RU2510869C2

RU2510869C2 - Method of elastomer grinding

Info

Publication number: RU2510869C2
Application number: RU2011151231/05A
Authority: RU
Inventors: Максим Владимирович Некрытый; Альбина Евгеньевна Родыгина
Original assignee: Максим Владимирович Некрытый
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2014-04-10
Also published as: RU2011151231A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to recovery of production wastes and application of elastomers including rubber-bearing articles, for example, worn-out air tires, conveyor belts, wastes of rubber articles production, etc. Proposed method comprises cubical contraction of material to be crushed. Material is contracted unless penetration through working surface holes and generation of strains nearby zones of contact between material and hole edges approximating to material breakage start. Thereafter, extra load is applied and not aligned with direction of force applied for cubical contraction.

EFFECT: higher yield with power savings.

9 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к методам переработки и утилизации отходов производства и потребления эластомеров, в том числе и резиносодержащих изделий, например, пневматических шин, конвейерных лент, отходов производства резинотехнических изделий и может быть использован для создания оборудования для их измельчения.The invention relates to methods for processing and disposal of waste products for the production and consumption of elastomers, including rubber-containing products, for example, pneumatic tires, conveyor belts, waste products of rubber products and can be used to create equipment for grinding them.

Известен способ измельчения эластомеров при низких температурах, при котором сначала их охлаждают до температуры охрупчивания, после чего разрушают механическим воздействием (патент Великобритании № 1438278, B2A, 1973).A known method of grinding elastomers at low temperatures, in which they are first cooled to embrittlement temperature, and then destroyed by mechanical action (UK patent No. 1438278, B2A, 1973).

Измельчение при низких температурах не позволяет получить полное отделение резины от армирующих элементов, кроме того, связано с большими энергозатратами на получение хладагента, и требует усложнения конструкции оборудования, поверхность получаемых элементов остекловывается, что является существенным недостатком при последующем использовании.Grinding at low temperatures does not allow complete separation of the rubber from the reinforcing elements, in addition, it is associated with high energy consumption for obtaining refrigerant, and requires a complication of the equipment design, the surface of the resulting elements is vitrified, which is a significant drawback during subsequent use.

Известен также бародеструкционный способ измельчения, основанный на псевдосжижении эластомера в условиях интенсивного объемного сжатия.There is also a known barodestruction method of grinding based on the fluidization of an elastomer under conditions of intense volumetric compression.

Измельчаемый материал загружается в рабочую полость контейнера, туда же вводится уплотнительный плунжер. Под действием усилия, развиваемого прессом, в контейнере повышается давление до критического значения 100…1000 МПа. При этом давлении происходит ожижение резины, она начинает течь и продавливаться через отверстия матрицы.The crushed material is loaded into the working cavity of the container, and a sealing plunger is introduced there. Under the action of the force developed by the press, the pressure in the container rises to a critical value of 100 ... 1000 MPa. At this pressure, liquefaction of the rubber occurs, it begins to flow and squeeze through the holes of the matrix.

Низкая эффективность данного способа обусловлена прерывистостью процесса, высоким энергопотреблением, необходимостью извлечения брикета металлокорда и чисткой матрицы. Отверстия матрицы закупориваются элементами металлокорда, проходное сечение отверстий матрицы уменьшается, требуется значительное увеличение рабочего давления при последующей прессовке и дополнительные приспособления для отделения брикета и чистки матрицы (Патент RU 2225788 C1, 2004).The low efficiency of this method is due to the discontinuity of the process, high energy consumption, the need to extract the briquette of the metal cord and cleaning the matrix. The holes of the matrix are clogged with elements of metal cord, the bore of the holes of the matrix is reduced, a significant increase in working pressure is required during subsequent pressing and additional devices for separating the briquette and cleaning the matrix (Patent RU 2225788 C1, 2004).

Данный способ выбираем в качестве прототипа.This method is chosen as a prototype.

Целью настоящего изобретения является создание способа измельчения эластомеров и резиносодержащих изделий, в частности армированных, позволяющего: регулировать размеры получаемой крошки в процессе измельчения, избежать слипания измельчаемого материала с элементами корда, снизить нагрев измельчаемого материала и рабочих органов, получать крошку однородную по геометрическим размерам, обеспечить непрерывность процесса, а также снизить энергозатраты.The aim of the present invention is to provide a method for grinding elastomers and rubber-containing products, in particular reinforced, allowing you to: adjust the size of the resulting crumbs in the grinding process, to avoid sticking of the crushed material with cord elements, to reduce the heating of the crushed material and working bodies, to obtain a crumb uniform in geometric dimensions, to ensure continuity of the process, as well as reduce energy consumption.

Главным отличием предлагаемого способа от прототипа является то, что сила Pz (фиг.1) вызывает объемное сжатие измельчаемого материала, посредством подающего устройства 1, только до момента продавливания его в отверстия рабочей поверхности 3 с усилием, близким к началу разрушения по кромкам отверстий, а к измельчаемому материалу 2 дополнительно прилагается несовпадающее с Pz по направлению усилие Py (например, за счет разности скоростей перемещения рабочей поверхности и измельчаемого материала V1 и V2), при этом происходит захват и вырывание элементов материала по кромкам отверстий рабочей поверхности.The main difference of the proposed method from the prototype is that the force Pz (Fig. 1) causes volumetric compression of the crushed material by means of the feeding device 1, only until it is pushed into the holes of the working surface 3 with a force close to the beginning of destruction along the edges of the holes, and a force Py that does not coincide with Pz in the direction is additionally applied to the crushed material 2 (for example, due to the difference in the speeds of movement of the working surface and the crushed material V1 and V2); items of material along the edges of the holes of the working surface.

