CN116277248A - 一种退役光伏组件含氟背板的去除装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种退役光伏组件含氟背板的去除装置及其工作方法，切削平台水平固定于机架上，物料输送机构的输送面与切削平台相平行，气动升降机构的自由端与物料输送机构相连，且气动升降机构驱动物料输送机构上下运动，使得物料输送机构的输送面高于或者低于切削平台的上端面，丝杆直线导轨机构设于切削平台的上方，丝杆升降机构安装在丝杆直线导轨机构上，丝杆升降机构的自由端与超声振动切削机构相连。本发明在无污染的前提下高效率的去除含氟背板，为后续采用物理法或热解法继续处理退役光伏组件降低了难度，同时避免造成环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及光伏组件回收领域，特别是涉及一种退役光伏组件含氟背板的去除装置及其工作方法。
背景技术
目前在役的光伏组件85%以上是晶体硅光伏组件组装时各层由EVA黏结，从上到下分别为盖板玻璃、EVA 胶膜、电池片、EVA胶膜、TPT背板(含氟材料)。将其热压封装后，整板打上铝合金边框，背板装上接线盒，对汇流带接引而出的电流进行收集。
到2025年，第一批光伏组件将相继进入报废期，假如没有及时和有力的回收，废弃在环境中的光伏背板会造成严重的环境污染问题。但众所周知，氟碳聚合物具有坚固的化学结构，通常的填埋甚至在千年内都无法降解该成分，如果焚烧，则会产生无色、有刺激性气味、有毒的氟化氢气体。因此，一些企业为了规避氟材料回收难的问题，尝试使用不含氟的背板，但其耐候性，长期户外使用的安全可靠性仍有待验证，这也是为什么含氟背板长期占领市场主流位置的原因。其中2021年我国光伏组件含氟背板占比高达66%，退役光伏组件拆解过程中氟背板是主要的污染源，而且会增加后续拆解和分选的难度。高效绿色拆解退役光伏组件氟背板尤为重要。
目前退役光伏组件主要的回收处理方法有物理法、化学法和热处理法,采用物理法回收处理组件时，由于含氟背板的存在不仅会增加物料分选的难度还会降低回收效率。采用化学法时，效率底并且废液的污染大，后续处置困难。采用热分解法处理时，背板中的氟层会发生热分解产生大量有害物质，对环境造成污染。因此，对组件进行后续处理之前拆解含氟背板，从而减少回收过程中的有毒有害气体的排放，避免环境污染，也可以减少氟颗粒对其他物料的污染，降低物料分选难度，从而提升退役光伏组件的回收效率。
发明内容
本发明一种退役光伏组件含氟背板的去除装置及其工作方法，在无污染的前提下高效率的去除背板，为后续采用物理法或热解法继续处理退役光伏组件降低了难度，同时避免造成环境污染。
本发明所采用的技术方案有：
一种退役光伏组件含氟背板的去除装置，包括
机架、物料输送机构、丝杆直线导轨机构、超声振动切削机构、气动升降机构 、丝杆升降机构以及切削平台，所述切削平台水平固定于机架上，物料输送机构的输送面与切削平台相平行，气动升降机构的自由端与物料输送机构相连，且气动升降机构驱动物料输送机构上下运动，使得物料输送机构的输送面高于或者低于切削平台的上端面，丝杆直线导轨机构设于切削平台的上方，丝杆升降机构安装在丝杆直线导轨机构上，丝杆升降机构的自由端与超声振动切削机构相连。
进一步地，气动降机构设置两个，通过顶部安装板固定在物料输送机构的下方两侧，通过底部安装板固定在机架上方；所述切削平台焊接在机架上方，表面采用磨砂处理,并在中间两侧设有两条间隙，用于物料输送机构升降时可以穿过。
进一步地，所述丝杆直线导轨机构包括直线导轨，所述直线导轨有两根，底部通过调节焊板焊接在切削平台上方，两侧分别焊接四个小肋板用来支撑固定，表面焊接安装有滑台安装板，所述滑台安装板表面通过螺栓连接上银滑轨。
进一步地，所述丝杆直线导轨机构还包括滚珠丝杆和上基板，所述滚珠丝杆有两根，两端通过丝杆固定端和丝杆支撑端分别固定在入料口侧安装板和出料口侧安装板的表面，所述上基板下方两侧焊接两个上基板固定法兰，通过螺栓连接螺母座一，所述螺母座一与滚珠丝杆螺纹连接。
进一步地，所述直线导轨包括固定端导轨滑块与调节端导轨滑块，所述固定端导轨滑块与上基板固定法兰用四螺栓连接固定在上银滑轨上方，所述调节端导轨滑块与上基板固定法兰用单螺栓连接固定在上银滑轨上方。
