтяными и минеральными жировыми продуктами (отработанные промасленные фильтры), код по Федеральному классификационному каталогу отходов - 5490300013033. Отработанный масляный фильтр состоит в среднем из 37% металла, 42% бумаги и 21% масла. Данные продукты технических отходов преимущественно попадают прямо на помойку и не поступают на завод для переработки. Необходимо отметить, что утилизация масляных фильтров должна производиться в точном соответствии с экологическими нормами РФ. Хотя отработанное масло могло бы быть использовано в производстве для изготовления асфальта [Вот что происходит с используемыми масляными фильтрами // URL: https://1gai.ru/publ/519582-vot-chto-proishodit-s-ispolzuemymi-maslyanymi-filtrami.html (дата обращения 24.07.2021 г.)].
Внутри отработанного фильтра содержится бумажная сердцевина остатков нагара и продукты износа двигателя, а также остаточные следы нефтепродуктов, фенолформальдегидных смол. Согласно методике определения класса опасности отходов СП 2.1.7.1386-03 их относят к третьему классу опасности [Иванова Ю.Д. Перспективы развития технологии регенерации отработанного масла при утилизации автомобильных масляных фильтров в России / Ю.Д. Иванова, Р.Б. Назырова, А.А. Денисова // Международный студенческий научный вестник, №3, 2018. - С. 1211-1213]. Проблематичность переработки масляных фильтров заключается в сложности их морфологического состава, и поэтому для эффективной утилизации необходимо разделять фильтр на отдельные фракции.
Известен способ переработки масляных фильтров и устройство для его реализации [Патент РФ №2163847, МПК В09В 3/00, опубл. 10.03.2001 г.].
Способ включает зажим с помощью зажимного устройства корпуса масляного фильтра, разрезание корпуса масляного фильтра на кожух и основание, отделение одного от другого, а также отделение от них внутренних элементов масляного фильтра, при этом отделение кожуха масляного фильтра от его основания осуществляют посредством постоянного магнита, а отделение внутренних элементов масляного фильтра от кожуха и основания осуществляют за счет действия силы тяжести.
Устройство для переработки масляных фильтров, содержит по крайней мере одно зажимное устройство, предназначенное для зажима и вращения корпуса масляного фильтра, режущий агрегат, приспособленный для резки корпуса масляного фильтра, в момент вращения масляного фильтра, находящегося в зажимном патроне, приемные устройства для различных частей масляного фильтра. Зажимное устройство расположено на первом вращающемся барабане, установленном на раме, на которой установлен второй вращающийся барабан с расположенными на нем постоянными магнитами, количество которых равно количеству упомянутых зажимных устройств, при этом упомянутые оба барабана установлены на упомянутой раме таким образом, что их оси вращения расположены горизонтально и параллельно друг другу, и на расстоянии, величина которого регулируется в зависимости от высоты разделываемого масляного фильтра, а в нижней части упомянутой рамы в зоне вращения второго барабана установлено съемное устройство, предназначенное для съема кожуха.
Также известно устройство для переработки отработанных масляных фильтров [Патент РФ №2619284, МПК В09В 3/00, опубл. 15.05.2017 г.]. Данное устройство для переработки отработанных масляных фильтров, содержит средство транспортирования, выполненное в виде конвейерной ленты с приводом, установленные на нем зажимное, съемное и приемное приспособления с I горелками на приводах, где i=1…I, I - количество горелок, выполненные с возможностью перемещения в вертикальной плоскости относительно плоскости перемещения конвейерной ленты, а также блок управления, соединенный с приводом соответствующей горелки, который соединен с конвейерной лентой. Данное изобретение принято за прототип.
Недостатком приведенных аналогов и прототипа является низкая степень экологической безопасности ввиду технологических испарений продуктов сгорания (бумага - 70%, отработанное масло - 25%, механические примеси - 5%) [Газарян А.А. Техническое обслуживание автомобилей. М.: Транспорт, 1989. 255 с] при их выжигании из корпуса фильтра в окружающую среду.
