CZ35333U1 - Zařízení pro vícefázovou fluidní separaci odpadních sypkých materiálů - Google Patents

Description

Zařízení pro vícefázovou fluidní separaci odpadních sypkých materiálů

Oblast techniky

Předmětem je zařízení pro vícefázovou fluidní separaci odpadních sypkých materiálů, které je určeno pro vysoce efektivní oddělení požadovaného vzorku obsaženého v odpadním sypkém materiálu složené z minimálně dvou odlišných sypkých materiálů.

Dosavadní stav techniky

Stále aktuálním celosvětovým tématem je zpracování a recyklace odpadních surovin z různých průmyslových odvětví. V současnosti existují vzduchové separátory, které se primárně zaměřují na separaci velmi jemných až prachových frakcí sypkých materiálů. Některá technická řešení pracuj í cí na principu vzduchového třídění jsou evidována v různých například če ských patentových spisech jako je 1985-9347-Vzduchový třídič jemnozmných látek nebo 1966-5773 s názvem „Vzduchový třídič zejména pro cement“ a konečně 1979-9120 - „Vzduchový třídič sypkého materiálu“. Tyto zmíněné technologie jsou velice citlivé na rozsah distribuce velikosti částic separovaných směsí. Třídicí proces zmíněných technologií je principiálně založen na kombinaci působení vzduchu a odstředivé síly rotačních částí zařízení.

Dále existují gravitační vibrační separátory, které tvoří vibrující nakloněný stůl, po kterém se vlivem vibrací pohybuje separovaná směs a dochází k oddělení dvou složek, které mají výrazně rozdílnou měrnou hustotu. V tomto případě však není dostatečně efektivní odloučení prachových složek, které se vyskytují ve směsi.

Podstata technického řešení

Níže popsané zařízení je zaměřeno na separaci jednotlivých složek odpadních sypkých materiálů, které obsahují separovatelné částice s rozdílnými mechanicko-fyzikálními vlastnostmi. Fluidní separace jev tomto případě založena na rozdílných vlastnostech jednotlivých složek sypké směsi jako je např. hustota, velikost nebo tvar částic.

Odpadní materiály, jako jsou například drť elektrických vodičů nebo směs znečištěného abrazivního materiálu po procesu otryskávání povrchů konstrukcí s různou povrchovou úpravou, obsahují velké množství cenných materiálových složek jako je měď nebo abrazivo, které mají v čistém stavu vysokou tržní hodnotu. Z tohoto pohledu je z řad komerčních odběratelů vyžadována maximální čistota těchto cenných materiálových složek. Konkrétním příkladem může být drť elektrických vodičů, která je složena z měděných drátků a plastového granulátu. Při procesu fluidní separace je tak lehčí plastový granulát unášen proudem vzduchu snadněji než těžké měděné drátky, které zůstávají ve spodní úvrati fluidního lože.

Zařízení, řešící tento problém separace, umožňuje separovat minimálně jeden druh materiálu ze směsi sypkého materiálu a umožňuje jeho separaci s vysokou účinností. Výstupem je tak čistý materiál vhodný pro další zpracování. Zařízení je navrženo jako stavebnicový systém, jehož podstatou jsou speciálně konstruované jednotlivé, do sebe vzájemně zapadající a navazující fukční části, které umožňují provést separaci původně odpadního materiálu a jeho optimální rozvolnění za konkrétních podmínek (požadavky na velikost, čistotu apod.) a to již během samotné separace.

Součásti zařízení jsou z velké části umístěno v rámu, jak je popsáno níže. Odpadní materiál je do zařízení přiváděn pomocí vstupu, který může tvořit násypka nebo zásobník o objemu, který odpovídá druhu vstupujícího odpadního materiálu. Odpadní materiál se tak dostává do první fáze fluidní separace.

-1 CZ 35333 Ul

Ze vstupu putuje odpadní materiál, k nejméně jednomu kruhovému vibračnímu sítu nebo k sadě kruhových vibračních sít umístěných osově pod sebou. Kruhovým vibračním sítem může být například plech s třídícími otvory, které mohou být tvaru kruhu, čtverce, obdélníku trojúhelníku případně až n-úhelníku. Velikost těchto otvorů a jejich rozteče jsou definovány na základě provedené analýzy ve formě měření mechanicko-fyzikálních vlastností vstupního odpadního sypkého materiálu, který je do zařízení přiváděn.

