CN108527714A - 颗粒再生橡胶的制备装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种颗粒再生橡胶的制备装置，包括机座，机座上设置用于塑化的第一螺杆挤出机和用于塑炼的第二螺杆挤出机，第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机的进料口分别设置进料装置，第二螺杆挤出机进料口的进料装置与第一螺杆挤出机的出料口连接；第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机连接温度控制装置。本发明解决了传统技术高污染问题，没有蒸汽和水参与热化学脱硫，其塑化过程与塑炼过程都是在全封闭系统进行，且塑炼后的再生胶温度低，不产生废气，解决了废气、废水的二次污染。

Description

颗粒再生橡胶的制备装置
技术领域
本发明涉及废旧橡胶再生技术领域，具体是一种颗粒再生橡胶的制备装置。
背景技术
橡胶作为重要的战略物资，各国对其都有严格的控制。我国是一个橡胶使用大国，同时也是一个橡胶资源极其匮乏和产生废旧橡胶极多的国家，每年橡胶消耗量的70％左右都是依靠从国外进口。中国海关总署公布的2016年我国累计进口天然橡胶250万吨，2016年我国轮胎产量达到6.1亿条，居世界第一位，而当年产生的废旧轮胎已超过3亿条，约1000万吨，因此废旧橡胶的再利用和再生产对我国摆脱橡胶资源匮乏的困境具有极为深远的意义。为解决我国橡胶资源匮乏，我国一直在倡导、鼓励、扶持废旧橡胶的再利用和再生胶的生产。目前国内基本上采用动态脱硫罐和自动化橡胶塑化装置。以动态脱硫罐为主，其主要缺点如下：1、二次污染：动态脱硫工艺为避免胶粉受热不均而产生的炭化，必须加入一定比例的水，水与再生剂在高温条件下反应产生大量的有机气体，目前废气虽经处理，但目前尚不能从根本上解决二次污染问题；2、安全性差：动态脱硫工艺目前工作气压压力为1.6-3.5MPa，需采用H类压力容器，长期使用会引起罐壁变薄而造成安全隐患，一旦操作不当会导致设备和人身事故；3、能耗高：由于罐壁厚，热量传递速度慢、效率低、耗能高；4、质量不稳定：由于罐体较大，搅拌转速慢，搅拌不均匀且随着时间的延长罐壁结垢造成工艺不好控制，脱硫胶料不均匀质量波动大、不稳定，容易堵料粘螺旋、断炼轮，导致设备不耐用，且不同操作人员生产的产品质量波动大；5、塑化后的胶粉经过3到6台开放式炼胶和精炼机，在塑炼过程中产生大量有机废气无组织排放，或经过废气收集处理但难以全部收集和处理，自动化程度低，人工成本高。常规动态脱硫罐或螺杆挤出脱硫温度为260℃-330℃，高温生产，产生大量废气和热能损失，对环境的损害和能耗的消耗都具有不利的影响。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种颗粒再生橡胶的制备装置
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种颗粒再生橡胶的制备装置，包括机座，机座上设置用于塑化的第一螺杆挤出机和用于塑炼的第二螺杆挤出机，第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机的进料口分别设置进料装置，第二螺杆挤出机进料口的进料装置与第一螺杆挤出机的出料口连接；第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机连接温度控制装置。
其中，第一螺杆挤出机为单螺杆挤出机，其包括螺筒，螺筒内的螺杆的螺纹由DEM双螺槽分离性螺纹、菠萝混炼头、Eagan斜槽屏障型螺纹、分流型混炼头Saxton混炼头、Dulmage混炼头组成。
其中，螺杆上的螺纹设置6-12段，各段螺纹采用DEM双螺槽分离性螺纹、菠萝混炼头、Eagan斜槽屏障型螺纹、分流型混炼头Saxton混炼头、Dulmage混炼头中的一种。
其中，当螺杆采用DEM双螺槽分离性螺纹、Eagan斜槽屏障型螺纹、分流型混炼头Saxton混炼头、Dulmage混炼头、菠萝混炼头中的多种时，各段螺纹长度占螺杆螺纹总长度的比例为：DEM双螺槽分离性螺纹为35-45％、Eagan斜槽屏障型螺纹为15-25％、分流型混炼头Saxton混炼头为15-25％、Dulmage混炼头为5-15％、菠萝混炼头为5-15％。
