CN105440306A - 橡胶微波脱硫装置 - Google Patents

Abstract

本发明应用于橡胶微波脱硫工艺，具体涉及一种橡胶微波脱硫装置，包括至少两组橡胶微波脱硫加热机构；每组橡胶微波脱硫加热机构包括微波谐振腔、送料螺旋以及顺次连接的进料管、陶瓷脱硫管、出料管，陶瓷脱硫管位于微波谐振腔内，送料螺旋横向贯穿在进料管、陶瓷脱硫管、出料管内；第一组橡胶微波脱硫加热机构的送料螺旋连接驱动装置；相邻两橡胶微波脱硫加热机构的送料螺旋通过传动机构连动，上一组橡胶微波脱硫加热机构的出料管与下一组橡胶微波脱硫加热机构的进料管通过连接管连接。通过本装置能够满足橡胶颗粒的大处理量要求，既解决了市场无法提供超长陶瓷脱硫管的难题，简化了结构，降低了投资，又能够提高橡胶微波脱硫装置的生产规模。

Description

橡胶微波脱硫装置

技术领域

本发明涉及一种橡胶微波脱硫装置，应用于橡胶微波脱硫工艺。

背景技术

由于新型的微波辐射热源在硫化橡胶脱硫行业的开发利用时间不长，使物理法微波脱硫工艺的原理和许多技术过程都在不断加深认识和在不断发展中。最早美国Goodyer橡胶公司1987年建成橡胶微波脱硫装置，生产出抗拉强度13.8MPa、扯断伸长率250﹪、门尼粘度63的再生胶产品，由于装置采用了价格昂贵的大功率磁控管，投资高，使再生胶价格昂贵，因此不能被市场接受，最终未能投入市场应用。英国学者采用多个价格低的小功率磁控管组成大功率的微波谐振腔辐射热源，为微波脱硫工业需要的大功率辐射热源应用铺平了道路。

2006年韩国现代自动车株式会社在中国公开发明专利(CN1733443A)——“用微波连续处理废橡胶表面的技术和方法”，使橡胶粉改善物理化学性质作为橡胶材料重复使用。该发明将橡胶粉自动计量送入微波谐振腔中，橡胶粉用四氟乙烯输送带带动物料向前运动，在物料上方用微波辐射热加热橡胶粉改变橡胶粉的物性，由于流程长、设备多，未见生产厂家采用。

2011年广东佛山惠福化工有限公司公开实用新型专利(CN201864682U)——“一种橡胶微波脱硫再生装置”，该专利的微波脱硫设备是一台搅拌仓，多台磁控管装在搅拌仓上部向仓内发射电磁波加热脱硫橡胶粒原料，因不能连续的进行生产操作，在装置停车状态下才能加入橡胶原料，关闭进料口后才能进行装置脱硫运转，仓内受热橡胶粒被装在搅拌仓下部的搅拌机构搅拌进行微波脱硫，脱硫过程完成后装置停车，才能打开卸料口后，再生胶产品由下部间断排放出来，这种间歇操作使得橡胶微波脱硫隔绝空气加热的要求有难度，未见使用该技术生产的报导。

2012年徐州工业职业技术学院公开发明专利(CN102634056A)——“环保高强力再生胶微波再生方法”，该专利将连续计量的橡胶原料粉加入到运行的运输带上，运输带上橡胶粉在上部的辐射微波源加热完成脱硫过程，生成的热再生胶被同一条运输运带送往隔壁的冷却室进行冷却，冷却的再生胶用真空吸料管送到炼胶车间，用户对用同一条运输带在热系统和冷却系统运行的结构提出了不同看法。

2008年四川万成橡胶工业有限公司，公开发明专利(CN102634056A)——“橡胶微波再生联动装置”，利用微波辐射热源代替传统的热传导热源建成橡胶微波再生联动装置，生产出高性能再生胶产品。是世界第一套投入工业生产的微波脱硫装置，生产过程为使石英管中橡胶颗粒均匀吸收微波能量采用了使石英管以60～80r/s高速旋转机构，这就提高了装置运行的难度。装置运行时为满足磁控管120℃安全运行的温度要求，采用了四川国英电子科技公司的实用新型专利CN201506761U，“用于橡胶微波脱硫机的冷却装置”，该专利用循环冷却水冷却微波谐振腔波导，这既增加了设备和能耗，又降低了谐振腔系统有效热的热利用效率。由于万成橡胶公司采用专利独占实施许可，投产7年来国内只有四川万成公司和沭阳万成公司将该技术用于生产运行。

