CN114558536A - 一种再生短切碳纤维回收装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种再生短切碳纤维回收装置及使用方法。本装置主要包括粉碎单元、回收单元、筛选单元及工作台，粉碎单元主要包括一级粗碎装置、二级细碎装置、控制装置、振动装置、动力装置，回收单元主要包括双螺杆机构、输入装置，筛选单元主要包括储存装置和超声波振动筛装置。待回收的碳纤维树脂基复合材料废弃物经粉碎单元粉碎，再经不锈钢管进入回收单元，在双螺杆机构推送下进入筛选单元，筛选后得到再生短切碳纤维。本发明通过采用双螺杆机构为回收单元主体，利用了双螺杆机构内部快速加热、充分混合、推送物料效率高的特点，回收的短切再生碳纤维表面干净无积碳，可直接用于再资源化，反应过程无污染物排放。
Description
技术领域
本发明涉及废弃物回收再利用领域，主要涉及一种针对再生短切碳纤维回收的装置及使用方法
背景技术
碳纤维增强复合材料具有出色的力学性能和化学稳定性，广泛应用于军工、航空航天、体育用品、汽车工业、能源装备、医疗器械、工程机械、交通运输、建筑及其结构补强等领域。预计到2025年碳纤维增强复合材料废弃物可达20万吨。碳纤维生产是一个高耗能的过程，因此高效回收高性能碳纤维是一个变废为宝的过程，同时极大的节约了能源。中国发明CN201810876371.4所公开的一种回收设备，采用热分解回收方式回收碳纤维，结构简便有效，但耗能大，产生有毒有害气体，环保性差，回收的碳纤维表面存在积碳及其它杂质，回收后的再生碳纤维难以直接利用。中国发明CN201820078586.7所公开的一种回收设备，采用微波辐射的方式回收碳纤维，一定程度上达到了回收碳纤维的目的，但微波加热回收碳纤维耗能高，回收过程中会产生有毒有害气体，对环境造成二次污染，回收的碳纤维表面存在积碳。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种再生短切碳纤维回收装置及使用方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种再生短切碳纤维回收装置，包括：粉碎单元Ⅰ、回收单元Ⅱ、筛选单元Ⅲ，粉碎单元Ⅰ机架设置于工作台上，粉碎单元Ⅰ通过不锈钢管与回收单元Ⅱ连接，回收单元Ⅱ通过不锈钢管与筛选单元Ⅲ相连。
进一步地，所述粉碎单元Ⅰ包括待回收的碳纤维树脂基复合材料废弃物Ⅰ、联轴器Ⅰ、电机Ⅰ、轴Ⅰ、底座Ⅰ、出料口Ⅰ、振动装置Ⅰ、高速刀盘Ⅰ、振动片Ⅰ、环形内腔Ⅰ、控制装置Ⅰ、箱体Ⅰ、切削刀盘Ⅰ、圆弧滚轮Ⅰ，联轴器Ⅰ一端和电机Ⅰ连接，联轴器的另一端和轴Ⅰ的一端相连；轴Ⅰ的另一端上安装有高速刀盘Ⅰ，带动高速刀盘Ⅰ高速旋转进行二级细碎；底座Ⅰ焊接于箱体Ⅰ最底部，出料口Ⅰ位于箱体Ⅰ正下方，振动装置Ⅰ通过所述振动片Ⅰ与所述环形外腔Ⅰ相连，工作时快速振动；环形外腔Ⅰ、控制装置Ⅰ控制各个开关启闭，切削刀盘Ⅰ和圆弧滚轮Ⅰ共同组成一级粗碎装置进行一级粗碎。
进一步地，所述一级粗碎后粒径为1cm～5cm，所述二级细碎后粒径为20um～10mm。
