CN107415086B - 一种制备废旧轮胎精细橡胶粉蒸汽保护磨 - Google Patents

Abstract

本发明涉及资源循环综合利用技术领域，具体涉及一种制备废旧轮胎精细橡胶粉蒸汽保护磨。其特征是：包括分配槽组件、分离器组件、研磨组件。结合现有技术动‑定刀具和动‑动刀具两种刀具的优点，设计主动磨篦组件及被动磨辊组件，主动磨篦组件为动刀，被动磨辊组件为定刀，被动磨辊组件包括平面夹角120º的三组磨辊，工作时主动磨篦组件旋转，切割废旧轮胎橡胶产生的摩擦力带动三组磨辊旋转，就出现三组磨辊工作面即磨盘相互切割和磨盘与主动磨篦组件中的工作面磨碗、锥形篦相互切割的工况，从而解决工作效率和及时分拣的问题。废旧轮胎橡胶粉生产过程在密闭装置中运行，采用蒸汽作为介质完成胶粉输送、保护、保温、分选、分离等生产工艺过程。

Description

一种制备废旧轮胎精细橡胶粉蒸汽保护磨

技术领域

本发明涉及资源循环综合利用技术领域，具体涉及一种制备废旧轮胎精细橡胶粉蒸汽保护磨。

背景技术

目前废旧轮胎橡胶的循环综合利用途径之一是制备精细胶粉，废旧轮胎精细胶粉(38～40目)可作为高品质轮胎再生橡胶的主要原料,废旧轮胎精细胶粉(60～100目)是一种重要的添加剂，将其添加到一般橡胶制品中可替代原胶达90％，同时可提高橡胶制品的耐老化性能。同样在轮胎制品配方中，60目废旧轮胎精细胶粉可替代10～20％份额的原胶，还可提高其耐磨性，延长轮胎的使用寿命，大大地降低轮胎成本。硫化后的轮胎橡胶具有高弹性、拉伸强力高、易磨擦生热的特点，制备废旧轮胎精细胶粉的方法主要有低温破碎和常温机械破碎的方法，低温破碎方法由于破坏了橡胶的分子链和能耗较高等问题较少使用，通常采用常温粉碎工艺制备且已形成规模工业化生产，而常温机械破碎需要解决的主要问题有废旧轮胎块橡胶弹性大不易破碎、相互摩擦生热造成烧焦炭化、不易分选等。中国发明专利（专利号为CN 201320370849.9，专利名称为一种废旧橡胶破碎机）公开了一种废旧橡胶破碎机，其特征在于：所述机体顶部开有进料口，所述进料口内安装有粉碎装置，所述粉碎装置下方的机体两侧壁分别安装有伸缩杆，所述伸缩杆上安装有磨板，所述磨板下方的机体内安装有磨辊结构，所述磨辊结构下方的机体侧壁设有重磨出料口，所述磨辊结构下方的机体内对应设有滤网，所述滤网下方设有精磨室，所述重磨出料口通过管道通入精磨室，所述精磨室内设有磨盘、多个磨环、拉杆和控制轴，多个磨环设置于磨盘内，所述磨环顶部连接拉杆，所述拉杆顶部与控制轴连接，所述控制轴由马达传动。中国发明专利（专利号为CN 200910067465.8，专利名称为自动吸毛废旧橡胶磨粉机）公开了一种自动吸毛废旧橡胶磨粉机，其特征是，由主机系统、引风系统、动力传动系统和循环水冷却系统组成，其特征在于所述的主机系统由主机体、磨头罩、磨头罩固定螺栓、磨头体、固定磨头、动磨头、主轴螺母、主轴螺母锁片、磨头紧固螺栓、前轴承、轴承压套紧固螺栓、定位装置、前调整弹簧、单向推动力轴承、调整轮、后调整弹簧、垫片、并紧螺母、后轴承、轴承套、主轴皮带轮、主轴、后轴承座螺栓、上料斗、轴承压套、轴承内压盖和轴承外压盖组成，主机体与主机座固接；磨头罩经磨头罩固定螺栓与磨头体固接；磨头体经磨头体紧固螺栓与主机体固接；固定磨头固定于磨头体内；动磨头经主轴螺母锁片和主轴螺母与主轴的前端固接，主轴上动磨头后依次装有铰龙、主轴套、前调整弹簧、后调整弹簧、垫片、并紧螺母和轴承套，轴承套外固装有主轴皮带轮；主机体内依次装有铰龙套、前轴承和轴承压套，轴承压套经轴承压套紧固螺栓固接于主机体中部，轴承压套上置有定位装置，轴承压套后端与调整轮调整连接；主机体末端装有后轴承、轴承内压盖、轴承外压盖和后轴承螺栓；主机体前上部置有上料斗；调整轮两侧装有单向推力球轴承；所述的固定磨头的圆锥面外圆上有凸出长键定位，并含在磨头体内，其内圆锥面上，沿轴心有直形内磨棱共136条，并呈刀形；所述的动磨头外锥面的前1/3的锥角，与固定磨头内锥角相同；动磨头外锥面的后2/3的锥角，小于固定磨头的内锥角；动磨头外锥面上沿轴线螺旋式呈16°升程角，有136条外磨棱，并呈刀形；所述的引风系统由吸毛口、引风道、引风机、储毛箱和排气筒组成，其中吸毛口固接于主机系统中磨头罩的下方，吸毛口上连接有引风道，引风道与引风机固接，引风机的出口端与储毛箱连接，储毛箱上设有排气筒，引风机和储毛箱与主机座固接；主机系统中的主体机、引风系统中的引风机和储毛箱、动力传动系统中的主电机和减速机均与主机座固接；主机系统中的磨头体内设有循环水冷却系统中的循环水道；引风系统中的吸毛口固接于主机系统中磨头罩的前端，并经引风系统中的引风道与引风机连接；动力传动系统中的减速机与引风系统中的引风机连接；动力传动系统中的减速机经减速机皮带轮、B型三角带和主轴皮带轮与主机系统中的主轴连接。