2014年本申请人申请的实用新型专利(CN203582776U)——“橡胶微波脱硫装置”，用高强度的硅陶瓷管道代替易碎的石英玻璃管道，将管道高速旋转的机构改变为低速原料旋转管安全运转结构，提高了装置可靠性，降低了制造、操作的难度和投资。为解决微波脱硫谐振腔有效热量被循环冷却水带走、微波能有效热利用率低的问题，采用陶瓷纤维棉在谐振腔壳体外保温减少散热损失，达到提高系统有效热能利用效率的目的。但仍有不足之处：一、在工业生产过程中，橡胶微波脱硫装置的处理量大时，因传统的陶瓷脱硫管长度一般在3m左右，不易超过4m，这些传统长度的陶瓷脱硫管无法满足橡胶的处理量的要求，而过长的陶瓷脱硫管在生产过程中容易出现弯曲等问题，影响正常使用，不易工业化实施，即该橡胶微波脱硫装置中所需的超长的陶瓷脱硫管存在供应难题；二、热的谐振腔壳体通过波导传导到磁控管的热量会干扰安全运行，依然需要通过水冷或加长波导等办法来解决。上述装置存在的不足之处，为橡胶微波脱硫装置研发留下了攻关的课题。

发明内容

根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种能够满足大的处理量要求且结构简单、成本降低的橡胶微波脱硫装置。

本发明所述的橡胶微波脱硫装置，包括至少两组橡胶微波脱硫加热机构；每组橡胶微波脱硫加热机构包括微波谐振腔、送料螺旋以及顺次连接的进料管、陶瓷脱硫管、出料管，陶瓷脱硫管位于微波谐振腔内，送料螺旋横向贯穿在进料管、陶瓷脱硫管、出料管内；第一组橡胶微波脱硫加热机构的进料管上设有进料口，其送料螺旋连接驱动装置；相邻两组橡胶微波脱硫加热机构的送料螺旋通过传动机构连动，上一组橡胶微波脱硫加热机构的出料管与下一组橡胶微波脱硫加热机构的进料管通过连接管连接。

相比传统的橡胶微波脱硫装置(如公告号为CN203582776U的实用新型专利)，本发明中的陶瓷脱硫管具有不旋转优势，具体体现如下：在扩大生产规模时，橡胶微波脱硫装置需要特长的陶瓷脱硫管而市场又无法满足这一需求时，利用陶瓷脱硫管不旋转的结构特点，通过设置多组橡胶微波脱硫加热机构并用连接管将多组橡胶微波脱硫加热机构相连，操作简单、易于实施，从而能够满足大的处理量要求。其工作原理与过程如下：

在脱硫原料进入第一组橡胶微波脱硫加热机构后，胶粒被微波加热，温度升高，当胶粒被送料螺旋送至第一组橡胶微波脱硫加热机构的出料管时沿连接管进入下一组橡胶微波脱硫加热机构，将未完成脱硫过程的原料送入下一组橡胶微波脱硫加热机构继续加热脱硫，依次通过第N组橡胶微波脱硫加热机构完成脱硫过程，再生胶产品从第N组橡胶微波脱硫加热机构的出口管送出系统。这种结构解决了市场无法提供超长陶瓷脱硫管的难题，简化了结构，降低了投资，提高了橡胶微波脱硫装置的生产规模。

所述的微波谐振腔包括壳体、波导管和磁控管，壳体上安装数组磁控管，磁控管通过波导管与壳体连接，磁控管发射出电磁波经波导管送入壳体中，壳体的微波能馈入口处安装隔断热气流扩散的波导档板，壳体的内壁上设置高效节能层；高效节能层的介质具有介电损耗小和导热系数小的特性(优选高纯硅酸铝超细陶瓷纤维板，其具有含导电金属载流子少、介电损耗小和导热系数小的特点，是较好的高效节能层材料)。这样，在高频电磁波通过高效节能层时，能够满足介电损耗小、高频电磁波能耗少的要求，减少了高频电磁波通过高效节能层时的电力损耗，提高高频电磁波能在微波谐振腔中的利用效率。利用高效节能层导热系数小、传热阻力大的优点，减少了微波谐振腔壳体向外界散热产生的热量损失，降低了壳体的温度，也减小了壳体与波导管的温度差值，同时降低了波导管传导给磁控管的热量，防止热量干扰磁控管的安全运行，提高了磁控管的安全运行周期。优选的，波导档板采用云母片，通过云母片隔断系统热气流扩散到波导管的路径，进一步降低了波导管温度，通过降低波导管温度为磁控管的长周期运行提供了保障。

