CN103506195A - 爪式刀具及具有爪式刀具的撕碎机和组合装置 - Google Patents

Abstract

一种爪式刀具，其刀架包括固定件和切削支撑件，切削支撑件一端与固定件一端相连组成三角平面；其刀体包括刀座和第一切削部和第二切削部，第一切削部和第二切削部平行设于所述刀座，其间设有切削间隙。至少一件切削部为锥体，并具有向内凹陷的弧形前刀面。本发明提供的爪式刀具实现了将全部动力应用于物料的撕碎（如：塑料薄膜），克服现有技术由于动刀和定刀间的间隙被扩大，或切割角磨损致使无法实现对物料进行全切割的，并由此产生的诸多不足，如：消耗电力大、刀具更换频繁、堵料故障率高和使用成本高等诸多不足。将该种爪式刀具应用于各种撕碎设备或与其它设备形成组合装置，使得整体效益得到显著提高。

Description

爪式刀具及具有爪式刀具的撕碎机和组合装置

技术领域

本发明涉及一种物料撕碎工具，尤其涉及一种爪式刀具，用于撕碎废旧塑料制品，如：塑料薄膜，以及配置此种爪式刀具的撕碎设备。

背景技术

人类生产生活过程中所不需要的或无用的固体或流体物质统称为垃圾。从不同角度，可以将垃圾所含物质进行各种分类：有机垃圾和无机垃圾、生活垃圾和工业垃圾可回收垃圾和不可回收垃圾等等。随着人口增加和生活质量的不断提高，生活垃圾的数量也在不断增长。露天堆放垃圾不仅侵占大量土地、产生大量的有害气体，还造成大气环境的严重污染，以及周边水体的污染。

垃圾填埋和焚烧是目前生活垃圾的主要处理方式，由于垃圾中大约50%左右的有机物存在，使得填埋处理会产生大量温室气体、渗滤液和恶臭气体，对环境造成不良影响。焚烧处理因存在可燃物热值过低，烟气净化费用过高，焚烧设备运行不稳定等不可避免地带来环境污染和资源浪费等问题；而垃圾综合处理因有机物发酵技术不够成熟，发酵时间过长，其应用受到一定的限制。

人们日常生活产生的生活垃圾一般可分为四大类：可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾。其中，可回收的垃圾又主要包括废纸、塑料、玻璃、金属和布料等五大类。为了减少占地、减少环境污染和变废为宝，实现垃圾处理方式从传统的填满和焚烧方式向资源再生方式转换，生活垃圾分类则是生活垃圾资源化的前提。

由于塑料制品的广泛使用，及其对环境造成的污染和破坏，其回收再利用日益得到重视。回收的塑料制品一般需要进过除沙、破碎、清洗、脱水和造粒等步骤才能被再次利用。通常情况下，在塑料制品的使用和回收的各个环节中，会使回收的废旧塑料表面有粘附或包裹一些泥沙物质。出于循环经济的考虑，废旧塑料回收后会被进一步造粒，以使其得到重复再利用。为便于造粒工序的进行，一般的都要先对回收来的废旧塑料进行破碎处理，以实现减容的目的，之后或再依次经清洗和干燥后，被用于造粒。

在塑料回收再生行业，其主要采用撕碎机将诸如：PE塑料管材、塑料薄膜、塑料片和塑料饵料等物料撕碎成较小碎片以便循环再利用。撕碎机的撕碎方式主要有：1）剪切式，即采用双轴（或四轴）刀具，以剪碎物料；2）辊切式，即将设有多个刀片的旋转辊轴，与固定在腔体内壁的刀片形成对切而撕碎物料；3）撕裂式等三种。

中国实用新型专利ZL02268347.X公开了一种塑料破碎机，机体内壁上固定有定刀，转轴上有动刀，转轴下有筛网，转轴的斜上方有破碎刀排，破碎刀排下有挡料板。

中国实用新型专利ZL200820202669.9公开了一种塑料撕碎机，包括机架、电机、减速箱、轴轮、刀片、下料斗、推头、油缸、液压装置和电控装置，其中液压装置与油缸相连接，电机通过传动带与减速箱相连接，在机架上设置带旋转刀片的工作轴轮，在轴轮两侧机架上安装定刀座，在定刀座上安装定刀片。工作时推头在活塞杆作用下将待破碎物料推至工作轴轮，使轴轮上的旋转刀片在旋转过程中不断切割、撕碎物料。该技术可将废旧塑料破碎成粒度40-80mm块状物。

