胶粉微波脱硫设备的介质片清洗系统的制作方法

1.本发明属于橡胶沥青生产设备技术领域，尤其涉及一种胶粉微波脱硫设备的介质片清洗系统。


背景技术：

2.随着人们生活水平的不断提高，私家车保有量和货车的数量逐年提高，因此每年都会产生的大量废旧轮胎，如何妥善处理废旧轮胎已经成为全球重要的环保问题之一。研究废旧轮胎橡胶的资源化处置方式及技术途径，不仅有利于保护环境，同时又能实现其所含高值组分的回收利用。
3.将汽车废旧轮胎制成橡胶粉，并将其以一定比例加入到基质沥青中可制得橡胶沥青。胶粉在微波脱硫设备进行微波辐射后，变成活化胶粉，可以显著改善橡胶沥青的性能。而胶粉在微波辐射下，会产生大量的烟气，烟气会裹挟着胶粉中的粉尘一起上浮，进而黏附到微波馈口的介质片上，导致介质片被烧穿，影响设备的正常工作。且介质片由多组螺栓紧固两法兰盘连接而夹紧，所以介质片的更换与清洁需要人工进行繁琐的拆卸与安装，费时费力的同时，严重影响了脱硫设备的整体工作进程。因此，开发设计一种胶粉微波脱硫设备的介质片清洗系统是该领域急需解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种胶粉微波脱硫设备的介质片清洗系统，旨在解决现有技术中胶粉微波脱硫设备中介质片需要人工更换与清洁，存在装卸操作繁琐、费事费力的技术问题。
5.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种胶粉微波脱硫设备的介质片清洗系统，包括微波振幅监测仪、在线微波等离子清洗装置及介质片自动更换清洗装置，所述微波振幅监测仪通过控制器分别与在线微波等离子清洗装置及介质片自动更换清洗装置相连；所述微波振幅监测仪能够检测微波导管内介质片上下两侧微波振幅的幅值，当两者差值大于设定值时，控制器驱动在线微波等离子清洗装置对微波导管内的介质片进行线上微波等离子清洗，当介质片两端微波振幅的差值小于设定值时，在线清洗结束；当在线清洗后介质片两端微波振幅的差值仍然大于设定值时，控制器向胶粉微波脱硫设备发出停机信号并驱动介质片自动更换清洗装置对介质片进行自动更换，并线下清洗污染的介质片。介质片的材质常采用聚四氟乙烯、陶瓷或云母。
6.优选的，所述微波振幅监测仪包括微波接收器、示波器和滤波器，所述微波接收器包括设置于介质片上下方的微波收集环a和微波收集环b，所述微波收集环a和微波收集环b分别通过滤波器与示波器相连，所述示波器与控制器的上位机相连，通过控制器控制在线微波等离子清洗装置及介质片自动更换清洗装置。
7.优选的，所述介质片自动更换清洗装置包括带有清洗工位和烘干工位的机架及用于更换介质片的换位机构，内置介质片的微波导管竖向贯穿机架设置，所述换位机构设置
于微波导管的一侧，所述清洗工位和烘干工位设置于微波导管的另一侧，用于清洗、烘干介质片；所述介质片通过夹紧机构固定于微波导管内，所述换位机构及夹紧机构均与控制器相连，根据微波振幅监测仪检测的微波信号来控制夹紧机构及换位机构的动作，实现自动更换介质片。其中，清洗工位设有超声波清洗池，利用超声波对介质片进行清洗。
8.优选的，所述夹紧机构包括上下两个密封配合的法兰盘，所述介质片水平置于两个法兰盘之间，下方法兰盘固定于机架上，上方法兰盘能够沿着机架上的滑道上下移动，用于对介质片放松及夹紧；所述微波导管两侧的机架上分别设有备用介质片放置台和备洗介质片放置台，所述备用介质片放置台设置于微波导管与换位机构之间，所述备洗介质片放置台设置于微波导管与清洗工位之间；所述法兰盘的外部设有胶套，两个法兰盘之间设有压力传感器，用于显示法兰盘是否夹紧。
9.优选的，上方法兰盘的下端孔口设有用于与介质片配合的止口，所述止口的顶部及上方法兰盘的底面上均设有用于放置密封圈的密封槽，通过密封圈来保证微波导管的密封性。
