塑料垃圾加工再利用的機械設備設計與開發(fā)初探

李智麗

摘? 要：結(jié)合目前塑料垃圾加工再利用的實際需求，借助于一體化設計的方式，省去塑料加工再利用的清洗環(huán)節(jié)以及破碎環(huán)節(jié)，以提升塑料垃圾加工再利用效率。文章全面闡述了塑料垃圾加工再利用機械設備的結(jié)構(gòu)設計，詳細分析了溫度控制系統(tǒng)設計以及熱風循環(huán)系統(tǒng)設計，并進行了樣機檢測工作，針對檢測中出現(xiàn)的問題及時加以改進與優(yōu)化，為塑料垃圾加工再利用機械設備最終實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化打下良好的基礎。

關(guān)鍵詞：塑料垃圾;加工再利用;機械設備;設計

中圖分類號：X70? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）30-0087-02

Abstract： Combined with the actual demand of plastic waste processing and reuse， with the help of integrated design， the cleaning link and crushing link of plastic processing and reuse are omitted in order to improve the efficiency of plastic waste processing and reuse. This paper comprehensively expounds the structural design of the mechanical equipment for the processing and reuse of plastic waste， analyzes in detail the design of the temperature control system and the hot air circulation system， and carries out the detection of the prototype. In view of the problems in the detection， we should improve and optimize it in time， so as to lay a good foundation for the industrialization of plastic waste processing and reuse machinery and equipment.

Keywords： plastic waste; processing and reuse; mechanical equipment; design

上世紀塑料制品出現(xiàn)之后很快就在家電領域、汽車領域以及產(chǎn)品包裝之中得到廣泛的應用。由于塑料很難在自然環(huán)境中降解，導致了嚴重的污染問題。國內(nèi)也成立很多塑料垃圾加工再利用企業(yè)，制造的塑料垃圾加工再利用機械設備雖然具有較強的工藝適應性，不過，在進行塑料垃圾清洗和破碎時不僅會產(chǎn)生大量污水，同時也會制造大量的噪音，這些都將導致二次污染問題的出現(xiàn)。因此，有必要針對塑料垃圾加工再利用機械設備進一步加以優(yōu)化改進，設計性能更為優(yōu)良的設備，提升塑料垃圾加工再利用的效率，也為環(huán)境保護貢獻一份力量。

1 塑料垃圾加工再利用機械設備的結(jié)構(gòu)設計

此次所設計塑料垃圾加工再利用機械設備整體結(jié)構(gòu)見圖1。

在圖1之中，箭頭代表的是在進行塑料垃圾加工過程中熱風對應流向。此設備運行的實際原理為：首先，設備之中的熱風箱裝置、風機裝置以及加熱管裝置在運行過程中能夠為熔融箱裝置提供塑料加工所需的熱風，同時會在熔融箱之中形成熱風的循環(huán)，確保能夠持續(xù)的保持熔融箱之中溫度，并且使得進入到熔融箱內(nèi)的塑料垃圾在熱風的作用下實現(xiàn)熔融。當塑料熔融了以后，會由攪拌裝置并且經(jīng)由篩網(wǎng)裝置篩濾后將其推入至出料口位置，此時2號電動機裝置啟動，隨之螺桿將受到電機驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)，把熔融且經(jīng)過篩網(wǎng)的塑料從口模位置擠出。此次所設計塑料垃圾加工再利用機械設備屬于一體化設備，在實際應用過程中更易進行操作，只需要一位工作人員便能夠?qū)υO備進行操作，而且設備實際運行所消耗能量也較少，各個部件在進行加工以及裝配過程中非常便捷，后續(xù)維護工作也較為簡便，能夠顯著的解決塑料垃圾回收再利用的成本費用。

