УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ ТЕКСТИЛЬНЫХ ОТХОДОВ
DEVICE FOR RECYCLING TEXTILE WASTES

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к устройствам для разъединения и регенерации отходов плоских текстильных материалов (лоскута ткани, трикотажа, нетканых полотен) из шерстяного волокна и его смеси с химическими волокнами с целью повторного их использования в качестве волокнистого сырья при производстве текстильных изделий.
Известна однобарабанная щипальная машина ТР-800 (Чехия), предназначенная для разрыхления шерстяных и смешанных тканей, вязаных и войлочных обрезков, а также обрезков материала, изготовленного из химических волокон [Кахраманов Ф.Р. Новые технологии регенерации отходов текстильного производства и способы получения пряжи из них [Текст] / Ф.Р.Кахраманов, В.Д.Фролов. - Иваново: ИГТА, 2005. - 292 с.], содержащая питающий транспортер с парой рифленых питающих валиков, разрыхляющий барабан с зубчатой гарнитурой, крыльчатый валик, сбрасывающий неразработанный материал на питающий транспортер для повторной обработки, пару сетчатых барабанов и выводящий транспортер.
За прототип принято устройство для регенерации текстильных отходов [Пат. 2099449 Российская Федерация, МПК D01G 11/00. Устройство для разволокнения лоскута [Текст] / Фролов В.Д., Сапрыкин Д.Н., Кабанов С.М., Туманов В.А., Ларионова М.Д.; заявитель и патентообладатель: Фролов В.Д., Сапрыкин Д.Н., Кабанов С.М., Туманов В.А., Ларионова М.Д. - №95120547/12; заявл. 01.12.1995; опубл. 20.12.1997. - 2 с., ил.], содержащее узел питания с вытяжным прибором, состоящим из двух пар валиков, обтянутых пильчатой гарнитурой, транспортером и подающими валиками, узел рыхления.
Недостатком известных конструкций является то, что разволокнение отходов осуществляется с постоянной скоростью и силовым воздействием на массу материала без учета вида материала, плотности перерабатываемой массы и заполнения рабочей камеры. В итоге интенсивность разрыхления, т.е. механическое усилие на единицу массы материала (или на единичное волокно), нестабильна и не учитывает механические свойства волокон разных видов, что приводит к неоднородному разволокнению отходов плоских текстильных материалов и повреждениям дорогостоящего волокнистого материала.
Техническим результатом изобретения является повышение выхода волокна в процессе разволокнения, интенсификация разработки лоскута с учетом плотности и вида материала и исключение значительного укорочения волокон в процессе регенерации.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для регенерации текстильных отходов, содержащем узел питания с вытяжным прибором, состоящим из валиков, обтянутых пильчатой гарнитурой, транспортером и подающими валиками, узел рыхления согласно изобретению, количество валиков, обтянутых пильчатой гарнитурой, соответствует двум парам, узел рыхления представляет собой пустотелый паропроводящий вал с расположенными на нем по винтовой линии лопастями с регулируемым углом поворота и паровыми форсунками, размещенный внутри коаксиальной по отношению к нему цилиндрической рабочей камеры, расположенной под регулируемым углом к горизонтали и снабженной системой автоматического регулирования температуры и влажности воздуха, парогенератор с регулируемой подачей пара, очисткой и возвратом отработанного конденсата, состоящий из бачка со средством для дозированной подачи воды и соединенного с ним парообразующего резервуара с электронагревателем, и отводящий транспортер, а узел внешней деформации состоит из установленной с возможностью реверсивного вращения секции рабочей камеры с гибкими внутренними зубчатыми пластинами и устройства автоматического регулирования относительной скорости лопастного вала и зубчатых пластин и угла наклона оси рабочей камеры с двумя датчиками регистрации наполнения камеры, вида и степени разрыхленности материала на входе и выходе рабочей камеры. Причем устройство автоматического регулирования относительной скорости лопастного вала и зубчатых пластин содержит управляемый по частоте оборотов и направлению вращения электропривод подвижной секции рабочей камеры и лопастного вала. Устройство автоматического регулирования угла наклона оси рабочей камеры выполнено в виде шарнирной винтовой опоры с управляемым реверсивным электроприводом.
Устройство автоматического регулирования наполнения рабочей камеры и степени разрыхленности материала содержит на входе и выходе рабочей камеры лазерные фотометрические датчики, управляющие работой электропривода лопастного вала, подвижной секции рабочей камеры и шарнирной винтовой опоры рабочей камеры.
На фиг.1 представлена технологическая схема заявляемого устройства для регенерации текстильных отходов; на фиг.2 показан поперечный вид узла внешней деформации; на фиг.3 - его боковая проекция.
