專(zhuān)利名稱(chēng)：用于橡膠連續(xù)脫硫的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及橡膠與其它交聯(lián)型聚合材料的再生，更具體來(lái)講，涉及對(duì)這類(lèi)材料進(jìn)行脫硫使材料得以回收利用的連續(xù)工藝過(guò)程。
廢舊輪胎的處置已成為日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。廢舊輪胎堆和充滿(mǎn)廢棄輪胎的土地填埋場(chǎng)已成為很普通的景觀。到目前為止，還沒(méi)有令人滿(mǎn)意的方法來(lái)處理這類(lèi)廢物、或回收利用這類(lèi)由天然或合成橡膠制造并加以其它材料強(qiáng)化的輪胎及其它制品。盡管一些輪胎被用作擋土墻或交通用制動(dòng)桶(barrel anchor)或以其它方式被利用，但這些用途的需要量非常有限，因此還沒(méi)有足夠的方法來(lái)消納所有廢棄輪胎。
目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)了各種處理方法，以試圖將輪胎中的橡膠回收成可再利用的形式，但這些嘗試基本上都不成功或受到局限。然而，一種已經(jīng)取得一些成效的工藝是超聲脫硫工藝，它是在一受控過(guò)程中將輪胎和其它制品如膠皮管或皮帶中的熟化橡膠粉碎成顆粒，并進(jìn)行超聲能沖擊。當(dāng)受到超聲能適當(dāng)沖擊時(shí)，硫化橡膠中的碳-硫鍵和硫-硫鍵斷裂，所生成的材料基本上被脫硫并可重新用于制造橡膠產(chǎn)品。
在Isayev等人的美國(guó)專(zhuān)利第5,258,413號(hào)和第5,284,625號(hào)中已詳細(xì)說(shuō)明了利用超聲能對(duì)橡膠進(jìn)行脫硫的裝置和方法。盡管這些裝置和方法基本上是有效的，但它們并未提供以高性?xún)r(jià)比方式連續(xù)處理大量材料的方法。在連續(xù)超聲脫硫工藝的設(shè)計(jì)中所遇到的問(wèn)題之一是如何高效地對(duì)材料進(jìn)行超聲能連續(xù)沖擊從而使材料適當(dāng)脫硫。在上述美國(guó)專(zhuān)利第5,258,413和5,284,625號(hào)中，這是通過(guò)將超聲波揚(yáng)波器沿與材料流動(dòng)的同軸方向定位在擠出機(jī)出口處來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于揚(yáng)波器基本上閉合了材料所流經(jīng)的出口，這就要求所有材料均流經(jīng)超聲波揚(yáng)波器。盡管這種設(shè)計(jì)基本上能有效地使橡膠脫硫，但它限制了可處理材料的數(shù)量，這是由于當(dāng)材料從擠壓機(jī)出口出來(lái)時(shí)，揚(yáng)波器的位置限制了材料的流動(dòng)。
本發(fā)明解決了先有技術(shù)方法和裝置中的難題，并且具有此前尚未認(rèn)識(shí)到的其它優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明提供了一種連續(xù)超聲脫硫工藝，其中超聲波揚(yáng)波器是沿流動(dòng)軸線(xiàn)方向的橫截方向即徑向設(shè)置。這樣，揚(yáng)波器不會(huì)阻礙或限制材料的流動(dòng)，而能夠以高效且高性?xún)r(jià)比的操作方式對(duì)材料進(jìn)行連續(xù)處理。
