CN111070494A

CN111070494A - 一种废旧橡胶轮胎低温粉碎设备

Info

Publication number: CN111070494A
Application number: CN201911119165.XA
Authority: CN
Inventors: 王秋成; 黄子俊
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2019-11-15
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2020-04-28

Abstract

本发明提供了一种废旧橡胶轮胎低温粉碎设备，涉及汽车废旧橡胶轮胎回收领域，包括：预冷冷却装置，用于预先对废旧轮胎橡胶通过液氮进行预冷，并在进行粉碎前进行再冷却；上料装置，用于将预冷后的废旧轮胎橡胶输送到再冷却区，再冷却后进入粉碎装置；粉碎装置，用于对废旧轮胎橡胶进行粉碎；自动压力调节装置，用于给粉碎装置施加粉碎压力；控制装置，用于采集上料装置的上料速度、粉碎装置的粉碎速度、预冷冷却装置的预冷和冷冻温度、粉碎装置的粉碎温度以及自动压力调节装置的施加压力，从而进行反馈控制。本发明具有成本低、占地空间小、适用性广、可定制60‑300目胶粉的优点。

Description

一种废旧橡胶轮胎低温粉碎设备

技术领域

本发明涉及汽车废旧橡胶轮胎回收设备技术领域，尤其涉及一种废旧橡胶轮胎低温粉碎设备，具体适用于在低温环境下(橡胶玻璃态温度下)，将10-30目左右的粗橡胶颗粒研磨成目数介于60-300目之间的精细颗粒。

背景技术

现有的废旧橡胶粉碎机，很大一部分还是常温粉碎机，常温粉碎机制备的胶粉粒径较大，且粉碎过程中大量放热，会导致胶粉表面发生碳化和氧化，从而大大降低胶粉的质量。而低温粉碎机制备得到的胶粉，粒径小，表面光滑，比表面积大，更加适合在其他基体材料中分散和充分混合。但目前的低温粉碎机装置结构复杂、占地面积大，价格昂贵，且制备的胶粉不够精细，很难通过调整参数来精准定制精细胶粉，不适合实验室科研条件和小型企业使用。因此，急需一种简易实用的废旧橡胶轮胎低温粉碎设备，对于橡胶粗颗粒的可回收利用和精细研磨至关重要。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种废旧橡胶轮胎低温粉碎设备，该设备参数可调，可定制60-300目之间的精细胶粉。

本发明所采用的技术方案是：一种废旧橡胶轮胎低温粉碎设备，包括：

预冷冷却装置，用于预先对废旧轮胎橡胶通过液氮进行预冷，并在进行粉碎前进行再冷却，使废旧轮胎橡胶处于玻璃态温度以下；

上料装置，用于将预冷后的废旧轮胎橡胶输送到再冷却区，再冷却后进入粉碎装置；

粉碎装置，用于对废旧轮胎橡胶进行粉碎；

自动压力调节装置，用于给粉碎装置施加粉碎压力；

控制装置，用于采集上料装置的上料速度、粉碎装置的粉碎速度、预冷冷却装置的预冷和冷冻温度以及自动压力调节装置的施加压力，从而反馈控制上料装置的上料速度、粉碎装置的粉碎速度、预冷冷却装置的预冷和冷冻温度以及自动压力调节装置的施加压力。

进一步的，所述预冷冷却装置包括液氮罐、预冷箱、冷却箱和真空绝热低温软管，液氮罐的出口通过两根真空绝热低温软管分别给预冷箱和冷却箱提供液氮；上料装置布置在预冷箱的出口处，粉碎装置布置在冷却箱的出口处，上料装置给粉碎装置供料。

进一步的，所述液氮罐出口的两根真空绝热低温软管上分别安装有预冷电磁节流阀和冷冻电磁节流阀。

进一步的，所述上料装置包括螺旋上料器。

进一步的，所述螺旋上料器的出口处对接粉碎装置入料口，废旧橡胶粗颗粒在预冷箱内预冷后由螺旋上料器运送至粉碎装置入料口上方。

进一步的，所述粉碎装置包括接料器、磨盘电机、入料漏斗和磨盘，磨盘上安装有入料漏斗，磨盘电机驱动磨盘转动，粉碎后的颗粒掉落在接料器上。

进一步的，所述接料器安装有可更换筛网，筛上产品可返回重新粉碎，筛下产品即为合格产品。

进一步的，所述自动压力调节装置包括丝杆螺母、丝杠、电动调节转盘、压杆、滚轮、丝杠限位块、压杆限位块；至少两根压杆沿磨盘的外圆周方向均匀分布，滚轮安装在压杆的一端，滚轮紧贴磨盘的动磨盘的上表面，压杆的另一端安装有压杆限位块，丝杠穿过压杆限位块后与丝杠限位块固定连接，丝杠的另一端通过锥齿轮传动机构与电动调节转盘相连，丝杠上旋接丝杆螺母，丝杆螺母固定在磨盘的静磨盘上。

