Электрическая бездымная экстракционно-регенерационная система

1 Предпосылки к созданию изобретения Данная заявка основана на регистрации предварительной заявки No. 36,110 на имя Джека Лестера Хансена, поданной 3.19.1998. Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к системе утилизации отходов и, в частности, к регенерации химических веществ из утильных автомобильных покрышек с использованием процессов конвекции, теплопроводности и теплового излучения с целью экстракции пригодных для использования газа, масел и углеродной сажи. Описание известного уровня техники В данной области техники известны нагревательные и регенерационные устройства. В частности, разработанные и использовавшиеся до настоящего времени нагревательные регенерационные устройства, предназначенные для регенерации утильных эластомерных материалов, обычно, в основном, состоят из известных,ожидаемых и очевидных структурных конфигураций, несмотря на многочисленные конструкции, охватываемые областью техники, насыщенной изобретениями, разработанными для осуществления множества целей и потребностей. Например, в патенте США 4,090,054,заявитель Гайн и др., описывается устройство предварительного нагрева для литейных ковшей. В патенте США 5,316,708, заявитель Друз, описывается способ получения изделий из утилизированных автомобильных покрышек. В патенте США 5,395,404, заявитель Беркхольтер, описывается устройство для нагрева целых покрышек в аппарате высокого давления. В патенте США 5,733,943, заявитель Доан, описываются уличные вывески и иная продукция и способ их изготовления из утильных резиновых автомобильных покрышек. И, наконец, в патенте США 5,800,754, заявитель Худс, описываются строительные материалы, изготовленные из утилизированных покрышек. В то время как эти устройства отвечают своим соответствующим и конкретным целям и требованиям, в выше упомянутых патентах не приведено описание системы регенерации автомобильных покрышек, обеспечивающей регенерацию утильных эластомерных материалов. В этом отношении электронагревательная бездымная экстракционно-регенерационная система в соответствии с настоящим изобретением существенно выходит за пределы существа и конструкций известного уровня техники, и,таким образом, предлагается устройство, разработанное, в первую очередь, для регенерирования утильных покрышек с использованием процессов конвекции, теплопроводности и теплового излучения с целью производства пригодных для использования газов, масел растворителей и углеродной сажи. 2 Таким образом, специалистам в данной области техники очевидно, что существует насущная потребность в новой и усовершенствованной экстракционной системе регенерации химических продуктов, которая может быть использована для регенерации химических веществ (невозобновляемых природных ресурсов,элементов и т.д.) из утильных автомобильных покрышек и отходов (сельскохозяйственных отходов, вредных медицинских отходов и т.д.) с использованием процессов конвекции, теплопроводности и теплового излучения с целью получения пригодных для использования газов,масел, химических веществ-растворителей и углеродной сажи. В этом отношении настоящее изобретение существенно удовлетворяет этим требованиям. Краткое изложение существа изобретения Учитывая выше указанные недостатки,присущие известным типам нагревательных и регенерационных устройств, существующих в данной области техники, в настоящем изобретении предлагается усовершенствованная система регенерации автомобильных покрышек. Основной целью настоящего изобретения, которое будет более подробно раскрыто в описании ниже, является создание новой и усовершенствованной системы регенерации химических веществ из отходов и покрышек и способа, обладающих всеми преимуществами прототипов и лишенных их недостатков. Для достижения этой цели настоящее изобретение включает новую усовершенствованную электронагревательную бездымную экстракционно-регенерационную систему для превращения отходов и измельченных покрышек в углеродную сажу, жидкие продукты в виде масел и растворителей, газы и химические вещества. В предпочтительном примере осуществления настоящего изобретения котел выполнен,как правило, с цилиндрической боковой стенкой и нижней плитой. В нижней плите имеется множество нагревательных отверстий и проходящих через нее сливных отверстий. У котла имеется открытая верхняя часть для загрузки отходов и измельченных утильных покрышек. Котел снабжен съемной крышкой, устанавливаемой на его верхнюю часть с уплотнительными болтами для