中国发明专利申请200910154703.9公开了一种塑料破碎机的破碎机构，包括由传动轴、定刀及动刀组构成，所述动刀组包括若干压刀和圆刀组成，所述压刀与圆刀通过同心轴孔安装于传动轴上，动刀组两侧分别设置一组定刀；所述动刀组包括由三个压刀和四个圆刀组成，所述压刀为三叶状螺旋结构并且每个压刀上设有三个R形压刀刀口，所述圆刀的若干刀片整体排列为螺旋V字形结构并且每个圆刀上设有若干R形圆刀刀口；所述定刀里侧设有与动刀部分相匹配的定刀刀口。该破碎机构由多组刀具组成，维修和更换存在一定困难。

中国发明专利申请201010255155.1公开了一种塑料破碎机，包括粉碎箱、固定刀、组合刀和固定有组合刀的主轴。粉碎箱为半圆柱形箱体，箱体的两端面上开有轴承孔，固定有组合刀的主轴的两端分别具有置于轴承孔内的轴承，所述的箱体下部设置有固接的半环状筛板。该破碎机采用两种动刀具，刀体与刀刃无法分离，需同时更换，给机器维修和部件更换造成一定困难。

中国发明专利申请200910262112.3公开了一种塑料块料破碎机中的多功能剪切装置，包括动刀固定架和定刀固定架,在动刀固定架和定刀固定架上分别固定设置有动刀和定刀,在动刀和动刀固定架上分别设置有若干相互配合的腰形孔,动刀通过与腰形孔相互配合的动刀固定螺栓设置在动刀固定架上,在定刀和定刀固定架分别设置有若干相互配合的腰形孔,定刀通过与腰形孔相互配合的定刀固定螺栓设置在定刀固定架上。该装置解决了刀刃应使用而需要更换的问题，但是其出料和进料并未很好解决，装置的工作连续性不高。

理想的动刀和定刀间的间隙为0.2～0.4mm，要求切割角必须尖锐。目前了解的各类破碎粉碎设备(如图1所示和图2所示)，动刀1和定刀2大都采用平刀，刀刃与物料的接触面积大，刀的阻力大，磨损程度高。经过几个工作日的使用，动刀和定刀间的间隙3会超过0.4mm，甚至达到2mm；而切割角4无一例外地变成了圆弧（如图3所示）。硬塑料的厚度为0.1～3mm，塑料薄膜的厚度0.04～1mm。显然，刀具的间隙不能保证切割间隙的需要，被加工的塑料通常被夹在动刀与定刀的间隙里，造成加工过程既不是全切割，也不是全撕碎，而是“切割、撕碎、拉扯、挤压和摩擦”等混合型。

动刀和定刀间的间隙的增大，还使混入动刀与定刀的间隙之中的物料，产生巨大的胀力和摩擦力，并发生堵料现象。为了解决这个问题，较为简单的方案是增加电机动力，以克服摩擦力。尽管投入非常大的动力，但是效果不能令人满意。如：韩国的长野撕碎机，动力为110kw，平均生产量不超过400kg/h；又如：中国台湾生产制造的JAC撕碎机，使用300kw电机，平均生产量为800kg/h；埃维恩撕碎机，使用110kw电机，平均生产量为500～600kg/h。但是，这些设备仍需要频繁更换刀片，堵料现象亦未能解决。

现有这些技术和产品，仍普遍存在消耗电力大、刀具更换频繁、堵料故障率高和使用成本高等诸多缺陷。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种爪式刀具，以减少动刀刀具的损耗，提高物料的撕碎的有效率，降低刀具的更换频次。

本发明的另一个目的在于提供一种撕碎机，采用爪式刀具对物料进行撕碎。通过将爪式刀具与清理刀具相配合，提高设备的处理能力，降低能耗，较少设备故障率。

本发明的又一个目的在于提供一种撕碎装置，采用具有爪式刀具对从压缩部件中输出的物料进行撕碎。该装置集物料输送、挤压和撕碎于一体，将本发明具有爪式刀具的撕碎机与物料压缩输送设备相配合使用，实现物料连续撕碎，提高生产效率。

本发明提供的一种爪式刀具，包括

刀架，包括固定件和切削支撑件，切削支撑件一端与固定件一端相连组成三角平面；

刀体，包括刀座和第一切削部和第二切削部，第一切削部和第二切削部平行设于刀座，其间设有切削间隙。

为使刀具实现理想的撕碎效果，刀座为柱形，固定于切削部另一端。第一切削部和第二切削部相同或不同，至少一件切削部为锥体，优先选择圆锥体，锥角为35°-45°。切削部具有向内凹陷的弧形前刀面，优先选择直径（φ）为25mm-35mm的圆弧面。

