Результат интеллектуальной деятельности: Способ переработки изношенных шин в дисперсный материал

Заявляемое изобретение относится к переработке полимерных армированных композиционных материалов, например резинотехнических изделий, в частности изношенных и бракованных автомобильных шин.

Известен способ резания покрышки дисковым ножом, при котором разрезаемый материал подается в зону реза, а рез осуществляется при введении вращающегося дискового лезвия внутрь щели опорного колеса (см. патент USA №4072072, МПК⁷ B23B 3/04, 1978).

Недостатком этого способа является сложность способа из-за необходимости специального балансирования скоростей вращения лезвия дискового ножа и подачи разрезаемого материала в зону реза, из-за наличия операций ввода и вывода дискового ножа из щели опорного колеса при резе, из-за необходимости специальных приспособлений для осуществления операций подачи разрезаемого материала в зону реза и его отвода из зоны реза, а также недостаточная эффективность разрезания каркасно-брекерно-протекторного браслета покрышки, изготовленного из слоистого материала, включающего несколько слоев резины, армированных текстильным и металлическим кордом.

Известен способ для продольной резки полимерных материалов, при котором разрезаемый материал подается в зону реза, а рез осуществляется путем введения вращающегося дискового лезвия внутрь щели опорного колеса (см. А.С. SU №536056, МПК⁷ B29C 17/10, 1976).

Недостатком этого способа также является необходимость специальных приспособлений для осуществления операций подачи разрезаемого материала в зону реза, необходимость балансирования скоростей реза и подачи материала, необходимость регулировки подвода вращающихся ножей к опорному колесу, а также необходимость постоянного регулирования ввода дискового ножа в паз опорного колеса при резе. В результате способ является сложным и недостаточно эффективным для разрезания каркасно-брекерно-протекторного браслета покрышки.

Наиболее близким по конструкции и достигаемому эффекту является известный способ разрезания покрышек (см. патент России на изобретение №2318661, опубл. 10.03.2008 г.). В способе разрезания полимерного армированного композиционного материала ножом, имеющим вращающееся дисковое лезвие, режущая кромка ножа образована коническими поверхностями и имеется опорное колесо с выемкой. При осуществлении способа разрезаемый материал подается в зону реза. Резание начинают при контакте образующих режущую кромку поверхностей лезвия с входными частями выемки опорного колеса, на которой образуют опорную кромку, между которой и режущей кромкой ножа осуществляют фиксацию материала. Процесс резания полимерного армированного композиционного материала, его подачу в зону реза и отвод из зоны реза осуществляют дисковым ножом. Скорость подачи разрезаемого материала в зоне реза определяется скоростью вращения ножа.

Недостатком этого способа является его повышенная трудозатратность и энергозатратность, т.к. режущую кромку необходимо периодически затачивать, для чего требуются энергетические и трудовые затраты, а также для заточки режущих кромок необходимо остановить устройство, что снижает его производительность и эффективность.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является упрощение способа, упрощение конструкции оборудования для его осуществления, повышение эффективности устройства при переработке изношенных шин.

Заявляемый технический результат достигается тем, что способ переработки изношенных шин в дисперсный материал заключается в предварительной разделке шин на ленты и передаче лент на валковую машину. Предварительную разделку шин осуществляют дисковым вращающимся элементом, кромки которого, расположенные вблизи периметра, выполнены коническими, и опорным колесом с канавкой. Изношенную шину подают в зону между дисковым вращающимся элементом и опорным колесом с канавкой. Предварительная разделка изношенных шин происходит путем разрыва. При такой предварительной разделке изношенных шин не требуется заточка разделочного инструмента, что приводит к снижению трудовых и энергетических затрат.

На конических кромках дискового вращающегося элемента выполнены риски, а периметр дискового вращающегося элемента, образующий разрывающую кромку, затуплен, толщина дискового вращающегося элемента меньше ширины канавки опорного колеса. Наличие рисок, выполненных на конических кромках дискового вращающегося элемента, позволяет захватить дисковым вращающимся элементом изношенную шину и затянуть ее в зону разрушения и препятствует проскальзыванию дискового вращающегося элемента при захвате разрушаемой изношенной шины. Затупленный периметр дискового вращающегося элемента, образующий разрывающую кромку, позволяет осуществить разрыв изношенной шины, при этом не требуется заточки этой кромки, приводящей к дополнительным трудовым и энергетическим затратам.