герметизации котла с целью обеспечения нагрева под давлением при отсутствии кислорода - газа, способствующего горению. Множество пустотелых оболочек выполнено из теплопроводного материала. Каждая оболочка состоит из расположенных на расстоянии концентрических цилиндрических боковых стенок, закрытой верхней части и открытой нижней части, герметично соединенной с нагревательными отверстиями, и объема, продолжающегося от них в направлении вверх и ограниченного верхней частью. Внутри оболочек размещено множество электрических нагревательных элементов, установленных через от 3 крытую нижнюю часть оболочки. Каждый нагревательный элемент, или трубка, состоит из пустотелого цилиндрического стержня с установленной в нем нагревательной спиралью. Между каждой нагревательной трубкой под углом около 45 градусов расположены отражатели с целью равномерного отражения и распределения тепла. Каждый нагревательный элемент предназначен для нагревания через оболочку находящихся в соприкосновении с ней отходов или измельченных утильных покрышек за счет теплопроводности при передаче энергии теплового излучения от оболочки через отходы и измельченные утильные покрышки, находящиеся в реакторе, за счет конвекции при прохождении нагретого воздуха и потока газа в пространстве,образуемом частицами отходов и измельченных утильных покрышек в реакторе, и за счет теплового излучения, проникающего в пространство между измельченными покрышками в реакторе. Каждый нагревательный элемент может быть установлен вертикально, перпендикулярно нижней пластине, но, предпочтительно, выполняется в виде в многослойной спиральной конфигурации, и предназначается для работы в температурном диапазоне от 93,3 до 1648,9,предпочтительно около 926,7 С (от 200 до 3000,предпочтительно около 1700 градусов по Фаренгейту), в диапазоне давления приблизительно от 0,7104 Па до 13,8104 Па, предпочтительно 6,9104 Па (от 1 до 20 фунтов на квадратный дюйм, предпочтительно около 10 фунтов на квадратный дюйм), и в диапазоне времени приблизительно от 15 до 60 мин, предпочтительно 40 мин. Временной и температурный режимы подбираются для каждого конкретного случая. В котле имеется множество пустотелых сливных каналов. Каждый канал имеет расположенные на расстоянии концентрические цилиндрические или овальные боковые стенки и верхнюю часть. Кроме того, каждый канал и (или) сливная труба также имеют открытую нижнюю часть, соединенную герметично со сливными отверстиями. По меньшей мере часть боковых стенок каждого сливного канала имеет отверстия. Отверстия расположены в направлении вверх от нижней плиты до участка, смежного с размещенными на расстоянии отражателями внутри каждого сливного канала и до верхней части с целью обеспечения выхода потока жидкости из реактора. Котел снабжен опорными средствами. Опорные средства снабжены осью поворота, обеспечивающей произвольную регулировку углового положения реактора. Таким образом, выше, достаточно в общем плане, были изложены наиболее важные отличительные признаки изобретения с целью обеспечения более полного понимания приведенного ниже детального описания изобретения и более полной оценки усовершенствования существующей техники. Безусловно, имеются до 004198 4 полнительные признаки изобретения, которые будут изложены ниже в описании настоящего изобретения и которые будут составлять предмет изобретения прилагаемой формулы. В этом отношении, прежде чем перейти к детальному пояснению по меньшей мере одного примера осуществления изобретения, следует понимать, что изобретение не ограничено в своем применении деталями конструкции и размещением компонентов, определенных в ниже следующем описании или проиллюстрированных на прилагаемых рисунках. Настоящее изобретение может быть воплощено и в других примерах осуществления изобретения, использоваться на практике и осуществляться различными способами. Кроме того, следует понимать,что фразеология и терминология, используемые в настоящем описании изобретения, предназначены для описания и не должны рассматриваться как ограничительные. Специалисты в данной области техники понимают, что концепция, на которой основано описание, может быть непосредственно использована в качестве основы для разработки других конструкций, способов и систем для осуществления ряда целей настоящего изобретения. Таким образом, важно, чтобы формула изобретения рассматривалась как включающая такие эквивалентные конструкции, поскольку они не выходят за пределысущества и объема настоящего изобретения. Таким образом, целью