雙螺旋積木式真空加熱低碳天然橡膠加工系統的製作方法

2023-05-09 09:12:51

本實用新型涉及橡膠，尤其是天然橡膠的加工設備及其加工方法。

背景技術：

經查，目前國內外天然橡膠生膠生產的工藝流程基本是：膠乳收集→化學酸（甲酸）凝固→壓水→多級清洗壓膠→造粒→洗膠粒→裝箱→人工推動入烤房→烘烤→自然降溫→分揀→稱量→包裝→入庫，這樣繁瑣的工藝每個工段都需要人工的投人。其中的多級清洗壓膠需要大量的水資源；烘烤要配套燒鍋爐和燒爐工的配合，溫度控制稍有不慎就會烤糊，出現廢膠造成不必要的損失。所以，近年來天然橡膠的生產加工的成本一直居高不下，尤其是勞動力的投人佔很大的比例，耗能，環境汙染，產能低，品質不穩定。國內最好的天然橡膠生膠品質以SCRWF的品質為代表，與馬來西亞的馬牌煙片一號膠的質量相差懸殊。採用什麼樣的加工工藝和設備才能多快好省，低成本開支，減少勞動力投入，無汙染清潔生產，保持質量穩定是我國橡膠行業苦苦追求的目標。要改變沿用了100多年的天然橡膠加工工藝，儘管有不少橡膠生產的研究人員的不斷創新，但只是局部革新也未能徹底解決繁瑣工藝和高成本、高汙染的難題。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種降低成本，清潔生產無汙染，低耗能，工藝簡單，提高產品質量的雙螺旋積木式真空加熱低碳天然橡膠加工系統。

為達上述目的，本實用新型的技術方案為：

一種雙螺旋積木式真空加熱低碳天然橡膠加工系統，它包括將凝固成塊狀的天然橡膠加工成小塊/顆粒狀的破碎機，其特徵在於還包括：

將小塊/顆粒狀的天然橡膠通過擠壓排水分，實現乾燥的錐形擠壓機；

雙螺旋杆與包括加熱、冷卻和抽真空的多節乾燥模塊通過積木式連接，構成將天然橡膠乾燥的乾燥裝置；

其中，破碎機的出料輸送到錐形擠壓機的進料鬥，錐形擠壓機的出料通過出料口送入乾燥裝置的入料鬥。

所述的錐形擠壓機包括錐形螺杆及其殼體、進料鬥、錐形擠壓電機及其減速機；其中，進料鬥的側面上設有物料觀察視鏡，錐形螺杆殼體下面設有排水孔。

所述乾燥裝置的前端模塊上設有用於加入藥物，改變橡膠品性的加藥口。

所述的乾燥模塊為方/圓節形，多節乾燥模塊以積木式連接構成乾燥裝置，它包括模體、電熱體和模體兩端的積木式連接法蘭；其中，在模體中設有縱向貫通的降溫水孔，內側設有電熱體。

所述乾燥裝置的前節模塊上設有入料鬥，入料鬥的側面上設有物料觀察視鏡。

所述乾燥裝置包括與加熱、冷卻和抽真空設備的連接端，其中，乾燥裝置中的加熱件為電熱體，電熱體通過電源接線端與電源連接；冷卻為水冷，乾燥裝置模體中設置有降溫水孔，降溫水孔通過管道和水閥與降溫水泵連接；抽真空通過抽真空排氣口及管道與真空泵連接，其中，在抽真空排氣口上設有真空窺視鏡。

所述螺旋杆包括螺旋軸、螺旋套和落差排氣節，其中，螺旋套由套管和螺旋帶組成，螺旋軸主杆外側為鍵槽，螺旋帶與套管的外側固定連接；螺旋套套於螺旋軸外側，並通過鍵槽與螺旋軸外側連接；每段螺旋套和落差排氣節積木式地套在螺旋軸為一節，多節積木式地套在螺旋軸上構成螺旋杆。

