ITMI20112029A1 - Mulino trituratore e granulatore. - Google Patents

Description

MULINO TRITURATO RE E GRANULATORE

DESCRIZIONE

CAMPO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione riguarda un mulino trituratore-granulatore di materiali diversi, ed in particolare un mulino di questo tipo in grado di frantumare, in un solo passaggio, materie prime, materiali residui, materiali riciclabili e, più in generale, manufatti finiti comprendenti più materiali assemblati, per trasformarli in granuli minuti di materiali omogenei, idonei ad essere classificati e separati, immediatamente a valle del mulino, per l'utilizzo nel mercato delle materie prime secondarie.

Il mulino trituratore-granulatore dell'invenzione viene descritto nel seguito con particolare riferimento al suo impiego nella triturazione e granulazione di pneumatici esauriti, ma un tale riferimento deve intendersi unicamente a titolo illustrativo ed esemplificativo di un preferito campo di applicazione, in quanto il mulino trituratore-granulatore secondo l'invenzione è anche idoneo per la granulazione, e quindi la contemporanea riduzione di volume, dei materiali più diversi quali, a titolo di indicazione non esaustiva, manufatti di legno e plastica, pellami, film plastici, carta, gomma; rifiuti urbani quali materassi ed altri rifiuti ingombranti; rifiuti industriali, quali paraurti, serbatoi, batterie, materozze e imballaggi di ogni genere e tipo; rifiuti ospedalieri; in generale, qualsiasi materiale solido di scarto che abbia concluso il suo ciclo di vita utile.

STATO DELLA TECNICA ANTERIORE

Le operazioni di triturazione-granulazione di pneumatici di autoveicoli si svolgono attualmente in grandi impianti, in parte all'aperto, che prevedono, dopo un'eventuale operazione preliminare di stallonatura (non necessaria per gomme d'auto), di inviare i singoli pneumatici, attraverso un nastro trasportatore, ad un trituratore primario dove viene eseguito un taglio degli pneumatici in pezzi grossolani, delle dimensioni di circa 150-300 mm.

Il materiale così ottenuto, denominato in gergo "ciabattato", viene poi portato attraverso due ulteriori nastri trasportatori ad alimentare corrispondenti trituratoli secondari disposti in serie, che hanno la funzione di ridurre progressivamente le parti in gomma a dimensioni inferiori ai 20 mm (chip). Contemporaneamente a questa operazione, o immediatamente dopo la stessa, i fili di ferro normalmente incorporati nella struttura in gomma degli pneumatici vengono distaccati e separati dalle parti in gomma.

Il materiale misto così ottenuto viene a questo punto alimentato a tavole vibranti associate a separatori magnetici, realizzando così la separazione tra il materiale ferroso, che viene allontanato, e i chip di gomma.

Tali chip di gomma, così privati dal ferro, vengono infine avviati ad una fase di granulazione fine, che viene eseguita in un apposito mulino raffinatore, dove la gomma viene ridotta ad una forma granulare commerciale di dimensioni medie circa pari a 4 mm. A questo punto il ciclo lavorativo è concluso e il granulo di gomma viene prelevato dall'impianto e commercializzato per gli impieghi più diversi.

Come si può facilmente comprendere dalla pur sintetica descrizione di cui sopra, gli impianti noti di questo tipo, oltre a presentare un costo elevato di acquisto dei diversi macchinari che li compongono, richiedono anche un'ampia occupazione di spazio, sia per l'ingombro delle macchine e dei relativi nastri trasportatori di alimentazione e di trasferimento, sia per lo stoccaggio degli pneumatici in attesa di lavorazione. Si tratta dunque di impianti che hanno un costo complessivo di installazione particolarmente elevato, al quale si aggiungono inoltre elevati costi di manutenzione e di esercizio, determinati in particolare anche dalla elevata potenza complessiva dei macchinari installati. Per consentire dunque una gestione economicamente conveniente di tali impianti è indispensabile che essi svolgano la funzione di centri di raccolta di pneumatici usati provenienti dalle officine, piccole o grandi, di riparazione, manutenzione e sostituzione degli pneumatici di un'area molto estesa.

Un inconveniente supplementare di questi impianti è dunque dato dal fatto che gli pneumatici usati debbono essere trasferiti dalle officine dove avviene la sostituzione fino al predetto centro di raccolta e trattamento, ciò che comporta elevati costi aggiuntivi di trasporto, tanto maggiori per il fatto che la conformazione cava degli pneumatici implica l'occupazione di uno spazio di trasporto molto più elevato di quanto non sarebbe necessario in funzione del loro peso.

