双螺旋积木式真空加热低碳天然橡胶加工系统的制作方法

本发明涉及橡胶，尤其是天然橡胶的加工设备及其加工方法。

背景技术：

经查，目前国内外天然橡胶生胶生产的工艺流程基本是：胶乳收集→化学酸（甲酸）凝固→压水→多级清洗压胶→造粒→洗胶粒→装箱→人工推动入烤房→烘烤→自然降温→分拣→称量→包装→入库，这样繁琐的工艺每个工段都需要人工的投人。其中的多级清洗压胶需要大量的水资源；烘烤要配套烧锅炉和烧炉工的配合，温度控制稍有不慎就会烤糊，出现废胶造成不必要的损失。所以，近年来天然橡胶的生产加工的成本一直居高不下，尤其是劳动力的投人占很大的比例，耗能，环境污染，产能低，品质不稳定。国内最好的天然橡胶生胶品质以SCRWF的品质为代表，与马来西亚的马牌烟片一号胶的质量相差悬殊。采用什么样的加工工艺和设备才能多快好省，低成本开支，减少劳动力投入，无污染清洁生产，保持质量稳定是我国橡胶行业苦苦追求的目标。要改变沿用了100多年的天然橡胶加工工艺，尽管有不少橡胶生产的研究人员的不断创新，但只是局部革新也未能彻底解决繁琐工艺和高成本、高污染的难题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种降低成本，清洁生产无污染，低耗能，工艺简单，提高产品质量的双螺旋积木式真空加热低碳天然橡胶加工系统。

为达上述目的，本发明的技术方案为：

一种双螺旋积木式真空加热低碳天然橡胶加工系统，它包括将凝固成块状的天然橡胶加工成小块/颗粒状的破碎机，其特征在于还包括：

将小块/颗粒状的天然橡胶通过挤压排水份，实现干燥的锥形挤压机；

双螺旋杆与包括加热、冷却和抽真空的多节干燥模块通过积木式连接，构成将天然橡胶干燥的干燥装置；

其中，破碎机的出料输送到锥形挤压机的进料斗，锥形挤压机的出料通过出料口送入干燥装置的入料斗。

所述的锥形挤压机包括锥形螺杆及其壳体、进料斗、锥形挤压电机及其减速机；其中，进料斗的侧面上设有物料观察视镜，锥形螺杆壳体下面设有排水孔。

所述干燥装置的前端模块上设有用于加入药物，改变橡胶品性的加药口。

所述的干燥模块为方/圆节形，多节干燥模块以积木式连接构成干燥装置，它包括模体、电热体和模体两端的积木式连接法兰；其中，在模体中设有纵向贯通的降温水孔，内侧设有电热体。

所述干燥装置的前节模块上设有入料斗，入料斗的侧面上设有物料观察视镜。

所述干燥装置包括与加热、冷却和抽真空设备的连接端，其中，干燥装置中的加热件为电热体，电热体通过电源接线端与电源连接；冷却为水冷，干燥装置模体中设置有降温水孔，降温水孔通过管道和水阀与降温水泵连接；抽真空通过抽真空排气口及管道与真空泵连接，其中，在抽真空排气口上设有真空窥视镜。

所述螺旋杆包括螺旋轴、螺旋套和落差排气节，其中，螺旋套由套管和螺旋带组成，螺旋轴主杆外侧为键槽，螺旋带与套管的外侧固定连接；螺旋套套于螺旋轴外侧，并通过键槽与螺旋轴外侧连接；每段螺旋套和落差排气节积木式地套在螺旋轴为一节，多节积木式地套在螺旋轴上构成螺旋杆。