所述落差排氣節為多節取向不同的對稱突輪組成，相鄰的對稱突輪取向不同，中間為鍵槽孔，並通才鍵槽與螺旋軸連接。

以上結構的雙螺旋積木式真空加熱低碳天然橡膠加工系統，由破碎機將凝固成塊狀的天然橡膠加工成小塊/顆粒狀，用錐形擠壓機擠壓排水分，通過積木式雙螺旋的擠壓加熱抽真空乾燥裝置使天然橡膠乾燥，然後用花紋壓片機擠壓成片膠，或切粒機製成顆粒膠來完成整個加工，成品。而且，乾燥裝置的前端模塊上設有用於加入藥物的加藥口，通過添加藥物能改變橡膠的品性，製成各種用途的產品。本系統中無需安裝鍋爐，排放為清水，環保安全。徹底改變原有的天然橡膠加工設備和工藝，主要體現在佔地面積少，實現一機多用，減少勞動力投入，降低成本，清潔生產無汙染，低耗能，簡化工藝，提高產品質量，增加行業經濟效益和社會效益。推動行業技術進步。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是圖1中錐形擠壓機的放大結構示意圖；

圖3是圖1中乾燥裝置的剖視結構放大示意圖；

圖4是圖1乾燥模塊的橫截面放大結構意圖；

圖5是圖1真空泵和放大結構示意圖；

圖6是圖1中螺旋杆的放大結構示意圖；

圖7是圖6中落差排氣節的立體放大結構示意圖；

圖8是圖6中落差排氣節的端面放大結構示意圖；

在圖中，機架1，破碎電機2，破碎變速器3，破碎機4，置料鬥5，輸送帶6，輸送機架7，輸送輥輪8，擠壓電機9，擠壓變速器10，進料鬥11，物料觀察視鏡12，錐形螺杆13，入料鬥14，雙螺旋杆15，乾燥模塊16，加藥口17，真空窺視鏡18，真空泵19，出料模20，輥輪21，成品機22，成品電機23，電熱線管腳24，電熱連線管25，電熱線管26，電箱27，輸出軸28，螺旋杆變速器29，螺旋杆減速器30，螺旋杆電機31，出料口32，排水孔33，抽真空排汽口34，降溫水孔35，電熱體36，落差排氣節37，連接法蘭38，螺栓39，模體40，真空電機41，真空變速器42，連接管43、控制閥44，真空貯罐45，排水管46，沉澱物47，外鍵槽48，螺旋套49，套管50，螺旋帶51，對稱突輪52，內鍵槽53。

具體實施方式

下面結合附圖，對本實用新型作進一步說明。

圖1所示，是本實用新型的結構示意圖，從圖中可知，本實用新型包括破碎機4、輸送機、錐形擠壓機、螺旋杆動力機、積木式雙螺旋乾燥裝置和成品加工機，其中，破碎機4包括破碎電機2、破碎變速器3和置料鬥5，破碎電機2和破碎變速器3為破碎機4提供動力，置料鬥5用於置入凝固成塊狀的天然橡膠；輸送機包括輸送帶6、輸送機架7、和輸送帶滾輪8，其作用是將破碎機4加工成的小塊/顆粒狀天然橡膠輸送到錐形擠壓機的進料鬥11內；錐形擠壓機包括擠壓電機9、擠壓變速器10、進料鬥11、物料觀察視鏡12和錐形螺杆13；螺旋杆動力機包括輸出軸28、螺旋杆變速器29、螺旋杆減速器30和螺旋杆電機31, 動力機通過輸出軸28驅動雙螺旋杆15；雙螺旋積木式乾燥裝置包括入料鬥14、雙螺旋杆15、乾燥模塊16、加藥口17、真空窺視鏡18、真空泵19和出料模20；在乾燥裝置的前節模塊16上設有入料鬥14，入料鬥14的側面上設有物料觀察視鏡12，通過物料觀察視鏡12能看到入料的情況。在乾燥裝置的前端模塊上設有用於加入藥物，改變橡膠品性的加藥口17。該加藥口17通過管道與包括加藥泵的自動計量加藥系統聯接，能實現機上漂白和密煉加藥的功能，還可通過自動計量加藥系統實現溼法添加白碳黑，生產高品質的輪胎專用膠。在乾燥模塊16的下方設有用於通導線的電熱線管腳24、電熱連線管25和電熱線管26，以及控制電源的電箱27。在末端的乾燥模塊16的後面是控制出料大小和花式的出料模20，如出料為橡膠片、顆粒膠和膠條等多種形式的橡膠塊。成品加工機在圖中為花紋壓片機，將從出料模20出來的天然橡膠擠壓成片膠成品，或切粒機製成顆粒膠的成品。系統包括四大塊單機聯合完成天然橡膠的加工，主要工作為：1、將凝固成塊狀的天然橡膠置於置料鬥5內，利用破碎機4將凝固膠塊撕碎加工成小塊/顆粒狀；2、無需安裝鍋爐，利用力學原理通過錐形擠壓機對小塊/顆粒狀的擠壓，實現天然橡膠的去水分乾燥；3、通過積木式雙螺旋的擠壓、抽真空和加熱的方法抽走蒸汽與水分；4、成品膠通過積木雙螺旋推進至出口處後，由花紋壓片機降溫擠壓成片膠，或切粒機製成顆粒膠來完成整個加工工藝。

