УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ РЕЗИНЫ ИЗ АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН Российский патент 2000 года по МПК B29B17/00 B29B17/02 

Изобретение относится к области переработки автомобильных шин, в том числе шин, армированных металлическими элементами, и может быть использовано для выделения и измельчения резины в основном из изношенных шин.

Изобретение также может быть использовано для разделения и измельчения компонентов резинокордых изделий.

Известно устройство /1/ Белоцерковский А.М. Высокие давления в технологии, М. , Знание, 1977 с., 14-16 для измельчения эластичных материалов и отделения их от металлической армировки, содержащее контейнер высокого давления, в рабочей полости которого имеется уплотнительный плунжер, и матрицу со сквозными отверстиями. Устройство монтируется на гидравлическом прессе. Перерабатываемый резинокордный материал загружается в рабочую полость контейнера, туда же вводится уплотнительный плунжер. Под действием усилия, развиваемого прессом, в контейнере повышается давление. Под давлением происходит "сжижение" резины, она начинает течь и продавливаться через отверстия матрицы. В рабочей полости контейнера остается металл в форме брикета. После окончания прессования плунжер возвращается в исходное положение. Матрица вместе с брикетом с помощью выталкивателя поднимается вверх, освобождается от брикета и возвращается в исходное положение.

Однако, это устройство не обеспечивает полного извлечения брикета из матрицы и ее очистку после продавливания резины через отверстия матрицы, так как проходное сечение сквозных отверстий матрицы, закупориваясь частью металлической армировки, уменьшается и при последующей прессовке требуется значительное увеличение рабочего давления и применение дополнительных приспособлений для того, чтобы отделить брикет и полностью очистить матрицу.

Известна установка /2/ (SU 1728042 A, кл. B 29 B 17/00, 1992) для выделения и измельчения резины из автомобильных изношенных шин, содержащая установленные на силовой раме гидравлического пресса с уплотнительным плунжером для контейнера высокого давления, две матрицы со сквозными отверстиями, устройства для перемещения контейнеров, поворота матриц, загрузки шин и отвода переработанного материала. В установке осуществляется самоочистка матрицы от образовавшегося брикета во время последующей прессовки. Матрица установлена на силовой раме с зазором относительно нижней плоскости контейнера высокого давления и снабжена механизмом отвода ее из зоны прессования и переворота на 180^o. Одновременно с операцией прессования производится загрузка шин во второй контейнер высокого давления и они меняются местами.

Недостатком данной установки является то, что при переработке шин с металлическими армированными элементами механизм отвода и переворота матрицы дает сбой, который вызван тем, что с внешней стороны матрицы, при проведении процесса прессования, остаются "концы" прошедшей через отверстия матрицы резины и части армированных металлических элементов. Эти "концы" после переворота матрицы веером разваливаются и при последующей прессовке защемляются между плоскостями матрицы и контейнера, что приводит к перекосу контейнера и нарушению соосности пресс-инструмента: уплотнительный плунжер - контейнер - матрица, и аварийной остановке всего процесса.

Недостатком установки /2/ является также то, что сквозные отверстия в матрице выполнены цилиндрическими. На основании проведенных исследований авторами установлено, что форма отверстий матрицы значительно влияет на величину давления, при котором происходит продавливание через них резинокордного материала. При равных условиях матрица с цилиндрическими отверстиями испытывает значительно большие напряжения, чем при других формах сквозных отверстий, снижается ее прочностная работоспособность.

Известна установка /3/ (RU 2042511 C1, кл. B 29 B 17/00, 1995) для выделения резины из изношенных автомобильных шин, содержащая установленные на силовой раме гидравлического пресса с уплотнительным плунжером два контейнера высокого давления, две матрицы со сквозными отверстиями, устройства для перемещения контейнеров, переворота матриц, загрузки шин и отвода переработанного материала. Установка /3/ снабжена подвижной кареткой для установки контейнеров, которая связана с силовой рамой пресса посредством станины с направляющими. Матрицы установлены с возможностью перемещения по этим направляющим и выполнены с бортами, а сквозные отверстия размещены в углублениях равномерно по поверхности по концентрическим окружностям или по вершинам правильных треугольников, при этом сквозные отверстия выполнены в виде двух пересекающихся конических поверхностей с вершинами, направленными навстречу друг другу, причем коэффициент перфорации матрицы выбран из соотношения:

где ∑ S_отв - суммарная площадь отверстий матрицы,
S_матр - площадь рабочей поверхности матрицы.

