一种轮胎橡胶回收破碎机及其操作方法与流程

本发明涉及破碎设备技术领域，具体的说是一种轮胎橡胶回收破碎机及其操作方法。

背景技术：

自从发明了合成橡胶和子午线轮胎，废旧轮胎的处理就成了困扰人们的一大难题。现代的轮胎是由纤维和钢及不同种硫化橡胶组成的。要把非常坚固的橡胶产品分解成基本成分，需要重型切碎机，成粒机和碾磨机以及低温冷冻设备和分离设备。废旧轮胎回收与利用情况一般分为以下三种：

一、用作燃料。利用旧轮胎最普通的方法是用作燃料(简称tdf)，根据长期提倡使用tdf的古德伊尔橡胶公司提供的数据，1997年初，在美国有107个用轮胎作燃料的工厂。另有96个在做燃烧实验。这些地方包括水泥厂、石灰厂、造纸和纸浆厂、电厂、铸造厂及冶炼厂。根据提交给华盛顿环保局的试验报告，用tdf的气体排放要低于燃烧传统燃料，如煤的气体排放量。当然，将tdf供给工厂前须经过切碎处理，便于发送。

二、用作粉末橡胶。根据华盛顿回收橡胶管理委员会(simc)提供数据，制造橡胶粉末每年约消耗1250万套轮胎。粉末橡胶消耗量约占总数的5％。高尔夫球场和运动场用了大量的粉末橡胶。粒子为1/8至1/4英寸是作土壤基的理想材料。橡胶粉被加入土壤或草根处，可保护草的根、茎不结霜，帮助通风排水。这种橡胶粉价格是其他用途的两倍多。另一些制造商已经用橡胶粉制造较高技术的产品，如鞋根、草坪滴水软管及汽车部件。甚至将橡胶粉与特殊的粘合剂或塑料结合成新型材料。美国轮胎回收者公司(atr)已经开辟了几个市场，甚至将橡胶粉卖给训马师作为马厩和跑道的地面材料。atr先将承运人运来的废轮胎粉碎，再制成3/8英寸的橡胶片，把磁分离出来的钢卖出，筛出的纤维卖出。然后或者在室温下，把橡胶磨成10～400网目号的大小不同的胶粒；或者低温冻结至一160℃，压碎成100网目号(超细)胶粒。

三、民用工程的应用。废轮胎的使用可追溯到上世纪70年代，废轮胎用作防波堤、人工暗礁。自从上世纪90年代初期，民用工程应用的废橡胶越来越多。随着某些专利的到期，混合铺路技术得到更广泛的应用。然而，华盛顿州和科罗拉多州用废橡胶块填充物作路基发生火灾使这一市场一度萎缩到500万套轮胎。成员来自轮胎回收工业、学术单位以及华盛顿的联邦高速公路管理委员会(fh-wa)调查表明，在70多个类似的工程中这是仅有发生火灾的两起。委员会通过比较几个可能引起火灾的因素，断定可能是路基的自加热增加了着火的可能性。委员会起草了一份“减少轮胎块填充物自燃的规章”的文件。规章建议轮胎块填充物的高度不能超过3m，应该用较大的轮胎块，对最小粒径要加以限制。限制路基发热的关键是用大的碎片，减少使用小颗料，所以设计者选用12英寸最大号的碎片，其中小于1/4英寸的颗粒重量不超过橡胶总重量的1％。

美国汽车轮胎回收利用经验比较先进，对我国技术发展方向有比较有益的指导。对于目前主流的三种回收利用方案，均需要将轮胎撕裂或低温破碎，低温破碎固然可以降低轮胎破碎粒度，但是由于过程要求严格，加工过程不容易控制，因此生产成本非常高，而若采取先破碎成大颗粒然后再低温破碎的方式会比直接将轮胎整体低温破碎更加容易，技术难度更低。而且，在绝大多数的实际回收应用中，仅需要将轮胎破碎成片状或颗粒状。因此轮胎破碎设备在回收流程中占据着较为重要的意义。