进一步地，所述丝杆升降机构通过固定端支撑板固定在上基板表面，包括两根导杆，所述导杆固定于上基板与刀架上基板之间。
进一步地，所述超声振动切削机构包括刀架上基板，所述刀架上基板与螺母座二通过螺栓连接，下方两侧焊接两个刀架上基板支撑法兰，所述刀架上基板支撑法兰外侧表面通过螺纹连接固定板，所述固定板之间安装两个压料辊。
进一步地，所述超声振动切削机构还包括超声振动切削工作头和刀具，所述超声振动切削工作头有两个，通过工作头支撑板板对称固定在刀架上基板的下方，两侧安装刀具固定器通过工作头支撑板固定在刀架上基板的内表面。所述刀具固定器前端开设有凹槽，所述刀具通过螺栓连接固定在刀具固定器的凹槽内。
进一步地，所述超声振动切削工作头包括基座、连接块、夹心式压电陶瓷换能器、变幅杆与刀具夹头，所述夹心式压电陶瓷换能器、变幅杆和刀具夹头通过螺栓连接固定放置于基座内部，所述连接块固定在基座表面与工作头支撑板连接。
本发明还公开了一种退役光伏组件含氟背板的去除装置的工作方法，包括以下步骤：
通过物料输送机构将退役光伏组件输送到切削平台上方，到位后通过气动升降机构控制物料输送机构下降使退役光伏组件落在切削平台表面；
通过丝杆升降机构控制超声振动切削机构下降到进刀位置，同时确保压料辊压实组件表面；
启动超声振动切削工作头，同时通过丝杆直线导轨机构控制超声振动切削机构进行水平移动完成切削含氟背板的动作；
退役光伏组件的含氟背板去除完毕后，通过丝杆升降机构使超声振动切削机构归位，然后通过气动升降机构升起物料输送机构，将去除含氟背板后的退役光伏组件输送到下一道工序。
本发明具有如下有益效果：
1）本发明通过物料输送机构与气动升降机构将退役光伏组件输送到切削平台表面，利用丝杆直线导轨机构驱动超声振动切削机构完成切削动作，增加了切削过程的稳定性。利用丝杆升降机构使压料辊压实组件，实现边切边压，进而可以实现去除不同破碎程度退役光伏组件的功能。
2）本发明采用超声振动切削的方法去除退役光伏组件含氟背板，可以降低刀具的切削力从而降低刀具磨损延长刀具使用寿命，可以在无污染的前提下高效率的去除背板，为后续采用物理法或热解法继续处理退役光伏组件降低了难度，同时避免造成环境污染。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的侧面结构示意图。
图3为本发明的丝杆直线导轨机构的结构示意图。
图4为本发明的超声振动切削机构底部的结构示意图。
图5为本发明的超声振动切削工作头的结构示意图。
图中：1、机架；2、物料输送机构；3、丝杆直线导轨机构；31、丝杆固定端；32、丝杆支撑端；33、螺母座一；34、滚珠丝杆；35、上基板；36、上基板固定法兰；37、直线导轨；371、固定端导轨滑块；372、调节端导轨滑块；373、调节焊板；374、小肋板；375、滑台安装板；376、上银滑轨；
4、超声振动切削机构；41、刀架上基板；42、超声振动切削工作头；421、基座；422、连接块；423、夹心式压电陶瓷换能器；424、变幅杆；425、刀具夹头；43、压料辊；44、刀架上基板固定法兰；45、固定板；46、工作头支撑板；47、刀具固定器；48、刀具；
5、气动升降机构；6、丝杆升降机构；61、固定端支撑板；62、导杆；63、螺母座二；7、切削平台；8、入料口侧安装板；9、出料口侧安装板。
实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1至图5，本发明一种退役光伏组件含氟背板的去除装置，包括机架1、物料输送机构2、丝杆直线导轨机构3、超声振动切削机构4、气动升降机构5、丝杆升降机构6以及切削平台7，切削平台7水平固定于机架1上，物料输送机构2的输送面与切削平台7相平行，气动升降机构5的自由端与物料输送机构2相连，且气动升降机构5驱动物料输送机构2上下运动，使得物料输送机构2的输送面高于或者低于切削平台7的上端面，丝杆直线导轨机构3设于切削平台7的上方，丝杆升降机构6安装在丝杆直线导轨机构3上，丝杆升降机构6的自由端与超声振动切削机构4相连。
物料输送机构2为具有皮带轮、皮带、输送电机以及输送架的皮带输送结构，输送架与气动升降机构5的自由端固定连接，皮带轮转动连接在输送架上，皮带绕设在皮带轮上，输送电机驱动皮带轮转动；气动升降机构5包括气缸和安装板，安装板与输送架相固定，气缸的气缸轴与和安装板固定。
