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用于将有机和无机固体城市垃圾转化成聚集体的方法和设备

阅读：346发布：2021-11-27

专利汇可以提供用于将有机和无机固体城市垃圾转化成聚集体的方法和设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及用于将有机和无机固体城市垃圾转化成聚集体的方法和设备(100)，所述设备包括连接至反应器的挤出机。所述挤出机由挤出筒(103)形成，活塞通过所述挤出筒在挤出腔(106)内循环(104)，所述料筒包括三个区段(107、110、111)并且使用预处理所述垃圾之后获得的灰泥进料。第三区段(111)的端部(115)通过开口(114)连接至所述反应器(112)。所述反应器的纵轴由旋转钢轴(116)形成，其中布置有一些钢叶片 (108)，其端部在旋转时起到切割、锤击、冲压和液压螺旋的作用。在所述叶片的端部与所述反应器的壁之间，存在大于0.1mm的厚度的间隙。所述反应器具有排放阀 (300)，一旦经过一系列压力、振动能量和解除压缩循环处理，即通过一些开口(304)排放存在于边界区域中的所述灰泥。，下面是用于将有机和无机固体城市垃圾转化成聚集体的方法和设备专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于将固体城市垃圾转化成聚集体的方法，其包括：
-固体垃圾弃置物的选择和准备阶段，获得灰泥
其特征在于包括：
-用于将有机和无机固体城市垃圾转化成聚集体的设备(100)的进料阶段，所述设备包括挤出机和反应器，其中所述挤出机包括挤出筒(103)，活塞(104)通过所述挤出筒在挤出腔(106)内循环，所述挤出腔限定挤出轴线；所述挤出腔的端部密封连接至所述反应器(112)；所述反应器的纵轴包括旋转轴(116)，其中布置有一些叶片(108)；在所述叶片的端部与所述反应器的壁或圆顶之间存在间隙，称为所述反应器的边界层；所述反应器的所述旋转轴和所述叶片共同称为转子，
-压缩阶段，其中所述挤出机的所述活塞向前移动压缩所述灰泥，直到其接触所述反应器的所述叶片，所述叶片排斥所述灰泥，将其推向所述挤出室的内部，并防止其向前移动而引起压力增加
-处理阶段，其中：
[a]当所述活塞向前移动时，进一步压缩所述灰泥并迫使其穿透所述反应器的所述边界层，形成周边膜，[b]所述反应器轴进入共振，其中转子轴产生的势能作为冲击波列的发射而释放，使所述挤出腔内部的所述灰泥经受剧烈搅拌，还使所述边界层中的所述灰泥经受所述转子轴的振动产生的压力峰值，[c]一旦共振现象结束，即减小所述挤出机活塞上的压力，从而使所述灰泥解除压缩，并且重复压缩所述转子上的所述灰泥，直到再次进入共振，并具有新的冲击波发射，以及[d]重复共振和解除压缩循环，直到所述灰泥的温度达到
85℃至98℃，优选地92℃，以及
-排放阶段。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择和准备阶段包括：
a)为垃圾处理厂提供固体城市垃圾；
b)将垃圾装入切碎机，如果有袋子的话，则撕开所述袋子，并将其内容物卸载到广泛暴露和预定速度的传送带上，以便初步选择可回收垃圾；
c)在所述初步选择期间连续选取以下垃圾：
·通过手工或机械方式选择电池、电子元件、微处理器、家用电器等；
·通过手工或机械方式选择瓶子和玻璃以及塑料容器；
·通过磁性系统选择铁磁性金属：片材、铁、螺栓、螺钉、钉子、铰链等；
·通过手工、机械、机电或电磁方式选择有色金属：铅、铝、青铜、铜、黄铜；
并且将该垃圾送到处理厂外部进行处理。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述选择和准备阶段包括在研磨和粉碎机中研磨和粉碎所述弃置物。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述选择和准备阶段包括添加粘合剂，优选地混凝土，其中所添加的混凝土相对于所述垃圾的量为20重量％至30重量％。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述选择和准备阶段包括添加碎石。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述选择和准备阶段包括调节所述灰泥组分的百分比，任选地添加水，直到最终含水百分比在所述灰泥的总重量的
25％至35％的范围内。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述进料阶段包括通过“供应器”从所述研磨和粉碎机移除不均匀和不规则的上层灰泥，所述供应器受到微处理单元的控制，所述微处理单元调节从所述研磨和粉碎机移除的灰泥的量；以及通过传送带将灰泥级分送到料斗，所述料斗给所述挤出腔的接入室进料；在排放所述灰泥该级分之后，将所述料斗具有的灰泥入口阀关闭，然后所述活塞将灰泥体积推动和拖入压缩室；在该压缩室中，所述灰泥被所述活塞按压，完全填满压缩室区段，并被带到所述挤出机腔的端部。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，在所述进料阶段，给所述挤出机进料的所述灰泥具有在5与12mm之间的粒度。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，在所述压缩阶段，发生以下事件：
-第一个事件，其包括猛烈排斥与所述叶片接触的物质，以及随后在所述灰泥内在无压力的情况下的研磨和混合；
-第二个事件，其作为所述活塞向前移动并且将所述灰泥推向所述转子的结果而发生，其中所述灰泥在所述挤出腔内部沿着与所述转子相反的方向旋转，并且发生所述灰泥的所述研磨和混合；
-第三个事件，其引起灰泥更弱的研磨和更强的混合，经受在3与7kg/cm2之间的压力；以及
