ОСУШИТЕЛЬ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕННЫХ ОТХОДОВ ПОЛИМЕРОВ Российский патент 2006 года по МПК F26B3/06 

Изобретение относится к оборудованию по переработке отходов термопластичных полимеров с целью их повторного использования. В частности, к устройствам по осушке вымытых измельченных термопластичных полимеров, сразу после выхода их из моечного оборудования (влажность полимеров при этом может доходить до 120% (мас.)).

Известны сушильные устройства различных принципов действия, например, центрифуги, вакуумные и вибрационные сушильные камеры и т.п.

Известна сушильная установка [1], содержащая цилиндрическую камеру с коническим основанием, подключенную к шнековому питателю и имеющую газораспределительную решетку и центральный патрубок для нижнего ввода первичного теплоносителя и размещенный вокруг камеры кольцевой коллектор с хордальными соплами для ввода вторичного теплоносителя, отличающаяся тем, что с целью интенсификации процесса при сушке измельченных материалов в слое фторопластовых шариков шнековый питатель на выходе снабжен перфорированной матрицей с ножами, взаимодействующими с обеими ее поверхностями, а в камере под шнеком установлен вогнутый лоток, снабженный соплом сжатого воздуха, размещенным параллельно нижней образующей лотка, при этом коллектор выполнен сужающимся по ходу вторичного теплоносителя.

Известна вибрационная сушилка [2], содержащая подпружиненный корпус, имеющий на противоположных боковых сторонах опоры и снабженный виброприводом, установленным со стороны подпружиненной опоры, отличающаяся тем, что с целью упрощения конструкции вторая опора выполнена шарнирной, а вибропривод - маятникового типа.

Устройство для сушки и термообработки гранулята потоком инертного газа [3], в основе которого лежит шахтная сушилка, описанная в А 2530304 и имеющая замкнутый контур циркуляции горячего инертного газа. Предложенное устройство имеет корпус квадратного сечения с 4 коническими штуцерами - верхним и нижним для прохождения гранулята и двумя боковыми для потока газа (потоки перпендикулярны).

Известен патент [4], в котором предлагается установка, содержащая камеру для подвода теплоносителя, находящийся в камере ленточный транспортер, по которому перемещается слой влажного материала, поступающего на транспортер из питающего бункера и высушенного, ссыпаемого в разгрузочный бункер, а также камеру разряжения под ленточным транспортером. Установка отличается дополнительным размещением одного или несколько скребковых транспортеров над ленточным транспортером, способных перемещаться в вертикальном и горизонтальном направлениях, с регулированием угла поворота в горизонтальном направлении. Установка может использоваться в химической, пищевой, легкой и других отраслях промышленности, обеспечивая в работе экономию энергии и интенсификацию сушки сыпучих материалов.

Известна центробежная вертикальная сушилка для сушки полимерных гранул [5]. Особенность этой сушилки заключается в усовершенствованной конструкции системы винтовых лопастей ротора, которые обеспечивают движение осушаемых гранул от входного к выходному отверстию сушилки. Лопасти способствуют равномерному распределению гранул в сушилке, что позволяет повысить эффективность процесса обезвоживания.

В патенте [6] описан аппарат для измельчения и сушки материалов. Аппарат имеет цилиндрический корпус с коническим днищем. Предусмотрено несколько устройств для загрузки в аппарат обрабатываемого материала. Одно из этих устройств включает цилиндрический рукав, проходящий вдоль центральной оси аппарата через весь корпус и частично через днище. Данный рукав служит для контроля степени измельчения материала и оснащен демпфером. Через аппарат, представляющий собой циклон, проходит воздушный поток. За счет регулировки степени измельчения достигается требуемая тонина помола, а продукт гравитометрически выгружается в сборник.

