УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2002 года по МПК B29B17/00 B02C23/24 C08J11/16 B29K21/00 

Изобретение относится к устройствам для переработки озоном отходов в виде изношенных покрышек, армированных металлом, и других резинотехнических изделий (РТИ) с получением используемых вторичных продуктов и выполнением требований по охране окружающей среды.

Известно устройство для переработки изношенных покрышек, армированных металлическим кордом (см. патент РФ 2051035, кл. В 29 В 17/02, 1995), содержащее агрегат для охлаждения покрышек в среде жидкого азота, связанный шлюзовой камерой с герметичным корпусом узла грубого измельчения, выполненного в виде матрицы со сквозными отверстиями и ребристой поверхностью и установленного с возможностью горизонтального перемещения пуансона, выполненного со сквозными отверстиями на рабочей поверхности, в которых размещены с возможностью перемещения бойки. Корпус выполнен с крышкой и дном в виде воронки, в которой размещены две последовательно установленные конусообразные перфорированные пластины, обращенные вершинами в сторону матрицы, для просеивания резиновой крошки и разделения ее на три фракции, при поступлении на них резиновой крошки через отверстия матрицы при ударно-прессующем воздействии пуансона на охлажденную покрышку, уложенную на матрицу. В стенках воронки выполнены два отверстия для вывода резиновой крошки от каждой из двух перфорированых пластин, а на ее дне выполнено центральное отверстие с пневмоприводом для отсасывания мелкой (прошедшей через отверстия пластин) и пылевидной фракций резиновой крошки из зоны обработки.

Однако получение вторичных продуктов в данном устройстве, при использовании принципа криогенной технологии и разрушение охлажденной покрышки путем механического воздействия, является экономически нерентабельным вследствие значительных энергозатрат. Так, только требуемый расход жидкого азота в устройствах такого типа составляет минимум 550 кг на 1 т перерабатываемых покрышек, что сдерживает промышленное внедрение аналогичных устройств.

Известно устройство для переработки армированных металлом РТИ (см. патент РФ 2060882, кл. В 29 В 17/02, опубл. 27.05.96), содержащее рабочую камеру, средство для разрушения РТИ, смонтированное внутри рабочей камеры, и средство подачи в нее газовой среды, в качестве которой используется источник озоносодержащего газа.

В известном техническом решении имеются существенные недостатки, снижающие производительность устройства, усложняющие его конструкцию и эксплуатацию.

Принятая в устройстве вертикальная схема расположения покрышек при их переработке в рабочей камере снижает эффективность воздействия на покрышки. Длительность переработки увеличивается из-за того, что деформация покрышки вращающимися валками происходит в локальной зоне по высоте покрышки. Воздействие озоном также осуществляется локально, так как поток озона направлен к нижней части камеры, поскольку озон, как составляющая смеси, тяжелее воздуха.

Стационарное расположение вращающихся валков для разрушения РТИ внутри рабочей камеры затрудняет их регулировку и эксплуатацию. Предлагаемый вариант использования силы тяжести для деформации перерабатываемых изделий путем перемещения или вращения самой камеры усложняет конструкцию устройства, поскольку необходима герметизация подвижных выходных элементов камеры, а также требуется основание или фундамент для восприятия и гашения механических нагрузок от силы тяжести, недоиспользование которой приводит к снижению кпд устройства по энергозатратам.

Задачей изобретения является интенсификация процесса переработки покрышек и РТИ с упрощением конструкции и эксплуатации устройства.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для переработки резинотехнических изделий, содержащем рабочую камеру, соединенную с люком загрузки изделий и люком для выгрузки продуктов переработки, средство подачи озоносодержащего газа в рабочую камеру и средство для разрушения резинотехнических изделий, согласно изобретению рабочая камера выполнена переменного объема в виде цилиндрической гибкой озоностойкой оболочки из диэлектрического полимерного материала и снабжена подвижной верхней и неподвижной нижней плитами, при этом на верхней плите закреплена крышка люка загрузки изделий с установленным на ее внутренней стороне съемным пуансоном, а на нижней плите размещена и шарнирно соединена с ней крышка люка для выгрузки продуктов переработки, с наружной стороны рабочей камеры равномерно по периметру установлены, по меньшей мере, три управляемых пневмоцилиндра, шарнирно соединенных с верхней и нижней плитами рабочей камеры, а на нижней плите рабочей камеры установлены генераторы СВЧ и фиксатор блокировки камеры.