其中，螺筒内对应DEM双螺槽分离性螺纹的部位设置有多个销钉。
其中，第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机上设置有用于冷却的水道。
其中，在机座上设置有用于消除第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机轴向所产生位移的轴向膨胀消除机构，第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机分别被轴向膨胀消除机构支撑。
其中，轴向膨胀消除机构包括设置于机座上并分别与第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机轴向平行的两组直线导轨，各直线导轨上分别设置有多个用于支撑第一螺杆挤出机或者第二螺杆挤出机的滑块。
其中，第一螺杆挤出机进料口设置强制喂料螺杆，第二螺杆挤出机的进料口设置T型螺杆转料装置。
其中，第二螺杆挤出机与T型螺杆转料装置之间设置有位移消除部件。
有益效果：本发明具有以下有益效果：
解决了传统技术高污染问题，没有蒸汽和水参与热化学脱硫，其塑化过程与塑炼过程都是在全封闭系统进行，且塑炼后的再生胶温度低，不产生废气，解决了废气、废水的二次污染。使用一单螺杆挤出机加一双螺杆挤出机挤出，克服了三台到六台开炼机的塑炼过程所造成的能耗高，占地面积大，尾气污染严重，劳动强度大，生产效率低和运行成本高等问题，大大简化了脱硫机后处理工艺过程，能耗低，占地面积小。能够实现全自动化连续生产，工作稳定可靠，有效的提高了塑化和塑炼的生产效率，降低设备运行成本，解决了普通螺杆生产型设备加热时产生伸长的问题，保证了整套设备的稳定性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为分流型混炼头Saxton混炼头
图3为Dulmage混炼头结构示意图；
图4为菠萝混炼头结构示意图；
图5为DEM双螺槽分离性螺纹结构示意图；
图6为Eagan斜槽屏障型螺纹结构示意图；
图7为异向啮合双螺旋螺纹结构示意图；
图8为往复式水道结构示意图；
图9为往复式水道的截面示意图；
图10为环绕式水道结构示意图；
图11为环绕式水道截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1-图7所示，本发明包括机座，机座上设置用于塑化的第一螺杆挤出机7和用于塑炼的第二螺杆挤出机17，第一螺杆挤出机7和第二螺杆挤出机17的进料口分别设置进料装置，第一螺杆挤出机7的进料装置为强制喂料螺杆3，第二螺杆挤出机17的进料装置为T型螺杆转料装置12，T型螺杆转料装置12与第一螺杆挤出机7的出料口连接；第一螺杆挤出机7和第二螺杆挤出机17连接温度控制装置。第一螺杆挤出机7为单螺杆挤出机，用于塑化，第二螺杆挤出机17为双螺杆挤出机，用于塑炼。第一螺杆挤出机7包括螺筒4，螺筒4内的螺杆的螺纹形式可以为DEM双螺槽分离性螺纹104、菠萝混炼头103、Eagan斜槽屏障型螺纹105、分流型混炼头Saxton混炼头101、Dulmage混炼头102组成。螺杆上的螺纹设置6-12段，各段可为上述螺纹中的一种，当螺杆采用DEM双螺槽分离性螺纹、Eagan斜槽屏障型螺纹、分流型混炼头Saxton混炼头、Dulmage混炼头、菠萝混炼头中的多种时，各段螺纹长度占螺杆螺纹总长度的比例为：DEM双螺槽分离性螺纹为35-45％、Eagan斜槽屏障型螺纹为15-25％、分流型混炼头Saxton混炼头为15-25％、Dulmage混炼头为5-15％、菠萝混炼头为5-15％。
作为一种优选的实施方式，螺筒4内的螺杆的螺纹由DEM双螺槽分离性螺纹104、菠萝混炼头103、DEM双螺槽分离性螺纹104、DEM双螺槽分离性螺纹104、Eagan斜槽屏障型螺纹105、分流型混炼头Saxton混炼头101、DEM双螺槽分离性螺纹104、Dulmage混炼头102、菠萝混炼头103依次连接构成。DEM双螺槽分离性螺纹104、Eagan斜槽屏障型螺纹105、分流型混炼头Saxton混炼头101、Dulmage混炼头102、菠萝混炼头103长度占螺杆螺纹总长度的比例为：DEM双螺槽分离性螺纹104为40％、Eagan斜槽屏障型螺纹105为20％、分流型混炼头Saxton混炼头101为20％、Dulmage混炼头102为10％、菠萝混炼头103为10％。螺筒内对应DEM双螺槽分离性螺纹104的部位设置有多个销钉6。第一螺杆挤出机7的螺筒与Eagan斜槽屏障型螺纹105、分流型混炼头Saxton混炼头101、Dulmage混炼头102、菠萝混炼头103对应部位设置环绕式水道302，螺筒的其他部位采用往复式水道301，如图8-图11所示，水道的结构为现有技术的结构。第二螺杆挤出机17为双螺杆挤出机，其包括螺筒和设于螺筒内的塑炼双螺杆，螺筒上设置有往复式水道和环绕式水道。水道结构如图8-图10所示。