采用本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案，優(yōu)選為通過(guò)若干條螺旋通道來(lái)輸送材料，這些通道由沖擊主體內(nèi)的螺旋溝槽構(gòu)成，一個(gè)圓柱芯軸在該主體內(nèi)旋轉(zhuǎn)。這些通道構(gòu)成了材料流道，材料在其中受到由發(fā)生器所產(chǎn)生的超聲能的連續(xù)沖擊，該發(fā)生器具有插入通道中的揚(yáng)波器。于是使超聲能基本上沿著流動(dòng)方向的橫截方向?qū)Σ牧线M(jìn)行沖擊，從而對(duì)材料進(jìn)行有效處理。
本發(fā)明還包含位于超聲處理段上游的預(yù)處理段和位于處理段下游的后處理段。預(yù)處理段優(yōu)選地具有在加熱筒中旋轉(zhuǎn)的螺旋送料桿，該段在材料進(jìn)入處理段之前對(duì)材料進(jìn)行加熱加壓。后處理段在封閉的冷卻筒中具有螺旋送料桿，該段對(duì)已處理材料進(jìn)行冷卻而又不使材料暴露于空氣中，或者使氣體或副產(chǎn)物逸出。
本發(fā)明的方法和裝置提供了一種延長(zhǎng)型軸向設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中材料在超聲處理過(guò)程之中和之后始終沿軸線(xiàn)連續(xù)流動(dòng)。這種軸向設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)使得該方法和裝置能夠與其它工藝過(guò)程相結(jié)合，從而使已處理材料在從裝置出來(lái)后可得到進(jìn)一步處理。例如，在本發(fā)明裝置的出口，可對(duì)已處理材料進(jìn)行擠出工藝或其它軸向進(jìn)料的處理工藝。因此本發(fā)明的方法和裝置允許在超聲處理之后對(duì)材料進(jìn)行進(jìn)一步處理。
本發(fā)明的用于對(duì)硫化橡膠或交聯(lián)型聚合材料進(jìn)行脫硫的裝置提供了這些以及其它優(yōu)點(diǎn)，該裝置具有超聲波沖擊段，該段含有主體，構(gòu)成沖擊通道，材料顆料在該通道中流動(dòng)；超聲波發(fā)生器，具有基本上沿通道方向的橫截方向延伸的揚(yáng)波器；該裝置還具有預(yù)處理段，用于將顆粒送向超聲波沖擊通道。
本發(fā)明還構(gòu)想了一種用于硫化橡膠或交聯(lián)型聚合材料脫硫的方法，包含下述步驟材料顆粒的預(yù)處理和送料，包括對(duì)顆粒進(jìn)行加熱；將顆粒送入加壓的沖擊通道；在沖擊通道中對(duì)顆粒進(jìn)行超聲能沖擊，超聲波沿通道方向的橫截方向傳播，通過(guò)材料中化學(xué)鍵的斷裂來(lái)實(shí)現(xiàn)脫硫。
圖1是用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的本發(fā)明裝置的側(cè)視剖視圖；圖2是圖1所示裝置中預(yù)處理段和超聲波沖擊段的放大比例側(cè)視剖視圖；圖3是圖1所示裝置中后處理段和超聲波沖擊段的放大比例側(cè)視剖視圖；圖4是沿圖3中4-4線(xiàn)所作的后處理段的端視剖視圖；圖5是沿圖3中5-5線(xiàn)所作的超聲波沖擊段的端視剖視圖；圖6是沿圖5中6-6線(xiàn)所作的超聲波沖擊段的側(cè)視剖視圖；圖7是圖5中超聲波沖擊段的端視分解示意圖；圖8是沿圖7中8-8線(xiàn)所作的超聲波沖擊段主體的內(nèi)部平面圖；圖9是圖7中超聲波揚(yáng)波器的側(cè)視半剖示意圖；圖10是與圖9相似的另一種可選超聲波揚(yáng)波器的側(cè)視剖視圖。
下面更具體參照附圖，首先參照?qǐng)D1，圖中示出了本發(fā)明的裝置，其具有一個(gè)脫硫擠出機(jī)組件10，該組件10具有三個(gè)部分預(yù)處理段11，超聲波沖擊段12，以及后處理段13。
預(yù)處理段11具有主體17，在其一端連有細(xì)長(zhǎng)的圓筒18。主體17內(nèi)具有中心孔，孔內(nèi)襯有圓筒形襯套19，襯套內(nèi)即構(gòu)成送料腔20。在主體17的上部成形有一個(gè)徑向開(kāi)口21，通過(guò)該開(kāi)口可將材料送入腔20中。裝料斗22位于開(kāi)口之上，將待處理的量定材料灌進(jìn)裝料斗中。