настоящего изобретения является создание новой и усовершенствованной системы регенерации невозобновляемой химической энергии, обладающей всеми преимуществами прототипов нагревательных и регенерационных устройств и лишенной всех недостатков. Другой целью настоящего изобретения является создание новой и усовершенствованной системы регенерации невозобновляемой химической энергии, которую можно легко и эффективно изготовить и реализовать на рынке сбыта. Еще одной целью настоящего изобретения является создание новой и усовершенствованной системы регенерации химических веществ из утильных автомобильных покрышек, обладающей долговечной и надежной конструкцией. Еще одной целью настоящего изобретения является создание новой и усовершенствованной системой регенерации химических продуктов из отходов и утильных автомобильных покрышек, обладающей низкой стоимостью производства в отношении как материалов, так и трудовых затрат, и соответственно обладающей низкой реализационной ценой для потребителей, благодаря чему обеспечивается экономическая доступность к системе регенерации отходов и утильных автопокрышек и ее экологическая безопасность. Еще одной целью настоящего изобретения является создание системы регенерации хими 5 ческих веществ из утильных автомобильных покрышек для регенерации химических веществ из измельченных использованных автомобильных покрышек с использованием процессов конвекции, теплопроводности и теплового излучения для регенерации пригодных к использованию газов, масел, стали и углеродной сажи. И, наконец, целью настоящего изобретения является создание электронагревательной бездымной экстракционно-регенерационной системы для превращения измельченных утильных автопокрышек в углеродную сажу, масла, газ и химические вещества-растворители. Котел образован боковой стенкой и нижней плитой. В нижней плите имеется множество нагревательных отверстий и множество сливных отверстий. Котел также имеет открытую верхнюю часть для загрузки отходов и измельченных утильных автопокрышек. Котел снабжен съемной крышкой, устанавливаемой на его верхнюю часть. В котле имеется множество электронагревательных элементов, установленных в отверстиях нижней плиты, обеспечивающих нагрев отходов и измельченных утильных автопокрышек, находящихся в реакторе. В ректоре установлено множество пустотелых сливных элементов, при этом каждый из них имеет боковую стенку и верхнюю часть, и в своей нижней части они герметично соединены со сливными отверстиями. Вертикально расположенные отверстия, по меньшей мере, на части боковых стенок, расположены вверх от нижней плиты до верхнего участка с целью обеспечения слива жидкости из реактора. Эти и другие цели изобретения, наряду с различными признаками новизны, характеризующими изобретение, подробно излагаются в формуле, прилагаемой к настоящему описанию,и являются частью настоящего описания. Для более полного понимания существа изобретения его эксплуатационных преимуществ и конкретных целей, достигаемых на основе его применения, дается ссылка на прилагаемые чертежи и описание, иллюстрирующие предпочтительные примеры осуществления настоящего изобретения. Краткое описание чертежей Более полное понимание существа изобретения может быть достигнуто, и цели, помимо изложенных выше, станут очевидными из следующего ниже их подробного описания. Это описание дается со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 - вид в перспективе новой и усовершенствованной системы регенерации автопокрышек, созданной в соответствии с принципами настоящего изобретения; фиг. 2 - вид сбоку системы, приведенной на фиг. 1; фиг. 3 - вид сверху системы, показанной на фиг. 1 и 2 со снятой крышкой; 6 фиг. 4 - вид в поперечном сечении по линии 4-4 фиг. 3; фиг. 5 - вид в поперечном сечении по линии 5-5 фиг. 4; фиг. 6 - вид сбоку опрокидывающего механизма для изменения угла наклона в процессе работы; фиг. 7 - вид сверху варианта примера осуществления настоящего изобретения, имеющего треугольную конфигурацию; фиг. 8 - вид в поперечном сечении по линии 8-8 фиг 7; фиг. 9 - вид сверху аналогичный фиг. 3 и 7,но иллюстрирующий вариант примера осуществления изобретения, имеющий цилиндрическую конфигурацию; фиг. 10 - вид в поперечном сечении по линии 10-10 фиг. 9; фиг. 11 - вид сверху варианта примера осуществления настоящего изобретения, имеющего прямоугольную форму; фиг. 12 - вид сверху дополнительного варианта примера осуществления настоящего изобретения, имеющего цилиндрическую форму. Одинаковые детали обозначены одними и