10.优选的，所述法兰盘为与控制器相连的电磁法兰盘，通过对两个电磁法兰盘通入同向电或反向电，用以放松或夹紧微波导管内的介质片。根据微波接收器检测微波导管中的微波信号，控制电磁法兰盘实施夹紧或放松命令。
11.优选的，所述机架顶部设有与控制器相连的电气吸盘，所述电气吸盘的底部四角部位分布四个真空吸盘，用于吸附介质片；所述机架上设有与电气吸盘相配合的导轨，使电气吸盘在烘干工位、清洗工位、备洗介质片放置台及备用介质片放置台之间移动。
12.优选的，所述换位机构包括齿条推杆和旋转部件，所述齿条推杆的底部设有齿轮，所述齿条推杆的下表面设有与齿轮啮合的齿形，所述齿条推杆的一端与旋转部件相连，所述旋转部件能够驱动齿条推杆使其自由端推动备用介质片放置台上的备用介质片，来替换微波导管内的介质片。
13.优选的，所述齿轮设置于支架上，所述支架上还设有套装于齿条推杆上的定位环；所述支架及旋转部件的驱动电机均设置于支撑台上。
14.优选的，所述旋转部件包括驱动电机、转盘和与垂直导向杆，所述驱动电机的输出轴与转盘同轴固定，所述转盘的外侧面上设有偏心轴，所述垂直导向杆的中部与齿条推杆相连；所述垂直导向杆上设有竖向导向槽，所述偏心轴设置于竖向导向槽内。
15.优选的，所述在线微波等离子清洗装置包括放电部和伸缩机构，所述放电部包括若干个金属针，所述金属针的一端固定于弧形板上、另一端针头能够沿着微波导管侧壁上的针孔进入微波导管内部；所述弧形板与伸缩机构相连，所述伸缩机构与控制器相连；所述金属针在放电过程中能够电离微波导管内的空气及通入的氩气，产生氧等离子体和氩等离子体，能够去除介质片表面污染物。
16.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过微波振幅监测仪检测介质片上下两侧微波振幅的幅值，当两者差值大于设定值时，控制器驱动在线微波等离子清洗装置对微波导管内的介质片进行不停机在线清洗，当介质片两端微波振幅的差值小于设定值时，在线清洗结束；当在线清洗后介质片两端微波振幅的差值仍然大于设定值时，控制器向胶粉微波脱硫设备发出停机信号并驱动介质片自动更换清洗装置对介质片进行自动更换，并线下清洗污染的介质片。本发明自动化程度高，控制方便快捷，运
行精准稳定，保障微波脱硫设备的连续稳定工作时间，同时节约介质片更换时间，极大地提升了胶粉脱硫的工作效率。
附图说明
17.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
18.图1是本发明实施例提供的一种胶粉微波脱硫设备的介质片清洗系统中介质片自动更换清洗装置的结构示意图；图2为本发明实施例中夹紧机构的结构示意图；图3为本发明实施例中换位机构的侧视图；图4为本发明中介质片的清洗流程控制示意图；图5是本发明实施例提供的一种胶粉微波脱硫设备的介质片清洗系统中在线微波等离子清洗装置的结构示意图；图中：1、电气吸盘；2、夹紧装置；3、机架；4、备用介质片；5、定位环；6、转盘；7、支撑架；8、支撑台；9、齿条推杆；10、齿轮；11、备用介质片放置台；12、介质片；13、微波导管；14、备洗介质片放置台；15、清洗工位；16、烘干工位；17、驱动电机；18、金属针；19、弧形板；20、转盘；21、小t型槽；22、微波收集环a；23、法兰盘；24、大t型槽；25、微波收集环b；26、支架；27、垂直导向杆；28、偏心轴；29、竖向导向槽。
具体实施方式