Оболочка рабочей камеры может быть выполнена гофрированной однослойной, например из полиэтилена или фторопласта, а также двухслойной с заполнением полости между слоями диэлектрическим материалом с малыми потерями, например минеральной ватой.

Выполнение рабочей камеры устройства в виде гибкой оболочки позволяет управлять ее объемом и величиной механического усилия, приложенного к перерабатываемой покрышке или РТИ, интенсифицировать процесс переработки простыми и доступными средствами в виде управляемых пневмоцилиндров, расположенных вне рабочей камеры.

Во время работы устройства при механическом воздействии на покрышку замыкание механических сил происходит посредством управляемых пневмоцилиндров между подвижной верхней и неподвижной нижней плитами рабочей камеры, что не требует для установки устройства фундамента и основания для восприятия и гашения этих сил.

Во время изменения объема рабочей камеры управляемыми пневмоцилиндрами ее гибкая оболочка работает в качестве меха-насоса, что позволяет при цикле нагнетания (уменьшении объема рабочей камеры) удалять из рабочей камеры продукты переработки совместно с озоновоздушной смесью с сепарацией при этом продуктов переработки на две фракции посредством сеток и выхлопных клапанных систем, установленных вверху и внизу, внутри рабочей камеры, а при подключении к атмосфере 4-позиционного распределительного клапана, расположенного на внешней стороне рабочей камеры, производить окончательную чистовую зачистку внутреннего объема рабочей камеры от продуктов разложения и удаления остатков озоновоздушной смеси продувкой ее атмосферным воздухом через клапан ввода рабочей камеры и удалением продуктов разложения и остатков озоновоздушной смеси также через выхлопные клапанные системы, установленные вверху и внизу, внутри рабочей камеры.

Для быстрого нагрева перерабатываемой покрышки или РТИ с целью регулирования температуры процесса переработки, уменьшения потребного механического усилия при ее деформации, уменьшения энергозатрат проведения процесса переработки вследствие объемного процесса нагрева, улучшения условий отделения резины от металла ввиду большой разницы между величинами коэффициента линейного расширения металла и нагретой резины на внешней стороне рабочей камеры в зоне размещения покрышки установлены СВЧ-генераторы, производящие через гибкую оболочку с малыми диэлектрическими потерями объемный нагрев покрышки микроволновой энергией.

Повышение несущей способности гибкой оболочки рабочей камеры и понижение ее теплопроводности достигаются выполнением оболочки 2-слойной с заполнением полости между слоями диэлектрическим материалом с низкой теплопроводностью и низкими диэлектрическими потерями, например минеральной ватой, что способствует сохранению теплового режима внутри рабочей камеры независимо от внешних температурных факторов.

Уменьшение габаритов устройства по высоте и повышение ее транспортабельности осуществляется переводом подвижной верхней плиты рабочей камеры при помощи управляемых пневмоцилиндров в минимальный габарит по высоте и размещении в устройстве фиксатора, блокирующего камеру в этом положении.

На чертеже изображен общий вид предлагаемого устройства.

Устройство для переработки резинотехнических изделий, армированных металлом, содержит герметичную рабочую камеру 1, состоящую из цилиндрической гибкой оболочки 2, закрепленной к верхней подвижной плите 3, содержащую крышку 4 загрузочного люка со съемным пуансоном 5, закрепленным к крышке 4 и размещаемым при работе внутри рабочей камеры 1.

Внизу гибкая оболочка 2 крепится к неподвижной нижней плите 6 устройства.

К нижней неподвижной плите 6 шарнирно подсоединена крышка 7 люка для выгрузки продуктов переработки с накопительной емкостью 8.

Для поворота крышки 7 при разгрузке оставшихся в рабочей камере 1 твердых продуктов разложения в устройстве имеется пневмоцилиндр 9, а транспортирование твердых продуктов за пределы устройства осуществляется конвейером 10.

Для изменения объема рабочей камеры 1, приводящего к изменению режимов переработки, в том числе по величине механической деформации, температуры, давления озоновоздушной смеси и удельного содержания озона в единице ее объема, сепарации продуктов переработки, чистовой зачистки внутреннего объема камеры 1 от продуктов переработки и удаления остатков озоновоздушной смеси снаружи оболочки 2 равномерно по окружности, установлены три управляемых пневмоцилиндра 11, питаемые сжатым воздухом от компрессора 12 и шарнирно установленные между подвижной плитой 3 рабочей камеры 1 и неподвижной нижней плитой 6 устройства, причем крепление каждого из пневмоцилиндров 11 к подвижной плите 3 выполнено сферическим шарниром 13, а к неподвижной нижней плите 6 - цилиндрическим шарниром 14.

