УСТРОЙСТВО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ИЗНОШЕННЫХ ШИН Российский патент 2002 года по МПК B02C19/18 

Изобретение относится к области утилизации промышленных и бытовых отходов, а именно к технологии переработки изношенных автомобильных и других шин преимущественно с металлокордом, а также к устройствам для осуществления указанной технологии.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство измельчения изношенных шин, содержащее корпус, бункер, взрывную камеру в виде тела вращения с расположенными на стенках элементами для размещения шин и их измельчения при помощи взрыва, узел фиксации взрывчатого вещества, вихревую камеру с размещенными на стенках лопатками, при этом взрывная и вихревая камеры размещены внутри корпуса с зазором между их стенками с образованием компенсационной камеры, герметизирующие шлюзы для ввода шин и для вывода продуктов измельчения, разгрузочный узел, установленный в нижней части бункера под вихревой камерой, загрузочный узел, установленный в герметизирующем шлюзе с возможностью перемещения наружу в плоскости, перпендикулярной оси камер, систему вентиляции с вентилятором и газовые магистрали (RU 2140358 C1, 27.10.1999).

Однако эффективность работы системы очистки газов и измельчения снижается из-за отсутствия систем охлаждения и автономного питания энергии в местах скопления изношенных шин.

Задачей изобретения является повышение эффективности процесса измельчения шин, снижение затрат на измельчение при соблюдении требований экологической и взрывной безопасности.

Указанная задача достигается тем, что устройство измельчения изношенных шин, содержащее корпус, бункер, взрывную камеру в виде тела вращения с расположенными на стенках элементами для размещения шин и их измельчения при помощи взрыва, узел фиксации взрывчатого вещества, вихревую камеру с размещенными на стенках лопатками, при этом взрывная и вихревая камеры размещены внутри корпуса с зазором между их стенками с образованием компенсационной камеры, герметизирующие шлюзы для ввода шин и для вывода продуктов измельчения, разгрузочный узел, установленный в нижней части бункера под вихревой камерой, загрузочный узел, установленный в герметизирующем шлюзе с возможностью перемещения наружу в плоскости, перпендикулярной оси камер, систему вентиляции с вентилятором и газовые магистрали, снабжено дополнительными газовыми магистралями, связывающими компенсационную камеру с атмосферой и с взрывной камерой через шлюз, который сообщает магистраль с взрывной камерой таким образом, что дополнительная газовая магистраль закрыта стенкой подвижного загрузочного узла, расположенного внутри взрывной камеры, и открыта при перемещении его наружу, причем, загрузочный узел выполнен из верхней части взрывной камеры, на стенках которой расположены элементы для размещения шин и их измельчения, а в газовых магистралях установлены форсунки для распыливания воды.

Бункер может быть выполнен сужающимся с установленным в его нижней части механическим измельчителем.

В нижней части бункера может быть расположен шибер, а снаружи бункера - вагонетка.

Взрывная и вихревая камеры могут быть выполнены из состыкованных частей сферы и цилиндра, при этом на цилиндрической части вихревой камеры лопатки ориентированы в разные стороны.

Верхняя часть компенсационной камеры может быть заполнена звукопоглощающим материалом.

Соосно с взрывной камерой может быть размещена подвижная газовая камера с уплотнителем, приводом и системами газораспределения воздуха, наполнения горючим газом и зажигания.

Элементы для размещения шин могут быть выполнены в виде конического основания.

Устройство может быть снабжено отсасывающим вентилятором в магистраль, связывающую компенсационную камеру с взрывной.

В газовой магистрали, связывающей компенсационную камеру с атмосферой, могут быть установлены обратные клапаны.

Устройство может быть снабжено сепарационными камерами и насосом с фильтром, сообщенными с форсунками для воды, вихревыми распылителями и лопатками, установленными в газовых магистралях.

Непосредственно в взрывной камере могут быть установлены форсунки для распыливания воды.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства измельчения изношенных шин; на фиг. 2 - поперечное сечение фиг.1; на фиг.3 изображен общий вид устройства с дополнительной газовой камерой.