现有技术1提出的技术方案是采用四种以上刀具（进料口内粉碎刀片、磨板、磨辊、磨盘、磨环）破碎和筛网过筛的方法生产胶粉，采用筛网过筛的方法分选胶粉缺点是能耗高（振动筛）、筛孔易堵分选效率低，而且设置多次破碎也佐证了分选效率较低这一问题，已破碎合格的胶粉无法分拣出来继续破碎，一方面增加了能耗，另一方面降低胶粉的质量，从显微镜观察胶粉颗粒可发现，经机械剪切破碎的胶粉表面具有许多短枝束，做为替代原胶的填料使用时，这些短枝束能够很好的与橡胶分子链缠绕接枝融合，而多次机械加工时，由于摩擦生热没有很好的冷却的缘故将出现胶粉焦烧炭化从而橡胶硫化后质量指标下降的问题；现有技术2采用螺杆挤压（绞龙）的方式把废旧轮胎块输送入磨头中进行机械破碎，磨头由动磨头和定磨头组成，此技术方案最大的缺陷是如何解决胶粉摩擦生热没有很好的冷却出现焦烧炭化从而降低橡胶性能的问题，由于要加工20～120目的胶粉，动磨头和定磨头之间的间隙很小，废旧轮胎块无法进入，不得不采用螺杆挤压的方式强制进入，磨粉过程中必然造成胶粉集聚大量的热量无法冷却，所以对比文件2采用磨头内循环水冷却、风冷两种方式试图降温，但这两种方式难以达到冷却效果，磨头内循环水冷却技术方案由于橡胶的导热系数较低、通过水-磨头-胶粒热传导的方式、换热面积有限，其热交换的效率较低，无法把胶粉摩擦、磨头剪切加工而集聚的大量热量及时带走；风冷却的技术方案由于绞龙及磨头密封的缘故无法形成对流自然起不到效果（对比文件2说明书中的引风系统也只是起到自动吸毛的作用）。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种制备废旧轮胎精细橡胶粉蒸汽保护磨，其特征是：包括分配槽组件、分离器组件、研磨组件。

