CN103042626A

CN103042626A - 轮胎材料微分子侵蚀回收系统

Info

Publication number: CN103042626A
Application number: CN2011103089333A
Authority: CN
Inventors: 吉迪·巴特拉
Original assignee: Saijerjacshtiro; PANAMA Co
Current assignee: Saijerjacshtiro; PANAMA Co
Priority date: 2011-10-12
Filing date: 2011-10-12
Publication date: 2013-04-17

Abstract

本发明微分子侵蚀回收系统是为了将轮胎中的材料(橡胶，钢铁和纤维)来加以回收并且达到符合质量标准的值，这也是一个高效能的设备和系统，可以生产大量高质量的胶粉和钢铁。

Description

轮胎材料微分子侵蚀回收系统

技术领域

本发明涉及的领域为轮胎回收系统尤其是在微分子侵蚀轮胎来获取轮胎材料回收系统这一方面(MERS)的系统。

背景技术

目前是必需要有一个方法来提高回收废胎并且降低回收处理废轮胎所造成对环境的伤害。来达到一个既可以回收轮胎且对环境无害的方法，并且可以满足一个估计约680亿美元的橡胶市场，这个市场在美国的需求量以每年约6％的稳定成长率在增加。

目前在美国，每年有超过3亿美元的废轮胎需要处理。且在美国每年大约有12％的轮胎被放置在废物推积处且没办法处理。

目前，有52％使用过的轮胎在美国处置为再制造轮胎是使用辅助燃料(TDF)燃料处理。然而，环境的危机是新兴再造业目前的问题，因为TDF是一个有争议的“肮脏”的燃料类型。因为TDF燃料的排放并不符合EPA排放标准。这种被期待的处置回收轮胎的方法会低消其它方法TDF辅助燃料将不再是唯一的回收和处置方案。目前只有大约17％的废弃轮胎是经由回收再利用才可以产生实际的橡胶制品。回收橡胶产品的这部份是不符合经济效应的，因为目前的技术大多依赖使用繁琐过多的步骤过程，且必须在多个地点进行。最终才可以使用的产品称为“crumbrubber胶粉”。

由于消费者对胶粉这类产品的需求增加，宜细分更多的轮胎胶粉产品的需求也明显增加。

回收废胎的危机再加上对于回收产品的多样需求需创建一项独特的，历史性的经济机会，目前橡胶回收和胶粉加工技术无法同时处理。所以业者会必须同时支付橡胶处置方案和取得高质量胶粉的费用。是需要有一个定位技术，来整合目前的经济情况而进而产生优势而这也是未来的趋势。

目前橡胶回收过程是低效率和低利润的，所以在最好的情况下。轮胎粉碎和回收胶粉的方法，或是从旧轮胎中取得钢铁和纤维进化更好的处理方式。当前处理过程通常从轮胎中可回收约78-92％的橡胶材料，但最终对于许多商业用途来说，回收出来的橡胶的质量是不合格的。因为这些橡胶产品包含显著的金属污染物和铁的氧化污染物。这些污染物会导致所生产出来的橡胶无法再任何高端产品中来使用。

利用水喷射从废旧轮胎中来回收橡胶的过程是已知的技术。然而，这些方法都需要一些碎纸。而这些方法是没有效率的，而且会产生铅污染，降低了回收橡胶的价值。

美国测试和材料协会(ASTM)，这是一个国际组织负责发展颁布橡胶和其它材料的标准，颁布(approx)的橡胶标准来做为最终橡胶的用途。ASTM协会的建立是为了设立一个标准让污染物和其它材料有一个标准水平。

胶粉，再生橡胶让他成为粒子状，是再生橡胶中最有价值的类型。粒子的大小被称为“网状大小”。

泰勒网目尺寸是每一开口线和线的距离有多长(英寸)。要计算网格中的开口的大小，并且线的厚度也在考虑中。

网状材料必须加以考虑。在实务上，必须确定网状开口尺度下面的表格的使用就称为泰勒网状规模图表。

此外，除了美国ASTM标准和泰勒网目尺寸之外，在商业上，在美国还可以利用其它三个标准。

在此技术中已知的一个问题是，本质上回收轮胎这个行动是要耗费许多成本的，因为它们涉及的用来减少体积且来转换使用的步骤是非常多的就像利用轮胎来转换成胶粉的意思是一样的。