В нижней части рабочей камеры 1 установлена съемная сетка-матрица 15, на которой в горизонтальном положении размещается перерабатываемая покрышка 16. Выполнение на сетке-матрице 15 клиновидных выступов, смещенных на половину окружного шага относительно выступов пуансона 5, повышает удельное механическое давление и величину деформации покрышки 16, что интенсифицирует процесс переработки.

Наполнение рабочей камеры 1 озоновоздушной смесью при различных режимах переработки, осуществляется посредством: компрессора 17, озонатора 18, ресивера 19, 4 - позиционного клапана 20, входного клапана 21, трубопровода 22, кольцевой смесераспределительной камеры 23, соединенными между собой трубопроводами.

Выполнение режима сепарации продуктов переработки покрышки 16 и регенерации остаточного озона производится гибкой оболочкой 2, работающей по схеме меха-насоса, при воздействии на нее управляемых пневмоцилиндров 11 таким образом, что происходит удаление озоновоздушной смеси совместно с мелкими взвешенными частицами резиновой крошки фракции Q₁, содержащимися в рабочей камере 1, через сетку 24, верхний выхлопной клапан 25, соединенный трубопроводом с циклоном 26, деструктором 27 регенерации озона.

Сепарация продуктов переработки покрышки 16 с более крупными частицами резиновой крошки фракции Q₂ осуществляется совместно с удалением озоновоздушной смеси через содержащуюся в рабочей камере 1 сетку-матрицу 15, накопительную емкость 8, нижний выхлопной клапан 28, установленный на крышке 7 люка для выгрузки продуктов переработки и соединенный трубопроводом с циклоном 29, деструктором 30 регенерации озона.

Дополнительное регулирование рабочей температуры переработки покрышек путем объемного нагрева осуществляется установленными в устройстве снаружи по периметру рабочей камеры 1 в зоне размещения покрышки 16 СВЧ-генераторами 31 микроволнового диапазона.

Управление работой устройства осуществляется от пульта 32.

Питание электроэнергией устройства производится от автономного источника питания 33 или подключением к внешней электросети.

После окончания работы рабочая камера 1 блокируется фиксатором 34 устройства в минимальном габарите по высоте.

Для внутриобъектного перемещения устройство смонтировано на транспортной тележке 35, а при необходимости передислокации в заданный район устройство размещается на любом транспортном средстве, например в кузове грузового автомобиля.

Устройство работает следующим образом.

Вначале работы производится разблокирование фиксатора 34 транспортного положения рабочей камеры 1, после чего известными механическими средствами (на чертеже не показаны) открывается и поднимается вертикально с отводом в сторону крышка 4 люка загрузки изделий с пуансоном 5.

Далее внутрь рабочей камеры 1 загружается изношенная покрышка 16 и размещается в горизонтальном положении на сетке-матрице 15. Затем крышка 4 люка загрузки с пуансоном 5 закрывается и закрепляется на верхнюю подвижную плиту 3 рабочей камеры 1.

От пульта управления 32 имеющимися в устройстве средствами обеспечивается три основных варианта управления режимами переработки покрышек 16 в рабочей камере 1: ручное управление, программное управление и автоматическое (следящее) управление.

При работе любых технических устройств известно, что различия между вариантами управления их работой заключаются лишь в наличии в устройстве датчиков задания параметров технологического процесса режима переработки и способе отработки этих параметров.

Рассмотрим один из вариантов работы устройства, например вариант работы в режиме программного управления.

После проведенной операции загрузки покрышки 16 и закрепления крышки 4 от пульта управления 32 включается компрессор 17 и озонатор 18. В озонатор 18 нагнетается воздух из атмосферы компрессором 17 или нагнетается кислород, при отключенном компрессоре 17, с подсоединенного к нему кислородного баллона (на чертеже непоказанного), далее полученная в озонаторе 18 озоновоздушная смесь по соединительному трубопроводу под избыточным атмосферным давлением P₁ поступает к 4-позиционному управляемому распределительному клапану 20, посредством которого озоновоздушная смесь дискретно нагнетается в ресивер 19 и через входной клапан 21, трубопровод 22, кольцевую распределительную камеру 23 к обрабатываемой покрышке 16.