本发明提供的一种撕碎机，包括

撕碎组件，包括刀轴，设于刀轴的若干爪式刀具；

清料组件，包括转轴和若干清料轮组；各组清料轮组包括若干设于同一转轴横截面的边缘的清料轮，各个清料轮可于各个爪式刀具的切削间隙处通过；

驱动组件，包括驱动电机、减速器和差速器，驱动电机与减速器连接，差速器连接于减速器。

绕清料轮的边沿均匀设置24个清料齿，齿口深度为20mm，以显著提高对撕碎组件的清料效果，防止物料挂于爪式刀具。

在驱动组件的控制下，清理组件与撕碎组件按3∶1的转速转动。

本发明提供的一种压缩撕碎组合装置，包括

撕碎组件，包括刀轴，设于刀轴的若干上述各种爪式刀具；

物料压缩输送机，包括1件以上的螺旋转轴、出料口和动力部件，动力部件与螺旋转轴一端连接，出料口正对设有爪式刀具的撕碎组件；以及

清料组件，包括转轴和若干清料轮组；各组所述清料轮组包括若干设于同一转轴横截面的边缘的清料轮，各个清料轮可于切削间隙处通过。

本发明技术方案实现的有益效果：

本发明提供的爪式刀具，实现了将全部动力应用于物料的撕碎（如：塑料薄膜），克服现有技术由于动刀和定刀间的间隙被扩大，或切割角磨损致使无法实现对物料进行全切割的，并由此产生的诸多不足，如：消耗电力大、刀具更换频繁、堵料故障率高和使用成本高等诸多不足。

将本发明提供的爪式刀具应用于各种撕碎设备（如：撕碎机）或与其它设备（如：双螺旋RDF成型机）形成组合装置，其能耗仅为现有同类设备的0.2～0.5倍；物料处理量可比同类设备提高2～10倍（如：采用80kw的动力，可以生产72M³塑料薄膜，功率与产量的比为1t/4.5kw）；刀具更换频率得以降低，使用周期是同类设备的3～10倍；设备的故障率大大下降，堵料发生率降为1/10，显著提高了整体效益。

附图说明

图1为现有各类破碎粉碎设备中所用刀具的结构示意图；

图2为图1另一角度的结构示意图；

图3为图1所示刀具经使用后的结构示意图；

图4为本发明爪式刀具一实施例的结构示意图；

图5为本发明图4所示爪式刀具另一角度结构示意图；

图6为本发明图4所示爪式刀具A-A剖面结构示意图；

图7为本发明撕碎机一实施例的结构示意图；

图8为本发明图7所示撕碎机B-B剖面结构示意图；

图9为本发明图撕碎机所用清料轮的放大结构示意图；

图10为本发明压缩撕碎组合装置一实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本发明的技术方案。本发明实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

图4为本发明爪式刀具一实施例的结构示意图，图5为图4所示爪式刀具另一角度结构示意图，图6为本发明图4所示爪式刀具A-A剖面结构示意图。如图4、图5和图6所示，爪式刀具100包括刀架110和刀体120。刀架110包括固定件111和切削支撑件112，切削支撑件112一端与固定件111一端相连组成三角平面。本实施例中，刀体120具有圆柱形刀座123，第一切削部121和第二切削部122结构相同，均为锥角35°-45°圆锥体，各个切削部121,122具有一向内凹陷的直径（φ）为25mm-35mm的圆弧形前刀面125。第一切削部121和第二切削部122平行设于刀座123，其间设有切削间隙124。

将爪式刀具100布设于刀轴210而成撕碎组件200。根据物料撕碎的不同要求（如：粒径），可采用多种方式对爪式刀具100进行布设。本实施例图7和图8提供了一种布设的具体实施方式，如图所示，将若干爪式刀具100沿刀轴横截面（即径向）边沿设置以组成刀具组220，再沿刀轴的轴向布设若干组刀具组220。布设时，还可沿刀轴截面边沿，将各个刀具组220的爪式刀具100前后错开一定角度（如：45°），以在刀轴的轴向上形成螺纹状切削阵列，以实现对物料的充分撕碎。

清料轮321可于各个爪式刀具100的切削间隙124处通过，以对刀具实现清料（参见图7和图8）。绕清料轮321的边沿均匀设置24个清料齿322（即在轮沿上，每隔15°设置一个清料齿，依次相连），一方面实现了显著提高对撕碎组件的清料效果，防止物料挂于爪式刀具（参见图9）；另一方面，由于在实际工作中仅有部分清料齿参与清料（与切削间隙接触线程短），可以采用定期将清料轮的工作部位进行转换，如：按相同方向（顺时针或逆时针）每次转动30°角，一件清料轮可轮换6次，以此降低了刀具的更换频率。为同时避免清料齿被物料缠绕，一种优先选择的实施方式，各个清料齿的齿口323深度相同，为20mm。