-第四个事件，在此期间，由于摩擦作用，所述活塞的压力上升，并且所述灰泥的温度达到超过65℃，优选地75℃的温度。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，在所述压缩阶段，所述灰泥达到在9.5与11.5kg/cm2之间的最终压力。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，在所述处理阶段，所述反应器的所述边界层具有在0.1与0.5mm之间，优选地0.2mm的厚度。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，在所述处理阶段，所述挤出腔中的所述灰泥经受在11与14kg/cm2之间的压力，优选地12kg/cm2的压力。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述转子以2700与3100rpm之间，优选地2900rpm的速度旋转。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于，在所述处理阶段，所述冲击波列小于80Hz，由基波和谐波形成。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于，在所述处理阶段，每个共振和解除压缩周期持续1与2秒之间的时间。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其特征在于，在所述处理阶段，每个共振周期之间所述灰泥的解除压缩持续1.5与2秒之间的时间。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其特征在于，所述处理阶段持续25与50秒之间的时间。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其特征在于，在所述排放阶段，打开所述反应器的排放阀，由于所述活塞按压所述灰泥，穿过所述边界层和布置在所述反应器的底部的开口而排放，处理过的灰泥被置于传送带上，所述传送带将其送到存储区域，其中所述灰泥以颗粒形式定形并转换为聚集体。
19.一种用于将有机和无机固体城市垃圾转化成聚集体的设备(100)，其特征在于所述设备包括：
连接至反应器的挤出机；
其中所述挤出机包括挤出筒(103)，活塞(104)通过所述挤出筒在挤出腔(106)内循环，所述挤出腔限定挤出轴线，
所述挤出腔的端部密封连接至所述反应器(112)；
所述反应器是具有旋转对称性的桶(113)，所述反应器的纵轴借助开口联接至所述挤出机(114)的料筒的所述挤出腔的端部；
所述反应器的所述纵轴包括插入床(117)的旋转轴(116)，所述床布置在所述反应器的端部；在所述轴中布置有一些钢叶片(108)；在所述叶片的端部与所述反应器的壁或圆顶之间存在间隙，称为所述反应器的边界层，
其中所述反应器的所述旋转轴和所述叶片共同称为转子，所述反应器的所述旋转轴与能够使所述转子以2700与3100rpm之间的速度旋转的电动机联接，
并且其中所述反应器具有排放阀(300)。
20.根据权利要求19所述的设备，其特征在于，所述设备包括产生液压的液压泵，所述液压致动液压缸(105)，所述液压缸将所述活塞移动到所述挤出腔(106)中。
21.根据权利要求19或20中的一项所述的设备，其特征在于，所述挤出腔包括料筒，所述活塞在其中移动，并且所述料筒具有三个区段：称为被动室(107)的第一区段、第二区段或接入室(110)以及第三区段或压缩室(111)。
22.根据权利要求21所述的设备，其特征在于，所述料筒具有20cm的内径。
23.根据权利要求21或22中的一项所述的设备，其特征在于，每个区段具有10L的体积。
24.根据权利要求21至23中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括具有停止阀的进料斗(101)，所述进料斗连接至布置在所述接入室中的开口(109)。
25.根据权利要求19至24中任一项所述的设备，其特征在于，所述反应器是长度为
23cm、内径为30cm的圆柱形钢桶(113)。
26.根据权利要求19至25中任一项所述的设备，其特征在于，所述反应器的所述边界层具有在0.1与0.5mm之间，优选地0.2mm的厚度。
27.根据权利要求19至26中任一项所述的设备，其特征在于，所述转子(200)由与所述转子轴(116)联接的7个叶片(108)形成，所述转子轴由硬度超过25Rc的SAE 4140钢制成，具有50mm的直径和30cm的床支撑。
28.根据权利要求19至27中任一项所述的设备，其特征在于，所述床的轴承包含允许轻微的角度变化的转子轴。
29.根据权利要求19至28中任一项所述的设备，其特征在于，拧入所述轴中并且将所述转子的所述叶片彼此分开的毂(203)具有彼此分开的相对面，从而产生随着远离所述转子轴而增加的一定间隙。
30.根据权利要求19至29中任一项所述的设备，其特征在于，所述叶片由钢制成，并且在其外部周边中具有25Rc至45Rc的核硬度。
31.根据权利要求19至30中任一项所述的设备，其特征在于，所述反应器由铸造件建造。
32.根据权利要求19至31中任一项所述的设备，其特征在于，所述叶片的自由端显示出外表面，所述外表面的宽度在所述反应器的纵轴的方向上与相邻叶片的宽度部分重叠，使得当它们旋转时，所有所述叶片产生的覆盖表面是连续表面，其中所述宽度是在所述反应器的纵轴的方向上从最接近所述反应器的端部的所述外表面的点到最接近所述反应器的相对端部的所述外表面的点的距离。
33.根据权利要求19至32中任一项所述的设备，其特征在于，所述反应器(112)与所述挤出轴线成90°地与所述挤出机的所述料筒的所述挤出腔(106)的端部横向联接。