进一步地，所述回收单元Ⅱ包括振动装置Ⅱ、第一斜齿轮Ⅱ、第二斜齿轮Ⅱ、轴Ⅱ、电机Ⅱ、第三斜齿轮Ⅱ、流量计Ⅱ、单向阀Ⅱ、软管Ⅱ、氧气装置Ⅱ、底座Ⅱ、石棉保温层Ⅱ、箱体Ⅱ、出料口Ⅱ、螺杆Ⅱ、电热丝Ⅱ、排气孔Ⅱ、控制装置Ⅱ、温度传感器Ⅱ、Cr2O3粉末进料口Ⅱ、废弃物进料口Ⅱ，电机Ⅱ和轴Ⅱ相连，轴Ⅱ通过第二斜齿轮Ⅱ带动第一斜齿轮Ⅱ、第三斜齿轮Ⅱ与其连接的所述螺杆Ⅱ转动，温度传感器Ⅱ位于箱体Ⅱ上方中部，氧气装置Ⅱ通过软管Ⅱ与箱体Ⅱ内腔连通，软管Ⅱ上设置有单向阀Ⅱ和流量计Ⅱ，底座Ⅱ焊接于箱体Ⅱ正下方，石棉保温层Ⅱ紧贴于箱体Ⅱ外表面，出料口Ⅱ位于箱体Ⅱ右侧中部，电热丝Ⅱ置于箱体Ⅱ内壁中，排气孔Ⅱ位于箱体Ⅱ右上方，控制装置Ⅱ控制各开关启闭，Cr2O3粉末进料口Ⅱ位于箱体Ⅱ上方左侧，废弃物进料口Ⅱ位于箱体Ⅱ上方左侧。
进一步地，所述回收单元Ⅱ加热温度为450℃～550℃，所述螺杆Ⅱ转速为60r/min～600r/min，所述螺杆Ⅱ间距1cm～2cm，所述螺杆Ⅱ到内壁距离为1cm～2cm，回收时间为5min～20min，O2体积浓度为70％～85％、流量为180ml/min～300ml/min。
进一步地，所述筛选单元Ⅲ包括：储存装置Ⅲ、不锈钢管Ⅲ、厘米筛网Ⅲ、毫米筛网Ⅲ、微米筛网Ⅲ、底层平板Ⅲ、地脚Ⅲ、底座Ⅲ、超声波电源Ⅲ、支架Ⅲ、电机Ⅲ、防尘盖Ⅲ、阀门开关Ⅲ以及超声波振动筛的外壳，储存装置Ⅲ连接下方的不锈钢管Ⅲ，不锈钢管Ⅲ与下方防尘盖Ⅲ相连，不锈钢管Ⅲ上设置有阀门开关Ⅲ，其下方的厘米筛网Ⅲ、毫米筛网Ⅲ、微米筛网Ⅲ、底层平板Ⅲ均通过螺栓与超声波振动筛的外壳相连，地脚Ⅲ焊接于底座Ⅲ上、超声波电源Ⅲ外置，支架Ⅲ支撑上方电机Ⅲ。
进一步地，所述筛选单元Ⅲ一次筛选量为10g～200g，所述筛选单元Ⅲ一次筛选时长为3min～15min，所述厘米筛网Ⅲ孔隙直径为1cm～3cm，所述毫米筛网Ⅲ孔隙直径为10mm～20mm，所述微米筛网Ⅲ孔隙直径为20um～100um。
进一步地，振动装置Ⅰ包括锤子Ⅰ、第一连杆Ⅰ、第二连杆Ⅰ、轴Ⅰ、底板Ⅰ、马达Ⅰ、蜗杆Ⅰ、蜗轮Ⅰ、杆Ⅰ；马达Ⅰ立于底板Ⅰ上，其带动轴Ⅰ转动，将动力传送给一对啮合的涡轮Ⅰ和蜗杆Ⅰ，涡轮Ⅰ带动第一连杆Ⅰ和第二连杆Ⅰ摆动，带动锤子Ⅰ摆动；振动装置Ⅰ中的锤子Ⅰ敲击振动片Ⅰ使其摆动，振动片Ⅰ摆动敲击环形内腔Ⅰ使其振动。
一种再生短切碳纤维回收装置的工作方法，包括如下步骤：
步骤a：加热所述回收单元Ⅱ至450℃～550℃，根据不同材料调整温度，使得其在最佳温度条件下回收；通入体积浓度为70％～85％，流量为180ml/min～300ml/min的O2，调整通入O2的体积浓度和流量大小，使得废弃物充分接触O2，加快回收的效率；此步骤的目的在于确保回收过程始终处于最佳工艺。
步骤b：待回收的碳纤维增强树脂基复合材料废料物通过所述粉碎单元Ⅰ上方的圆弧滚齿Ⅰ粉碎至10cm～20cm，经所述切削刀盘Ⅰ切削至1cm～5cm，采取二级粉碎的目的在于根据需求，使得回收的短切碳纤维粒径可控。
步骤c：切削后的废料物经所述环形内腔Ⅰ进入所述高速刀盘Ⅰ，切削至20um～10mm后进入所述不锈钢管4，逐级粉碎，确保精度。