所述分配槽组件、分离器组件、研磨组件依次连接。

所述分配槽组件包括集箱、环形集管、文丘里管、电动蝶阀、中心落料管。

所述分离器组件包括中心落料管、斜衬板、内锥体、折向门组件、分离器体，所述折向门组件包括连杆链、调节手柄、折向叶片，可通过调节手柄拨动连杆链调整折向叶片的角度。

所述研磨组件包括被动磨辊组件、主动磨篦组件、机体、刮板装置、杂质排出口、裙座、驱动装置、蒸汽进口Ⅰ、蒸汽进口Ⅱ。

所述被动磨辊组件包括三组平面夹角为120º的磨辊，每组磨辊包括弹簧加载装置、磨辊臂、磨盘，磨辊采用外置式弹簧加载装置施以合适的研磨压力，所述磨盘为锥圆盘形，锥面刃部设计有螺旋升角为7～9º的梯形磨齿，梯形磨齿沿圆锥面均匀布列，所述磨辊臂与磨盘连接并固定在机体上，所述主动磨篦组件包括磨碗、锥形篦、托盘 ，所述锥形篦的外圆锥面设计有螺带刃环绕，内壁设计有通气孔，托盘为中空结构，底部设计有蒸汽进口Ⅱ，蒸汽由锥形篦内的通气孔向磨盘与磨碗工作面吹扫蒸汽，所述裙座设计有蒸汽进口Ⅰ，蒸汽进口Ⅰ与裙座外圆周相切，蒸汽可沿裙座、机体内壁螺旋上升形成旋流，所述磨碗、锥形篦安装在托盘上，托盘在驱动装置的驱动下绕自身中心轴旋转。

所述裙座内设计有刮板装置，混杂在胶粉中输入的金属杂质或其它难以研磨的杂质从磨碗边缘溢出时，因其自重落入裙座，安装在托盘上并与之一起转动的刮板装置，把这些杂物扫入杂质排出口。

发明人发现，如果用显微镜仔细观察比较常温机械剪切破碎的胶粉颗粒和低温冷冻破碎的胶粉颗粒可发现，经机械剪切破碎的胶粉表面具有许多短枝束，低温冷冻破碎的胶粒则表面很光滑，按照《橡胶工业手册》第八分册第570页，杨顺根、白仲原主编，化学工业出版社，1992年第1版有关未硫化橡胶的硫化性能试验方法的指引，上述两种胶粉颗粒替代原胶的做为填料添加制成硫化胶片试样测试拉伸强度，比较测试结果得知，在添加份数一致的情况下，即使是添加低温冷冻破碎的胶粉颗粒的破碎目数更低（比如100目），也不如添加常温机械剪切破碎目数更大的胶粉颗粒（比如60目）的硫化橡胶的拉伸强度高，因此低温冷冻破碎方法没有得到很好地推广。

发明人发现，如果用显微镜仔细观察比较采用常温机械剪切破碎方法的不同加工时间和不同冷却条件下同等目数胶粉颗粒可发现，加工时间短和冷却效果好的胶粉表面短枝束明显较多，因机械加工时间长、摩擦生热后没有很好的冷却的缘故甚至出现胶粉表面焦烧炭化的现象，从而出现橡胶硫化后质量指标下降的问题，而用高锰酸钾染色-显微照相法观察胶粉颗粒与原胶分散混合的实验结果也说明短枝束能够帮助胶粉颗粒与原胶橡胶分子链缠绕接枝络合， 因此废旧轮胎常温剪切破碎的关键技术是破碎达到级数要求后迅速分选和及时带走摩擦产生的热量或者进行有效地保护。

发明人发现，废旧轮胎橡胶粉如果逸散在环境空气中会造成环境污染，所以生产过程必须在密闭装置中运行，因此采用气力输送的方式可以避免机械输送方式（如振动筛）需设计复杂的动密封装置的难题，且较机械输送方式，由于气力输送需克服的摩擦力较少，能耗较低，降低了生产成本，使工业化生产成为可能。