切削平台7的上表面采用磨砂处理,在切削平台7上设有两个对称布置的间隙，在每个间隙内设置一根皮带。含氟背板的去除时，皮带的上侧输送面低于切削平台7的上端面，在输送退役光伏组件时，皮带的上侧输送面高于切削平台7的上端面并与退役光伏组件接触。
丝杆直线导轨机构3包括直线导轨37，直线导轨37有两根，底部通过调节焊板373焊接在切削平台上方，两侧分别焊接四个小肋板374用来支撑固定，表面焊接安装有滑台安装板375，滑台安装板375表面通过螺栓连接上银滑轨376。
丝杆直线导轨机构3固定在切削平台7的上方，丝杆的支撑端31和固定端32分别固定在入料口侧安装板8和出料口侧安装板9的表面，螺母座一33与滚珠丝杆34螺纹连接，通过滚珠丝杆34转动带动螺母座一33水平移动。
两根直线导轨37通过调节焊板373焊接固定在切削平台7上方，两侧分别焊接四个小肋板374起到固定支撑作用，固定端导轨滑块371与上基板固定法兰36通过四螺栓固定，调节端导轨滑块372通过单螺栓固定，方便进行调节直线导轨37的水平高度，上基板35连接螺母座一33并焊接固定在上基板固定法兰36上方，便于螺母座一33水平运动带动上基板35通过固定端导轨滑块371和调节端导轨滑块372在直线导轨37上水平移动。
超声振动切削机构4顶部安装丝杆升降机构6，沿竖直方向可移动的固定在丝杆直线导轨机构3的下方，刀架上基板41焊接固定在刀架上基板固定法兰44上方与螺母座二63相连接，用于丝杆升降机构6控制超声振动切削机构4进行上下移动。
丝杆升降机构6通过固定支撑板61固定在上基板35表面,利用上基板35水平移动带动超声振动切削机构4进行水平移动，两根导杆62连接上基板35与刀架上基板41，确保超声振动切削机构4进行上下移动时的稳定性。
两个压料辊43通过固定板45分别固定在上基板35下方的两侧与物料输送方向垂直，用于切削退役光伏组件含氟背板时起到压紧固定组件的作用，配合切削平台7表面进行的磨砂处理，进一步确保切削含氟背板时组件保持固定，超声振动切削工作头42通过工作头支撑板46固定在刀架上基板41下方，通过丝杆升降机构6进行上下移动完成进刀动作，通过丝杆直线导轨机构3进行水平移动完成切削动作。
刀具48固定在刀具固定器47和刀具夹头425的凹槽内，确保切削时刀具48的稳定性，夹心式压电陶瓷换能器423、变幅杆424和刀具夹头425通过螺栓连接固定放置于基座421内部，连接块422固定在基座421表面与工作头支撑板46连接，外加电信号作用于夹心式压电陶瓷换能器423，使其产生周期性地振动，变幅杆424将夹心式压电陶瓷换能器产生的小振幅进行放大，聚焦于刀具夹头425，刀具夹头425控制刀具48高频纵向与横向振动冲击组件背板的表面，配合丝杆直线导轨机构3进行超声振动切削，从而去除退役光伏组件含氟背板。
综上，该退役光伏组件含氟背板的去除装置，利用物料输送机构2输送退役光伏组件到切削平台7上方，然后利用气动升降机构5使组件落在切削平台表面7，利用丝杆升降机构6使超声振动切削机构4下降到进刀位置的同时确保压料辊43压实组件，然后启动超声振动切削工作头42，配合丝杆直线导轨机构3用超声振动切削的方式去除退役光伏组件的含氟背板，背板去除后，超声振动切削机构4升起归位，然后物料输送机构2升起将去除背板后的组件输送到下一道工序。此过程在无污染的前提下高效率的去除含氟背板，为后续采用物理法或热解法继续处理退役光伏组件降低了难度，同时避免造成环境污染，由于采取了边压边切的去除方式，可以去除不同破碎程度的退役光伏组件的含氟背板。
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作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种退役光伏组件含氟背板的去除装置，其特征在于，包括
机架(1)、物料输送机构(2)、丝杆直线导轨机构(3)、超声振动切削机构(4) 、气动升降机构(5) 、丝杆升降机构(6)以及切削平台(7)，所述切削平台(7)水平固定于机架(1)上，物料输送机构(2)的输送面与切削平台(7)相平行，气动升降机构(5)的自由端与物料输送机构(2)相连，且气动升降机构(5)驱动物料输送机构(2)上下运动，使得物料输送机构(2)的输送面高于或者低于切削平台(7)的上端面，丝杆直线导轨机构(3)设于切削平台(7)的上方，丝杆升降机构(6)安装在丝杆直线导轨机构(3)上，丝杆升降机构(6)的自由端与超声振动切削机构(4)相连。
