CN105381845A - 一种用于玻璃钢复合材料或橡胶材料粉碎的粉碎设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于玻璃钢复合材料或橡胶材料粉碎的粉碎设备，包括箱体，在所述箱体内沿物料输送方向依次包括进料腔、粉碎腔和出料腔，其中所述粉碎腔内转接有切割刀，所述进料腔内设有用于输送物料的传动带，所述传动带的输出端通过衔接板过渡至切割刀的外缘，在进料腔内通过弹性支架滑动安装有处在传送带上方的压料轮，传送带和压料轮之间为衔接进料腔和粉碎腔的物料通道。本发明以高速电机带动金刚石开切片组合的粉碎切割机构，对条状、小块状的玻璃钢复合材料或橡胶材料进行一次性粉碎，可控制粉体的粉碎粒径d₅₀在20—30微米左右。解决行业内回收料难精细粉碎的技术难点，对玻璃钢复合材料及部分橡胶材料的回收再生利用创造有利条件。

Description

一种用于玻璃钢复合材料或橡胶材料粉碎的粉碎设备

技术领域

本发明涉及加工设备领域以及环保领域,尤其涉及一种用于玻璃钢复合材料或橡胶材料粉碎的粉碎设备。

背景技术

玻璃钢复合材料是一种由玻璃纤维或碳纤维等增强材料增强的塑料，因其强度高，韧性好、耐腐、抗压，在工业和民用场合都使用广泛，甚至可以用作高压气瓶等压力容器。一般，玻璃钢材料的室内使用设计年限是20--30年，而室外的使用设计年限只有10--20年，实际使用还要小于设计年限。我国使用玻璃钢历史已有五十多年，大量的退役玻璃钢材料以及玻璃钢生产冗余料等材料的利用和处理，将是今后环保、资源利用的重大课题。

一直以来玻璃钢复合材料和橡胶材料的粉碎难度大，成为行业难题。一般需要冷冻粉碎或多级粉碎，不仅工艺复杂，并且效率不高、能耗大。至今为止国内市场上尚无玻璃钢复合材料或橡胶材料的专用粉碎设备。而我们国家每年退役的玻璃钢复合材料及废旧橡胶轮胎等材料有几十万吨，大量的此类废弃物，因无法高效粉碎而不能进行有效的环保处理或利用，造成巨大的环境污染和资源浪费。

公开号为CN101695710A的中国专利文献公开的技术是通过将废旧玻璃钢切成1.5cm—10cm的块状后，再置于有机溶剂中溶胀，脱除有机溶剂后，在粉碎机中用常规粉碎工艺粉碎，得到10—200目的玻璃钢粉体。该方法虽然降低了玻璃钢粉碎对设备的要求，但在实施过程中工艺复杂，不仅成本过高，且存在一定安全隐患。

公开号为CN103786352A的中国专利文献公开了一种将回收的连续纤维增强热塑性复合材料进行切割处理，洗涤；干燥；粉碎；将纤维增强树脂预浸料或纤维织物通过多个金属辊筒进行辊压；将粉碎料放置与辊压后的预浸料或纤维织物上，在其表面放置一层预浸料或纤维织物；通过牵引将粉碎料与预浸料或织物加热，辊压压平；经冷却卷曲切割。该方法虽对纤维增强复合材料废弃物进行了在加工，但只适用于热塑性复合材料，对热固性复合材料无能为力。

公开号为CN2557226Y的中国专利文献公开了一种玻璃钢粗碎机，其能解决的技术问题是通过该机将玻璃钢下脚料切割成较粗的碎条，以便进一步细粉碎，实现玻璃钢下脚料的废物利用。构成包括机架、切割箱、送料和切割机构，其中切割箱位于机架上，送料机构包括送料电机、摩擦滚轮，两摩擦滚轮安置在切割箱内，轮面之间留有进料间隙，其中一摩擦滚轮与送料电机传动连接，切割机构包括切割电机、旋转刀和固定刀，旋转刀位于摩擦滚轮一侧，刀刃顶面与刀刃旋转圆切线之间形成让刀夹角α，固定刀刃部紧临旋转刀旋转圆及进料间隙。但玻璃钢材料的粉碎难点在于很难高效率精细化粉碎，和高厚度退役玻璃钢材料的粉碎，特别是粉碎到粒径d₅₀50微米以下至今未见报道，所以该实用新型只解决了玻璃钢下脚料回收利用中的粗切问题，与现实的社会需求差距较远。

