一种超声波式废橡胶再生装置的制造方法
【技术领域】
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[0001]本发明属于废橡胶混炼设备技术领域，涉及一种在废橡胶再生过程中实现机械剪切与超声波相结合新型混炼装备，特别是一种超声波式废橡胶再生装置，实现废橡胶的环保高值化再生。
【背景技术】
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[0002]我国是一个橡胶资源匮乏的国家，天然橡胶对外依存度连续两年超过80%，合成橡胶约50%，供需矛盾尖锐，因此大力发展再生胶工业，深入开展再生胶工艺及装备研发，是国家战略发展的必然。2011年我国再生胶产量达到300万吨，使之与天然橡胶、合成橡胶一样，成为橡胶工业的一种重要资源。废橡胶再生始于19世纪的欧洲，陆续出现了加热法、水油法和碱再生法等，废橡胶的再生方法不断增多，但总起来说分为物理再生法、机械-化学再生法和生物再生法三种，同时我国再生胶装备发展迅猛，从最早的蒸汽式脱硫罐，导热油式脱硫罐、远红外直热式脱硫罐、捏炼机、密炼机，到现在比较普及的双螺杆脱硫挤出机以及常压高温连续脱硫机，国内90%再生橡胶是采用动态脱硫工艺，即把废橡胶、水、活化剂和软化油(煤焦油等)放入带有搅拌装置的高压容器中，温度升至210°C?250°C，保压70?150min，排料，然后捏炼、精炼，在整个过程中，需要罐体加热，排气过程中会排出混有煤焦油和橡胶有机低分子的废气，对环境造成严重污染，而且于这种工艺能耗高，工艺周期长，高温高压，安全程度低，排放废气，存在“二次污染”。因此，需要改进和调整再生橡胶的工艺、设备和技术，而超声波脱硫工艺需要得到证实，它或脱硫速度太慢或能耗太高，对大生产规模尤其如此，目前尚没有大规模超声波工业设备，但是超声波动态脱硫具有巨大的潜在价值，费用低廉，生产效率高，脱硫过程平稳等优点使超声波脱硫成为物理再生废旧橡胶的一大研究热点。
【发明内容】
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[0003]本发明的目的在于克服现有废橡胶再生装备存在的高污染高能耗等缺点，寻求一种超声波式废橡胶再生装置，运用超声波的物理性能，建立废橡胶的新型实验机台，从而实现再生胶生产过程中温度低、能耗低、成本低、无污染、适用胶种广泛的目的。
[0004]为了实现上述目的，本发明的主体结构包括上超声波振动装置、螺栓、上顶栓、密炼室、左转子、下超声波振动装置、下顶栓、上顶栓油缸、活塞杆、加料口、加料门、右转子、密炼室冷却管道、转子冷却水道和下顶栓油缸；上超声波振动装置的下端通过螺栓固定在上顶栓中，上端与活塞杆连接；下超声波振动装置通过螺栓连接在下顶栓中，使上超声波振动装置和下超声波振动装置分别在上顶栓和下定栓中起到增强混炼的作用，上顶栓油缸通过螺栓连接在密炼室上，密炼室内左右两侧分别安装有左转子和右转子，左转子、右转子、密炼室、上顶栓和下顶栓组成再生密炼系统，对再生胶胶粉和小料进行密炼混合；左转子和右转子上均设有转子冷却水道，转子冷却水道和密炼室内设置的密炼室冷却管道组成冷却系统，冷却系统控制密炼室、左转子和右转子的温度，上顶栓油缸和下顶栓油缸组成液压动力系统固定在密炼室上下两端，分别控制上顶栓和下顶栓的上升和下降；活塞杆连接在上顶栓油缸上，加料口和加料门设置在顶栓油缸的同侧，加料门固定在上顶栓油缸外侧，用于控制加料口的开合；下顶栓油缸通过下顶栓与密炼室下部固定连接。
[0005]本发明所述上超声波振动装置包括上超声波高频发生器、上超声波换能器、上超声波变幅杆和第一钻头，上超声波变幅杆的频率与上超声波换能器的频率一致，上超声波变幅杆的上端根据需要配置上超声波换能器，下端连有第一钻头，第一钻头固定在上顶栓中，上超声波高频发生器与上超声波换能器电连接，上超声波高频发生器产生脉冲信号并将脉冲信号传输至上超声波换能器。
[0006]本发明所述下超声波振动装置包括下超声波变幅杆、下超声波换能器、第二钻头和下超声波高频发生器；下超声波变幅杆的下端根据需要配置下超声波换能器，下超声波变幅杆的上端与第二钻头连接，第二钻头固定连接在下顶栓中，下超声波高频发生器与下超声波换能器电连接，下超声波高频发生器产生脉冲信号并将脉冲信号传输至下超声波换能器。