清料组件300还包括转轴310，若干清料轮321设于同一转轴横截面的边缘，清料组成一组清料轮组320，转轴310设置多组清料轮组320，与各组刀具组220配合。在各个清料轮321通过切削间隙124的同时，对挂于第一切削部121和第二切削部122上的物料实现清料。一种优先选择的在撕碎过程中同步清料方式，以清理组件300与撕碎组件200按3∶1的转速反向转动（参见图7，图中箭头表示转动方向）。

可以使用驱动组件400，以自动化方式分别控制清理组件300与撕碎组件200的转速，实现最佳的撕碎和清料效果。该组件包括驱动电机410、减速器420和差速器430，驱动电机与减速器以皮轮机构连接，差速器连接于减速器。本实施例中，撕碎辊轴230一端设于减速器430，其上还套设有第一差速轮431。第二差速轮432设于差速链轮433，并与第一差速轮431皮轮连接，差速链轮433套设于清料辊轴330。由此，在减速器在驱动电机的带动下，通过第一差速轮431和第二差速轮432进行实现撕碎机构按特定方向（顺时针或逆时针）的转动，再经过差速链轮433二次增速和变向，实现撕碎机在撕碎物料的同时进行自动化的高效清料（参见图7和图8）。

图10为本发明压缩撕碎组合装置一实施例的结构示意图。如图10所示，物料压缩输送机500包括1件以上的螺旋转轴510、出料口520和动力部件530，动力部件与螺旋转轴一端连接。出料口520正对设有爪式刀具的撕碎组件200。被压紧的物料如同被放置在砧板上的“肉”，由高速旋转的撕碎组件刀轴210上的各个爪式刀具100将其撕碎。通过改变爪式刀具100不同排列和转速配合，就可以得到不同粒径（如：直径为50mm、80mm和120mm等）的塑料薄膜碎片。

以日本制造的315kw双螺旋RDF成型机为参照，由于该成型机仅仅是通过小孔挤出，“节流”消耗的功率很大，再加之需要将物料压成块状，撕碎机的挤出压缩阻力只有成型机的1/10～1/8，既31.5kw～40kw。“挤出”过程的时间比较长，比物料进入双螺旋开始就消耗动力，而撕碎过程比较短暂，初步估计切削动力与压缩动力相等。也就是说，即使以此为配套设备，采用80kw的动力，就能生产72M³塑料薄膜（日本原机参数）。当堆比密度为0.25时，产量可达18吨/小时，功率与产量的比为1吨/4.5kw，显著提高了整体效益。

Claims (10)

1.一种爪式刀具，其特征在于包括

刀架，包括固定件和切削支撑件，所述切削支撑件一端与所述固定件一端相连组成三角平面；

刀体，包括刀座和第一切削部和第二切削部，所述第一切削部和所述第二切削部平行设于所述刀座，其间设有切削间隙；

至少一件所述切削部为锥体，并具有向内凹陷的弧形前刀面。

2.根据权利要求1所述的爪式刀具，其特征在于所述椎体为锥角35°-45°的圆锥体。

3.根据权利要求1所述的爪式刀具，其特征在于所述圆弧面直径为25mm-35mm。

4.一种撕碎机，其特征在于包括

撕碎组件，包括刀轴，设于所述刀轴的若干权利要求1-3之一所述的爪式刀具；

清料组件，包括转轴和若干清料轮组；各组所述清料轮组包括若干设于同一转轴横截面的边缘的清料轮，各个所述清料轮可于所述切削间隙处通过。

5.根据权利要求4所述的撕碎机，其特征在于还包括驱动组件，其包括驱动电机、减速器和差速器；所述驱动电机与所述减速器连接，所述差速器连接于所述减速器。

6.根据权利要求4所述的撕碎机，其特征在于绕所述清料轮的边沿均匀设置24个清料齿。

7.根据权利要求6所述的撕碎机，其特征在于所述清料齿的齿口深度为20mm。

8.一种压缩撕碎组合装置，其特征在于包括

撕碎组件，包括刀轴，设于所述刀轴的若干权利要求1-3之一所述的爪式刀具；

物料压缩输送机，包括1件以上的螺旋转轴、出料口和动力部件，所述动力部件与所述螺旋转轴一端连接，所述出料口与所述爪式撕碎组件正对。

9.根据权利要求8所述的压缩撕碎组合装置，其特征在于还包括清料组件，其包括转轴和若干清料轮组；各组所述清料轮组包括若干设于同一转轴横截面的边缘的清料轮，各个所述清料轮可于所述切削间隙处通过。

10.根据权利要求8所述的压缩撕碎组合装置，其特征在于绕所述清洗轮的边沿均匀设置24个清料齿，所述清料齿的齿口深度为20mm。

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