说明书全文

用于将有机和无机固体城市垃圾转化成聚集体的方法和设备

技术领域

[0001] 本发明涉及一种将固体城市垃圾转化成聚集体的方法。本发明还涉及一种将固体城市垃圾转化成聚集体的设备。

背景技术

[0002] 即使在发达国家，固体城市垃圾组分的收集、运输、分离和最终处置也是经济和环境双重问题，因为在理想情况下，100％固体城市垃圾应回收利用：作为原料、作为有价元素的来源等等。

[0003] 例如，就玻璃、塑料和金属而言，作为制造新容器：瓶子、器皿、罐子等等的原料。

[0004] 就生物来源的有机物而言，例如，作为制备平衡饲料、粪肥和肥料的原料。

[0005] 在欠发达国家或发展中国家，固体城市垃圾的收集、运输和最终处置通常最终形成巨大的露天堆场或覆盖着一层土壤的堆场。

[0006] 一般来讲，本发明涉及作为固体城市垃圾一部分的那些组分的处理、回收和再循环。

[0007] 具体地讲，本发明涉及用于以下方面的方法和设备：在预先分离电池、黑色和有色金属组分、未污染的瓶子、玻璃和塑料容器以及可能任何由于其硬度或体积(诸如鹅卵石和硬木片)而不足以用本发明方法处理的有机或无机材料后，将有机和无机固体城市垃圾转化成聚集体。其余的不可回收的垃圾称为“弃置物”。

[0008] 弃置物被理解为由于管理不当、被交叉污染、不能被回收而且通常被掩埋的那些有机和无机元素。

[0009] 本发明的目的是解决该弃置物产生的问题。

[0010] 在本发明的上下文中，“有机和无机固体城市垃圾”意指由于人消耗食物而产生的主要是生物来源的垃圾的组合。

[0011] 该垃圾的实例是骨头、剩余的肉、软骨、油脂、油、蔬菜、水果、谷物、油料作物、浸液等，通常伴随有剩余的无机垃圾，诸如袋子和塑料、纸张、纸板和玻璃容器，它们被有机垃圾所污染。

[0012] 在另一个方面，在本发明的上下文中，术语“聚集体”意指符合EPA SW486和EPA 1310标准的岩石般性质的颗粒状、无菌、干燥产物，诸如碎石和石料。也就是说，将适用于砂浆和道路回填的产物。

[0013] JP S53 110260 A描述了用于旅馆、饭店、医院和家庭的紧凑型自动化固体垃圾处理单元。它包括研磨单元、干燥单元(用于干燥研磨过的垃圾并且用于将液体与纤维残留物分离)。它还具有消毒单元以及用于使经处理的垃圾以预定形式成型的压机。

[0014] EP 682.983 A1描述了用于磨碎复合材料，尤其是用于磨碎固体城市垃圾的机器，其包括切碎设备，该切碎设备又由具有沿轴线并排布置的多个叶片的切割元件、用于致动叶片围绕轴线的旋转运动的装置以及与切割元件侧向相邻的互补切割元件构成。互补切割元件与切割元件配合，以切碎在切割元件与互补切割元件之间传送的材料，并且可远离切割元件移动，以允许经受切割元件的叶片的动作的材料在切割元件和互补切割元件之间通过。