《纤维复合材料》2014年4期，《玻璃钢废料循环利用方式的探索--玻璃钢撕碎机的研制》的论文中，将玻璃钢废料的破碎，由锤式粉碎机改为玻璃钢撕碎机，顺应了玻璃钢材质的破坏机理，由冲击破碎变为撕碎避开了玻璃钢韧性大、强度高的特点，其层间剥离强度低的弱点得以充分利用。该文从理论与实践对撕碎机的破碎机理进行了较为详尽的描述，与锤式粉碎机破碎玻璃钢废料相比，其破碎效率提高了30倍，功耗少、产量大，其产物可作为玻璃钢生产的原料，为玻璃钢废料的工业化回收、循环利用探索出一条新的途径。但此工艺粉碎的玻璃钢粉体材料和传统工艺粉碎的玻璃钢粉体材料一样，粉体玻璃纤维较粗较长，使其再生利用受到相应限制。

发明内容

本发明提供一种粉碎玻璃钢复合材料或橡胶材料的粉碎设备，能将条状、小块状的玻璃钢复合材料或橡胶材料进行一次性粉碎且达到较小粉碎粒径。本发明可解决行业内玻璃钢复合材料或橡胶材料难精细粉碎的技术难点，对玻璃钢复合材料及部分橡胶材料的回收再生利用创造有利条件。

一种用于玻璃钢复合材料或橡胶材料粉碎的粉碎设备，包括箱体，在所述箱体内沿物料输送方向依次包括进料腔、粉碎腔和出料腔，其中所述粉碎腔内转接有切割刀，其特征在于，所述进料腔内设有用于输送物料的传动带，所述传动带的输出端通过衔接板过渡至切割刀的外缘，在进料腔内通过弹性支架滑动安装有处在传送带上方的压料轮，传送带和压料轮之间为衔接进料腔和粉碎腔的物料通道。

本发明中采用传送带和压料轮相互配合的方式进行强制进料，另外物料状态变化时，压料轮可以上下运动并通过弹性支架进行补偿和复位，以保证物料受力均衡，设备工作平稳，粉碎物指标也相对稳定。

本发明粉碎设备可用于回收、再生各种复合材料冗余料和退役材料，对复合材料的环保利用及开发创造有利条件，特别是实验室机型，适合科研机构对少量粉体材料的研究需求。

所述弹性支架包括：

滑动穿设在所述箱体上的支撑座，所述压料轮安装在该支撑座上；

抵压在箱体与支撑座之间的复位弹簧。

物料状态变化时，压料轮会上下震动，而所述复位弹簧恰可补偿和缓冲压料轮的震动，也可以始终保持压料轮对物料的压紧力。

为了限定压料轮以及支撑座的运动，做为优选，所述箱体内设有导向部件，所述支撑座与导向件滑动配合。所述导向件可以为导向槽或导向杆等形式。

作为优选压料轮的外周带有防滑纹。以保证进料效果，防滑纹可以是轴向布置的凸凹纹理或其他形式。

所述传动带包括至少两个辊子、绕置在各辊子上的带体，压料轮与带体的间隙在6mm--80mm变化；带体可采用橡胶皮带。在箱体外安装有驱动辊子的送料电机。

为了进一步控制粉碎粒径，所述衔接板一侧与传动带搭接，另一侧与切割刀外缘的间隙小于2mm。

物料经传动带传送后，经由该衔接板喂入切割刀进行粉碎，因此衔接板与切割刀外缘的间隙比较重要，为了达到间隙可控，做为优选，所述衔接板可移动的安装在进料腔内。

作为一种实现方式，衔接板侧缘与进料腔内壁滑动配合，在衔接板与进料腔内壁之间设有定位螺栓。使用时将衔接板调整到适当位置后，锁紧定位螺栓即可。

作为另一种实现方式，进料腔内设有移动座，所述衔接板以及传动带安装在该移动座上，在移动座与进料腔内壁之间设有定位部件。使用时同理，将移动座以及衔接板、传动带整体调整到适当位置后，锁紧定位部件即可。作为进一步的优选，所述衔接板朝切割刀的延伸方向与切割刀切向夹角为30～60度。以兼顾进料速度和粉碎效果。

作为进一步的优选，所述衔接板邻近切割刀的部位处在切割刀侧下方。

为便于输送粉碎后的粉体，作为优选，所述出料腔为蜗式结构，出料腔远离切割刀一侧的底面或侧下方为与除尘装置相对接的出料口。

除尘装置可以采用除尘袋等形式，用以收集粉体。

所述蜗式结构的纵截面包括：

下底，自衔接板与切割刀的配合部位沿下凹的弧线延伸至出料口；

顶壁，自切割刀背向衔接板一侧沿上凸的弧线延伸至出料口。

蜗式结构是根据切割刀高速旋转产生的风能来输送粉体，能有效将粉体直接输送到除尘装置包装储存。

为了获得较小粒径的粉体，尤其是本发明可控制粉体的粉碎粒径d₅₀在20—30微米左右，作为优选，所述切割刀包括沿轴向间隔布置的多个切片，在箱体外匹配有驱动切割刀的切割电机。

