Система для изготовления изделий из сыпучих материалов и полимерных отходов
Изобретение относится к производству строительных изделий из сыпучих материалов, полимерных отходов и красителей и может быть использовано для получения черепичных кровельных материалов, химически стойких покрытий полов и др. Система включает устройства дробления полимерных отходов, сушки и просеивания песка, регенерации полимерных отходов, нагрева и смешивания компонентов изделий в однородную массу и гидравлический пресс с пресс-формой для получения готовых изделий. Для управления стадиями получения строительных изделий используется микроконтроллер. Осуществляя контроль стадиями подготовки полимерных отходов, песка и получения композитов и регулируя температурные режимы по стадиям добиваемся получения изделий с повышенным качеством. Используя полимерные отходы и песочные смеси металлургических и химических производств улучшаем экологию окружающей среды и снижаем затраты на получения готовых изделию. Испытания показали эффективность работы системы. Получаемая черепица в 1,6 раза дешевле керамической. Экономический эффект составляет до 1,7 млн. руб в год.
Предполагаемое изобретение относится к производству строительных материалов из сыпучих материалов и полимерных отходов и может быть использовано для получения черепицы, тротуарной и облицовочной плитки, химически стойких покрытий полов и др.
Известен способ производства строительных изделий, в котором используется система изготовления строительных изделий из сыпучих материалов и полимерных отходов. Система включает устройства дробления полимерных материалов с нагревателем песка, соединенных между собой технологическими линиями, а также включает пресс-форму готовых изделий с транспортирующей линией подачи продукции на склад.(РФ 94008420, А1, МПК 7 С 04 В 26/00, 1995 г.).
Недостатком системы является неэффективность ее работы из-за отсутствия средств контроля и управления и несовершенством устройства нагревателя песка.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению
является система для изготовления изделий из сыпучих материалов и полимерных отходов, содержащая устройства дробления полимерных отходов и нагрева песка, смесителя песка и полимерной массы, гидравлического пресса с пресс-формой готовых изделий, соединенных между собой соответствующими технологическими линиями. Для контроля и управления процессами используются датчики температуры песка, смеси песка и полимерной массы, электрические управляющие
устройства, которые подключены входами и выходами к вычислительному устройству.
(Пат. РФ №2185959, 7 В 28 В 15/00, 3/00, С 04 В 26/00, 2002 г).
Недостатком системы является ограниченная область ее применения из-за некачественной подготовки компанентов изготовляемых изделий (полимерной массы, песка) и отсутствие средств контроля на стадиях получения готовых изделий, что в итоге снижает их качество.
Задачей предполагаемого изобретения является расширение области применения системы и повышения качества получаемых изделий.
Поставленная задача решается тем, что известная система
для изготовления изделий из сыпучих материалов и полимерных отходов, содержащая устройство дробления полимерных отходов с линией подачи полимерных отходов, гидравлический пресс с пресс-формой готовых изделий, соединенного с линией подачи продукции на склад и вычислительное устройство, соединенное с датчиком температуры смеси полимерных отходов и песка и электрическим управляющим устройством на гидравлическом прессе с пресс-формой, дополнительно содержит устройства для сушки и просеивания песка с датчиком температуры, регенерации полимерных отходов с датчиками температуры в двух зонах, нагрева и смешивания компонентов изделий в однородную массу с датчиками температуры в двух зонах; при этом, первый выход устройства дробления полимерных отходов соединен со входом устройства регенерации полимерных отходов, выход которого соединен со вторым входом устройства дробления полимерных отходов, второй выход которого соединен с первым входом устройства нагрева и смешивания компонентов изделий в однородную массу, второй вход которого соединен с выходом устройства для сушки и просеивания песка, соединенного входом с линией подачи песка и выход устройства
нагрева и смешивания компонентов изделий в однородную массу соединен со входом гидравлического пресса с пресс-формой готовых изделий. Кроме того, датчики температуры устройства для сушки и просеивания песка, регенерации полимерных отходов и нагрева и смешивания компонентов изделий в однородную массу соединены электрическими линиями связи со входами вычислительного устройства, выходы которого соединены линиями связи с электрическими управляющими устройствами, установленными соответственно на устройствах для сушки и просеивания песка, регенерации полимерных отходов и нагрева и смешивания компонентов изделий в однородную массу.