PROBLEMA E SOLUZIONE

Problema alla base dell'invenzione è dunque di superare tali inconvenienti, e in particolare di ridurre drasticamente le dimensioni degli impianti di triturazione tradizionali, nonché i relativi costi di esercizio, permettendone quindi la installazione e l'utilizzo diretto presso qualsiasi officina di riparazione sostituzione di pneumatici, piccola o grande che sia, azzerando così anche i costi di trasporto verso i centri di raccolta e trattamento.

Questo scopo viene raggiunto mediante una singola macchina di trattamento avente le caratteristiche definite nella rivendicazione 1. Le rivendicazioni subordinate descrivono preferite caratteristiche aggiuntive dell'invenzione.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della macchina di trattamento di materiali di scarto dell'invenzione risulteranno comunque meglio evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita della stessa, data a puro titolo esemplificativo e non limitativo ed illustrata nei disegni allegati, nei quali:

fig. 1 è una vista prospettica d'assieme, di un mulino trituratoregranulatore secondo l'invenzione;

fig. 2 è una vista in pianta dello stesso mulino trituratoregranulatore;

fig. 3 è una vista in pianta simile a quella di fig. 2, dalla quale è stato rimosso lo statore del mulino, per mostrare il rotore ad esso sottostante;

fig. 4 è una vista in pianta dal basso dello statore del mulino; fig. 5 è una vista in sezione assiale del mulino di fig. 1.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI UNA PREFERITA FORMA DI ATTUAZIONE

Come schematizzato in fig. 1, il mulino trituratore-granulatore secondo l'invenzione è un mulino ad asse verticale comprendente essenzialmente: un robusto basamento 1, un rotore 2 inferiore, uno statore 3 superiore ed una motorizzazione 4, che trascina il rotore 2 in rotazione.

Il basamento 1 è realizzato mediante lavorazione su macchine utensili a controllo numerico a CNC, livellato e stabilmente fissato a terra. Esso è dimensionalmente sovradimensionato per ottenere la massima rigidità della macchina.

Sul basamento 1 sono montati due dischi di taglio 2, 3; il disco inferiore 2 è montato girevole sul basamento 1 e dunque denominato brevemente "rotore". Il disco superiore 3 è invece montato fisso sul basamento 1 ed è brevemente denominato"statore".

Il rotore 2 è un disco di grande diametro costruito in acciaio al carbonio trattato ad ultrasuoni e lavorato per asportazione di truciolo mediante macchine utensili a CNC. Il rotore 2 ha un elevato spessore, e questo permette che, oltre all'azione di taglio, esso svolga anche una funzione di volano, in modo da regolarizzare il moto rotatorio durante l'azione di taglio. Le parti del rotore 2 che risultano esposte al materiale da triturare sono rivestite con carburo di tungsteno, così da ottenere una durezza superficiale superiore a 1300 HV e rendere quindi il rotore 2 più resistente all'abrasione e alla corrosione.

Il rotore 2 è supportato da un cuscinetto precaricato per le spinte assiali e da un cuscinetto di precisione per le spinte radiali e assiali. La lubrificazione viene garantita da un sistema multipoint automatico controllato da un microprocessore. La temperatura dei cuscinetti viene costantemente monitorata da sonde termiche. Un doppio labirinto esterno garantisce la pulizia dei cuscinetti.

Il rotore riceve il moto rotatorio da una motorizzazione 4, tramite un giunto elastico compatto (non rappresentato in dettaglio), staticamente bilanciato, idoneo per elevate coppie di lavoro, con sistema di smorzamento delle vibrazioni.

Come visibile in fig. 3, alla superficie superiore del rotore 2 sono fissate, con orientamento radiale o sub-radiale, lame di taglio primarie 5 e lame di taglio secondarie 6. Sulla faccia superiore del rotore 2 sono ricavate le sedi delle lame 5 e 6, mentre nella faccia inferiore di tale rotore vengono ricavate sedi cilindriche lisce passanti per l'alloggiamento di tasselli filettati (non mostrati) e di corrispondenti viti che permettono il fissaggio di dette lame senza che nel rotore vengano formati fori filettati, evitando così pericolosi punti di innesco di possibili rotture a fatica.

