УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ АБСОРБИРУЮЩИХ ГИГИЕНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2017 года по МПК A61L11/00 B29B17/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к устройству и способу для переработки использованных абсорбирующих гигиенических изделий.

Под термином «абсорбирующие гигиенические изделия», в общем, понимаются абсорбирующие изделия одноразового применения, такие как детские подгузники, абсорбирующие прокладки, используемые при недержании, женские гигиенические прокладки, подстилки для кровати и т.д.

ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

Абсорбирующие гигиенические изделия обычно изготавливаются из самых различных материалов, в число которых входят листы пластикового материала, целлюлозная масса, суперабсорбирующие полимеры, листы нетканых материалов и т.д.

Абсорбирующие гигиенические изделия содержат высококачественные материалы, такие как пластик и целлюлоза, при этом желательно эти материалы перерабатывать для их использования в новом производственном цикле либо для выработки энергии.

В настоящее время использованные абсорбирующие гигиенические изделия утилизируются в виде недифференцированных отходов, отправляемых на мусорные свалки. Компоненты использованных абсорбирующих гигиенических изделий не перерабатываются главным образом потому, что различные материалы (целлюлозные волокна, суперабсорбирующие полимеры, листы пластикового материала и т.д.) тесно взаимосвязаны, и чтобы эти материалы отделить, необходимо полностью разрушить изделия. Кроме того, использованные абсорбирующие гигиенические изделия содержат органические отходы жизнедеятельности и бактерии, при этом потребуется провести стерилизацию изделий, перед тем как материалы переработать.

По вышеуказанным причинам использованные абсорбирующие гигиенические изделия не включены в список перерабатываемых отходов, для которых выполняется дифференцированный сбор.

По существующим оценкам, абсорбирующие гигиенические изделия составляют примерно 2-3% общей массы твердых городских отходов. Однако там, где выполняется дифференцированный сбор с высокой степенью дифференциации отходов (с долей дифференцированных отходов, превышающей 60% от общей массы), процентное содержание абсорбирующих гигиенических изделий относительно оставшейся части, образованной недифференцированной остаточной долей, возрастает примерно до 20%.

Высокое процентное содержание абсорбирующих гигиенических изделий относительно остаточной доли неперерабатываемых отходов делает крайне желательным наличие оборудования и способов, позволяющих обрабатывать абсорбирующие гигиенические изделия с целью повторного использования их компонентов эффективным и экономически целесообразным способом.

Известные в настоящее время технологии для переработки использованных абсорбирующих гигиенических изделий являются неудовлетворительными. Первая известная технология предполагает выполнение промывки использованных абсорбирующих гигиенических изделий водой, щелочью и мылом и отделение целлюлозы от пластика в процессе промывочной операции. Примеры такой технологии раскрыты в документах WO 94/20668 и WO 96/27045.

В документе US 5292075 описан способ, при котором грязные абсорбирующие гигиенические изделия предварительно измельчаются. Измельченный материал далее промывается в моечной машине, содержащей перфорированный цилиндрический барабан, удерживающий пластиковый материал внутри себя. Материал, содержащий целлюлозную пульпу, затем подвергается дегидратации.

Данные технологии обработки абсорбирующих гигиенических изделий на практике трудно реализовать, поскольку промывочная вода будет содержать большое количество загрязняющих веществ, таких как гелифицированные суперабсорбирующие полимеры и органические остатки, которые трудно утилизировать. Высушивание целлюлозы после промывки, кроме того, влечет за собой значительные затраты энергии.

Дополнительная сложность связана с тем, что использованные абсорбирующие гигиенические изделия обычно выбрасываются в сложенном и закрытом виде, образуя упаковку, при этом наружный слой пластика изделий образует непроницаемый барьер. Если изделия обрабатываются в том виде, в котором они были выброшены, непроницаемый наружный слой не позволяет провести эффективную стерилизацию изделий. С другой стороны, предварительная обработка, описанная в документе US 5292075, приводит к необходимости измельчать изделия при высоком содержании органических отходов жизнедеятельности, бактерий и загрязняющих веществ.