теми же позициями на различных рисунках. Описание предпочтительного примера осуществления изобретения Ниже приводится описание новой и усовершенствованной системы регенерации автопокрышек, реализующей принципы и концепции настоящего изобретения и обозначенной общей ссылочной позицией 10, на предпочтительном примере осуществления изобретения со ссылкой на рисунки и, в частности, на фиг. 1. Настоящее изобретение - электронагревательная бездымная экстракционно-регенерационная система - включает множество компонентов. Такие компоненты в целом включают реактор, множество пустотелых оболочек, множество электронагревательных элементов и множество пустотелых сливных элементов. Такие компоненты имеют свою собственную конфигурацию и расположены по отношению друг к другу таким образом, чтобы обеспечить достижение поставленной задачи. Настоящее изобретение, главным образом,включает новую и усовершенствованную электронагревательную бездымную экстракционнорегенерационную систему для превращения отходов и измельченных автопокрышек в углеродную сажу, масла, растворители, газы, химические вещества и сталь, при этом процесс предпочтительно протекает практически без выбросов вредных веществ в атмосферу. В предпочтительном примере осуществления изобретения котел 12 образован в целом цилиндрической боковой стенкой 14 и нижней плитой 16. В нижней плите имеется множество проходящих через нее нагревательных отверстий 18 и множество сливных отверстий 20. Котел также имеет открытую верхнюю часть 22 для загрузки 7 отходов и измельченных утильных покрышек. Имеется съемная крышка 24, устанавливаемая на верхнюю часть и закрепляемая с помощью уплотнительных болтов 26 для герметизации котла с целью обеспечения нагрева под давлением при отсутствии кислорода -газа, способствующего горению. Множество пустотелых оболочек 28 выполнены из теплопроводного материала. Каждая оболочка состоит из размещенных на расстоянии концентрических цилиндрических боковых стенок 30, закрытой верхней части 32 и открытой нижней части 34, герметично соединенной с нагревательными отверстиями 18, и объема, вытянутого от них в направлении вверх, ограниченного верхней частью 32. Внутри оболочек размещено множество электрических нагревательных элементов 36, установленных через открытую нижнюю часть оболочки. Каждый нагревательный элемент, или трубка 36 состоит из пустотелого цилиндрического стержня с установленной в нем нагревательной спиралью. Между каждой нагревательной трубкой под углом около 45 градусов расположены отражатели 39 с целью равномерного отражения и распределения тепла. Объемы 41 обеспечивают беспрепятственное протекание нагретого воздуха. Каждый нагревательный элемент предназначен для нагревания через оболочку находящихся в соприкосновении с ней отходов или измельченных утильных покрышек за счет теплопроводности при передаче энергии теплового излучения от оболочки через отходы и измельченные утильные покрышки, находящиеся в реакторе, за счет конвекции при прохождении нагретого воздуха и потока газа в пространстве,образуемом частицами отходов и измельченных утильных покрышек в реакторе, и за счет теплового излучения, проникающего в пространство между измельченными покрышками в реакторе. Каждый нагревательный элемент может быть установлен вертикально, перпендикулярно нижней пластине, но, предпочтительно выполнен в виде многослойной спиральной конфигурации, и предназначается для работы в температурном диапазоне от 93,3 до 1648,9, предпочтительно около 926,7 С (от 200 до 3000, предпочтительно около 1700 градусов по Фаренгейту), в диапазоне давления приблизительно от 0,7104 Па до 13,8104 Па, предпочтительно 10,3104 Па(от 1 до 20 фунтов на квадратный дюйм, предпочтительно около 15 фунтов на квадратный дюйм), и в диапазоне времени приблизительно от 15 до 60 мин, предпочтительно 40 мин. Временной и температурный режимы подбираются для каждого конкретного случая. Расстояние между оболочками, в которых находятся нагревательные элементы, составляет от 0,05 до 0,61 м, предпочтительно 0,25 м (от 2 до 24 дюймов,предпочтительно 10 дюймов). Масса нагреваемого материала составляет от 226,8 до 907,18 кг, 004198 8 предпочтительно 453,59 кг (от 500 до 2000 фунтов, предпочтительно 1000 фунтов). В котле имеется множество пустотелых сливных каналов 38. Каждый канал имеет расположенные на расстоянии концентрические цилиндрические боковые стенки 40 и верхнюю часть 42. Кроме того, каждый сливной канал также имеет открытую нижнюю часть 44, соединенную герметично со