步骤d：切削后的碳纤维增强树脂基复合材料废料物经所述废弃物进料口Ⅱ进入所述回收单元Ⅱ中，同时在所述Cr2O3粉末进料口Ⅱ中加入Cr2O3粉末，二者同时充分接触，有效的提高了分解效率，两者混合物按一定比例进入所述回收单元Ⅱ中，5min～10min后，废弃物完全分解，所述两者混合物由所述出料口Ⅱ挤出，所述Cr2O3粉末纯度为99％、比表面积为3m2/g，这种高纯度的Cr2O3粉末确保了回收的可能性。
步骤e：短切碳纤维和Cr2O3粉末混合物经过不锈钢管5进入所述筛选单元Ⅲ，待所述储存装置Ⅲ积累一定量后，定量回收，接通所述超声波电源Ⅲ，使得回收的短切碳纤维粒径符合需求，打开所述阀门开关Ⅲ。
步骤f：所述两者混合物经所述不锈钢管Ⅲ进入所述超声波振动筛，超声波辅助筛选，提高筛选效率，3min～15min后，使得不同粒径的短切碳纤维停留在对应层，取出再生短切碳纤维和Cr2O3粉末。
本发明的有益效果是：
1.本发明基于高温氧化物半导体回收碳纤维增强复合树脂基复合材料的基本原理，其原理是高温条件下氧化物半导体产生空穴，能够捕捉树脂基体分子链中的共价电子，使大分子链断裂、坍塌，形成低分子量单体与O2发生燃烧反应生成CO2和H2O,该工艺过程对环境无污染、能耗低，碳纤维回收率和树脂分解率高。
2.本发明通过采用双螺杆机构作为回收单元主体，一方面利用了双螺杆内部有效的加热性能；另一方面利用了双螺杆混合充分，能耗相对较低，且推送物料效率高的特点。本装置具有高效、耗能低的特点，实现了自动化送料出料的功能，整体回收效率高。
3.本发明回收的再生短切碳纤维表面干净，反应过程无污染物质排放，是环境友好型装置，并且回收后的再生短切碳纤维可以直接用于再资源化。
附图说明
图1为本发明的再生短切碳纤维回收装置结构示意图；
图2为粉碎单元Ⅰ结构示意图；
图3为回收单元Ⅱ结构示意图；
图4为筛选单元Ⅲ结构示意图；
图5为振动装置Ⅰ结构示意图；
图6为高速刀盘Ⅰ结构示意图；
图7为显示屏Ⅱ示意图；
图8为显示屏Ⅰ示意图；
图1中的标号：粉碎单元Ⅰ、回收单元Ⅱ、筛选单元Ⅲ，工作台4，不锈钢管5，不锈钢管6。
图2中的标号：回收的碳纤维树脂基复合材料废弃物Ⅰ(1)、联轴器Ⅰ(2)、电机Ⅰ(3)、轴Ⅰ(4)、底座Ⅰ(5)、出料口Ⅰ(6)、振动装置Ⅰ(7)、高速刀盘Ⅰ(8)、振动片Ⅰ(9)、环形内腔Ⅰ(10)、控制装置Ⅰ(11)、箱体Ⅰ(12)、切削刀盘Ⅰ(13)、一对滚齿Ⅰ(14)。
图3中的标号：振动装置Ⅱ(1)、斜齿轮Ⅱ(2)、斜齿轮Ⅱ(3)、轴Ⅱ(4)、电机Ⅱ(5)、斜齿轮Ⅱ(6)、流量计Ⅱ(7)、单向阀Ⅱ(8)、软管Ⅱ(9)、氧气装置Ⅱ(10)、底座Ⅱ(11)、石棉保温层Ⅱ(12)、箱体Ⅱ(13)、出料口Ⅱ(14)、螺杆Ⅱ(15)、电热丝Ⅱ(16)、排气孔Ⅱ(17)、控制装置Ⅱ(18)、温度传感器Ⅱ(19)、Cr2O3粉末进料口Ⅱ(20)、短切碳纤维增强树脂基复合材料进料口Ⅱ(21)。
图4中的标号：储存装置Ⅲ(1)、不锈钢管Ⅲ(2)、厘米筛网Ⅲ(3)、毫米筛网Ⅲ(4)、微米筛网Ⅲ(5)、底层平板Ⅲ(6)、地脚Ⅲ(7)、底座Ⅲ(8)、超声波电源Ⅲ(9)、支架Ⅲ(10)、电机Ⅲ(11)、防尘盖Ⅲ(12)、阀门开关Ⅲ(13)。
图5中的标号：锤子Ⅰ(7-1)、第一连杆Ⅰ(7-2)、第二连杆Ⅰ(7-3)、轴Ⅰ(7-4)、底板Ⅰ(7-5)、马达Ⅰ(7-6)、蜗杆Ⅰ(7-7)、蜗轮Ⅰ(7-8)。
图6中的标号：高速刀盘Ⅰ(8)。