Устройство измельчения изношенных шин содержит корпус 1, внутри которого соосно размещены вихревая 2 и взрывная 3 камеры, которые выполнены из состыкованных частей сферы и цилиндра. На внутренней поверхности взрывной 3 и вихревой 2 камер расположены лопатки 4 и 5, служащие для образования вихревого потока при измельчении шин. Причем на стенках вихревой камеры 2 лопатки 5 могут быть ориентированы в разные стороны. Компенсационная камера 6 организована в зазоре между корпусом 1 и обечайками вихревой 2 и взрывной 3 камер и служит для отсасывания газов из бункера 7 с помощью вентилятора. Верхняя часть компенсационной камеры 6 может быть заполнена звукопоглощающим (демпфирующим) материалом. Бункер 7 имеет сужающуюся книзу форму и размещен в нижней части корпуса 1, в его нижней части размещен механический измельчитель 8 (разгрузочный узел или шибер). В разгрузочном узле может быть установлен механический измельчитель 8 с электроприводом 9. Загрузочный узел 10 шин 11, располагаемых в вырезах в верхних частей лопаток 4, выполнен подвижным в плоскости, перпендикулярной оси камер. Загрузочный узел 10 образован из частей взрывной 3 и вихревой 2 камер с лопатками 4, 5 и закрывает циркуляционную магистраль подвода газов 12 во взрывную камеру 3. Герметизирующий шлюз 13 охватывает подвижный загрузочный узел 10, который соединен с приводом 14 и препятствует выходу газов при загрузке и подрыве шин 11. При перемещении загрузочного узла 10 наружу последний открывает шлюз, который соединяет циркуляционную магистраль подвода газов 12 с взрывной камерой 3 и упирается в блокировочное приспособление 15, служащее для автоматизации измельчительной камеры и исключения подрыва шин 11 при открытом шлюзе 13.

На фиг. 1 изображено устройство с затвором 16, установленным в верхней части корпуса 1, с приводом 17 и подпружиненным отражателем взрывных газов 18.

Компенсационная камера 6 имеет выходы в газовые магистрали 19 и 20, которые сообщены с атмосферой. В нижней части магистралей 19 и 20 расположены сепарационные камеры 22 для сбора воды. Трубопровод отвода воды 23 соединяет сепарационные камеры 22 с насосом и фильтром 24 общеизвестной конструкции. Трубопровод подвода воды 25 к форсункам 26 для распыливания соединен с насосом 24. Форсунки 26 для распыливания воды закреплены на лопатках 21 внутри магистралей 19, 20 и 30. Вентилятор 27 расположен между компенсационной камерой 6 и магистралью 20. Обратный клапан 28 расположен между компенсационной камерой 6 и газовой магистралью 19.

Электропривод 29 вентилятора 27 является обратимым (двигатель-генератор), электрические цепи приводов механизмов разгрузочного узла 9 и вентилятора 29 соединены параллельно с целью повышения взрывной безопасности и экономичности расхода энергии.

Работа устройства измельчения изношенных шин происходит следующим образом. При закрытых положениях шлюза 13 (не пропускающего газы в атмосферу) и шлюза (не пропускающего газы по циркуляционной магистрали 12 для возвращения их обратно во взрывную камеру 3) с помощью вытяжного вентилятора 27 во всех камерах (2, 3, 6) создается разрежение (вакуумирование). После подрыва шин давление во всех камерах повышается и открываются обратные клапаны 28, пропускающие взрывные газы вверх по магистрали 19 вывода газов в атмосферу. Импульсный выброс взрывных газов в атмосферу происходит через обратные клапаны 28 и газовые магистрали 19 и 20.

После перемещения загрузочного узла 10 наружу происходит его загрузка шинами. При этом происходит открытие шлюза 13 и шлюза, соединяющего циркуляционную магистраль 12 с взрывной камерой 3, и осуществляется возвращение газов обратно во взрывную камеру 3, т.е. постоянная циркуляция газов и очистка всех камер от пыли вентилятором 27.

После загрузки шинами загрузочного узла 10 и перемещения его внутрь измельчительной камеры шлюз 13 и циркуляционная магистраль 12 подвода газов в взрывную камеру 3 закрываются и циркуляция газов через все камеры прекращается, вентилятор 27 создает разрежение в измельчительной камере (т.е процесс повторяется, как было описано выше).

Очистка газов происходит с помощью воды, распыленной форсунками в газовых магистралях 19, 20, 30. Интенсификация очистки газов производится за счет организации вихревого движения газов и воды лопатками 21 и форсунками 26 с вихревыми распылителями.

