CN202212405U - 基于超高压水射流技术可产业化回收废旧轮胎的装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种基于超高压水射流技术可产业化回收废旧轮胎的装置，其特征是具有预处理单元、水射流单和磨料反馈单元；首先将去除轮毂的废旧轮胎分割为胎面圆弧胶块和胎边圆弧胶块；然后以来自超高压水发生装置中的带有磨料的超高压水射流在胎面圆弧胶块和胎边圆弧胶块上进行射流切割，调整水射流压力，使水射流切割压力不足以使胎面圆弧胶块和胎边圆弧胶块中的金属丝被切割，并将胎面圆弧胶块和胎边圆弧胶块中的橡胶切割成胶粉颗粒，取出金属丝即得胶粉颗粒。本实用新型简单、实用、可产业化、高效率、高品质回收废旧轮胎。

Description

基于超高压水射流技术可产业化回收废旧轮胎的装置
技术领域
本实用新型涉及一种采用超高压水射流技术产业化回收废旧轮胎制备部分脱硫胶粉的装置，回收产物为纯净的橡胶颗粒、金属丝，该方法和装置可用在废旧轮胎回收以及橡胶再资源化等领域。
背景技术
随着汽车工业的迅速发展，有关废旧轮胎的高效、高值回收再利用已经引起了国内外科研机构以及废旧轮胎回收企业的广泛关注。
轮胎由钢丝、帘布及橡胶组成，其中帘布的材料主要有玻纤、化纤及钢丝三类，由于橡胶的高弹性及钢丝的大韧性，钢丝与橡胶结合的非常紧密，分离十分困难，在常温下难以破碎，导致高效高值回收利用难度很大。
对于废旧轮胎的回收利用，目前采取的主要方法有热解法、炸药爆炸法、低温破碎法、机械物理法等，由于传统的回收利用方法工艺设备复杂，且回收产物主要为金属及低品质橡胶，硫化后的橡胶再生需要经过脱硫工艺，而目前的化学脱硫工艺复杂，附加产物以及分离过程对环境造成二次污染，成本高昂，致使回收的橡胶不能直接用于制造再生橡胶制品，导致现存的废旧轮胎回收面临回收利用效率低、橡胶再资源化程度低、经济性差等问题。
已有提出基于水射流技术的利用废旧轮胎制备胶粉的方法，但其针对废旧轮胎的回收，采用纯水射流技术，制备胶粉不能实现部分脱硫，且射流压力高，胶粉的制备效率较低，设备结构复杂，废旧轮胎需要单只装夹，橡胶与金属丝分离不完全，不能够批量化利用废旧轮胎制备胶粉，难以形成产业化回收链。
实用新型内容
本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种简单、实用、可产业化、高效率、高品质回收废旧轮胎的基于超高压水射流技术可产业化回收废旧轮胎的方法及装置，为橡胶的再资源化利用提供应用基础。
本实用新型解决技术问题采用如下方案：
本实用新型基于超高压水射流技术可产业化回收废旧轮胎的装置的特点是具有：
一预处理单元：采用切圈机将去除轮毂的废旧轮胎分割为胎面胶、上胎边胶和下胎边胶；采用切块机将所述胎面胶切割成1/4、1/8或1/16胎面圆弧胶块，并将所述上胎边胶和下胎边胶分别切割成1/4、1/8或1/16胎边圆弧胶块；
一水射流单元：设置一网状输送带，所述胎面圆弧胶块和胎边圆弧胶块置于网状输送带上；在所述网状输送带的上方设置一超高压水发生装置，所述超高压水发生装置的输出端与列式水刀喷头的输入端通过射流输送管相连，设置一可以使得列式水刀喷头在垂直于网状输送带的方向上进行往复移动的往复运动机构；在所述的列式水刀喷头正下方，网状输送带两侧设置挡板；在所述网状输送带的下方，与所述列式水刀喷头相对应的位置上设置集水槽；
一磨料反馈单元：在所述集水槽中设置过滤器作为胶粉磨料分选装置，所述胶粉磨料分选装置的输出端通过胶粉磨料输送管与超高压水发生装置相连通。
本实用新型基于超高压水射流技术可产业化回收废旧轮胎的装置的特点也在于：