Kruhové vibrační síto nebo série kruhových vibračních sít odvádí pomocí vibračního pohybu ze vstupujícího materiálu hrubé nežádoucí částice, které jsou ze zařízení odváděny prostřednictvím výstupu pro příslušnou frakci či frakce (v případě série sít). V případě, že jsou kruhová vibrační síta uspořádána v sérii, pak každé z nich má jinou velikost třídících otvorů a jsou uspořádána tak, aby byl ze vstupního materiálu, odstraněn nejdříve materiál nejhrubší frakce. Kruhové vibrační síto nebo celá série kruhových vibračních sít, je/jsou pevně spojeno/spojena s širší stranou vibračního kužele, který se nachází pod kruhovým vibračním sítem/sérií kruhových vibračních sít, toto spojení je realizováno například prostřednictvím šroubů a matic nebo závitové tyče apod. Tento výše popsaný celek, je volně uložen na pružinách, které jsou připevněny zevnitř na úchytech rámu. Pružná charakteristika, která udává tuhost pružin pak závisí na počtu použitých krabových vibračních sít. Ve stěnách vibračního kužele jsou umístěny otvory pro přívod regulovatelného fluidního vzduchu, který je zespodu směřován do kruhového vibračního síta nebo série kruhových vibračních sít. Pro účely této přihlášky představuje přívod regulovatelného fluidního vzduchu zdroj stlačeného vzduch jako je např. kompresor s objemovým vzdušníkem apod.

Dále je důležité, že kruhovým vibračním sítem/sérií vibračních sít a vibračním kuželem, osově prochází potrubní vedení pro odvod jemné frakce odpadního materiálu.

Rovněž je důležité, že zdrojem vibrací pro spojený celek kruhového vibračního síta/série kruhových vibračních sít a vibračního kužele, je dvojice budičů kruhových vibrací, které jsou umístěny na vnější stěně vibračního kužele.

Potrubní vedení pro odvod jemné frakce odpadního materiálu dále prochází rotačním roznášecím kuželem a to tak, že se užší strana rotačního kužele nachází nahoře a částečně zasahuje dovnitř vibračního kužele, přičemž širší spodní část rotačního kužele zasahuje do vnitřní části pevného vodícího kužele, kterým rovněž prochází potrubní vedení pro odvod jemné frakce a to tak, že je širší část pevného vodícího kužele nahoře a užší dole. V prostora rotačního roznášecího kužele, je pak na potrubním vedení pro odvod jemné frakce umístěn pohon rotačního pohybu pro rotační roznášecí kužel. Pevný vodící kužel je pak svou širší částí přichycen k úchytům na stěnách rámu.

Odpadní materiál, zbavený hrubých částic, je prostřednictvím rotačního roznášecího kužele rovnoměrným způsobem distribuován po celém obvodu pevného vodícího kužele, který vytváří skluz a částečně rozdružený odpadní materiál je jeho prostřednictvím veden do prostoru, kde dochází k drahé fázi separace, tedy k oddělení zbývajících podílů jemné frakce odpadních částic od výsledného materiálu, který je požadován pro další zpracování v průmyslu.

Drahá fáze separace je realizována proudem vzduchu, který je přiváděn dvěma způsoby: regulovatelným zdrojem hlavního proudu vzduchu přímo do fluidního lože vibračního podavače a prostřednictvím regulovatelného zdroje vedlejšího proudu vzduchu, který je přiváděn do prostora nad vibrační fluidní lože. Spojením obou těchto proudů vzduchu jsou velmi jemné zmitostní frakce unášeny potrubním vedením pro odvod jemné frakce odpadního vzorku až k odlučovači pevných částic, který je vybaven vzduchovým filtrem. Zde je veškerý vzduch očištěn od jemných částic a odchází do okolního prostředí. Částice zachycené na filtru jsou z filtru odváděny prostřednictvím výstupu jemné frakce odpadního vzorku, zatímco částice, které zůstaly v prostora vibračního podavače, jsou dopravovány do prostora pro výstup výsledného materiálu, kde je tento výsledný materiál kontrolován a je určen pro další zpracování. Odlučovač pevných částic se vzduchovým

- 2 CZ 35333 UI filtrem může být vybaven přídavným zařízením pro podtlakové odsávání jemnozmné frakce. Odlučovač a veškerá zařízení na něj navazující jsou umístěna mimo rám zařízení.