Устройство для регенерации текстильных отходов состоит из узла питания, узла рыхления, узла внешней деформации, парогенератора и отводящего транспортера. Узел питания содержит подающий транспортер 1 с уплотняющим валиком и расположенный за ним по ходу продукта вытяжной прибор 2, состоящий из двух пар расположенных друг над другом валиков, обтянутых пильчатой гарнитурой. Узел рыхления состоит из пустотелого лопастного вала 3, представляющего собой трубу с расположенными на ней по винтовой линии лопастями 4, установленными с возможностью регулирования угла поворота лопасти относительно плоскости вращения.
Лопастной вал 3 связан с двигателем 5, имеющим регулируемую частоту вращения, через клиноременную передачу 6 со шкивами 7 и 8.
Лопастной вал 3 расположен внутри коаксиальной по отношению к нему цилиндрической рабочей камеры 9, к которой жестко прикреплен двигатель 5.
Внутренний канал лопастного вала 3 с помощью трубопровода подсоединен к парогенератору, состоящему из бачка 10 со средством для дозированной подачи воды из водопровода и парообразующего резервуара 11 с электронагревателем. Внутри рабочей камеры 9 на лопастном валу 3 устроены паровые форсунки 12. В нижней части рабочей камеры 9 имеется устройство 13 для слива, очистки и возврата конденсата.
Узел внешней деформации состоит из секции 14 рабочей камеры 9, установленной с возможностью реверсивного вращения. Секция 14 опирается через подшипники 15 на неподвижную поверхность рабочей камеры 9. На внутренней поверхности секции 14 с возможностью регулирования угла относительно оси закреплены гибкие зубчатые пластины 16, направленные по радиусу внутрь рабочей камеры 9. Привод секции 14 включает в себя реверсивный электродвигатель 17 (фиг.2) с клиноременной передачей 18 со шкивами 19 и 20 и зубчатой передачей с шестернями 27 и 22. Зубчатые пластины 16 через приваренные к ним шпильки 23 с гайками 24 (фиг.3) и серьги 25 с двумя отверстиями крепятся к внутренней поверхности секции 14, причем одна шпилька вставлена в отверстие, а другая - в фигурный направляющий паз 26 в поверхности секции 14 с возможностью поворота зубчатой пластины 16 на угол α=0÷25°.
Рабочая камера 9 вместе с лопастным валом 3 устанавливается под углом β к горизонтали с возможностью его регулирования при повороте всей конструкции. С этой целью в нижней части устройства на неподвижной опорной поверхности (полу) смонтирован реверсивный электродвигатель 27, соединенный с шарнирной винтовой опорой 28 рабочей камеры 9 через клиноременную передачу 29 со шкивами 30 и 31 и червячную пару с червяком 32, находящемся на одном валу со шкивом 31, и с червячной шестерней 33, жестко посаженной на втулку шарнирной винтовой опоры.
В верхней части рабочей камеры 9 у входа и выхода материала смонтированы лазерные фотометрические датчики 34 регистрации наполнения камеры, вида и степени разрыхленности материала, а также датчики 35 системы автоматического регулирования температуры и влажности воздуха, которые входят в автоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУТП).
В нижней части устройства на выходе из рабочей камеры 9 установлен отводящий ленточный транспортер 36.
Устройство работает следующим образом. Плоский текстильный материал после разрезания на мелкие фрагменты и ориентирования в непрерывный поток на резальной машине по транспортеру 1 (фиг.1) поступает в вытяжной прибор 2, где за счет разности скоростей вытяжных пар происходит силовое воздействие зубьев валиков на элемент волокнистой структуры (лоскута ткани, трикотажа или нетканого полотна) и ослабление связей между нитями и волокнами. За счет небольшой вытяжки в пределах от 2 до 2,5 происходят продольная ориентация высвобождаемых нитей и волокон и их растаскивание между зубьями гарнитур первой и второй пар валиков. Это приводит к ослаблению элементов текстильной структуры и к уменьшению их объемного веса. Затем предварительно разволокненный в узле питания материал поступает в узел рыхления.
Для дезинфекции, уменьшения сцепляемости волокон шерсти, улучшения качества разволокненной массы материал подвергается воздействию водяного пара. Пар образуется в резервуаре 11 парогенератора, подается через трубопровод в пустотелый лопастной вал 3 и распределяется по рабочей камере 9 с помощью паровых форсунок 12, расположенных по всей длине лопастного вала 3. В целях экономии вода накапливается в бачке 10 со средством для ее дозированной подачи, туда же подается конденсированная из отработанного пара вода через устройство 13 для слива, очистки и возврата конденсата, установленное в нижней части рабочей камеры 9. При необходимости в бачок 10 подается эмульсия или дезинфицирующий раствор.