Циркуляционная магистраль 12, осуществляющая очистку взрывной и вихревой камер от взрывоопасной пыли, имеет выход в общую магистраль 30, в которую объединены магистрали вывода очищенных газов в атмосферу 20 и 19. Общая магистраль 30 одним концом сообщается с компенсационной камерой 6 через параллельные укороченные магистрали 19 и 20 с помощью обратных клапанов 28 и вентилятора 27. Другим концом общая магистраль 30 сообщена с атмосферой. В средней части общая магистраль 30 сообщена с циркуляционной магистралью 12 подвода газов во взрывную камеру через шлюз, соединяющий циркуляционную магистраль 12 с взрывной камерой 3.

В верхней части взрывной камеры 3 может быть установлена газовая взрывная камера 31 с приводом 32 вертикального перемещения и подпружиненным уплотнителем 33. Последний служит для герметизации газовой камеры 31 в нижнем положении при расположении шин на элементах, выполненных в виде конического основания 34. Газовая камера 31 оснащена воздушным клапаном газораспределения 35, газовой форсункой 36 и приборами системы зажигания 37, устройство их общеизвестно в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) и не показано на чертеже. В качестве герметизирующего механизма разгрузочного узла 8 бункера 7 использованы общеизвестные шибер и вагонетка 38.

Подготовку шин к измельчению может включать криогенное охлаждение ниже температуры охрупчивания резины для снижения затрат энергии на измельчение. В этом случае может быть использовано газовая взрывная камера 31 (фиг.3), аналогичная цилиндру газового ДВС. Работа измельчительной камеры происходит следующим образом. Загрузочный узел 10 перемещается наружу и загружается охлажденной шиной, затем он перемещается внутрь камеры. Сжатым воздухом через клапан воздухораспределения 35 производится продувка воздухом газовой взрывной камеры 31, которая имеет возможность опускаться и прижиматься к коническому основанию 34 приводом 32, производя прижим уплотнителя 33 к шине 11. После опускания и герметизации газовой камеры 31 осуществляется заполнение ее горючим газом с помощью газовых форсунок 36. Затем начинается подъем газовой взрывной камеры 31 и включаются приборы системы зажигания 37. Происходит взрыв, давление внутри шины 11 повышается. На лопатках 4 шина разрывается, ее фрагменты уносятся вихревым потоком вниз, дополнительно измельчаясь с помощью лопаток 5. При повышении давления в компенсационной камере 6 (фиг.1, 2) после взрыва вентилятор 27 раскручивает обратимый привод 29, который превращается из электродвигателя в генератор, который отдает энергию параллельно работающему приводу 9 измельчителя или приводу 14 шлюзов. Измельчитель производит выгрузку и дополнительное измельчение порошка резины из бункера 7. Работа газовой взрывной камеры 31 аналогична работе ДВС. Поэтому работа известных элементов ДВС, таких как клапаны воздухообмена, газовые форсунки и система зажигания, не показана на чертеже.

Другим лучшим вариантом подготовки шин к взрыву является формирование из них компактного блока. При подготовке шин их предварительно разрезают вдоль и наматывают друг на друга, образуя компактный блок шин. При намотке осуществляют деформирование наматываемых шин, обеспечивая радиус кривизны блока из разрезанных шин меньше радиуса кривизны исходных шин.

При этом происходит увеличение среднеобъемной плотности и массы измельчаемых за один взрывной цикл шин. При использовании компактного блока шин производительность измельчительной камеры увеличивается пропорционально увеличению массы и поэтому измельчение осуществляется с помощью твердого ВВ. Размещение твердого ВВ внутри шин может производиться до перемещения компактного блока шин в камеру или после него. В последнем случае для размещения ВВ используется затвор 16 (фиг.1).

Работа по лучшему варианту осуществления изобретения (фиг.2) обеспечивает выпуск газов в атмосферу и циркуляция газов через через взрывную камеру 3 с помощью одной и той же общей магистрали 30.

Данное устройство измельчения изношенных шин позволяет повысить эффективность воздействия взрыва, снизить затраты энергии, себестоимость процесса измельчения и исключить токсичные выбросы в атмосферу. Опытные испытания показали, что технологический процесс измельчения покрышек в соответствии с заявленными изобретениями может быть реализован с обеспечением взрывной и экологической безопасности.