Техническим результатом изобретения является повышение степени экологической безопасности процесса переработки масляных фильтров путем принудительного отвода и сбора твердотельных испаряемых продуктов сгорания с параллельным сбором и преобразованием тепловой энергии, выделяемой от процесса переработки, в электрическую с последующим ее накоплением и раздачей источникам потребления.
Технический результат достигается тем, что способ переработки масляных фильтров, основанный на утилизации отработанных фильтрующих элементов, включает в себя зажим фильтра, установку горелки в резьбовое отверстие фильтра, выжигание отработанных фильтрующих элементов и масла и перенос корпуса фильтра в приемное приспособление, при этом в процессе выжигания отработанных фильтрующих элементов и масла производят принудительный отвод и сбор продуктов сгорания, собирают тепловую энергию, выделяемую в процессе переработки, преобразуют ее в электрическую энергию и подают потребителям.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство переработки масляных фильтров содержит средство транспортирования, выполненное в виде конвейерной ленты с приводом, на которой установлены, по меньшей мере, в один ряд зажимные приспособление, а также съемное и приемное приспособления, горелку с первым приводом, выполненную с возможностью перемещения в вертикальной плоскости относительно плоскости перемещения конвейерной ленты, в количестве, равном, количеству рядов на ленте и блок управления, соединенный с приводами горелки и конвейерной ленты, при этом у основания горелки установлен термоэлектрический модуль, при этом горелка снабжена вытяжкой и вторым приводом и выполнена с возможностью перемещения в плоскости, параллельной плоскости перемещения конвейерной ленты, на одном из приводов горелки, между ней и вытяжкой, установлен модуль очистки воздушных потоков, поверх которого установлен кожух, выполненный с возможностью сборки и разборки.
Сущность способа переработки масляных фильтров, заключается в том, что в процессе выжигания отработанных фильтрующих элементов и масла производят принудительный отвод и сбор продуктов сгорания, собирают тепловую энергию, выделяемую в процессе переработки, преобразуют ее в электрическую энергию и подают потребителям.
Сущность устройства переработки масляных фильтров заключается в том, что у основания горелки установлен термоэлектрический модуль, при этом горелка снабжена вытяжкой и вторым приводом и выполнена с возможностью перемещения в плоскости, параллельной плоскости перемещения конвейерной ленты, на одном из приводов горелки, между ней и вытяжкой, установлен модуль очистки воздушных потоков, поверх которого установлен кожух, выполненный с возможностью сборки и разборки.
Сущность изобретения поясняется фигурами 1-3. На фигурах 1-3 обозначены: 1 - средство транспортирования, 2 - привод, 3 - конвейерная лента, 4 - зажимное приспособление, 5 - горелка, 6 - первый привод горелки, 7 -съемное приспособление, 8 - приемное приспособление, 9 - блок управления, 10 - термоэлектрический модуль, 11 - модуль очистки воздушных потоков, 12 - вытяжка, 13 - кожух, 14 - второй привод горелки, 15 - направляющие, 16 - элементы крепления, 17 - съемные элементы кожуха.
Предлагаемый способ переработки масляных фильтров позволяет:
отводить из рабочего места переработки масляных фильтров испаряющиеся продукты горения;
собирать испаряющиеся продукты горения разных фракций от отработанного масляного фильтра при их выжигании;
собирать тепловую энергию в процессе выжигания внутренних элементов отработанного масляного фильтра и преобразовывать ее в электрическую;
накапливать электрическую энергию, полученную путем преобразования тепловой энергии от теплофизических процессов выжигания;
раздавать электроэнергию источникам потребления, как внутренним, так и внешним.
Применение способа
Предлагаемый способ переработки масляных фильтров начинается с осуществления принудительного отвода испаряемых элементов продуктов сгорания, преимущественно углеродосодержащих веществ, с рабочего места их переработки за счет использования вытяжки 12 с кожухом 13, который выполняет функцию защиты от термических и механических воздействий на окружающую среду и рабочий персонал.