Известно устройство для обезвоживания сыпучего материала [7], например, зерна, состоящее из укрепленного на вертикальном валу ротора с лопастями, обечайки, жестко соединенной радиальными ребрами, с ротором загрузочного и разгрузочного приспособлений, патрубка для подвода воздуха и отвода влажного воздуха. Отличающееся тем, что с целью повышения эффективности обезвоживания обечайка выполнена в виде ряда усеченных конусов, установленных один над другим с образованием кольцевых щелей. Ротор имеет перфорации по всей высоте его поверхности. Лопасти установлены на роторе с возможностью изменения угла их наклона к оси ротора. В патрубке для отвода влажного воздуха расположен дроссель.

Известна сушилка для сыпучих материалов [8], содержащая корпус, подключенный в нижней части к патрубку ввода теплоносителя, загрузочное и разгрузочное устройства. Одна из стенок корпуса выполнена вогнутой и тангенциально сопряжена с одной из стенок патрубка ввода теплоносителя, а противоположная стенка корпуса выполнена наклонной.

Известна шнековая осадительная фильтрующая центрифуга с пакетом вмонтированных тарелок [9]. Центрифуга с ротором, оснащенным кожухом барабаном и валом шнека с многозаходной шнековой лопастью для подачи подвергаемого центрифугированию материала.

В заявке [10] предлагается центрифуга с оснащенным двумя очистными дисками барабаном. Очистные диски для ускоренного отвода жидкости из барабана центрифуги снабжены сообщающимися со сборными камерами отводными каналами. Между отводными каналами и сборными камерами предусматриваются регулируемые дроссельные устройства с простой настройкой. Отмечается простота конструктивного исполнения и высокая эксплуатационная надежность центрифуги, а также ее экономические и технологические преимущества.

Наиболее близким, из числа известных, по технической сущности и достигаемому результату является центрифуга непрерывного действия [11], содержащая корпус, установленный в нем вращающийся ротор с перфорированными стенками, выполненный в форме короба, имеющего в сечении форму прямоугольника. Вокруг наиболее удаленных стенок ротора смонтированы конвейерные фильтрующие ленты, снабженные индивидуальным приводом. Вода, содержащаяся в пульпе, под действием центробежных сил отфильтровывается через движущиеся фильтрующие ленты, а оставшийся продукт увлекается вверх для выгрузки. Изменяя скорость вращения ротора и скорость перемещения фильтрующих лент, можно достичь необходимой степени обезвоживания пульпы. Устройство предназначено для обезвоживания тонкодисперсных пульп.

Практически все известные сушильные агрегаты предназначены для сушки хорошо просыпающихся продуктов, и высушить с их помощью измельченные, мокрые полимеры, в том числе и измельченную пленку, очень сложно. Сушка таких материалов - длительный циклический процесс. Более того, кусочки пленки слипаются друг с другом, и влага, содержащаяся между ними, может быть удалена либо путем отжима, либо путем разъединения кусочков пленки и последующего удаления влаги испарением. Из приведенного обзора патентов следует, что в большинстве сушильных установок предусмотрено использование теплоносителя, а это ведет к увеличению энергозатрат. В то время как для дальнейшей переработки вымытых измельченных полимерных материалов, например, путем агломерации достаточно осушить их до влажности 1-2% (мас.).

Цель изобретения - создание простого по конструкции, потребляющего небольшое количество электроэнергии осушителя, с помощью которого можно было бы удалить основное количество влаги от измельченных отходов полимерных материалов, в том числе и от пленочных, которые после осушки можно было бы сразу направлять на дальнейшую переработку.