所述多个切片中至少包括金刚石波纹切片、金刚石加厚开槽切片、V型金刚石开槽切片中一种或多种。

一般玻璃钢粉碎设备很难粉碎加厚玻璃钢材料，比如风电叶片材料，其叶根部分的玻璃钢厚度大于10cm，一般设备根本不能破碎，而本发明切割刀没有转刀、定刀之分，只要能跟切割刀接触，就能将材料削切粉碎。衔接板可以减小间隙，防止进料中的细小的颗粒状预粉材料漏过，而造成细料不能有效粉碎。

本发明是通过金刚石切片刀头上的金刚石颗粒来削切复合材料，实际上是一种“磨”的过程。这些金刚石颗粒使用金属包裹在刀头上，粒径非常小，一般只有80—30目(180—500um)之间，每一颗金刚石颗粒就相当于一个削切刀口，因为裸露刀口极小，因而削切出的复合材料粒子更小。同时采用合金金刚石烧结体的刀头硬度远远大于复合材料，因而整个粉碎过程，对刀具的磨损极小。

本发明的粉碎切割机构是由多种类型的金刚石切割刀具组合而成的削切机构，可以根据所需切割料的特点或切割后粉体的要求来调整切割刀具的组成：

为提高整个设备削切效率时，将增大切割刀具刀头中金刚石颗粒的粒径，同时采用多片V型金刚石开槽切片叠加组合，加大每片V型金刚石开槽切片之间的间隙，增加复合材料与削切刀具的接触面积。

为减小切割粉体的粒径，将采用较小金刚石颗粒的加厚金刚石开槽锯片进行粉碎切割，调小每张加厚金刚石开槽锯片之间的间距，所得的粉碎切割机构能粉碎出细颗粒粉体。

为加宽材料粉碎后粉体的粒径分布，则选择细金刚石颗粒的加厚金刚石开槽锯片和粗金刚石颗粒的金刚石波纹锯片组合等等。

切片外径尺寸规格的选择是必须和切割电机相配。

直径增加，则加大了预粉碎材料切割机构接触面积，增大切割速度；同时切片复合宽度(各切片自身厚度以及所有切片间隙的总和)也是由电机的功率和散热效果决定的。

一般小功率电机(2.5—3kw)选择115mm左右外径，50—70mm厚度(切片复合宽度)，大功率(7.5—15kw)选择外径400mm左右，厚度为150—200mm。

一般规格标注为115*1.2*10*22.23则表示外径为115mm，刀头宽度为1.2mm，刀头厚度为10mm，内径为22.23mm。国内常规金刚石切片规格见下表：

金刚石切片规格表(mm)：

本发明采用金刚石锯片广泛应用于混凝土、耐火材料、石材，陶瓷等硬脆材料的加工，由基体与刀头组成。刀头之所以能起切割的作用是因为其中含有金刚石，金刚石作为目前最硬的物质，它在刀头中摩擦切割被加工对象，而金刚石颗粒则由金属包裹在刀头内部。

本发明是将金刚石厚膜用滚压研磨破坏的方法加工成平均粒度为32～37μm的金刚石晶粒或直接利用高温高压法制得金刚石晶粒，把晶粒粉末堆放到WC-16wt％Co合金上，然后用Ta箔将其隔离，在5.5GPa、1500℃条件下烧结60分钟，制成金刚石烧结体，用此烧结体制成的切片具有很高的耐磨性。

所述切割电机转速为3000-12000r/min。转速的具体选择也根据切片尺寸大小决定，切片直径115mm规格时，优选10000-12000r/min转电机；切割电机启动为促压式电流调节方式；切割电机安装时安装在设备箱体上方，刀口深入到箱体内的粉碎腔，刀口可外翻，通过此方式调整刀口的切片组合或检修。

相邻切片之间的间隙由钢制垫片进行调整，其厚度根据粉碎粒径分布进行选择，垫片包括2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、8mm等多规格。

