способ и устройство для переработки материалов

изобретение относится к способам и устройствам для переработки и обработки различных материалов, преимущественно эластомеров, и может быть использовано в различных технологических процессах.

предлагаемое изобретение может быть использовано для переработки изношенных автомобильных и авиационных шин при их утилизации .

известны устройства и способ переработки материалов с магнитострикционными компонентами. устройство содержит генератор воздействия магнитным полем в диапазоне звуковых частот с напряжённостью в области проявления магнитострикционного эффекта, блок механической нагрузки (авт. свид. ссср 1811421, в 02 с 19/18).

недостатками известного устройства являются низкая эффективность при обработке пластичных материалов, невозможность его применения при переработке изношенных шин.

известен способ переработки материалов, заключающийся в создании ударного воздействия на обрабатываемый материал перемещающимся обрабатывающим инструментом ( см. патент рф 2162411 от 13.07.2000г).

известный способ может быть принят в качестве ближайшего аналога.

к недостаткам известного способа относится его низкая эффективность при переработке эластомеров, армированных металлическим и капроновым кордами из-за отсутствия требуемого охлаждения и устранения упругих свойств эластомеров.

предлагаемый способ устраняет указанные недостатки.

существо способа заключается в том, что создают ударное воздействие на обрабатываемый материал перемещающимся обрабатывающим инструментом, способ отличается тем, что предварительно обрабатываемый материал поджимают усилием до устранения упруго-пластической деформации, создают ударный импульс разрушения длительностью

заменяющий лист

0,06-0,7мceк, частотой 10000-20000 гц, амплитудой 500-800кг, при этом в зоне разрушения создают температуру 500-600 с за счёт направленного воздушного охлаждения для устранения возгорания обрабатываемого материала и обеспечивают мгновенное устранение фракции из зоны резания, отделяют металлические частицы при помощи магнитного сепаратора и удаляют газовую среду при помощи газовых фильтров.

известно устройство для обработки и переработки материалов, в котором воздействуют на обрабатываемый материал перемещающимся режущим инструментом и создают в зоне обработки материала колебания ультразвуковой частоты (см. патент англии 2004200, 28.03.79.)

недостатками известного устройства являются низкая эффективность обработки эластомеров, обусловленная их высокой пластичностью, высоким коэффициентом трения

наиболее близким аналогом по наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату предлагаемого устройства является устройство, содержащее дезинтегратор, выполненный в виде режущего инструмента, установленного на валу электропривода, систему охлаждения режущего инструмента, подающий механизм в виде транспортёра и механизм вывода готового продукта (см. патент RU 2162410 от 13. 07. 2000г)

к недостаткам аналога относится

-возникновение срыва технологического режима разрушения материала за счёт отсутствия конструктивных элементов, обеспечивающих необходимый тепловой режим в зоне резания.

-трудность соблюдения условия, при которых скорость релаксации обрабатываемого эластомера была бы меньше скорости его разрушения из-за отсутствия конструктивных элементов, обеспечивающих снижение упругих свойств обрабатываемого материала.

заменяющий лист

-низкая технологичность процесса, связанная с отсутствием средств подачи перерабатываемого материала и разделения полученных фракций для дальнейшего применения.

-значительный нагрев и шум при переработке.

-сильная задымленность помещения, вызванная отсутствием систем отводящих газ и дым.

дезинтеграция эластомеров является сложной технической задачей, требующая создания определённых условий, обеспечивающее высокую частоту и скорость обработки, обеспечение соблюдения условия, когда скорость релаксации обрабатываемого эластомера была бы меньше скорости его разрушения, обеспечение температурного режима, при котором бы эластомер не прилипал к режущему инструменту и срывал бы режим разрушения материала. сложность утилизации изношенных шин увеличивается за счёт того, что конструкция шин включает наличие металлического и капронового кордов и упрочнение бортовой части шин.

в основу настоящего изобретения положено решение задачи в создании эффективной технологии переработки материалов, преимущественно дезинтеграции различных материалов, в особенности изношенных шин, состоящих из эластомеров армированных металлическим и капроновым кордами, за счёт обеспечения в зоне воздействия режущих кромок, условий, создающих ударное воздействия устраняющих прилипание эластомерных фракций к режущему инструменту и нормальное резание металлического и капронового корда, а так же отделения металлических фракций. при этом создают условия, позволяющие обеспечить полностью технологический процесс разрушения изношенных шин от подачи шин в зону резания, до получения готового продукта переработки в виде дисперсных частиц.

технический результат предлагаемого изобретения заключается в обеспечении уменьшения температуры в зоне разрушения за счёт

заменяющий лист

воздушного охлаждения, устраняющего прилипание к режущему инструменту частиц разрушения и обеспечения разделения полученного материала на фракции.

