МОБИЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОТХОДОВ

Полезная модель относится к области уничтожения отходов, именно, к мобильным установкам для переработки твердых бытовых и технологических отходов, преимущественно, отходов, содержащих целлюлозу, полимерные и резиносодержащие материалы, а также некоторые виды тонкостенных металлсодержащих изделий путем их механического дробления непосредственно в местах сбора отходов для последующего использования, например, при изготовлении строительных материалов.
Известны стационарные мусороперерабатывающие заводы для уничтожения твердых бытовых и технологических отходов путем их предварительной сортировки и последующего сжигания. При этом образуются собственные вредные газообразные и шлаковидные отходы с неконтролируемым составом, которые требуют захоронения (см. Фрош Р.А., Галлопулос Н.Э. Стратегия промышленного производства., ж. «В мире науки», №11, 1989 г., с.86).
Недостатком таких систем является их высокая стоимость, достигающая нескольких млн. долларов США, и экологическая несовместимость с сельскохозяйственными и жилыми объектами по вредным выбросам при многолетней сжигании отходов, содержащих токсичные продукты окисления.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является стационарная установка для переработки твердых бытовых и технологических отходов, содержащая средства для их сортировки и механического дробления. Известная установка снабжена средствами для вторичной переработки отходов в используемое далее технологическое сырье (см. заявку на изобретение РФ №2003101297, МПК 7 В 09 В 3\00, БИПМ №19, 2004 г. - прототип).
Недостатками известной установки являются ее сложность и сравнительно высокий уровень эксплуатационных затрат на переработку отходов. Известная система должна быть размещена в достаточно большом производственном помещении, снабженном системами тепло и водоснабжения, электроснабжения и вентиляции, а также средствами доставки, сортировки и складирования отходов.
Это не позволяет перерабатывать и утилизировать отходы непосредственно в местах их сбора, в том числе, в крупных торговых центрах, на вокзалах, ярмарках и др.
Решаемой задачей является создание эффективной, простой, экологически чистой и промышленно применимой мобильной установки для переработки твердых бытовых и технологических отходов, преимущественно, отходов, содержащих целлюлозу, полимерные и резиносодержащие материалы, а также некоторые виды тонкостенных металлсодержащих изделий путем их механического дробления непосредственно в местах сбора отходов для их последующей реализации или переработки в целевой продукт.
Указанная задача решается тем, что в установке для переработки твердых бытовых и технологических отходов, содержащей средства для их сортировки и механического дробления, согласно полезной модели, установка выполнена на базе самоходного или транспортируемого модуля, включающего, по крайней мере, один блок механического дробления отходов, снабженный независимым электроприводом и выполненный в виде двух роторных узлов с параллельными осями, размещенных между отбойными ножами и снабженных режущими элементами, выполненными в виде фрез и\или плоских ножей, установленных на каждом из двух роторных узлов, причем направление их вращения выполнено встречным по отношению к входу блока механического дробления.
Кроме того, роторные узлы блока механического дробления могут быть связаны клиноременной или цепной передачей с отдельными приводными электродвигателями, шкивы которых выполнены с возможностью ступенчатого изменения скорости вращения роторных узлов блока механического дробления установки в диапазоне 1000-4000 об\мин.
Кроме того, направляющие элементы входа блока механического дробления могут быть выполнены в виде цилиндрических патрубков для подачи отходов в форме бутылок или в виде короба прямоугольного сечения для крупногабаритных отходов типа упаковочной тары или автомобильных шин.
Кроме того, установка может содержать средства паровой или жидкостной очистки отходов до и\или после блока механического дробления, а также пресс для компактирования переработанных отходов.
Кроме того, модуль транспортного средства установки может быть выполнен на базе шасси грузового автомобиля, автомобильного прицепа или железнодорожного грузового вагона.
Такое выполнение установки для переработки твердых бытовых и технологических отходов позволяет решить поставленную задачу создания простой, экологически чистой и промышленно применимой мобильной установки для переработки отходов, содержащих целлюлозу, полимерные и резиносодержащие материалы, а также некоторые виды тонкостенных металлсодержащих изделий непосредственно в местах сбора отходов.