В документе JP 2004113915 описан способ обработки подгузников, содержащих полимеры-абсорбенты, при этом использованные подгузники закладываются в закрытый сосуд под давлением вместе с древесными опилками. Внутри сосуда подгузники обрабатываются паром при высокой температуре и под высоким давлением в течение заданного времени. Обработка паром выполняется под давлением 15-25 атм при температуре 150-250^°C. В этом документе предполагается использовать абсорбирующие гигиенические изделия после упомянутой обработки в качестве удобрений вслед за ферментацией.

В документе WO 2010/065088 описан автоклав для обработки твердых городских отходов, предусматривающий высушивание отходов с использованием пара. Устройство, описанное в документе WO 2010/065088, содержит цилиндрический роторный автоклав, оснащенный по меньшей мере одним люком, который может быть открыт для обеспечения доступа в автоклав и герметично закрыт для обеспечения создания повышенного давления в автоклаве, входное отверстие для «соприкасающегося» пара, входящего в непосредственное соприкосновение с отходами, содержащимися внутри автоклава, множество прямолинейных лопаток, выполненных с возможностью пропускания «несоприкасающегося» пара, выступающих от внутренней поверхности автоклава, которые снабжаются паром, не входящим в соприкосновение с отходами. Данное устройство позволяет проводить стерилизацию твердых городских отходов и высушивание отходов в процессе обработки в автоклаве. Устройство, описанное в документе WO 2010/065088, разработано для обработки недифференцированных твердых городских отходов и не содержит конкретных идей о том, как осуществить стерилизацию, высушивание и разделение компонентов абсорбирующих гигиенических изделий.

ЗАДАЧА И СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения заключается в создании устройства и способа для обработки использованных абсорбирующих гигиенических изделий, которые позволят осуществить стерилизацию, высушивание и разрушение использованных абсорбирующих гигиенических изделий с целью проведения переработки компонентов.

Согласно настоящему изобретению вышеуказанная задача решается с помощью устройства и способа по пп.1 и 5 формулы изобретения соответственно.

Формула изобретения составляет неотъемлемую часть замысла изобретения, представленного в настоящем описании.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее изобретение будет описано подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, представленные исключительно в качестве не ограничивающих примеров, где:

- на Фиг.1 показан вид в перспективе ротационного автоклавного устройства для обработки отходов;

- на Фиг.2 показан схематичный вид расположения режущих сопел внутри автоклава, представленного на Фиг.1;

- на Фиг.3 показан схематичный вид в сечении автоклава, представленного на Фиг.1;

- на Фиг.4 показана увеличенная деталь части конструкции, указанной стрелкой IV на Фиг.3;

- на Фиг.5 показано сечение по линии V-V на Фиг.4;

- на Фиг.6 показан вид сверху по стрелке VI на Фиг.4.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На Фиг.1 показано ротационное автоклавное устройство для обработки использованных абсорбирующих гигиенических изделий, обозначенное позицией 10. Устройство 10 содержит неподвижную конструкцию 12, несущую цилиндрический автоклав 14, совершающий вращение вокруг своей продольной оси A. Устройство 10 содержит приводное устройство (не показано), приводящее автоклав 14 во вращение вокруг оси A. Опорная конструкция 12 может быть оборудована исполнительными механизмами 16 для изменения наклона автоклава 14 относительно горизонтальной оси, что позволяет автоклаву 14 совершать наклон между положением загрузки/выгрузки и рабочим положением. Автоклав 14 имеет два конца, при этом по меньшей мере один из них заканчивается люком, который может быть открыт для обеспечения доступа во внутреннее пространство автоклава и герметично закрыт для обеспечения создания повышенного давления во внутреннем пространстве. В представленном примере предусмотрены два открывающихся люка 18, 20, которые могут быть использованы, например, для загрузки в автоклав изделий, требующих обработки, и для выгрузки обработанных изделий. По альтернативному варианту может быть обеспечен единственный открывающийся люк, используемый как для загрузки, так и для выгрузки.