发明人发现，由于废旧轮胎橡胶具有弹性形变大、摩擦力大的特点，根据其弹性形变大的特点设计的破碎方法为剪切，为尽可能减少刀具的机械能转变为橡胶的弹性势能而导致做无用功，通常设计的剪切刀具的间隙较小，而其摩擦力大的特点必然会导致机械剪切破碎过程中极易生热并在狭小的空间内不易散热，且经机械剪切粉碎的胶粉表面凹凸不平且有短枝，极容易集聚抱团蓄热燃烧造成胶粉烧焦炭化，因此必须采用有效的保护手段，一是降温，二是降低氧量。如果采用通常降温的手段，由于狭小的空间内不易散热的限制，传热效率不理想，而且较高的温度使已硫化的废旧轮胎橡胶产生塑性延展，即分子链间距变大导致分子间作用力减少，使切割变得容易，从而使生产效率提高，例如在目前通常使用的双辊破碎机中的实践可知，辊筒温度达到90～100℃的胶粉生产效率最高。因此本案采用105℃水蒸汽作为胶粉的气力输送载体和保护剂，高速吹扫蒸汽气流能够及时分散胶粉解决其抱团粘附的问题，为分拣提供必要条件；同时蒸汽加热温度稳定可控使废旧轮胎橡胶容易切割破碎；再者蒸汽是一种很好的保护介质，能有效避免了废旧轮胎橡胶粉集聚抱团蓄热燃烧造成胶粉烧焦炭化。因此采用蒸汽作为介质完成胶粉输送、保护、保温、分选、分离等生产工艺过程无疑是较为理想的。

发明人发现，为废旧轮胎橡胶粉设计的剪切刀具一般有两种形式，动-定刀具和动-动刀具，动-动刀具在工作的一个时间点上只有少部分刃部工作，工作效率较低，但胶粉能够及时从刀具排出，为下一步分拣工序创造条件；动-定刀具通常全部刃部都在工作，工作效率较高，但散热就成为难以解决的问题，而且胶粉不能够及时从刀具排出，为下一步分拣工序增加困难。本案设计的刀具结合上述两种刀具的优点，即主动磨篦组件及被动磨辊组件，主动磨篦组件为动刀，被动磨辊组件为定刀，被动磨辊组件包括平面夹角120º的三组磨辊，工作时主动磨篦组件旋转，切割废旧轮胎橡胶产生的摩擦力带动三组磨辊旋转，就出现三组磨辊工作面即磨盘相互切割和磨盘与主动磨篦组件中的工作面磨碗、锥形篦相互切割的工况，从而解决工作效率和及时分拣的问题。具体设计方案中磨盘为锥圆盘形，锥面刃部设计有螺旋升角为7～9º的梯形磨齿，梯形磨齿沿圆锥面均匀布列；主动磨篦组件包括磨碗、托盘、锥形篦，磨碗面设计为光滑平面或设计有沿圆周面均匀布列螺旋升角为7～9º的梯形磨齿，锥形篦为中空结构，内壁设计有通气孔，其外圆锥面设计有螺带刃环绕。工作时主动磨篦组件在驱动组件的驱动下旋转，胶粒从中心落料管喂入，经磨盘、锥形篦剪切铰碎落到旋转的磨碗上，胶粒在离心力的作用下，向磨碗周缘移动，当通过磨碗和磨盘之间时，被研磨成粉，已磨成的胶粉颗粒继续向外移动，最后沿磨碗周缘溢出；而磨盘受圆周切向摩擦力驱动绕自身中轴线旋转，三组磨盘两两剪切破碎胶块，两组磨盘之间有一锥形角，能够把较大的胶块剪切破碎后送入磨碗与磨盘之间破碎，磨辊采用外置式弹簧加载装置施以合适的研磨压力；为防止三组磨辊头部无法研磨的空间累积胶粒导致死角，设计了锥形篦，锥形篦的外圆锥面设计有螺带刃环绕，可切割较大胶块的同时将其送入磨碗与磨盘之间破碎，且可以作为通气孔的挡板，防止胶粒堵塞通气孔，由锥形篦内经通气孔吹扫蒸汽和从裙座内送入蒸汽相结合，携带胶粉颗粒通过磨碗周缘自下而上沿机体内壁螺旋上升，较重的粗大的胶粉颗粒碰撞上安装在分离器体底部的斜衬板后失去动能返回磨碗重磨；较轻的细小胶粉通过斜衬板沿分离器体内壁螺旋上升进入分离器体上部的折向门组件，折向叶片使汽粉混合物在内锥体里产生旋流，细度不合格的胶粉沿着内锥体内壁从旋流中被分离返回磨碗研磨，细度合格的胶粉经由文丘里管和电动蝶阀输入集箱，折向叶片的角度根据旋流的速度和胶粉的最终成品细度可调节；混杂在胶粉中输入的金属杂质或其它难以研磨的杂质从磨碗边缘溢出时，因其自重落入裙座，安装在托盘上并与之一起转动的刮板装置，把这些杂物扫入杂质排出口。