поставленный технический результат достигается за счёт того, что устройство для переработки материалов, содержащее дезинтегратор, выполненный в виде режущего инструмента, установленного на валу электропривода, систему охлаждения режущего инструмента, подающий механизм в виде транспортёра и механизм вывода готового продукта отличается тем, что в него введён поджимающий механизм, выполненный в виде двух валков, установленных на валах горизонтально и связанных с электроприводом для подачи перерабатываемого материала к режущему инструменту, а система охлаждения выполнена в виде не менее чем трёх вентиляторов, выходные патрубки которых расположены под углом друг другу в трёх плоскостях в зоне обработке материала, а механизм вывода готового продукта выполнен в виде вентилятора с трубопроводом, соединённый с дополнительным вентилятором, выходной патрубок которого соединён с корпусом магнитного сепаратора, выход которого соединён с вентилятором, выходной патрубок которого соединён с крошкоотделителем, снабжённым воздушным фильтром, в котором установлен шнек для вывода готового продукта и патрубок вентилятора для вывода газа через фильтр. режущий элемент выполнен в виде набора цилиндрических фрез с четырьмя воздушными каналами, расположенными внутри фрезы, при чём воздушные каналы соединены с внешней поверхностью фрезы радиальными каналами, для охлаждения внешней поверхности фрезы и отделения готового продукта, а на торцевых поверхностях фрезы выполнены направляющие лопатки для дополнительного воздушного охлаждения фрезы. на фиг.l представлено устройство для переработки материалов по данному изобретению, реализующее предлагаемый способ, на фиг.2 изображена конструкция режущего инструмента с расположенными выходными патрубками

заменяющий лист

вентиляторов, на фиг.з приведена экспериментально полученная зависимость температура фрезы T (с ) от времени резания милисекунд при различном количестве применяемых вентиляторов ( вентиляторы применялись стандартные).

устройство для переработки материалов содержит

дезинтегратор 1, выполненный в виде режущего инструмента, установленного на валу 2 электропривода 3, систему охлаждения режущего инструмента 4 , подающий механизм 5 в виде транспортёра . в него введён поджимающий механизм 6 , выполненный в виде двух валков 7 и 8, установленных на валах 9 и 10 горизонтально и связанных с электроприводом 11 и 12 и подачи перерабатываемого материала к режущему инструменту. система охлаждения выполнена в виде не менее чем трёх вентиляторов 13, 14, 15, выходящие патрубки которых расположены под углом друг другу в трёх плоскостях в зоне обработке материала. механизм вывода готового продукта выполнен в виде вентилятора 16 с трубопроводом 17 соединённый с дополнительным вентилятором 18 , выходной патрубок 19 которого соединён с корпусом 20 магнитного сепаратора, выход которого соединён с вентилятором 21, выходной патрубок 22 которого соединён с крошкоотделителем 23 , снабжённым воздушным фильтром 24, в котором установлен шнек 25 для вывода готового продукта и патрубок 26 вентилятора 27 для вывода газа через фильтр 28.

режущий элемент (дезинтегратора) 1 выполнен в виде набора цилиндрических фрез с четырьмя воздушными каналами 29, расположенными внутри фрезы, при чём воздушные каналы соединены с внешней поверхностью фрезы радиальными каналами 30 для охлаждения внешней поверхности фрезы и отделения готового продукта, а на торцевых поверхностях фрезы выполнены направляющие лопатки 31 для дополнительного воздушного охлаждения фрезы.

заменяющий лист

предлагаемое устройство работает следующим образом.

существо предлагаемого способа и устройства заключается в создании ударного воздействия на обрабатываемый материал перемещающимся режущимся инструментом.

предварительно обрабатываемый материал поджимают поджимающим механизмом усилием до устранения упруго-пластической деформации.

создают ударный импульс разрушения длительностью 0,06- 0.7мceк, частотой 10000-20000гц, амплитудой 500-800кг , при этом в зоне разрушения создают температуру 500-600 с. за счёт направленного непрерывного воздушного охлаждения для устранения возгорания обрабатываемого материала и обеспечивают мгновенное устранение фракции из зоны резания. отделяют металлические частицы при помощи магнитного сепаратора и удаляют газовую среду при помощи газовых фильтров.

предварительное поджатие обрабатываемого материала до устранения упруго-пластической деформации обеспечивает более ровную напряжённую среду особенно в эластомерах, армированных металлическим и капроновым кордом.

