СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ Российский патент 2003 года по МПК B02C2/10 B29C47/38 

Изобретение касается способа переработки отходов, при котором отходы подают в устройство, где конический ротор помещен между статорами, при этом, по крайней мере, статоры имеют выемки, посредством которых материал может перемещаться через устройство при вращении ротора, а ротор имеет несколько отверстий в осевом направлении, через которые проходит, по крайней мере, некоторое количество материала.

Кроме того, изобретение касается устройства для переработки отходов, которое содержит конический вращаемый ротор, помещенный между статорами, при этом, по крайней мере, статоры имеют выемки, посредством которых отходы перемещаются через устройство при вращении ротора, а ротор имеет несколько отверстий в осевом направлении, которые выполнены для пропуска через них, по крайней мере, некоторого количества материала.

В WO 97/21532 описывается устройство, где конический ротор расположен между двумя статорами. В роторе и/или статоре выполнены спиральные канавки для экструзии экструдируемого материала из экструдера при вращении ротора. Кроме того, по ходу ротора расположено отверстие или отверстия, через которые протекает, по крайней мере, некоторое количество экструдируемого материала. Это устройство позволяет делать экструдируемый материал однородным, но оно неэффективно при переработке отходов. Благодаря острому углу подъема линии канавок ротора материал будет в какой-то степени измельчаться в сопле подающего канала, но такое техническое решение невозможно эффективно применить при переработке отходов.

В финской патентной заявке 960589 также описывается устройство, где конический ротор расположен между двумя статорами. У сопла подающего канала ротор имеет отверстия, через которые может протекать, по крайней мере, некоторое количество подаваемого материала. Благодаря наклонному расположению отверстия можно увеличить разрезание волокон экструдируемого материала, но устройство из указанного источника не является эффективным для переработки отходов.

Задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства, посредством которых можно эффективно перерабатывать отходы.

Способ согласно изобретению отличается тем, что кромки выемок и отверстий выполняют острыми, при этом отходы пропускают через отверстия таким образом, чтобы обеспечить измельчение отходов посредством острых кромок.

Кроме того, устройство согласно изобретению отличается тем, что кромки выемок и отверстий ротора выполнены острыми для обеспечения возможности измельчения острыми кромками материала, проходящего через отверстия.

Существенным отличительным признаком изобретения является то, что устройство имеет, по крайней мере, один конический ротор, расположенный между двумя статорами, а, по крайней мере, статор имеет выемки, посредством которых материал в устройстве может выгружаться при вращении ротора. Дополнительным существенным отличительным признаком является то, что в осевом направлении устройства ротор имеет несколько отверстий, которые выполнены для пропуска через них перерабатываемого материала, причем кромки отверстий и выемок статора выполнены острыми для измельчения подаваемого материала при его прохождении через отверстия ротора. Отличительным признаком одного предпочтительного варианта осуществления изобретения является то, что выемки статора являются, по крайней мере, частично прерывистыми для того, что когда оканчивается выемка, перерабатываемый материал продавливается через отверстие ротора. Отличительным признаком второго предпочтительного варианта осуществления является то, что задний конец устройства имеет выемки для перемещения материала наружу, эти выемки ведут к наружному соплу устройства и расположены под острым углом, а выступы между выемками выполнены настолько низкими, чтобы некоторое количество материала проходило над выступами. Отличительным признаком третьего предпочтительного варианта осуществления изобретения является то, что устройство снабжено охлаждающим средством для охлаждения перерабатываемого материала в устройстве.

Преимущество изобретения заключается в том, что можно эффективно измельчать и перерабатывать отходы как, например, резиновые, полиэтиленовые, кожаные или текстильные отходы. Благодаря возможности прохождения некоторого количества материала над выступом между выемками отходы у выступа можно истирать в меньшую форму. Посредством охлаждения можно обеспечить то, что отходы будут сохранять свой порошкообразный вид.

Изобретение подробнее поясняется со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг.1 - схематический вид сбоку в разрезе одного устройства согласно изобретению, и
фиг.2 - вид сбоку ротора устройства согласно изобретению.

На фиг. 1 показан вид сбоку в разрезе устройства согласно изобретению. Устройство содержит внутренний статор 1 и расположенный снаружи него наружный статор 2. По крайней мере, наружная поверхность внутреннего статора 1 и внутренняя поверхность наружного статора 2 выполнены коническими. Конический ротор 3 расположен между внутренним статором 1 и наружным статором 2. Ротор 3 выполнен с возможностью вращения между внутренним статором 1 и наружным статором 2. Ротор вращается двигателем 5. Двигателем 5 может быть, например, гидродвигатель или электродвигатель либо любой другой двигатель, известный сам по себе и пригодный для этой цели. Двигатель 5 установлен для вращения ротора 3 через зубчатую передачу 4. Посредством зубчатой передачи 4 можно при необходимости регулировать частоту вращения ротора 3. Однако зубчатая передача 4 не требуется при использовании, например, электродвигателя, так как частоту вращения ротора 3 можно легко регулировать изменением частоты вращения двигателя 5 известным способом.