Устройство переворота каждой матрицы в установке /3/ выполнено в виде жестко связанного с матрицей зубчатого колеса и закрепленных соответственно на каретке и станине зубчатого колеса и зубчатой рейки, с которыми имеет возможность последовательно взаимодействовать зубчатое колесо матрицы. В установке /3/ авторами частично устранены недостатки, которые имели место в установке /2/ для выделения и измельчения резины из автомобильных изношенных шин, однако, работая над усовершенствованием установки /3/, авторы выявили следующие существенные недостатки этой установки, не позволяющие эффективно и экономично осуществлять процесс выделения резины из изношенных автомобильных шин и резинокордных изделий.

В установке /3/ перемещение контейнера высокого давления до контакта с матрицей перед началом процесса прессования, за счет трения уплотнительного плунжера о стенки контейнера не позволяет осуществить надежную стыковку контейнера с матрицей, поскольку параметры трения не могут быть постоянными из-за использования в установке шин с разной степенью их износа, загрязнения, влажности. При слабом трении уплотнительного плунжера о стенки контейнера высокого давления, часть шин успевает попасть в зазор между контейнером высокого давления и матрицей со сквозными отверстиями, контакт контейнера с матрицей нарушается, в результате этого затрудняется процесс "сжижения" резины, становится невозможным процесс продавливания резины через сквозные отверстия матрицы, необходимо останавливать процесс, освобождать контейнер и матрицу от остатков шин, а это приводит к потере времени и повышению трудоемкости процесса.

В установке /3/ применяется устройство переворота матрицы, которое выполнено в виде жестко связанного с матрицей зубчатого колеса и закрепленного на каретке зубчатого колеса, а также зубчатой рейки, закрепленной на станине. Попадание "зуб на зуб" зубчатого колеса и зубчатой рейки приводит к сбою в работе всей установки и к возможной поломке зубчатой передачи. Однако, даже точная настройка элементов зацепления перед началом работы установки не гарантирует надежность их функционирования, так как в процессе перемещения каретки происходит раскачивание матрицы, при котором возможен поворот зубчатого колеса матрицы, что в свою очередь может вызвать поворот зубчатого колеса, установленного на каретке, а это вызовет несовпадение элементов зацепления зубчатого колеса каретки и зубчатой рейки, закрепленной на станине.

Недостатком установки /3/ является также то, что при продавливании шин в процессе экструзии через сквозные отверстия матрицы образуются куски резины различных размеров или мелкая резиновая крошка, или жесткие резиновые жгуты, которые плохо отделяются от матрицы и тем самым затрудняют перемещение матрицы с позиции экструзии, ее поворот, и являются серьезной помехой в работе всей установки.

Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства для автономного поджатия контейнера к матрице перед началом процесса прессования, одной из задач изобретения является создание устройства для удерживания матрицы от поворота в процессе ее перемещения с позиции экструзии. Кроме того, в данном изобретении задачей является решение проблемы отделения выходящих из матрицы жгутов резины путем создания необходимых для этого устройств.

Решив поставленные задачи, и решая задачи, которые возникнут в процессе создания данного изобретения, авторы надеются существенно увеличить производительность установки для выделения резины из автомобильных шин.

Каждая из указанных задач предлагаемого изобретения решается тем, что установка для выделения резины из автомобильных шин снабжена следующими устройствами.

Установка снабжена устройством для автономного поджатия контейнера высокого давления к матрице со сквозными отверстиями перед процессом прессования, которое состоит из двух гидроцилиндров. Гидроцилиндры, перемещаясь параллельно с уплотнительным плунжером, прижимают контейнер к матрице, удерживают его в этом положении во время процесса прессования и после завершения процесса экструзии, при подъеме уплотнительного плунжера до выхода последнего из контейнера.

После того, как установка для выделения резины из автомобильных шин была снабжена двумя гидроцилиндрами, образование зазора между контейнером и матрицей стало невозможным, соответственно полностью исключается возможность попадания шин в зазор, работа всей установки не нарушается.

Устройство переворота матрицы усовершенствовано следующим образом. Устройство переворота матрицы выполнено в виде двух зубчатых колес и двух упоров. Первое зубчатое колесо жестко связано с горизонтальной осью матрицы, второе колесо установлено на каретке. Второе зубчатое колесо имеет поводок, который, взаимодействуя при движении каретки с упором, закрепленным на станине, поворачивает зубчатое колесо, установленное на каретке, а то в свою очередь поворачивает находящееся с ней в зацеплении зубчатое колесо, жестко связанное с горизонтальной осью матрицы, тем самым производя переворот последней. Такая конструкция устройства переворота матрицы проста, не требует точной настройки, надежна в эксплуатации.

Для отделения выходящих из матрицы жгутов резины после окончания процесса экструзии, установка снабжена двумя парами ножевых устройств, установленных на силовой раме.