进一步的，所述丝杠的另一端通过花键与锥齿轮传动机构相连。

进一步的，所述控制单元包括控制处理器、用于获取螺旋上料器电机转速的上料转速传感器、用于获取磨盘电机转速的粉碎转速传感器、用于获取预冷箱内温度的预冷温度传感器、用于获取冷却箱内温度的冷冻温度传感器、用于获取自动压力调节装置施加压力的压力传感器，以上传感器均将采集到的数据传递给控制处理器，控制处理器控制磨盘电机的转速、螺旋上料器电机的转速、预冷电磁节流阀的开度、冷冻电磁节流阀的开度、自动压力调节装置的施加压力。

本发明的有益效果是：本发明设计了一种废旧橡胶轮胎低温粉碎设备。设备结构简单、占地面积小、制造成本低。废旧橡胶粗颗粒在玻璃态温度下，该粗颗粒会呈现出脆而硬的装填，极易被外力粉碎。通过采集粉碎过程中的预冷、冷冻温度，上料、粉碎转速、磨盘间压力，在根据所需要粉碎得到的某一定目数的精细胶粉颗粒，控制处理器程序可以自动调节各个参数去控制电磁节流阀、螺旋上料器、磨盘电机、电动调节转盘来达到小批量定制60-300目精细胶粉的目的，非常适合实验室条件下研究废旧橡胶的粉碎和制备。

附图说明

图1为废旧橡胶轮胎低温粉碎设备整体结构示意图；

图2为废旧橡胶轮胎低温粉碎设备内部结构示意图；

图3为粉碎机主体结构示意图；

图4为加压装置结构示意图；

图5为压杆与丝杠连接处的放大图；

图6为控制装置原理图；

图中：液氮罐1、预冷箱2、冷却箱3、控制装置4、真空绝热低温软管5、压杆限位块6、上料支架7、螺旋上料器8、接料器9、丝杠限位块10、花键套11、磨盘电机12、压力传感器13、入料漏斗14、磨盘15、丝杠螺母16、丝杠17、锥齿轮传动机构18、电动调节转盘19、压杆20、滚轮21、上料转速传感器22、粉碎转速传感器23、预冷温度传感器24、冷冻温度传感器25、工作温度传感器26、控制处理器27、预冷电磁节流阀28、冷冻电磁节流阀29。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有的实施方式。相反，它们仅是与如所附中权利要求书中所详述的，本申请的一些方面相一致的装置的例子。本说明书的各个实施例均采用递进的方式描述。

需要说明，本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

如图1-6所示，本发明提供一种废旧橡胶轮胎低温粉碎设备，包括：

预冷冷却装置，用于预先对废旧轮胎橡胶通过液氮进行预冷，并在进行粉碎前进行再冷却，使废旧轮胎橡胶处于玻璃态温度以下，为后续粉碎提供基础，先进行预冷可以节省液氮的消耗，防止橡胶颗粒的急速降温下可能导致的爆炸等；

上料装置，用于将预冷后的废旧轮胎橡胶输送到再冷却区，再冷却后进入粉碎装置，可以实现在低温环境下的自动上料，变速上料；

粉碎装置，用于对废旧轮胎橡胶进行粉碎，采用磨盘式结构，简单高效；

自动压力调节装置，用于给粉碎装置施加粉碎压力，利用滚轴丝杠机构可以实现自动调节压力；

控制装置，用于采集上料装置的上料速度、粉碎装置的粉碎速度、预冷冷却装置的预冷和冷冻温度、粉碎装置的粉碎温度(辅助用，也可以不需要)以及自动压力调节装置的施加压力，从而反馈控制上料装置的上料速度、粉碎装置的粉碎速度、预冷冷却装置的预冷和冷冻温度以及自动压力调节装置的施加压力。不同的低温温度，不同进料速度、不同的粉碎机转速、不同的磨盘间压力都会不同程度地影响粉碎的效果，因此调整这些参数就能改变所获得的胶粉的目数，达到定制的目的，且可以减少对液氮的浪费，对设备的损耗，优化粉碎过程。

在本申请的实施例中，所述预冷冷却装置包括液氮罐1、预冷箱2、冷却箱3和真空绝热低温软管5，液氮罐1的出口通过两根真空绝热低温软管5分别给预冷箱2和冷却箱3提供液氮，所述液氮罐1出口的两根真空绝热低温软管5上分别安装有预冷电磁节流阀28和冷冻电磁节流阀29；液氮罐1以液氮为冷源，通过预冷电磁节流阀28和冷冻电磁节流阀29控制流量，使预冷箱2和冷却箱3中的温度处于需要的玻璃态温度以下，为后续粉碎提供基础；上料装置一端布置在预冷箱2的内，另一端布置在冷却箱内，粉碎装置整体都布置在冷却箱3内，上料装置给粉碎装置供料。

