一种橡胶低温粉碎的系统及方法

摘要

本发明涉及低温粉碎设备领域，尤其涉及一种橡胶低温粉碎的系统及方法，包括处理组件、载冷剂循环管道和制冷组件；所述处理组件中包括一级处理室、二级处理室和三级处理室；所述制冷组件包括循环管、回热式换热器、冷剂压缩机、冷却器和节流阀；所述制冷组件中，通过循环管将回热式换热器、冷剂压缩机、冷却器和节流阀串联，所述循环管内灌装有载冷剂；采用本发明，利用循环管配合换热管道，实现了循环换热系统，优化处理室的布局设计，充分发挥冷能性能，分级冷却处理室，对应不同阶段橡胶处理需求，提高了橡胶处理粉碎的生产效率；利用冷剂压缩机和节流阀，循环获得冷能，保证系统持续长期运行，无需外接冷源，整体双循环制冷的高效运行。

说明书

技术领域

本发明涉及低温粉碎设备领域，尤其涉及一种橡胶低温粉碎的系统及方法。

背景技术

现在成熟的低温粉碎技术有液氮冷冻粉碎法，基本方法是线在常温下进行橡胶的粗碎，然后对粗碎后的橡胶用液氮冷冻使得橡胶脆化，再将脆化后的橡胶进行粉碎。此方法对液氮的消耗较高，因此橡胶粉碎的成本会比较高。液氮温度达到-196℃，实际上橡胶在0℃时弹性已经大幅度下降，橡胶达到-70℃时已经完全脆化；然而使用液氮冷冻粉碎法对橡胶进行冷冻粉碎，不能对冷能进行充分的利用，对冷能的浪费严重，制造成本比较高。

我国研究人员研究出空气膨胀制冷粉碎技术，该技术也是采用常温粗碎，低温粉碎的常温与低温并用的粉碎方法，但是改技术的冷能的来源与液氮冷冻粉碎法不同。该技术的核心是空气先被压缩到一定的压力，再用涡轮汽化膨胀，生产出-120℃的低温空气为橡胶进行提供冷能，之后对冷空气再进行循环利用，避免冷能的浪费。

但是该技术相对液氮冷冻粉碎法耗能较低，相对的能耗较低，可以对冷能进行充分利用。但由于粗碎采用的是常温粗碎，由于常温下橡胶的韧性能大，因此能耗相对低温较大。

发明内容

本发明目的是在于提供一种充分利用冷能循环，低温脆化橡胶，换热制冷效率高的系统。

一种橡胶低温粉碎的系统，包括处理组件、载冷剂循环管道和制冷组件；

所述处理组件中包括一级处理室、二级处理室和三级处理室；所述制冷组件包括循环管、回热式换热器、冷剂压缩机、冷却器和节流阀；

所述载冷剂循环管道内设置有冷却用载冷剂，所述载冷剂循环管道连通接入回热式换热器，并且所述载冷剂循环管道一次流经第三处理室、第二处理室(2)和第一处理室；

所述制冷组件中，通过循环管将回热式换热器、冷剂压缩机、冷却器和节流阀串联，所述循环管内灌装有载冷剂。

进一步的，所述一级处理室中包括一级冷却室和粗碎粉碎机所述一级冷却室的低温环境维持在-5℃～-15℃。

进一步的，所述二级处理室中包括二级冷却室和颗粒粉碎机；所述二级冷却室的低温环境维持在-55℃～-65℃。

进一步的，所述三级处理室中包括三级冷却室和粉末粉碎机；所述三级冷却室的低温环境维持在-95℃～105℃。

一种橡胶低温粉碎的方法，包括如以下步骤：

S1、开启制冷组件，载冷剂循环管道和循环管开启，正常运转；

S2、上述S1中载冷剂循环管道携带载冷剂，依次通过三级处理室、二级处理室和一级处理室；对处理组件进行低温环境准备；

S3、待碎料橡胶进入一级处理室，初步粗碎；

S4、将S3中物料转运至二级处理室，进一步冷却细碎，得到橡胶颗粒；

S5、将S4中橡胶颗粒转运至三级处理室，进行超低温冷却，彻底脆话，粉碎研磨，得到橡胶粉末。

本发明的有益效果是：

本发明具体实施过程中，分为三个子系统，橡胶处理系统中，橡胶进入一级处理室，通过一级冷却室进行初步冷却至-10℃，使其初步脆化，然后传输到粗碎粉碎机，开始初步粗碎，产出碎块；再传输到二级处理室，进入二级冷却室进行二级冷却至-60℃，随后传输到颗粒粉碎机，产出橡胶碎颗粒；最后进入三级处理室，通过三级冷却室进行彻底脆化，冷却至-100℃，之后进入三级粉碎机，进行粉碎，产出粉末，最终得到成品粉末；

在处理过程种，换热系统中，由换热管道中的载冷剂通过回热式换热器获得冷量，使其温度达到-110℃，经过三级处理室进行冷却，使其温度达到-100℃，使得橡胶彻底脆化；再经过二级处理室对其进行冷却，使其温度降低到-60℃，使得橡胶脆化；最后经过一级处理室1，使其温度降低到-10℃，使得橡胶初步脆化；最后载冷剂再次进入回热式换热器，与混合冷剂进行热交换，使载冷剂获得冷量，进行再一次循环；优先让载冷剂先流经三级处理室，可以更好利用冷量；

