PL246653B1 - Urządzenie do segregacji i zbiórki odpadów segregowanych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest urządzenie do segregacji i zbiórki odpadów segregowanych zawierające sekcję rozpoznawania, segregacji i dystrybucji odpadów oraz kosze składujące, w którym cztery kosze składujące (15, 16) wyposażone w czujniki poziomu zapełnienia kosza, umieszczone są wsuwnie w prowadnicach podłogi (13) przy czym bezpośrednio nad koszem składującym (15) umieszczono mocowaną do obudowy wrzutnię z tunelem wrzutowym (9) oraz pokrywą z czujnikiem zamknięcia, a nad koszami (16) na układzie poziomych prowadnic (12) połączonych z obudową umieszczono ruchomy przesuwnie wózek dystrybucyjny (10) poruszany na prowadnicach za pomocą układu napędowego zawierającego silnik z przekładnią i sterowanego za pomocą układu sterowania, nadto wózek dystrybucyjny (10) posiada mechanizm zrzutowy (14) korzystnie w postaci co najmniej jednej klapy spustowej i współpracuje z własną wrzutnią z klapą z czujnikiem zamknięcia, przy czym w obrębie kanału wrzutowego wrzutni zamontowano czujnik systemu rozpoznawania odpadów, korzystnie kamerę.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do segregacji i zbiórki odpadów segregowanych w postaci inteligentnego, skomputeryzowanego kosza na odpady, którego unikalną cechą jest możliwość autonomicznego rozpoznawania rodzaju materiału odpadu jaki do niego trafia i segregowanie go do odpowiedniego pojemnika.

Odpady komunalne stanowią jeden z najistotniejszych problemów środowiskowych na całym świecie. W Polsce aktualnie ok. 11 milionów ton odpadów to odpady komunalne.

Segregacja odpadów z podziałem na rodzaj surowców z których zostały wyprodukowane jest jedną z metod ograniczenia ilości odpadów podlegających utylizacji. Odzyskane surowce, w myśl koncepcji recyklingu, wykorzystuje się ponownie przy produkcji nowych materiałów.

Segregację odpadów do recyklingu najczęściej prowadzi się u źródła czyli poprzez osobę produkującą i wyrzucają odpady.

W celu ułatwienia segregacji odpadów stosuje się specjalne pojemniki wraz systemami segregacji.

Z niemieckiego opisu patentowego DE19622183 (A1) znane jest urządzenie zbierające i sortujące odpady głównie szklane wyposażone w system rozpoznawania deponowanych odpadów w oparciu o skaner kodów paskowych lub kodów EAN lub kształtów geometrycznych, w którym układ sortujący oparty jest o mechanizm grawitacyjny z system zapadek. Podobny grawitacyjny układ sortowania przedstawi opis WO9529469 (A1) gdzie system identyfikacji obiektu oparty jest o wiązkę optyczną, przy czym układ dedykowany jest głównie do sortowania odpadów szklanych.

Podobną filozofię rozpoznawania i sortowania odpadów prezentuje polski opis patentowy P.412689 przedstawiający sposób segregowania odpadów zwłaszcza komunalnych na podstawie odczytów skanera z kodu kreskowego.

Z innego polskiego opisu patentowego P.408691 znany jest sortownik odpadów wyposażony we wrzutnię z prasą, zestaw czujniki oraz sterownik, przy czym odczyt sygnałów z czujników zbierany jest podczas procesu zgniatania odpadów przez prasę na podstawie właściwości fizycznych gniecionego odpadu. Na tej podstawie podejmowana jest decyzja o właściwym zdeponowaniu odpadu.

Z chińskiego opisu wzoru użytkowego CN204751129 (U) znany jest śmietnik wyposażony w kamerę CCD do rozpoznawania odpadu oraz układ komunikacyjny z osobą wyrzucającą odpady, jednakże w tym wypadku sortowanie następuje manualnie poprzez instruowanie użytkownika o wyborze właściwego pojemnika.

Opis patentowy EP0092164 ujawnia sposób postępowania z odpadamy w którym obiekty rozpoznawane są na podstawie odbicia fal ultradźwiękowych lub przewodnictwa elektrycznego z układem gniotącym frakcje po czym poddawane są właściwemu przetworzeniu np. rozdrabnianiu.