[0007]本发明实现废橡胶再生的具体过程为:
[0008](1)按照废橡胶机械与超声波再生装置中密炼室中的容量和填充系数计算出所需胶料和再生助剂的重量值，密炼室的填充系数为0.8?1.2 ;
[0009](2)打开再生装置的电源开关和加热开关，根据实际需要的温度将再生装置预热，同时检查风压、水压、电压是否符合工艺要求，检查测温系统、计时装置、功率系统指示和记录是否运行正常；
[0010](3)关闭下顶栓并锁紧，打开下超声波振动装置，并设定不同胶料配方需要的频率、功率和超声波加载方式，提起上顶栓，将破碎后的废轮胎胶粉从加料口投入再生装置后落下上顶栓，并开启上超声波振动装置，调节好所需频率、功率以和超声波加载方式，炼胶2min ；
[0011](4)再次提起上顶栓，加入再生助剂，落下上顶栓混炼lOmin得到混炼胶，再生助剂的加入量根据胶料配方确定；
[0012](5)、对混炼胶进行排胶得到排出的胶料，同时用热电偶温度计测料胶料的温度，并记录密炼室的初始温度、混炼结束时的温度和排胶温度以及再生装置最大功率时的转速；
[0013](6)、将外部开炼机的辊距调到3.8_，打开开炼机的电源开关，使开炼机运转，同时打开开炼机的循环水阀门，将从再生装置排出的胶料投到开炼机上包辊，胶料温度降至100°C以下后，根据胶料的重量计算出加入硫磺的重量值，左右割刀各两次，硫黄被全部吸收且胶料表面光滑后割下胶料；
[0014](7)、将开炼机的辊距调到0.5mm，投入步骤(6)割下的胶料薄通，打三角包，在薄通五遍后，再将开炼机辊距调到2.4mm，投入薄通后的胶料包辊，胶料表面光滑无气泡后下片，称量胶料的总重量，放在平整、洁净金属表面上冷却至室温，贴上标签注明胶料配方编号和混炼日期，放置备用。
[0015]本发明与现有技术相比，将超声波技术运用到废橡胶再生中，通过改造密炼机的上顶栓和下顶栓，形成超声波发生系统，在废橡胶再生过程中，上、下顶栓不仅为再生过程提供压力，同时会发射频率、功率可变的超声波，超声波通过其声空化作用将能量集中于分子键的局部位置，这种局部能量会破坏硫化胶中能量比C-C键(键能为370k J-mol-1)低的C-S键(键能为310kJ*mo厂D和S-S键(键能为270k J.mo厂1)，从而有选择性地破坏硫化胶三维网络结构，而不使大分子键断裂，再生过程中，超声波发生系统与密炼系统相互配合，在保证机械剪切的作用下，对废胶粉施加一定频率和功率的超声波，从而达到机械剪切与超声波相结合的目的；其结构简单，操作方便，能耗低，工艺周期短，安全程度高，环境友好，在降低再生胶生产成本的同时提高成产效率，实现废橡胶的快速高值再生。
【附图说明】
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[0016]图1为本发明的主体结构原理示意图。
[0017]图2为本发明涉及的上超声波振动装置结构原理示意图。
[0018]图3为本发明涉及的下超声波振动装置结构原理示意图。
【具体实施方式】
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[0019]下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0020]实施例:
[0021]本实施例的主体结构包括上超声波振动装置1、螺栓2、上顶栓3、密炼室4、左转子5、下超声波振动装置6、下顶栓7、上顶栓油缸8、活塞杆9、加料口 10、加料门11、右转子12、密炼室冷却管道13、转子冷却水道14和下顶栓油缸15 ;上超声波振动装置1的下端通过螺栓2固定在上顶栓3中，上端与活塞杆9连接；下超声波振动装置6通过螺栓连接在下顶栓7中，使上超声波振动装置1和下超声波振动装置6分别在上顶栓3和下定栓6中起到增强混炼的作用，上顶栓油缸8通过螺栓连接在密炼室4上，密炼室4内左右两侧分别安装有左转子5和右转子12，左转子5、右转子12、密炼室4、上顶栓3和下顶栓7组成再生密炼系统，对再生胶胶粉和小料进行密炼混合；左转子5和右转子12上均设有转子冷却水道14，转子冷却水道14和密炼室4内设置的密炼室冷却管道13组成冷却系统，冷却系统控制密炼室4、左转子5和右转子12的温度，上顶栓油缸8和下顶栓油缸15组成液压动力系统通过螺栓连接固定在密炼室上