2 塑料垃圾加工再利用機械設備熱風循環(huán)系統(tǒng)設計

塑料垃圾加工再利用機械設備其熱風循環(huán)系統(tǒng)所包含的裝置有箱蓋裝置、風機裝置、加熱管裝置熔融箱裝置等。在針對塑料垃圾加工再利用機械設備進行設計過程中，增加了熱風循環(huán)系統(tǒng)，可以說是此次設備開發(fā)的主要創(chuàng)新。以往在針對塑料垃圾進行回收再利用的過程中，加工設備僅僅是加工一些清洗以及破碎好的塑料，而在進行塑料加工之前要求實現(xiàn)完成清洗工作以及破碎工作，同時也要事先對塑料進行烘干處理，之后才能夠進行塑料的熔融處理。而在塑料垃圾加工再利用機械設備之中增加熱風循環(huán)系統(tǒng)之后，可以確保塑料垃圾回收再利用過程中，塑料處理與加工實現(xiàn)一體化，塑料垃圾在回收之后，直接投入至進料斗，塑料熔融箱體可以實現(xiàn)對塑料的一體化處理，而且在兩側(cè)位置分別設置了三個氣孔，在加熱風箱裝置之中安裝了風機裝置以及加熱管部件。之所以安裝加熱管，主要是針對箱體之中空氣加熱處理，然后再借助于風機裝置則能夠抽取熔融箱體之中空氣，在利用加熱管將空氣加熱之中再經(jīng)由風機吹入至熔融箱體之中，而進入到箱體內(nèi)的塑料在熱風作用下便可以達到熔融的目的。上述過程循環(huán)進行，使得熔融箱體之中能夠始終維持在特定溫度范圍之內(nèi)。在塑料垃圾進入到熔融箱體之中同時進過熔融處理之后，會由電機帶動攪拌葉片將其推至出料桿之中，而在這之前還需要經(jīng)過篩網(wǎng)進行過濾處理，以去除其中一些大顆粒雜質(zhì)。

3 塑料垃圾加工再利用的機械設備溫度控制系統(tǒng)設計

在塑料進行熔融處理過程中，要求要保證熔融箱體之中熱風溫度值應當維持在特定范圍之內(nèi)，這一數(shù)值和塑料具體種類有關(guān)，和塑料自身的熔融溫度相近。若是熱風的溫度值超過了一定界限之后，將導致塑料出現(xiàn)燃燒或者熱降解問題，這樣回收所得塑料便無法再次進行利用。而若是熱風的溫度值低于一定界限之后，塑料不能實現(xiàn)熔融，便無法進行回收。因此，應當能夠?qū)崟r的對加熱管加以控制以及調(diào)節(jié)，如此便要求設計與之對應的溫度控制系統(tǒng)，以有效的對熱風溫度加以控制與調(diào)節(jié)。

在所設計的溫度控制系統(tǒng)之中，所包含主要的裝置有交流接觸器裝置、溫度調(diào)控裝置以及熱電偶部件等等。所設計的加熱裝置之中加熱管實際功率值為900W，加熱管數(shù)量為二十四個，同時還設置有加熱圈裝置，功率值為500W，加熱圈數(shù)量為三個。塑料垃圾加工再利用的機械設備的工作電壓為380V，溫度調(diào)節(jié)裝置均連接有與之對應的熱電偶部件，在熱電偶檢測到相應的溫度數(shù)值之后，會將檢測結(jié)果傳輸至溫度調(diào)節(jié)裝置之中，若是溫度調(diào)節(jié)裝置通過分析對比發(fā)現(xiàn)熱電偶檢測所得溫度超過了事先所設定溫度情況下，此時會發(fā)出斷開開關(guān)的指令并將指令傳輸至交流接觸器裝置之中，在交流接觸器裝置收到溫度調(diào)節(jié)器發(fā)出的指令后會作出相應的動作，此時該開關(guān)控制的加熱管或者加熱圈便會停止加熱。若是溫度調(diào)節(jié)裝置通過分析對比發(fā)現(xiàn)熱電偶檢測所得溫度低于事先所設定溫度情況下，此時會發(fā)出接通開關(guān)的指令并將指令傳輸至交流接觸器裝置之中，在交流接觸器裝置收到溫度調(diào)節(jié)器發(fā)出的指令后會作出相應的動作，此時該開關(guān)控制的加熱管或者加熱圈便會進行加熱，從而實現(xiàn)熔融箱體之中的溫度可以被有效控制在特定范圍之內(nèi)。