作为优选，所述多个切片中包括金刚石波纹切片、金刚石加厚开槽切片和V型金刚石开槽切片。

作为进一步的优选，所述多个切片中最外侧的两片采用金刚石加厚开槽切片。

作为进一步的优选，所述多个切片中金刚石加厚开槽切片有三片，沿轴向一次为左侧片、中间片和右侧片，在左侧片和中间片之间布置有金刚石波纹切片和V型金刚石开槽切片，在中间片和右侧片之间也布置有金刚石波纹切片和V型金刚石开槽切片。

为了便于更换或调整切片，作为优选，所述箱体在粉碎腔部位的箱壁为翻盖结构，所述为切割刀以及匹配的电机均安装在该翻盖上。为了防止粉尘外泄，翻盖与箱体其余部位之间的配合处要求密封配合。本发明采用活动刀口设计，随时调节刀口配置；通过切割刀旋转的风能将粉料带出储存，实现连续操作；能通过调整切割刀具的间隙和组合来控制粉碎物料粒径大小；设计强制进料系统，使得预切材料范围宽。

本发明以高速电机带动金刚石切片组合的粉碎切割机构，对条状、小块状的玻璃钢复合材料或橡胶材料进行一次性粉碎，达到粉碎效率高、快速、连续、无粉尘、粉碎粒度细及粒度可调整等优点，可控制粉体的粉碎粒径d₅₀在20—30微米左右。解决行业内玻璃钢复合材料或橡胶材料难精细粉碎的技术难点，对玻璃钢复合材料及部分橡胶材料的回收再生利用创造有利条件。

附图说明

图1本实施例粉碎设备的结构示意图；

图2实验型粉碎设备粉碎粉体120目以下粒径分布图；

图3小型工业型粉碎设备粉碎粉体粒径分布图；

图4大型工业设备粉碎环氧玻璃钢粉体粒径分布图。

具体实施方式

参见图1，各实施例粉碎设备基本结构相同，均包括箱体1，箱体1内沿物料输送方向依次包括进料腔2、粉碎腔14和出料腔3。

进料腔2内设有用于输送物料的传动带7，传动带7包括左右两个辊子、以及绕置在各辊子上的带体(橡胶皮带)。箱体1外部设有驱动该辊子的送料电机(图中省略)。

在进料腔2内通过弹性支架滑动安装有处在传送带7上方的压料轮6，传送带7和压料轮6之间为衔接进料腔2和粉碎腔14的物料通道。

弹性支架包括滑动穿设在箱体1上的支撑座10(杆状)，压料轮6安装在该支撑座10底部；在箱体1与支撑座10之间抵接有复位弹簧9。为了限定压料轮6以及支撑座10的运动，箱体1内设有导向套13，支撑座10、复位弹簧9都安装在导向套13内，通过复位弹簧9的作用可以保持压料轮6与带体的间隙在6mm～80mm。

粉碎腔14内转接有切割刀5，箱体1外安装有驱动切割刀5的切割电机(图中省略)，传动带7的输出端通过衔接板8过渡至切割刀5的外缘，衔接板8顶面一侧与传动带7输出端搭接，另一侧与切割刀5外缘的间隙小于2mm。为便于调节，衔接板8侧缘与进料腔内2壁滑动配合，在衔接板8与进料腔内壁2之间设有定位螺栓。粉碎腔14入口上部还设有导料板11，用以辅助物料接触切割刀5的外缘。

粉碎腔14顶部为翻盖结构，切割刀5以及切割电机均安装在翻盖上，便于调整维护切割刀。

出料腔16为蜗式结构，出料腔16远离切割刀5一侧侧下方为与除尘装置(图中省略)相对接的出料口4。

蜗式结构的纵截面包括：

下底15，自衔接板8与切割刀5的配合部位沿下凹的弧线延伸至出料口4；

顶壁16，自切割刀5背向衔接板8一侧沿上凸的弧线延伸至出料口4。

蜗式结构是根据切割刀5高速旋转产生的风能来输送粉体，能有效将粉体直接输送到除尘装置包装储存。

以下各实施例采用图1的粉碎设备，而主要配件规格及来源可见表1。

表1各实施例中主要配件规格及来源

实施例1(实验室机型)

切割刀采用金刚石波纹切片和金刚石加厚开槽切片相互叠加组合，切片间隙由4mm阻隔垫片隔离，切片刀口(是指相邻两张切片外缘刀头部位的间隙)0.5mm--1mm，采用5+4九个切片组成排列宽度70mm左右的切割机构。

九个切片依次对应表1的A-D-A-D-A-D-A-D-A。

使用时将预切料分解成截面宽小于70mm*60mm的块状或条状材料，进行切割，切割后经120目过筛，过网率>85％。过网后粒径分布见图2，切割效率见表2。

实施例2(工业小型机)

