塑料垃圾加工再利用的機械設備設計與開發初探

李智麗

摘? 要：結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節以及破碎環節，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構設計，詳細分析了溫度控制系統設計以及熱風循環系統設計，并進行了樣機檢測工作，針對檢測中出現的問題及時加以改進與優化，為塑料垃圾加工再利用機械設備最終實現產業化打下良好的基礎。

關鍵詞：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之后很快就在家電領域、汽車領域以及產品包裝之中得到廣泛的應用。由于塑料很難在自然環境中降解，導致了嚴重的污染問題。國內也成立很多塑料垃圾加工再利用企業，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。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化改進，設計性能更為優良的設備，提升塑料垃圾加工再利用的效率，也為環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構設計

此次所設計塑料垃圾加工再利用機械設備整體結構見圖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，確保能夠持續的保持熔融箱之中溫度，并且使得進入到熔融箱內的塑料垃圾在熱風的作用下實現熔融。當塑料熔融了以后，會由攪拌裝置并且經由篩網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動而旋轉，把熔融且經過篩網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對設備進行操作，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系統設計

塑料垃圾加工再利用機械設備其熱風循環系統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，增加了熱風循環系統，可以說是此次設備開發的主要創新。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系統之后，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對塑料的一體化處理，而且在兩側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由風機吹入至熔融箱體之中，而進入到箱體內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。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過篩網進行過濾處理，以去除其中一些大顆粒雜質。

3 塑料垃圾加工再利用的機械設備溫度控制系統設計

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，這一數值和塑料具體種類有關，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，塑料不能實現熔融，便無法進行回收。因此，應當能夠實時的對加熱管加以控制以及調節，如此便要求設計與之對應的溫度控制系統，以有效的對熱風溫度加以控制與調節。

在所設計的溫度控制系統之中，所包含主要的裝置有交流接觸器裝置、溫度調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，溫度調節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值之后，會將檢測結果傳輸至溫度調節裝置之中，若是溫度調節裝置通過分析對比發現熱電偶檢測所得溫度超過了事先所設定溫度情況下，此時會發出斷開開關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節器發出的指令后會作出相應的動作，此時該開關控制的加熱管或者加熱圈便會停止加熱。若是溫度調節裝置通過分析對比發現熱電偶檢測所得溫度低于事先所設定溫度情況下，此時會發出接通開關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節器發出的指令后會作出相應的動作，此時該開關控制的加熱管或者加熱圈便會進行加熱，從而實現熔融箱體之中的溫度可以被有效控制在特定范圍之內。

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之后，需要進行樣機檢測工作，能夠對塑料垃圾加工再利用機械設備進行性能的檢驗，結合所得測試結果，確保后續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性能更為優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進行檢測，確保各個機構能夠實現穩定與可靠的運行，不同機構之間不會出現干涉問題，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，熱風循環系統工作穩定，溫度控制系統也可以正常運行，但是設備的保溫效果相對差。同時，在溫度檢測過程中，有時會出現一定的誤差，對于擠出塑料的品質會產生一定影響。而且，在塑料持續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現，通過所安裝的可旋轉刀片切粒操作過程中，出現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生粘結問題。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。

結合上述針對樣機檢測過程中所出現一些問題，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，防止發生溫度過高或者溫度過低的問題出現，以有效的提升擠出塑料品質。（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塑料殘留的現象，防止發生出料口堵塞問題。（4）對于口模進一步加以改進，減少其中流道的設計數量，并將其設計為直線排列，避免出現鄰近流道塑料粘結問題。

5 結束語

在進行塑料垃圾加工再利用機械設備初步設計與開發過程中，利用了一體化的開發理念，同時借助于熱風循環相關理論，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定，在測試中也發現了一些問題，并且及時針對出現的問題加以改進與優化，保證了塑料垃圾加工再利用機械設備可以更加高效、穩定與安全的運行。

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