相对于现有技术，本发明至少含有以下优点：第一，结合现有技术动-定刀具和动-动刀具两种刀具的优点，设计主动磨篦组件及被动磨辊组件，主动磨篦组件为动刀，被动磨辊组件为定刀，被动磨辊组件包括平面夹角120º的三组磨辊，工作时主动磨篦组件旋转，切割废旧轮胎橡胶产生的摩擦力带动三组磨辊旋转，就出现三组磨辊工作面即磨盘相互切割和磨盘与主动磨篦组件中的工作面磨碗、锥形篦相互切割的工况，从而解决工作效率和及时分拣的问题；第二，废旧轮胎橡胶粉生产过程在密闭装置中运行，采用蒸汽作为介质完成胶粉输送、保护、保温、分选、分离等生产工艺过程，解决了胶粉集聚抱团蓄热燃烧造成胶粉烧焦炭化失去使用价值的问题，同时也解决污染物泄漏的问题，使工业化生产成为可能；第三，设计了锥形篦，锥形篦的外圆锥面设计有螺带刃环绕，可切割较大胶块的同时将其送入磨碗与磨辊之间破碎；第四，设计了分离器能够根据旋流的速度和胶粉的最终成品细度可调节，满足及时分拣胶粉的目的。

附图说明

图1为本发明一种制备废旧轮胎精细橡胶粉蒸汽保护磨的主视结构示意图。

图2为本发明一种制备废旧轮胎精细橡胶粉蒸汽保护磨的俯视结构示意图。

图3为本发明一种制备废旧轮胎精细橡胶粉蒸汽保护磨的A-A剖面结构示意图。

图4为本发明一种制备废旧轮胎精细橡胶粉蒸汽保护磨的B-B剖面结构示意图。

图5为本发明一种制备废旧轮胎精细橡胶粉蒸汽保护磨的C大样结构示意图。

图6为本发明一种制备废旧轮胎精细橡胶粉蒸汽保护磨的D大样结构示意图。

图7为本发明一种制备废旧轮胎精细橡胶粉蒸汽保护磨的E局部放大结构示意图。

图8为本发明一种制备废旧轮胎精细橡胶粉蒸汽保护磨的F局部放大结构示意图。

图9为本发明一种制备废旧轮胎精细橡胶粉蒸汽保护磨的G局部放大结构示意图。

Ⅰ－分配槽组件 Ⅱ－分离器组件 Ⅲ－研磨组件

1－集箱 2－环形集管 3－文丘里管 4－电动蝶阀 5－中心落料管

6－斜衬板 7－内锥体 8－折向门组件 9－分离器体 10－连杆链 11－调节手柄 12－折向叶片 13－被动磨辊组件

14－弹簧加载装置 15－磨辊臂 16－磨盘 17－主动磨篦组件

18－蒸汽进口Ⅰ 19－蒸汽进口Ⅱ 20－磨辊 21－机体 22－磨碗 23－托盘24－刮板装置 25－杂质排出口 26－锥形篦 27－螺带刃 28－通气孔 29－裙座30－驱动装置。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，一种制备废旧轮胎精细橡胶粉蒸汽保护磨，其特征是：包括分配槽组件Ⅰ、分离器组件Ⅱ、研磨组件Ⅲ。

所述分配槽组件Ⅰ、分离器组件Ⅱ、研磨组件Ⅲ依次连接。

所述分配槽组件Ⅰ包括集箱1、环形集管2、文丘里管3、电动蝶阀4、中心落料管5。

所述分离器组件Ⅱ包括中心落料管5、斜衬板6、内锥体7、折向门组件8、分离器体9，所述折向门组件8包括连杆链10、调节手柄11、折向叶片12，可通过调节手柄11拨动连杆链10调整折向叶片12的角度。