Le lame primarie 5 hanno una lunghezza sostanzialmente pari al raggio del rotore 2 e cioè si sviluppano dalla circonferenza esterna dello stesso fino al centro, o più esattamente fino ad una posizione tangente al perno assiale del rotore 2. Dette lame sono distanziate tra loro in modo regolare, di un angolo di 30°-90° , preferibilmente di 45°-75° e ancora più preferibilmente di circa 60°.

Le lame secondarie 6, che egualmente corrono dalla periferia verso il centro, hanno invece una lunghezza minore del raggio del rotore 2 e dunque occupano una fascia periferica del rotore stesso, relativamente limitata, per la funzione meglio descritta nel seguito. Anch'esse sono distanziate in modo regolare, tra loro e rispetto alle lame 5, di un angolo di 5°-15° gradi e preferibilmente di circa 10°. Nella forma di esecuzione attualmente preferita, tra ogni coppia di lame primarie 5 sono dunque interposte cinque lame secondarie 6, quella in posizione centrale potendo eventualmente avere uno sviluppo radiale più esteso delle rimanenti.

Al disopra del rotore 2 è montato lo statore 3; anch'esso costituito da un disco di grande diametro, costruito in acciaio al carbonio trattato ad ultrasuoni e lavorato per asportazione di truciolo mediante macchine utensili a CNC. Anche lo statore 3 è sovradimensionato per assorbire senza danni urti radiali e assiali. Come per il rotore 2, le parti esposte al materiale da triturare sono rivestite con carburo di tungsteno.

Lo statore 3 si contrappone al rotore 2 mantenendosi ad esso perfettamente coassiale e parallelo. Lo statore 3 è dotato di due contrapposte appendici trapezoidali 7, tramite la quali è fissato, per mezzo di viti di registro 8, su corrispondenti montanti 9 del basamento 1. Le viti di registro 8 garantiscono un'adeguata rigidità di montaggio e scaricano le forze di taglio sul basamento. Le viti di registro 8 lavorano su altrettante boccole con sede conica (non rappresentate) formate nei montanti 9, permettendo così di registrare micrometricamente la distanza tra rotore e statore al valore desiderato, in funzione del materiale trattato e della granulometria finale desiderata.

Sulla parte inferiore dello statore 3 sono ricavate cave opportunamente sfalsate per il fissaggio di lame di taglio 11 e 12; in modo analogo a quanto sopra descritto per il rotore 3, dette lame sono fissate tramite viti passanti e tasselli filettati per evitare la formazione di fori filettati entro il disco che forma lo statore 3.

Nello spessore dello statore 3 è ricavata una finestra 10, attraverso la quale viene introdotto il materiale da triturare, in particolare pneumatici (non mostrati) che vi vengono introdotti, uno alla volta, per essere così portati a contatto con le lame primarie 5 del rotore 2.

Le lame di taglio 11, 12 dello statore 3 - analogamente alle lame 5, 6 dello statore 2 - sono orientate in direzione radiale o sub-radiale ed hanno lunghezze diverse, come schematicamente illustrato nella fig. 4. Più precisamente, le lame 11 si estendono dalla circonferenza esterna verso il centro dello statore 3, fino in stretta prossimità della finestra 10, mentre le lame 12, che pure corrono dalla periferia verso il centro, hanno una lunghezza limitata ad una fascia periferica sostanzialmente corrispondente alla fascia periferica in cui operano le lame 6.

Per quanto riguarda la motorizzazione del mulino dell'invenzione, il motore 4 può essere indifferentemente costituito da:

- un riduttore ad assi ortogonali con lubrificazione forzata a temperatura controllata da uno scambiatore di calore. Questo riduttore può essere azionato da un motore elettrico o idraulico;

- un motore idraulico diretto, azionato da una centralina idraulica opportunamente dimensionata;

- un motore Torque.

Preferibilmente, il mulino trituratore-granulatore secondo la presente invenzione è inoltre dotato di un sistema per rendere facilmente e velocemente intercambiabile lo statore 2. Questo sistema viene utilizzato per rimuovere lo statore 2 dal basamento 1 ed allontanarlo dalla macchina, così da rendere più agevole e veloce sia il cambio delle lame 5, 6 del rotore 2, sia anche il cambio delle lame rotanti 11, 12 associate allo statore, in quanto si può accedere a tutte queste lame in modo notevolmente facilitato, senza interferenze di sorta.

Il sistema di cambio rapido dello statore è costituito da un telaio aggiuntivo fissato al basamento 1, sul quale scorre un carro supportato da pattini a ricircolo di sfere e azionato da un sistema a cinghia dentata. A detto carro vengono fissati due attuatori oleodinamici che presiedono al sollevamento dello statore 3, previo allentamento delle viti di registro 8; dopo che lo statore è stato sollevato, il carro viene spostato in posizione laterale per consentire la sostituzione delle lame.