发明内容

[0015] 本发明的目的是将固体城市垃圾转化成聚集体的方法，其包括：

[0016] -固体垃圾弃置物的选择和准备阶段，获得灰泥

[0017] 其特征在于包括：

[0018] -用于将有机和无机固体城市垃圾转化成聚集体的设备的进料阶段，所述设备包括挤出机和反应器，其中挤出机包括挤出筒，活塞通过该挤出筒在挤出腔内循环，该挤出腔限定挤出轴线；挤出腔的端部密封连接至反应器；反应器的纵轴包括旋转轴，其中布置有一些叶片；在叶片的端部与反应器的壁或圆顶之间存在间隙，称为反应器的边界层；反应器的旋转轴和叶片共同称为转子，

[0019] -压缩阶段，其中挤出机的活塞向前移动压缩灰泥，直到其接触反应器的叶片，所述叶片排斥灰泥，将其推向挤出室的内部，并防止其向前移动而引起压力增加[0020] -处理阶段，其中：

[0021] [a]当活塞向前移动时，进一步压缩灰泥并迫使其穿透反应器的边界层，形成周边膜，[b]反应器轴进入共振，其中转子轴产生的势能作为冲击波列的发射而释放，使挤出腔内部的灰泥经受剧烈搅拌，还使边界层中的灰泥经受转子轴的振动产生的压力峰值，[c]一旦共振现象结束，即减小挤出机活塞上的压力，从而使灰泥解除压缩，并且重复压缩转子上的灰泥，直到再次进入共振，并具有新的冲击波发射，以及[d]重复共振和解除压缩循环，直到灰泥的温度达到85℃至98℃，优选地92℃，以及

[0022] -排放阶段。

[0023] 在从属权利要求中，描述了根据本发明的方法的各种有利的替代方案和优选的实施方案。

[0024] 本发明的另一个目的是用于将有机和无机固体城市垃圾转化成聚集体的设备(100)，其特征在于包括：

[0025] 连接至反应器的挤出机；

[0026] 其中挤出机包括挤出筒，活塞通过该挤出筒在挤出腔内循环，该挤出腔限定挤出轴线，

[0027] 挤出腔的端部密封连接至反应器；

[0028] 反应器是具有旋转对称性的桶，该桶的纵轴借助开口联接(优选地横向，与挤出轴线成90°)至挤出机的料筒的挤出腔的端部；

[0029] 反应器的纵轴包括插入床的旋转轴，该床布置在反应器的端部；在所述轴中布置有一些钢叶片；在叶片的端部与反应器的壁或圆顶之间存在间隙，称为反应器的边界层，[0030] 其中反应器的旋转轴和叶片共同称为转子，

[0031] 并且其中反应器具有排放阀。

[0032] 在从属权利要求中，描述了根据本发明的设备的各种有利的替代方案和优选的实施方案。附图说明

[0033] 从以下描述中可以理解本发明的另外优点和特征，其中在提及附图的情况下不受限制地描述了本发明的一些优选的实施方案。附图显示了：

[0034] 图1是本发明设备的横截面侧视图。

[0035] 图2是转子的透视图。

[0036] 图3A和图3B是本发明的设备的截面的横截面侧视图，在图3A中示出了在反应器的排放阀关闭的情况下，将灰泥压向转子的叶片的压缩阶段。图3B示出了反应器的阀门打开，从而允许穿过反应器的边界层和反应器底部的开口卸载灰泥。

[0037] 图4A、图4B、图4C、图4D和图4E是支撑转子轴的叶片的一组视图，其中：

[0038] 图4A表示支撑转子轴的内部叶片的底视图。

[0039] 图4B表示支撑转子轴的内部叶片的侧面正视图。

[0040] 图4C表示在B-B处的内部叶片的横截面。

[0041] 图4D表示在A-A处的内部叶片的横截面。

[0042] 图4E是支撑转子轴的一个侧叶片(400)的透视图。存在两个这样的侧叶片，它们位于转子两端的每一个处且互为镜像。

[0043] 图5A和图5B是反应器的排放阀的正视图，其中：图5A示出了反应器的排放阀被关闭，而图5B示出了排放阀被打开。

[0044] 图6是电动机、飞轮和与反应器联接的压缩室及其排放阀的透视图。

具体实施方式

[0045] 然后，将参考用于处理固体城市垃圾的中试规模的本发明程序的优选实施方案，即每天处理多达约2000kg垃圾的程序，尽管该技术概念同样适用于每天可处理数十和数百吨垃圾的工厂。