圓筒18也具有中心孔，構(gòu)成送料腔26。圓筒18通過(guò)適當(dāng)裝置(未示出)連接在主體17的下游端，并且圓筒和襯套19彼此同軸，使得腔體20和26形成連續(xù)的送料腔，螺旋送料桿定位在腔體中。螺旋送料桿27的一端通過(guò)聯(lián)軸節(jié)28與驅(qū)動(dòng)軸29相連。驅(qū)動(dòng)軸29又通過(guò)裝在機(jī)箱31中的驅(qū)動(dòng)輪系(未示出)與輸入軸30相連，機(jī)箱31固定在底座32上。輸入軸30通過(guò)聯(lián)軸節(jié)33與適用電機(jī)35的軸34相連。
本發(fā)明裝置的預(yù)處理段11中的大多數(shù)元件，可用材料送料與擠出工藝中常用的已知元件來(lái)適當(dāng)改裝，因此無(wú)需在此詳細(xì)討論。螺旋送料桿27是材料送料和擠出工藝中常用的典型螺桿，且其下游方向典型為錐形，使得在材料流到下游時(shí)其根徑加大，從而當(dāng)材料被輸送入圓筒18時(shí)增大了材料的壓力。螺旋送料桿27沿其長(zhǎng)度具有典型的螺旋條棱39(圖2)，以幫助輸送材料。圖示中螺旋送料桿27的大部分長(zhǎng)度上只有一條條棱39，不過(guò)也可采用多條條棱。在螺旋送料桿27的下游端具有雙條棱40，以對(duì)輸送到?jīng)_擊段12中的材料平均分布?jí)毫Α?br>
圓筒18周?chē)仄溟L(zhǎng)度間隔地安裝有若干個(gè)加熱器(未示出)，以通過(guò)圓筒將熱量導(dǎo)入正在流經(jīng)圓筒的材料中，在材料到達(dá)超聲波沖擊段12之前將材料加熱到高溫，優(yōu)選地約為300華氏度，從而使超聲脫硫工藝能夠生效。圓筒中還裝有合適的溫度傳感器例如熱電偶44，以測(cè)量由加熱器所產(chǎn)生的熱度，從而可以控制該溫度。此外，在送料腔20和26中，優(yōu)選地在其下游端，還可安裝有合適的壓力傳感器(未示出)，以測(cè)量腔中材料的壓力，以便在將材料導(dǎo)入超聲波沖擊段12之前維持適當(dāng)?shù)膲毫?，使得超聲脫硫工藝可有效完成。圓筒18的長(zhǎng)度由合適的支座45來(lái)支承。
超聲波沖擊段12包含一個(gè)鑄件或殼體49，其通過(guò)螺釘50(圖6)與圓筒18的出口端相連。殼體49優(yōu)選為一個(gè)具有圓柱形中心孔的中空鑄件，該中心孔基本上與圓筒18的送料腔26同軸。殼體49中的中心孔帶有若干條棱51和通道52(見(jiàn)圖7和圖8)，它們呈螺旋形延伸在圓柱孔的內(nèi)表面。圓柱形芯軸53(圖6)在該中心孔中旋轉(zhuǎn)。與帶條棱的螺旋送料桿27不同，芯軸53具有光滑的外表面。位于殼體49中心孔內(nèi)表面的條棱51和螺旋通道52、并連同芯軸53的外表面，共同構(gòu)成材料流經(jīng)超聲波沖擊段12的流道。芯軸53通過(guò)螺紋接頭(未示出)與螺旋送料桿27相連，使得芯軸與螺旋送料桿一同旋轉(zhuǎn)。當(dāng)芯軸53在殼體49的中心孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，芯軸53的旋轉(zhuǎn)與固定條棱51共同導(dǎo)致材料在螺旋通道52中流動(dòng)。受螺旋送料桿27作用所導(dǎo)入殼體49中的材料的壓力會(huì)增強(qiáng)這一流動(dòng)。