圖2所示，是圖1中錐形擠壓機的放大結構示意圖，從圖中可知，擠壓電機9、擠壓變速器10和錐形螺杆及其殼體設置在機座上，擠壓電機9和擠壓變速器10通過其動力輸出軸為錐形螺杆13提供動力。破碎機4輸出的小塊/顆粒狀天然橡膠通過輸送機輸到錐形擠壓機的進料鬥11和錐形螺杆殼體內，轉動的錐形螺杆13對進入的小塊/顆粒狀天然橡膠作錐形螺狀擠壓，天然橡膠被擠壓後排出水分後，從出料口32輸出；錐形螺杆殼體下面設有排水孔33，擠壓後排出的水分從排水孔33排出。由進料鬥11側面上的物料觀察視鏡12能看到理料的情況。天然橡膠經錐形擠壓機的錐形螺旋擠壓後排出水分的同時，由於物料由量變和壓縮的過程生產熱能70～80度，並通過熱交換，形成有溫度的壓縮膠塊傳給下一道工序，達到減輕下一工序的耗能。

圖3所示，是圖1中乾燥裝置的剖視結構放大示意圖，由圖中可看到，雙螺旋杆15與多節包括加熱、冷卻和抽真空的乾燥模塊16通過積木式連接，構成將天然橡膠乾燥的乾燥裝置，其中，螺旋杆15由上螺旋杆15-1和下螺旋杆15-2組成，置於多塊乾燥模塊16積木式連接體的中間。在乾燥裝置中部的乾燥模塊16上設有用於抽真空的抽真空排汽口34，該抽真空排汽口34通過管道與真空泵連接，能抽去天然橡膠中的水分和蒸汽，實現乾燥。結合圖4一起來看，是圖1乾燥模塊的橫截面放大結構意圖，很清楚地看到，所述的乾燥模塊16為方/圓節形，在圖中的外形為方形，多節乾燥模塊16以積木式連接構成乾燥裝置，它包括模體40、電熱體36和模體兩端的積木式連接法蘭38。其中，在模體40中設有縱向貫通的降溫水孔35，內側四周設有電熱體36，電熱體35的電源連線通過電熱連線管25接出。相鄰的兩節乾燥模塊16象砌積木那樣，通過積木式連接法蘭38和螺栓39固定連接。同理，在螺旋杆15上也積木式地依序套有多節螺旋套49和落差排氣節37。又結合圖6一起來看，圖6是圖1中螺旋杆的放大結構示意圖，在圖中，螺旋杆包括螺旋軸48、螺旋套49和落差排氣節37，其中，螺旋套49由套管51和螺旋50帶組成，螺旋軸48主杆外側為鍵槽，螺旋帶50與套管51的外側固定連接；螺旋套49套於螺旋軸48的外側，並通過鍵槽與螺旋軸48外側連接；每段螺旋套49和落差排氣37節積木式地套在螺旋軸48上為一節，多節積木式地套在螺旋軸上構成螺旋杆。

所述乾燥裝置還包括與加熱、冷卻和抽真空設備的連接端，其中，乾燥裝置中的加熱件為電熱體36，電熱體36通過電源接線管25與電源連接；冷卻為水冷，乾燥裝置模體40中設置有降溫水孔35，相鄰降溫水孔35中的流向相反，降溫水孔35通過管道和水閥與降溫水泵連接構成水冷卻裝置，水冷卻是在模體40是在模體40超過設定溫度時才啟用，這個設定溫度為110～130度。抽真空通過抽真空排氣口及管道與真空泵連接，其中，在抽真空排氣口上設有真空窺視鏡。為了圖面的清晰和整潔，電源、降溫水泵和真空泵等這些外圍設備沒畫出。