На фиг.1 представлен общий вид установки на базе прицепа легкового автомобиля, а на фиг.2 - схема основных узлов установки.
Конкретный вариант реализации транспортируемого модуля установки для переработки твердых бытовых и технологических отходов на прицепе легкового автомобиля (фиг.1) содержит силовую раму 1, укрепленную на днище прицепа 2. Блок механического дробления отходов включает два роторных узла 3, 4 с параллельными осями. Указанные узлы размещены между отбойными ножами 5 и снабжены режущими элементами, выполненными, преимущественно, в виде дисковых фрез на узле 3 и в виде плоских ножей на узле 4. При этом ряд дисковых фрез закреплен по оси вала узла 3, а режущие плоские ножи на узле 4 установлены параллельно оси его вращения.
Модуль установки снабжен двумя приводными асинхронными электродвигателями 6, соединенными через блок управления 7 и кабель 8 с внешним источником питания (не показан). Передача мощности от электродвигателей 6 на роторные узлы 3, 4 осуществляется элементами 7, 8 клиноременной передачи, обеспечивая различную угловую скорость узлов 3, 4. При этом роторный узел 3, оснащенный фрезами, имеет преимущественно скорость 3000 об\мин, а роторный узел 4, оснащенный плоскими ножами - 1500 об\мин.
Отношение указанных угловых скоростей роторных узлов 3, 4, равное двум, по опыту применения является оптимальным. Тем не менее, отношение угловых скоростей роторных узлов 3, 4 возможно также в пределах 3-1,5, которое обеспечивает, во-первых, эффект увлечения фрагментов отходов в зазор между роторными узлами и, во-вторых, их более эффективное дробление.
Для обеспечения указанных угловых скоростей шкивы узла 3 и электродвигателя 6 клиноременной передачи 9 имеют равные диаметры, а шкив узла 4 передачи 10 имеет диаметр, вдвое превышающий диаметр шкива электродвигателя 6. Эффективное механическое дробление отходов осуществляется при встречном направлении вращения узлов 3, 4 по отношению к направляющему устройству 11 на входе блока механического дробления. Позицией 12 обозначен компонент перерабатываемых отходов в виде полиэтиленовой бутыли.
Роторные узлы 3, 4 блока механического дробления могут иметь многоступенчатые шкивы для изменения их скорости вращения в диапазоне 1000-4000 об\мин в зависимости от вида отходов и требуемых режимов их переработки. Аналогичное изменение скоростей вращения узлов 3, 4 можно достигнуть при наличии многоступенчатых шкивов на валах электродвигателей 6.
Направляющие элементы устройства 11 на входе блока механического дробления могут быть выполнены в виде цилиндрических патрубков для подачи отходов в форме бутылок 12, как это показано на фиг.1, или в виде короба прямоугольного сечения для крупногабаритных отходов типа упаковочной тары или автомобильных шин. В нижней части блока механического дробления размещена, по крайней мере, одна решетка 13 для сепарации дробленых отходов, ниже которой установлен лоток 14 для транспортировки переработанных отходов в емкость 15. Позицией 16 обозначены измельченные отходы, находящиеся в емкости 15, а позицией 17 - прицепное устройство тележки прицепа 2. На фиг.2 позицией 18 обозначен маховик, закрепленный на валу роторного узда 3 с режущими фрезами.
1
2
Основные размерные соотношения узлов блока механического дробления показаны на схеме фиг.2. Зазор А между роторными узлами 3, 4 должен находиться в пределах от одного до нескольких мм. Расстояние В между роторными узлами 3 и 4 определяется их диаметрами d, d.
При дроблении пластиковых бутылок ПЭТ, алюминиевых банок и тому подобных отходов диаметр обоих роторных узлов выбран 180 мм, при этом расстояние В составит около 185 мм. Расстояние С между отбойными ножами 5 целесообразно выбирать меньше диаметра роторных узлов, а сами ножи 5 располагать симметрично по обе стороны от роторных узлов 3, 4. Зазор между ножами 5 и узлами 3, 4 может составлять 1-2 мм.