图7中的标号：显示屏Ⅱ(18-1)、螺杆转速调节旋钮Ⅱ(18-2)、温度旋钮Ⅱ(18-3)、电源开关Ⅱ(18-4)。
图8中的标号：显示屏Ⅰ(11-1)、滚轮转速调节旋钮Ⅰ(11-2)、切削刀盘转速调节旋钮Ⅰ(11-3)、高速刀盘转速调节旋钮Ⅰ(11-4)、电源开关Ⅰ(11-5)。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明的一种再生短切碳纤维回收装置，包括：粉碎单元Ⅰ、回收单元Ⅱ、筛选单元Ⅲ，粉碎单元Ⅰ机架设置于工作台4上，粉碎单元Ⅰ通过不锈钢管5与回收单元Ⅱ连接，回收单元Ⅱ通过不锈钢管6与筛选单元Ⅲ相连。
如图2所示，所述粉碎单元Ⅰ包括待回收的碳纤维树脂基复合材料废弃物Ⅰ1、联轴器Ⅰ2、电机Ⅰ3、轴Ⅰ4、底座Ⅰ5、出料口Ⅰ6、振动装置Ⅰ7、高速刀盘Ⅰ8、振动片Ⅰ9、环形内腔Ⅰ10、控制装置Ⅰ11、箱体Ⅰ12、切削刀盘Ⅰ13、圆弧滚轮Ⅰ14，联轴器Ⅰ2一端和电机Ⅰ3连接，联轴器的另一端和轴Ⅰ4的一端相连；轴Ⅰ4的另一端上安装有高速刀盘Ⅰ8，带动高速刀盘Ⅰ8高速旋转进行二级细碎，高速刀盘结构如图6所示；底座Ⅰ5焊接于箱体Ⅰ12最底部，出料口Ⅰ6位于箱体Ⅰ12正下方，振动装置Ⅰ7通过所述振动片Ⅰ9与所述环形外腔Ⅰ10相连，工作时快速振动；环形外腔Ⅰ10、控制装置Ⅰ11控制各个开关启闭，切削刀盘Ⅰ13和圆弧滚轮Ⅰ14共同组成一级粗碎装置进行一级粗碎。如图8所示，控制装置包括显示屏Ⅰ11-1、滚轮转速调节旋钮Ⅰ11-2、切削刀盘转速调节旋钮Ⅰ11-3、高速刀盘转速调节旋钮Ⅰ11-4、电源开关Ⅰ11-5。
如图3所示，所述回收单元Ⅱ包括振动装置Ⅱ1、第一斜齿轮Ⅱ2、第二斜齿轮Ⅱ3、轴Ⅱ4、电机Ⅱ5、第三斜齿轮Ⅱ6、流量计Ⅱ7、单向阀Ⅱ8、软管Ⅱ9、氧气装置Ⅱ10、底座Ⅱ11、石棉保温层Ⅱ12、箱体Ⅱ13、出料口Ⅱ14、螺杆Ⅱ15、电热丝Ⅱ16、排气孔Ⅱ17、控制装置Ⅱ18、温度传感器Ⅱ19、Cr2O3粉末进料口Ⅱ20、废弃物进料口Ⅱ21，电机Ⅱ5和轴Ⅱ4相连，轴Ⅱ4通过第二斜齿轮Ⅱ3带动第一斜齿轮Ⅱ2、第三斜齿轮Ⅱ6与其连接的所述螺杆Ⅱ15转动，温度传感器Ⅱ19位于箱体Ⅱ13上方中部，氧气装置Ⅱ10通过软管Ⅱ9与箱体Ⅱ13内腔连通，软管Ⅱ9上设置有单向阀Ⅱ8和流量计Ⅱ7，底座Ⅱ11焊接于箱体Ⅱ13正下方，石棉保温层Ⅱ12紧贴于箱体Ⅱ13外表面，出料口Ⅱ14位于箱体Ⅱ13右侧中部，电热丝Ⅱ16置于箱体Ⅱ13内壁中，排气孔Ⅱ17位于箱体Ⅱ13右上方，控制装置Ⅱ18控制各开关启闭，Cr2O3粉末进料口Ⅱ20位于箱体Ⅱ13上方左侧，废弃物进料口Ⅱ21位于箱体Ⅱ13上方左侧。如图7所示，显示屏Ⅱ18-1、螺杆转速调节旋钮Ⅱ18-2、温度旋钮Ⅱ18-3、电源开关Ⅱ18-4。
如图4所示，所述筛选单元Ⅲ包括：储存装置Ⅲ1、不锈钢管Ⅲ2、厘米筛网Ⅲ3、毫米筛网Ⅲ4、微米筛网Ⅲ5、底层平板Ⅲ6、地脚Ⅲ7、底座Ⅲ8、超声波电源Ⅲ9、支架Ⅲ10、电机Ⅲ11、防尘盖Ⅲ12、阀门开关Ⅲ13以及超声波振动筛的外壳，储存装置Ⅲ1连接下方的不锈钢管Ⅲ2，不锈钢管Ⅲ2与下方防尘盖Ⅲ12相连，不锈钢管Ⅲ2上设置有阀门开关Ⅲ13，其下方的厘米筛网Ⅲ3、毫米筛网Ⅲ4、微米筛网Ⅲ5、底层平板Ⅲ6均通过螺栓与超声波振动筛的外壳相连，地脚Ⅲ7焊接于底座Ⅲ8上、超声波电源Ⅲ9外置，支架Ⅲ10支撑上方电机Ⅲ11。