在所述列式水刀喷头上均匀布置4个喷嘴，各喷嘴为超高压多孔喷嘴。
所述的胶粉颗粒粒度可根据列式水刀喷头各喷嘴的喷孔直径与超高压水发生装置中的高压水压力进行调节。
所述往复运动机构为丝杠螺母机构、齿轮齿条机构或液压缸或气缸。
与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：
1、本实用新型方法中采用的磨料水射流切割，使得对胎面圆弧胶块、胎边圆弧胶块切割的过程中，橡胶分子结构中的一次和二次化学键由于射流能量高度集中而被破坏，所制备的橡胶粉末可部分再硫化，而无需脱硫处理，且胶粉粒度较小；
2、本实用新型方法中以磨料与高压水混合对胎面圆弧胶块、胎边圆弧胶块进行磨料水射流切割，大幅度降低了射流压力，提高切割效率，同时降低能耗；
3、本实用新型方法中对废旧轮胎进行预处理，对胎面圆弧胶块、胎边圆弧胶块进行磨料水射流切割中，可使胶块上的橡胶与金属丝完全分离，提高胶丝分离度；
4、本实用新型装置中采用输送线的形式，进行流水线式回收废旧轮胎制备部分脱硫胶粉，对废旧轮胎的回收形成产业化回收链；
5、本实用新型采用的方法及装置，可实现全方位、高效率的切割胎面圆弧胶块、胎边圆弧胶块以制备高品质的胶粉，胶粉颗粒通过网状输送带的网孔进入水槽中，金属丝沿网状输送带继续传送，在网状输送带末端回收作为直接利用或再利用的原材料，输送线结构简单，实用性强，自动化程度高，可产业化应用于废旧轮胎回收企业。
附图说明
图1为本实用新型废旧轮胎预处理过程示意图；
图2为磨料射流切割胎面圆弧胶块、胎边圆弧胶块主视结构示意图；
图3为列式水刀切割胎面圆弧胶块、胎边圆弧胶块局部示意图；
图中标号：1废旧轮胎、2切圈机、3上胎边胶、4胎面胶、5下胎边胶、6切块机、7a胎面圆弧胶块、7b胎边圆弧胶块、8网状输送带、9射流输送管、10挡板、11列式水刀喷头、12列式水刀喷头往复移动方向、13集水槽、14过滤器、15胶粉磨料输送管、16超高压水发生装置、17胶粉颗粒、18丝杠螺母机构、19支撑杆、20胶粉小颗粒。
具体实施方式
本实施例中基于超高压水射流可产业化回收废旧轮胎的方法是按如下过程进行：
参见图1，首先将去除轮毂的废旧轮胎1通过切圈机2分割为胎面胶4、上胎边胶3和下胎边胶5，通过切块机6将胎面胶4切割成1/4、1/8或1/16胎面圆弧胶块7a，将上胎边胶3和下胎边胶5分别切割成1/4、1/8或1/16胎边圆弧胶块7b，胎面圆弧胶块7a和胎边圆弧胶块7b的大小可根据网状输送带8宽度而制定；
参见图2，将胎面圆弧胶块7a、胎边圆弧胶块7b置于网状输送带8上，水压在150Mpa-400Mpa之间的列式水刀喷头11置于胎面圆弧胶块7a、胎边圆弧胶块7b上方6-60mm处，当胎面圆弧胶块7a、胎边圆弧胶块7b运行至列式水刀喷头11正下方时，以来自超高压水发生装置16中的带有磨料的超高压水射流在胎面圆弧胶块7a和胎边圆弧胶块7b上进行往复移动水射流切割，结合超高压水射流的射流打击力以及切割动能，调整水射流压力，使水射流切割压力不足以使胎面圆弧胶块7a和胎边圆弧胶块7b中的金属丝被切割，从而实现胎面圆弧胶块7a、胎边圆弧胶块7b上的橡胶与金属丝分离，并将胎面圆弧胶块7a和胎边圆弧胶块7b中的橡胶切割成粒度为0.1-1mm的胶粉颗粒17，由于胎面圆弧胶块7a和胎边圆弧胶块7b在带有磨料的超高压水射流的打击下，橡胶分子结构中的一次和二次化学键由于射流能量高度集中而被破坏，回收的胶粉颗粒17可部分再硫化，而无需脱硫处理，当胎面圆弧胶块7a、胎边圆弧胶块7b上的橡胶与金属丝完全分离后，金属丝随网状输送带8运动，在网状输送带8末端将金属丝收集并进行后续处理，胶粉颗粒17通过网状输送带8上的网孔进入到集水槽13中。