19.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.本发明提供的一种胶粉微波脱硫设备的介质片清洗系统，包括微波振幅监测仪、在线微波等离子清洗装置及介质片自动更换清洗装置，所述微波振幅监测仪通过控制器分别与在线微波等离子清洗装置及介质片自动更换清洗装置相连；所述微波振幅监测仪能够检测微波导管内介质片上下两侧微波振幅的幅值，如图4所示：当两者差值大于设定值时，控制器驱动在线微波等离子清洗装置对微波导管内的介质片进行线上微波等离子清洗，当介质片两端微波振幅的差值小于设定值时，在线清洗结束；当在线清洗后介质片两端微波振幅的差值仍然大于设定值时，控制器向胶粉微波脱硫设备发出停机信号并驱动介质片自动更换清洗装置对介质片进行自动更换，并线下清洗污染的介质片。其中，介质片12的材质为聚四氟乙烯、陶瓷或云母，容易被烟气污染，通过微波振幅监测仪监测介质片两侧的微波振幅的差值，来判断介质片的污染程度。
21.在本发明的一个具体实施例中，所述微波振幅监测仪包括微波接收器、示波器和滤波器，如图2所示，所述微波接收器包括设置于介质片12上下方的微波收集环a22和微波收集环b25，所述微波收集环a22和微波收集环b25分别通过滤波器与示波器相连，所述示波器与控制器的上位机相连，通过控制器控制在线微波等离子清洗装置及介质片自动更换清洗装置。
22.本发明中清洁介质片的措施分为两个步骤：采用在线微波等离子清洗装置的微波等离子清洗方式对介质片进行不停机线上清洗；随着生产的进行，清洗次数的增多，不容易被清洗的顽固污染物逐渐累积，当微波等离子清洗方式达不到理想的清洁效果时，胶粉微波脱硫设备停机，利用介质片自动更换清洗装置对介质片进行自动更换，线下清洗。介质片的清洗流程如图4所示。
23.在本发明的一个具体实施例中，如图5所示，所述在线微波等离子清洗装置包括放电部和伸缩机构，所述放电部包括若干个金属针18，所述金属针18的一端固定于弧形板19上、另一端针头能够沿着微波导管13侧壁上的针孔进入微波导管13内部；所述弧形板19与伸缩机构相连，所述伸缩机构与控制器相连；所述金属针18在放电过程中能够电离微波导管13内的空气及通入的氩气，产生氧等离子体和氩等离子体，能够去除介质片表面污染物。在图5中，金属针的数量可根据实际情况具体设计（图中仅是示意性说明）；伸缩机构包括转盘20及由控制器控制的驱动部件（图中未画出），驱动部件可采用微型电机，所述转盘20的表面及弧形板19的底部均设有螺纹，所述弧形板19与转盘20表面螺纹配合。控制器通过控制微型电机的旋转方向，来控制转盘的正反转，从而弧形板带动金属针沿着转盘表面做径向伸缩运动，金属针可沿着微波导管的针孔径向运动，实现金属针出入微波导管内的目的。
24.鉴于胶粉微波脱硫设备的胶粉在活化过程中，黏附到介质片上的污染物，主要是非挥发性有机物和微颗粒污染物。上述在线微波等离子清洗装置的工作流程如下：（1）微波振幅监测仪实时监测介质片两端微波振幅的幅值，当两者的差值大于设定值时，启动在线微波等离子清洗装置；金属针通过伸缩机构进入微波导管内部，在微波诱导下，金属针辉光放电，电离空气和通入的氩气，产生氧等离子体和氩等离子体。氧等离子体通过化学反应使介质片上黏附的非挥发性有机物变成易挥发的水汽和二氧化碳；氩等离子体在外加偏压作用下被介质片吸引，在介质片电场力的作用下被加速产生动能，然后轰击带负电的介质片表面，从而去除微颗粒污染物。其中，氩离子化产生的颗粒要更重，在电场的作用下氩离子的动能高于其他惰性气体。
25.介质片预先受强外电场作用,出现极化现象，极化电荷“永久”存在于电介质表面和体内,不随外电场去除而完全消失,在无外电场的条件下能自身产生静电作用力。
26.当介质片两端微波振幅的差值小于设定值时，在线清洗过程结束，金属针通过伸缩机构退出微波导管，在整个清洗过程中，不会影响正常生产。
