塑料垃圾加工再利用的机械设备设计与开发初探

李智丽

摘  要：结合目前塑料垃圾加工再利用的实际需求，借助于一体化设计的方式，省去塑料加工再利用的清洗环节以及破碎环节，以提升塑料垃圾加工再利用效率。文章全面阐述了塑料垃圾加工再利用机械设备的结构设计，详细分析了温度控制系统设计以及热风循环系统设计，并进行了样机检测工作，针对检测中出现的问题及时加以改进与优化，为塑料垃圾加工再利用机械设备最终实现产业化打下良好的基础。

关键词：塑料垃圾;加工再利用;机械设备;设计

中图分类号：X70          文献标志码：A         文章编号：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

上世纪塑料制品出现之后很快就在家电领域、汽车领域以及产品包装之中得到广泛的应用。由于塑料很难在自然环境中降解，导致了严重的污染问题。国内也成立很多塑料垃圾加工再利用企业，制造的塑料垃圾加工再利用机械设备虽然具有较强的工艺适应性，不过，在进行塑料垃圾清洗和破碎时不仅会产生大量污水，同时也会制造大量的噪音，这些都将导致二次污染问题的出现。因此，有必要针对塑料垃圾加工再利用机械设备进一步加以优化改进，设计性能更为优良的设备，提升塑料垃圾加工再利用的效率，也为环境保护贡献一份力量。

1 塑料垃圾加工再利用機械设备的结构设计

此次所设计塑料垃圾加工再利用机械设备整体结构见图1。

在图1之中，箭头代表的是在进行塑料垃圾加工过程中热风对应流向。此设备运行的实际原理为：首先，设备之中的热风箱装置、风机装置以及加热管装置在运行过程中能够为熔融箱装置提供塑料加工所需的热风，同时会在熔融箱之中形成热风的循环，确保能够持续的保持熔融箱之中温度，并且使得进入到熔融箱内的塑料垃圾在热风的作用下实现熔融。当塑料熔融了以后，会由搅拌装置并且经由筛网装置筛滤后将其推入至出料口位置，此时2号电动机装置启动，随之螺杆将受到电机驱动而旋转，把熔融且经过筛网的塑料从口模位置挤出。此次所设计塑料垃圾加工再利用机械设备属于一体化设备，在实际应用过程中更易进行操作，只需要一位工作人员便能够对设备进行操作，而且设备实际运行所消耗能量也较少，各个部件在进行加工以及装配过程中非常便捷，后续维护工作也较为简便，能够显著的解决塑料垃圾回收再利用的成本费用。

2 塑料垃圾加工再利用机械设备热风循环系统设计

塑料垃圾加工再利用机械设备其热风循环系统所包含的装置有箱盖装置、风机装置、加热管装置熔融箱装置等。在针对塑料垃圾加工再利用机械设备进行设计过程中，增加了热风循环系统，可以说是此次设备开发的主要创新。以往在针对塑料垃圾进行回收再利用的过程中，加工设备仅仅是加工一些清洗以及破碎好的塑料，而在进行塑料加工之前要求实现完成清洗工作以及破碎工作，同时也要事先对塑料进行烘干处理，之后才能够进行塑料的熔融处理。而在塑料垃圾加工再利用机械设备之中增加热风循环系统之后，可以确保塑料垃圾回收再利用过程中，塑料处理与加工实现一体化，塑料垃圾在回收之后，直接投入至进料斗，塑料熔融箱体可以实现对塑料的一体化处理，而且在两侧位置分别设置了三个气孔，在加热风箱装置之中安装了风机装置以及加热管部件。之所以安装加热管，主要是针对箱体之中空气加热处理，然后再借助于风机装置则能够抽取熔融箱体之中空气，在利用加热管将空气加热之中再经由风机吹入至熔融箱体之中，而进入到箱体内的塑料在热风作用下便可以达到熔融的目的。上述过程循环进行，使得熔融箱体之中能够始终维持在特定温度范围之内。在塑料垃圾进入到熔融箱体之中同时进过熔融处理之后，会由电机带动搅拌叶片将其推至出料杆之中，而在这之前还需要经过筛网进行过滤处理，以去除其中一些大颗粒杂质。

3 塑料垃圾加工再利用的机械设备温度控制系统设计

在塑料进行熔融处理过程中，要求要保证熔融箱体之中热风温度值应当维持在特定范围之内，这一数值和塑料具体种类有关，和塑料自身的熔融温度相近。若是热风的温度值超过了一定界限之后，将导致塑料出现燃烧或者热降解问题，这样回收所得塑料便无法再次进行利用。而若是热风的温度值低于一定界限之后，塑料不能实现熔融，便无法进行回收。因此，应当能够实时的对加热管加以控制以及调节，如此便要求设计与之对应的温度控制系统，以有效的对热风温度加以控制与调节。