一般来说，轮胎回收过程是昂贵，低利润，高费用的过程因为涉及在多处多台机器也须要多过一种步骤以上的处理就像是需要很多输送带作业来完成。

优先粉碎过程：

将轮胎各个部分分割成/切碎轮胎；初级粉碎过程中，减少运输所需的空间；轮胎(即在轮胎结构，减少物体所占据空间)然后再作进一步处理。一般来说，这步骤会产生大小不同的橡胶，钢铁，纤维。这过程一般是由切碎机，和其它在这减少物体大小技术上知名的机器。

二次粉碎过程：

再进一步降低了物体大的橡胶，让它成为碎片；(例如，3英寸或更小。)在这个过程中，橡胶，钢铁，纤维将会混合在一起，产生一个混合多种物质的碎片。这个过程是我们称之为这类机器和技术二次粉碎。

第三切碎的过程：

这个过程是一个进一步的还原过程；通常是用于制造更小的碎片(取决于最终出现的产品)；目前，轮胎必须以某种方式或是技术来减少体积，因为目前的技术，是因为不适合直接从轮胎中来取得橡胶。

研磨和敲打过程：

让橡胶片在不同网目尺寸呈现不同的颗粒(这项技术的基础范围在于缩小胶片在一平方英时)。

筛选区分钢铁：

这一过程序需要多个磁铁来做区分。

筛选区分纤维：

在这项技术中我们利用一台空气机来达到“分类”或我们称它为“空气重力分离室。”

一般的回收橡胶和回收钢铁的出售的价格取决于在产品受污染的水平。因此，希望我们希望减少产品中的污染物含量。

橡胶，在(ASTM)标准是一个使用非常广泛的产品，(例如，如越野轮胎，汽车，消费电子产品)，在上述范围是可以销售更高的价格。具体的材料标准适用于各类产品。橡胶不符合高质量标准的橡胶通常价格也很低。例如，橡胶符合高ASTM标准，出售价格将会是低质量的12倍(例如，沥青，燃料级或聚合优质橡胶)。

一般来说，在目前使用的过程，高回收率的橡胶是有更多的金属污染物。例如，过程中，避免擦伤橡胶，并避免与轮胎胎面的接触。自然就不会有过多的金属污染物，但自然回收率就会相对较低。一种有效率分离轮胎的方法将会使得回收率增，但是回收出来的橡胶当然包含更多的氧化物和金属。

类似的问题也相同在回收钢铁过程中发生。一般情况下，钢铁回收(“冶炼”)要求钢铁体积中所含的橡胶比例(和体积比)要低于5％。目前轮胎回收利用过程中，同样高的回收率也会让钢铁含橡胶量提升。

这是必须要，有完整统一的机器或系统，可以减少由橡胶成为胶粉这些必要的步骤和流程。

这是必要从每个回收轮胎中增加获取钢铁和橡胶的数量。

这是必需要增加橡胶和钢收回收出来的质量让废旧轮胎回收的材料符合ASTM标准，因为有高标准的质量这些物质可以更广泛使用。

这是必须要进一步需要延长这些回收机器设备的生命特别是回收旧轮胎中来获取橡胶，钢铁，纤维等物质。

这是必须要进一步需要整合轮胎回收及循环再造过程进而达到去硫化和再硫化的工作可以整合。

这是必须要降低回收轮胎产业工作的营运成本。

发明内容

本发明的目的在于：为了将轮胎中的材料(橡胶，钢铁和纤维)来加以回收并且达到符合质量标准的值。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种微分子侵蚀轮胎回收系统，包括有至少一个轮胎；