Поставленная задача достигается тем, что предлагаемый осушитель для мокрых измельченных пленочных и зернистых отходов полимеров выполнен в виде центрифуги непрерывного действия, содержащей корпус с установленным в нем вращающимся перфорированным барабаном. По оси перфорированного барабана проходит неподвижный вал с установленными на нем под углом к его оси прямоугольными лопатками и шнеком (один-два витка).Причем шнек установлен на выходе из барабана перед центробежным колесом. Лопатки расположены на валу под углом к его оси таким образом, чтобы входная кромка одной лопатки находилась на одной линии с выходной кромкой предыдущей лопатки. При несоблюдении этого условия не будет происходить перемещения осушаемого материала вдоль барабана к шнеку. Шнек служит своеобразным запорным и транспортирующим элементом. Он предотвращает выход части воды, поступающей в центрифугу сразу из загрузочного бункера на центробежное колесо, и, кроме того, транспортирует осушенное сырье к лопастям центробежного колеса. Лопатки могут устанавливаться на валу по отношению друг к другу по одной линии и под углом по винтовой линии. Зазор между лопатками и перфорированным барабаном должен быть не более 0,2 мм, при таком зазоре осушитель работает стабильно. При зазоре более 0,2 мм в него попадают частицы измельченного полимера, и при вращении барабана эти частицы притираются лопатками к перфорированной поверхности барабана, перекрывая перфорацию. Более того, при зазоре, большем 0,2 мм, возможно запирание лопаток и остановка барабана из-за набившегося в зазор измельченного полимера, это особенно характерно для пленочных отходов.

Ширина лопаток обратно пропорциональна углу α (90°>α>0), под которым они установлены на валу центрифуги : чем больше угол, тем меньше ширина лопатки и наоборот. При этом количество лопаток, установленных на валу, с уменьшением этого угла пропорционально уменьшается. Если с увеличением угла не уменьшить ширину лопаток, то общая поверхность лопаток, контактирующая с осушаемым материалом, возрастает, уменьшая производительность осушителя, например, увеличение ширины лопатки на 20% приводит к уменьшению пропускной способности осушителя на 50%. Если с уменьшением угла не увеличить ширину лопаток, это также приведет к уменьшению пропускной способности осушителя.

Центрифуга совмещена с центробежным колесом, снабженным лопастями. Центробежное колесо предназначено для выгрузки осушенного материала из осушителя. Осушитель оснащен приводом вращения перфорированного барабана и центробежного колеса, загрузочным бункером, штуцером для слива воды из осушителя.

Работает осушитель следующим образом. В загрузочный бункер поступают измельченные мокрые отходы полимерных материалов (например, вымытые измельченные отходы пленки, ПЭТ-тары и т.п.). При вращении перфорированного барабана частицы полимера с водой под действием центробежных сил отбрасываются на его поверхность, вода при этом проходит через перфорацию и через выходное отверстие в корпусе осушителя выводится наружу. Частицы полимера неподвижными лопатками, расположенными на валу осушителя, при вращении барабана перемещаются вдоль оси барабана к шнеку. Шнеком частицы полимера транспортируются к центробежному колесу, с помощью которого происходит выброс сырья из осушителя в приемную тару. Причем после перемещения полимера каждой лопаткой он вновь центробежными силами прижимается к поверхности барабана, вода с его поверхности при этом выводится в корпус осушителя и через штуцер - наружу. Шнек предотвращает выход части воды и полимера, только поступившего в перфорированный барабан. Таким образом, частицы измельченного полимера, пришедшие на выходе из осушителя, имеют влажность 1,8-2%.

Изобретение поясняется чертежами (смотри фиг.1 и 2), где на фиг.1: А - устройство осушки, вид спереди, Б - устройство осушки, вид сбоку, В - устройство осушки, вид сверху; на фиг.2: А - лопатки расположены по одной линии друг относительно друга, Б - лопатки расположены под углом друг относительно друга - по винтовой линии. На фиг.1 и фиг.2: 1 - корпус осушителя, 2 - перфорированный барабан, 3 - центробежное колесо с лопастями, 4 - вал, 5 - лопатки, 6 - привод вращения барабана и центробежного колеса, 7 - загрузочный бункер, 8 - сливной штуцер, 9 - шнек.