在机座19上设置有用于消除第一螺杆挤出机7和第二螺杆挤出机17轴向所产生位移的轴向膨胀消除机构，第一螺杆挤出机7和第二螺杆挤出机17分别被轴向膨胀消除机构支撑。轴向膨胀消除机构包括设置于机座上并分别与第一螺杆挤出机7和第二螺杆挤出机17轴向平行的两组直线导轨，各直线导轨上分别设置有多个用于支撑第一螺杆挤出机7或者第二螺杆挤出机17的滑块。第一螺杆挤出机7进料口均设置强制喂料螺杆，第二螺杆挤出机17的进料口设置T型螺杆转料装置。第二螺杆挤出机17与T型螺杆转料装置之间设置有位移消除部件14。
具体地，如图1-图7所示，原料根据设备产能投放到强制喂料螺杆3中，强制喂料螺杆3将物料均匀的输送到第一螺杆挤出机7；电机1与减速机2相连，减速机2与第一螺杆挤出机7相连，由电机1通过减速机2带动第一螺杆挤出机7转动，第一螺杆挤出机7的中的单螺杆设置了特殊的螺纹形式，主要为物料依次通过经过精确设计DEM双螺槽分离性螺纹104可以起到压缩作用以及使粉料出现融膜并分离、销钉6可以起到搅拌混合均匀物料的作用并提供一定的剪切功能、Eagan斜槽屏障型螺纹105可以看成螺纹的一部分，它的压力损失较小能增加压力，且它的进口槽深逐渐变浅直至重点变为零，相反出口槽深却逐渐加深，这样能减少存料，自洁性交好，防止物料分解并提供强剪切作用、分流型混炼头Saxton混炼头101、Dulmage混炼头102和菠萝混炼头103可以达到物料交叉、换位和分流等混合目的并提供强有力的剪切物料能力，废旧橡胶颗粒在塑化单螺杆螺筒4及向前流动。
如图8-图10所示，螺筒4分布有往复式水道循环301以及环绕式水道循环302，其中DEM双螺槽分离性螺纹104配合销钉6使用，DEM双螺槽分离性螺纹104对应套筒4上的部位所使用的水道采用往复式水道循环301，Eagan斜槽屏障型螺纹105、分流型混炼头Saxton混炼头101、Dulmage混炼头102、菠萝混炼头103外部套筒所使用的水道为环绕式水道循环302。
同时强制喂料螺杆3持续的保证物料均衡喂料，保证了在废旧橡胶在塑化单螺杆螺筒4内的进料量，能够根据设定的参数进行定量均匀喂料，保障了废旧橡胶再生的质量均一性；由恒温控制结构5通过模温机(其控制范围为常温至300℃)控制单元23控制塑化单螺杆螺筒4的往复式水道循环301以及环绕式水道循环302这两种水道的设置是根据第一螺杆挤出机7的不同螺纹形式和设计并保证在合理的位置从而保证第一螺杆挤出机7的温度在80℃-220℃。
螺筒4可由作为轴向膨胀消除机构的直线导轨8进行支撑和滑动，但不限于导轨，在导轨上可通过滑块、滚轮等将螺筒4支撑。
原料内部包含的气体或液体，例如低分子挥发物等，未反应完的单体、液体载体、溶剂，以及助剂中的挥发组分等，需要及时排除，如果不能排除会影响物理机械性能、化学性能以及电性能会有所下降之外，还会在制品表面或内部出现孔隙、起泡、疤痘等缺陷也严重影响制品的外观和性能。废气收集处理装置13，采用UV光触媒技术，但不限于该技术，收集设备运转过程中产生的废气并处理，可以有效的提高物料品质；
位移消除部件14采用金属膨胀节、金属管补偿器、波纹管等，可以保证第一螺杆挤出机7以及塑化单螺杆螺筒4受热后产生位移，并消除位移。
由在线监测装置11控制塑化再生程度，并通过T型螺杆转料装置12以密闭弹性连接方式连接位移消除部件14(包含但不限于金属膨胀节，可使用金属管补偿器、波纹管等)输送进第二螺杆挤出机17。
由电机9通过减速机10带动第二螺杆挤出机17转动，通过所设计的异向啮合双螺旋螺纹201，该部分螺纹有针对橡胶原料采取适应性的创造和改进，可以进行剪切混合，使废旧橡胶颗粒在螺筒15内向前流动。
由恒温控制结构5通过模温机控制单元(其控制范围为常温至100℃)控制塑炼双螺杆螺筒15的往复式水道循环301以及环绕式水道循环302和第二螺杆挤出机17，这两种水道的设置是根据第一螺杆挤出机7的不同螺纹形式和精心设计并保证在合理的位置从而保证的温度60℃-80℃。
