ГРАНУЛЯТОР ДЛЯ ДРОБЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ТИПА АККУМУЛЯТОРА Российский патент 2005 года по МПК B02C19/12 

Изобретение относится к сравнительно новой области техники - способам и устройствам для утилизации промышленных изделий вообще и изделий типа аккумулятора в частности.

Утилизация продуктов человеческой деятельности становится все большей проблемой современной жизни по следующим основным причинам. Первая - стремление вторично использовать составляющие их материалы; вторая - ухудшающаяся экологическая обстановка на планете, которая постепенно загрязняется всевозможными отходами, в том числе ломом аккумулятора.

Аккумулятор - неизбежная и недолговечная часть современных автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Численность этих аккумуляторов в несколько раз превышает автомобильный парк и составляет только в России десятки миллионов единиц. Кроме автомобильных, имеется немало промышленных аккумуляторов, общая масса которых немногим меньше общей массы автомобильных. Таким образом, утилизация аккумуляторов - проблема мировая и многие страны нуждаются в таком оборудовании.

Следует отметить, что по виду электролита аккумуляторы бывают кислотные - их большинство - и щелочные. Методы и системы утилизации для них очень отличаются, но устройства для измельчения пригодны при любом электролите.

Аккумулятор - сложное по составу изделие: в нем имеются как металлические компоненты (свинец, медь, сталь и др.), так и неметаллические (наружные пластмассовые корпуса, кислоты или щелочи внутри и т.д.). И при утилизации расчленение на компоненты является вторичной технической задачей, первая же задача - измельчение утилизируемого изделия.

Сведений об оборудовании для измельчения изделий типа аккумулятора в отечественной технической литературе нет, а в патентной литературе нам неизвестны. Сведений на эту тему в зарубежной литературе до последнего времени не было.

Самостоятельные интенсивные поиски привели авторов в область техники, где также решается задача измельчения объектов, размеры и свойства которых несколько сходны с параметрами аккумуляторов. Эта область техники - дробление природных камней, горных пород, руд и прочих подобных материалов. Разработанные для этой цели машины называются дробилками, описаны в технической литературе (например, В.П.Сергеев “Строительные машины и оборудование”, 1987 г.), широко известны и выпускаются серийно, например, нижегородским ОАО “Дробмаш” (копия рекламного листка ОАО “Дробмаш” прилагается к нашему заявлению на выдачу патента РФ).

Авторами проведена большая работа по практической проверке возможности измельчения аккумуляторов в дробильных машинах. Из большого разнообразия конструкций дробилок ближе всех по технической сущности оказались дробилки ударного действия (см. стр.60-67 книги автора В.П.Сергеева), оба типа которых - молотковые и роторные - имеют массивный вращающий ротор с рабочими органами. У молотковых дробилок в качестве рабочего органа применяют молотки, шарнирно подвешенные на роторе, а у роторных - жестко закрепленные била прямоугольного поперечного сечения (била иных поперечных сечений нам не встречались). Жесткое крепление бил на роторе обеспечивает использование кинетической энергии всего ротора, что позволяет дробить прочные материалы.

Оказалось, что молотки эффективно разрушают лишь аккумуляторы с эбонитовыми корпусами, которые изготавливались раньше. В настоящее время используются только полипропиленовые корпуса, которые эластичны, упруги и под ударами молотков стремятся уйти из зоны действия последних - при этом молотки разрушают внутренние элементы аккумулятора, “выбивая”, “вытряхивая” их из корпусов. В итоге такие корпуса не удается заставить пройти через машину - образуется пробка из полипропиленовых корпусов, стопорящая движение аккумуляторов. То же самое наблюдается при использовании роторных дробилок с билами прямоугольного поперечного сечения; они становятся способны разрушать корпуса только при значительном увеличении размеров и массы ротора, но такие дробилки экономически невыгодны из-за неоправданно большой энерго- и металлоемкости.

Следует подчеркнуть, что ни в обширной литературе, ни на практике нам не встретилось даже упоминания об одновременном применении молотков и бил в одной дробилке. Наилучшие результаты получены на роторных дробилках - грануляторах (изображенных на вышеупомянутом рекламном листке ОАО “Дробмаш”), но только после проведенных в них усовершенствований, которые и составляют суть нашего изобретения. Грануляторами устройства называются потому, что получаемые на них кусочки камней - гранулы - имеют размеры, не превышающие величин, заданных и определенных конструкцией машины, что нам и необходимо.

Роторная дробилка-гранулятор представляет собой корпус и установленные на нем бункер, отражательные и футеровочные плиты, сито с отверстиями заданных размеров и над ним - размещенный с возможностью вращения ротор в виде приводного вала и надетых на него дисков с молотками.

Целью данного изобретения является разработка нового устройства для дробления изделий типа аккумулятора.