如图5所示，振动装置Ⅰ7包括锤子Ⅰ7-1、第一连杆Ⅰ7-2、第二连杆Ⅰ7-3、轴Ⅰ7-4、底板Ⅰ7-5、马达Ⅰ7-6、蜗杆Ⅰ7-7、蜗轮Ⅰ7-8、杆Ⅰ7-9；马达Ⅰ7-6立于底板Ⅰ7-5上，其带动轴Ⅰ7-4转动，将动力传送给一对啮合的涡轮Ⅰ7-8和蜗杆Ⅰ7-7，涡轮Ⅰ7-8带动第一连杆Ⅰ7-2和第二连杆Ⅰ7-3摆动，带动锤子Ⅰ7-1摆动；振动装置Ⅰ7中的锤子Ⅰ7-1敲击振动片Ⅰ9使其摆动，振动片Ⅰ9摆动敲击环形内腔Ⅰ10使其振动。
本发明通过采用双螺杆机构为回收单元主体，利用了双螺杆机构内部快速加热、充分混合、推送物料效率高的特点。本发明装置具有回收效率高、能耗低、环境友好等特点，且回收的短切再生碳纤维表面干净无积碳，可直接用于再资源化，反应过程无污染物排放。
实施例1：
以片状碳纤维增强环氧树脂复合材料为回收对象，本装置主要由粉碎单元Ⅰ、回收单元Ⅱ、筛选单元Ⅲ，工作台4，不锈钢管5，不锈钢管6六部分构成。
一种再生短切碳纤维回收装置的工作方法，包括如下步骤：
第一步：打开电源开关，加热所述回收单元Ⅱ至520℃，通入体积浓度为80％、流速为200ml/min的O2。将所述片状碳纤维增强环氧树脂复合材料废弃物沿竖直方向送入粉碎单元Ⅰ，经所述一对滚齿Ⅰ14后被粉碎成10cm左右的方形片材，调整所述切削刀盘转速调节旋钮Ⅰ11-3至合适转速后，将所述废弃物经所述切削刀盘Ⅰ13切削至2cm。
第二步：调整所述高速刀盘转速调节旋钮Ⅰ11-4至合适转速后，所述废弃物再经所述高速刀盘Ⅰ8切削至30um，完成切削后的所述废弃物经所述环形内腔Ⅰ10进入所述不锈钢管4中，此过程充分利用了多级粉碎装置分级粉碎的特性，提高了粉碎效率及粉碎精度。
第三步：待回收的废弃物进入所述废弃物进料口Ⅱ21后，在所述Cr2O3粉末进料口Ⅱ20中加入一种纯度为99％、比表面积为3m2/g Cr2O3粉末，两者分别从所述Cr2O3粉末进料口Ⅱ20、所述废弃物进料口Ⅱ21进入所述回收单元Ⅱ内部。
第四步：调节所述螺杆转速调节旋钮Ⅱ18-2至200r/min，所述碳纤维增强环氧树脂复合材料废弃物和所述Cr2O3粉末混合并反应，此反应原理是高温条件下氧化物半导体产生空穴，能够捕捉树脂基体分子链中的共价电子，使大分子链断裂、坍塌，形成低分子量单体与O2发生燃烧反应生成CO2和H2O,在此过程中两者混合物在所述螺杆Ⅱ15的搅拌下充分混合，树脂基在此过程中与O2反应分解成H2O和CO2由在所述排气孔Ⅱ17排除，在所述排气孔Ⅱ17上安装有单向阀，避免外界气体对回收的影响。
第五步：所述废弃物和Cr2O3粉末混合物在所述螺杆Ⅱ15的作用下不断向所述出料口Ⅱ14挤出，此过程充分利用了双螺杆机构的搅拌和推送的作用，有效的解决了进出料及充分混合的问题，提高回收效率的同时降低了热量损耗，从所述回收单元Ⅱ的螺杆Ⅱ15推进10min后，经所述出料口Ⅱ14不断挤至筛选单元Ⅲ，此时所述混合物为短切碳纤维和Cr2O3粉末混合物。