在所设计的温度控制系统之中，所包含主要的装置有交流接触器装置、温度调控装置以及热电偶部件等等。所设计的加热装置之中加热管实际功率值为900W，加热管数量为二十四个，同时还设置有加热圈装置，功率值为500W，加热圈数量为三个。塑料垃圾加工再利用的机械设备的工作电压为380V，温度调节装置均连接有与之对应的热电偶部件，在热电偶检测到相应的温度数值之后，会将检测结果传输至温度调节装置之中，若是温度调节装置通过分析对比发现热电偶检测所得温度超过了事先所设定温度情况下，此时会发出断开开关的指令并将指令传输至交流接触器装置之中，在交流接触器装置收到温度调节器发出的指令后会作出相应的动作，此时该开关控制的加热管或者加热圈便会停止加热。若是温度调节装置通过分析对比发现热电偶检测所得温度低于事先所设定温度情况下，此时会发出接通开关的指令并将指令传输至交流接触器装置之中，在交流接触器装置收到温度调节器发出的指令后会作出相应的动作，此时该开关控制的加热管或者加热圈便会进行加热，从而实现熔融箱体之中的温度可以被有效控制在特定范围之内。

4 塑料垃圾加工再利用机械设备样机测试

在完成了塑料垃圾加工再利用机械设备的初步设计以及开发之后，需要进行样机检测工作，能够对塑料垃圾加工再利用机械设备进行性能的检验，结合所得测试结果，确保后续进行塑料垃圾加工再利用机械设备完善与改进过程中拥有更为全面与准确地参考，可以更加高效的设计与开发性能更为优良的塑料垃圾加工再利用机械设备。在进行样机检测过程中，第一步要求应当针对不同机构进行检测，确保各个机构能够实现稳定与可靠的运行，不同机构之间不会出现干涉问题，并且保证塑料垃圾加工再利用机械设备在运行过程中可以将塑料垃圾进行熔融处理，同时保证处理后的塑料可以达到造粒处理的要求。

通过对样机进行测试之后得出，样机运行过程中，热风循环系统工作稳定，温度控制系统也可以正常运行，但是设备的保温效果相对差。同时，在温度检测过程中，有时会出现一定的误差，对于挤出塑料的品质会产生一定影响。而且，在塑料持续的从样机之中被挤出时，当增大螺杆部件对应电机装置的运转速率情况下，自出来口挤出塑料对应塑料同样增加，不过增幅相对不明显。在针对样机进行测试过程中发现，通过所安装的可旋转刀片切粒操作过程中，出現了颗粒大小不均一的问题，而且，临近的出料口塑料颗粒也会发生粘结问题。在熔融箱体之中塑料都通过出料口挤出之后，将设备开关断开，设备停止运行，在设备部件冷却之后把其中螺杆拆卸下来，在熔融箱体的箱壁和出料口交叉位置处存在一定的塑料未充分排出，冷却之后附着在箱壁之上。

结合上述针对样机检测过程中所出现一些问题，制定了以下解决措施：（1）进一步增加保温材料的厚度，并且保障箱体自身的密封性能更为优良，尽可能降低加热所需时间，从而有效的降低电能消耗。（2）设置精度更高的热电偶部件，并且保障热电偶部件能够检测到箱体内的温度，确保检测所得温度值和热气实际温度值差距更小，防止发生温度过高或者温度过低的问题出现，以有效的提升挤出塑料品质。（3）在箱体和出料口位置再增设上加热线圈，从而保障了此位置不会出现塑料残留的现象，防止发生出料口堵塞问题。（4）对于口模进一步加以改进，减少其中流道的设计数量，并将其设计为直线排列，避免出现邻近流道塑料粘结问题。

5 结束语

在进行塑料垃圾加工再利用机械设备初步设计与开发过程中，利用了一体化的开发理念，同时借助于热风循环相关理论，按照目前塑料垃圾加工再利用的实际需求，设计了具有较强创新性的塑料垃圾加工再利用机械设备，同时也制造了相应的样机完成测试工作。通过测试得出，所设计塑料垃圾加工再利用机械设备运行基本稳定，在测试中也发现了一些问题，并且及时针对出现的问题加以改进与优化，保证了塑料垃圾加工再利用机械设备可以更加高效、稳定与安全的运行。

参考文献：

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