在轮胎破碎设备技术领域，常用的机械设备包括申请号为2011102679850的专利公开的一种回收废旧轮胎整胎破碎设备，申请人：上海振华科技开发有限公司；摘要：本发明揭示了一种回收废旧轮胎整胎破碎设备，所述破碎设备包括机架，机架上设置平行排列的两个转轴：第一转轴、第二转轴，两个转轴对应旋转；各转轴上分别交叉错位紧密排列若干动刀机构、若干定刀机构；所述第一转轴上的动刀机构与第二转轴的定刀机构相对应，所述第二转轴上的动刀机构与第一转轴的定刀机构相对应；所述动刀机构包括动刀盘及设置在动刀盘上的动刀，所述动刀包括若干动刀块；所述定刀机构包括定刀盘及设置在定刀盘上的定刀。

该发明提出的回收废旧轮胎整胎破碎设备，通过在动刀块的前刃口设置切削前角，可以将待破碎轮胎扣紧，有效提高破碎效率提高70％和刀块可使用二次。事实上，两个转轴采用上述方式破碎轮胎时，直接将轮胎抛入动刀盘与定刀盘之间，利用动刀盘与定刀盘之间的咬合结构，直接将轮胎撕碎，这种方式在具体使用时，由于轮胎外表面呈弧形结构，难以从外部直接咬入，且本身带有钢丝等密致网组织结构，直接采用破碎结构进行咬合破碎势必造成咬合结构的快速磨损，容易导致定刀块与动刀块的变钝，导致零件更换频率高，不利于生产成本控制。该发明虽然采用了更换更加灵活，更换成本更小的结构，但实际上也没有解决动刀块或定刀容易被日益增强的轮胎快速磨损的问题。

技术实现要素：

1、要解决的问题

针对现有轮胎破碎设备直接利用齿结构撕裂轮胎容易导致齿结构快速磨损的问题，本发明提供一种轮胎橡胶回收破碎机及其操作方法，通过对轮胎进行预处理然后再对轮胎进行破碎，缓解齿结构被轮胎内部致密网组织结构磨损的情况。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种轮胎橡胶回收破碎机，包括切断机构，所述切断机构包括一对相互啮合的齿辊，还包括料筒、旋切筒，所述料筒位于旋切筒上方，料筒与旋切筒之间分布有切刀，所述切刀由驱动机构带动，以旋切筒的轴线为旋转中心转动；所述切断机构位于旋切筒的下方，切断机构用于将切刀切下的轮胎切碎。

优选地，所述料筒内壁上设有数条阻力条。

优选地，所述阻力条均竖直延伸，阻力条上端与料筒内壁结合处为弧形过渡结构。

优选地，所述料筒外侧壁上铰接有气缸，所述气缸的推杆铰接有一级连杆，所述一级连杆铰接有安装在料筒上的四连杆结构。

优选地，所述旋切筒的外侧面设有一圈止环，所述驱动机构包括套在旋切筒外围的刀架，所述刀架为环状，并由止环支撑，切刀均匀安装在刀架上，切刀的刀刃端均沿旋切筒的径向伸入旋切筒内。

优选地，所述刀架与止环之间设有推力轴承，刀架与料筒之间设有径向轴承。

优选地，所述刀架的外侧面上设有一圈外齿，所述旋切筒外部设有电机，所述电机的轴上套有与外齿啮合的主动齿轮。

优选地，所述齿辊的上方设置有若干对导向轮，导向轮的轴向与齿辊的轴向垂直。

一种轮胎橡胶回收破碎机的操作方法，包括以下步骤：

一、轮胎放入：将若干轮胎水平放在料筒内；

二、轮胎切割：驱动机构带动切刀绕旋切筒旋转，将轮胎切割成橡胶条；

三、轮胎切碎：橡胶条掉落进入所述一对齿辊之间，被齿辊切断成片状或颗粒状。

优选地，所述的一种轮胎橡胶回收破碎机的操作方法，所述料筒内壁上设有数条阻力条；所述料筒外侧壁上铰接有气缸，所述气缸的推杆铰接有一级连杆，所述一级连杆铰接有安装在料筒上的四连杆结构；所述驱动机构包括套在旋切筒外围的刀架，所述刀架为环状，并由止环支撑，切刀均匀安装在刀架上，切刀的刀刃端均沿旋切筒的径向伸入旋切筒内；所述齿辊的上方设置有若干对导向轮，导向轮的轴向与齿辊的轴向垂直；