所述的驱动装置包括驱动电动机和变速器，驱动电动机通过变速器带动送料螺旋旋转。优选的，变速器采用变频调速器；每组橡胶微波脱硫加热机构的出料管上安装温度计，温度计连接温度控制仪，最后一组橡胶微波脱硫加热机构的出料管上的温度信号由温度控制仪传给变频调速器控制送料螺旋的转速，使橡胶微波脱硫装置中的进料数量与输入的微波辐射热量相平衡，达到控制再生胶产品质量的要求；其他组橡胶微波脱硫加热机构的出料管上的温度计用于显示各组橡胶微波脱硫加热机构的温度，从而方便操作人员监控磁控管是否正常工作(当磁控管出现损坏时，温度计显示数会偏低)。进一步优选的，温度计采用pt100电阻温度计或者红外线测温计。利用微波能对硫化橡胶中的S—S键、S—C键与C—C键的断键温度差值，将温度控制仪输出的DC0～10mA或DC4～20mA电信号送往变频调速器，调节送料螺旋中螺旋轴的转速，达到调控橡胶颗粒的工艺流量，使物料流量与磁控管馈入电磁波能量相平衡，保证脱硫过程只断S—S键和S—C键不断C—C键，使再生胶产品的物理性能接近原胶水平。

所述的连接管采用两通管箍或者三通接管，操作简单易行，即可满足工程的需要。

所述的进料口与锥形料斗连接为一体，方便进料。

所述的传动机构采用链轮链条机构，通过链轮链条机构使各组橡胶微波脱硫加热机构的送料螺旋同步动作，即多组橡胶微波脱硫加热机构采用一组驱动装置驱动，具备良好的节能效果。

所述的送料螺旋的螺旋轴上安装有微波反射搅拌叶片，微波反射搅拌叶片将螺旋轴上的螺旋叶片分成多段。通过转动的微波反射搅拌叶片能够连续不断地改变微波能的反射角度，从而使微波能反射条件产生快速变化，改变微波电磁场分布，改善了微波谐振腔电磁场分布的均匀性，提高了橡胶颗粒对微波能的吸收能力，满足了橡胶颗粒均匀加热条件的要求，橡胶颗粒在送料螺旋的旋转推进过程中发生快速涡动，从而快速更新橡胶颗粒接受微波能的界面，提高了橡胶颗粒接受微波能的均匀程度，满足了高质量再生胶产品需要温度均匀的要求。微波反射搅拌叶片的作用超过了原橡胶微波脱硫装置中陶瓷脱硫管旋转产生的作用，既简化了结构又降低了能耗。

本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：

本发明所述的橡胶微波脱硫装置能够满足橡胶微波脱硫大规模生产装置处理量的要求，既解决了市场无法提供超长陶瓷脱硫管的难题，简化了结构，降低了投资，又能够提高橡胶微波脱硫装置的生产规模。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是微波谐振腔的结构示意图。

图中：1、驱动电动机；2、变速器；3、出料管；4、温度计；5、连接管；6、陶瓷脱硫管；7、送料螺旋；8、微波谐振腔；9、微波反射搅拌叶片；10、进料口；11、进料管；12、链轮链条机构；13、壳体；14、高效节能层；15、磁控管；16、波导管；17、波导档板；18、再生胶中间料罐。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：