所述落差排气节为多节取向不同的对称突轮组成，相邻的对称突轮取向不同，中间为键槽孔，并通才键槽与螺旋轴连接。

以上结构的双螺旋积木式真空加热低碳天然橡胶加工系统，由破碎机将凝固成块状的天然橡胶加工成小块/颗粒状，用锥形挤压机挤压排水份，通过积木式双螺旋的挤压加热抽真空干燥装置使天然橡胶干燥，然后用花纹压片机挤压成片胶，或切粒机制成颗粒胶来完成整个加工，成品。而且，干燥装置的前端模块上设有用于加入药物的加药口，通过添加药物能改变橡胶的品性，制成各种用途的产品。本系统中无需安装锅炉，排放为清水，环保安全。彻底改变原有的天然橡胶加工设备和工艺，主要体现在占地面积少，实现一机多用，减少劳动力投入，降低成本，清洁生产无污染，低耗能，简化工艺，提高产品质量，增加行业经济效益和社会效益。推动行业技术进步。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中锥形挤压机的放大结构示意图；

图3是图1中干燥装置的剖视结构放大示意图；

图4是图1干燥模块的横截面放大结构意图；

图5是图1真空泵和放大结构示意图；

图6是图1中螺旋杆的放大结构示意图；

图7是图6中落差排气节的立体放大结构示意图；

图8是图6中落差排气节的端面放大结构示意图；

在图中，机架1，破碎电机2，破碎变速器3，破碎机4，置料斗5，输送带6，输送机架7，输送辊轮8，挤压电机9，挤压变速器10，进料斗11，物料观察视镜12，锥形螺杆13，入料斗14，双螺旋杆15，干燥模块16，加药口17，真空窥视镜18，真空泵19，出料模20，辊轮21，成品机22，成品电机23，电热线管脚24，电热连线管25，电热线管26，电箱27，输出轴28，螺旋杆变速器29，螺旋杆减速器30，螺旋杆电机31，出料口32，排水孔33，抽真空排汽口34，降温水孔35，电热体36，落差排气节37，连接法兰38，螺栓39，模体40，真空电机41，真空变速器42，连接管43、控制阀44，真空贮罐45，排水管46，沉淀物47，外键槽48，螺旋套49，套管50，螺旋带51，对称突轮52，内键槽53。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步说明。

图1所示，是本发明的结构示意图，从图中可知，本发明包括破碎机4、输送机、锥形挤压机、螺旋杆动力机、积木式双螺旋干燥装置和成品加工机，其中，破碎机4包括破碎电机2、破碎变速器3和置料斗5，破碎电机2和破碎变速器3为破碎机4提供动力，置料斗5用于置入凝固成块状的天然橡胶；输送机包括输送带6、输送机架7、和输送带滚轮8，其作用是将破碎机4加工成的小块/颗粒状天然橡胶输送到锥形挤压机的进料斗11内；锥形挤压机包括挤压电机9、挤压变速器10、进料斗11、物料观察视镜12和锥形螺杆13；螺旋杆动力机包括输出轴28、螺旋杆变速器29、螺旋杆减速器30和螺旋杆电机31, 动力机通过输出轴28驱动双螺旋杆15；双螺旋积木式干燥装置包括入料斗14、双螺旋杆15、干燥模块16、加药口17、真空窥视镜18、真空泵19和出料模20；在干燥装置的前节模块16上设有入料斗14，入料斗14的侧面上设有物料观察视镜12，通过物料观察视镜12能看到入料的情况。在干燥装置的前端模块上设有用于加入药物，改变橡胶品性的加药口17。该加药口17通过管道与包括加药泵的自动计量加药系统联接，能实现机上漂白和密炼加药的功能，还可通过自动计量加药系统实现湿法添加白碳黑，生产高品质的轮胎专用胶。在干燥模块16的下方设有用于通导线的电热线管脚24、电热连线管25和电热线管26，以及控制电源的电箱27。在末端的干燥模块16的后面是控制出料大小和花式的出料模20，如出料为橡胶片、颗粒胶和胶条等多种形式的橡胶块。成品加工机在图中为花纹压片机，将从出料模20出来的天然橡胶挤压成片胶成品，或切粒机制成颗粒胶的成品。系统包括四大块单机联合完成天然橡胶的加工，主要工作为：1、将凝固成块状的天然橡胶置于置料斗5内，利用破碎机4将凝固胶块撕碎加工成小块/颗粒状；2、无需安装锅炉，利用力学原理通过锥形挤压机对小块/颗粒状的挤压，实现天然橡胶的去水份干燥；3、通过积木式双螺旋的挤压、抽真空和加热的方法抽走蒸汽与水分；4、成品胶通过积木双螺旋推进至出口处后，由花纹压片机降温挤压成片胶，或切粒机制成颗粒胶来完成整个加工工艺。