В процессе отвода вредных веществ и опасных газов от рабочего места производят сбор элементов продуктов сгорания за счет использования модуля очистки воздушных потоков 11. В частности, в первую очередь модуль очистки воздушных потоков 11 производит сбор частиц испарения с диаметром более 0,1 мм, то есть устраняет крупные загрязняющие элементы. Затем производит сбор частиц испарения с диаметром менее 0,1 мм, то есть устраняет мельчайшие загрязняющие частицы примесей и газов. Как правило, элементами (частицами) испарения в процессе утилизации отработанных масляных фильтров и нефтепродуктов являются диоксиды серы, оксиды углерода и азота, которые по данным работы [URL: https://oblasti-ekologii.ru/ecology/vidy-vozdeistvia-na-prirodnuyu-sredu/pri-pererabotke-i-hranenii-nefti (дата обращения 1.12.2021 г.)] составляют до 98% суммарных выбросов вредных веществ в окружающую среду. Научные исследования и анализ состояния атмосферы показал, что выбросы указанных веществ создает повышенный фон загрязнения окружающей среды [URL: http://www.meteorf.ru/upload/iblockyd94/Obzor_2020_070721.pdf (дата обращения 1.12.2-21 г.)].
При применении данного способа переработки вредные вещества продуктов сгорания элементов масляного фильтра, испаряясь, не попадают и не оседают в окружающей среде, а собираются в строго отведенных местах с целью дальнейшей их утилизации или вторичного использования.
Известно [URL: https://studbooks.net/871914/ekologiva/teplovoe_zagrvaznenie (дата обращения 1.12.2021 г.)], что тепловое загрязнение является причиной создания местной (искусственной) инверсии температур над источником, что приводит к развитию микроциркуляций атмосферы, изменению микроклимата и усложнению механизма переноса загрязнений. Следовательно, учитывая вышеописанную ситуацию, рациональным решением является энергосбережение [UPL: http://energopostachalnvk.com/ru/electricitv/environmental-impact/ (дата обращения 1.12.2021 г.)]. Именно оно в последнее время стало одним из приоритетных направлений при осуществлении утилизации отработанных элементов технических систем, поскольку запасы традиционных источников энергии весьма ограничены.
В данном способе в процессе выжигания элементов отработанных масляных фильтров производится сбор тепловой энергии, выделяемой от указанного процесса, ее преобразование в электроэнергию и сбор с последующей раздачей потребителям за счет использования термоэлектрического модуля 10, что значительно уменьшает степень выбросов тепловой энергии в окружающую среду и решает проблему энергосбережения.
Этим достигается указанный в изобретении технический результат.
Осуществление способа
Способ может быть реализован, например, с помощью устройства, общий вид и структурная схема которого представлены на фигурах 1-3.
Устройство содержит средство транспортирования 1, выполненное в виде конвейерной ленты 3 с приводом 2, на которой установлены, по меньшей мере, в один ряд зажимные приспособления 4, а также съемное 7 и приемное приспособления 8, горелку 5 с двумя приводами 6 и 14, выполненную с возможностью перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскости по направляющим 15 относительно плоскости перемещения конвейерной ленты 3, в количестве, равном, количеству рядов на ленте 3 и блок управления 9, соединенный с приводами горелки 6 и 14 и с конвейерной лентой 3.
Также устройство содержит такие элементы, как термоэлектрический модуль 10, закрепленный у основания горелки 5, которая снабжена вытяжкой 12. При этом на одном из приводов горелки 5, между ней и вытяжкой 12, вмонтирован модуль очистки воздушных потоков 11, поверх которого закреплен кожух 13, выполненный с возможностью сборки и разборки его съемных элементов 17 и элементов крепления 16.
Назначение элементов устройства для переработки масляных фильтров, приведенных на фигурах 1-3, следует из их названия.