4 塑料垃圾加工再利用機械設備樣機測試

在完成了塑料垃圾加工再利用機械設備的初步設計以及開發(fā)之后，需要進行樣機檢測工作，能夠?qū)λ芰侠庸ぴ倮脵C械設備進行性能的檢驗，結(jié)合所得測試結(jié)果，確保后續(xù)進行塑料垃圾加工再利用機械設備完善與改進過程中擁有更為全面與準確地參考，可以更加高效的設計與開發(fā)性能更為優(yōu)良的塑料垃圾加工再利用機械設備。在進行樣機檢測過程中，第一步要求應當針對不同機構(gòu)進行檢測，確保各個機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定與可靠的運行，不同機構(gòu)之間不會出現(xiàn)干涉問題，并且保證塑料垃圾加工再利用機械設備在運行過程中可以將塑料垃圾進行熔融處理，同時保證處理后的塑料可以達到造粒處理的要求。

通過對樣機進行測試之后得出，樣機運行過程中，熱風循環(huán)系統(tǒng)工作穩(wěn)定，溫度控制系統(tǒng)也可以正常運行，但是設備的保溫效果相對差。同時，在溫度檢測過程中，有時會出現(xiàn)一定的誤差，對于擠出塑料的品質(zhì)會產(chǎn)生一定影響。而且，在塑料持續(xù)的從樣機之中被擠出時，當增大螺桿部件對應電機裝置的運轉(zhuǎn)速率情況下，自出來口擠出塑料對應塑料同樣增加，不過增幅相對不明顯。在針對樣機進行測試過程中發(fā)現(xiàn)，通過所安裝的可旋轉(zhuǎn)刀片切粒操作過程中，出現(xiàn)了顆粒大小不均一的問題，而且，臨近的出料口塑料顆粒也會發(fā)生粘結(jié)問題。在熔融箱體之中塑料都通過出料口擠出之后，將設備開關(guān)斷開，設備停止運行，在設備部件冷卻之后把其中螺桿拆卸下來，在熔融箱體的箱壁和出料口交叉位置處存在一定的塑料未充分排出，冷卻之后附著在箱壁之上。

結(jié)合上述針對樣機檢測過程中所出現(xiàn)一些問題，制定了以下解決措施：（1）進一步增加保溫材料的厚度，并且保障箱體自身的密封性能更為優(yōu)良，盡可能降低加熱所需時間，從而有效的降低電能消耗。（2）設置精度更高的熱電偶部件，并且保障熱電偶部件能夠檢測到箱體內(nèi)的溫度，確保檢測所得溫度值和熱氣實際溫度值差距更小，防止發(fā)生溫度過高或者溫度過低的問題出現(xiàn)，以有效的提升擠出塑料品質(zhì)。（3）在箱體和出料口位置再增設上加熱線圈，從而保障了此位置不會出現(xiàn)塑料殘留的現(xiàn)象，防止發(fā)生出料口堵塞問題。（4）對于口模進一步加以改進，減少其中流道的設計數(shù)量，并將其設計為直線排列，避免出現(xiàn)鄰近流道塑料粘結(jié)問題。

5 結(jié)束語

在進行塑料垃圾加工再利用機械設備初步設計與開發(fā)過程中，利用了一體化的開發(fā)理念，同時借助于熱風循環(huán)相關(guān)理論，按照目前塑料垃圾加工再利用的實際需求，設計了具有較強創(chuàng)新性的塑料垃圾加工再利用機械設備，同時也制造了相應的樣機完成測試工作。通過測試得出，所設計塑料垃圾加工再利用機械設備運行基本穩(wěn)定，在測試中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，并且及時針對出現(xiàn)的問題加以改進與優(yōu)化，保證了塑料垃圾加工再利用機械設備可以更加高效、穩(wěn)定與安全的運行。

參考文獻：

[1]譚建斌.基于PLC的醫(yī)療廢棄塑料制品回收處理系統(tǒng)研究[J].塑料工業(yè)，2018，46（10）：88-90+98.

[2]鄭驥.廢塑料回收再生工藝及環(huán)保要求[J].環(huán)境與發(fā)展，2019，31（04）：96+98.

[3]徐靖，張偉.塑料回收再利用技術(shù)研究進展[J].精細與專用化學品，2019，27（07）：10-14.