Устройство 10 содержит контур нагрева и создания повышенного давления в автоклаве 14 с целью нагрева абсорбирующих гигиенических изделий до температуры стерилизации.

Люки 18, 20 оборудованы соответствующими поворотными соединителями 34, 36 для входа и для выхода соприкасающегося пара и несоприкасающегося пара. Поток греющего пара можно разделить на поток несоприкасающегося пара 41, проходящего по каналам, расположенным на внутренней стенке автоклава 14, и поток соприкасающегося пара 43, который приходит в непосредственное соприкосновение с обрабатываемыми изделиями и создает повышенное давление во внутреннем объеме автоклава 14. На выходном соединителе 36 поток несоприкасающегося пара 41 и поток соприкасающегося пара 43 разделяются и обрабатываются по отдельности, например, как описано в документе WO 2010/065088.

Как правило, абсорбирующие гигиенические изделия содержат абсорбирующую сердцевину из целлюлозных волокон и суперабсорбирующих полимеров. Абсорбирующая сердцевина обычно заключена между двумя листами пластикового материала, соединенными вместе. Как правило, задний лист является непроницаемым, в то время как верхний лист является пористым. Обычно использованные абсорбирующие гигиенические изделия складываются так, чтобы заключить изделие в форме упаковки в пределы непроницаемого заднего листа. Обычно предусмотрены адгезивные полоски, чтобы зафиксировать изделие в сложенном виде. Органические отходы жизнедеятельности, таким образом, заключены внутри уплотненного листа непроницаемого пластикового материала.

Настоящее изобретение предполагает проведение обработки абсорбирующих гигиенических изделий в том виде, в котором они собраны, т.е. когда они сложены с образованием упаковки, без какой-либо предварительной обработки по развертыванию изделий.

Для проведения эффективной стерилизации и высушивания в процессе обработки в автоклаве 14 необходимо добиться разрушения изделий, так чтобы подвергнуть воздействию температуры стерилизации все органические вещества в каждой точке внутри автоклава 14. Разрушение абсорбирующих гигиенических изделий абсолютно необходимо для проведения стерилизации в полном объеме и для отделения пластика от целлюлозных волокон.

Согласно настоящему изобретению разрушение абсорбирующих гигиенических изделий, первоначально пребывающих в закрытом виде, обеспечивается струями текучей среды под высоким давлением, способствующими разрушению наружных слоев абсорбирующих гигиенических изделий.

Как показано на Фиг.2, устройство 10 содержит множество режущих сопел 38, установленных внутри автоклава 14. Режущие сопла 38 соединены с внешним по отношению к автоклаву 14 контуром 40 нагнетания давления, подающим текучую среду под давлением в режущие сопла 38. Текучая среда под давлением может представлять собой воду, пар, воздух, текучую неклейкую среду и т.д.

Как показано на Фиг.2 и 3, режущие сопла 38 установлены неподвижно относительно боковой стенки 42 автоклава 14, при этом предпочтительно ориентированы в радиальном направлении. Предпочтительно режущие сопла 38 сгруппированы в блоки 44, при этом сопла каждого блока 44 установлены на некотором расстоянии друг от друга в продольном направлении, а сами блоки 44 установлены на некотором угловом расстоянии друг от друга. На Фиг.2 и 3 показана конфигурация, при которой имеется четыре блока 44, установленных на угловом расстоянии друг от друга 90^°, при этом в каждом блоке 44 имеется шесть режущих сопел 38. Число режущих сопел 38 может изменяться в зависимости от прикладных задач. Например, в соответствии с размерами автоклава 14 может быть обеспечено от 10 до 100 режущих сопел 38.