與殼體49相連并沿著流動(dòng)軸線(xiàn)的橫截方向即徑向從其上伸出有一個(gè)或多個(gè)超聲波發(fā)生器組件58(圖5)。每個(gè)超聲波發(fā)生器組件58包含一個(gè)換能器59，與波導(dǎo)管或揚(yáng)波器60相連。換能器59優(yōu)選地含有一個(gè)壓電或磁致伸縮元件，其在超聲頻率范圍內(nèi)振動(dòng)，該頻率優(yōu)選約為18至22千赫。每個(gè)揚(yáng)波器60的前端61伸進(jìn)相應(yīng)的孔62中，該孔62沿著相對(duì)于流動(dòng)軸線(xiàn)方向的徑向貫穿殼體49。優(yōu)選的是孔62與揚(yáng)波器60之間為很?chē)?yán)格的公差配合，以有效地封閉該孔。每個(gè)組件58靠裝配法蘭63與殼體49之間的連接來(lái)支承，該連接是通過(guò)裝配密封圈64和夾緊環(huán)65形成的，該夾緊環(huán)通過(guò)螺釘66(圖5和7)與殼體49相連。定位銷(xiāo)67穿過(guò)法蘭63中的孔伸進(jìn)殼體49的相應(yīng)孔中，以使揚(yáng)波器相對(duì)于殼體定位。墊片或隔片68定位在密封圈64和殼體表面之間。揚(yáng)波器60為單件式結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生適當(dāng)振蕩，并且由合適的聲學(xué)材料例如鋁、鎂或鈦合金制成，具有將超聲能向被處理材料傳播的特性。揚(yáng)波器60的長(zhǎng)度當(dāng)然取決于所需要產(chǎn)生的超聲頻率以及該結(jié)構(gòu)所用材料。揚(yáng)波器60上的法蘭在揚(yáng)波器振動(dòng)的節(jié)點(diǎn)之一處從揚(yáng)波器的外圓周徑向向外伸出，以牢固固定揚(yáng)波器，同時(shí)使揚(yáng)波器能夠根據(jù)已知超聲技術(shù)以所需超聲波頻率振動(dòng)。如圖7中具體所示，揚(yáng)波器60的前端61為弧狀，與通道52和芯軸53的內(nèi)表面相配。
由于材料在到達(dá)沖擊段12之前即含熱量，并且在超聲脫硫工藝過(guò)程中又產(chǎn)生熱量，因此揚(yáng)波器60需要內(nèi)部冷卻。例如如圖9所示，揚(yáng)波器60可具有內(nèi)部冷卻通道70，使冷卻液例如水可在揚(yáng)波器中循環(huán)。通道70沿?fù)P波器60的側(cè)邊與孔71相通，可將合適的供水管和排水管(未示出)連接在孔71處?；蛘呷鐖D10所示，揚(yáng)波器60a可具有冷卻通道70a，每條通道由與揚(yáng)波器軸線(xiàn)成夾角的鉆孔構(gòu)成。兩條通道70a的入口處為開(kāi)口71a，可將合適的供水管和排水管連接在該開(kāi)口處。
利用通道70a或70a對(duì)揚(yáng)波器60進(jìn)行冷卻，不僅可防止揚(yáng)波器過(guò)熱，而且對(duì)揚(yáng)波器與揚(yáng)波器安裝在殼體49中所處的孔62之間的公差提供了控制手段。由于揚(yáng)波器60會(huì)受熱膨脹，通過(guò)冷卻揚(yáng)波器可或多或少地將揚(yáng)波器的有效外徑控制在嚴(yán)格的公差內(nèi)。這樣，可控制揚(yáng)波器60和孔62之間的公差達(dá)到非常嚴(yán)格的公差配合。
超聲波發(fā)生器組件58的數(shù)目與殼體中所設(shè)的沖擊通道52的數(shù)目相匹配，使得每條通道中的材料在流經(jīng)通道時(shí)均受到超聲能沖擊。如優(yōu)選實(shí)施例所示，具有兩個(gè)超聲波發(fā)生器組件58和兩條由殼體49中心孔內(nèi)表面上的溝槽所形成的螺旋通道52。采用其它數(shù)目的超聲波發(fā)生器組件和通道也是可行的，例如，可環(huán)繞殼體49的圓周間隔90度地分布四個(gè)超聲波發(fā)生器組件，以及四條對(duì)應(yīng)的通道。