Opis patentowy EP0444745 (A1) przedstawia urządzenie do sortowania cząstek żelaznych od pozostałych materiałów nieżelaznych, w którym obiekty poddaje się rozdrabnianiu a następnie przenosi przenośnikiem taśmowym i poddaje sortowaniu za pomocą płyty magnetycznej.

Z opisu CN105775531 (A) znane jest wielofunkcyjne domowe urządzenie do sortowania odpadów wyposażone w indukcyjny system kontroli dostępu, system komunikacyjny, w którym system rozpoznawania odpadów oparty jest o analizę kodów paskowych lub o analizę utrwalonych obrazów naklejek opakowań.

Z innego opisu wzoru użytkowego CN105564864 (A) znany jest system rozpoznawania i segregacji odpadów szkodliwych oparty również o analizę obrazów przy czym dodatkowo analizuje się dane z czujnika promieniowania jonizującego w celu identyfikacji odpadów szkodliwych. Metodologia działania urządzenia tym przypadku zakłada korzystanie z chmury do rozpoznawania zdjęć, co daje konieczność ciągłej komunikacji z internetem i przetwarzanie danych poza urządzeniem. W rozwiązaniu według wynalazku rozpoznawanie obiektu następuje bezpośrednio w urządzeniu bez konieczności podłączenia do internetu, co przekłada się na szybkość działania i uniwersalność urządzenia.

Z opisu wzoru użytkowego CN204368811 (U) znany jest także inteligentny śmietnik z układem zasilania solarnego, w którym system rozpoznawania odpadów opiera się o układy wieloczujnikowe m.in. czujnik optyczny, laserowy, ultradźwiękowy.

Opis wzoru użytkowego CN205555207 (U) przedstawia rozwiązanie w którym układ optycznego rozpoznania przedmiotu montowany jest bezpośrednio nad pasem transmisyjnym ustawianym nad zasobnikami odpadów recyklingowych i niepodlegających sortowaniu.

W stanie techniki znane jest też wykorzystanie jednostek obliczeniowych i urządzeń komunikacyjnych do obsługi śmietników. Z opisu wzoru użytkowego CN205060548 (U) znany jest system zarządzania inteligentny przenośnym koszem wyposażonym w układy komunikacyjne wifi, system GPS czy jednostki obliczeniowe. Informacje zebrane przez czujniki śmietnika są przekazywane do odpowiednich służb i przetwarzane według przyjętych procedur. Podobne założenia przedstawia opis CN106144305 (A) ujawniający śmietnik wyposażony w kamerę i nadajnik do informowania odpowiednich służb o stanie zapełnienia kosza.

Znane są również różne metody kompresji odpadów w ramach zbiorników odpadowych, przykładowo opis wzoru użytkowego CN205738983 (U) ujawnia zastosowanie napędzanych elektrycznie zgniataków.

Opis wzoru użytkowego CN205555188 (U) ujawnia jeszcze inny jest system rozpoznania odpadów bazujący na utrwalaniu i analizie obrazów w podczerwieni.

Z opisów wzorów użytkowych CN205366732 (U) czy też CN204399890 (U) znane są śmietniki z wrzutniami dla materiałów recyklingowych i nieprzetwarzalnych posiadające ekran umożliwiający interakcje z użytkownikiem, w szczególności wyświetlanie reklam czy filmów instruktażowych.

Z amerykańskiego opisu patentowego US2015081090 (A1) znana jest metoda sortowania materiałów w oparciu o ich atrybuty wizualne (3D object recognition system).

Z opisu patentowego KR20100093905 (A) znane jest urządzenie sortujące oparte o czujniki rozpoznające obiekty metalowe, kształt i kolor oraz czujniki spektrometrii na bliską podczerwień (NIR).

Z chińskich opisów CN106219113 (A) oraz CN106144310 (A) znane są wieloukładowe linie robocze służące do klasyfikacji odpadów, w szczególności medycznych. Linie te wymagają kilku pomieszczeń roboczych, pomiędzy którymi odpady są transportowane mechanicznie w ścianach do pomieszczeń zbiornikowych. Systemy te nie zapewnią zintegrowanego zgniatania odpadów, które odbywa się w zewnętrznych urządzeniach, nadto też wymaga dodatkowej obsługi przez człowieka. Urządzenie według wynalazku jest kompaktowe przez co całkowicie odmiennie realizuje swój proces funkcjonowania.

