[发明专利]从聚合物材料生产粉末的设备

说明书

本发明涉及聚合物材料处理领域，特别是，涉及从高强度聚合物材料的废品再生产粉末的设备。该设备可在聚合物和以橡胶为基本物质的产品的废品处理中使用，这些产品含有金属线、金属网和高强度纤维、织物等，例如，在回收利用汽车和飞机轮胎时，将金属和合成线从橡胶中进行分离。

已知有一种设备可用聚合物材料生产粉末，特别是从橡胶产品的废品中生产粉末，该设备包括一个圆柱体，圆柱体内部有用来挤压和磨削的连续的同轴空室，一个加载装置，一个加热装置和一个磨削装置，包括第一和第二磨削件，这两个磨削件可以相对转动，他们中间有一个利用摩擦力磨削的间隙(日本专利05337943，B 29 B 17/00类，优先权1992年6月11日)。

然而，这种已知设备在生产率方面并不突出，由于使用摩擦表面进行磨削，因而大大降低了其生产率。该设备实际上不可能对由金属线和高强度纤维加强的聚合物进行处理，因为金属片将阻塞狭缝，即磨削间隙。更近一步，由于必须使用微波装置对橡胶废品进行加热，使得该设备乃至整个技术流程更为复杂。

一种已知的从聚合物中生产粉末的设备，该设备包括一个具有加料和出料口的圆柱缸体。该缸体压缩区内装有一个压缩螺杆，螺杆表面上有螺旋槽。外形为回转体且可以转动的转子，相对缸体内壁形成一个环形间隙，间隙与压缩螺杆同轴，置于磨削区内。在压缩螺杆的表面上加工有一个环形孔，孔的浅处有1～8毫米的深度，其端部与转子毗邻和/或位于转子表面之上而端部与压缩螺杆毗邻。在磨削区，该设备还设置有转子和/或缸体冷却装置(俄罗斯专利205701，B 29 B17/00类，优先权-1994年2月7日，1996年3月27日公布)。

然而，当以金属线和纤维加强的高强度聚合物材料块加入已知设备中，被施加压力并加热后，材料直到到达进入缸体和转子之间的环形间隙的时候，仍然保持完整，所以在操作过程中，这种设备没有完成材料进入环形间隙前的初步破碎，这使得高强度聚合物材料及其碎块在环形间隙中的运动极其困难。因此，尽管已知设备可以处理金属线重量含量为3～6％的橡胶制品，但这是在不合理的高能源消耗的情况下达到的(每吨橡胶多于1000千瓦时)。甚至在这样大的能源消耗的情况下，所生产的粉末的质量也是相对较低的：其中尺寸为2～5毫米、具有特殊小面的大颗粒的含量很高。这些粉末的再利用范围很有限。更进一步，从合成线和金属线中分离橡胶的程度不是很高，重量比仅为90～92％，在有些情况下将下降到80％，这是在该设备的能源消耗在每吨少于500～1000千瓦时的情况下出现的结果，这种情况下不能在材料上产生足够高的剪切应力。更进一步，已知设备不能在磨削过程中的每一步通过冷却磨削区转子和/或缸体，给被加工材料提供足够有效的冷却。这使得处理过程相对温度不稳定：磨削室内的温度变化量为10～20℃。结果是20～30％重量的被处理橡胶为条状，其尺寸太大，或者为大颗粒，这些最终都不能被磨碎。这样，当要求生产细粉末时，该设备的生产率将降低，而能源损耗则将上升。

本发明的目的是开发一种高生产率设备，用来生产高强度聚合物粉末，原料为加强聚合物，包括以橡胶为基本物质的产品。该设备可以降低能源消耗并提高从金属线中将聚合物进行分离的程度。

本目的通过制造一种能够用聚合物材料生产粉末的设备来实现。设备包括一个具有加料和出料口的缸体，缸体内有一个压缩螺杆，螺杆表面有螺旋槽；其中还包括一个转子，转子外形为回转体，安装后可以转动，它与压缩螺杆同轴安装，位于压缩区内。其中该设备还提供冷却装置，对磨削区转子和/或缸体进行冷却。根据本发明，在缸体压缩区的内壁上加工有一个环形凹槽，形成一个环形前室，以便在环形凹槽表面和转子的一个侧面之间对材料进行初步破碎；进一步，该设备附加提供一个磨削加工装置，位于转子靠近出料口一侧的侧面上和/或在缸体磨削区靠近出料口一侧的内壁上，其外形为环形凸起。磨削加工装置安装后相对环形凹槽的每一内表面或转子的侧表面形成一个环形狭缝通道，或者在环形之间分别形成一个环形狭缝通道。该设备另外设置有在压缩区对压缩螺杆和/或缸体进行冷却的装置。

特别是，压缩螺杆、转子和环形狭缝通道的长度比例可为1∶(0.3～15)∶(0.03～0.3)。

环形狭缝通道的长度理解为表示沿转子轴线方向的直线长度。

特别是，在该设备中，环形狭缝通道与进行初步破碎的环形前室的宽度之比可为1∶(1.2～1.5)，而环形狭缝通道的宽度与长度之比可为(0.01～0.3)∶1。

在该设备中，进行初步破碎的环形前室的长度可不小于转子长度的20％。