通道的結(jié)構(gòu)以及與通道相聯(lián)的揚(yáng)波器的弧形端面對(duì)于脫硫作業(yè)產(chǎn)生重要影響。如圖9所示，揚(yáng)波器端部61優(yōu)選為大于構(gòu)成通道52(圖8)的溝槽寬度，使得流經(jīng)通道的所有材料均受到超聲能沖擊一段給定時(shí)間。此外，每個(gè)組件58中揚(yáng)波器端面61與芯軸53之間的裝配間隙73(圖5)應(yīng)達(dá)到最小，以使相對(duì)較窄層的材料受到超聲能沖擊。間隙73可以變化，并且通過(guò)采用不同厚度的墊片68來(lái)確定和形成該間隙。對(duì)于適合在20千赫頻率傳播超聲能的鋁合金超聲波揚(yáng)波器來(lái)說(shuō)，揚(yáng)波器長(zhǎng)度為5英寸、直徑為2.25英寸，形成通道52的溝槽應(yīng)不大于2英寸寬和1/4英寸深。揚(yáng)波器端面61與芯軸53之間的間隙73可通過(guò)沿徑向?qū)P(yáng)波器移進(jìn)或移出孔62加以調(diào)節(jié)，該孔62即揚(yáng)波器安裝在殼體49中所處的孔。要增大間隙73，可將額外的填隙片或墊片68或具有不同厚度的墊片安裝在法蘭63周?chē)拿芊馊?4前面，揚(yáng)波器60即在該處安裝在殼體49上。要減少間隙73，可減薄或去除填隙片或墊片68。
在本發(fā)明的工藝中存在芯軸53是重要的，這是由于它對(duì)由揚(yáng)波器60所產(chǎn)生的超聲波起到反射作用。當(dāng)揚(yáng)波器60產(chǎn)生超聲能后，將其傳播到占據(jù)間隙73的材料中，然后擊中芯軸53外側(cè)。芯軸53具有一層襯墊，其將能量吸收或反射回材料中，并在其它情況下阻止材料隨超聲波作用而直接遠(yuǎn)離揚(yáng)波器。揚(yáng)波器60和芯軸53之間的作用有點(diǎn)類(lèi)似于錘子和砧子，其中揚(yáng)波器為錘子而芯軸為砧子。這些元件共同提高了超聲波對(duì)材料處理的效率。
由于揚(yáng)波器60為圓柱形，鄰接通道52的揚(yáng)波器端部61為圓形截面。如圖8所示，這意味著流經(jīng)通道52中間的材料比流經(jīng)通道邊緣的材料受到超聲能沖擊的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。這種效應(yīng)可通過(guò)采用方形或矩形截面的揚(yáng)波器加以校正，或者通過(guò)對(duì)揚(yáng)波器端面61進(jìn)行輪廓設(shè)計(jì)、使得沿邊緣流動(dòng)的材料較少來(lái)校正。揚(yáng)波器前端61在其上游側(cè)也優(yōu)選地帶有圓弧邊緣，以使材料在遇到揚(yáng)波器時(shí)對(duì)材料流動(dòng)的破壞達(dá)到最小，從而降低壓力并預(yù)處理材料。
沖擊通道52優(yōu)選為螺旋形，盡管也可采用直的通道。然而，螺旋形通道52導(dǎo)致產(chǎn)生一個(gè)由旋轉(zhuǎn)芯軸53施加給材料的向下游流動(dòng)的分力，以幫助將材料輸送過(guò)通道。此外，每條通道52的螺旋形結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生剪力，當(dāng)材料流經(jīng)通道時(shí)使材料顆粒產(chǎn)生進(jìn)一步混合或翻滾。材料在經(jīng)過(guò)通道時(shí)的這種混合使材料混合物更加均勻，并有助于使更多的材料顆粒在間隙73中接受超聲能沖擊。同時(shí)還能防止部分材料顆粒由于被超聲能長(zhǎng)時(shí)沖擊而處理過(guò)度。