Nel caso si volesse velocizzare ulteriormente l'operazione di manutenzione delle lame, si può utilizzare un secondo statore già allestito con lame affilate ed intercambiabile con il primo; in questo caso l'unico tempo di fermo macchina è ridotto a quello del cambio lame del rotore 2, operazione durante la quale può anche essere eseguita la sostituzione dello statore 3 sul carro.

Nel funzionamento del mulino trituratore-granulatore della presente invenzione, ove si tratti di materiali diversi di piccole dimensioni è possibile posizionare sulla parte superiore del mulino una tramoggia di carico, che permette di convogliare direttamente il materiale nella camera di triturazione, attraverso la finestra 10. La tramoggia viene fissata alla parte superiore del basamento, senza dunque creare alcun ostacolo alla manovra di rimozione dello statore 3 e/o alla operazione di sostituzione delle lame.

Ove si tratti di triturare manufatti ingombranti, come appunto nneol caso degli pneumatici questi, come già detto, vengono inseriti uno ad uno nella finestra 10; è sufficiente infatti appoggiare lo pneumatico nella finestra 10 in modo che esso appoggi sulla superficie del rotore 2 ed esso viene gradualmente ed automaticamente "affettato" dall'azione delle lame 5 senza alcuna necessità di intervento da parte dell'operatore. L'inserimento degli pneumatici nella finestra 10 può essere eseguito sia manualmente sia con un apposito caricatore automatico che orienti correttamente gli pneumatici e li alimenti a detta finestra.

In ogni caso il materiale introdotto - una volta giunto nella camera di triturazione formata tra statore 3 e rotore 2 - attraversa tre zone anulari di taglio, disposte rispettivamente in prossimità del perno centrale, in una porzione intermedia e in una porzione periferica della camera di triturazione del mulino:

a) nella prima zona centrale avviene il taglio di ingresso del materiale e la prima sgrossatura dello stesso. Grazie alla disposizione radiale delle lame, il materiale grossolano viene innanzitutto triturato, sfruttando le maggiori forze di taglio connesse alla minore velocità di spostamento delle lame in prossimità del centro del mulino, e quindi convogliato per le forze centrifughe che agiscono sul materiale, verso la porzione intermedia della camera di triturazione;.

b) in tale seconda zona, il materiale viene ulteriormente ridotto di pezzatura, grazie alla velocità crescente delle lame di taglio e quindi, sempre per forza centrifuga, progressivamente spostato verso la porzione esterna della camera di triturazione, caratterizzata dalla presenza delle lame esterne 6 e 12;

c) nella terza zona di taglio, il materiale viene sminuzzato fino al raggiungimento della granulometria finale voluta, definita dalle lame 6 e 12 poste in corrispondenza di una fascia circonferenziale esterna del rotore 2 e dello statore 3. La funzione di dette lame esterne è infatti quella di definire la sezione di uscita del materiale e quindi la granulometria del prodotto finale. Le lame 6 e 12 sono costruite in acciaio antiusura ed hanno una particolare geometria che varia in base alla tipologia del materiale trattato ed ai requisiti richiesti per il prodotto granulato finale.

Il materiale granulare proiettato verso l'esterno cade infine su nastri trasportatori che lo convoglieranno verso il punto di raccolta e di invio alla riutilizzazione, previa opportuna deferrizzazione in modo tradizionale.

Rispetto agli impianti noti, il mulino trituratore-granulatore secondo l'invenzione presenta il vantaggio straordinario di compattare in un'unica macchina, di dimensioni e costo estremamente contenuti, tutte le funzioni svolte negli impianti noti da svariati macchinari di grandi dimensioni e dai relativi sistemi di trasporto. Questo permette dunque di poter installare il mulino dell'invenzione direttamente nelle officine, grandi e piccole, di manutenzione, riparazione e cambio degli pneumatici di veicoli, raggiungendo così lo scopo dell'invenzione.

Da questo drastico compattamento di funzioni in un'unica apparecchiatura di piccole dimensioni seguono anche gli ulteriori vantaggi di: 1) Minori potenze installate

Le potenze installate per trattare 4t di gomme fino a 4mm con il metodo della tecnica nota tradizionale sono essenzialmente quelle relative a:

- due trituratori secondari da 150 kW (75 kW cad.);

- un mulino raffinatore da 160 kW;

mentre secondo l'invenzione è unicamente necessaria:

- un unico mulino trituratore-granulatore da 200 kW,

con una riduzione di potenza installata quindi di oltre il 30%.