第六步：所述短切碳纤维与Cr2O3粉末混合物不断进入所述储存装置Ⅲ1，打开所述阀门开关Ⅲ13，待进入的所述混合物重量达到100g后关闭所述阀门开关Ⅲ13，接通所述超声波电源Ⅲ9，所述短切碳纤维与Cr2O3粉末混合物在振动筛中筛选10min，此过程充分利用超声波转换成的高频机械振动，使得物料在筛网低频旋转的同时，叠加上超声振动，避免了网孔堵塞，提高了产量和质量，达到了快速筛分的目的。筛选完成后，取出所述底层平板Ⅲ6上方Cr2O3粉末，取出所述微米筛网Ⅲ5上方的粉末，即可得到粒径为50um再生短切碳纤维，取出的Cr2O3粉末可重复使用。
实施例2：
以管状碳纤维增强聚醚醚酮基复合材料废弃物为回收对象，本装置主要由粉碎单元Ⅰ、回收单元Ⅱ、筛选单元Ⅲ、工作台4、不锈钢管5、不锈钢管6等组成。
一种再生短切碳纤维回收装置的工作方法，包括如下步骤：
第一步：打开电源开关，加热所述回收单元Ⅱ至530℃，通入体积浓度为75％、流速为250ml/min的O2。调整所述滚轮转速调节旋钮Ⅰ11-2至合适转速，将所述管状碳纤维增强聚醚醚酮基复合材料废弃物沿垂直方向放入所述粉碎单元Ⅰ中，经所述圆弧滚齿Ⅰ14粉碎成12cm的方块，调整所述切削刀盘转速调节旋钮Ⅰ11-3至合适转速后，再经过切削刀盘Ⅰ1切削至2cm，此过程为粗碎过程。
第二步：调整所述高速刀盘转速调节旋钮Ⅰ11-4至合适转速后，所述废弃物沿所述环形内腔Ⅰ10进入所述高速刀盘Ⅰ8，此过程将废弃物切削至粒径30um。
第三步：调节所述螺杆转速调节旋钮Ⅱ18-2转速至300r/min，所述废弃物经环形内腔Ⅰ10匀速进入不锈钢管4，再由所述不锈钢管4进入所述废弃物进料口Ⅱ21，此过程振动装置不断激发振动片振动，避免废弃物堵塞所述不锈钢管，降低了所述废弃物进料的时间。
第四步：在所述Cr2O3粉末进料口Ⅱ20放入纯度为99％、比表面积为3m2/g Cr2O3粉末，旋转所述螺杆转速调节旋钮Ⅱ18-2至合适转速，所述废弃物和Cr2O3粉末混合物开始反应，此反应原理为高温条件下氧化物半导体产生空穴，能够捕捉树脂基体分子链中的共价电子，使大分子链断裂、坍塌，形成低分子量单体与O2发生燃烧反应生成CO2和H2O,在此过程中两者混合物在所述螺杆Ⅱ15的搅拌下充分混合，树脂基在此过程中与O2反应分解成H2O和CO2由在所述排气孔Ⅱ17排除，在所述排气孔Ⅱ17上安装有单向阀，避免外界气体对回收的影响。在经过所述螺杆Ⅱ15通过15min的搅拌和推送作用下，树脂彻底分解，所述混合物成分为碳纤维和Cr2O3，完全反应后的短切碳纤维和Cr2O3粉末混合物一同从所述出料口Ⅱ14进入所述筛选单元Ⅲ。
第五步：打开所述阀门开关Ⅲ13，待进入的所述混合物重量达到70g后，关闭所述阀门开关Ⅲ13，接通所述超声波电源Ⅲ9，所述再生短切碳纤维和Cr2O3粉末混合物经过所述不锈钢管Ⅲ2进入所述超声波振动筛，8min后，筛选完成，取出所述微米筛网Ⅲ5上方的再生短切碳纤维，回收结束。
需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种再生短切碳纤维回收装置，其特征在于，包括：粉碎单元Ⅰ、回收单元Ⅱ、筛选单元Ⅲ，粉碎单元Ⅰ机架设置于工作台(4)上，粉碎单元Ⅰ通过不锈钢管(5)与回收单元Ⅱ连接，回收单元Ⅱ通过不锈钢管(6)与筛选单元Ⅲ相连。