已處理材料在離開(kāi)超聲波沖擊段12之后，進(jìn)入后處理段13，在該段進(jìn)行冷卻而不接觸空氣。盡管當(dāng)材料進(jìn)入超聲波沖擊段12時(shí)其溫度約為300華氏度，但傳給材料的超聲能、連同導(dǎo)致碳-硫鍵和硫-硫鍵斷裂的化學(xué)反應(yīng)均會(huì)顯著提高材料溫度，因此當(dāng)材料從沖擊段12出來(lái)時(shí)其溫度例如會(huì)達(dá)到約500華氏度。如果當(dāng)材料從沖擊段12出來(lái)時(shí)直接進(jìn)行收集，則材料的高溫以及材料與空氣的接觸會(huì)導(dǎo)致材料被顯著氧化或降解，產(chǎn)生不良副產(chǎn)物。此外，熱的材料會(huì)釋放出有害氣體。因此，本發(fā)明不是在材料離開(kāi)沖擊段12后就直接進(jìn)行收集，而是設(shè)置了后處理段13，使材料在封閉管路中冷卻，防止材料暴露于空氣。此外，將材料徹底混合以形成均勻的材料混合物。
如圖3所示，與沖擊段12的下游端相連的后處理段13包含一個(gè)柱形圓筒組件75，其與沖擊段的殼體49相連。圓筒75內(nèi)為螺旋送料桿延長(zhǎng)段76，其與芯軸53相連并一同旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，芯軸53整體成形在螺旋送料桿延長(zhǎng)段76的上游端。由于芯軸53與螺旋送料桿27相連，于是螺旋送料桿27、芯軸53和螺旋送料桿延長(zhǎng)段76均連成一體，它們通過(guò)電機(jī)35與螺旋送料桿27之間的連接而一同受該電機(jī)驅(qū)動(dòng)。圓筒組件75由內(nèi)套筒77和外殼套78組成，其間成形有若干冷卻通道79。在通道79中循環(huán)有冷卻液例如水，以冷卻圓筒組件75，從而當(dāng)材料流經(jīng)后處理段13時(shí)對(duì)材料進(jìn)行冷卻。殼套78上裝有軟管配件80，圓筒組件通過(guò)它可與冷卻液的供液源相連。圓筒組件可裝有合適的溫度與壓力傳感器(未示出)，使得在材料從沖擊段12出來(lái)后可對(duì)其溫度與壓力進(jìn)行監(jiān)控。圓筒組件75由支架81支承。
如圖4所示，螺旋送料桿延長(zhǎng)段76與螺旋送料桿27具有不同結(jié)構(gòu)。螺旋送料桿延長(zhǎng)段76的上游端具有圓弧形螺旋凸起85而不是條棱。當(dāng)材料流經(jīng)后處理段13時(shí)凸起85有助于已脫硫材料的混合，使得材料更好地被圓筒組件的內(nèi)套筒77冷卻，從而獲得已處理材料的均勻混合物。螺旋送料桿延長(zhǎng)段76的下游端具有條棱86(圖3)，其有助于將已處理材料移出圓筒組件75。螺旋送料桿延長(zhǎng)段76還具有內(nèi)通道87(圖4)，用于冷卻液的循環(huán)。采用密封裝置如O型圈88(圖6)將螺旋送料桿延長(zhǎng)段86的內(nèi)部液體通道87、芯軸53和螺旋送料桿27密封住。
已處理材料從后處理段13的出口端排出。可在出口放置合適的收集容器，在材料出來(lái)時(shí)進(jìn)行收集。螺旋送料桿延長(zhǎng)段的條棱86具有對(duì)已處理材料加壓的作用，從而使材料能夠流經(jīng)一個(gè)可被安裝在出口端的模具(未示出)。該模具將使已處理材料形成離散幾何形狀，有益于后續(xù)的包裝或處理。
在操作中，將未處理材料定量裝入裝料斗22。如果需要的話(huà)，可將供料系統(tǒng)例如傳送機(jī)與裝料斗22相連，用以對(duì)未處理材料進(jìn)行連續(xù)定量供料。材料優(yōu)選為未處理的細(xì)碎硫化橡膠顆粒，并已按顆粒大小和種類(lèi)進(jìn)行過(guò)分類(lèi)。這種材料可從廢舊輪胎中回收，但應(yīng)基本上不含織物和金屬。該材料從裝料斗22送入主體17的送料腔20，在其中受旋轉(zhuǎn)的螺旋送料桿作用而輸送到裝置的預(yù)處理段11。經(jīng)由安裝在箱體31中的驅(qū)動(dòng)輪系，螺旋送料桿27通過(guò)其與驅(qū)動(dòng)電機(jī)35的連接而旋轉(zhuǎn)。螺旋送料桿的優(yōu)選轉(zhuǎn)速約為每分鐘40轉(zhuǎn)。