图2所示，是图1中锥形挤压机的放大结构示意图，从图中可知，挤压电机9、挤压变速器10和锥形螺杆及其壳体设置在机座上，挤压电机9和挤压变速器10通过其动力输出轴为锥形螺杆13提供动力。破碎机4输出的小块/颗粒状天然橡胶通过输送机输到锥形挤压机的进料斗11和锥形螺杆壳体内，转动的锥形螺杆13对进入的小块/颗粒状天然橡胶作锥形螺状挤压，天然橡胶被挤压后排出水份后，从出料口32输出；锥形螺杆壳体下面设有排水孔33，挤压后排出的水份从排水孔33排出。由进料斗11侧面上的物料观察视镜12能看到理料的情况。天然橡胶经锥形挤压机的锥形螺旋挤压后排出水分的同时，由于物料由量变和压缩的过程生产热能70～80度，并通过热交换，形成有温度的压缩胶块传给下一道工序，达到减轻下一工序的耗能。

图3所示，是图1中干燥装置的剖视结构放大示意图，由图中可看到，双螺旋杆15与多节包括加热、冷却和抽真空的干燥模块16通过积木式连接，构成将天然橡胶干燥的干燥装置，其中，螺旋杆15由上螺旋杆15-1和下螺旋杆15-2组成，置于多块干燥模块16积木式连接体的中间。在干燥装置中部的干燥模块16上设有用于抽真空的抽真空排汽口34，该抽真空排汽口34通过管道与真空泵连接，能抽去天然橡胶中的水份和蒸汽，实现干燥。结合图4一起来看，是图1干燥模块的横截面放大结构意图，很清楚地看到，所述的干燥模块16为方/圆节形，在图中的外形为方形，多节干燥模块16以积木式连接构成干燥装置，它包括模体40、电热体36和模体两端的积木式连接法兰38。其中，在模体40中设有纵向贯通的降温水孔35，内侧四周设有电热体36，电热体35的电源连线通过电热连线管25接出。相邻的两节干燥模块16象砌积木那样，通过积木式连接法兰38和螺栓39固定连接。同理，在螺旋杆15上也积木式地循还套有螺旋套49、落差排气节37、螺旋套49、落差排气节37。又结合图6一起来看，图6是图1中螺旋杆的放大结构示意图，在图中，螺旋杆包括螺旋轴48、螺旋套49和落差排气节37，其中，螺旋套49由套管51和螺旋50带组成，螺旋轴48主杆外侧为键槽，螺旋带50与套管51的外侧固定连接；螺旋套49套于螺旋轴48的外侧，并通过键槽与螺旋轴48外侧连接；每段螺旋套49和落差排气37节积木式地套在螺旋轴48上为一节，多节积木式地套在螺旋轴上构成螺旋杆。

所述干燥装置还包括与加热、冷却和抽真空设备的连接端，其中，干燥装置中的加热件为电热体36，电热体36通过电源接线管25与电源连接；冷却为水冷，干燥装置模体40中设置有降温水孔35，相邻降温水孔35中的流向相反，降温水孔35通过管道和水阀与降温水泵连接构成水冷却装置，水冷却是在模体40是在模体40超过设定温度时才启用，这个设定温度为110～130度。抽真空通过抽真空排气口及管道与真空泵连接，其中，在抽真空排气口上设有真空窥视镜。为了图面的清晰和整洁，电源、降温水泵和真空泵等这些外围设备没画出。