至少要确保有一个轮胎表面；

一个轮胎内至少包含了有一部分的橡胶和一部分的钢铁；

并且橡胶的部分还包含纤维；

至少有一个水喷射系统组来执行微分子侵蚀；

要有一个完整无缺的轮胎经由粉碎成为橡胶；

轮胎中至少有一个部分是可以将钢铁分离出来的。

采用上述技术方案，本发明的有益效果在于能够产生一个高效能的设备和系统，并可以生产大量高质量的胶粉和钢铁。

附图说明

图1说明了一个模型配置的透视图。

多项的微分子侵蚀回收轮胎材料系统(MERS)回收轮胎材料系统。

图2说明了两个相邻的MERS模型体所呈现的透视图。

图3说明了一个MERS模型体以切割侧壁组装的方式来呈现的透视图。

图4说明了一个局部，以扁平轮胎胎面的角度来查看。

图5呈现出MERS系统胎面处理站的一个模型体的透视图。

图6a说明了一个胶粉加工的模型体大会。

图6b说明了一个水化学处理系统的模型体。

图7说明一个MERS系统侧面切割处理工作站的模型体。

词汇说明：

此处所使用的词汇“侧壁”(Sidewall)，是指轮胎和轮胎之间的胎面和轮辋部分。边墙有可能是由橡胶，钢(或其它金属)，纤维，芳纶TM或同等功能的材料所组成。

此处所使用的词汇“胶粉”(crumb rubber)指的是再生过程后橡胶，转变成颗粒橡胶。

此处所使用的词汇“钢粒”(steel bead)是指轮胎某一个部分保存在轮辋上的轮胎轮钢。

此处所使用的词汇“轮胎”(Tire)一词是指旋转车辆组件的物体所以可能其中包含了踏面，侧壁，一个肩面，钢珠和皮带。

此处所使用的词汇“踏面”(Tread)是指设计用来轮胎和地面联系部分。它是具有高度的牵引力和低磨损，这是由坚硬的橡胶塑造而成比肩面还坚硬。可能是由橡胶，钢(或其它的胎面金属)和纤维或是同等功能的材料组成而成。

此处使用的词汇“肩面”(Shoulder)指的是轮胎的一部分位于侧壁和踏面之间的过渡区。肩面有可能是由橡胶，钢(或其它金属)和纤维与同等功能的材料所组成。

本文所用术语“I/O处理器”是指一个组件，可以监视人员和机械总体接口，该系统的运作用来处理轮胎的数量，材料物质的回复，和其它分离或是模拟仿真讯号像是如密度感应器，密度感应器的位置，运行状态设备和电机组件，输入讯号(例如，机器人的清扫行动，机器人抓取的动作，轮胎计数器，胶粉输出)。I/O处理器可产生生成报告有关MERS处理的过程，可收入处理和编程、库存控制能力或其它功能。

此处使用的词汇“机器人手臂”(Robotic arm)，是指一个机械部件，该运动是由程序逻辑来控制。运动功能可能为线性或非线性。

此处使用的词汇“机器人清扫手臂”(Robotic sweeping arm)一词是指机械运动其中一种，将轮胎推到处理通道的部分范围。

此处所使用的词汇“机器人抓取手臂”(Robotic grasping arm)，是指非线形移动轮胎的一个运动动作。

此处所使用的词汇“粉碎”(pulverizes)是指磨碎成网片，颗粒，粉末或灰尘的行为。

此处使用的词汇“微蚀”(micro-erosion)是指一个处理过程，其中利用水或其它流体所产生的压力，造成表面侵蚀成更小的颗粒，片，网或粉末。

此处使用的词汇“MERS系统”(MERS unit)是指一个处理过程至少具有一个处理表面轮胎的加工和至少一个水柱来执行微蚀动作。轮胎处理通道可能进一步包含了由一个或多个机器人手臂或部件，或其它组件和共享组件来使用来产生使用微分子生物侵蚀过程进而回收轮胎材料。

本文中所使用的词汇“完整无缺的橡胶轮胎”(uncut rubber tire)是指任何规模的轮胎没有被粉碎，切割或拆卸。

本文所用的词汇“central conveyer中央输送带”是一个机械部件从一个处理轮胎通道移动到另一个处理系统。

此处所使用的词汇“processing channel处理通道”是指轮胎表面和水注射流配置中所适用于微侵蚀的回收程序。

具体实施方式

对于促进了解本发明的发明目的，在本文引用的微分子侵蚀回收系统，也就是上述所提的(MERS)回收轮胎系统，在本文描述中只有提出部分的描述。据了解本发明的范围应该没有限制。本文通过描述主要是来告知此系统是可以作业且广泛的使用。这包含.此文所描述的原理，随时可能被成为明显的和有目共睹的普通技术之一。披露的具体原理均不被解释为限制，而是作为索赔的依据，并作为代表基础教学的普通技术之一。

