Сепаратор для твердых коммунальных отходов

Сепаратор предназначен для разделения смешанных твердых коммунальных отходов (ТКО) по крупности 50 мм на просеивающих поверхностях, сопровождающегося разбиванием стекла и извлечением боя стекла и иных зольных компонентов в нижний продукт. Сепаратор также может применяться как высокоэффективный грохот для отсеивания фракции -50 мм в других технологических процессах сортировки ТКО.
Известны многочисленные конструкции машин, имеющих в основе технологию грохочения для сортировки твердых коммунальных отходов, в частности валковые грохоты.
В патенте CN 102513289 описан валковый грохот с закрепленными на вращающихся параллельных валках рабочими элементами (дисками). Рабочие элементы имеют форму треугольников со скругленными вершинами. Диски расположены в шахматном порядке, то есть диски последующего валка входят в зазор между дисками предыдущего валка. Установленные в корпусе валки снабжены приводом с цепной передачей и расположены в горизонтальной плоскости. Мелкие фракции просеиваются в нижний продукт через ячейки между дисками.
В патенте US 6371305 описаны различные конструкции валковых грохотов для разделения материалов (твердых отходов), в том числе с составным рабочим элементом. Рабочие элементы образованы двумя геометрически подобными треугольниками с дугообразно выгнутыми сторонами, соприкасающимися друг с другом по торцам, один из которых меньше другого. Таким образом, сформировано выступающее ребро по контуру. В патенте описаны конструкции грохотов с крутым наклоном (около 40°) просеивающей поверхности. Рабочие элементы своими дугообразными ребрами забрасывают попадающий на них материал наверх, при этом крупные предметы, в том числе бутылки, либо скатываются вниз, либо поднимаются наверх и сбрасываются на следующую секцию грохота, а мелкие фракции просеиваются через ячейки между рабочими элементами. Наличие наклонных поверхностей делает процесс разделения более результативным. Однако, как видно из представленных в патенте чертежей, грохот не разбивает бутылки, то есть не способен осуществлять утилизацию стекла с большей эффективностью, осуществляя его отсев в нижний продукт.
В патенте ЕР 2759348 описан сортировочный валковый грохот с рабочими элементами в виде дисков с множеством мелких скругленных зубцов по периметру, которые продвигают просеиваемую массу по наклонной поверхности. Диски расположены на соседних валках в шахматном порядке, между ними образованы ячейки для отделения зерен мелких фракций. Слабо выраженные зубцы на поверхности дисков не приспособлены для разбивания стекла при его перемещении по просеивающей поверхности. Поэтому применение данного грохота для извлечения стекла, содержащегося в ТКО, также нецелесообразно, как описанных выше аналогов.
В качестве прототипа выбран грохот для разделения смешанного вторсырья ОСС Separator [https://www.youtube.com/watch?v=D1hfiqx_1Jk], производитель Bulk Handling Systems BHS, США. Грохот имеет две последовательно установленные наклонные секции с углом наклона около 40 град., размещенные в общем корпусе. Первая секция имеет две зоны. Просеивающая зона сформирована рабочими элементами, составленными из сдвоенных треугольных дисков с дугообразно выгнутыми сторонами. Диски на соседних валках установлены один напротив другого, при этом на одном валке меньшие треугольники расположены с одной стороны, а на соседних - с другой. Таким образом, при положении встречного ориентирования вершин треугольников выступ одного рабочего элемента входит в паз другого с образованием минимального зазора между боковыми поверхностями рабочих элементов. Загрузочная зона сформирована одиночными стальными дисками также треугольными с дугообразно выгнутыми сторонами. В этой зоне диски установлены в два раза чаще, чем в просеивающей зоне. Диски с разделителями между ними установлены на валках, закрепленных на опорной раме, и закрыты общим кожухом. Грохот снабжен приводом с цепной передачей. В отличие от предыдущих аналогов прототип предназначен для переработки отходов с обеспечением разбивания и измельчения стекла. Разрушение стеклянных бутылок осуществляется при прохождении дисков первой (загрузочной) зоны, об острые кромки которых они разбиваются. В этой же зоне осуществляется отсеивание основной массы разбитого стекла. Далее осуществляется интенсивное забрасывание материала дисками вверх второй зоны по наклонной просеивающей поверхности и просеивание мелких фракций в ячейки между дисками. В данной конструкции дугообразные ребра дисков выполняют одновременно функцию толкателей и функцию дезинтеграторов. Разбиение стекла о ребра дисков при забрасывании осколков наверх по достаточно крутой наклонной поверхности - процесс энергетически затратный. Кроме того, велика вероятность заклинивания дисков мелким мусором (например, камушками) при попадании его в зазор между вершинами треугольников.
В основу полезной модели поставлена задача расширения арсенала средств и создания нового сепаратора для твердых коммунальных отходов, при работе которого процесс разделения отходов сопровождается разбиением стекла и извлечением стекла и иных зольных компонентов в нижний продукт. Достигаемый технический результат - повышение эффективности процесса разбивания стекла при одновременном снижении вероятности заклинивания дисков мелким мусором.