如图1所示，本发明所述的橡胶微波脱硫装置包括至少两组橡胶微波脱硫加热机构；每组橡胶微波脱硫加热机构包括微波谐振腔8、送料螺旋7以及顺次连接的进料管11、陶瓷脱硫管6、出料管3，陶瓷脱硫管6位于微波谐振腔8内，送料螺旋7横向贯穿在进料管11、陶瓷脱硫管6、出料管3内；第一组橡胶微波脱硫加热机构的进料管11上设有进料口10，其送料螺旋7连接驱动装置，驱动装置包括驱动电动机1和变速器2，驱动电动机1通过变速器2带动该送料螺旋7旋转，变速器2采用变频调速器；每组橡胶微波脱硫加热机构的出料管3上安装温度计4，温度计4连接温度控制仪，最后一组橡胶微波脱硫加热机构的出料管3上的温度信号由温度控制仪传给变频调速器控制送料螺旋7的转速，使橡胶微波脱硫装置中的进料数量与输入的微波辐射热量相平衡，达到控制再生胶产品质量的要求；其他组橡胶微波脱硫加热机构的出料管3上的温度计4用于显示各组橡胶微波脱硫加热机构的温度，从而方便操作人员监控磁控管15是否正常工作(当磁控管15出现损坏时，温度计4显示数会偏低)；相邻两组橡胶微波脱硫加热机构的送料螺旋7通过链轮链条机构12连动，上一组橡胶微波脱硫加热机构的出料管3与下一组橡胶微波脱硫加热机构的进料管11通过连接管5连接。

本实施例中采用五组橡胶微波脱硫加热机构，在脱硫原料进入第一组橡胶微波脱硫加热机构后，胶粒被微波加热，温度升高，当胶粒被送料螺旋7送至第一组橡胶微波脱硫加热机构的出料管3时沿连接管5进入下一组橡胶微波脱硫加热机构，将未完成脱硫过程的原料送入下一组橡胶微波脱硫加热机构继续加热脱硫，依次通过第五组橡胶微波脱硫加热机构完成脱硫过程，再生胶产品从第五组橡胶微波脱硫加热机构的出口管送出系统并储存在再生胶中间料罐18中备用。在微波脱硫过程中，利用微波能对硫化橡胶中的S—S键、S—C键与C—C键的断键温度差值，将温度控制仪输出的DC0～10mA或DC4～20mA电信号送往变频调速器，调节送料螺旋7中螺旋轴的转速，达到调控橡胶颗粒的工艺流量，使物料流量与微波谐振腔8的馈入电磁波能量相平衡，保证脱硫过程只断S—S键和S—C键不断C—C键，使再生胶产品的物理性能接近原胶水平。通过本实施例所述装置再生胶生产能力约1万吨/年。对于传统的橡胶微波脱硫装置，要达到此处理量，需要用5～6台设备，设备投入大，成本高，既解决了市场无法提供超长陶瓷脱硫管6的难题，简化了结构，降低了投资，又能够提高橡胶微波脱硫装置的生产规模。

本实施例中的微波谐振腔8如图2所示，具体包括壳体13、波导管16和磁控管15，壳体13是钢或不锈钢制成封闭的四面体或圆柱体设备，壳体13上安装数组小功率磁控管15，磁控管15通过波导管16与壳体13连接，壳体13的微波能馈入口处安装隔断热气流扩散的波导档板17(本实施例中采用云母片)，磁控管15发射出的高频电磁波通过波导管16由壳体13的微波能馈入口进入壳体13内，高频电磁波在壳体13内形成微波辐射热源，穿透陶瓷脱硫管6被其中的橡胶颗粒吸收，升高温度完成橡胶微波脱硫反应。不旋转的陶瓷脱硫管6在微波谐振腔8内形成系统热态环境，微波谐振腔8的壳体13是系统热量向外散发的主要途径，为了减少系统热量通过壳体13向外传导的损失，在壳体13的内侧壁上安装了高效节能层14，高效节能层14的介质具有介电损耗小和导热系数小的特性，本实施例中优选高纯硅酸铝超细陶瓷纤维板，其具有含导电金属载流子少、介电损耗小和导热系数小的特点，是较好的高效节能层材料，从而能够减少高频电磁波通过高效节能层14时的电力损耗，提高高频电磁波能在微波谐振腔8中的利用效率。利用高效节能层14导热系数小、传热阻力大的优点，减少了微波谐振腔8壳体13向外界散热的热量损失，降低了壳体13的温度，也减小了壳体13与波导管16的温度差值，同时降低了波导管16传导给磁控管15的热量，防止热量干扰磁控管15的安全运行，提高了磁控管15的安全运行周期。