Кроме того, устройство снабжено подающим каналом 6, по которому можно подавать перерабатываемый материал в устройство. В подающий канал 6 подаваемый материал подводится питателем 7. Питателем 7 может быть, например, шнек или насос либо любое другое устройство, известное само по себе. Посредством питателя можно регулировать скорость подачи материала в подающий канал.

Из подающего канала 6 перерабатываемый материал через питающее отверстие 8а течет внутрь ротора 3. После этого материал при вращении ротора проходит в выемку 9 во внутреннем статоре 1 и вдоль устройства, т.е. вверх на фиг.1. Из выемки 9 материал через отверстие 8b получает доступ наружу ротора и затем в выемку в наружном статоре 2 еще дальше вдоль устройства. Выемки 9 выполнены оканчивающимися таким образом, что по существу весь перерабатываемый материал может перемещаться через отверстия 8b, при этом выемка всегда оканчивается на другой стороне ротора 3. Кромки отверстий 8а и 8b ротора 3 выполнены острыми, и точно также кромки выемок 9 выполнены острыми таким образом, что когда перерабатываемый материал перемещается через отверстия 8а и 8b, острые кромки отверстий 8а и 8b и выемок 9 разрезают и измельчают перерабатываемый материал на граничной поверхности ротора 3 и статоров 1 и 2 таким образом, что материал будет измельченным.

На заднем конце устройства, т.е. на конце, где экструдируемый материал выгружается из устройства, выемки 9 выполнены продолжающимися до выпускного сопла устройства и являются спиральными. В этой части выступы 10 между выемками 9 выполнены настолько низкими, что остается большой зазор между выступами 10 и ротором 3 так, что некоторое количество перерабатываемого материала может проходить над выступом 10 от одной выемки к другой. В этом случае перерабатываемый материал на выступе 10 будет истираться в меньшую форму. Если перерабатываемым материалом является, например, резина, и к материалу примешано небольшое количество замасливателя, то частица резины может истираться на выступе 10. На заднем конце устройства могут также иметься спиральные выемки в роторе 3, которые на фиг.1 показаны пунктирными линиями. В роторе 3 выемки выполнены в направлении, противоположном направлению выемок в соответствующих статорах 1 и 2, т.е. спиральные выемки 9 являются пересекающимися, и в этом случае действие выемок на материал является значительным.

Кроме того, устройство может быть снабжено охлаждающим средством, например охлаждающим каналом 11, посредством которого можно охлаждать устройство и перерабатываемый материал в нем, чтобы материал сохранял свою порошкообразную форму и не налипал на внутренние поверхности устройства. Подавая охлаждающую среду в охлаждающий канал 11 через впускной канал 12, расположенный вблизи заднего конца устройства, и выпуская охлаждающую среду по выпускному каналу 13, расположенному у переднего конца устройства, можно более эффективно охлаждать задний конец устройства и передавать тепло от заднего конца устройства к его переднему концу. На фиг.1 показано охлаждающее средство, выполненное в наружном статоре 2, но при необходимости оно может быть также выполнено во внутреннем статоре 1.

На фиг. 2 показан такой же самый ротор 3 устройства, как и на фиг.1. Ротор 3 вращается в направлении по стрелке А. Для ясности на фиг.2 показаны только некоторые из отверстий 8а и 8b ротора. Конечно, отверстия 8а и 8b равномерно распределены по всему ротору 3. На фиг.2 выемки 9 во внутреннем статоре 1 показаны пунктирной линией, а выемки 9 в наружном статоре 2 - штрих-пунктирными линиями. На переднем конце устройства выемки 9 являются прерывистыми и овальными и расположены наклонно. В этом случае при вращении ротора 3 выемки 9 перемещают перерабатываемый материал вдоль устройства, т. е. вверх на фиг. 1 и выдавливают материал через отверстия 8b, когда они оканчиваются. На заднем конце устройства выемки 9 продолжаются до выхода устройства. Для ясности на фиг.2 не показаны выемки во внутреннем статоре 1 на заднем конце устройства. На этом конце выступы между выемками 9 являются настолько низкими, что некоторое количество материала может проходить над выступами 10 от одной выемки к другой, как это показано стрелками В. В этом месте угол подъема линии выемок 9, т.е. угол относительно горизонтального уровня является довольно острым, например около 45^o, и в этом случае поток над выступами 10 может стать достаточно большим. Однако, угол подъема не может быть слишком острым, потому что выемки 9 все время будут перемещать материал наружу устройства, и слишком большим, потому что не будет создаваться противодавление.

Устройство может быть легко изготовлено из разделяемых частей, помещенных одна поверх другой, и в этом случае можно легко собирать и разбирать устройство и обслуживать его. Кроме того, статоры 1 и 2 могут быть выполнены из отдельных частей, как на фиг.1, так, чтобы можно было отдельно заменять части, соприкасающиеся поверхностями с ротором 3 и подвергающиеся износу.