圖5所示，是圖1真空泵和放大結構示意圖，由圖可知，真空泵19包括真空電機41、真空變速器42、連接管43、控制閥44、真空貯罐45和排水管46和真空窺視鏡18，其中，真空電機41和真空變速器42提供抽真空泵的動力，抽真空泵通過管道依序與真空貯罐45、連接管43及其控制閥44和抽真空排汽口34連通，構成抽真空裝置。在連通管上設有用於觀察抽真空情況的真空窺視鏡18。抽真空抽出的水分、蒸汽和雜質落入真空貯罐45中，其中的雜質沉積於底部為沉澱物47。

圖7和圖8所示，分別是圖6中落差排氣節的立體放大和端面放大結構示意圖，從圖中可知，落差排氣節37為多個取向不同的對稱突輪51組成，相鄰的對稱突輪51取向不同，中間為鍵槽孔53，並通才鍵槽與螺旋軸48連接。落差排氣節37的工作原理為：由於相鄰對稱突輪51的取向不同，在圓周上的凹凸落差不同，使兩個突輪有較大空間，並存在著較多的蒸汽和水分；而這個凹凸落差空間正好與抽真空排汽口34相對，在真空泵19的作用下能便捷地抽走其中的蒸汽和水分。同時，各間隔的落差排氣節37還能對較長的螺旋杆15起到支撐和定位的作用。

所述的破碎機4和成品機22均為現有技術產品，在本實用新型的應用中，破碎機4採用廣東湛江偉達機械製造廠的產品，LF250型螺旋天然塊橡膠粉碎機，用於將凝固成塊狀的天然橡膠加工成小塊/顆粒狀；成品機22也採用該廠生產的花紋壓片機，該機是螺旋粉碎機的一種，能將從出料模20和乾燥模塊16排出的橡膠降溫擠壓成片膠；當然，也可使用切粒機製成顆粒膠。

本實用新型的工作原理為：

收集膠乳後凝固後用破碎機4撕碎成小塊狀，通過輸送機輸送到錐形擠壓機的進料鬥11，進料情況通過物料觀察視鏡12觀察，利用力學原理通過錐形擠壓機把膠擠壓產生熱的方法，把70%水分擠出並由排水孔33把廢水排出。通過錐形擠壓機擠壓後成為半熟的膠，半熟的膠進入包括乾燥模塊16的乾燥裝置，並通過入料鬥14上的觀察鏡觀察物料量化進程，然後由雙螺旋杆將料向前推進。並由模體40根據設定的溫度加/減溫。在加溫過程中的物料推進中，如需要漂白，或混煉，溼法添加白碳黑的密煉中需要其他物質時，通過加藥口17根據設定方案，計量泵強化添加藥物。在系統以及加熱推中因物料的熱交換過程會產生大量的蒸汽和水分的排出，為了生產車間的清潔生產通過真空泵抽走乾燥裝置內的蒸汽和廢水，同時通過真空窺視鏡18觀察到各個真空區域的變化情況或是否在真空孔裡冒料阻塞等情況，膠料在雙螺旋杆推進過程中經各個熱區對物料的熱交換，己經把物料水分通過蒸發抽真空等排出，根據客戶需求的產品形狀由出料模20變換擠出俗話說的熟膠，熟膠經成品機22製成片膠，或設定的形狀，就可通過冷卻、計量、打包和入庫。整個工藝不再需要安裝鍋爐消耗然料，該系統從投料到出產品只有兩分鐘，並可任意變換出料口的模頭產出不同形狀的橡膠塊，也可通過物料熱交換中實現加藥漂白生產出純白色的橡膠塊、條、粒。

本實用新型克服了傳統工藝的不足，更體現了理性和人性化，在同樣產量的前提下本加工系統佔地面積節省50%，勞動力僅需傳統工藝的40%，耗能減少60%，產品合格率達到98%，成本投入僅為傳統工藝的40%，無噪音無汙染，廢汽、廢水排放僅傳統工藝的30%，給天然橡膠初加工業帶來了低投入高回報，是我國天然橡膠初加工的一大變革，有明顯的社會效益和經濟效益，推動行業發展有著深遠的歷史意義。

本實用新型的加工系統經雲南柏昇生物科技有限公司中試車間一年多的中試，運行平穩，所生產的產品經國家天然橡膠乳以及橡膠製品質量監督檢驗測試中心檢測，所列檢的項目技術指標均達到或超過SCRWF的質量標準，相當於馬來西亞煙片膠的技術指標。