第二螺杆挤出机17的螺筒15由直线导轨18支撑，但不限于导轨，导轨上设置滑块、滚轮等，通过滑块滚轮等部件支撑螺筒15，能够消除螺筒热膨胀产生的轴向位移。
在线监测装置11能够监测废旧橡胶塑化程度和塑炼程度，同时把监测的数据传入自动控制系统，进行数据处理，然后系统根据特殊的算法通过往复式水道循环301以及环绕式水道循环302调节控制恒温控制装置I5、恒温控制装置II16、强制喂料螺杆3以及配套的自动上料装置并进行反馈，以进行实时控制温度和进料量，保证物料质量，实现自动化控制。T型螺杆转料装置12以密闭弹性连方式接第二螺杆挤出机17，保证了物料的密闭输送，无废气排放，使挥发分重新冷凝回到物料再利用；
模温机控制单元通过模温机的控温作用对于在线监测装置11结果进行处理，使螺杆和套筒的温度通过往复式水道循环301以及环绕式水道循环302控制在所要求的范围内。实现了从废旧橡胶到颗粒再生橡胶全自动化、连续化、无人化生产，同时无任何废水、废气排放。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种颗粒再生橡胶的制备装置，其特征在于：包括机座，机座上设置用于塑化的第一螺杆挤出机和用于塑炼的第二螺杆挤出机，第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机的进料口分别设置进料装置，第二螺杆挤出机进料口的进料装置与第一螺杆挤出机的出料口连接；第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机连接温度控制装置。
2.根据权利要求1所述的颗粒再生橡胶的制备装置，其特征在于：第一螺杆挤出机为单螺杆挤出机，其包括螺筒，螺筒内的螺杆的螺纹由DEM双螺槽分离性螺纹、菠萝混炼头、Eagan斜槽屏障型螺纹、分流型混炼头Saxton混炼头、Dulmage混炼头组成。
3.根据权利要求2所述的颗粒再生橡胶的制备装置，其特征在于：螺杆上的螺纹设置6-12段，各段螺纹采用DEM双螺槽分离性螺纹、菠萝混炼头、Eagan斜槽屏障型螺纹、分流型混炼头Saxton混炼头、Dulmage混炼头中的一种。
4.根据权利要求2所述的颗粒再生橡胶的制备装置，其特征在于：当螺杆采用DEM双螺槽分离性螺纹、Eagan斜槽屏障型螺纹、分流型混炼头Saxton混炼头、Dulmage混炼头、菠萝混炼头中的多种时，各段螺纹长度占螺杆螺纹总长度的比例为：DEM双螺槽分离性螺纹为35-45％、Eagan斜槽屏障型螺纹为15-25％、分流型混炼头Saxton混炼头为15-25％、Dulmage混炼头为5-15％、菠萝混炼头为5-15％。
5.根据权利要求2所述的颗粒再生橡胶的制备装置，其特征在于：螺筒内对应DEM双螺槽分离性螺纹的部位设置有多个销钉。
6.根据权利要求1所述的颗粒再生橡胶的制备装置，其特征在于：第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机上设置有用于冷却的水道。
7.根据权利要求1所述的颗粒再生橡胶的制备装置，其特征在于：在机座上设置有用于消除第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机轴向所产生位移的轴向膨胀消除机构，第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机分别被轴向膨胀消除机构支撑。
8.根据权利要求7所述的颗粒再生橡胶的制备装置，其特征在于：轴向膨胀消除机构包括设置于机座上并分别与第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机轴向平行的两组直线导轨，各直线导轨上分别设置有多个用于支撑第一螺杆挤出机或者第二螺杆挤出机的滑块。
9.根据权利要求1所述的颗粒再生橡胶的制备装置，其特征在于：第一螺杆挤出机进料口设置强制喂料螺杆，第二螺杆挤出机的进料口设置T型螺杆转料装置。
10.根据权利要求9所述的颗粒再生橡胶的制备装置，其特征在于：第二螺杆挤出机与T型螺杆转料装置之间设置有位移消除部件。
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