2.根据权利要求所述的一种再生短切碳纤维回收装置，其特征在于：所述粉碎单元Ⅰ包括待回收的碳纤维树脂基复合材料废弃物Ⅰ(1)、联轴器Ⅰ(2)、电机Ⅰ(3)、轴Ⅰ(4)、底座Ⅰ(5)、出料口Ⅰ(6)、振动装置Ⅰ(7)、高速刀盘Ⅰ(8)、振动片Ⅰ(9)、环形内腔Ⅰ(10)、控制装置Ⅰ(11)、箱体Ⅰ(12)、切削刀盘Ⅰ(13)、圆弧滚轮Ⅰ(14)，联轴器Ⅰ(2)一端和电机Ⅰ(3)连接，联轴器的另一端和轴Ⅰ(4)的一端相连；轴Ⅰ(4)的另一端上安装有高速刀盘Ⅰ(8)，带动高速刀盘Ⅰ(8)高速旋转进行二级细碎；底座Ⅰ(5)焊接于箱体Ⅰ(12)最底部，出料口Ⅰ(6)位于箱体Ⅰ(12)正下方，振动装置Ⅰ(7)通过所述振动片Ⅰ(9)与所述环形外腔Ⅰ(10)相连，工作时快速振动；环形外腔Ⅰ(10)、控制装置Ⅰ(11)控制各个开关启闭，切削刀盘Ⅰ(13)和圆弧滚轮Ⅰ(14)共同组成一级粗碎装置进行一级粗碎。
3.根据权利要求所述的一种再生短切碳纤维回收装置，其特征在于：所述一级粗碎后粒径为1cm～5cm，所述二级细碎后粒径为20um～10mm。
4.根据权利要求1所述的一种再生短切碳纤维回收装置，其特征在于：所述回收单元Ⅱ包括振动装置Ⅱ(1)、第一斜齿轮Ⅱ(2)、第二斜齿轮Ⅱ(3)、轴Ⅱ(4)、电机Ⅱ(5)、第三斜齿轮Ⅱ(6)、流量计Ⅱ(7)、单向阀Ⅱ(8)、软管Ⅱ(9)、氧气装置Ⅱ(10)、底座Ⅱ(11)、石棉保温层Ⅱ(12)、箱体Ⅱ(13)、出料口Ⅱ(14)、螺杆Ⅱ(15)、电热丝Ⅱ(16)、排气孔Ⅱ(17)、控制装置Ⅱ(18)、温度传感器Ⅱ(19)、Cr2O3粉末进料口Ⅱ(20)、废弃物进料口Ⅱ(21)，电机Ⅱ(5)和轴Ⅱ(4)相连，轴Ⅱ(4)通过第二斜齿轮Ⅱ(3)带动第一斜齿轮Ⅱ(2)、第三斜齿轮Ⅱ(6)与其连接的所述螺杆Ⅱ(15)转动，温度传感器Ⅱ(19)位于箱体Ⅱ(13)上方中部，氧气装置Ⅱ(10)通过软管Ⅱ(9)与箱体Ⅱ(13)内腔连通，软管Ⅱ(9)上设置有单向阀Ⅱ(8)和流量计Ⅱ(7)，底座Ⅱ(11)焊接于箱体Ⅱ(13)正下方，石棉保温层Ⅱ(12)紧贴于箱体Ⅱ(13)外表面，出料口Ⅱ(14)位于箱体Ⅱ(13)右侧中部，电热丝Ⅱ(16)置于箱体Ⅱ(13)内壁中，排气孔Ⅱ(17)位于箱体Ⅱ(13)右上方，控制装置Ⅱ(18)控制各开关启闭，Cr2O3粉末进料口Ⅱ(20)位于箱体Ⅱ(13)上方左侧，废弃物进料口Ⅱ(21)位于箱体Ⅱ(13)上方左侧。
5.根据权利要求所述的一种再生短切碳纤维回收装置，其特征在于：所述回收单元Ⅱ加热温度为450℃～550℃，所述螺杆Ⅱ(15)转速为60r/min～600r/min，所述螺杆Ⅱ(15)间距1cm～2cm，所述螺杆Ⅱ(15)到内壁距离为1cm～2cm，回收时间为5min～20min，O2体积浓度为70％～85％、流量为180ml/min～300ml/min。
6.根据权利要求1所述的一种再生短切碳纤维回收装置，其特征在于：所述筛选单元Ⅲ包括：储存装置Ⅲ(1)、不锈钢管Ⅲ(2)、厘米筛网Ⅲ(3)、毫米筛网Ⅲ(4)、微米筛网Ⅲ(5)、底层平板Ⅲ(6)、地脚Ⅲ(7)、底座Ⅲ(8)、超声波电源Ⅲ(9)、支架Ⅲ(10)、电机Ⅲ(11)、防尘盖Ⅲ(12)、阀门开关Ⅲ(13)以及超声波振动筛的外壳，储存装置Ⅲ(1)连接下方的不锈钢管Ⅲ(2)，不锈钢管Ⅲ(2)与下方防尘盖Ⅲ(12)相连，不锈钢管Ⅲ(2)上设置有阀门开关Ⅲ(13)，其下方的厘米筛网Ⅲ(3)、毫米筛网Ⅲ(4)、微米筛网Ⅲ(5)、底层平板Ⅲ(6)均通过螺栓与超声波振动筛的外壳相连，地脚Ⅲ(7)焊接于底座Ⅲ(8)上、超声波电源Ⅲ(9)外置，支架Ⅲ(10)支撑上方电机Ⅲ(11)。