[0046] 本发明的程序从一系列本身非新颖的步骤开始，包括以下阶段：

[0047] a)为垃圾处理厂提供固体城市垃圾；

[0048] b)将部分或全部混合、交叉污染的无机和有机垃圾装入切碎机，撕开袋子(如果有的话)，并将其内容物卸载到广泛暴露和预定速度的传送带上，以便初步选择可回收垃圾；

[0049] c)在初步选择期间连续选取以下垃圾：

[0050] ●通过手工或机械方式选择电池、电子元件、微处理器、家用电器等；

[0051] ●通过手工或机械方式选择瓶和玻璃以及塑料容器；

[0052] ●通过磁性系统选择铁磁性金属：片材、铁、螺栓、螺钉、钉子、铰链等；

[0053] ●通过手工、机械、机电或电磁方式选择有色金属：铅、铝、青铜、铜、黄铜；

[0054] 并且将该垃圾送到处理厂外部进行处理；

[0055] d)将其余的垃圾(称为弃置物)送到具有铰接式碾压机(在圆形料斗中旋转)的研磨和粉碎机中均化；此类其余的垃圾称为弃置物，其由生物来源的固体和液体有机剩余物组成，被在初步选择期间未被选取的无机和有机剩余物所污染；

[0056] 弃置物相对于处理过的垃圾总重量的百分比变化很大，并且在很大程度上取决于城市垃圾来源的地理区域、一年中的时间以及产生垃圾的居民的生活标准。

[0057] e)将弃置物装入研磨和粉碎机，通过蜗杆传动装置添加粘合剂和任选地碎石，并通过计量喷嘴添加水。

[0058] 粘合剂是混凝土，即钙质矿物和粘土(熟料)与建筑业中用于这些物资类型的常规添加剂一起煅烧得到的材料。

[0059] 碎石应理解为来自建筑业的任何类型的剩余材料，诸如瓷砖和底层地板和底层铺面、砖块、底灰等。

[0060] 加入研磨和粉碎机的混凝土量相对于装入所述机器的垃圾量在20％与30％之间。

[0061] 根据装入研磨和粉碎机的垃圾包含的含水量百分比(通常为约5-10％)来添加水，使得最终含水量百分比在垃圾/粘合剂/水的混合物的总重量的25％和35％之间。

[0062] 在垃圾含水量非常高的情况下，期望添加碎石，其功能是吸收最终混合物中过量的水分，或任何其他具有相同功能的材料。

[0063] 研磨和粉碎机的运行是连续的。研磨、粉碎并部分均化所添加的材料，通过“供应器”连续移除粒度在5与12mm之间的上层材料(供应器位于机器上部并通过微处理单元监控，该微处理单元调节从研磨和粉碎机中移除的材料的量)，以及将该上层材料送到传送带。

[0064] 所移除的材料是不均匀和不规则的灰泥，其通过传送带送到料斗，料斗为活塞挤出机进料、通过液压操作并连接到反应器。

[0065] f)本阶段和以下阶段聚集了本发明的新颖性和创造性特征。

[0066] 将前一阶段的灰泥倒入活塞挤出机的料斗中，挤出机配备有产生液压的液压泵，液压泵致动液压缸，液压缸将活塞移动到挤出腔中。

[0067] 挤出腔由料筒组成，活塞在料筒内移动并且料筒具有三个大致相同体积的区段，例如在中试的情况下为10L。

[0068] 挤出腔的料筒的第一区段称为被动室，其中活塞开始其行进直到到达称为进入室的第二区段。

[0069] 进入室具有连接至挤出机的料斗的开口，使10L灰泥级分进入进入室。在该灰泥体积装入挤出机的料筒的进入室之后，关闭料斗的灰泥入口阀。

[0070] 然后，液压致动的活塞按压灰泥体积并推动到挤出腔的料筒的第三区段。该第三区段称为压缩室。在该压缩室中，灰泥被活塞按压，完全填满料筒区段，并被带到挤出机的料筒的端部。

[0071] 压缩室的端部密封连接至称为反应器的装置。

[0072] g)反应器是圆柱形钢桶，其纵轴水平布置并通过开口与挤出机的料筒的压缩室的端部以90°横向联接(参见以下附图说明)。

[0073] 反应器的纵轴包括插入床的旋转钢轴，所述床布置在反应器的端部(或“头部”)。轴中有一些钢叶片，其端部在旋转时起到切割、锤击、冲压和液压螺旋的作用。在叶片的端部与反应器的壁或圆顶之间存在0.2mm间隙。