所述研磨组件Ⅲ包括被动磨辊组件13、主动磨篦组件17、机体21、刮板装置24、杂质排出口25、裙座29、驱动装置30、蒸汽进口Ⅰ18、蒸汽进口Ⅱ19。

所述被动磨辊组件13包括三组平面夹角为120º的磨辊20，每组磨辊20包括弹簧加载装置14、磨辊臂15、磨盘16，磨辊20采用外置式弹簧加载装置14施以合适的研磨压力，所述磨盘16为锥圆盘形，锥面刃部设计有螺旋升角为7～9º的梯形磨齿，梯形磨齿沿圆锥面均匀布列，所述磨辊臂15与磨盘16连接并固定在机体21上，所述主动磨篦组件17包括磨碗22、锥形篦26、托盘 23，所述锥形篦26的外圆锥面设计有螺带刃27环绕，内壁设计有通气孔28，托盘23为中空结构，底部设计有蒸汽进口Ⅱ19，蒸汽由锥形篦26内的通气孔向磨盘16与磨碗22工作面吹扫蒸汽，所述裙座29设计有蒸汽进口Ⅰ18，蒸汽进口Ⅰ18与裙座29外圆周相切，蒸汽可沿裙座29、机体21内壁螺旋上升形成旋流，所述磨碗22、锥形篦26安装在托盘23上，托盘23在驱动装置30的驱动下绕自身中心轴旋转。

所述裙座29内设计有刮板装置24，混杂在胶粉中输入的金属杂质或其它难以研磨的杂质从磨碗22边缘溢出时，因其自重落入裙座29，安装在托盘上23并与之一起转动的刮板装置24，把这些杂物扫入杂质排出口25。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (3)

1.一种制备废旧轮胎精细橡胶粉蒸汽保护磨，其特征是：包括分配槽组件、分离器组件、研磨组件；分配槽组件、分离器组件、研磨组件依次连接；分配槽组件包括集箱、环形集管、文丘里管、电动蝶阀、中心落料管；分离器组件包括中心落料管、斜衬板、内锥体、折向门组件、分离器体，折向门组件包括连杆链、调节手柄、折向叶片，可通过调节手柄拨动连杆链调整折向叶片的角度；研磨组件包括被动磨辊组件、主动磨篦组件、机体、刮板装置、杂质排出口、裙座、驱动装置、蒸汽进口Ⅰ、蒸汽进口Ⅱ；被动磨辊组件包括三组平面夹角为120º的磨辊，每组磨辊包括弹簧加载装置、磨辊臂、磨盘，磨辊采用外置式弹簧加载装置施以合适的研磨压力，磨辊臂与磨盘连接并固定在机体上，主动磨篦组件包括磨碗、锥形篦、托盘 ，托盘为中空结构，底部设计有蒸汽进口Ⅱ，蒸汽由锥形篦内的通气孔向磨盘与磨碗工作面吹扫蒸汽，裙座设计有蒸汽进口Ⅰ，蒸汽进口Ⅰ与裙座外圆周相切，蒸汽可沿裙座、机体内壁螺旋上升形成旋流，磨碗、锥形篦安装在托盘上，托盘在驱动装置的驱动下绕自身中心轴旋转；裙座内设计有刮板装置，混杂在胶粉中输入的金属杂质从磨碗边缘溢出时，因其自重落入裙座，安装在托盘上并与之一起转动的刮板装置，把这些杂物扫入杂质排出口。

2.根据权利要求1所述的一种制备废旧轮胎精细橡胶粉蒸汽保护磨，其特征是：所述磨盘为锥圆盘形，锥面刃部设计有螺旋升角为7～9º的梯形磨齿，梯形磨齿沿圆锥面均匀布列。

3.根据权利要求1所述的一种制备废旧轮胎精细橡胶粉蒸汽保护磨，其特征是：所述锥形篦的外圆锥面设计有螺带刃环绕，内壁设计有通气孔。