一种模拟废轮胎胶粉常压连续再生的小试设备及工艺

摘要

本发明公开了一种模拟废轮胎胶粉常压连续再生的小试设备及工艺，包括再生反应器、冷却罐、翻转机构、调温系统、控制系统、机架和搅拌电机；再生反应器包括进料口、机筒、搅拌轴、搅拌叶片、压力表和泄压阀；进料口位于机筒的顶部，通过法兰与机筒连接；搅拌轴从机筒中部水平穿过，搅拌轴与搅拌叶片固定连接，搅拌电机带动搅拌轴及搅拌叶片转动，搅拌轴与机筒之间通过盘根座及石墨盘根密封连接，搅拌轴两端通过轴承转动安装在机架上，搅拌轴一端为齿状结构并与翻转机构连接，另一端连接搅拌电机的链轮。该设备能够模拟废橡胶常压连续再生机，并且方便快捷的进行参数和工艺的小试试验。

说明书

技术领域

本发明涉及废橡胶再生技术领域，具体而言，涉及一种模拟废轮胎胶粉常压连续再生的小试设备及工艺。

背景技术

中国是一个生胶资源相对紧缺的国家，中国每年消耗的天然橡胶80％左右需要进口，橡胶资源已成为国家战略资源。同时中国的废轮胎产生量居世界之首，因此大力发展废轮胎再生橡胶行业可以补充我国的橡胶资源缺口。

常压连续再生技术是近年来重点发展的橡胶再生技术，该技术解决了传统间歇式技术的环保和安全问题，实现了连续化生产。但由于连续式设备结构复杂，机型处理能力较大，运行时需持续进料，因此在调整生产工艺或配方时，过渡阶段会浪费大量物料。为减少浪费，缩短过渡调整时间，需在实验室中先进行小试模拟，根据小试数据确定生产工艺。但是由于连续式设备的加热和物料输送方式比较特殊，胶粉需在密闭隔绝空气条件下骤热骤冷，这是因为胶粉在高温状态下与空气接触会迅速发生氧化降解反应，从而影响物料的性能。因此急需开发一种新的再生工艺与小试设备，能够在消耗少量物料的前提下模拟连续式再生机的热历程，为连续再生设备提供配方与工艺调整依据。目前实验室内常用的间歇式小试设备例如小型反应釜、密炼机、转矩流变仪等无法实现此功能。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种模拟废轮胎胶粉常压连续再生的小试设备及工艺，该设备能够模拟废橡胶常压连续再生机，并且方便快捷的进行配方和工艺的小试试验。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种模拟废轮胎胶粉常压连续再生的小试设备，包括再生反应器、冷却罐、翻转机构、调温系统、控制系统、机架和搅拌电机；

再生反应器包括进料口、机筒、搅拌轴、搅拌叶片、压力表和泄压阀；进料口位于机筒的顶部，通过法兰与机筒连接；搅拌轴从机筒中部水平穿过，搅拌轴与搅拌叶片固定连接，搅拌电机带动搅拌轴及搅拌叶片转动，搅拌轴与机筒之间通过盘根座及石墨盘根密封连接，搅拌轴两端通过轴承转动安装在机架上，搅拌轴一端为齿状结构并与翻转机构连接，另一端连接搅拌电机的链轮；

所述冷却罐与再生反应器结构相同，且无压力表和泄压阀；

再生反应器翻转后，进料口与冷却罐的进料口连接；

调温系统包括加热器和测温元件；控制系统与搅拌电机、调温系统电连接。

优选地，所述进料口设有可拆卸的加料盖。

优选地，机筒外壁设有导热油夹套。

优选地，机筒设计为U型。

优选地，搅拌叶片镶有柔性刮擦叶片，搅拌叶片与机筒的筒壁接触。

优选地，冷却罐的机筒外壁设有冷却水夹套，夹套上设有进水口和出水口。

优选地，翻转机构包括翻转把手和螺纹杆，螺纹杆与搅拌轴的齿状结构连接。

优选地，加热器安装于再生反应器底部，测温元件分别安装于再生反应器和冷却罐内部。

一种利用如上述的小试设备模拟废轮胎胶粉常压连续再生的工艺，将经过预混的废轮胎胶粉从再生反应器上端进料口加入到已经预热至反应温度的再生反应器中，加入废轮胎胶粉后关闭进料口，废轮胎胶粉在密闭的再生反应器内进行再生反应，反应过程中持续对其进行搅拌，保证反应的均匀性；反应完成后转动翻转机构的翻转把手，将再生反应器旋转180°，进料口向下，再将再生反应器与冷却罐连接，打开进料口使废轮胎胶粉落入冷却罐内，然后将再生反应器再次旋转180°至初始状态，同时封闭冷却罐的进料口，冷却罐外壁通有循环水，废轮胎胶粉在搅拌叶片的搅拌下迅速冷却，待废轮胎胶粉冷却至50℃以下时，转动冷却罐相连的翻转把手，将冷却罐旋转180°，从冷却罐下方排出再生胶粉。