Z části se mimo rám nachází i vibrační podavač s fluidním ložem v jehož spodní části se nachází budič přímočarých vibrací. Rovněž i tento podavač je pružně uchycen k rámu. Podavač může být nahrazen sběrnou nádobou, v takovém případě provedení zařízení nedisponuje zdrojem hlavního proudu vzduchu, jak je uvedeno výše.

Veškeré výstupy všech odpadních vzorků a všechny funkční části zařízení jsou napojeny na řídicí a kontrolní jednotku, která je propojena s úložištěm pro zpracování dat.

Stavebnicový systém zařízení umožňuje výměnu jednotlivých vnitřních konstrukčních částí tak, aby odpovídaly konkrétnímu odpadnímu sypkému materiálu vstupujícího do zařízení. Celý technologický proces separace lze automatizovat a propojit se simulačním prostředím DEM (Discrete Element Modeling) a CFD (Computational Fulid Dynamic). Simulace separačního procesu pomocí DEM+CFD slouží pro ověření a optimalizaci funkčních provozních podmínek separace konkrétního vstupního odpadního materiálu. Automatizovaný proces přináší značné zvýšení produktivity a efektivity výrobního procesu a dokáže snadněji reagovat na změny během procesu separace.

Objasnění výkresů

Obr. 1 znázorňuje zařízení pro vícefázovou fluidní odpovídající uskutečnění vynálezu příkladu 1.

Obr. 2 znázorňuje zařízení pro vícefázovou fluidní odpovídající uskutečnění vynálezu příkladu 2.

separaci odpadních sypkých materiálů separaci odpadních sypkých materiálů

Obr. 3 znázorňuje zařízení pro vícefázovou odpovídající uskutečnění vynálezu příkladu 3.

fluidní separaci odpadních sypkých materiálů

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad 1

Zařízení pro vícefázovou separaci odpadních sypkých materiálů je navrženo jako stavebnicová konstrukce, umožňující snadnou montáž/demontáž/přestavbu konstrukčního uspořádání dle požadavku operátora.

Zařízení je z velké části umístěno v rámu 2. Materiál pro zpracování je do zařízení přiváděn pomocí vstupu 1, kterým je v tomto případě násypka.

Materiál se dostává do první fáze fluidní separace a ze vstupu 1 putuje ke kruhovému vibračnímu sítu H. Kruhovým vibračním sítem 11 je v tomto případě plech s otvory. Velikost a tvar těchto otvorů a jejich rozteče jsou definovány na základě provedené analýzy ve formě měření mechanicko-fýzikálních vlastností vstupního odpadního sypkého materiálu, který je do zařízení přiváděn.

Kruhové vibrační síto 11 odvádí prostřednictvím vibračního pohybu ze vstupujícího materiálu hrubé nežádoucí částice, které jsou dále vedeny mimo zařízení prostřednictvím výstupu 5 hrubé frakce Kruhové vibrační síto lije pevně spojeno se širší stranou vibračního kužele 13. který se nachází pod kruhovým vibračním sítem 11, toto spojení je realizováno prostřednictvím šroubového spoje. Celek kruhového vibračního síta 11 a vibračního kužele 13. je volně uložen na šesti

-3CZ 35333 UI pružinách 12. které jsou připevněny na úchytech rámu 2. Pod pružinami 12 jsou ve stěnách vibračního kužele 13 umístěny otvory pro přívod 24 regulovatelného fluidního vzduchu, který je směřován do prostoru kruhového vibračního síta 11. Spojeným kruhovým vibračním sítem 11 a vibračním kuželem 13 prochází potrubní vedení 17 pro odvod jemné frakce do odpadu. Zdrojem vibrací pro spojený celek kruhového vibračního síta 11 a vibračního kužele 13. jsou budiče 19 kruhových vibrací, které jsou umístěny na vnější stěně vibračního kužele 13.

Potrubní vedení 17 pro odvod jemné frakce odpadu, dále prochází rotačním roznášecím kuželem 14 a to tak, že se užší strana rotačního roznášecího kužele 14 nachází nahoře a částečně zasahuje dovnitř vibračního kužele 13, přičemž širší spodní část rotačního roznášecího kužele 14 zasahuje do vnitřní části pevného vodícího kužele 15. kterým rovněž prochází potrubní vedení 17 pro odvod jemné frakce do odpadu a to tak, že je širší část pevného vodícího kužele 15 nahoře a užší dole. V prostoru rotačního roznášecího kužele 14, je pak na potrubním vedení 17 pro odvod jemné frakce do odpadu, umístěn jeho pohon 20 rotačního pohybu. Pevný vodící kužel 15 je pak svou širší částí přichycen k úchytům na stěnách rámu 2.