本实施例的所述上料装置采用螺旋上料器8。所述螺旋上料器8安装在上料支架7上，通过四个支座连接，所述螺旋上料器8的出口处对接粉碎装置入料口，废旧橡胶粗颗粒在预冷箱2内预冷后由螺旋上料器8运送至粉碎装置入料口上方，在上料的行程中，冷量还能通过螺旋上料器的外壁传进去，达到一边上料一边还能冷冻的目的。

在本申请的实施例中，所述粉碎装置包括接料器9、磨盘电机12、入料漏斗14和磨盘15，磨盘15分为动磨盘和静磨盘，静磨盘固定不运动，磨盘15的动磨盘上安装有入料漏斗14，磨盘电机12通过链传动的形式驱动磨盘15的动磨盘转动，动静磨盘间的相对运动配合上齿形，能够对物料产生挤压、剪切等作用力，可将物料粉碎，磨盘由电机驱动，粉碎后的颗粒掉落在接料器9上。这里不再对磨盘15的具体结构进行描述，该磨盘的结构为现有成熟的结构。

在本申请的实施例中，所述接料器9安装有可更换筛网，筛网可更换对应定制不同目数胶粉的目的，按照实际需要来使用，筛上产品可返回重新粉碎，筛下产品即为合格产品。

在本申请的实施例中，所述自动压力调节装置包括丝杠螺母16、丝杠17、电动调节转盘19、压杆20、滚轮21、丝杠限位块10、压杆限位块6；至少两根压杆20沿磨盘15的外圆周方向均匀分布，滚轮21安装在压杆20的一端，滚轮21紧贴磨盘15的动磨盘的上表面，压杆20的另一端安装有压杆限位块6，丝杠17穿过压杆限位块6后与丝杠限位块10固定连接，丝杠17的另一端通过锥齿轮传动机构18与电动调节转盘19相连，丝杠17上旋接丝杠螺母16，丝杠螺母16固定在磨盘15的静磨盘上。电动调节转盘19自带电机，转动后扭矩通过锥齿轮传动机构18传递至丝杠17，由于丝杠螺母16通过螺栓固定在磨盘15的静磨盘上，丝杠17的圆周运动转化为直线运动，并拉动压杆20使得滚轮21压紧磨盘15的动磨盘，起到调节压力的作用；压力传感器13可以设置在压杆限位块6与丝杠限位块10之间，通过丝杠限位块10下表面与压力传感器13上表面挤压产生压力数据，从而可以实时监测丝杠17的拉力。本实施例丝杠17通过花键套11与锥齿轮传动机构18相连，以抵消丝杠17上下运动产生的位移。采用滚轴丝杠结构能实现改变磨盘间压力的目的，而且该结构简单，不用特别设计，利用电机即可实现自动控制。

在本申请的实施例中，所述控制装置4包括控制处理器27、用于获取螺旋上料器8电机转速的上料转速传感器22、用于获取磨盘电机12转速的粉碎转速传感器23、用于获取预冷箱2内温度的预冷温度传感器24、用于获取冷却箱3内温度的冷冻温度传感器25、用于获取磨盘15内粉碎工作区内温度的工作温度传感器26(由于粉碎会局部放热，这个温度作为一个参考，主要室冷冻温度传感器起作用，这个是辅助)、用于获取自动压力调节装置施加压力的压力传感器13，以上传感器均将采集到的数据传递给控制处理器27，不同的低温温度，不同进料速度、不同的粉碎机转速、不同的磨盘间压力都会不同程度地影响粉碎的效果。控制处理器27控制磨盘电机12的转速、螺旋上料器8电机的转速、预冷电磁节流阀28的开度、冷冻电磁节流阀29的开度、自动压力调节装置的施加压力，最终获得目数不同的精细胶粉，达到定制的目的，且可以优化粉碎过程，在保证橡胶颗粒恰好刚刚处于玻璃态温度，不再降低温度的情况下，尽量多改变压力，转速等参数，可以节省液氮的消耗，磨盘齿形的磨损。

上述的控制处理器27可以采用飞思卡尔MC9S12XEP100，但不限于此。

本发明的工作原理如下：

粉碎部分：利用废旧橡胶粗颗粒再玻璃态温度下易被外力粉碎的特点，以液氮为冷源，首先通过预冷降低粗颗粒的温度至接近玻璃态温度，由螺旋上料机将此物料运送至粉碎机入料口上方，此时的废旧橡胶粗颗粒在粉碎箱内被进一步的冷却，降至玻璃态温度以下，呈现明显的脆性，粉碎装置是磨盘结构，动静磨盘间的相对运动配合上齿形，能够对物料产生挤压、剪切等作用力，可将物料粉碎，磨盘由电机驱动，粉碎完的精细胶粉落入接料器中，接料器内有可更换筛网，能够根据需求及时更换。