Совокупность известных устройств и предлагаемой системы с использованием дополнительных устройств для подготовки компонентов при получении изделий с датчиками контроля температурных режимов стадий приготовления смесей и получения готовых изделий придает системе новые свойства, позволяющие сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию изобретения.
Исследования производства строительных материалов (черепицы, плитки) показало, что полимер-песчаные
изделия имеют преимущество по сравнению с аналогичными керамическими изделиями. Сырьевым источником могут служить полимерные отходы - « мягкие»(ПНД, ПВД), «жесткие» (АБС, ПЭТ, отходы полистирола),другим компонентом является песок, который извлекается из песочных смесей металлургических и химических производств в больших количествах, а использование железно-окисных пигментов позволяет менять цветовую гамму, что привлекает потребителя. При этом, используемое сырье должно быть подготовлено для получения композитов высокого качества. Это достигается применение соответствующего оборудования с системами контроля и управления основными стадиями производства строительных материалов.
Принципиальная схема системы для изготовления изделий из сыпучих материалов и полимерных отходов приведена на чертеже и включает элементы 1-20.
1 - устройство дробления полимерных отходов;
2 - устройство для сушки и просеивания песка;
3 - устройство регенерации полимерных отходов;
4 - устройство нагрева и смешивания компонентов изделий в однородную массу.
5 - гидравлический пресс с пресс-формой готовых изделий.
Устройства 1-5 соединены технологическими линиями исходного сырья и готовой продукции (короба, трубопроводы, транспортеры), включающие:
6 - линия подачи полимерных отходов для дробления;
7 - линия подачи полимерных отходов для регенерации;
8 - линия подачи слитков полимера;
9 - линия подачи дробленых полимерных отходов;
10 - линия подачи песка;
11 - линия подачи очищенного песка;
12 - линия подачи полимерных отходов и песка;
13 - линия подачи продукции на склад.Для контроля температурных режимов стадий переработки исходных материалов и получения готовых изделий используются датчики температуры.
14 - датчик температуры песка;
15, 16 - датчики температуры регенерации полимерных отходов в двух зонах (по два датчика в каждой зоне);
17, 18 - датчики температуры нагрева и смешивания компонентов в двух зонах (по два датчика в каждой зоне);
19 - датчик температуры смеси полимерных отходов и песка;
Для управления технологическими стадиями переработки и получения готовых изделий используется
вычислительное устройство (микроконтроллер)20,которое соединено электрическими линиями связи по входу с датчиками температуры 14-19 и по выходу с электрическими управляющими устройствами, установленными на устройствах сушки и просеивания песка 2, регенерации полимерных отходов 3,нагрева и смешивания компонентов в однородную массу 4 и гидравлического пресса с пресс-формой готовых изделий 5. На чертеже условно показана одна шина связи по входам датчиков и одна шина связи по выходам сигналов электрических управляющих устройств с вычислительным устройствам 20.
Система работает следующим образом. Полимерные отходы по линии 6 подают в устройство дробления полимерных отходов 1 для первичной переработки. Загрузку отходов производят при включенном электродвигателе с наполнением бункера не менее 1/4 от его объема. Далее после предварительного измельчения полимерные отходы по линии 7 подают в устройство регенрации полимерных отходов 2, где отходы формируют в полимерные слитки (фракции размером от 1-40 до 1-70 мм).Для этого предварительно отходы нагревают в камере до температуры 180-200°С.
Температуру контролируют датчиками 15 и 16 и включают по команде вычислительного устройства 20 в работу шнек устройства регенерации полимерных отходов 2. Дробленые полимеры подают в соотношении 70% «мягкого» и 30% «твердого» (±3%).Нагревают их до температуры плавления, которую контролируют датчиками 15, 16 (вторая пара датчиков) и регулируют по зонам. Полученные слитки полимера охлаждают и по линии 8 возвращают в устройство дробления полимерных материалов 1,где слитки измельчают в крупнозернистую крупку.