具体实施中，当胶粉颗粒17尚未产生时，即刚刚开始切割胎面圆弧胶块7a和胎边圆弧胶块7b时，需要外加粒度为0.1-0.3mm的胶粉或AL2O3或SiC作为水射流磨料，当胶粉颗粒17连续产生时，是从胶粉颗粒17中经过滤器14筛取出的粒度为0.1-0.3mm的胶粉小颗粒20，以胶粉小颗粒20作为水射流磨料通过胶粉磨料输送管15注入在超高压水发生装置16中，其它粒度的胶粉与水的混合物经过后续提纯处理得到纯净的胶粉。
具体实施中，带有磨料的超高压水射流的水射流压力设置为150-400Mpa，磨料的流量为0.9kg/min。
产业化生产中，可以将胎面圆弧胶块7a和胎边圆弧胶块7b按不同批次分别进行超高压水射流切割；或在同一批次中共同进行超高压水射流切割。
本实施例中基于超高压水射流技术的可产业化回收废旧轮胎的装置设置为：
一预处理单元：如图1所示，采用切圈机2将去除轮毂的废旧轮胎1分割为胎面胶4、上胎边胶3和下胎边胶5；采用切块机6将胎面胶4切割成1/4、1/8或1/16胎面圆弧胶块7a，并将上胎边胶3和下胎边胶5分别切割成1/4、1/8或1/16胎边圆弧胶块7b；
一水射流单元：如图2所示，设置一网状输送带8，胎面圆弧胶块7a和胎边圆弧胶块7b置于网状输送带8上；在网状输送带8的上方设置一超高压水发生装置16，超高压水发生装置16的输出端与列式水刀喷头11的输入端通过射流输送管9相连，设置一可以使得列式水刀喷头11在垂直于网状输送带8的方向12上进行往复移动的往复运动机构，且移动速度可调；在的列式水刀喷头11正下方，网状输送带8两侧设置挡板10，以防胎面圆弧胶块7a、胎边圆弧胶块7b在射流压力的打击下脱离输送线；在网状输送带8的下方，与列式水刀喷头11相对应的位置上设置集水槽13；网状输送带8的网状交联结构需能够支撑胎面圆弧胶块7a、胎边圆弧胶块7b平稳运行，网孔需保证胶粉颗粒17顺利通过；网状输送带8运行速度可调，网状输送带8的运动与列式水刀喷头11的移动所形成的复合运动，确保胎面圆弧胶块7a、胎边圆弧胶块7b上的橡胶能够被全方位、高效率的切割；
一磨料反馈单元：图2示出，在集水槽13中设置过滤器14作为胶粉磨料分选装置，胶粉磨料分选装置的输出端通过胶粉磨料输送管15与超高压水发生装置16相连通。
列式水刀喷头11上均匀布置4个喷嘴，各喷嘴为超高压多孔喷嘴，喷嘴处的射流压力需满足将胎面圆弧胶块7a、胎边圆弧胶块7b中的橡胶与金属丝分离，且不能将金属丝切断。
的胶粉颗粒17粒度可根据列式水刀喷头11各喷嘴的喷孔直径与超高压水发生装置16中的高压水压力进行调节。
参见图3，往复运动机构为丝杠螺母机构18、齿轮齿条机构或液压缸或气缸。采用丝杠螺母机构18实现列式水刀喷头11的往复移动时，其形程范围可通过限位开关进行行程控制或单片机进行时间历程控制，移动速度可通过驱动丝杠转动的伺服电机或步进电机控制。
工作过程中：
首先将废旧轮胎的轮毂去除，将去除轮毂的的废旧轮胎1通过切圈机2分割为上胎边胶3、胎面胶4和下胎边胶5三部分，将胎面胶4通过切块机6切成1/4、1/8或1/16胎面圆弧胶块7a，将上胎边胶3和下胎边胶5通过切块机6切成1/4、1/8或1/16胎边圆弧胶块7b，开始切割胎面圆弧胶块7a和胎边圆弧胶块7b时，将粒度为0.1-0.3mm的胶粉作为水射流磨料注入超高压水发生装置16中，将胎面圆弧胶块7a和胎边圆弧胶块7b置于网状输送带8上，胎面圆弧胶块7a和胎边圆弧胶块7b随网状输送带8前行，列式水刀喷头11通过支撑杆19与丝杠螺母机构18的螺母固连，其往复移动通过丝杠螺母机构18驱动，当胎面圆弧胶块7a和胎边圆弧胶块7b运行至列式水刀喷头11