Odmiennie od znanych w stanie techniki rozwiązań wynalazek nie koncentruje na mnożeniu systemów rozpoznawania czy segregacji odpadów. Głównym jego celem jest zaadaptowanie możliwie najtańszej w produkcji, kompleksowej i efektywnej metody segregacji odpadów. Dotychczas znane systemy przeznaczone są w głównej mierze dla przemysłu i mają duże lub bardzo duże rozmiary. Rozwiązanie według wynalazku to kompaktowe urządzenie o wymiarach pozwalających na stosowanie w biurach, mieszkaniach oraz przestrzeniach publicznych. Z drugiej strony znane systemy opierają się na systemach multi-sensorowych, a rozwiązanie według wynalazku oparte jest o system mono-sensorowy pozwalający na rozpoznawanie wszystkich rodzajów odpadów.

Z publikacji US2016001297 A1 znane jest urządzenie do segregowania i selektywnego zbierania odpadów z układem rozpoznania i dystrybucji odpadów umieszczonym na prowadnicach nad koszami. Niemniej jednak rozwiązanie to nie zostało wyposażone w system kompresji odpadów w koszach, co w przypadku rozwiązań kompaktowych jest istotnym elementem funkcjonalnym.

Z publikacji EP2851318 znany jest natomiast system do obsługi suchych odpadów, w którym w obudowie nad koszami umieszczony jest ruchomy mechanizm rozdrabniania i kompresji odpadów w koszach w postaci pojedynczego pneumatycznego zgniataka. Ten system nie posiada mechanizmu segregacji i koncentruje się wyłącznie na kompresji odpadów. Ruchomy mechanizm rozdrabniania i kompresji odpadów umieszczany rotacyjnie lub przesuwnie nad koszami utrudnia wyposażenie systemu w zautomatyzowany przesuwnie moduł segregacji odpadów.

Idea wynalazcza sprowadza się do oszczędnego wykorzystania powierzchni urządzenia przy adaptacji dwóch układów tj. układu segregacji i kompresji odpadów, co osiągnięto dzięki rozmieszczeniu mechanizmu segregacyjnego odpadów z przodu urządzenia, dzięki czemu uzyskano z tyłu urządzenia miejsce dla mechanizmu zgniataków z możliwością umieszczania łap roboczych. W efekcie pozwoliło to osiągnąć kompaktowe rozwiązanie, zamknięte jedną obudową.

Istotą wynalazku jest urządzenie do segregacji i zbiórki odpadów segregowanych zawierające w zintegrowanej obudowie, sterowalne sekcje rozpoznawania, segregacji i dystrybucji odpadów oraz kosze składujące.

W przedniej części urządzenia umieszczone zostały cztery kosze składujące nad którymi rozmieszczono układ poziomych prowadnic połączonych z obudową, na których porusza się za pomocą układu napędowego, sterowanego za pomocą układu sterowania, ruchomy przesuwnie wózek dystrybucyjny. Natomiast w tylnej urządzenia, za układem prowadnic wsuwnych koszy, umieszczono pionową ramę zasadniczą ruchomej ramy mechanizmu zgniataków zawierających dwie łapy wyposażone w mechanizmy zapadkowe, przy czym ruchoma rama napędzana jest silnikiem z przekładnią połączonym z układem sterowania.

Korzystnie cztery kosze składujące wyposażone są w czujniki poziomu zapełnienia kosza i umieszczone są wsuwnie w prowadnicach podłogi.

Korzystnym jest również kiedy bezpośrednio nad jednym ze skrajnych koszy składujących umieszczono mocowaną do obudowy urządzenia wrzutnię z tunelem wrzutowym, a pokrywa wrzutni wyposażona jest w czujniki zamknięcia. Kosz ten służy do odbioru odpadów organicznych i zmieszanych nie podlegających sortowaniu.

Pozostałe kosze składujące mogą służyć do odbioru odpadów recyklingowych: odpadów szklanych, odpadów z tworzyw sztucznych, odpadów papierowych, metalowych, elektroodpadów, drewnianych, tekstylnych czy bioodpadów.