При этом установленный в рабочей камере 1 верхний выхлопной клапан 25 отрегулирован на давление Р₂, по величине большее давления Р₁ озоновоздушной смеси, поступающей в рабочую камеру 1, а нижний выхлопной клапан 28 отрегулирован на давление Р₃, по величине большее давления Р₂, таким образом, Р₃>Р₂>P₁.

Одновременно с компрессором 17 и озонатором 18 включаются управляемые пневмоцилиндры 11, питаемые сжатым воздухом от компрессора 12 устройства.

Управляемые пневмоцилиндры 11 через нажимной пуансон 5 создают механические усилия для деформации покрышки 16. Механические усилия, заданные по программе проведения технологического процесса переработки, осуществляются при различных амплитуде, частоте и схеме механического воздействия. Так, например, схема механического воздействия для интенсификации процесса переработки при последовательном включении управляемых пневмоцилиндров 11 по окружности, со сжимающим вертикальным перемещением, создает упругую круговую механическую волну с объемной деформацией покрышки 16, что приводит к тепловому разогреву покрышки 16 и способствует разрушению озоном объемной (пространственной) связи атомов серы с молекулой каучука в обрабатываемой покрышке 16.

Во время работы при механическом воздействии на покрышку 16 замыкание механических сил происходит между подвижной верхней 3 и неподвижной нижней 6 жесткими плитами рабочей камеры 1 посредством управляемых пневмоцилиндров 11, что не требует в устройстве фундамента или основания для восприятия и гашения этих сил.

Далее, по мере деструкции (разрушения) покрышки 16 озоном (из состава озоновоздушной смеси), с одновременным механическим воздействием пуансоном 5 на покрышку 16, управляемые пневмоцилиндры 11 включаются по заданной программе на линейные возвратно-поступательные перемещения с работой гибкой оболочки 2 рабочей камеры 1 по схеме меха-насоса с амплитудой и частотой перемещений, с учетом таких параметров процесса в рабочей камере 1, как температура, давление озоновоздушной смеси, концентрация озона.

При работе гибкой оболочки 2 рабочей камеры 1 в режиме меха-насоса по мере нарастания давления озоновоздушной смеси срабатывает вначале верхний выхлопной клапан 25, с давлением Р₂, затем нижний выхлопной клапан 28, с давлением Р₃, и производится удаление озоновоздушной смеси с одновременной сепарацией продуктов переработки.

В это время через сетку 24 и верхний выхлопной клапан 25, под давлением Р₂, удаляется из рабочей камеры 1 взвешенная в ней, обедненная озоновоздушная смесь (озон тяжелее воздуха и сосредоточен, в основном, внизу рабочей камеры 1) с мелкими частицами разложившейся резиновой крошки фракции Q₁ в циклон 26. При этом резиновая крошка, по известному в технике принципу, под действием силы тяжести собирается на основании циклона 26 в его накопительной емкости для дальнейшего промышленного использования, а очищенная от резиновой крошки фракции Q₁ озоновоздушная смесь поступает далее в деструктор 27 и после рекомбинации в нем озона в кислород выбрасывается наружу.

Затем через сетку-матрицу 15 и нижний выхлопной клапан 28, под давлением Р₃, озоновоздушная и разложившаяся резиновая смеси с более крупными частицами резиновой крошки фракции Q₂ (предварительно накопившимися в емкости 8 нижней крышки 7) удаляются из объема рабочей камеры 1 в циклон 29, при этом резиновая крошка также собирается на основании циклона 29 в его накопительной емкости для дальнейшего промышленного использования, а очищенная от резиновой крошки фракции Q₂ озоновоздушная смесь поступает далее в деструктор 30 и после рекомбинации в нем озона в кислород выбрасывается наружу.

Температура процесса переработки покрышки 16 в рабочей камере 1, а также потребное механическое усилие ее деформации быстро и эффективно дополнительно регулируются благодаря СВЧ-генераторам 31, включаемым в работу согласно режиму программного управления переработки покрышки 16.

СВЧ-генераторы 31 микроволнового диапазона через гибкую диэлектрическую оболочку 2 с малой теплопроводностью рабочей камеры 1 безынерционно по всему объему покрышки 16 производят ее нагрев, что способствует улучшению условий отделения нагретой резины от металла и уменьшает энергозатраты процесса.

Для быстрого наполнения объема рабочей камеры 1 озоновоздушной смесью, во время работы ее оболочки 2 по схеме меха-насоса, служит содержащийся в устройстве ресивер 19, который через управляемый по программе 4-позиционный клапан 20, входной клапан 21, трубопровод 22, кольцевую распределительную камеру 23 соединяется с внутренней полостью рабочей камеры 1 и наполняет ее приготовленной заранее озоновоздушной смесью.