该方法包括以下步骤：

一、轮胎放入：将若干轮胎水平放在料筒内，轮胎被阻力条阻挡卡住，气缸驱动一级连杆带动四连杆结构向料筒内侧翻转下压轮胎，实现轮胎向下进给；

二、轮胎切条：驱动机构带动切刀在刀架的支撑下绕旋切筒旋转，随着轮胎的下移进给，切刀旋转切入轮胎内，将轮胎切割成橡胶条；

三、轮胎切碎：橡胶条经过导向轮的导向作用，进入所述一对齿辊之间，齿辊将橡胶条切断成片状或颗粒状。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

一、由于汽车轮胎内部组织结构致密，往往还带有趾口钢丝，因此轮胎硬度高，抗拆解强度大，现有技术中，轮胎破碎机均利用对刃结构强硬地将轮胎撕裂成碎片，由于挤压强度高，用于破碎轮胎的对刃结构之间的张力也非常大，往往需要外加缓冲或减震结构，即使如此，轮胎对对刃结构仍然具有强大的反作用力和摩擦力，导致对刃结构被快速磨损，破碎设备承受压力巨大，本发明利用轮胎的回转型结构，采用先切割成条，再剪碎成块的加工思路，设置了用于切割轮胎的切刀和将橡胶条剪碎的齿辊，切刀切割轨迹顺着轮胎的旋转轨迹进行，能够避开大部分致密网纹结构，因此切刀的磨损小；齿辊单纯剪断橡胶条，避免将轮胎挤扁的动作，因此省去了突然遭遇的高强度冲击，对尺寸相对恒定的橡胶条的切割则更为平顺，机械运行平稳，机械振动幅度得到缓解，齿辊所遭遇的冲击小，齿辊磨损降低，使用寿命延长。

二、在将轮胎放入料筒内部之后，为了避免切刀旋转过程中带动轮胎转动，需要将轮胎与料筒相对固定，从而保证切刀能够相对轮胎转动，对轮胎顺利切割，为了解决上述问题，同时不妨碍新加入的轮胎放入料筒内，本方案采用在料筒内壁上增设阻力条，竖直延伸的阻力条能够配合轮胎的防滑纹将轮胎卡在料筒内，阻力条结构简单，制作成本低，防轮胎滑动效果好。

三、当切刀切入轮胎的一瞬间，切刀并未完全进入轮胎内部，此时轮胎与切刀之间具有反作用力，再加上轮胎本身具有一定弹性，导致切刀将轮胎向上顶起，使切刀难以切入轮胎，为了防止轮胎上移，出现切刀不能切入轮胎的现象，需要在轮胎上方施加下压力，人工下压会出现被切刀切伤的危险，而采用机械结构进行下压又容易出现下压的机械结构本身干涉新放入的轮胎的情况，为了解决上述问题，本方案采用四连杆结构作为压在轮胎上方的机构，四连杆结构的机架与料筒固连，下侧摇杆用于压在轮胎上，当需要放入后续轮胎时，气缸的推杆收缩，将上侧摇杆升起，通过牵拉连杆，将下侧摇杆抬起，为放入后续轮胎留出空间。

四、本方案利用电机带动刀架转动，刀架推动切刀旋转，将轮胎自下向上逐渐切成条状；刀架旋转所经过的环形孔为料筒与旋切筒之间的间隙，即料筒与旋切筒为分体式结构，实现切刀不受干涉地旋转。

五、在利用齿辊剪碎橡胶条的过程中，仍具有以下问题：一方面，由于切刀数量多，同时切割时，产生的橡胶条错综交织，相互缠绕会影响齿辊剪碎进程的平顺性和机械设备运行过程的稳定性，且重叠的橡胶条不能够充分受到齿辊的剪碎；另一方面，橡胶条集中在齿辊的某一端时，造成齿辊磨损不均，加速齿辊报废。