[0074] 在本发明的上下文中，叶片的端部与反应器的壁之间的该间隙或自由空间称为反应器的边界层。

[0075] 反应器的旋转轴和叶片共同称为转子。此外，反应器轴与电动机联接，以允许转子高速旋转。

[0076] 反应器和转子的结构和功能方面将在本说明书随附的附图中提及的本发明设备的详细描述中进一步详细描述。

[0077] 由于叶片的数量及其几何形状，高速旋转使得灰泥在到达压缩室的端部时“看见和到达无形壁”。

[0078] 回想风扇叶片的实例可更好地领会和理解该效果，所述叶片通过快速旋转形成无形壁，所述无形壁排斥任何希望穿透其的物体。

[0079] 相应地，一旦被活塞按压的灰泥接触转子，就会发生以下一系列事件：

[0080] 所发生的第一个事件是，在灰泥的低表压和电动机的低消耗下，反向轰击或猛烈排斥接触叶片的物质。研磨和混合在灰泥内部在无压力的情况下发生。

[0081] 第二个事件作为将灰泥压向转子的活塞压力稍微增加的结果而发生。灰泥开始沿转子的相反方向旋转，以低压研磨和混合。

[0082] 在第三个事件期间，继续进行更弱的研磨和更强的混合。该事件在灰泥的核心处以大约490kPa(大约5kg/cm2)的压力发生。

[0083] 在第四个事件期间，由于摩擦作用，活塞的压力上升，灰泥的温度达到75℃，使灰泥进一步均化。

[0084] 在第五个事件期间，灰泥失去所有积聚的气体或可能截留的气泡。

[0085] 在第六个事件期间，灰泥的压力非常高，为约980kPa(大约10kg/cm2)，这达到了新的阶段。

[0086] h)在此阶段，经受高压的灰泥在活塞和转子的旋转前部之间沿转子的相反方向以大约30km/h旋转，并且被叶片迫使穿透反应器的边界层，从而形成0.2mm厚的周边膜，该周边膜作为用于反应器/挤出机两者的完整液压密封。

[0087] 该周边膜的体积占灰泥总体积的5％；其余的95％在压缩室内部继续旋转。

[0088] 周边膜以大约150km/h的速度循环，并在短短的2秒内产生灰泥总体积交换。

[0089] 在程序的此时，并且当灰泥经受压力升高，使得压缩室中活塞对灰泥的压力达到约1176kPa(约12kg/cm2)时，转子轴上发生物理现象。

[0090] 因此，随着灰泥对转子叶片的压力增加，其轴沿与灰泥向前运动的相同方向稍微弯曲，围绕转子轴的中心移动最多0.2mm达到直立位置，并且在转子轴上产生相当于2吨的巨大势能。

[0091] 此时，发生共振物理事件，包括转子轴发出冲击波列，该冲击波列包括基波和可能的谐波。也就是说，转子轴以弯曲的方式稍微旋转，现在将其势能转化成振动或共振动能。

[0092] 低频(小于80Hz)冲击波列以相对于边界层的循环速度更低的循环速度使压缩室内部的灰泥剧烈搅拌。

[0093] 此物理现象的结果是，由于生物组织的所有这些复杂结构的振动和摩擦，甚至部分或完全分解有机和无机聚合物复合分子，在灰泥的核心处发生垮塌，同时该事件伴随着温度的几何升高，从而可能在经受非常高的温度的灰泥内产生微体积。

[0094] 该共振现象的发生是因为以2900rpm旋转的转子被灰泥按压，所述灰泥作为中间活塞，继而使转子轴弯曲，从而在转子轴上产生相当于2吨的巨大势能。

[0095] 此时，转子轴恢复作为巨大弹簧而产生的势能，引起机械共振，即冲击波列的发射。

[0096] 在边界层内，所述边界层的垮塌在这种情况下甚至更剧烈地发生，同时产生极端的压力峰值。

[0097] 当反应器进入共振时，该事件消耗大量即时能量。为了解决该问题，存在与电动机轴联接并产生动能的飞轮。

[0098] 当转子减速到100rpm时，飞轮输出74,570J/s(大约100HP)，从而防止电动机离开电气同步，并防止随后线路中的张力减小。

[0099] 共振现象持续大约1至2秒。

[0100] 随后，移除挤出机活塞上的液压1.5至2秒，并重复转子上的灰泥的压缩循环，直到产生新的冲击波发射。根据本发明，通过微处理器来自动监控整个程序，该微处理器连接至所述设备所包括的合适的传感器。