Заявленное устройство измельчения изношенных шин может найти широкое применение в промышленности на предприятиях вторичной переработки шин.

В качестве взрывчатого вещества может применяться смесь горючего газа с воздухом, жидкие, твердые или порошковые ВВ. Наименьшие потери энергии ВВ наблюдаются при размещении порошка или пасты ВВ внутри или между слоями компактного блока шин при его намотке.

Устройство измельчения изношенных шин содержит корпус, бункер, взрывную камеру в виде тела вращения с расположенными на стенках элементами для размещения шин и их измельчения с помощью взрыва, вихревую камеру с размещенными на стенках лопатками, при этом взрывная и вихревая камеры размещены внутри корпуса с зазором между их стенками с образованием компенсационной камеры, герметизирующие шлюзы, систему вентиляции и газовые магистрали. Устройство снабжено дополнительными газовыми магистралями, связывающими компенсационную камеру с атмосферой и с взрывной камерой через шлюз, который сообщает дополнительную газовую магистраль с взрывной камерой. Загрузочный узел выполнен из верхней части взрывной камеры, а в газовых магистралях установлены форсунки для распыливания воды. Изобретение позволяет повысить эффективность измельчения и снизить затраты на измельчение. 10 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Устройство измельчения изношенных шин, содержащее корпус, бункер, взрывную камеру в виде тела вращения с расположенными на стенках элементами для размещения шин и их измельчения при помощи взрыва, узел фиксации взрывчатого вещества, вихревую камеру с размещенными на стенках лопатками, при этом взрывная и вихревая камеры размещены внутри корпуса с зазором между их стенками с образованием компенсационной камеры, герметизирующие шлюзы для ввода шин и вывода продуктов измельчения, разгрузочный узел, установленный в нижней части бункера под вихревой камерой, загрузочный узел, установленный в герметизирующем шлюзе с возможностью перемещения наружу в плоскости, перпендикулярной оси камер, систему вентиляции с вентилятором и газовые магистрали, отличающееся тем, что устройство снабжено дополнительными газовыми магистралями, связывающими компенсационную камеру с атмосферой и с взрывной камерой через шлюз, который сообщает магистраль с взрывной камерой таким образом, что дополнительная газовая магистраль закрыта стенкой подвижного загрузочного узла, расположенного внутри взрывной камеры, и открыта при перемещении его наружу, причем загрузочный узел выполнен из верхней части взрывной камеры, на стенках которой расположены элементы для размещения шин и их измельчения, а в газовых магистралях установлены форсунки для распыливания воды. 2. Устройство измельчения изношенных шин по п.1, отличающееся тем, что бункер выполнен сужающимся с установленным в его нижней части механическим измельчителем. 3. Устройство измельчения изношенных шин по п.1, отличающееся тем, что в нижней части бункера расположен шибер, а снаружи бункера - вагонетка. 4. Устройство измельчения изношенных шин по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что взрывная и вихревая камеры выполнены из состыкованных частей сферы и цилиндра, при этом на цилиндрической части вихревой камеры лопатки ориентированы в разные стороны. 5. Устройство измельчения изношенных шин по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что верхняя часть компенсационной камеры заполнена звукопоглощающим материалом. 6. Устройство измельчения изношенных шин по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что соосно с взрывной камерой размещена подвижная газовая камера с уплотнителем, приводом и системами газораспределения воздуха, наполнения горючим газом и зажигания. 7. Устройство измельчения изношенных шин по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что элементы для размещения шин выполнены в виде конического основания. 8. Устройство измельчения изношенных шин по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что снабжено отсасывающим вентилятором в магистраль, связывающую компенсационную камеру с взрывной. 9. Устройство измельчения изношенных шин по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что в газовой магистрали, связывающей компенсационную камеру с атмосферой, установлены обратные клапаны. 10. Устройство измельчения изношенных шин по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что дополнительно снабжено сепарационными камерами с насосом и фильтром, сообщенными с форсунками для воды, вихревыми распылителями и лопатками, установленными в газовых магистралях. 11. Устройство измельчения изношенных шин по любому из пп.1-10, отличающееся тем, что непосредственно в взрывной камере установлены форсунки для распыливания воды.