Таким образом осуществляется полный цикл переработки полимерных отходов. Затем крупнозернистую крупку полимеров по линии 9 направляют в устройство нагрева и смешивания компонентов изделий в однородную массу 4, куда также подается песок. Подготовку песка, подаваемого по линии 10 осуществляют в устройстве для сушки и просеивания песка 2.Для этого предварительно песок нагревают в камере (с использованием ТЭНа) до температуры 260°С. Температуру контролируют датчиком 14 и включают по команде вычислительного устройства 20 в работу шнек. Процесс сушки и просеивания песка (удаления крупных фракций) производится
непрерывно. Необходимое количества песка контролируют по уровню (датчик условно не показан), либо визуально. Очищенный песок при температуре 300°С направляют по линии 11 в устройство нагрева и смешивания компонентов изделий в однородную массу 4, куда также по линии 9 подают крупнозернистую крупку полимера. Подготовку однородной массы к формованию осуществляют следующим образом. Предварительно нагревают до температуры 270°С (с использования ТЭНа) ее камеру. Температуру контролируют датчиками 17 и 18 и по команде вычислительного устройства 20 включают в работу шнек. Затем загружают в заданном соотношении компоненты (например, на 1 м2 изделия: 5 кг полимера,12 кг песка и 0,15 кг красителя).Процесс нагрева и смешивания компонентов производится непрерывно. Температуру контролируют датчиками 17 и 18 (вторая пара датчиков) и регулируют в двух зонах. Количество компонентов контролируют по уровню(датчик условно не показан), либо визуально. Полученную однородную массу с температурой 190°С (температура контролируется датчиком 19) далее по линии 12 направляют на гидравлический пресс с пресс-формой готовых изделий 5,где производится по команде с вычислительного
устройства 20 формование нагретой массы(условно устройства нагрева и датчики не показаны) в готовое изделие, которое по линии 13 направляется на склад готовой продукции.
Таким образом осуществляя контроль и управление устройствами дробления, регенерации полимерных отходов, сушки и просеивания песка и устройствами нагрева и смешивания компонентов в однородную массу повышаем эффективность работы системы и производства полимерно-песчаных изделий в целом. Осуществляя контроль и повышая точность регулирования температурных режимов по стадиям добиваемся получения изделий с повышенным качеством, используя красители расширяем область их применения. Используя полимерные отходы и песочные смеси металлургических и химических производств, осуществляем их утилизацию, улучшаем экологию окружающей среды и снижаем затраты на производство продукции. Сравнительные испытания с аналогичными производствами показали, что полимер-песчаная черепица в 1,6 раза дешевле керамической и соответствует Госту. Внедрение системы по производству строительных
материалов проводится в 4кв. 2004 г. на предприятиях строительной отрасли в г.г. Воронежа, Орска. Экономический эффект при внедрении системы до 1,7 млн. руб в год.
Система для изготовления изделий из сыпучих материалов и полимерных отходов, содержащая устройство дробления полимерных отходов, соединенное с линией подачи полимерных отходов, гидравлический пресс с пресс-формой готовых изделий, соединенный выходом с линией подачи продукции на склад и вычислительное устройство, соединенное с датчиком температуры смеси полимерных отходов и песка и электрическим управляющим устройством гидравлического пресса с пресс-формой, отличающаяся тем, что дополнительно содержит устройства для сушки и просеивания песка с датчиком температуры, регенерации полимерных отходов с датчиками температуры в двух зонах, нагрева и смешивания компонентов изделий в однородную массу с датчиками температуры в двух зонах; при этом первый выход устройства дробления полимерных отходов соединен со входом устройства регенерации полимерных отходов, выход которого соединен со вторым входом устройства дробления полимерных отходов, второй выход которого соединен с первым входом устройства нагрева и смешивания компонентов изделий в однородную массу, второй вход которого соединен с выходом устройства для сушки и просеивания песка, соединенного входом с линией подачи песка, и выход устройства нагрева и смешивания компонентов изделий в однородную массу соединен со входом гидравлического пресса с пресс-формой готовых изделий, причем датчики температуры устройств для сушки и просеивания песка, регенерации полимерных отходов и нагрева и смешивания компонентов в однородную массу соединены электрическими линиями связи со входами вычислительного устройства, выходы которого соединены линиями связи с электрическими управляющими устройствами, установленными соответственно на устройствах для сушки и просеивания песка, регенерации полимерных отходов и нагрева и смешивания компонентов в однородную массу.