Materiál, zbavený hrubých částic, je prostřednictvím rotačního roznášecího kužele 14 rovnoměrným způsobem distribuován po celém obvodu pevného vodícího kužele 15. který vytváří skluz a takto částečně rozdružený materiál je jeho prostřednictvím veden do prostoru, kde dochází k druhé fázi separace, tedy k oddělení zbývajících podílů jemné frakce odpadních částic od výsledného materiálu, který je požadován pro další zpracování v průmyslu.

Druhá fáze separace je realizována proudem vzduchu, který je přiváděn dvěma způsoby: regulovatelným zdrojem 22 hlavního proudu vzduchu přímo do fluidního lože vibračního podavače 16 a prostřednictvím regulovatelného zdroje 23 vedlejšího proudu vzduchu umístěného ve stěnách pevného vodícího kužele 15, který je přiváděn do prostoru nad vibrační fluidní lože. Spojením obou těchto proudů vzduchu jsou velmi jemné zmitostní frakce unášeny potrubním vedením 17 pro odvod jemné frakce do odpadu až k odlučovači 18 pevných částic, který je vybaven vzduchovým filtrem. Zde je veškerý vzduch očištěn od jemných částic a odchází do okolního prostředí. Částice zachycené na filtru jsou z filtru odváděny prostřednictvím výstupu 7 jemné frakce odpadu, zatímco částice, které zůstaly v prostoru vibračního podavače 16, jsou dopravovány do prostoru pro výstup 6 vytříděného materiálu, kde je tento vytříděný materiál kontrolován. Odlučovač 18 s filtrem je umístěn mimo rám 2 zařízení.

Z části se mimo rám 2 nachází i vibrační podavač 16 s fluidním ložem v jehož spodní části se nachází budič 21 přímočarých vibrací. Rovněž i tento vibrační podavač 16 je pružně uchycen k rámu 2.

Veškeré výstupy všech materiálů a odpadů a také veškeré funkční části zařízení jsou napojeny na řídicí a kontrolní jednotku 25, která je propojena s úložištěm 26 pro zpracování dat.

Příklad 2

Příklad 2 se od příkladu 1 odlišuje tím, že první fáze separace obsahuje čtyři na sebe navazující kruhová vibrační síta 11. které se od sebe odlišují velikostí třídících otvorů. Kruhová vibrační síta J4 jsou umístěna osově pod sebou tak, aby byl ze vstupního materiálu, odstraněn nejdříve materiál nejhrubší frakce. Jednotlivá kruhová vibrační síta 11 jsou opatřena vlastními výstupy 5 hrubé frakce odpadního materiálu. Série kruhových vibračních sít 11, je pevně spojena s širší stranou vibračního kužele 13. který se nachází pod sérií kruhových vibračních sít 11. toto spojení je realizováno prostřednictvím závitové tyče. A dále je v tomto případě zařízení vybaveno podtlakovým zařízením, které je propojeno s odlučovačem 18 pevných částic, který je vybaven vzduchovým filtrem. Toto zařízení je určeno pro zpracovatelský průmysl.

-4CZ 35333 UI

Příklad 3

Příklad 3 se od příkladu 1 odlišuje tím, že vibrační podavač 16 s fluidním ložem, je nahrazen sběrnou nádobou 27. Výstup 6 vytříděného materiálu je v tomto případě přímo ze sběrné 5 nádoby 27. Protože toto zařízení není vybaveno zdrojem 22 hlavního proudu vzduchu, lze předpokládat, že očekávaná účinnost separace bude v tomto případě nižší než u předchozích dvou příkladů uskutečnění.

ίο Průmyslová využitelnost

Využitelnost tohoto zařízení je spatřena zejména v oblastech odpadového hospodářství s cílem recyklace odpadních surovin. Zařízením lze rozšířit technologické možnosti zpracování nestandardních směsí odpadních materiálů s následným využitím separovaných složek. V tomto 15 ohledu lze spatřit využití separovaných složek nebo v přímé výrobě produktů ze separovaných složek. Automatizace technologie umožní zvýšení produktivity separačního procesu. Současný stav techniky v dané oblasti udává omezené množství způsobů separace odpadních sypkých materiálů.