создание ударного импульса разрушения длительностью 0,06-0,7мceк, частотой 10000-20000гц амплитудой 500-800кг позволяет обеспечить разрушение как эластомера , так и металлического и капронового кордов. эти параметры в комплексе обеспечивают нормальный технологический процесс разрушения армированных материалов, к которым относятся изношенные шины. при этом режущий инструмент обладает достаточной стойкостью и надёжностью. за счёт направленного воздушного охлаждения и мгновенного устранения фракции из зоны резания (температура в зоне резания 500-600 с) позволяет устранить возгорание обрабатываемого материала и следовательно поддерживать режущий инструмент в нормальном состоянии без признаков образования нагара эластомера. мгновенное устранение фракции из зоны резания позволяет устранять также

заменяющий лист

перегрев инструмента, устранения заклинивания системы режущий инструмент - обрабатываемый материал. устранение металлических частиц из получаемого продукта обеспечивает в дальнейшем широкое применение получаемого продукта. удаление газовой среды при помощи фильтров обеспечивает экологичность технологического процесса. отделение металлических частиц при помощи магнитного сепаратора и удаление газовой среды при помощи фильтров делают процесс более технологичным и экологически чистым

при обработке и переработке материалов задают мощность привода не менее 50- 500 квт скорость вращения обрабатывающего инструмента выбирают 1500 - 6000 об/мин, число режущих кромок инструмента выбирают из соотношения w х п 10000гц, где w - угловая скорость вращения инструмента п- число режущих кромок инструмента, и угол атаки о инструмента выбирают 85-95 в зависимости от объёма перерабатываемого материала (от мини установок до крупных установок) за счёт предварительного поджатия удаётся расширить диапазон параметров технологических режимов. указанные режимы являются оптимальными для обработки эластомеров, армированных металлическим и капроновым кордами. однако даже при обеспечении этих режимов важно обеспечение температурного режима, так как при разрушении металлического и капронового кордов происходит значительный нагрев и возгорание эластомера и продуктов их переработки. в результате происходит нарушение технологического процесса и остановка устройства. в этих целях устройство снабжено не менее чем тремя вентиляторами 13, 14, 15, а режущий элемент выполнен в виде цилиндрической фрезы с четырьмя воздушными каналами, расположенными внутри фрезы, при чём воздушные каналы соединены с внешней поверхностью фрезы радиальными каналами для охлаждения внешней поверхности фрезы и отделения готового продукта, а на торцовых

заменяющий лист

поверхностях фрезы выполнены направляющие лопатки 31 для дополнительного воздушного потока охлаждения фрезы.

по существу в системе создаётся в зоне резания нормальный тепловой режим, при котором возникает температура недостаточная для возгорания эластомера и его фракций, при этом происходит процесс нормального разрушения эластомера и металлического корда, время разрушения при этом значительно меньше, чем время возгорания эластомера и его фракций.

из полученной экспериментально зависимости следует, что минимальное число необходимых вентиляторов должно составлять три, при этом были использованы серийно выпускаемые вентиляторы, подобранные с учётом сопряжения с другими элементами конструкции устройства.

при переработке изношенных шин предварительно её очищают от внешнего загрязнения, подготовленную шину устанавливают на конвейере 3 и подают к поджимающему механизму 7 . шину сжимают до полного устранения упругости, при этом происходит выравнивание упругих свойств шины, так как эластомер утрачивает свои упругие свойства. в таком состоянии шина поступает в зону резания, где происходит её разрушение. при этом происходит разрушение как эластомера, так и металлического корда за счёт ударных усилий со стороны режущего инструмента. в процессе разрушения осуществляется постоянное её поджатие, при этом процесс происходит с достаточно сильным нагревом. для охлаждения зоны резания и режущего инструмента в устройстве имеется система охлаждения, выполненная в виде не менее чем трёх вентиляторов 13, 14, 15, выходные патрубки которых расположены под утлом друг другу. при помощи механизма вывода готового продукта, выполненного в виде вентилятора 16 с трубопроводом 17, соединённого с дополнительным вентилятором 18. полученный продукт по выходному патрубку 19 поступает в корпус магнитного сепаратора 20, где происходит отделение металлических фракций.

заменяющий лист

в дальнейшем из магнитного сепаратора при помощи вентилятора 21 и выходного патрубка 22, полученная фракция поступает в крошкоотделитель 23 , снабжённым воздушным фильтром 24, где происходит выпадание фракции и удаление выделившихся газов. затем образованная крошка при помощи шнека выводится наружу устройства, где фасуется в требуемом объёме. при помощи вентилятора 27, образовавшиеся газы поступают в дожиговый фильтр 28 с целью обеспечения экологической чистоты. в предлагаемой установке применяется серийно выпускаемые фильтры и дожиговые фильтры.

преимущество предлагаемого устройства и способа переработки заключается в получении продукта переработки изношенных шин в виде резинового порошка, при этом удаётся обеспечить высокую экологичность производства. предлагаемые устройства и способ обладают преимуществами по сравнению известными способами и устройствами аналогичного назначения.

заменяющий лист