當(dāng)材料向下游流動(dòng)時(shí)，受到圓筒18周?chē)募訜崞骷訜?，并且由于螺旋送料桿27桿體直徑加大而使材料的壓力增大。當(dāng)材料到達(dá)預(yù)處理段11的出口端時(shí)，材料最好被加熱到300華氏度、且壓力為1000磅/平方英寸。
將材料從預(yù)處理段11的送料腔26送入沖擊通道52之一，該通道成形于沖擊段殼體49的中心孔內(nèi)表面上。由于通道52為螺旋形，材料在流經(jīng)通道時(shí)受到持續(xù)不斷的混合或攪拌。在揚(yáng)波器60處，材料受到優(yōu)選范圍為18-22千赫的超聲能沖擊。超聲能是由使揚(yáng)波器60振動(dòng)的超聲波發(fā)生器組件58之一的換能器59提供的。超聲能使橡膠材料中的化學(xué)鍵尤其是碳-硫鍵和硫-硫鍵斷裂，使之有效地脫硫。在脫硫后，材料繼續(xù)流過(guò)通道52，進(jìn)入后處理段13，在該段受螺旋送料桿延長(zhǎng)段76和冷的圓筒組件75的作用而進(jìn)行混合和冷卻。在圓筒組件的出口端，已脫硫材料從裝置中排出。
盡管超聲波發(fā)生器組件58優(yōu)選為沿流動(dòng)軸線(xiàn)的徑向延伸，如優(yōu)選實(shí)施例中所示那樣，但無(wú)需精確地位于半徑處。沖擊段之殼體49的半徑與組件58之揚(yáng)波器60的軸線(xiàn)之間可有一個(gè)小夾角。唯一重要的是超聲波發(fā)生器組件58應(yīng)基本橫截于材料的流動(dòng)方向，使得揚(yáng)波器不會(huì)阻礙材料的流動(dòng)。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯然可對(duì)本文所圖示和描述的具體實(shí)施例進(jìn)行其它變更和修改，所有這些均包含在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。盡管已通過(guò)特定實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了圖示和描述，但這些實(shí)施例只用于圖解說(shuō)明而不局限于此。因此，本專(zhuān)利既不在范圍和效能上受本文所圖示和描述的具體實(shí)施例的局限，也不受與本發(fā)明已推進(jìn)的技術(shù)進(jìn)步的程度所不同的其它任何方面的局限。
權(quán)利要求
1.一種用于硫化橡膠或交聯(lián)型聚合材料脫硫的裝置，其具有超聲波沖擊段，包括形成若干條沖擊通道的殼體，材料顆粒流經(jīng)這些通道；以及與每條通道相聯(lián)的若干個(gè)超聲波發(fā)生器，每個(gè)發(fā)生器均含有基本橫截于通道方向延伸的揚(yáng)波器；預(yù)處理段，用于將顆粒送入超聲波沖擊通道。
2.如權(quán)利要求1所述的用于硫化橡膠或交聯(lián)型聚合材料脫硫的裝置，其特征在于該通道呈螺旋形貫穿殼體。
3.如權(quán)利要求1所述的用于硫化橡膠或交聯(lián)型聚合材料脫硫的裝置，其特征在于另外還具有與超聲波沖擊段相連的后處理段，用于從超聲波沖擊段接收材料。
4.一種用于硫化橡膠或交聯(lián)型聚合材料脫硫的裝置，其具有超聲波沖擊段，包括具有通孔的殼體，通孔的內(nèi)側(cè)成形有若干條溝槽；圓柱形芯軸，裝在通孔中旋轉(zhuǎn)，芯軸外側(cè)與溝槽共同形成若干條螺旋形延伸的沖擊通道，材料顆粒流經(jīng)這些通道；以及與每條通道相聯(lián)的若干個(gè)超聲波發(fā)生器，每個(gè)發(fā)生器均含有基本橫截于通道方向延伸的揚(yáng)波器；預(yù)處理段，與超聲波沖擊段相連，用于將顆粒送入超聲波沖擊段。
5.如權(quán)利要求4所述的用于硫化橡膠或交聯(lián)型聚合材料脫硫的裝置，其特征在于預(yù)處理段含有圓筒和在該圓筒中旋轉(zhuǎn)的螺旋送料桿，以將顆粒送入超聲波沖擊段。