Эта цель достигается тем, что на корпусе смонтированы взаимодействующие с молотками неподвижные ножи группами по несколько штук ступенчато друг на друге при равном расстоянии от рабочих кромок до оси ротора и зазоре относительно радиуса вращения концов молотков, равном наибольшему заданному размеру гранул, на вал ротора между дисками с молотками надеты диски с жестко закрепленными билами в виде планок четырехугольного поперечного сечения, одна сторона которого направлена по касательной к диаметру ротора, а вторая сторона образует с первой рабочую кромку под острым углом. Била могут быть выполнены с поперечным сечением в виде параллелограмма с острыми углами 30°-45°, а выборки в роторе под била имеют такую же конфигурацию. Возможны и варианты фигурных поперечных сечений бил, например, в виде когтя для раздирания полипропиленовых и поливинилхлоридных корпусов. Бункер гранулятора выполнен с вертикальным приемным окном, закрытым гибкой занавесью, откидывающейся внутрь бункера загружаемыми изделиями, и снабжен в верхней части отсасывающим устройством, отводящим пыль и газы из бункера через систему фильтров. Детали гранулятора, взаимодействующие с электролитом, выполнены из стойких материалов, соответствующих виду электролита, или снабжены стойкими покрытиями.

Заявленный гранулятор поясняется чертежами фиг.1 и 2, где схематически изображено:

на фиг.1 - его вертикальный поперечный разрез с вырывом по ротору;

на фиг.2 - вид А (фиг.1).

Гранулятор содержит разъемный корпус 1 и установленные на нем бункер 2, неподвижные ножи 3, отражательные 4 и футеровочные 5 плиты, ротор 6 с приводом (не показан) и рабочими органами, сито 7 с отверстиями заданных размеров для прохода гранул измельченного аккумулятора.

Корпус 1 с разъемом по горизонтальной плоскости состоит из закрепленной на виброопорах станины и крышки, имеющей неподвижную и откидную части. Последняя перемещается с помощью специального механизма (не показан) для устранения неполадок и замены изношенных деталей. В корпусе имеются люки 8 для профилактического осмотра; внутренние поверхности корпуса облицованы футеровочными плитами 5.

Бункер 2 выполнен с вертикальным приемным окном, которое закрыто гибкой занавесью (например, из резиновых лент), откидывающейся внутрь бункера самими загружаемыми изделиями, и снабжен в верхней части отсасывающим устройством 9 (например, вентилятором), отводящим пыль и газы из бункера через систему фильтров.

Ножи 3 смонтированы на корпусе (на фиг.1 - по разъему) двумя группами по несколько штук ступенчато друг на друге при равном расстоянии от рабочих кромок до оси ротора и зазоре относительно радиуса вращения концов молотков, равном наибольшему заданному размеру гранул. Места разъема корпуса 1 и его соединения с люками 8 герметизируются для предохранения от прохода пыли.

Отражательные плиты 4 снабжены предохранительно-регулировочными механизмами 10, предназначенными для пропуска через машину недробимых предметов, регулировок размера выходной щели и зазоров между концами рабочих органов и отражательной плитой 4.

Массивный ротор 6 представляет собой вал с насаженными на него чередующимися дисками 11 и 12 (т.е. насаженными так: 11, 12, 11, 12 и т.д.). На дисках 11 смонтированы молотки 13, шарнирно подвешенные на осях 14, на дисках 12 жестко закреплены сменные била 15. Для большей уравновешенности при изготовлении ротора проводят его тщательную балансировку.

Каждое било 15 выполнено в виде параллельной оси ротора планки четырехугольного поперечного сечения, одна сторона которого направлена по касательной к диаметру D ротора, а вторая сторона образует с первой рабочую кромку под острым углом. Возможно исполнение била 15а с поперечным сечением в виде параллелограмма с острыми углами 30-45° при выборках в роторе под била соответствующей конфигурации - такое било имеет 2 рабочие кромки и более надежное крепление. Возможны и варианты фигурных поперечных бил, например, в виде когтя 15б (фиг.1, 2) для раздирания полипропиленовых и поливинилхлоридных корпусов. Сито 7 представляет собой желоб, выгнутый в виде дуги по радиусу, центр которого совпадает с осью ротора 6, а сам радиус больше радиуса вращения конца молотка 13 на величину наибольшего размера получаемых гранул измельчаемого изделия. Отверстия в сите 7 выполнены под углом и расширяются в сторону прохода гранул, что облегчает выход их по наклонному лотку 16 из гранулятора.

Поскольку в измельчаемых аккумуляторах неизбежно присутствуют остатки электролита, то взаимодействующие с ними детали выполнены из стойких материалов или снабжены стойкими покрытиями (антикислотными или антищелочными - в зависимости от электролита).

При массовой промышленной утилизации изделия типа аккумулятора сначала разрушают, например, путем раскалывания, и сливают из них электролит. Затем аккумуляторы подают в гранулятор, работающий следующим образом.