[0101] 操作挤出机和反应器/转子两者的这种同步化方式允许将电动机能量更换到轮子，从而防止张力的减小而导致的功耗突增。

[0102] 重复压缩和解除压缩循环直到灰泥温度达到大约92℃。设备的传感器检测该温度。

[0103] 压缩循环的次数取决于处理过的垃圾的性质，但该程序阶段通常需要25至50秒。

[0104] i)最终程序阶段。在25-50秒之后，打开反应器的排放阀，挤出机通过活塞压力将灰泥穿过边界层和布置在反应器底部的开口排出，处理过的灰泥被置于传送带上且送到存储区域，在该区域中，灰泥以颗粒形式定形并转换为聚集体。

[0105] 本发明设备的优选的实施方案的详细描述

[0106] 下文参考本说明书的附图描述优选的实施方案。

[0107] 来自研磨和粉碎机的材料通过传送带送到料斗，料斗为活塞挤出机进料、以液压方式操作并连接至反应器。

[0108] 图1示意性地示出了包括挤出机(102)和反应器(112)的设备(100)。

[0109] 灰泥通过传送带(未示出)进料至挤出机(102)的料斗(101)。

[0110] 挤出机包括挤出筒(103)，活塞(104)通过该挤出筒循环，该活塞由来自液压泵(未示出)的液压致动，该液压泵产生液压，液压致动液压缸(105)，液压缸将活塞移动到挤出腔(106)中。

[0111] 挤出腔由20cm内径的料筒组成，活塞在该料筒内移动，并且料筒具有三个大致相同体积的区段，例如在中试的情况下为10L。

[0112] 挤出腔的料筒的第一区段称为被动室(107)，在其中活塞开始其45cm行进，直到到达称为接入室(110)的第二区段。由于空间的原因，被动室在图1中表示为比另外两个区段更短。

[0113] 长度为45厘米的接入室具有连接至料斗(101)的开口(109)，该料斗将10L灰泥级分装入接入室。在将该灰泥体积装入挤出机的料筒的接入室之后，关闭料斗的灰泥入口阀(未示出)。

[0114] 然后，液压致动的活塞按压灰泥体积并推动到挤出腔的料筒的第三区段中。该长度为50cm的第三区段称为压缩室(111)。

[0115] 在该压缩室中，灰泥被活塞按压，完全填满料筒区段，并被拖到挤出机的料筒的端部。

[0116] 压缩室的端部密封连接至称为反应器(112)的装置。

[0117] 反应器是长度为23cm、内径为30cm的圆柱形钢桶(113)，其纵轴水平布置并通过开口(114)与挤出机的料筒的压缩室(115)的端部，与挤出腔限定的挤出轴线成90°横向联接。

[0118] 反应器的该纵轴由插入床(117)的旋转钢轴(116)形成，该床布置在反应器的端部(或头部)。沿轴有一些SAE 5560钢叶片(108)，其端部在旋转时起到切割、锤击、冲压夹紧和液压螺旋的作用。在叶片的端部与反应器的壁或圆顶之间存在0.2mm厚的间隙。

[0119] 在本发明的上下文中，叶片的端部与反应器的壁之间的该间隙或自由空间称为反应器的边界层。

[0120] 反应器的旋转轴和叶片共同称为转子。此外，反应器轴与电动机(图1中未示出)联接，以允许转子高速旋转。

[0121] 叶片的自由端显示出外表面，该外表面的宽度在反应器的纵轴的方向上与相邻叶片的宽度部分重叠，使得当它们旋转时，所有叶片产生的覆盖表面是连续表面，其中宽度应理解为在反应器的纵轴的方向上从最接近反应器的端部的外表面的点到最接近反应器的相对端部的外表面的点的距离。