Korzystnie wózek dystrybucyjny posiada mechanizm zrzutowy wózka, korzystnie w formie co najmniej jednej klapy spustowej. Wózek współpracuje z jedną wrzutnią mocowaną do obudowy urządzenia. Wrzutnia ta także posiada klapę z czujnikiem zamknięcia. W obrębie kanału wrzutowego wrzutni zamontowano czujnik systemu rozpoznawania odpadów, korzystnie kamerę. W pozycji wyjściowej w wózku następuje proces rozpoznawania rodzaju odpadu i na tej podstawie wózek kierowany jest nad odpowiedni pojemnik.

W optymalnym wariancie urządzenie ma kształt sześcienny, a obudowa urządzenia wykonana jest w bocznych częściach z drewna, w częściach przedniej i tylnej z blachy lub tworzywa sztucznego, przy czym przednia część obudowy zawiera pokrywę przednią oraz pokrywę górną. Pokrywa przednia umożliwia dostęp do koszy składujących przykładowo w celu ich opróżnienia. Pokrywa góra, korzystnie uchylna, zawiera pokrywy wrzutni. Tylna ściana obudowy posiada pokrywę dostępową umożliwiającą dostęp serwisowy.

Wyjątkowo korzystnie pomiędzy pokrywami wrzutni umieszczono ekran dotykowy połączony z układem sterowania. Układ sterowania może zawierać jednostkę obliczeniową, sterownik oraz gniazda przyłączeń czujników i interfejsów komunikacyjnych korzystnie sieciowych ethernet czy wifi.

Wynalazek przynosi następujące korzyści użytkowe • pozwala na prostą, szybką, kompleksową i efektywną segregację odpadów i kompaktowe rozmieszczenie w obudowie mechanizmu kompresji;

• urządzenie jest konstrukcyjnie proste i tanie w realizacji i utrzymaniu;

• systemy komunikacyjne zaadoptowane w urządzeniu pozwalają na efektywną eksploatację np. poprzez powiadamianie odpowiednich służb o konieczności podjęcia działań.

W przykładzie realizacji urządzenie przedstawiono na schematycznych rysunku, na którym fig. 1 i 2 pokazują elementy obudowy; fig. 3 i 4 - widoki schematyczne elementów sekcji rozpoznawania, segregacji i dystrybucji odpadów; a fig. 5 i 6 przedstawia schematyczne ujęcie elementów sekcji kompresji odpadów, w którym dla zachowania przejrzystości rysunku pominięto pozostałe elementy urządzenia.

Urządzenie do segregacji i zbiórki odpadów segregowanych w przykładzie realizacji zawiera sekcję rozpoznawania, segregacji i dystrybucji odpadów, kompresor odpadów oraz kosze składujące. Urządzenie posiada cztery kosze składujące 15 i 16, które są wyposażone w czujniki poziomu zapełnienia kosza, nie pokazane na rysunku. Kosze 15 i 16 umieszczone są wsuwnie w prowadnicach podłogi 13. Bezpośrednio nad jednym z bocznych koszy składujących 15 umieszczono mocowaną do obudowy wrzutnię z tunelem wrzutowym 9 oraz pokrywą z czujnikiem zamknięcia 4.

Nad pozostałymi koszami 16 na układzie poziomych prowadnicach 12 mocowanych do obudowy 1 umieszczono ruchomy przesuwnie wózek dystrybucyjny 10. Wózek dystrybucyjny 10 poruszany jest na prowadnicach za pomocą układu napędowego - nie pokazanego na rysunku - zawierającego silnik z przekładnią. Jego ruch jest sterowany za pomocą układu sterowania.

Nadto wózek dystrybucyjny 10 posiada mechanizm zrzutowy 14 w postaci dwóch automatycznych i sterowanych sterownikiem klapy spustowych 11. Wózek dystrybucyjny 10 współpracuje z własną wrzutnią z klapą z czujnikiem zamknięcia 6. W obrębie kanału wrzutowego wrzutni 6 zamontowano czujnik systemu rozpoznawania odpadów w postaci kamery.

W tylnej części ramy, za wsuwnymi koszami środkowymi 15 oraz 16 umieszczono pionową ramę zasadniczą 17 ruchomej ramy 18 mechanizmu zgniataków 19. Zgniataki 19 zawierają dwie łapy wypo sażone w mechanizmy zapadkowe. Ruchoma rama 18 napędzana jest silnikiem z przekładnią połączonym z układem sterowania. Układ napędowy wraz z układem sterowania nie zostały pokazane na rysunku.