Claims (10)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zařízení pro vícefázovou separaci odpadních sypkých materiálů, vyznačující se tím, že je tvořené stavebnicovým systémem, rozděleným na část umístěnou v rámu (2) a na část, která se nachází zcela nebo částečně mimo rám (2), přičemž v horní části rámu (2) se nachází vstup (1) pro materiál, který ústí do prostoru nejméně jednoho kruhového vibračního síta (11) spojeného s širší stranou vibračního kužele (13), který se nachází pod ním, a tento celek je volně uložen na nejméně šesti pružinách (12);

   a dále že šikmé stěny vibračního kužele (13) jsou vybaveny otvory pro přívod (24) regulovatelného fluidního vzduchu a z vnější části budiči (19) kruhových vibrací, a že do prostoru vibračního kužele (13) částečně zasahuje užší strana roznášecího kužele (14), přičemž širší strana roznášecího kužele (14) zasahuje do vnitřní části pevného vodícího kužele (15) a to tak, že širší část pevného vodícího kužele (15) je nahoře a užší dole, že dále rámem (2), kruhovým vibračním sítem (11) a všemi kužely (13, 14, 15) prochází potrubní vedení (17) pro odvod jemné frakce odpadu, které na své horní straně ústí mimo rám (2) do odlučovače (18) se vzduchovým filtrem a na své dolní části trychtýřovitou částí ústící do prostoru pevného vodícího kužele (15), pod kterým se nachází vibrační podavač (16) s fluidním ložem, který je částečně upevněn v rámu (2) a který je na své spodní části vybaven zdrojem (22) hlavního proudu vzduchu nebo sběrnou nádobou (27), a že mimo rám (2) je umístěna řídící a kontrolní jednotka (25) pro ovládání funkčních částí zařízení a na ni napojené úložiště (26) pro zpracování dat.
2. 2. Zařízení pro vícefázovou separaci odpadních sypkých materiálů podle nároku 1, vyznačující se tím, že více kruhových vibračních sít (11) je na sobě osově uloženo a jsou k sobě rozebíratelně spojeny, přičemž, každé kruhové vibrační síto (11) má vlastní výstup (5) příslušné frakce.
3. 3. Zařízení pro vícefázovou separaci odpadních sypkých materiálů podle nároku 2, vyznačující se tím, že kruhová vibrační síta (11) mají různou velikost třídících otvorů.
4. 4. Zařízení pro vícefázovou separaci odpadních sypkých materiálů podle nároku 2 a 3, vyznačující se tím, že třídící otvory sít jsou tvaru kruhu nebo čtverce nebo obdélníku nebo trojúhelníku nebo n-úhelníku.
5. 5. Zařízení pro vícefázovou separaci odpadních sypkých materiálů podle nároku 2 a 3, vyznačující setím, že kruhová vibrační síta (11) jsou uspořádána na sobě tak, že se nejvýše nachází vždy síto s největšími otvory a nejníže síto s nej menšími otvory.
6. 6. Zařízení pro vícefázovou separaci podle nároku 1, vyznačující se tím, že krámu (2) jsou přichyceny pružiny (12), pevný vodící kužel (15) ve své širší části a vibrační podavač (16) s fluidním ložem.
7. 7. Zařízení pro vícefázovou separaci podle nároku 1, vyznačující se tím, že v prostoru rotačního roznášecího kužele (14) je na potrubním vedení (17) pro odvod jemné frakce do odpadu umístěn jeho pohon (20) rotačního pohybu.

   -6CZ 35333 UI
8. 8. Zařízení pro vícefázovou separaci podle nároku 1, vyznačující se tím, že pevný vodící kužel (15) je ve svých stěnách vybaven otvory pro zdroj (23) vedlejšího proudu vzduchu.
9. 9. Zařízení pro vícefázovou separaci podle nároku 1, vyznačující se tím, že odlučovač (18) se 5 vzduchovým filtrem je vybaven podtlakovým zařízení pro odsávání jemné frakce.
10. 10. Zařízení pro vícefázovou separaci podle nároku 1, vyznačující se tím, že vibrační podavač (16) s fluidním ložem je ve své části mimo rám (2) vybaven výstupem (6) zpracovaného materiálu a ve své spodní části v rámu (2) budičem (21) přímočarých vibrací.