После окончания периода деструкции покрышки 16 внутренний объем камеры 1 для чистовой зачистки от продуктов переработки и удаления остатков озоновоздушной смеси продувается атмосферным воздухом, поступающим в нее через управляемый по программе 4-позиционный клапан 20, подключенный одним плечом к атмосфере, а другим плечом соединенный входным клапаном 21, трубопроводом 22, кольцевой распределительной камерой 23 с внутренней полостью рабочей камеры 1 и удаляемый из нее наружу через верхний выхлопной клапан 25, циклон 26, деструктор 27 и нижний выхлопной клапан 28, циклон 29, деструктор 30, при линейных возвратно-поступательных перемещениях управляемых пневмоцилиндров 11 и работе при этом гибкой оболочки 2 по схеме меха-насоса.

Окончательная операция разгрузки рабочей камеры 1 от остаточных твердых продуктов разложения покрышки 16 фракции Q₃ в виде металлической арматуры, проволоки, корда, текстиля осуществляется открыванием крышки 7 нижней плиты 6 при помощи пневмоцилиндра 9 и выгрузке их на конвейер 10.

Наращивание мощности по озоновоздушной смеси возможно производить известным в технике способом путем увеличения количества однотипных озонаторов 18, входящих в состав устройства и работающих через дополнительно установленный коллектор (на чертеже не показан) на систему подачи озоновоздушной смеси в рабочую камеру 1.

После окончания работы устройство переводится в транспортное состояние блокировкой рабочей камеры 1 фиксатором 34 в минимальном габарите по высоте.

Для проведения переработки покрышек различных типоразмеров пуансон 5 и сетка-матрица 15 выполнены съемными и устанавливаются в устройство в каждом отдельном случае требуемых размеров.

Изобретение может найти применение при чрезвычайных обстоятельствах, для выполнения работ в заданном районе, связанных с дезинфекцией озоном предметов и материалов, размещаемых в рабочей камере устройства для переработки РТИ, при этом пуансон 5 и сетка-матрица 15 в устройство не устанавливаются.

Изобретение может быть использовано при переработке озоном изношенных покрышек, армированных металлом, и других резинотехнических изделий для получения вторичных продуктов. Устройство для переработки резинотехнических изделий содержит рабочую камеру, соединенную с люком загрузки изделий и люком для выгрузки продуктов переработки, средство подачи озоносодержащего газа в рабочую камеру и средство разрушения резинотехнических изделий. Рабочая камера выполнена переменного объема в виде цилиндрической гибкой озоностойкой оболочки из диэлектрического полимерного материала и снабжена подвижной верхней и неподвижной нижней плитами. На верхней плите закреплена крышка люка загрузки изделий с установленным на ее внутренней стороне съемным пуансоном. На нижней плите размещена и шарнирно соединена с ней крышка люка для выгрузки продуктов переработки. С наружной стороны рабочей камеры равномерно по периметру установлены по меньшей мере три управляемых пневмоцилиндра, шарнирно соединенных с верхней и нижней плитами рабочей камеры. На нижней плите рабочей камеры установлены генераторы СВЧ и фиксатор блокировки камеры. 2 з.п.ф-лы., 1 ил.

1. Устройство для переработки резинотехнических изделий, содержащее рабочую камеру, соединенную с люком загрузки изделий и люком для выгрузки продуктов переработки, средство подачи озоносодержащего газа в рабочую камеру и средство для разрушения резинотехнических изделий, отличающееся тем, что рабочая камера выполнена переменного объема в виде цилиндрической гибкой озоностойкой оболочки из диэлектрического полимерного материала и снабжена подвижной верхней и неподвижной нижней плитами, при этом на верхней плите закреплена крышка люка загрузки изделий с установленным на ее внутренней стороне съемным пуансоном, а на нижней плите размещена и шарнирно соединена с ней крышка люка для выгрузки продуктов переработки, с наружной стороны рабочей камеры равномерно по периметру установлены по меньшей мере три управляемых пневмоцилиндра, шарнирно соединенных с верхней и нижней плитами рабочей камеры, а на нижней плите рабочей камеры установлены генераторы СВЧ и фиксатор блокировки камеры. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оболочка рабочей камеры выполнена гофрированной. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оболочка рабочей камеры выполнена двуслойной с заполнением полости между слоями диэлектрическим материалом, например минеральной ватой.