2.根据权利要求1所述的退役光伏组件含氟背板的去除装置，其特征在于：所述物料输送机构(2)为具有皮带轮、皮带、输送电机以及输送架的皮带输送结构，输送架与气动升降机构(5)的自由端固定连接，皮带轮转动连接在输送架上，皮带绕设在皮带轮上，输送电机驱动皮带轮转动；所述气动升降机构(5)包括气缸和安装板，安装板与输送架相固定，气缸的气缸轴与和安装板固定。
3.根据权利要求2所述的退役光伏组件含氟背板的去除装置，其特征在于：所述切削平台(7)的上表面采用磨砂处理,在切削平台(7)上设有两个对称布置的间隙，在每个间隙内设置一根皮带。
4.根据权利要求1所述的退役光伏组件含氟背板的去除装置，其特征在于：所述丝杆直线导轨机构(3)包括滚珠丝杆(34)、上基板(35)和直线导轨(37)，所述上基板(35)的两端滑动连接在直线导轨(37)上，滚珠丝杆(34)的自由端与上基板(35)固定连接，所述丝杆升降机构(6)安装于上基板(35)上。
5.根据权利要求1所述的退役光伏组件含氟背板的去除装置，其特征在于：所述超声振动切削机构(4)包括刀架上基板(41)，刀架上基板(41)与丝杆升降机构(6)的自由端相连，刀架上基板(41)的下方两侧焊接两个刀架上基板支撑法兰(44)，所述刀架上基板支撑法兰(44)外侧表面通过螺纹连接固定板(45)，所述固定板(45)之间安装两个压料辊(43)。
6.根据权利要求5所述的退役光伏组件含氟背板的去除装置，其特征在于：所述超声振动切削机构(4)还包括超声振动切削工作头(42)、工作头支撑板板(46)、刀具固定器(47)和刀具(48)，
所述超声振动切削工作头(42)有两个，通过工作头支撑板板(46)对称固定在刀架上基板(41)的下方，刀具固定器(47) 通过工作头支撑板(46)固定在刀架上基板(41)的内表面，在刀具固定器(47)外侧边缘开设有凹槽，刀具(48)固定在所述凹槽内。
7.根据权利要求6所述的退役光伏组件含氟背板的去除装置，其特征在于：所述超声振动切削工作头(42)包括基座(421)、连接块(422)、夹心式压电陶瓷换能器(423)、变幅杆(424)与刀具夹头(425)，所述夹心式压电陶瓷换能器(423)、变幅杆(424)和刀具夹头(425)通过螺栓连接固定放置于基座(421)内部，所述连接块(422)固定在基座(421)表面与工作头支撑板(46)连接。
8.根据权利要求1-7任一项所述的退役光伏组件含氟背板的去除装置的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：
通过物料输送机构(2)将退役光伏组件输送到切削平台(7)上方，到位后通过气动升降机构(5)控制物料输送机构(2) 下降使退役光伏组件落在切削平台(7)表面；
通过丝杆升降机构(6) 控制超声振动切削机构(4)下降到进刀位置，同时确保压料辊(43)压实组件表面；
启动超声振动切削工作头(42)，同时通过丝杆直线导轨机构(3)控制超声振动切削机构(4)进行水平移动完成切削含氟背板的动作；
退役光伏组件的含氟背板去除完毕后，通过丝杆升降机构(6)使超声振动切削机构(4)归位，然后通过气动升降机构(5)升起物料输送机构(2)，将去除含氟背板后的退役光伏组件输送到下一道工序。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202310267369.8A CN116277248A (zh) | 2023-03-20 | 2023-03-20 | 一种退役光伏组件含氟背板的去除装置及其工作方法 |
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| CN116277248A true CN116277248A (zh) | 2023-06-23 |
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2023
- 2023-03-20 CN CN202310267369.8A patent/CN116277248A/zh active Pending
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