Urządzenie w przykładzie realizacji ma kształt sześcienny, a obudowa urządzenia 1 wykonana jest w bocznych częściach 7 z drewna, w otwieranych częściach przedniej z blachy 3 i części tylnej z tworzywa sztucznego 8. Pokrywa przednia 3 umożliwia dostęp do koszy składujących przykładowo w celu ich opróżnienia. Pokrywa góra 2, korzystnie uchylna, zawiera pokrywy wrzutni 4 i 6. Pomiędzy pokrywami wrzutni umieszczono ekran dotykowy 5 połączony z układem sterowania. Otwieraną część tylną, umieszczoną na tylnej ścianie obudowy, stanowi pokrywa dostępowa - serwisowa 8. W innych wariantach cała obudowa może być wykonana z metalu lub paneli z tworzyw sztucznych.

Układ sterowania zawiera jednostkę obliczeniową, sterownik oraz gniazda przyłączeń czujników i interfejsów komunikacyjnych sieciowych ethernet oraz wifi. W tylnej części obudowy wyprowadzono gniazda zasilania elektrycznego, anteny WiFi i złącze ethernet 19.

Urządzenie według wynalazku jest przeznaczone do zastosowania wewnątrz budynków, szczególnie tam gdzie przebywa wiele osób np. biurowce, urzędy, lotniska, dworce, obszary wystawiennicze, zakłady produkcyjne itp. Po niewielkich modyfikacjach urządzenie może być wykorzystywane również w zewnętrznej przestrzeni publicznej. Stosowany system rozpoznawania odpadów jest uniwersalny i może być również wykorzystany w innych systemach rozpoznawania i segregacji odpadów lub innych przedmiotów.

Claims (4)

1. Urządzenie do segregacji i zbiórki odpadów segregowanych zawierające w zintegrowanej obudowie sterowalne sekcje rozpoznawania, segregacji i dystrybucji odpadów oraz kosze składujące, znamienne tym, że w przedniej części urządzenia umieszczone zostały cztery kosze składujące (15) (16) nad którymi rozmieszczono układ poziomych prowadnic (12) połączonych z obudową (1) na których porusza się za pomocą układu napędowego, sterowanego za pomocą układu sterowania, ruchomy części przesuwnie wózek dystrybucyjny (10), a w tylnej części urządzenia, za układem prowadnic (12) wsuwnych koszy (15) (16), umieszczono pionową ramę zasadniczą (17) ruchomej ramy (18) mechanizmu zgniataków zawierających dwie łapy (19) wyposażone w mechanizmy zapadkowe, przy czym ruchoma rama (18) napędzana jest silnikiem z przekładnią połączonym z układem sterowania.

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że cztery kosze składujące (15) (16) wyposażone są w czujniki poziomu zapełnienia kosza i umieszczone są wsuwnie w prowadnicach podłogi (13) przy czym bezpośrednio nad koszem składującym (15) umieszczono mocowaną do obudowy wrzutnię z tunelem wrzutowym (9) oraz pokrywą z czujnikiem zamknięcia (4), nadto wózek dystrybucyjny (10) posiada mechanizm zrzutowy (14) korzystnie w postaci co najmniej jednej klapy spustowej (11) i współpracuje z własną wrzutnią z klapą z czujnikiem zamknięcia (6), przy czym w obrębie kanału wrzutowego wrzutni (6) zamontowano czujnik systemu rozpoznawania odpadów, korzystnie kamerę.

3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że ma kształt sześcienny, a obudowa urządzenia (1) wykonana jest w bocznych częściach z drewna (7), w otwieranych częściach przedniej i tylnej (8) z blachy lub tworzywa sztucznego, przy czym przednia część obudowy zawiera pokrywę przednią (3) oraz korzystnie uchylną pokrywę górną (2), zawierającą pokrywy wrzutni.

4. Urządzenie według zastrz. 1, 2 albo 3, znamienne tym, że na przedniej uchylnej części obudowy (2) zawierającej pokrywy wrzutni (4) (6), pomiędzy pokrywami wrzutni (4) i (6) umieszczono ekran dotykowy (5) połączony z układem sterowania, a układ sterowania zawiera jednostkę obliczeniową, sterownik oraz gniazda przyłączeń czujników i interfejsów komunikacyjnych korzystnie sieciowych ethernet czy wifi.