Пар образуется в резервуаре 11 за счет нагрева воды электронагревателем, температура которого, а следовательно, и интенсивность парообразования регулируются общей АСУТП. Эта система, используя датчики 35 системы автоматического регулирования температуры и влажности воздуха, поддерживает в рабочей камере 9 постоянную температуру 25-27°С при относительной влажности 65-70%.
Разволокнение материала происходит за счет совместного действия узла рыхления и узла внешней деформации. С одной стороны на материал воздействуют лопасти 4 вала 3, который вращается двигателем 5 с регулируемой частотой оборотов. Скорость двигателя 5 зависит от заполнения камеры и степени разрыхленности материала. Команда на изменение частоты вращения лопастного вала 3, а также скорости подачи материала транспортером 7, формируется управляющей программой в центральном микропроцессоре АСУТП в зависимости от сигнала, передаваемого лазерным фотометрическим датчиком 34 регистрации наполнения камеры, вида и степени разрыхленности материала на входе в рабочую камеру 9. Расположение лопастей 4 по винтовой линии и их поворот относительно плоскости вращения позволяют ему работать подобно шнеку, перемещая материал к выходу из рабочей камеры 9. При ударе лопастей 4 по ослабленным в вытяжном приборе 2 фрагментам волокнистых структур происходят дальнейшее разволокнение и разрыхление материала. Положение лопастей 4 и их форма определяют эффективность деформации и скорость перемещения материала вдоль лопастного вала 5.
С другой стороны, вращение секции 14 рабочей камеры 9 обеспечивает равномерное распределение разволокняемого материала по сечению рабочей камеры 9 и вдоль ее оси, что способствует равномерной эффективной деформации разволокняемого материала. Кроме этого, деформация фрагментов разволокняемого материала интенсифицируется при увеличении относительной скорости между лопастями 4 вала 3 и гибкими зубчатыми пластинами 16 и ослабевает при уменьшении этой скорости. Если лопастной вал 3 и секция 14 вращаются в одну сторону, то деформация уменьшается, если в противоположные стороны - деформация возрастает. Привод секции 14 осуществляется реверсивным электродвигателем 17, направление и частота вращения которого определяются управляющей программой в зависимости от плотности материала и заполнения рабочей камеры 9, которые регистрируются лазерными фотометрическими датчиками 34 регистрации наполнения камеры, вида и степени разрыхленности материала.
Для повышения эффективности разволокнения рабочие кромки зубчатой пластины 16 подвижной секции 14 имеют зубчатые выступы, сама пластина изготовлена из гибкого материала.
Во время работы за счет деформации зубчатой пластины 16 в ней возникают волнообразные колебания, которые способствуют постепенно нарастающему деформационному воздействию на материал и более эффективному его разволокнению. Интенсивность этих колебаний определяется величиной разводки λ между зубчатыми пластинами 16 и лопастями 4. На скорость движения материала вдоль рабочей камеры 9 и интенсивность его обработки влияет угол α поворота зубчатой пластины 16 относительно оси рабочей камеры 9 (фиг.3), который может изменяться в пределах 0÷25° за счет поворота зубчатой пластины 16 вокруг одной из шпилек 23 и перемещения другой шпильки вдоль фигурного направляющего паза 26. Положение зубчатой пластины 16 фиксируется серьгой 25 при затяжке гаек 24.
Лопастной вал 3 расположен под углом β к горизонтальной плоскости, поэтому легкие частицы материала движутся вдоль вала быстрее тяжелых.
Те, в свою очередь, в результате задержки подвергаются более длительному воздействию пара и механической деформации между зубчатыми пластинами 16 и лопастями 4 и доводятся до необходимой степени разволокнения. Величина угла β в зависимости от наполнения рабочей камеры 9, вида отходов, их физико-механических свойств находится в пределах 0÷10°, что и определяет время задержки крупных фрагментов и степень их разволокнения. Наклон рабочей камеры 9 регулируется автоматически поворотом втулки шарнирной винтовой опоры 28 за счет вращения реверсивного электродвигателя 27, связанного с ней через ременную и червячную передачи. Направление вращения и число оборотов двигателя определяются управляющей программой АСУТП в зависимости от показаний лазерных фотометрических датчиков 34 регистрации наполнения камеры, вида и степени разрыхленности материала.
Обработанный материал выходит из рабочей камеры 9 через выводящий патрубок и в виде непрерывного слоя укладывается на отводящий ленточный транспортер 36, который подает его к следующей машине.
Таким образом, последовательно расположенные узлы питания, рыхления и внешней деформации обеспечивают постепенно нарастающее механическое воздействие на разволокняемые структуры, что совместно с действием водяного пара и эмульгаторов сохраняет целостность волокон, а система автоматического управления технологическим процессом на базе современных информационных технологий позволяет оптимизировать процесс разволокнения и получить максимально возможное качество регенерированного волокна.