6.如權(quán)利要求5所述的用于硫化橡膠或交聯(lián)型聚合材料脫硫的裝置，其特征在于芯軸與螺旋送料桿相連并一同旋轉(zhuǎn)。
7.如權(quán)利要求4所述的用于硫化橡膠或交聯(lián)型聚合材料脫硫的裝置，其特征在于另外還具有與超聲波沖擊段相連的后處理段，用于從超聲波沖擊段接收材料。
8.如權(quán)利要求7所述的用于硫化橡膠或交聯(lián)型聚合材料脫硫的裝置，其特征在于后處理段含有圓筒和裝在該圓筒中旋轉(zhuǎn)的螺旋送料桿延長(zhǎng)段，用以從超聲波沖擊段輸運(yùn)材料。
9.如權(quán)利要求8所述的用于硫化橡膠或交聯(lián)型聚合材料脫硫的裝置，其特征在于芯軸與螺旋送料桿相連并一同旋轉(zhuǎn)。
10.一種用于硫化橡膠或交聯(lián)型聚合材料脫硫的裝置，其具有超聲波沖擊段，包括具有通孔的殼體，通孔的內(nèi)側(cè)成形有若干條溝槽；圓柱形芯軸，裝在通孔中旋轉(zhuǎn)，芯軸外側(cè)與溝槽共同形成若干條螺旋形延伸的沖擊通道，材料顆粒流經(jīng)這些通道；以及與每條通道相聯(lián)的若干個(gè)超聲波發(fā)生器，每個(gè)發(fā)生器均含有基本橫截于通道方向延伸的揚(yáng)波器；預(yù)處理段，與超聲波沖擊段相連，用于將顆粒送入超聲波沖擊段，預(yù)處理段包括第一圓筒，帶有加熱器，用于當(dāng)顆粒經(jīng)過(guò)第一圓筒時(shí)對(duì)其加熱，以及螺旋送料桿，裝在該圓筒中旋轉(zhuǎn)，以將顆粒送入超聲波沖擊段，螺旋送料桿與芯軸相連并一同旋轉(zhuǎn)；以及后處理段，與超聲波沖擊段相連，用于從超聲波沖擊段接收材料，后處理段包括第二圓筒，帶有用于冷卻液循環(huán)的冷卻通道，當(dāng)材料經(jīng)過(guò)第二圓筒時(shí)對(duì)其冷卻，以及螺旋送料桿延長(zhǎng)段，裝在該圓筒中旋轉(zhuǎn)，以從超聲波沖擊段輸運(yùn)材料，螺旋送料桿延長(zhǎng)段與芯軸相連并一同旋轉(zhuǎn)。
11.用于對(duì)硫化橡膠或交聯(lián)型聚合材料進(jìn)行脫硫的方法，包括以下步驟對(duì)材料顆粒進(jìn)行預(yù)處理并送料，包括加熱顆粒；將顆粒送入若干條加壓的沖擊通道；以及在沖擊通道中對(duì)顆粒進(jìn)行超聲能沖擊，該超聲波由若干個(gè)超聲波發(fā)生器之一傳播，每個(gè)發(fā)生器沿通道方向的橫截方向與通道之一相聯(lián)，以通過(guò)破壞材料中的化學(xué)鍵而起到脫硫作用。
12.如權(quán)利要求11所述的用于對(duì)硫化橡膠或交聯(lián)型聚合材料進(jìn)行脫硫的方法，其特征在于顆粒被送入若干條螺旋形延伸的沖擊通道。
全文摘要
一種用于硫化橡膠或交聯(lián)型聚合材料脫硫的裝置,該裝置具有超聲波沖擊段,該部分包含:成形有沖擊通道的殼體,材料顆粒流經(jīng)這些通道,以及超聲波發(fā)生器,具有基本橫截于材料流動(dòng)方向延伸的揚(yáng)波器。該裝置還具有預(yù)處理段,用于將顆粒送入超聲波沖擊通道。用于對(duì)硫化橡膠或交聯(lián)型聚合材料進(jìn)行脫硫的方法包括以下步驟:對(duì)材料顆粒進(jìn)行預(yù)處理并送料,包括加熱顆粒;將顆粒送入加壓的沖擊通道;以及在沖擊通道中對(duì)顆粒進(jìn)行超聲能沖擊,該超聲波沿通道方向的橫截方向傳播,以通過(guò)破壞材料中的化學(xué)鍵而起到脫硫作用。
文檔編號(hào)B29B17/04GK1242732SQ97181249
公開(kāi)日2000年1月26日 申請(qǐng)日期1997年12月2日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月2日
發(fā)明者保羅·R·羅伯遜, 蒂姆·R·博龍 申請(qǐng)人:奧托莫公司