Включают привод ротора 6 и отсасывающее устройство 9, предназначенные для переработки изделия загружают в бункер 2. Падая вниз, изделия попадают под воздействие ножей 3 и быстро вращающихся молотков 13 и бил 15. Молотки 13 “выбивают” внутренние элементы аккумуляторов из неметаллических оболочек, а била 15 остриями как когтями взрезают, раздирают, разрезают на части эти корпуса. В результате ударов изделия начинают разделяться сначала на крупные куски, которые разлетаются в разные стороны и налетают на отражательные плиты 4 и сито 7. Отражаясь от этих деталей, куски вновь попадают под действие рабочих органов 3, 13, 15. Такой процесс повторяется многократно, пока измельченные куски не пройдут через отверстия сита 7 в виде гранул. Измельчению аккумуляторов способствуют также центробежные силы, возникающие при эксцентричном соударении куска с рабочим органом.

Для эффективного дробления ротор должен обладать высокой массой и значительной окружной скоростью.

Процесс дробления изделий типа аккумулятора в предложенном грануляторе очень производителен и экологичен.

Воронежским научно-производственным предприятием “НПП-ИРИС” разработаны рабочие чертежи гранулятора модели ГРС 07. Изготовлен опытный образец, показавший на испытаниях отличные результаты.

На этой стадии 28.11.2002 г. нами найдена по Интернет зарубежная статья в русском переводе “Завод на базе комплексной системы СХ по переработке 20000 тонн в год свинцово-кислотных аккумуляторных батарей”, где об устройстве для переработки последних написана только следующая фраза: “батареи подвергаются дроблению в специально сконструированной молотковой мельнице”.

Авторы комментируют это сообщение так:

1) “мельница” также является дробилкой, т.е. за рубежом обратились к той же области техники, что и мы;

2) использование только молотков мало эффективно, да и в случае применения других рабочих органов название было бы иным - значит наш гранулятор более эффективен, имея еще била и ножи;

3) с позиций патентования сообщение не порочит новизны заявленного нами устройства.

“НПП-ИРИС” намечает серийное изготовление грануляторов в г. Воронеже.

Вторичное использование материалов аккумуляторов и аналогичных изделий принесет ощутимую пользу хозяйству страны и улучшит экологическую обстановку.

Изобретение предназначено для утилизации промышленных изделий вообще и отработанных изделий типа аккумулятора в частности. Гранулятор содержит корпус и установленные на нем бункер, отражательные и футеровочные плиты, ротор с молотками, сито с отверстиями заданных размеров, при этом на корпусе смонтированы неподвижные ножи группами по несколько штук ступенчато друг на друге при равном расстоянии от рабочих кромок до оси ротора и зазоре относительно радиуса вращения концов молотков, равном наибольшему заданному размеру гранул, на вал ротора между дисками с молотками надеты диски с жестко закрепленными билами в виде планок четырехугольного поперечного сечения, одна сторона которого направлена по касательной к диаметру ротора, а вторая сторона образует с первой - рабочую кромку под острым углом. Изобретение позволяет обеспечить процесс дробления производительным, экологичным и получить заданные размеры измельченных гранул. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гранулятор для дробления изделий типа аккумулятора, содержащий корпус и установленные на нем бункер, отражательные и футеровочные плиты, сито с отверстиями заданных размеров и над ним - размещенный с возможностью вращения ротор в виде приводного вала и надетых на него дисков с молотками, отличающийся тем, что на корпусе смонтированы взаимодействующие с молотками неподвижные ножи группами по несколько штук ступенчато друг на друге при равном расстоянии от рабочих кромок до оси ротора и зазоре относительно радиуса вращения концов молотков, равном наибольшему заданному размеру гранул; на вал ротора между дисками с молотками надеты диски с жестко закрепленными билами в виде планок четырехугольного поперечного сечения, одна сторона которого направлена по касательной к диаметру ротора, а вторая сторона образует с первой рабочую кромку под острым углом.2. Гранулятор по п.1, в котором била выполнены с поперечным сечением в виде параллелограмма с острыми углами 30-45°, а выборки в роторе под била имеют такую же конфигурацию.3. Гранулятор по п.1, в котором била выполнены с фигурными поперечными сечениями, например, в виде когтя для раздирания полипропиленовых и поливинилхлоридных корпусов.4. Гранулятор по любому из пп.1-3, бункер которого выполнен с вертикальным приемным окном, закрытым гибкой занавесью, откидывающейся внутрь бункера загружаемыми изделиями, и снабжен в верхней части отсасывающим устройством, отводящим пыль и газы из бункера через систему фильтров.5. Гранулятор по любому из пп.1-4, в котором детали, взаимодействующие с электролитом, выполнены из стойких материалов, соответствующих виду электролита, или снабжены стойкими покрытиями.