应该了解，图示并不一定是实体，相反，重点是在于实体，此图主要是说明本发明的原则。此外，描绘图示和实施方案的参考数字一样，在各个图纸是相同或接近相同的结构元素。

此外，本文中“幅度”或“约”，此处使用的可能适用于修改可能变化的数值，没有代表任何数值是固定的，是在代表一个基本功能和数值是有关连的。

图1是一个基本系统的呈现为多线式MERS 100系统，由MERS单位10，12，14，16，18和19所组成。由图中所呈现，六个MERS单位，其中五个同时运行，一条线是多余的，为(备份)线，以防止机械故障的情况下所造成的停机时间，并有时间维护。其它系统可能有更多或更少或不同的配置线。在图中所示的体现，MERS单位10，12，14，16，18和19的位置。是一个作业线的配置是一个线性的配置。在实施方案中MERS单位10，12，14，16，18，19可以横向堆叠配置、圆配置、半圆形的配置、L形配置，棱角分明的配置或任何其它必要的配置，来适应建筑物的空间限制。

所呈现的图，轮胎2装入输送机的入口点22，加上使用各种方法和设备，并可完成配置。例如，轮胎可能被装上传送带的入口点22与延长轮胎的中央孔通过固定或可移动的杆或带(未显示)。或是，轮胎可堆叠固定或可移动的物体处理，腰带，等。

轮胎可能是汽车，卡车，拖拉机，运输，飞机轮胎，越野轮胎，机械轮胎，怪物轮胎或，任何其它的轮胎。轮胎是由橡胶，钢铁，纤维，和同等功能的材料建造。MERS单位10，12，14，16，18和19可以收回上述任何材料。

轮胎2(这是轮圈已被移除)轮胎经过清洗站，到房30包住水喷嘴系列(未显示)这是用来清理和删除轮胎2的碎片轮胎2藉由任何类型的输送装置或具有同等功能的设备的输送带来移动。

轮胎还包括侧壁和踏面，这些部分其中包括橡胶，纤维，钢铁，芳纶TM。如图2所示，MERS系统配置了多个轮胎的位置感应器，轮胎2藉由输送带9经过43A，43B轮胎位置感应器。都是藉由I/O处理器40来执行(硬线或无线通过一个本地或分布式网络)I/O处理器40。

I/O处理器40可以监视系统的运作，数量轮胎的处理，材料的回收量和所有离散和仿真信号。I/O处理器40会产生相关的报告让MERS处理，也具有收入的处理和库存控制能力或其它编程功能。

I/O处理器40所配置的软件和程序用来解释轮胎的运动经由位置感应器发出多个信号沟通输送机处理一个或多个轮胎的位置。再由机器清扫手臂50。将轮胎2送往处理通道5A，5B。

如图片2呈现机器人清扫手臂50A，50B(图中和机器人抓取手臂53A，53B所使用的伺服马达技术和所使用的电子信号和其它相同功能的电机控制机器人组件相适应。机器人抓取手臂53A和53B如图案所现，机器人控制支架或垫子然后施加反压力来卸除轮胎2。

图3说明了只是机器人手臂53A将轮胎2抓起然后大幅直立将轮胎2送往处理通道5A。机器人手臂53A具有六个非直线轴运动的能力。让轮胎侧壁在位置82处切断轮胎2的侧壁。将侧壁送往51掉落处之后则是加工如图7所呈现的工作站。所掌握的轮胎2模范体现已指示机器人手臂53A抓大幅直立位置后轮胎2。

在不同的实施方案，MERS系统100可利用高精确度的机器人定位系统来在多种应用上来使用。例如本技术所提供的各个机器人系统，可以根据MERS机械臂高负载能力和运动范围，同时保持高精确度和可重复性。来做使用。

图3进一步说明装配处80中的侧壁切割，其中包括侧壁切割处82如本方案所行，侧壁切割处82可能是由激光喷气，喷水，刀片或定位删除侧壁刀来进行切割。侧壁切割处82是由可控制机器人或是其它简单的机械工具来完成。