优选地，所述的再生反应器添加废轮胎胶粉量为3-5kg，机筒填充率保持在40-70％之间。

本发明的有益效果如下：

1.本申请的小试设备完全模拟废轮胎胶粉在连续式再生机中的反应热历程，并且实现全过程密闭隔绝空气，不仅保证物料不被氧化，还能够保护试验人员的操作安全。

2.本申请的小试设备可以为废轮胎胶粉在连续式再生机中的生产配方改进和工艺优化提供有效工具，降低了物料的消耗，提高了效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的再生反应器翻转后整体结构示意图；

图3为本发明的再生反应器结构示意图；

图4为本发明的翻转机构结构示意图；

图5为本发明的整体机构侧视图。

图中：1-再生反应器，2-冷却罐，3-机架，4-翻转机构，5-控制系统,6-链轮，7-搅拌电机，8-进料口，9-卡式快装结构，10-泄压阀，11-压力表，12-机筒，13-导热油夹套，14-搅拌轴，15-搅拌叶片，16-测温元件，17-加热器，18-翻转把手，19-螺纹杆。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例一：

如图1和图5所示，一种模拟废轮胎胶粉常压连续再生的小试设备，该设备包括再生反应器1、冷却罐2、翻转机构4、调温系统、控制系统5、机架3和搅拌电机7。

如图3所示，再生反应器1包括进料口8、机筒12、搅拌轴14、搅拌叶片15、压力表11和泄压阀10；进料口8位于机筒12的顶部，通过法兰与机筒12连接，进料口8设有可拆卸的加料盖；搅拌轴14从机筒12中部水平穿过，搅拌轴14与搅拌叶片15固定连接，搅拌电机7带动搅拌轴14及搅拌叶片15转动，搅拌轴14与机筒12之间通过盘根座及石墨盘根密封连接，石墨盘根填充在机筒12与盘根座之间，盘根座套装于搅拌轴14及机筒12之间，搅拌轴14两端通过轴承转动安装在机架3上，另外，搅拌轴14一端为齿状结构并与翻转机构4连接，另一端连接搅拌电机7的链轮6。机筒12设计为U型，机筒采用304不锈钢材质，贴合搅拌叶片15的运动轨迹，提高搅拌叶片15的搅拌效率，避免机筒12底部出现死角产生胶料粘结。机筒12外壁设有导热油夹套13，用于加热再生反应器1。

搅拌叶片15镶有柔性刮擦叶片，搅拌叶片与机筒12的筒壁接触，避免物料附着筒壁发生结焦炭化。

再生反应器1安装有压力表11和泄压阀10，可保证再生反应器1内保持稳定常压状态。

冷却罐2结构与再生反应器1结构基本相同，不同的是冷却罐2无压力表11和泄压阀10，U型机筒外壁设有冷却水夹套，夹套上设有进水口和出水口，无导热油夹套，通过冷却水夹套中的流水对冷却罐2进行冷却。

如图2所示，再生反应器1翻转后，进料口8与冷却罐2的进料口通过卡式快装结构9连接。

如图4所示，翻转机构4包括翻转把手18和螺纹杆19，螺纹杆19与搅拌轴14的齿状结构连接，通过旋转翻转把手18带动螺纹杆19转动，进而带动搅拌轴的齿状结构旋转，实现再生反应器1或冷却罐2的翻转。再生反应器1和冷却罐2都带有翻转机构，可实现两个罐体分别以搅拌轴14为中心旋转。

搅拌电机7通过链轮6带动再生反应器1和冷却罐2同时进行搅拌。

调温系统包括加热器17和测温元件16，加热器17安装于再生反应器1底部，测温元件16分别安装于再生反应器1和冷却罐2内部，用于监测再生反应器1和冷却罐2内部温度，并将温度信息反馈至控制系统5，进一步实现对罐体温度的调控。

控制系统5与搅拌电机7、调温系统电连接。

利用上述的小试设备进行废轮胎胶粉的小试再生工艺，该工艺为间歇式再生工艺，可模拟连续式再生设备的热历程。将一定量的经过预混的废轮胎胶粉从再生反应器1上端进料口8加入到已经预热至反应温度的再生反应器1中，加入物料后关闭进料口8，废轮胎胶粉在密闭的再生反应器1内进行再生反应，反应过程中持续对物料进行搅拌，保证物料反应的均匀性。反应完成后转动翻转机构4的的翻转把手18，将再生反应器1旋转180°，进料口8向下，再将再生反应器1与冷却罐2连接，打开进料口8使再生物料落入冷却罐2内，然后将再生反应器1再次旋转180°至初始状态，同时封闭冷却罐2的进料口8，冷却罐2外壁通有循环水，再生物料在搅拌叶片15的搅拌下迅速冷却，待再生物料冷却至50℃以下时，转动冷却罐2相连的翻转把手18，将冷却罐2旋转180°，将再生胶粉从下方排出，反应结束，后续对再生胶粉进行物性检测，为配方和工艺调整提供依据。

预混过程通过其他高速混合设备将废轮胎胶粉与再生助剂按一定配比充分混合。再生反应器添加物料量为3-5kg，机筒填充率保持在40-70％之间。

该工艺可实现胶粉从常温环境迅速进入高温密闭环境开始反应，此过程与连续式再生设备的升温过程完全一致。反应器与连续式再生设备采用同样的外壁加热方式，物料在搅拌装置作用下可实现均匀受热。通过翻转机构，可实现物料反应结束后在相对密闭的环境下迅速进入冷却罐内快速降温，避免物料接触空气发生氧化反应。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。