Кроме того, посредством устройства согласно изобретению можно перерабатывать отходы многих видов, как, например, резиновые, полиэтиленовые, кожаные или текстильные отходы. В устройство вместе с отходами можно также подавать какой-нибудь полимер. В таком случае устройство не охлаждают, при этом из отходов и полимера можно изготавливать экструдированное изделие, например трубку, пленку, оболочку кабеля или другое такое изделие. В случае переработки полиэтиленовых отходов частицы сшитого полиэтилена могут быть ориентированы на заднем конце устройства при их прохождении над выступами 10, так как в этом месте частицы находятся вблизи их температуры размягчения.

Отверстия в роторе 3 способствуют выравниванию давлений разных значений на разных сторонах ротора 3, и по этой причине не требуется никаких массивных конструкций для установки устройства на подшипниках и для передачи мощности. Передвигая ротор 3 в осевом направлении, можно благодаря коническому соединению легко и просто регулировать зазоры между статорами 1 и 2 и ротором 3.

Посредством питателя 7 можно легко регулировать количество материала, подаваемого в устройство. Питание можно осуществлять таким образом, что в устройство подается количество перерабатываемого материала, не равное его производительности, т. е. использовать т.н. недоподачу, при которой можно легко регулировать скорость подачи и обеспечивать оптимальную загрузку устройства. Недоподачу можно осуществлять также импульсным способом, подавая полное количество перерабатываемого материала через определенные подающие отверстия и оставляя некоторые из подающих отверстий частично или полностью пустыми так, чтобы перерабатываемый материал по существу равномерно распределялся по всему устройству. Кроме того, можно легко регулировать частоту вращения ротора, а изменяя частоту вращения ротора и расход подаваемого материала, можно очень легко регулировать температуру перерабатываемого материала.

Чертежи и относящееся к ним описание лишь поясняют сущность изобретения. В деталях изобретение может варьироваться в объеме формулы изобретения. В этом случае выемки 9 на заднем конце устройства могут быть выполнены или на статорах, или на роторе, либо на тех и другом. Кроме того, устройство может иметь более чем один ротор и более чем два статора.

В способе переработки отходов материал пропускают через острые кромки пазов статоров и отверстий ротора. Устройство для переработки отходов содержит конический ротор, расположенный между двумя статорами, при этом статоры имеют пазы с острыми кромками, а ротор - отверстия с острыми кромками для измельчения материала, проходящего через отверстия ротора. Изобретение позволяет повысить эффективность переработки отходов. 2 с. и 8 з.п.ф-лы., 2 ил.

1. Способ переработки отходов, при котором отходы подают в устройство, где конический ротор размещен между статорами, при этом, по крайней мере, статоры выполнены с выемками для обеспечения возможности перемещения ими материала через устройство при вращении ротора, а ротор выполнен с несколькими отверстиями в осевом направлении для обеспечения возможности пропуска через них, по крайней мере, некоторого количества материала, отличающийся тем, что кромки выемок и отверстий ротора выполняют острыми, а отходы пропускают через отверстия таким образом, чтобы обеспечить измельчение отходов посредством острых кромок. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на переднем конце устройства выемки статоров выполняют, по крайней мере, частично прерывистыми для продавливания материала через отверстия ротора. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что на заднем конце устройства выемки выполняют под острыми углами, а выступы между выемками выполняют настолько низкими, чтобы пропускать, по крайней мере, некоторое количество материала над выступами от одной выемки к другой. 4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что при переработке отходов охлаждают устройство. 5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что кроме отходов в устройство одновременно подают полимер и с помощью устройства экструдируют изделие, содержащее отходы и полимер. 6. Устройство для переработки отходов, содержащее конический вращаемый ротор, расположенный между двумя статорами, при этом, по крайней мере, статоры имеют выемки для обеспечения возможности перемещения ими отходов через устройство при вращении ротора, а ротор имеет несколько отверстий в осевом направлении для обеспечения возможности пропуска через них, по крайней мере, некоторого количества материала, отличающееся тем, что кромки выемок и отверстий ротора выполнены острыми для измельчения острыми кромками материала, проходящего через отверстия. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что выемки, по крайней мере, в части устройства, выполнены прерывистыми для продавливания материала прерывистыми выемками через отверстия ротора. 8. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что на заднем конце устройства выемки выполнены под острым углом, а выступы между выемками выполнены настолько низкими, чтобы пропускать, по меньшей мере, некоторое количество отходов над выступами. 9. Устройство по любому из пп.6-8, отличающееся тем, что оно содержит средство для его охлаждения. 10. Устройство по любому из пп.6-8, отличающееся тем, что на заднем конце устройства как ротор, так и статор имеют спиральные выемки, которые в роторе выполнены в направлении, противоположном направлению выемок в соответствующем статоре, то есть являются пересекающимися.