Предварительная разделка изношенных шин происходит путем разрыва. При такой предварительной разделке изношенных шин не требуется заточки разделочного инструмента, что приводит к снижению трудовых и энергетических затрат.

Разрыв изношенных шин происходит в канавке при давлении дискового вращающегося элемента на изношенную шину и погружении его в канавку, при этом глубина погружения дискового вращающегося элемента в канавку составляет до 5h мм, где h равно количеству слоев армирующего материала в изношенной шине. Такая глубина погружения дискового вращающегося элемента обеспечивает необходимое надавливание на изношенную шину с созданием перенапряжений в шине, которые приводят к ее эффективному разрушению.

Затем полученные путем разрыва ленты подают на валковую машину, которая имеет зазор между валков, равный толщине армирующего корда.

Валки валковой машины вращаются с фрикцией при сведенных валках менее 1:60.

Валки валковой машины вращаются с фрикцией при сведенных валках более 1:30.

При этих условиях за счет зазора и фрикции происходит объемное деформирование материала и скоростной сдвиг, что обеспечивает переработку за однократный пропуск с получением товарной крошки многоцелевого назначения с наиболее равномерным фракционным составом.

На фиг. 1 представлена схема предварительной разделки материала, вид спереди. На фиг. 2 представлена схема предварительной разделки материала, вид сверху. На фиг. 3 представлены кривые распределения плотности вероятностей фракционного состава дисперсного материала в зависимости от фрикции.

Способ переработки изношенных шин в дисперсный материал осуществляют следующим образом. Предварительную разделку изношенных шин производят разрывом. Разрыв производят с помощью дискового вращающегося элемента 1 и опорного колеса 2 с канавкой 3. Кромки 4 дискового элемента 1, расположенные вблизи периметра, выполнены коническими. Периметр дискового элемента 1 образует затупленную внешнюю кромку 5. На конические кромки 4 нанесены риски 6, при этом поверхность конических кромок 4 приобрела рифленую форму. Толщина дискового вращающегося элемента 1 меньше высоты канавки 3. Изношенную шину подают в зазор между дисковым элементом 1 и опорным колесом 2. Дисковый элемент 1 подводят к опорному колесу 2 с контактом с разрушаемой шиной таким образом, чтобы внешняя кромка 5 частично вошла внутрь канавки 3 опорного колеса 2. При погружении дискового элемента 1 в канавку 3 и давлении дискового элемента 1 на изношенную шину происходит разрыв изношенных шин в канавке 3.

Наиболее эффективный разрыв покрышки происходит при глубине погружения дискового вращающегося элемента 1 в канавку 3 до 5h мм, где h - это количество слоев армирующего материала в разрушаемой шине. При этом риски 6, нанесенные на конические кромки 4, зацепляются за подаваемую изношенную шину и затягивают ее в зону разрушения. Таким образом, подача материала осуществляется за счет вращения дискового элемента 1

В результате при предварительной разделке шин подача разрушаемого материала в зону разрыва и его отвод осуществляются самим дисковым вращающимся элементом и не требуют ни специальных устройств, ни специальных конструктивных элементов.

Затем полученные путем разрыва ленты подают на валковую машину, которая имеет зазор между валками, равный толщине армирующего перерабатываемую шину материала, например слоев корда.

Валки валковой машины вращаются с фрикцией при сведенных валках менее 1:60. Также валки валковой машины могут вращаться с фрикцией при сведенных валках более 1:30. При этих условиях за счет зазора и фрикции происходит объемное деформирование материала и скоростной сдвиг, что обеспечивает переработку за однократный пропуск с получением товарного дисперсного материала многоцелевого назначения с более высокой дисперсностью.

На фиг. 3 представлены полученные экспериментальным путем кривые распределения плотности вероятностей фракционного состава дисперсного материала зависимости от фрикции. Кривая 1 характеризует распределение плотности вероятностей фракционного состава дисперсного материала при фрикции 1:60, а кривая 2 характеризует распределение плотности вероятности фракционного состава дисперсного материала при фрикции 1:30. При этих условиях за счет зазора и фрикции происходит объемное деформирование материала и скоростной сдвиг, что обеспечивает переработку за однократный пропуск с получением товарного дисперсного материала многоцелевого назначения с более высокой дисперсностью.

Заявляемый способ обеспечивает эффективное разрушение сложного резинотехнического композита.

Заявляемый способ может быть осуществлен на имеющемся оборудовании имеющимися техническими средствами.