制冷系统中，循环管中的混合冷剂通过冷剂压缩机压缩，体积减小温度升高；再经过冷却器对混合冷剂进行冷却；之后经过回热式换热器对混合冷剂进一步冷却；通过回热式换热器的混合冷剂温度进一步降低，温度降低后的混合冷剂通过节流阀，混合冷剂体积增大，温度降低到-160℃左右，再经过回热式换热器进行对载冷剂循环管道中的载冷剂进行冷却；

采用本发明，利用循环管配合换热管道，实现了混合冷剂和载冷剂的双制冷剂的循环换热系统，优化处理室的布局设计，保证换热效率可以合理利用，充分发挥冷能性能，分级冷却处理室，对应不同阶段橡胶处理需求，提高了橡胶处理粉碎的生产效率；利用冷剂压缩机和节流阀，循环获得冷能，保证系统持续长期运行，无需外接冷源，整体系统保证了双循环制冷的高效运行。

附图说明

图1是本发明的流程结构示意图；

附图标记：1-一级处理室、11-一级冷却室、12-粗碎粉碎机、2- 二级处理室、21-二级冷却室、22-颗粒粉碎机、3-三级处理室、31-三级冷却室、32-粉末粉碎机、4-冷剂压缩机、5-冷却器、6-回热式换热器、7-节流阀、8-载冷剂循环管道、9-循环管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参考图1，一种橡胶低温粉碎的系统，包括处理组件、载冷剂循环管道8和制冷组件；

所述处理组件中包括一级处理室1、二级处理室2和三级处理室 3；所述制冷组件包括循环管9、回热式换热器6、冷剂压缩机4、冷却器5和节流阀7；

所述载冷剂循环管道8内设置有冷却用载冷剂，所述载冷剂循环管道8连通接入回热式换热器6，并且所述载冷剂循环管道8一次流经第三处理室3、第二处理室2和第一处理室；

所述制冷组件中，通过循环管9将回热式换热器6、冷剂压缩机 4、冷却器5和节流阀7串联，所述循环管9内灌装有载冷剂；

进一步的，所述一级处理室1中包括一级冷却室11和粗碎粉碎机12所述一级冷却室11的低温环境维持在-10℃；

进一步的，所述二级处理室2中包括二级冷却室21和颗粒粉碎机22；所述二级冷却室21的低温环境维持在-60℃；

进一步的，所述三级处理室3中包括三级冷却室31和粉末粉碎机32；所述三级冷却室31的低温环境维持在-100℃；

本发明具体实施过程中，分为三个子系统，橡胶处理系统中，橡胶进入一级处理室1，通过一级冷却室11进行初步冷却至-10℃，使其初步脆化，然后传输到粗碎粉碎机12，开始初步粗碎，产出碎块；再传输到二级处理室2，进入二级冷却室21进行二级冷却至-60℃，随后传输到颗粒粉碎机22，产出橡胶碎颗粒；最后进入三级处理室3，通过三级冷却室31进行彻底脆化，冷却至-100℃，之后进入三级粉碎机，进行粉碎，产出粉末，最终得到成品粉末；

在处理过程种，换热系统中，由换热管道8中的载冷剂通过回热式换热器6获得冷量，使其温度达到-110℃，经过三级处理室3进行冷却，使其温度达到-100℃，使得橡胶彻底脆化；再经过二级处理室 2对其进行冷却，使其温度降低到-60℃，使得橡胶脆化；最后经过一级处理室1，使其温度降低到-10℃，使得橡胶初步脆化；最后载冷剂再次进入回热式换热器，与混合冷剂进行热交换，使载冷剂获得冷量，进行再一次循环；优先让载冷剂先流经三级处理室3，可以更好利用冷量；

制冷系统中，循环管9中的混合冷剂通过冷剂压缩机4压缩，体积减小温度升高；再经过冷却器5对混合冷剂进行冷却；之后经过回热式换热器6对混合冷剂进一步冷却；通过回热式换热器6的混合冷剂温度进一步降低，温度降低后的混合冷剂通过节流阀7，混合冷剂体积增大，温度降低到-160℃左右，再经过回热式换热器6进行对载冷剂循环管道8中的载冷剂进行冷却；

采用本发明，利用循环管9配合换热管道8，实现了混合冷剂和载冷剂的双制冷剂的循环换热系统，优化处理室的布局设计，保证换热效率可以合理利用，充分发挥冷能性能，分级冷却处理室，对应不同阶段橡胶处理需求，提高了橡胶处理粉碎的生产效率；利用冷剂压缩机4和节流阀7，循环获得冷能，保证系统持续长期运行，无需外接冷源，整体系统保证了双循环制冷的高效运行。

一种橡胶低温粉碎的方法，其特征在于，包括如以下步骤：

S1、开启制冷组件，载冷剂循环管道8和循环管9开启，正常运转；

S2、上述S1中载冷剂循环管道8携带载冷剂，依次通过三级处理室3、二级处理室2和一级处理室1；对处理组件进行低温环境准备；

S3、待碎料橡胶进入一级处理室1，初步粗碎；

S4、将S3中物料转运至二级处理室2，进一步冷却细碎，得到橡胶颗粒；

S5、将S4中橡胶颗粒转运至三级处理室3，进行超低温冷却，彻底脆话，粉碎研磨，得到橡胶粉末。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神所定义的范围。