Поставленная задача решается изменением конструкции.
Сепаратор для твердых коммунальных отходов имеет наклонную раму с установленной на ней просеивающей поверхностью, которая образована вращающимися валками с насаженными на них дисками и размещенными между ними разделителями. Между дисками и разделителями образованы сортировочные ячейки. Сепаратор также имеет привод с цепной передачей и кожух. От прототипа отличается тем, что диски имеют фрезообразную форму с зубчатыми выступами, равномерно распределенными по периметру в количестве не менее 6 зубьев, зубья имеют треугольную форму с дугообразно срезанной вершиной, при этом одна кромка зуба является радиальной. Диски на валках расположены в шахматном порядке, а привод обеспечивает возможность вращения дисков в сторону от радиальной кромки зубьев. Угол между кромками одного зуба определяется количеством зубьев. При оптимальном количестве зубьев 6 штук угол между кромками зуба составляет 45°, то есть вторая кромка зуба является тангенциальной.
Угол наклона просеивающей поверхности может находиться в пределах 8-12°.
Для того чтобы лучше продемонстрировать отличительные особенности полезной модели, в качестве примера, не имеющего какого-либо ограничительного характера, ниже описан предпочтительный вариант реализации с дисками с шестью зубьями. Пример иллюстрируется чертежами, на которых представлено: Фиг. 1 - общий вид сепаратора с двумя просеивающими поверхностями, Фиг. 2 - диски на валках, Фиг. 3 - просеивающие ячейки - вид сверху.
Сепаратор по своей конструкции является валковым грохотом. На наклонно установленной опорной раме 1 сепаратора закреплена просеивающая поверхность 2, образованная валками 3 с установленными на них в шахматном порядке дисками 4. Сепаратор снабжен приводом с мотор-редукторами 5, по одному на каждую просеивающую поверхность. Валки 3 соединены между собой цепными передачами (на фигурах не показано), позволяющими согласовать их вращение. Скорость вращения регулируется частотными преобразователями. Конструкция закрыта кожухом 6 и имеет загрузочную течку 7. Между дисками установлены разделители 8. Наружные поверхности разделителей 8 и боковые поверхности дисков 4 формируют просеивающие ячейки 9. Просеивающая поверхность устанавливается на опорную конструкцию, являющуюся также приемным бункером для отсеянного продукта. Угол наклона просеивающей поверхности - регулируемый и может составлять от 8 до 12°.
Диски по форме напоминают дисковую фрезу с зубчатыми выступами, распределенными по периметру. Зубья 10 имеют в основе треугольную форму с дугообразно срезанной вершиной. Одна кромка 11 зуба является радиальной. При выполнении диска с шестью зубьями, как показано на Фиг. 2, угол между кромками составляет 45°, то есть вторая кромка 12 зуба является тангенциальной. Высота зуба составляет 25-30% от внешнего радиуса диска.
Сепаратор работает следующим образом. ТКО, загружаемые на просеивающую поверхность, под воздействием вращающихся дисков перемещаются вверх по просеивающей поверхности. Дугообразное переднее ребро зуба, образованное дугой при вершине и тангенциальной кромкой, является толкающим, точнее подбрасывающим, как и выгнутое ребро треугольного диска прототипа. При этом, в отличие от прототипа, диски имеют зубья с острыми (в примере угол -45°) углами. При ударе об эти углы происходит разбивание стекла, находящегося в ТКО. Повышенная интенсивность разбивания также обеспечивается за счет увеличения количества зубьев по отношению к прототипу, если рассматривать вершины треугольного диска прототипа в качестве аналогов зубьев. В прототипе диск имеет три таких "зуба", и в положении, когда один из углов находится внизу, над просеивающей поверхностью вообще нет выступов, только толкающая выпуклая кромка. В заявленном же сепараторе всегда над просеивающей поверхностью находится один или два острых зуба, о которые разбивается стекло. Осколки вместе другими компонентами мелких фракций просеиваются сквозь ячейки в приемный бункер. Форма, размер и сила удара рабочих элементов обеспечивают разбивание хрупкого стекла при минимальном повреждении топливных компонентов, находящихся в ТКО (бумаги, пластиков). Таким образом, достигается максимальное различие в гранулометрическом составе между удаляемыми и целевыми фракциями и обеспечивается эффективное просеивание.
При этом установка дисков в шахматном порядке также увеличивает интенсивность разбивания, поскольку распределяет зубья дисков по поверхности и снижает риск заклинивания дисков мелким частицами, т.к. не образуется узких щелей.
В заявленном сепараторе разбивание стекла происходит по всей длине просеивающей поверхности, в отличие от прототипа, где интенсивное разбивание происходит только в первой зоне, в которой диски расположены достаточно часто.
Таким образом, большее количество выступов на площадь просеивающей поверхности, а соответственно большее количество ударов о разрушающие зубья, обеспечивают большую измельчающую способность.