边墙切割处还包括像是踏面切割处87将轮胎踏面切割出来这部分(这是由橡胶和纤维)，所组成使踏面部分88被拉长成一个单一的线性结构，才可以有办法进入滚轮处理处89，踏面部分88被展平后送往踏面处理站60(如图5所示)。侧壁55和56掉落到输送带59传输移动或以其它方式往侧壁处理站70的移动(如图所示6)。

图4所示为踏面部分88俯瞰图，橡胶部分为86钢部分为84，其中88是由踏面部分。

图5说明一个MERS系统在踏面处理站60。

轮面处理站包括一个底部水喷射系统64，此系统位于踏面底部和一个顶部水喷射系统66位于踏面上部。

当被机器启动时底面水喷射系统64和66上部水喷射系统直接用一个高水速和高压力冲向踏面上表面16和踏面下表面17。

由于水的流量具有高速度/压力，橡胶表面将会逐步形成微小的裂缝和空洞，造成橡胶表面分离成为网状粉末(称为粉碎pulverized)这个过程我们就称为微分子侵蚀。

粒子的大小就被称为网目的尺寸，网格的大小从所示范下粒子可能从400网到一网根据泰勒网目尺寸(也可应用其它网目标准)。

在实施例中所示，由水喷射系统64，66所加工出来的颗粒网目尺寸为(1-400网)根据泰勒网目尺寸来定义。

水喷射系统64、66具有2000-200,000PSI的能力水喷嘴的角度运用基础上是为了使网目尺寸大小有所变化根据和轮胎不同的距离和压力来处理让大小不同。

在实施例中所示，网状颗粒暴露后水流根据水喷射系统64、66再由三个变量决定喷嘴角度、水喷射的距离和水喷射系统的压力。喷嘴的位置距离和压力都可以独立操作可以是多样化或调整组合来产生最佳的胶粉尺寸。

相对于胎面喷嘴和胎面距离增加其压力和角度保持不变一般来说网状粒子会增加。

如果压力的增加，假设位置和距离保持不变，网状胶粉颗粒通常会减少。

喷嘴的位置，距离和PSI可以个别独立相同或是不同的组合来影响处理中的过程速度。

生产胶粉的MERS踏面处理站60它是利用输送带至包装容器或储存库。胶粉和水在喷水过程中可使用任何仪器或方法收集通常比较名的收集，多重筛选，过滤，钠沸石，或软化技术，调整pH值，水硬度调整和氯化物控制。如何分离水和胶粉可能用风吹.或是音速方式和超音速分离空气中声波的电子或机械方式完成。

图6a说明一个胶粉加工装配处600胶粉的收集，水过滤和处理就如图中所呈现在水中胶粉颗粒下降，从胎面处理站60(图5中的图下降到本图)。

图5，通过一系列纱网91，92，93，94橡胶胶粉将会在纱网上被收集和水分离水从喷气系统到红外线保温水箱(底座)95收集，检索有没有额外的胶粉水和额外的颗粒会在颗粒马达泵96中，过滤筛检到的橡胶颗粒会通往烘干设备102处这是一个气吹或热烘干仪器。在不同的设备，其它烘干仪器也可使用在，如气吹，声波和其它进程超声场分离和离心机。过滤和筛选之后的胶粉颗粒会经由运输或是包装起来一般所生产出来的都可以满足高ASTM标准且具有高市场价值。

图6b说明示范水化学处理站700。在此所呈现的，水通过马达泵98，通过钠沸石软化处理器991，PH调整处理器992，硬度调整和氯化调整处理器993。

图7展示了一个MERS侧壁处理站70的基本呈现。

侧壁处理站70包含了一个水喷射统72和侧壁处理站56来分离粉碎橡胶物体，剥离钢丝(未显示)。

在图5，图6a和6b描述清洁的过程。

Claims

1.一种微分子侵蚀轮胎回收系统，其特征在于，包括有至少一个轮胎；

至少要确保有一个轮胎表面；

一个轮胎内至少包含了有一部分的橡胶和一部分的钢铁；

并且橡胶的部分还包含纤维；

至少有一个水喷射系统组来执行微分子侵蚀；

要有一个完整无缺的轮胎经由粉碎成为橡胶；

轮胎中至少有一个部分是可以将钢铁分离出来的。

2.如权利要求1所述的微分子侵蚀轮胎回收系统，其特征在于，其中提到至少有一个水喷射装置包含一个多元化的水喷嘴而且这些水排放出来的压力必需超过每平方英寸2000磅的压力。