控制部分：利用布置好的预冷温度传感器、冷冻温度传感器、工作温度传感器、上料转速传感器、粉碎转速传感器、压力传感器这个6个传感器来获取粉碎过程中的预冷温度、冷冻温度、粉碎工作区温度、上料转速、粉碎转速、粉碎压力等参数，将数据信号传入控制处理器，并根据设定好的期望得到的颗粒目数值，运行处理后得到各个参数的新值，再反馈回给预冷电磁节流阀、冷冻电磁节流阀、螺旋上料器、磨盘电机、电动调节转盘，通过改变电磁节流阀的开度，分别控制进入预冷室、冷冻室的液氮流量，以达到改变预冷室、冷冻室温度，通过改变变频电机的转速来达到改变螺旋上料器转速、磨盘电机转速，通过改变电动调节转盘的变频电机的转动，来改变上下磨盘间的压力，扭矩通过锥齿轮改变传递方向，并通过花键传递至丝杠的输入轴端，以抵消丝杠上下运动产生的位移，由于螺母通过螺栓固定在磨盘的定磨盘部分，丝杠的圆周运动转化为直线运动，并拉动压杆使得滚轮压紧磨盘，滚轮可在磨盘的动磨盘部分滚动，确保动磨盘部分与定磨盘部分可以正常的相对运动，达到调节压力的作用。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种废旧橡胶轮胎低温粉碎设备，其特征在于，包括：

粉碎装置，用于对废旧轮胎橡胶进行粉碎；

自动压力调节装置，用于给粉碎装置施加粉碎压力；

2.根据权利要求1所述的一种废旧橡胶轮胎低温粉碎设备，其特征在于，所述预冷冷却装置包括液氮罐、预冷箱、冷却箱和真空绝热低温软管，液氮罐的出口通过两根真空绝热低温软管分别给预冷箱和冷却箱提供液氮；上料装置布置在预冷箱的出口处，粉碎装置布置在冷却箱的出口处，上料装置给粉碎装置供料。

3.根据权利要求2所述的一种废旧橡胶轮胎低温粉碎设备，其特征在于，所述液氮罐出口的两根真空绝热低温软管上分别安装有预冷电磁节流阀和冷冻电磁节流阀。

4.根据权利要求3所述的废旧橡胶轮胎低温粉碎设备，其特征在于，所述上料装置包括螺旋上料器。

5.根据权利要求1所述的废旧橡胶轮胎低温粉碎设备，其特征在于，所述螺旋上料器的出口处对接粉碎装置入料口，废旧橡胶粗颗粒在预冷箱内预冷后由螺旋上料器运送至粉碎装置入料口上方。

6.根据权利要求4所述的废旧橡胶轮胎低温粉碎设备，其特征在于，所述粉碎装置包括接料器、磨盘电机、入料漏斗和磨盘，磨盘上安装有入料漏斗，磨盘电机驱动磨盘转动，粉碎后的颗粒掉落在接料器上。

7.根据权利要求6所述的废旧橡胶轮胎低温粉碎设备，其特征在于，所述接料器安装有可更换筛网，筛上产品可返回重新粉碎，筛下产品即为合格产品。

8.根据权利要求6所述的废旧橡胶轮胎低温粉碎设备，其特征在于，所述自动压力调节装置包括丝杆螺母、丝杠、电动调节转盘、压杆、滚轮、丝杠限位块、压杆限位块；至少两根压杆沿磨盘的外圆周方向均匀分布，滚轮安装在压杆的一端，滚轮紧贴磨盘的动磨盘的上表面，压杆的另一端安装有压杆限位块，丝杠穿过压杆限位块后与丝杠限位块固定连接，丝杠的另一端通过锥齿轮传动机构与电动调节转盘相连，丝杠上旋接丝杆螺母，丝杆螺母固定在磨盘的静磨盘上。

9.根据权利要求8所述的废旧橡胶轮胎低温粉碎设备，其特征在于，所述丝杠的另一端通过花键与锥齿轮传动机构相连。

10.根据权利要求8所述的废旧橡胶轮胎低温粉碎设备，其特征在于，所述控制单元包括控制处理器、用于获取螺旋上料器电机转速的上料转速传感器、用于获取磨盘电机转速的粉碎转速传感器、用于获取预冷箱内温度的预冷温度传感器、用于获取冷却箱内温度的冷冻温度传感器、用于获取自动压力调节装置施加压力的压力传感器，以上传感器均将采集到的数据传递给控制处理器，控制处理器控制磨盘电机的转速、螺旋上料器电机的转速、预冷电磁节流阀的开度、冷冻电磁节流阀的开度、自动压力调节装置的施加压力。