正下方时，来自超高压水发生装置16中的带有胶粉磨料的超高压水射流通过射流输送管9进入到列式水刀喷头11中，列式水刀喷头11开始在与胎面圆弧胶块7a、胎边圆弧胶块7b运行方向垂直的方向12上往复移动，移动速度可通过驱动丝杠旋转的步进电机或伺服电机转速调节，其形程范围可通过限位开关进行行程控制或单片机进行时间历程控制，以来自超高压水发生装置16中的带有胶粉磨料的超高压水射流在胎面圆弧胶块7a和胎边圆弧胶块7b上进行往复移动磨料水射流切割，列式水刀喷头11结合超高压水射流的射流打击力以及切割动能，调整射流压力，使其射流切割压力不足以使胎面圆弧胶块7a和胎边圆弧胶块7b上的金属丝被切割，从而实现胎面圆弧胶块7a和胎边圆弧胶块7b上的橡胶与金属丝分离，致使胎面圆弧胶块7a和胎边圆弧胶块7b上的胶体被切割成粒度为0.1-1mm之间的胶粉颗粒17，同时在切割的过程中胎面圆弧胶块7a和胎边圆弧胶块7b中橡胶分子结构中的一次和二次化学键由于射流能量高度集中而被破坏，所制备的橡胶粉末可部分再硫化，而无需脱硫处理，胶粉颗粒17通过网状输送带8上的网孔进入到集水槽13中，当胶粉颗粒17连续产生时，通过内置于集水槽13中的过滤器14，从胶粉颗粒17中筛取出的粒度为0.1-0.3mm的胶粉小颗粒20，胶粉小颗粒20经过胶粉磨料输送管15进入超高压水发生装置16中，作为水射流磨料对胎面圆弧胶块7a和胎边圆弧胶块7b进行磨料水射流切割，提高胎面圆弧胶块7a、胎边圆弧胶块7b的切割效率，其它粒度的胶粉17与水的混合物可通过提纯处理得到纯净的胶粉，金属丝留在网状输送带8上，在网状输送带8末端，将金属丝取下作为直接利用或再利用的原材料。

Claims (4)

1.基于超高压水射流技术可产业化回收废旧轮胎的装置，其特征是具有：
一预处理单元：采用切圈机(2)将去除轮毂的废旧轮胎(1)分割为胎面胶(4)、上胎边胶(3)和下胎边胶(5)；采用切块机(6)将所述胎面胶(4)切割成1/4、1/8或1/16胎面圆弧胶块(7a)，并将所述上胎边胶(3)和下胎边胶(5)分别切割成1/4、1/8或1/16胎边圆弧胶块(7b)；
一水射流单元：设置一网状输送带(8)，所述胎面圆弧胶块(7a)和胎边圆弧胶块(7b)置于网状输送带(8)上；在所述网状输送带(8)的上方设置一超高压水发生装置(16)，所述超高压水发生装置(16)的输出端与列式水刀喷头(11)的输入端通过射流输送管(9)相连，设置一可以使得列式水刀喷头(11)在垂直于网状输送带(8)的方向(12)上进行往复移动的往复运动机构；在所述的列式水刀喷头(11)正下方，网状输送带(8)两侧设置挡板(10)；在所述网状输送带(8)的下方，与所述列式水刀喷头(11)相对应的位置上设置集水槽(13)；
一磨料反馈单元：在所述集水槽(13)中设置过滤器(14)作为胶粉磨料分选装置，所述胶粉磨料分选装置的输出端通过胶粉磨料输送管(15)与超高压水发生装置(16)相连通。
2.根据权利要求1所述的基于超高压水射流技术可产业化回收废旧轮胎的装置，其特征是在所述列式水刀喷头(11)上均匀布置4个喷嘴，各喷嘴为超高压多孔喷嘴。
3.根据权利要求1所述的基于超高压水射流技术可产业化回收废旧轮胎的装置，其特征是所述的胶粉颗粒(17)粒度可根据列式水刀喷头(11)各喷嘴的喷孔直径与超高压水发生装置(16)中的高压水压力进行调节。
4.根据权利要求1所述的基于超高压水射流技术可产业化回收废旧轮胎的装置，其特征是所述往复运动机构为丝杠螺母机构(18)、齿轮齿条机构或液压缸或气缸。
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