切割刀采用金刚石波纹切片和金刚石加厚开槽切片相互叠加组合，切片间隙由6mm阻隔垫片隔离，切片刀口之间的间隙为0.5mm--1mm，5+4九切片组成排列宽度100mm左右的切割机构。

九个切片依次对应表1的B-E-B-E-B-E-B-E-B。

使用时将预切料分解成截面宽小于100mm*60mm的块状或条状材料，进行切割，切割后粒径分布见图3，切割效率见表2。

实施例3(工业大型机)

切割刀采用直径V型金刚石开槽切片和金刚石加厚开槽切片相互叠加组合，切片间隙由6mm阻隔垫片隔离，切片刀口之间的间隙1mm--2mm，5+4九切片组成排列宽度150mm左右的切割机构。

九个切片依次对应表1的C-F-C-F-C-F-C-F-C。

使用时将预切料分解成截面宽小于150mm*60mm的块状或条状材料，进行切割，切割后粒径分布见图4，切割效率见表2。

性能表征

粉碎效率是本发明相应机型粉碎设备连续化生产1小时所得粉体产量，以公斤/小时标示；粉体粒径分布是以风电叶片环氧玻璃钢材料为预粉料，采用本发明不同机型粉碎设备粉碎后的粉体取样，用美国库尔特公司的激光粒度仪(LS-230Coulter)进行测试，测试温度室温，分散流体为乙醇。

表2实验室机型粉碎效率表

本实施例仅用于对本发明作进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的内容作出一些非本质性改性，均属本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种用于玻璃钢复合材料或橡胶材料粉碎的粉碎设备，包括箱体，其特征在于，在所述箱体内沿物料输送方向依次包括进料腔、粉碎腔和出料腔，其中所述粉碎腔内转接有切割刀，其特征在于，所述进料腔内设有用于输送物料的传动带，所述传动带的输出端通过衔接板过渡至切割刀的外缘，在进料腔内通过弹性支架滑动安装有处在传送带上方的压料轮，传送带和压料轮之间为衔接进料腔和粉碎腔的物料通道。

2.如权利要求1所述的用于玻璃钢复合材料或橡胶材料粉碎的粉碎设备，其特征在于，所述弹性支架包括：

滑动穿设在所述箱体上的支撑座，所述压料轮安装在该支撑座上；

抵压在箱体与支撑座之间的复位弹簧。

3.如权利要求1所述的用于玻璃钢复合材料或橡胶材料粉碎的粉碎设备，其特征在于，所述衔接板一侧与传动带搭接，另一侧与切割刀外缘的间隙小于2mm。

4.如权利要求3所述的用于玻璃钢复合材料或橡胶材料粉碎的粉碎设备，其特征在于，所述衔接板可移动的安装在进料腔内。

5.如权利要求4所述的用于玻璃钢复合材料或橡胶材料粉碎的粉碎设备，其特征在于，所述箱体在粉碎腔部位的箱壁为翻盖结构，所述切割刀以及匹配的电机均安装在该翻盖上。

6.如权利要求1所述的用于玻璃钢复合材料或橡胶材料粉碎的粉碎设备，其特征在于，所述衔接板朝切割刀的延伸方向与切割刀切向夹角为30～60度。

7.如权利要求1所述的用于玻璃钢复合材料或橡胶材料粉碎的粉碎设备，其特征在于，所述出料腔为蜗式结构，出料腔远离切割刀一侧的底面或侧下方为与除尘装置相对接的出料口。

8.如权利要求7所述的用于玻璃钢复合材料或橡胶材料粉碎的粉碎设备，其特征在于，所述蜗式结构的纵截面包括：

下底，自衔接板与切割刀的配合部位沿下凹的弧线延伸至出料口；

顶壁，自切割刀背向衔接板一侧沿上凸的弧线延伸至出料口。

9.如权利要求1所述的用于玻璃钢复合材料或橡胶材料粉碎的粉碎设备，其特征在于，所述切割刀包括沿轴向间隔布置的多个切片，在箱体外匹配有驱动切割刀的切割电机，所述多个切片中至少包括金刚石波纹切片、金刚石加厚开槽切片、V型金刚石开槽切片中一种或多种。

10.如权利要求9所述的用于玻璃钢复合材料或橡胶材料粉碎的粉碎设备，其特征在于，所述多个切片中包括金刚石波纹切片、金刚石加厚开槽切片和V型金刚石开槽切片，所述多个切片中最外侧的两片采用金刚石加厚开槽切片。