2) Minor tempo di fermo macchina per la manutenzione:

Nel sistema noto la sostituzione di lame nei trituratori e nei granulatori in richiede un fermo impianto di circa 2,5 giorni. Al contrario, nel mulino secondo l'invenzione la sostituzione lame del rotore comporta un fermo macchina di solo circa 3 ore. Il tempo di sostituzione delle lame dello statore non deve essere infatti calcolato tenendo conto della possibilità - mediante l'utilizzo di uno statore pronto di ricambio - di sostituire le lame relative mentre il mulino è in funzione.

3) Minore ingombro

Il mulino secondo l'invenzione occupa un'area di circa 6 m<2>mentre l'area occupata da un impianto comprendente due trituratori secondari e un mulino raffinatore, con relativi nastri di carico, caratteristici di un impianto della tecnica nota, può raggiungere oltre 1000 mq.

S'intende comunque che l'invenzione non deve considerarsi limitata alla particolare disposizione illustrata sopra, che costituisce soltanto una forma di esecuzione esemplificativa di essa, ma che diverse varianti sono possibili, tutte alla portata di un tecnico del ramo, senza per questo uscire dall'ambito di protezione dell'invenzione stessa, come definito dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1) Mulino trituratore-granulatore di manufatti usati e altri materiali di scarto, in particolare pneumatici di autoveicoli, caratterizzato da ciò che comprende, in una singola unità di lavoro compatta, un basamento (1), sul quale è montato girevole un rotore (2) ad asse verticale, in forma di un disco portante una pluralità di lame di taglio (5, 6) fissate alla sua superficie superiore, a detto rotore (2) essendo associato uno statore (3) coassiale, a sua volta in forma di un disco portante una pluralità di lame di taglio (11, 12) fissate alla sua superficie inferiore, montato in posizione fissa al disopra del rotore ed a distanza registrabile da questo.
2. 2) Mulino trituratore-granulatore come in 1), in cui il disco formante detto rotore (2) ha spessore sufficientemente elevato da impartire a detto disco, oltre alla funzione di supporto delle lame di taglio (5, 6) anche quella di volano.
3. 3) Mulino trituratore-granulatore come in 1), in cui dette lame (5, 6; 11, 12) sono disposte in direzione radiale o sub-radiale.
4. 4) Mulino trituratore-granulatore come in 3), in cui dette lame (5, 6; 11, 12) comprendono lame primarie (5, 11) che si estendono dal centro alla periferia di detti rotore (2) e statore (3) e lame secondarie (6, 12) che si estendono solo in una fascia periferica di detti rotore (2) e statore (3).
5. 5) Mulino trituratore-granulatore come in 4), in cui dette lame primarie (5, 11) sono angolarmente distanziate tra loro di 30°-90°, preferibilmente di 45°-75° e ancora più preferibilmente di circa 60° e dette lame secondarie (6, 12) sono distanziate tra loro e da dette lame primarie (5, 11) di 5°-15° e preferibilmente di circa 10°.
6. 6) Mulino trituratore-granulatore come in 5), in cui le lame secondarie (6, 12) aventi maggiore distanza dalle lame primarie (5, 11) hanno lunghezza maggiore delle rimanenti.
7. 7) Mulino trituratore-granulatore come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni caratterizzato da ciò che tra rotore (2) e statore (3) è formata una camera di triturazione, detto statore essendo dotato di una finestra di alimentazione del materiale da triturare disposta con un lato in prossimità del suo centro, detto materiale muovendosi all'interno di detta camera di triturazione per forza centrifuga.
8. 8) Mulino trituratore-granulatore come in 7), caratterizzato da ciò che detta camera di triturazione comprende tre zone anulari di triturazione, che vengono attraversate successivamente dal materiale da triturare con riduzione progressiva della granulometria dello stesso.
9. 9) Mulino trituratore-granulatore come in 8), in cui la granulometria finale del materiale granulato è determinata dal numero, dalla forma e dalla disposizione delle lame secondarie (6, 12).
10. 10) Mulino trituratore-granulatore come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detti rotore (2) e statore (3) sono di acciaio e la superficie interna della camera di miscelazione tra di essi formata e le superfici delle lame primarie e secondarie (5, 6; 11, 12) presentano un rivestimento superficiale indurente, quale uno strato di carburo di tungsteno.