27.实施例1：定义介质片的功率损失率a=两端微波振幅的差值/上端微波幅值；当a=20%时，微波等离子清洗装置启动，为保证清洗效果，金属针采用20根金属钨针，全部伸入微波导管内部，介质片后端，此时放电功率最大，电离产生氧、氩等离子体的效率最高。
28.随着清洗的进行，污染物的减少，减小放电功率，节约能量，伸入微波导管内部的钨针数量：n=100a，当a小于2%时，清洗过程结束，金属针通过伸缩机构退出微波导管。
29.（2）随着生产的进行和清洗次数的增大，不容易被清洗的污染物逐渐累积，当此线上清洗方式，在规定的合理时间内，达不到理想的清洁效果时，设备停机，对介质片进行自动更换，线下清洗。
30.在本发明的一个具体实施例中，如图1所示，所述介质片自动更换清洗装置包括带有清洗工位15和烘干工位16的机架3及用于更换介质片的换位机构，内置介质片12的微波
导管13竖向贯穿机架3设置，所述换位机构设置于微波导管13的一侧，所述清洗工位15和烘干工位16设置于微波导管13的另一侧，用于清洗、烘干介质片；所述介质片12通过夹紧机构2固定于微波导管13内，所述换位机构及夹紧机构均与控制器相连，用于使夹紧机构2及换位机构能够根据微波振幅监测仪检测的微波信号变化来更换介质片，自动化程度高。其中，所述清洗工位15设有超声波清洗池，通过超声波对介质片清洗更彻底。
31.在本发明的一个具体实施例中，如图2所示，所述夹紧机构2包括上下两个密封配合的法兰盘23，所述介质片12水平置于两个法兰盘23之间，下方法兰盘23固定于机架3上，上方法兰盘23能够沿着机架3上的滑道上下移动，用于对介质片12放松及夹紧；所述微波导管13两侧的机架3上分别设有备用介质片放置台11和备洗介质片放置台14，所述备用介质片放置台11设置于微波导管13与换位机构之间，所述备洗介质片放置台14设置于微波导管13与清洗工位15之间；所述法兰盘23的外部设有胶套，两个法兰盘23之间设有压力传感器，用于显示法兰盘是否夹紧，以压力值为反馈，保持微波导管13内的密封。其中，所述法兰盘23为与控制器相连的电磁法兰盘，通过对两个电磁法兰盘通入同向电或反向电，用以放松或夹紧微波导管13内的介质片12。根据微波接收器检测微波导管中介质片上下方的微波变化，来判断微波导管内介质片的清洁与否，从而控制电磁法兰盘实施夹紧或放松命令，实现介质片是否更换。
32.本发明通过电磁法兰盘来代替原螺栓法兰夹紧介质片，通过电磁法兰盘联接处的压力传感器的显示值来控制电磁法兰的通电状态。以下举例说明电磁法兰盘的夹紧原理。以原法兰盘通过18个螺栓固定为例，将原螺栓法兰设置的18个螺栓的总预紧力等效为电磁法兰盘夹紧的临界值，其计算公式为：法兰盘夹紧的临界值，其计算公式为：式中：——单个螺栓预紧力；——螺栓材料的屈服极限；——螺杆截面积；——总预紧力。
33.当压力传感器的显示值至值时即可调整电磁法兰盘的通电保持其夹紧，使微波导管保持更好的密封状态。
34.具体制作时，如图2所示，在上方法兰盘23的下端孔口加工出止口，用于安装介质片12；所述止口的顶部及上方法兰盘23的底面上均设有用于放置密封圈的密封槽。其中，止口的环形槽顶部密封槽为小t形槽21，确保介质片顶部边缘与止口配合面间的密封，法兰盘底面密封槽靠近边缘处、且为大t形槽24，用于保证两个法兰盘之间的密封。
35.在本发明的一个具体实施例中，如图2所示，所述微波收集环a22设置于介质片12上方的法兰盘23内孔壁上，所述微波收集环b25设置于介质片12下方的法兰盘23内孔壁上；通过控制器控制法兰盘的通电方向，实现介质片的夹紧与放松。通过微波收集环a与微波收集环b分别收集介质片上下的微波信号，通过滤波器筛选信号且以pc上位机作为控制端，设定微波收集环b所收集的微波信号幅值相较于微波收集环b所收集微波信号幅值的相对差值若超过上位机设定值，即对电磁法兰通同向电使其放松，方便对介质片进行更换。