3.如权利要求1所述的微分子侵蚀轮胎回收系统，其特征在于，该装置至少包含一个传送带机器，至少要有一个轮胎位置感应器。

4.如权利要求3所述的微分子侵蚀轮胎回收系统，其特征在于，其至少要有一个轮胎位置感应器，启动后感应轮胎位置上至少要有一个机器人清扫手臂和一个输送机。

5.如权利要求1所述的微分子侵蚀轮胎回收系统，其特征在于，至少还包含一个机器人抓取手臂，这是一个经由感应器信号启动，对应一个机器至少要有一个轮胎位置感应器且一个抓取轮胎到正中位置至少要有一个轮胎侧壁分离器。

6.如权利要求1所述的微分子侵蚀轮胎回收系统，其特征在于，还包含了一个侧壁切割仪器，该切割组是由喷水器刀片、刀和雷射光组成。

7.如权利要求6所述的微分子侵蚀轮胎回收系统，其特征在于，还包含了一个水喷射装置仪器，来调整独立不同的压力、位置和距离。

8.权利要求1所述的微分子侵蚀轮胎回收系统，其特征在于，还包含一个切片来切割轮胎的胎面。

9.如权利要求1所述的微分子侵蚀轮胎回收系统，其特征在于，还包含至少一个磨平系统来扁平化至少一个轮胎胎面。

10.如权利要求1所述的微分子侵蚀轮胎回收系统，其特征在于，还包含至少要有一个胶粉筛选系统。

11.如权利要求10所述的微分子侵蚀轮胎回收系统，其特征在于，其至少要有一个胶粉筛选系统意指一个用于筛选胶粉颗粒的过滤系统来隔绝水和胶粉的筛选系统。

12.如权利要求1所述的微分子侵蚀轮胎回收系统，其特征在于，至少99.99％的橡胶会经由轮胎转换成橡胶胶粉和至少要有一个轮胎转换成胶粉说相应。

13.如权利要求1所述的微分子侵蚀轮胎回收系统，其特征在于，至少包含一个I/O设备能力来接受至少一个轮胎经过位置感应器可以输入，并产生至少一个输出信号来控制移动的机械组。

14.如权利要求1所述的微分子侵蚀轮胎回收系统，其特征在于，在包含一个I/O设备能力至少一组驱动马达输送机的选定输入，至少要配一个感应器，包含了震动感应器和至少一个密度感应器。

15.如权利要求13所述的微分子侵蚀轮胎回收系统，其特征在于，其中设备的I/O设备解释是指由一个人产生至少一个的通知消息。

16.MERS系统为了在再生橡胶过程中减少氧化铁的产生系统必须包含：

中央输送机；

多个MERS处理系统，让它有能力粉碎从一个轮胎中可分离橡胶胶粉和钢的部分分离；

一个I/O处理器控制多个处理单元来对应多个MERS处理系统。

17.如权利要求1所述的微分子侵蚀轮胎回收系统，其特征在于，系统所要求一个定时器是为了进一步来控制氧化钢的排放量。

18.如权利要求1所述的微分子侵蚀轮胎回收系统，其特征在于，至少还要包含至少一个机械手臂来移动至少一个轮胎的位置。

19.如权利要求16所述的微分子侵蚀轮胎回收系统，其特征在于，其中所说的系统所说的由一个多MERS处理系统来加工处理至少一个轮胎的表面用至少一个水喷射来执行微分子侵蚀能力。

20.一个微分子侵蚀轮胎回收胶粉系统过程中为了减少氧化铁的排放包含了：

确保上述轮胎说，至少轮胎表面上包含了一个橡胶部分和一个钢部分；

在执行微分子侵蚀至少一个轮胎执行上要有一组水喷射系统一组粉碎橡胶系统；和至少一组橡胶和钢铁分离系统同时以最大限量来减少氧化铁和氧化物的排放量。