图5所示，是图1真空泵和放大结构示意图，由图可知，真空泵19包括真空电机41、真空变速器42、连接管43、控制阀44、真空贮罐45和排水管46和真空窥视镜18，其中，真空电机41和真空变速器42提供抽真空泵的动力，抽真空泵通过管道依序与真空贮罐45、连接管43及其控制阀44和抽真空排汽口34连通，构成抽真空装置。在连通管上设有用于观察抽真空情况的真空窥视镜18。抽真空抽出的水份、蒸汽和杂质落入真空贮罐45中，其中的杂质沉积于底部为沉淀物47。

图7和图8所示，分别是图6中落差排气节的立体放大和端面放大结构示意图，从图中可知，落差排气节37为多个取向不同的对称突轮51组成，相邻的对称突轮51取向不同，中间为键槽孔53，并通才键槽与螺旋轴48连接。落差排气节37的工作原理为：由于相邻对称突轮51的取向不同，在圆周上的凹凸落差不同，使两个突轮有较大空间，并存在着较多的蒸汽和水份；而这个凹凸落差空间正好与抽真空排汽口34相对，在真空泵19的作用下能便捷地抽走其中的蒸汽和水份。同时，各间隔的落差排气节37还能对较长的螺旋杆15起到支撑和定位的作用。

所述的破碎机4和成品机22均为现有技术产品，在本发明的应用中，破碎机4采用广东湛江伟达机械制造厂的产品，LF250型螺旋天然块橡胶粉碎机，用于将凝固成块状的天然橡胶加工成小块/颗粒状；成品机22也采用该厂生产的花纹压片机，该机是螺旋粉碎机的一种，能将从出料模20和干燥模块16排出的橡胶降温挤压成片胶；当然，也可使用切粒机制成颗粒胶。

本发明的工作原理为：

收集胶乳后凝固后用破碎机4撕碎成小块状，通过输送机输送到锥形挤压机的进料斗11，进料情况通过物料观察视镜12观察，利用力学原理通过锥形挤压机把胶挤压产生热的方法，把70%水分挤出并由排水孔33把废水排出。通过锥形挤压机挤压后成为半熟的胶，半熟的胶进入包括干燥模块16的干燥装置，并通过入料斗14上的观察镜观察物料量化进程，然后由双螺旋杆将料向前推进。并由模体40根据设定的温度加/减温。在加温过程中的物料推进中，如需要漂白，或混炼，湿法添加白碳黑的密炼中需要其他物质时，通过加药口17根据设定方案，计量泵强化添加药物。在系统以及加热推中因物料的热交换过程会产生大量的蒸汽和水分的排出，为了生产车间的清洁生产通过真空泵抽走干燥装置内的蒸汽和废水，同时通过真空窥视镜18观察到各个真空区域的变化情况或是否在真空孔里冒料阻塞等情况，胶料在双螺旋杆推进过程中经各个热区对物料的热交换，己经把物料水分通过蒸发抽真空等排出，根据客户需求的产品形状由出料模20变换挤出俗话说的熟胶，熟胶经成品机22制成片胶，或设定的形状，就可通过冷却、计量、打包和入库。整个工艺不再需要安装锅炉消耗然料，该系统从投料到出产品只有两分钟，并可任意变换出料口的模头产出不同形状的橡胶块，也可通过物料热交换中实现加药漂白生产出纯白色的橡胶块、条、粒。

本发明克服了传统工艺的不足，更体现了理性和人性化，在同样产量的前提下本加工系统占地面积节省50%，劳动力仅需传统工艺的40%，耗能减少60%，产品合格率达到98%，成本投入仅为传统工艺的40%，无噪音无污染，废汽、废水排放仅传统工艺的30%，给天然橡胶初加工业带来了低投入高回报，是我国天然橡胶初加工的一大变革，有明显的社会效益和经济效益，推动行业发展有着深远的历史意义。

本发明的加工系统经云南柏昇生物科技有限公司中试车间一年多的中试，运行平稳，所生产的产品经国家天然橡胶乳以及橡胶制品质量监督检验测试中心检测，所列检的项目技术指标均达到或超过SCRWF的质量标准，相当于马来西亚烟片胶的技术指标。