сливными отверстиями. По меньшей мере часть боковых стенок каждого сливного канала имеет отверстия сетчатой формы. Отверстия расположены в направлении вверх от нижней плиты до участка, смежного с верхней частью, с целью обеспечения выхода потока жидкости из реактора. Сетчатый цилиндр 46 расположен в центре реактора. Как показано на фиг. 6, котел снабжен опорными средствами 50. Опорные средства снабжены осью поворота 52, обеспечивающей регулировку углового положения котла и его удержание в таком положении для определенных целей применения. Как показано на фиг. 7 и 8, предлагается вариант примера осуществления настоящего изобретения, в котором нагревательные элементы 56 в основном имеют цилиндрическую форму и расположены на расстоянии друг от друга,и сливные элементы 58 в основном имеют цилиндрическую форму и расположены на расстоянии друг от друга. Предпочтительное расстояние между нагревательными элементами составляет приблизительно от 0,05 до 0,61 м,предпочтительно 0,25 м (от 2 до 24 дюймов,предпочтительно около 10 дюймов). В данном примере используются нагревательные элементы и сливные элементы в виде треугольника с целью соответствия треугольной конфигурации котла 60. Подобное размещение максимально увеличивает тепловую мощность в котле с плоскими стенками. Пример, показанный на фиг. 9 и 10, является третьим примером или вторым вариантом примера осуществления изобретения, в котором нагревательные элементы 64 в основном имеют цилиндрическую форму, и сливные элементы представляют собой сетки 66, форма которых обеспечивает удержание отходов и измельченных утильных покрышек вокруг нагревательных элементов в основном в виде цилиндрической конфигурации. Сливные отверстия 68 расположены в основании корпуса под зарешеченным участком 70. На фиг. 11 представлен четвертый пример или третий вариант примера осуществления изобретения, относящийся к примеру, в котором нагревательные элементы 74 имеют цилиндрическую форму и снабжены в основном прямолинейными оболочками 76, в которых они располагаются. Подобная конструкция с нагревательными элементами, размещенными внутри оболочек, обеспечивает демонтаж, ремонт и замену нагревательных элементов, не открывая 9 реактор. Сливные каналы представляют собой сетки 78 прямолинейной конфигурации с расположенными под ними сливными отверстиями. На фиг. 12 представлен пятый пример осуществления изобретения, или четвертый вариант примера осуществления изобретения, в котором используются сливные элементы 82 цилиндрической формы и нагревательные элементы 84 в оболочках 86. Нагревательные элементы и сливные элементы расположены на расстоянии параллельно друг другу. Они расположены от кромки до кромки цилиндрического котла 88. Прямолинейная конфигурация является наиболее простой в изготовлении. Из выше приведенного описания очевиден способ применения и работа настоящего изобретения. Таким образом, в описании ниже не излагаются способ применения и работа устройства. Исходя из вышеприведенного описания понятно, что размерность деталей изобретения,включая изменения размеров, материалов, конфигурации, формы, функции и способа работы,сборки и применения, являются вполне очевидными и явными для специалистов в данной области техники, и все эквивалентные взаимосвязи по отношению к взаимосвязям, проиллюстрированным и раскрытым в описании, охватываются настоящим изобретением. Таким образом, вышеприведенное описание рассматривается только как иллюстрирующее принципы изобретения. Далее, поскольку многочисленные модификации и изменения будут произведены специалистами в данной области техники, нежелательно ограничивать изобретение точной конструкцией и работой,показанными и раскрытыми в данном описании,и соответственно могут быть произведены все приемлемые изменения и применены эквиваленты в пределах объема изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Электронагревательная бездымная экстракционно-регенерационная система, обеспечивающая полное отсутствие выбросов в атмосферу, для превращения отходов и измельченных утильных автопокрышек в углеродную сажу, сталь, масла, топливо и химические газы,включающая реактор, образованный в основном цилиндрической боковой стенкой и нижней плитой,содержащей множество отверстий для нагревателей и множество сливных отверстий, проходящих через нее, при этом котел также имеет открытую верхнюю часть для загрузки отходов и измельченных утильных шин, снабженную съемной крышкой, устанавливаемой на верхнюю часть, и уплотнительными болтами для герметизации с