附图说明

图1为本发明轮胎橡胶回收破碎机的主视图；

图2为图1中a的放大图。

图中：

1、切断机构；101、齿辊；102、框架结构；103、导向轮；

2、旋切筒；201、切刀；

3、料筒；301、阻力条；302、气缸；303、一级连杆；304、四连杆结构；305、止环；

30401、机架；30402、上侧摇杆；30403、连杆；30404、下侧摇杆；

4、驱动机构；401、刀架；402、推力轴承；403、径向轴承；404、外齿；405、电机；

406、主动齿轮；

5、橡胶条。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。

实施例1

本发明以示例的方式示出，并被高度简化，如图1、图2所示：

一种轮胎橡胶回收破碎机，包括用于将轮胎切成片状或颗粒状的切断机构1，由于汽车轮胎内部组织结构致密，往往还带有趾口钢丝，因此轮胎硬度高，抗拆解强度大，现有技术中，轮胎破碎机均利用对刃结构强硬地将轮胎撕裂成碎片，由于挤压强度高，用于破碎轮胎的对刃结构之间的张力大，往往需要外加缓冲或减震结构，导致设备结构复杂，体积庞大，而且即使如此，轮胎对对刃结构仍然具有强大的反作用力和摩擦力，导致对刃结构被快速磨损，如果按照现有技术中的上述方式进行破碎，无论什么样的对刃结构，都难以摆脱磨损速率快，损坏率高的情况。

为了解决上述问题，本方案在切断机构1上方设置了容纳轮胎的料筒3和用于将轮胎切成条状结构的旋切筒2，所述料筒3位于旋切筒2上方，料筒3与旋切筒2之间设有环形孔，所述环形孔内分布有切刀201，所述切刀201由驱动机构4带动，使切刀201以旋切筒2的轴线为旋转中心转动，所述切断机构1包括两个相互啮合的齿辊101。利用轮胎的回转型结构，采用先切割成条，再剪碎成块的加工思路，切刀201切割轨迹顺着轮胎的旋转轨迹进行，能够避开大部分致密网纹结构，因此切刀201的磨损小，然后利用设置在旋切筒2下方的用于将橡胶条5剪碎的齿辊101，将切刀201切下的轮胎切碎。由于切刀201已经对轮胎进行了切条预处理，齿辊101单纯剪断橡胶条5的载荷大大降低，也避免了将轮胎挤扁的情况，避免了切断机构1咬入轮胎时突然遭遇高强度冲击的现象，对尺寸相对恒定的橡胶条5的切割则更为平顺，机械运行平稳，机械振动幅度得到有效降低，齿辊101所遭遇的冲击小，齿辊101磨损降低，使用寿命延长。

在将轮胎放入料筒3内部之后，切刀201旋转的同时也将带动轮胎同步转动，这样难以实现切刀201切入轮胎，因此需要将轮胎与料筒3相对固定，保证切刀201能够相对轮胎转动，对轮胎顺利切割，同时还需要避免固定轮胎的设备不妨碍在料筒3内放入新加入的轮胎，为了解决上述问题，本方案采用在料筒3内壁上均匀增设数条阻力条301，所述阻力条301均竖直延伸，为了保证轮胎顺利放入料筒3内，不与阻力条301产生干涉，阻力条301上端与料筒3内壁结合处设为弧形过渡结构。竖直延伸的阻力条301能够配合轮胎的防滑纹将轮胎卡在料筒3内，阻力条301结构简单，设置成本低，使用效果好。

当切刀201切入轮胎的一瞬间，切刀201并未完全进入轮胎内部，由于轮胎本身具有较大弹性，导致轮胎与切刀201之间具有一定弹性反作用力，切刀201会将轮胎向上顶起，为了防止轮胎上移，避免出现切刀201不能切入轮胎的现象，需要在轮胎上方施加下压力，若采用人工下压，会产生被切刀201切伤的危险，而采用机械结构又要避开机械结构本身对放入轮胎的干涉，为了解决上述问题，本方案采用如下解决途径：在所述料筒3外侧壁上铰接气缸302，所述气缸302的推杆铰接一级连杆303，所述一级连杆303铰接四连杆结构304，四连杆结构304包括机架30401、上侧摇杆30402、下侧摇杆30404和连杆30403，机架30401的下端固连在料筒3上，上侧摇杆30402、下侧摇杆30404的一侧分别铰接在机架30401的上、下两侧，连杆30403的两端分别铰接在上侧摇杆30402、下侧摇杆30404的另一侧，使用时，四连杆结构304作为压在轮胎上方的机构，四连杆结构304的机架30401与料筒3固连，下侧摇杆30404用于压在轮胎上，当需要放入后续轮胎时，气缸302的推杆收缩，上侧摇杆30402以其与机架30401的铰接位置为支点，通过牵拉连杆30403，将压在轮胎上的下侧摇杆30404抬起，并抬起至竖直状态，为放入后续轮胎让出空间。