Кроме того, установка снабжена шарнирным качающимся упором, закрепленным на каретке, с помощью которого матрица удерживается от поворота в момент ее перемещения опозиции экструзии.

Установка для выделения резины из автомобильных шин снабжена также роликовыми упорами, ограничивающими вертикальное перемещение каретки.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена схема установки для выделения резины из автомобильных шин. На фиг. 2 изображена матрица со сквозными отверстиями, две пары ножевых устройств, шарнирный качающийся упор.

Как показано на фиг. 1, установка содержит гидравлический процесс 1 с уплотнительным плунжером 2, два контейнера 3 и 4 высокого давления, две матрицы 5 и 6 со сквозными отверстиями, два устройства 7 и 8 для загрузки шин и устройство 9 для отвода переработанного материала.

На силовой раме 10 гидравлического пресса 1 закреплена станина 11 с направляющими, на которой установлена каретка 12 и гидроцилиндр 13 для перемещения каретки 12. Контейнеры 3 и 4 высокого давления установлены на каретке 12 на подпружиненных опорах 14 и имеют возможность перемещаться в вертикальной плоскости. Матрицы 5 и 6 со сквозными отверстиями установлены своими цапфами в буксах 15 и имеют возможность перемещаться по направляющим станины 11. Устройство переворота матриц 5 и 6 содержит зубчатое колесо 16, жестко закрепленное на одной из цапф каждой из матриц 5 и 6. Зубчатое колесо 17, установленное на каретке 12, имеет поводок 18 для взаимодействия с закрепленными на станине 11 с направляющими упорами 19 и 20 при движении каретки 12. Устройство 7 и 8 для загрузки шин содержит гидроцилиндры 21 и 22 для подачи шин соответственно в бункеры 23 и 24, а также гидроцилиндры 25 и 26 для последующей подачи шин в контейнеры 3 и 4 высокого давления. На силовой раме 10 гидравлического пресса 1 закреплены два гидроцилиндра 27, предназначенные для поджатия контейнеров 3 и 4 высокого давления к матрицам 5 и 6 со сквозными отверстиями перед началом процесса прессования. Установка снабжена парой ножевых устройств 28 и 29, расположенных под матрицей 5 или 6 со сквозными отверстиями, находящейся на позиции процесса экструзии и парой ножевых устройств 30 и 31, установленных с некоторым смещением от позиции, на которой происходит процесс экструзии. Под всеми ножевыми устройствами 28, 29, 30, 31 предусмотрены сквозные отверстия для отвода переработанного материала. На каретке 12 установлен шарнирный качающийся упор 32, предназначенный для предотвращения поворота матриц 5 и 6 со сквозными отверстиями.

На фиг. 2 шарнирный качающийся упор 32 показан условно в момент подхода каретки 12 слева направо. Контейнер 4 высокого давления уже переместился с позиции экструзии, зубчатое колесо 17 движением каретки 12 введено в зацепление с зубчатым колесом 16 матрицы 5 со сквозными отверстиями и начинается движение матрицы 5 с позиции экструзии уже в контакте с шарнирным качающимся упором 32. Для исключения вертикального перемещения каретки 12 установлены на силовой раме 10 роликовые упоры 33.

Установка для выделения резина на автомобильных шин, представленная на фиг. 1, работает следующим образом.

При рабочем положении установки каретка 12 находится в левом положении относительно контейнера 4 высокого давления загруженной в него шиной, установленного на позиции процесса прессования соосно с матрицей 5 со сквозными отверстиями и уплотнительным плунжером 2 гидравлического пресса 1. Контейнер 3 высокого давления находится в это время на позиции устройства 7 для загрузки шин, а матрица 6 со сквозными отверстиями - на станине 11 на ее направляющих. В контейнере 4 высокого давления, который предварительно поджимается гидроцилиндрами 27, преодолевающими сопротивление подпружиненных опор 14, к матрице 5 со сквозными отверстиями под действием гидравлического пресса 1, уплотнительный плунжер 2 создает критическое давление, равное 100... 1000 МПа. Происходит процесс "сжижения" резины и ее истечение через сквозные отверстия матрицы 6. Уплотнительный плунжер 2, постепенно опускаясь, пересекает границу контакта контейнера 4 высокого давления с матрицей 6 со сквозными отверстиями и формирует брикет в углублении, образованном бортами матрицы 5. После этого давление сбрасывается, уплотнительный плунжер 2 поднимается вверх до исходного положения. При выходе уплотнительного плунжера 2 из контейнера 4 высокого давления гидроцилиндры 27 прекращают поджатие контейнера 4 высокого давления к матрице 5 со сквозными отверстиями и поднимаются вверх до исходного положения. Под действием подпружиненных опор 14 контейнер 4 отходит от матрицы 5 и устанавливается в исходное положение.