36.对于上位机设定值，可以预先对已存有污垢且需要更换的介质片进行测定，记录连续测定三次后的相对幅值差后对其取均值且作为设定值标定在上位机的分析程序中。
37.进一步优化上述技术方案，如图1所示，所述机架3顶部设有与控制器相连的电气吸盘1，所述电气吸盘1的底部四角部位分布四个真空吸盘，用于吸附介质片；所述机架3上设有与电气吸盘1相配合的导轨，使电气吸盘1在烘干工位16、清洗工位15、备洗介质片放置台14及备用介质片放置台11之间移动。电气吸盘沿着机架上的导轨，根据控制器的指令在备用介质片放置台11、备洗介质片放置台14、超声波清洗工位15与烘干工位16之间往复运行，完成设定动作。
38.在本发明的一个具体实施例中，如图1、3所示，所述换位机构包括齿条推杆9和旋转部件，所述齿条推杆9的底部设有齿轮10，所述齿条推杆9的下表面设有与齿轮10啮合的齿形，所述齿条推杆9的一端与旋转部件相连，所述旋转部件能够驱动齿条推杆9使其自由端推动备用介质片放置台11上的备用介质片4，来替换微波导管13内的介质片12。其中，所述旋转部件包括驱动电机17、转盘6和与垂直导向杆27，所述驱动电机17的输出轴与转盘6同轴固定，所述转盘6的外侧面上设有偏心轴28，所述垂直导向杆27的中部与齿条推杆9相连；所述垂直导向杆27上设有竖向导向槽29，所述偏心轴28设置于竖向导向槽29内。驱动电机驱动转盘旋转，转盘上的偏心轴通过垂直导向杆带动齿条推杆做左右往复运动，从而将备用介质片推送至微波导管内的工作位置，同时将微波导管内受污介质片推出微波导管。
39.具体制作时，如图1所示，所述齿轮10设置于支架26上，所述支架26上还设有套装于齿条推杆9上的定位环5；所述支架26及旋转部件的驱动电机17均设置于支撑台8上。其中，驱动电机17通过支撑架7设置于支撑台8上。采用该结构确保齿条推杆与备用介质片的位置等高，方便推送更换介质片。
40.本发明的具有应用过程如下：微波信号源开启后，微波接收环a及微波接收环b先后收集微波导管内介质片上下方的微波信号，两组信号经过滤波器作用分别在示波器上显出波形，若其幅值差小则对上下两个电磁法兰盘通入反向电，使两电磁法兰盘夹紧，且通过所设压力传感器的显示数值判断是否需要增强电流；若其幅值差大，则说明该介质片已经有污垢，需要更换，则关闭微波信号源，对上下两个电磁法兰盘通入同向电，下侧电磁法兰盘固定在机架上，上侧电磁法兰盘沿着机架上滑道在竖直方向上上移一定的单位长度；右侧换位机构启动，通过齿条推杆将备用介质片放置台上的备用介质片推送至介质片的工作位置，同时将需要清洗的介质片推至备洗介质片放置台上。
41.置换完毕后，微波信号开启，经微波接收环a与微波接收环b识别后，两电磁法兰盘相吸夹紧至密闭。置换完毕的同时，电气吸盘将已烘干的介质片从烘干工位吸起，并沿着机架上方的导轨运输至备用介质片放置台上，接着将备洗介质片放置台上的介质片吸起并运送至超声波清洗工位，洗净过后再运至烘干工位去水且等待下一轮使用。自此，胶粉微波脱硫设备的介质片清洗系统的一个完整循环工作完毕。
42.综上所述，本发明具有结构紧凑、自动化程度高的优点，通过线上清洗与线下清洗两种清洗方式的有序轮换来提高介质片的清洗效果及清洗效率，尽可能减少对生产运行的影响。本发明通过自动化控制，操作方便快捷，提高了工作效率，实现了介质片自动清洁系统在全部工作状态中的自动化管理，节约工作时间，极大地提升了胶粉脱硫的工作效率。
43.在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。