[0122] 由于叶片的数量及其几何形状，高速旋转使得灰泥通过到达压缩室的端部来“看见和到达无形壁”。

[0123] 回想风扇叶片的实例可更好地领会和理解该效果，所述叶片通过快速旋转形成无形壁，所述无形壁排斥任何希望穿透其的物体。

[0124] 图2表示由与转子轴(116)联接的7个叶片(108)形成的转子(200)的透视图。

[0125] 转子轴(116)由硬度超过25Rc(洛氏硬度)的SAE 4140钢制成，具有50mm的直径和30cm的床支撑(轴的总长度)。

[0126] 这些量度允许轴的纵向中心波动和振动，从而以基波波长和可能的谐波进行调谐。

[0127] 床的轴承(也称为滚子轴承)包含轴，其允许轻微的角度变化并促进轴的波动和共振。

[0128] 拧入轴中并且将转子的叶片彼此分开的毂(203)在它们之中具有弯曲几何形状，并作为由转子轴形成的脊的椎体。

[0129] 数量可变并取决于待处理的城市垃圾的种类(就图2而言，7个叶片)的叶片由SAE 5560钢制成，并且在其外部周边中具有25Rc至45Rc的核硬度。

[0130] 每个叶片长29.96cm，但其功能仅在接近边界层的最后3厘米处发挥。

[0131] 为此，转子由任何能够产生回响的钢制成，而反应器使用非常低共振的铸造件建造。

[0132] 应当理解，反应器不应产生回响，并且表现为无回响的实体。如果确实发生回响，则转子生成的冲击波产生的效应就会丧失。

[0133] 转子具有进行灰泥加工的内部叶片，以及安装在转子的两端且基本上起到液压密封作用的侧叶片。

[0134] 图4A、图4B、图4C、图4D和图4E是支撑转子轴的叶片的一组视图，其中：

[0135] 图4A表示支撑转子轴的内部叶片的底视图。

[0136] 图4B表示支撑转子轴的内部叶片的侧面正视图。

[0137] 图4C表示在B-B切口处的内部叶片的横截面，而图4D表示在A-A切口处的内部叶片的横截面。

[0138] 图4E是支撑转子轴的一个侧叶片(400)的透视图。

[0139] 叶片(400)具有螺旋形(401)的矩形构造，以及位于矩形中心的圆孔(402)，该圆孔设计为被拧入两个捕集毂之间的转子轴中。

[0140] 叶片的外表面(403)具有模拟反应器内壁曲率的纵向圆形，从而允许从孔的中心到螺旋的外表面的叶片直径具有所述外表面与反应器壁之间的0.2mm间隙。

[0141] 两个侧叶片位于转子轴两端的每一个处并互为镜像。

[0142] 图4E表示叶片，显示出在其一个末端的曲率(404)具有相对于旋转平面0°至40°的迎角(相对于叶片平面的表面)。

[0143] 图3A和图3B表示与反应器联接的压缩室的截面的横截面侧视图。

[0144] 图3A表示横截面，其中，在反应器的排放阀(300)关闭的情况下，反应器在本发明的程序的最终阶段处理灰泥。在这些最终阶段期间，反应器按照箭头表示的方向(301)逆时针旋转，而灰泥按照箭头的方向(302)沿相反方向旋转。

[0145] 在这些最终阶段中，其特征在于灰泥的压缩由挤出机的活塞实现，灰泥的排斥是叶片的循环的结果，灰泥被迫穿透边界层区域，一旦转子轴传递其势能即发生剧烈现象，该势能在转子轴的弯曲期间通过压力以振动或共振能的形式产生，反应器的阀(300)由液压装置(303)关闭，从而完全密封反应器并防止边界层区域中的灰泥通过开口(304)释放。

[0146] 如上所述，一旦通过一系列压缩和解除压缩循环完全处理灰泥，反应器的排放阀即自动打开，释放灰泥并送到传送带。

[0147] 如图3B所示，程序的该最终阶段与设备的布置一致。

[0148] 液压装置(303)使反应器(300)的排放阀缩回到“打开”位置，从而允许存在于边界层区域中的灰泥通过开口(304)排放，这取决于朝向传送带(未示出)的箭头的方向(305)。

[0149] 存在于压缩室中的所有灰泥均被挤出机的活塞推向边界层区域，并通过反应器的排放阀的开口朝向传送带排出，该传送带将位于定形过程的初始阶段的灰泥送到存储区域，在该处完成定形。

[0150] 一旦灰泥的定形过程完成，即获得完全惰性和无污染的聚集体，该聚集体可恢复表现如沙子的性质。

[0151] 聚集体也可用于建筑业，制造用于干燥道路基层和的环保砖，以及作为任何类型的建筑物中的底层地板。

[0152] 图6是根据本发明的设备的示意性透视图，其示出了分别给料斗(106)进料和从反应器(112)移除处理过的灰泥的传送带(600、601)。

[0153] 图6还示出了连接至反应器(112)的挤出机的压缩室(111)、电动机(602)、飞轮(603)以及用于打开和关闭反应器的排放阀的液压装置(303)。

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