Расстояние D между плоскостью расположения роторных узлов 3, 4 и сепарирующей решеткой 13, размер отверстий в решетке 13, расстояние Е до электродвигателей 6, расстояние F между ними, а также размер L приемного патрубка на входе блока дробления следует выбирать из технологических соображений с учетом технического задания и типа перерабатываемых отходов.
Для бесперебойного вывода измельченных отходов из блока дробления в емкость 15 решетка 13 и лоток 14 могут быть снабжены вибраторами. Кроме того, в специальных случаях, по требованию заказчика, установка может содержать средства паровой или жидкостной очистки отходов до и\или после блока механического дробления, а также пресс для компактирования переработанных отходов.
Длина роторных узлов 3, 4, в зависимости от необходимой производительности, может находиться в пределах 300-1000 мм, а их диаметр может достигать 400 мм. Мощность электродвигателей 6 привода узлов установки может варьироваться в пределах от единиц до десятков кВт. Для описываемого варианта эта мощность составляет 7-12 кВт. Масса каждого из роторных узлов при этом составляет 40-80 кг, а масса маховика 18 - около 90 кг.
Дисковые фрезы, установленные на роторном узле 3, в конкретном варианте реализации установки могут иметь толщину 25 мм, длину зуба 50 мм, шаг 25 мм, установленных вдоль вала в шахматном порядке. На роторном узле 4 закреплены 8 ножей высотой 50 мм. Они осуществляют захват и прижим элементов отходов к фрезам первого вала. Маховик 18 позволяет уменьшить удельную потребную мощность на привод установки.
Силовая рама 1 установки выполнена из профильной углеродистой стали и при перевозке крепится к днищу прицепа 2. Установка может быть при необходимости установлена на территории производственного помещения вблизи поставщика отходов.
Мобильная установка для переработки бытовых и технологических отходов работает следующим образом.
Установку транспортируют на прицепе 2 непосредственно к месту сбора отходов, содержащих полимерные и резиносодержащие материалы, а также некоторые виды тонкостенных металлсодержащих изделий.
Такими точками могут быть фабрики и заводы по переработке пластмасс, вокзалы, супермаркеты и др. С помощью кабеля 8 и пульта 7 установку, находящуюся на прицепе 2 или снятую с него, подключают к внешнему источнику напряжения необходимой мощности и напряжения. Один или два оператора подают заранее складированные пластмассовые бутылки или иные классифицированные отходы на вход 11 установки.
Передача мощности от электродвигателей 6 на роторные узлы 3, 4 осуществляется элементами 7, 8 клиноременной передачи, обеспечивая различную угловую скорость узлов 3, 4, при этом роторный узел 3, оснащенный фрезами, имеет преимущественно скорость 3000 об\мин, а роторный узел 4, оснащенный плоскими ножами - 1500 об\мин.
Указанное отношение угловых скоростей роторных узлов 3, 4 обеспечивает, во-первых, эффект увлечения фрагментов отходов в зазор между роторными узлами и, во-вторых, их более эффективное дробление. Эффективное механическое дробление отходов осуществляется при встречном направлении вращения узлов 3, 4 по отношению к направляющему устройству 11 на входе блока механического дробления отходов в виде полиэтиленовых бутылей. Подача, зажим и дробление отходов происходит уже в первые моменты встречи режущих кромок фрез и ножей узлов 3 и 4 с частями отходов.
Для крупногабаритных отходов типа упаковочной тары или автомобильных шин приемное устройство имеет прямоугольное сечение по их габаритам.
Решетка 13 сепарирует фрагменты дробленых отходов, а лоток 14 транспортирует переработанные отходы в емкость 15 за счет виброгравитационного воздействия на частицы отходов. При необходимости, для отходов до и\или после их переработки можно осуществлять обеззараживающую мойку.
Предложенная установка позволяет обеспечить эффективную переработку самых различных твердых бытовых и технологических отходов, в том числе, отходов, содержащих целлюлозу, полимерные и резиносодержащие материалы, а также некоторые виды тонкостенных металлсодержащих изделий путем высококачественного механического дробления непосредственно в местах сбора отходов для их последующей реализации или переработки в целевой продукт.