целью обеспечения нагрева под давлением при отсутствии воздуха; а также установленные в нм множество пустотелых обо 004198 10 лочек, изготовленных из теплопроводного материала, при этом каждая оболочка имеет размещенные на расстоянии концентрические цилиндрические боковые стенки, закрытую верхнюю часть и открытую нижнюю часть, герметично соединенную с нагревательным отверстием,продолжающуюся от него в направлении вверх; множество электронагревательных элементов внутри каждой оболочки, установленных через открытую нижнюю часть оболочки для нагрева измельченных покрышек в реакторе, при этом нагревательный элемент имеет спиральную конфигурацию и предназначен для работы в диапазоне приблизительно от 93,3 до 1648,9 С при давлении приблизительно от 0,7104 Па до 13,8104 Па, в диапазоне времени приблизительно от 15 до 60 мин, при этом оболочки, в которых установлены нагревательные элементы, размещены друг от друга на расстоянии приблизительно от 0,05 до 0,61 м; множество пустотелых сливных каналов,каждый из которых имеет размещенные на расстоянии концентрические цилиндрические боковые стенки, верхнюю часть и открытую нижнюю часть, соединенную герметично со сливными отверстиями, при этом каждый сливной канал также имеет отверстия, по меньшей мере на части его боковых стенок, от нижней плиты до участка, смежного с расположенными на расстоянии отражателями внутри каждого сливного канала, и до верхней части с целью обеспечения выхода потока жидкости из реактора; и опорные средства реактора, снабженные осью поворота, обеспечивающей регулировку углового положения реактора. 2. Электронагревательная бездымная экстракционно-регенерационная система для превращения отходов и измельченных утильных покрышек в углеродную сажу, масла, газ и химические вещества-растворители, включающая реактор, образованный цилиндрической боковой стенкой и нижней плитой, содержащей множество отверстий для нагревателей и множество сливных отверстий, проходящих через нее, при этом котел также имеет открытую верхнюю часть для загрузки отходов и измельченных утильных шин, снабженную съемной крышкой, устанавливаемой на верхнюю часть; а также расположенные в нм множество электронагревательных элементов, установленных через нижнюю часть ректора для нагрева измельченных покрышек в реакторе, и множество пустотелых сливных элементов, при этом каждый из них имеет боковую стенку, верхнюю часть и открытую нижнюю часть, соединенную герметично со сливными отверстиями, при этом каждый сливной элемент также имеет отверстия, по меньшей мере на части его боковой стенки, от нижней плиты до участка, смежного с верхней частью с целью 11 обеспечения выхода потока жидкости из реактора. 3. Система по п.2, включающая далее множество оболочек, содержащих нагревательные элементы. 4. Система по п.3, отличающаяся тем, что оболочки являются концентрическими пустотелыми цилиндрами, при этом в каждой оболочке размещено множество расположенных на расстоянии друг от друга нагревательных элементов. 5. Система по п.4, отличающаяся тем, что нагревательные элементы расположены по спирали. 6. Система по п.2, отличающаяся тем, что сливные элементы являются концентрическими пустотелыми цилиндрами. 7. Система по п.6, включающая далее множество расположенных на расстоянии друг от друга отражателей внутри каждого сливного элемента. 8. Система по п.2, отличающаяся тем, что нагревательные элементы расположены друг от друга на расстоянии приблизительно от 2 до 24 дюймов и сливные элементы в основном являются цилиндрическими по форме. 12 9. Система по п.2, отличающаяся тем, что нагревательные элементы являются в основном цилиндрическими по форме и сливные элементы являются сетками, конструкция которых позволяет удерживать отходы и измельченные утильные покрышки вокруг нагревательных элементов в основном в виде цилиндрической конфигурации. 10. Система по п.2, отличающаяся тем, что нагревательные элементы имеют цилиндрическую форму, при этом оболочки, содержащие нагревательные элементы, имеют в основном прямолинейную форму. 11. Система по п.10, отличающаяся тем,что сливные элементы являются прямолинейными и равномерно размещены между оболочками. 12. Система по п.2, отличающаяся тем, что нагревательные элементы и сливные элементы расположены по треугольной конфигурации. 13. Система по п.2, отличающаяся тем, что котел имеет цилиндрическую форму. 14. Система по п.2, отличающаяся тем, что котел имеет прямолинейную форму. 15. Система по п.2, отличающаяся тем, что котел имеет треугольную форму.