Пример осуществления изобретения. Лопатки шириной 100 мм расположены на валу диаметром 110 мм, установлены под углом 60° к оси вала барабана и друг относительно друга по одной линии, зазор между лопаткой и поверхностью барабана 0,1 мм. Шнек - полтора витка. Осушке подвергались отходы измельченной ПЭТ-тары после выхода их из моечного оборудования (исходная влажность около 50%). После осушителя влажность ПЭТ-тары - 1,8%.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1423879, кл. F 26 В 17/10, заявл. 30.06.86, опубл. 15.09.88.

2. Авторское свидетельство СССР №1423880, кл. F 26 В 17/26, заявл. 06.01.87, опубл. 15.09.88.

3. Заявка Германии 19957664.5, кл. В 29 В 13/06, F 26 В 19/00, заявл. 30.11.99, опубл. 31.05.2001.

4. Патент Украины 2001063986, кл. F 26 В 3/06, заявл. 12.06.2001, опубл. 15.02.2002.

5. Патент США 6467188, кл. F 26 В 17/12, F 26 В 17/24, заявл. 10.10.2000, опубл. 22.10.2002.

6. Патент США 425830, кл. В 02 С 19/06, заявл. 20.04.95, опубл. 04.02.97.

7. Авторское свидетельство 434996, кл. В 04 В 3/02, В 07 В 13/10, заявл. 14.09.72, опубл. 05.07.74.

8. Патент Белоруссии (Беларуси) 5533, кл. F 26 В 17/10, заявл. 14.03.2000, опубл. 30.09.2003.

9. Заявка Германии 10065060, кл. В 04 В 1/20, В 04 В 7/12, заявл. 27.12.2000, опубл. 11.07.2002.

10. Заявка Германии 19900667, кл. В 04 В 1/04, В 04 В 1/12, заявл. 11.01.99, опубл. 20.07.2000.

11. Патент России 2213626, кл. В 04 В 3/08, заявл. 02.04.2001, опубл. 10.10.2003 (прототип).

Изобретение относится к оборудованию по переработке отходов термопластичных полимеров с целью их повторного использования, в частности, к устройствам по осушке вымытых измельченных термопластичных полимеров, сразу после выхода их из моечного оборудования. В осушителе непрерывного действия, представляющем собой центрифугу, содержащую корпус с установленным в нем вращающимся перфорированным барабаном, центрифуга совмещена с центробежным колесом, снабженным лопастями. По оси перфорированного барабана проходит неподвижный вал с установленными на нем под углом к его оси прямоугольными лопатками и один-два витка шнека. Причем шнек установлен на выходе из барабана перед центробежным колесом, а лопатки установлены под углом к оси вала таким образом, чтобы входная кромка одной лопатки находилась на одной линии с выходной кромкой предыдущей. Изобретение должно обеспечить создание простого по конструкции, потребляющего небольшое количество электроэнергии осушителя, с помощью которого можно было бы удалить основное количество. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Осушитель непрерывного действия для измельченных отходов полимеров, представляющий собой центрифугу, содержащую корпус с установленным в нем вращающимся перфорированным барабаном, отличающийся тем, что центрифуга совмещена с центробежным колесом, снабженным лопастями, а по оси перфорированного барабана проходит неподвижный вал с установленными на нем под углом к его оси прямоугольными лопатками и шнек, причем шнек установлен на выходе из барабана перед центробежным колесом, лопатки установлены под углом к оси вала таким образом, чтобы входная кромка одной лопатки находилась на одной линии с выходной кромкой предыдущей, причем зазор между лопатками и перфорированным барабаном не превышает 0,2 мм, а ширина лопаток обратно пропорциональна величине угла, под которым они установлены на валу.2. Осушитель по п.1, отличающийся тем, что лопатки на валу расположены относительно друг друга по прямой линии.3. Осушитель по п.1, отличающийся тем, что лопатки на валу расположены относительно друг друга под углом по винтовой линии.