本实施例中的送料螺旋7的螺旋轴上安装有微波反射搅拌叶片9，微波反射搅拌叶片9将螺旋轴上的螺旋叶片分成多段。通过转动的微波反射搅拌叶片9能够连续不断地改变微波能的反射角度，从而使微波能反射条件产生快速变化，改变微波电磁场分布，改善了微波谐振腔8电磁场分布的均匀性，提高了橡胶颗粒对微波能的吸收能力，满足了橡胶颗粒均匀加热条件的要求，橡胶颗粒在送料螺旋7的旋转推进过程中发生快速涡动，从而快速更新橡胶颗粒接受微波能的界面，提高了橡胶颗粒接受微波能的均匀程度，满足了高质量再生胶产品需要温度均匀的要求。微波反射搅拌叶片9的作用超过了原橡胶微波脱硫装置中陶瓷脱硫管6旋转产生的作用，既简化了结构又降低了能耗。

除上述外，本发明中的连接管5可以采用两通管箍、三通接管或者其他接管；各组橡胶微波脱硫加热机构出料管3上的温度计4可采用pt100电阻温度计或者红外线测温计。

Claims (10)

1.一种橡胶微波脱硫装置，其特征在于：包括至少两组橡胶微波脱硫加热机构；每组橡胶微波脱硫加热机构包括微波谐振腔(8)、送料螺旋(7)以及顺次连接的进料管(11)、陶瓷脱硫管(6)、出料管(3)，陶瓷脱硫管(6)位于微波谐振腔(8)内，送料螺旋(7)横向贯穿在进料管(11)、陶瓷脱硫管(6)、出料管(3)内；第一组橡胶微波脱硫加热机构的进料管(11)上设有进料口(10)，其送料螺旋(7)连接驱动装置；相邻两组橡胶微波脱硫加热机构的送料螺旋(7)通过传动机构连动，上一组橡胶微波脱硫加热机构的出料管(3)与下一组橡胶微波脱硫加热机构的进料管(11)通过连接管(5)连接。

2.根据权利要求1所述的橡胶微波脱硫装置，其特征在于：所述的微波谐振腔(8)包括壳体(13)、波导管(16)和磁控管(15)，壳体(13)上安装数组磁控管(15)，磁控管(15)通过波导管(16)与壳体(13)连接，磁控管(15)发射出电磁波经波导管(16)送入壳体(13)中，壳体(13)的微波能馈入口处安装隔断热气流扩散的波导档板(17)，壳体(13)的内壁上设置高效节能层(14)，高效节能层(14)的介质具有介电损耗小和导热系数小的特性。

3.根据权利要求2所述的橡胶微波脱硫装置，其特征在于：所述的波导档板(17)采用云母片。

4.根据权利要求1所述的橡胶微波脱硫装置，其特征在于：所述的驱动装置包括驱动电动机(1)和变速器(2)，驱动电动机(1)通过变速器(2)带动第一组橡胶微波脱硫加热机构的送料螺旋(7)旋转。

5.根据权利要求4所述的橡胶微波脱硫装置，其特征在于：所述的变速器(2)采用变频调速器；每组橡胶微波脱硫加热机构的出料管(3)上安装温度计(4)，温度计(4)连接温度控制仪，最后一组橡胶微波脱硫加热机构的出料管(3)上的温度信号由温度控制仪传给变频调速器控制送料螺旋(7)的转速。

6.根据权利要求5所述的橡胶微波脱硫装置，其特征在于：所述的温度计(4)采用pt100电阻温度计或红外线测温计。

7.根据权利要求1所述的橡胶微波脱硫装置，其特征在于：所述的连接管(5)采用两通管箍或者三通接管。

8.根据权利要求1所述的橡胶微波脱硫装置，其特征在于：所述的进料口(10)与锥形料斗连接为一体。

9.根据权利要求1所述的橡胶微波脱硫装置，其特征在于：所述的传动机构采用链轮链条机构(12)。

10.根据权利要求1～9任一所述的橡胶微波脱硫装置，其特征在于：所述的送料螺旋(7)的螺旋轴上安装有微波反射搅拌叶片(9)，微波反射搅拌叶片(9)将螺旋轴上的螺旋叶片分成多段。