Как показано на Фиг.2-6, внутри автоклава 14 могут быть созданы радиальные лопатки 46, выступающие в радиальном направлении во внутреннее пространство автоклава от боковой стенки 42. В работе радиальные лопатки 46 увлекают массу абсорбирующих гигиенических изделий, содержащихся в автоклаве 14, вверх. Предпочтительно каждый блок 44 сопел 38 установлен рядом с соответствующей радиальной лопаткой 46. С учетом направления вращения автоклава 14, указанного стрелкой B на Фиг.3, режущие сопла 38 предпочтительно прилегают к задней поверхности соответствующей радиальной лопатки 46, чтобы защитить режущие сопла 38 от соударения с массами отходов.

Как показано на Фиг.2, режущие сопла 38 каждого блока 44 предпочтительно соединены с общим подающим патрубком 48. Подающие патрубки 48 различных блоков 44 соединены с ротационным коллектором 50. Контур 40 нагнетания давления содержит насос 50, подающий текучую среду под давлением в ротационный коллектор 50.

Контур 40 нагнетания давления предпочтительно оснащен контроллером 52, который избирательно осуществляет подачу в блоки 44 в зависимости от сигналов, выдаваемых датчиком 54 поворотного положения, детектирующим поворотное положение автоклава 14. В зависимости от сигналов, выдаваемых датчиком 54, контроллер 52 селективно открывает и закрывает клапаны 56, связанные с каналами 58, соединенными посредством ротационного коллектора 50 с соответствующими подающими патрубками 48.

В процессе вращения автоклава отходы периодически приподнимаются, а затем сбрасываются к центру. Контроллер 52 приводит в действие только тот блок 44 режущих сопел, который каждый раз находится в нижней части, а значит, в соприкосновении с массами отходов. Контроллер 52 приводит в действие сопла на ограниченный отрезок времени. Когда сопла 38 совершают поворот вверх, они уходят от масс отходов, совершающих падение к центру, при этом контроллер прерывает подачу текучей среды под давлением, чтобы снизить количество избыточной влаги внутри автоклава 14.

Режущие сопла 38 разрывают и размягчают пластиковые задние листы абсорбирующих гигиенических изделий и образуют отверстия, способствующие разрушению изделий, что повышает эффективность работы автоклава.

Предпочтительно текучая среда под давлением представляет собой воду. Размер отверстий сопел предпочтительно составляет от 0,02 до 0,15 мм. Рабочее давление сопел 38 предпочтительно составляет 100-300 атм.

Струи под высоким давлением, исходящие из сопел 38, в сочетании с температурой и давлением внутри автоклава 14 позволяют полностью разрушить абсорбирующие гигиенические изделия внутри автоклава 14. Таким образом, исчезает необходимость в предварительной обработке измельчением изделий, которая подвергает операторов и окружающую среду воздействию зловонных запахов и загрязнению элементами, содержащимися в абсорбирующих гигиенических изделиях.

Полное разрушение изделий в процессе обработки в автоклаве позволяет высушивать и проводить стерилизацию изделий за более короткое время. После обработки в автоклаве получают высушенную и стерильную деструктурированную массу, главным образом образованную пластиком и целлюлозными волокнами. Далее высушенная и стерильная деструктурированная масса проходит через сетчатый фильтр, на котором пластик и целлюлозные волокна отделяются.

Разумеется, при сохранении сущности изобретения, детали конструкции и варианты осуществления могут изменяться в широких пределах без отхода от объема настоящего изобретения, определяемого последующей формулой изобретения.