7.根据权利要求1所述的一种再生短切碳纤维回收装置，其特征在于：所述筛选单元Ⅲ一次筛选量为10g～200g，所述筛选单元Ⅲ一次筛选时长为3min～15min，所述厘米筛网Ⅲ(3)孔隙直径为1cm～3cm，所述毫米筛网Ⅲ(4)孔隙直径为10mm～20mm，所述微米筛网Ⅲ(5)孔隙直径为20um～100um。
8.根据权利要求1所述的一种再生短切碳纤维回收装置，其特征在于：振动装置Ⅰ(7)包括锤子Ⅰ(7-1)、第一连杆Ⅰ(7-2)、第二连杆Ⅰ(7-3)、轴Ⅰ(7-4)、底板Ⅰ(7-5)、马达Ⅰ(7-6)、蜗杆Ⅰ(7-7)、蜗轮Ⅰ(7-8)、杆Ⅰ(7-9)；马达Ⅰ(7-6)立于底板Ⅰ(7-5)上，其带动轴Ⅰ(7-4)转动，将动力传送给一对啮合的涡轮Ⅰ(7-8)和蜗杆Ⅰ(7-7)，涡轮Ⅰ(7-8)带动第一连杆Ⅰ(7-2)和第二连杆Ⅰ(7-3)摆动，带动锤子Ⅰ(7-1)摆动。
9.一种再生短切碳纤维回收装置的工作方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤a：加热所述回收单元Ⅱ至450℃～550℃，根据不同材料调整温度，使得其在最佳温度条件下回收；通入体积浓度为70％～85％，流量为180ml/min～300ml/min的O2，调整通入O2的体积浓度和流量大小，使得废弃物充分接触O2，加快回收的效率；
步骤b：待回收的碳纤维增强树脂基复合材料废料物通过所述粉碎单元Ⅰ上方的圆弧滚齿Ⅰ(14)粉碎至10cm～20cm，经所述切削刀盘Ⅰ(13)切削至1cm～5cm，采取二级粉碎的目的在于根据需求，使得回收的短切碳纤维粒径可控。
步骤c：切削后的废料物经所述环形内腔Ⅰ(10)进入所述高速刀盘Ⅰ(8)，切削至20um～10mm后进入所述不锈钢管4，逐级粉碎，确保精度。
步骤d：切削后的碳纤维增强树脂基复合材料废料物经所述废弃物进料口Ⅱ(21)进入所述回收单元Ⅱ中，同时在所述Cr2O3粉末进料口Ⅱ(20)中加入Cr2O3粉末，二者同时充分接触，两者混合物按一定比例进入所述回收单元Ⅱ中，5min～10min后，废弃物完全分解，所述两者混合物由所述出料口Ⅱ(14)挤出，所述Cr2O3粉末纯度为99％、比表面积为3m2/g；
步骤e：短切碳纤维和Cr2O3粉末混合物经过不锈钢管5进入所述筛选单元Ⅲ，待所述储存装置Ⅲ(1)积累一定量后，定量回收，接通所述超声波电源Ⅲ(9)，使得回收的短切碳纤维粒径符合需求，打开所述阀门开关Ⅲ(13)；
步骤f：所述两者混合物经所述不锈钢管Ⅲ(2)进入所述超声波振动筛，超声波辅助筛选，提高筛选效率，3min～15min后，使得不同粒径的短切碳纤维停留在对应层，取出再生短切碳纤维和Cr2O3粉末。
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