Принудительный отвод продуктов сгорания отработанных элементов масляного фильтра осуществляют вытяжкой 12, которая может быть выполнена как радиальный крышный вентилятор ВКРФ, с вмонтированным кожухом 12, который может быть выполнен как гибкая ставка [URL: https://pmormriavent.ru/product/promvshlennve-ventilvatorv/komplektuyushhie/gibkie-vstavkl-dlya-ventilyatorov/ (дата обращения 1.12.2021 г.)].
Сбор продуктов сгорания отработанного масляного фильтра производят с помощью модуля очистки воздушных потоков 11, который может быть выполнен как последовательно соединенные осевой вентилятор Элком ВО 06-300 №5 с дв. 0.37/1500 03.01.001661, фильтр (НЕРА) SCC550HF и высокоточный расходомер воздуха с функцией датчика потока воздуха ЕЕ75. По показаниям указанного расходомера воздуха происходит своевременная замена фильтра (НЕРА) SCC550HF.
Сбор тепловой энергии от процесса выжигания отработанных продуктов масляного фильтра и его элементов, преобразование полученной энергии в электрическую, ее сбор и раздача потребителям осуществляют с помощью термоэлектрического модуля 10, который может быть выполнен как последовательно соединенные универсальный термоэлектрический генератор Б4М и блок аварийного электроснабжения БАРС-6-3.1 с дополнительным накопительным аккумулятором.
Устройство для переработки масляных фильтров, реализующее представленный способ, работает следующим образом.
До момента процесса выжигания горелкой 5 отработанных фильтрующих элементов и масла фильтра проводятся все действия и надстройки, которые детально раскрыты в описательной части прототипа. В частности, проводится:
зажим фильтра на конвейерной ленте 3 с помощью зажимного приспособления 4;
установка горелки 5 в резьбовое отверстие фильтра с последующим выжиганием отработанных элементов и масла;
перенос корпуса фильтра в приемное приспособление 8 с помощью конвейерной ленты 3 и съемного приспособления 7.
В момент начала процесса выжигания горелкой 5 отработанных элементов и масла посредством блока управления 9 включается и начинает свою работу вытяжка 12, которая снабжена кожухом 13.
Вытяжка 12 производит принудительный отвод испаряемых продуктов горения за пределы рабочего места за счет захвата воздушных масс с летучими продуктами горения и перенаправлении их движения. Испаряемые продукты горения различных фракций в процессе их отвода перемещаются через модуль очистки воздушных потоков 11, который осуществляет сбор твердотельных элементов продуктов горения, образовывающихся в процессе выжигания внутренних элементов отработанного масляного фильтра.
Крупноразмерные частицы продуктов горения, за счет работы элементов модуля очистки воздушных потоков 11, оседают на съемной части кожуха 17, которая скреплена с кожухом 13 элементами крепления 16. С течением определенного времени указанные элементы горения накапливаются и производится разбор съемной части кожуха 17 с целью утилизации накопившихся элементов горения крупных фракций или же вторичного применения на производстве.
Мелкоразмерные частицы продуктов горения оседают на элементах модуля очистки воздушных потоков 11 и по истечению определенного времени также утилизируются.
В момент проведения выжигания элементов и масла отработанного фильтра горелкой 5 и принудительного отвода с последующим сбором твердотельных продуктов горения, термоэлектрический модуль 10 производит сбор тепловой энергии от процесса выжигания и ее преобразование в электроэнергию с последующим накоплением. При необходимости производится накопленной электроэнергии потребителям с помощью управляющих команд, поступающих с блока управления 9.
При осуществлении выжигания горелка 5 с помощью второго привода 14, который может быть выполнен как привод вентилятора 236-1308011-В2, и направляющих 15 имеет возможность перемещаться не только в вертикальной, но и в горизонтальной поверхностях относительно конвейерной ленты 3, которая приводится в движения с помощью привода 2.
Управление подготовительными процессами переработки, процессом выжигания отработанных элементов и масла фильтра, последующими действиями по утилизации и процессами, описанными выше, осуществляется посредством работы блока управления 9.
Таким образом, как следует из описания реализации способа переработки масляных фильтров, достигается решение поставленной задачи.