Изобретение относится к устройству и способу для обработки использованных абсорбирующих гигиенических изделий. Устройство содержит цилиндрический роторный автоклав, имеющий боковую стенку и два конца, по меньшей мере один из которых заканчивается люком, который может быть открыт для обеспечения доступа в автоклав и герметично закрыт для обеспечения создания повышенного давления в упомянутом автоклаве. Устройство содержит контур нагрева и создания повышенного давления в автоклаве для нагрева абсорбирующих гигиенических изделий до температуры стерилизации. Во множество режущих сопел подается текучая среда под давлением. Сопла выполнены с возможностью направления соответствующих струй текучей среды под давлением внутри автоклава. Изобретение обеспечивает повышение скорости и качества обработки изделий. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для обработки использованных абсорбирующих гигиенических изделий, содержащее:

- цилиндрический роторный автоклав (14), имеющий боковую стенку (42) и два конца, по меньшей мере один из которых заканчивается люком (18, 20), который может быть открыт для обеспечения доступа в автоклав (14) и герметично закрыт для обеспечения создания повышенного давления в автоклаве (14),

- контур нагрева и создания повышенного давления в автоклаве (14) для нагрева абсорбирующих гигиенических изделий до температуры стерилизации, и

- множество режущих сопел (38), в которые подается текучая среда под давлением, выполненных с возможностью направления соответствующих струй текучей среды под давлением внутрь упомянутого автоклава (14), при этом рабочее давление режущих сопел (38) составляет от 100 до 300 атм;

причем режущие сопла (38) сгруппированы во множество блоков (44), при этом режущие сопла (38) каждого блока (44) установлены на расстоянии друг от друга в продольном направлении, а различные блоки (44) установлены на угловом расстоянии друг от друга.

2. Устройство по п. 1, в котором режущие сопла (38) каждого блока (44) установлены рядом с соответствующей радиальной лопаткой (46), выступающей внутрь от боковой стенки (42) автоклава (14).

3. Устройство по п. 1, в котором блоки (44) режущих сопел (38) соединены с контуром (40) нагнетания давления, внешним по отношению к автоклаву (14), посредством ротационного коллектора (50).

4. Устройство по п. 3, в котором контур (40) нагнетания давления содержит контроллер (52), выполненный с возможностью избирательной подачи текучей среды в упомянутые блоки (44) режущих сопел (38) в зависимости от сигналов, выдаваемых датчиком (54) поворотного положения, детектирующим поворотное положение автоклава (14).

5. Способ обработки использованных абсорбирующих гигиенических изделий, содержащий следующие этапы:

- обеспечение цилиндрического роторного автоклава, имеющего боковую стенку (42) и два конца, по меньшей мере один из которых заканчивается люком (18, 20), который может быть открыт для обеспечения доступа в упомянутый автоклав (14) и герметично закрыт для обеспечения создания повышенного давления в автоклаве (14);

- загрузка автоклава (14) абсорбирующими гигиеническими изделиями в закрытом виде;

- нагрев до температуры стерилизации и создание повышенного давления в автоклаве (14), приводя при этом автоклав (14) во вращение вокруг его продольной оси (А); и

- подача текучей среды под давлением во множество режущих сопел (38), выполненных с возможностью направления соответствующих струй текучей среды под давлением внутрь упомянутого автоклава (14);

причем режущие сопла (38) группируют во множество блоков (44), при этом режущие сопла (38) каждого блока (44) устанавливают на расстоянии друг от друга в продольном направлении, а различные блоки (44) устанавливают на угловом расстоянии друг от друга.

6. Способ по п. 5, в котором режущие сопла (38) каждого блока (44) устанавливают рядом с соответствующей радиальной лопаткой (46), выступающей внутрь от упомянутой боковой стенки (42) автоклава (14).

7. Способ по п. 6, в котором упомянутые блоки (44) режущих сопел (38) соединяют с контуром (40) нагнетания давления, внешним по отношению к автоклаву (14), посредством ротационного коллектора (50).

8. Способ по п. 7, в котором упомянутый контур (40) нагнетания давления содержит контроллер (52), выполненный с возможностью избирательной подачи текучей среды в упомянутые блоки (44) режущих сопел (38) в зависимости от сигналов, выдаваемых датчиком (54) поворотного положения, детектирующим поворотное положение упомянутого автоклава (14).