Одновременно с этой операцией производится загрузка шины в контейнер 3 высокого давления. Шина гидроцилиндром 21 подается в бункер 23, а из него - гидроцилиндром 25 в контейнер высокого давления 3.

После процесса прессования и процесса экструзии в одном контейнере и процесса загрузки шины в другом контейнеры высокого давления 4 и 3 меняются местами. Включается гидроцилиндр 13 и переводит каретку 12 из левого положения в правое. При этом контейнер 4 устанавливается под загрузочное устройство 8, а контейнер 3 - на позицию прессования. При движении каретки 12 вправо матрица 6 со сквозными отверстиями остается на направляющих станины 11 до момента соприкосновения букс 15 с корпусом каретки 12. При крайнем правом положении каретки 12 матрица 6 устанавливается соосно с контейнером высокого давления и уплотнительным плунжером 2 гидравлического пресса 1.

Одновременно с движением каретки 12 вправо букса матрицы 5 со сквозными отверстиями входит в контакт с кареткой 12, а зубчатое колесо 17, установленное на каретке 12, входит в зацепление с зубчатым колесом 16, закрепленном на цапфе матрицы 5. Шарнирный качающийся упор 32 входит в контакт с матрицей 5 (фиг. 2) и начинается перемещение матрицы 5 вместе с кареткой 12 вправо. Матрица 5 своей нижней плоскостью начинает перемещаться соприкасаясь с ножевыми устройствами 28 и 29, которые срезают прочные жгуты резины, оставшиеся жгуты подрезаются ножевыми устройствами 30 и 31. При этом шарнирный качающийся упор 32 фиксирует матрицу 5, роликовые упоры 33 предотвращают подъем каретки 21. Далее каретка 12 с матрицей 5 перемещается до касания с поводком 18, закрепленным на зубчатом колесе 17 с упором 20. С этого момента зубчатое колесо 17 приводится во вращение, передает вращение на зубчатое колесо 16 матрицы 5 и переворачивает ее. Угол поворота зубчатого колеса 17 выбран таким, что зубчатое колесо 16 поворачивается вместе с матрицей 5 на 180^o. По окончании переворота матрицы 5 каретки 12 устанавливается в крайнее правое положение.

После процесса прессования через матрицу 6 и процесса загрузки шины в контейнер 4 каретка 12 перемещается из правого положения в левое, процесс повторяется с начала следующего цикла.

Предлагаемое изобретение позволяет существенно повысить надежность устройств, которыми снабжена установка для выделения резины из автомобильных шин, повысить качество материала, полученного после переработки изношенных и непригодных автомобильных шин и резинокордных изделий, существенно увеличить быстродействие процесса.

Установка для выделения резины из автомобильных шин прошла испытание в опытно-промышленных условиях.

Устройства, предлагаемые в данном изобретении, которыми снабжена установка в результате испытаний, показали их высокую надежность и эффективность.

Ведется подготовка к серийному выпуску установки. Установка промышленно-применима и может способствовать улучшению экологической ситуации во многих промышленно-развитых странах.

Установка для выделения резины из автомобильных шин содержит установленные на силовой раме гидравлического пресса с уплотнительным плунжером подвижную каретку, контейнеры высокого давления, матрицы со сквозными отверстиями, устройства для перемещения контейнеров, переворота матриц, загрузки шин и отвода переработанного материала. Установка снабжена гидроцилиндрами для прижатия контейнеров к матрицам, устройством для удаления остатков резинокордных жгутов, представляющим собой ножевые устройства, расположенные на силовой раме. Устройство для переворота матриц снабжено поводком и упорами, подвижная каретка снабжена шарнирным качающимся упором и роликовыми упорами. Установка надежна в работе, экологически безопасна и имеет высокую эффективность по выделению резины. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Установка для выделения резины из автомобильных шин, содержащая установленные на силовой раме гидравлического пресса с уплотнительным плунжером подвижную каретку, контейнеры высокого давления, матрицы со сквозными отверстиями, устройства для перемещения контейнеров, переворота матриц, загрузки шин и отвода переработанного материала, отличающаяся тем, что она снабжена гидроцилиндрами для прижатия контейнеров к матрицам, устройством для удаления остатков резинокордных жгутов, представляющим собой ножевые устройства, расположенные на силовой раме, устройство для переворота матриц снабжено поводком и упорами, подвижная каретка снабжена шарнирным качающимся упором и роликовыми упорами. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что ножевые устройства расположены в каждом направлении движения матриц со сквозными отверстиями для отвода переработанного материала. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что гидроцилиндры для прижатия контейнеров к матрицам выполнены с возможностью работы в автономном режиме.