为了固定切刀201，在所述旋切筒2的外侧面设有一圈止环305，所述驱动机构4包括套在旋切筒2外围的刀架401，所述刀架401为环状，并由止环305支撑，切刀201均匀安装在刀架401上，切刀201的刀刃端均沿旋切筒2的径向伸入旋切筒2内。所述刀架401的下端面与止环305之间设有推力轴承402，刀架401与料筒3之间设有径向轴承403。所述刀架401的外侧面上设有一圈外齿404，所述旋切筒2外部设有电机405，所述电机405的轴上套有与外齿404啮合的主动齿轮406，利用主动齿轮406推动刀架401转动，进而推动切刀201转动切割。为了方便更换被磨损的切刀201，切刀201的刀柄处、刀架401上均设有安装孔，切刀201均采用螺栓安装在刀架401上，需要更换切刀201时，松开螺栓，将切刀201从刀架401上设有的沿刀架401径向开设的刀孔内抽出，并进行更换。

在利用齿辊101剪碎橡胶条5的过程中，仍具有以下问题：一方面，由于切刀201数量多，同时切割时，产生的橡胶条5错综交织，相互缠绕会影响齿辊101剪碎进程的平顺性和机械设备运行过程的稳定性，且重叠的橡胶条5不能够充分受到齿辊101的剪碎；另一方面，橡胶条5集中在齿辊101的某一端时，造成齿辊101磨损不均，加速齿辊101报废。为了应对以上问题，本方案所述的切断机构1由框架结构102支撑，切断机构1包括导向轮103，所述导向轮103位于齿辊101上方，且导向轮103的轴向与齿辊101的轴向垂直，导向轮103有若干对，每一对导向轮103内均夹着一条橡胶条5，从而实现对橡胶条5的一一对应控制，避免橡胶条5偏向或集中某一处。

采用上述轮胎橡胶回收破碎机对汽车轮胎进行切碎操作，其操作步骤为：

一、轮胎放入：将若干轮胎水平放在料筒3内，料筒3的内径与轮胎外径相同，以避免产生空隙过大导致轮胎在料筒3内晃动，然后气缸302推动四连杆结构304向内侧翻转，具体地，所述气缸302的推杆铰接一级连杆303，所述一级连杆303铰接上侧摇杆30402的外端，通过推动上侧摇杆30402进而摇动连杆30403，使连杆30403推动下侧摇杆30404下压轮胎，实现轮胎向下进给；

二、轮胎切条：利用驱动机构4带动切刀201在刀架401的支撑下绕旋切筒2旋转，切刀201均匀设置若干把，该方案中设置4把，以保证切割过程中对轮胎施力的平衡，随着轮胎的下移进给，切刀201旋转切入轮胎内，将轮胎切成橡胶条5；

三、轮胎切碎：橡胶条5首先进入导向轮103中，然后进入齿辊101中，导向轮103设置若干对，具体对数根据实际需要而定，导向轮103将不同切刀201切割产生的若干根橡胶条5分别对应导入齿辊101的不同位置，然后利用齿辊101将橡胶条5切断成片状或颗粒状，切碎料的尺寸由齿辊101上的齿密度决定。

本案发明人通过一千五百余次的试验结果证明，在采用本方案切割轮胎过程中，同样品质的齿辊101与直接采用齿辊101破碎轮胎的方式相比，使用寿命提高12-15倍，且切出的轮胎颗粒粒度更小，更均匀，环境噪音大大降低。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。