Поскольку в существующей литературе не встречается описание предлагаемого способа, либо устройств его реализующих, можно считать доказанным то, что он соответствует критерию изобретательская новизна.Since the existing literature does not meet the description of the proposed method, or devices that implement it, it can be considered proven that it meets the criterion of inventive novelty.

Для оценки эффективности предлагаемого способа по сравнению с прототипом были проведены эксперименты, направленные на выявление технологических характеристик измельчения. Результаты приведены в табл.1. Работа по измельчению при бародеструкционном способе значительно выше, также выше прилагаемые усилия, нет возможности регулировать размеры получаемой крошки, за счет высокого давления происходит дополнительное слипание элементов корда с измельчаемым материалом, что затрудняет их дальнейшее разделение.To assess the effectiveness of the proposed method in comparison with the prototype experiments were conducted aimed at identifying the technological characteristics of grinding. The results are shown in table 1. The grinding work with the barode destruction method is much higher, the applied efforts are also higher, it is not possible to adjust the size of the resulting crumbs, due to high pressure there is an additional adhesion of the cord elements to the crushed material, which complicates their further separation.

Таблица 1Table 1 Диаметр отверстий рабочего органа, ммThe diameter of the holes of the working body, mm Бародеструкционный способBarode destruction method Предлагаемый способThe proposed method Усилие продавливания, 10³, кгBursting force, 10 ³ , kg Работа, ДжWork, J Размер крошки, ммThe size of the crumb, mm Толщина отделяемого элемента, ммThe thickness of the detachable element, mm Суммарное усилие, кгTotal effort, kg Работа, ДжWork, J 88 22,2522.25 35,635.6 99 1one 552552 2,372,37 2,22.2 737737 1,401.40 2,72.7 898898 1,441.44 3,23.2 12241224 1,591,59 3,53,5 15901590 1,911.91 55 23,3223.32 37,337.3 77 1one 776776 3,343.34 22 980980 2,062.06

2,52,5 13061306 2,222.22 2,82,8 16731673 2,512,51 33 24,0224.02 38,438,4 66 1one 10441044 4,484.48 1,61,6 13881388 3,753.75 1,91.9 17551755 3,863.86

Предлагаемый способ измельчения может быть реализован схемами, отображенными на фиг.2…7, где 1 - подающее устройство, 2 - измельчаемый эластомер, 3 - рабочий орган, имеющий рабочую поверхность с отверстиями. Причем величина усилия, необходимого для объемного сжатия материала, определяется отношением толщины материала к расстоянию между рабочими органами, а разность скоростей вращения рабочих органов ω₁, ω₂ создает дополнительное усилие для разделения материала.The proposed method of grinding can be implemented by the circuits shown in figure 2 ... 7, where 1 is a feeding device, 2 is a crushed elastomer, 3 is a working body having a working surface with holes. Moreover, the magnitude of the force required for volumetric compression of the material is determined by the ratio of the thickness of the material to the distance between the working bodies, and the difference in the speeds of rotation of the working bodies ω ₁ , ω ₂ creates an additional force for the separation of the material.

Схемы фиг.6 и фиг.7 позволяют измельчать целиком покрышки с тканевым кордом, причем усилие для объемного сжатия может создаваться любым из известных способов, например плунжером или шнеком, а дополнительное усилие - перемещением рабочей поверхности и (или) камеры с измельчаемым материалом относительно друг друга.The diagrams of FIG. 6 and FIG. 7 make it possible to grind whole tires with fabric cord, and the force for volumetric compression can be created by any of the known methods, for example, with a plunger or screw, and the additional force can be moved by moving the working surface and (or) the chamber with the crushed material relative to each other friend.

С целью создания благоприятных условий разделения и уменьшения необходимых для этого усилий отверстия на рабочих поверхностях могут иметь форму, отличную от цилиндрической, например коническую, призматическую, ступенчатую и т.п. (фиг.8), а в плане, отличную от окружности, например овальную, треугольную, четырехугольную и др.In order to create favorable conditions for separation and to reduce the effort required for this, the openings on the working surfaces may have a shape other than cylindrical, for example, conical, prismatic, stepped, etc. (Fig. 8), but in a plan different from a circle, for example, oval, triangular, quadrangular, etc.

Существует возможность выполнения составных рабочих инструментов, при этом изготавливают бандаж из износостойкой быстрорежущей стали 4, который совмещают с корпусом из углеродистой стали 5 (фиг.9).There is the possibility of performing composite working tools, while the bandage is made of wear-resistant high-speed steel 4, which is combined with the body of carbon steel 5 (Fig. 9).

Claims

A method of grinding elastomers, in particular reinforced, comprising volumetric compression of the material to be ground, characterized in that volumetric compression occurs until the material is forced into the openings of the working surface and the stresses in the contact areas of the material with the edges of the holes are created, close to the beginning of the destruction of the material, and then to it additional force is applied that does not coincide with the direction of the force causing volumetric compression.