【技术实现步骤摘要】
一种再生碳纤维智能高效回收装置及回收方法
[0001]本专利技术属于先进复合材料回收与再利
，具体涉及一种再生碳纤维智能高效回收装置及回收方法。
技术介绍
[0002]碳纤维增强树脂基复合材料具有密度低、强度高、耐高温、耐腐蚀、力学性能优异的特性，已被广泛应用于航天航空、武器装备、航海工程、先进轨道交通等领域。随着碳纤维复合材料的广泛应用，也随之产生了大量的废弃物，主要来源于生产过程中产生的边角料和残次品、使用过程中破损的结构件以及生命周期末端的复合材料废弃物制品。碳纤维复合材料废弃物中包含性能完好、高价值的碳纤维材料，再生碳纤维的回收已经成为先进复合材料领域亟待解决的工程技术问题，因此，开发一种高效、高值、环境友好的再生碳纤维智能高效再资源化装置及方法是再生碳纤维回收和再利用的关键。
[0003]中国专利技术专利CN110028697A(公开日2019.07.19)提出了一种碳纤维回收装置，运用微波辐射于碳纤维高分子复合材料表面，裂解去除碳纤维复合材料表面高分子基体，从碳纤维高分子复合材料中回收再生碳纤维，该专利技术回收的再生碳纤维尺寸受到微波线圈直径的影响，微波加热局部温度无法控制，当局部温度过高会破坏再生碳纤维的力学性能，装置自动化程度低，需要大量的人力劳动；中国专利技术专利CN109206659A(公开日2020.12.18)提出了一种连续的回收碳纤维的方法及连续性碳纤维回收装置，该专利技术采用了流化床的方法，向回收的燃烧室内通入高温空气和强酸，利用碳纤维耐高温和耐腐蚀的特性，去除碳纤维复合材料...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种再生碳纤维智能高效回收装置，其特征在于，包括层板型回收单元(1)、圆管型回收单元(2)、不规则型回收单元(3)和分拣输送单元(4)；所述层板型回收单元(1)、圆管型回收单元(2)和不规则型回收单元(3)分别用于处理层板型碳纤维复合材料废弃物、圆管型碳纤维复合材料废弃物和不规则型碳纤维复合材料废弃物；所述分拣输送单元(4)包括分拣传送轨道(5)，第一输送轨道(6)、第二输送轨道(7)、第三输送轨道(8)和麦克纳姆轮模块(45)；所述第一输送轨道(6)、第二输送轨道(7)、第三输送轨道(8)分别对应层板型回收单元(1)、圆管型回收单元(2)、不规则型回收单元(3)；所述麦克纳姆轮模块(45)分别与分拣传送轨道(5)，第一输送轨道(6)、第二输送轨道(7)、第三输送轨道(8)连接，所述三维扫描仪模块(46)设置在分拣传送轨道(5)上；待处理碳纤维废弃物进入分拣传送轨道(5)，随后进入麦克纳姆轮模块(45)，三维扫描仪模块(46)扫描待处理碳纤维的形状，根据碳纤维废弃物的形状，相应的输送轨道运行，将待处理碳纤维废弃物输送到层板型回收单元(1)、圆管型回收单元(2)或者不规则型回收单元(3)内进行处理。2.根据权利要求1所述的再生碳纤维智能高效回收装置，其特征在于，所述层板型回收单元(1)包括液压升降模块(11)、支撑架(12)、上部模块(13)和下部模块(14)；所述上部模块(13)安装在支撑架(12)上，可沿着支撑架(12)上下滑动；所述下部模块(14)设置在上部模块(13)下方，固定安装在支撑架(12)上；所述液压升降模块(11)的输出端与上部模块(13)连接，驱动上部模块(13)沿着支撑架(12)上下滑动；所述上部模块(13)包括通气管道(131)、第一缸体(132)、上部夹心承体(133)、第一电热管(134)、第一蜂窝载体(135)和第一弹簧(136)，所述第一蜂窝载体(135)上负载有氧化物半导体涂层；所述通气管道(131)与第一缸体(132)连通，为第一缸体(132)内部输送氧气；所述上部夹心承体(133)设置在第一缸体(132)内部，通过第一弹簧(136)与第一缸体(132)内顶部下表面连接；所述第一蜂窝载体(135)固定设置在上部夹心承体(133)上，并伸出第一缸体(132)外，第一蜂窝载体(135)上设置有若干个槽，所述第一电热管(134)安装在槽内；所述下部模块(14)包括第二缸体(1400)、下支撑板(1402)、第二蜂窝载体(1405)和第二电热管(1406)，所述第二蜂窝载体(1405)上负载有氧化物半导体涂层；所述下支撑板(1402)为第二缸体(1400)顶面；所述第二蜂窝载体(1405)固定设置在下支撑板(1402)上，并伸出第二缸体(1400)外，第二蜂窝载体(1405)上设置有若干个槽，所述第二电热管(1406)安装在槽内；当待处理碳纤维废弃物进入层板型回收单元(1)内，到达第二缸体(1400)上方，液压升降模块(11)带动上部模块(13)下降，使上部模块(13)和下部模块(14)对待处理碳纤维废弃物进行挤压并加热，起到分解环氧树脂的作用。3.根据权利要求书2所述的再生碳纤维智能高效回收装置，其特征在于，所述下部模块(14)还包括导杆(1401)、第一固定支座(1403)、第一丝杠电机(1404)、第一联轴器(1407)、第一螺母座(1408)、第一丝杠(1409)、第一丝杆基座(1410)和连杆(1411)；
所述下支撑板(1402)通过导杆(1401)和第一固定支座(1403)与第二缸体(1400)连接，所述导杆(1401)包括相互套接的第一导杆(14011)和第二导杆(14012)，所述第一导杆(14011)和第二导杆(14012)分别通过第一固定支座(1403)与下支撑板(1402)和第二缸体(1400)连接；所述第一丝杆基座(1410)固定设置在第二缸体(1400)内部，第一丝杠(1409)设置在第一丝杆基座(1410)上，所述第一丝杠电机(1404)通过第一联轴器(1407)与第一丝杠(1409)驱动连接；第一丝杠(1409)上螺旋安装有第一螺母座(1408)，所述连杆(1411)一端与第一螺母座(1408)铰接，另一端与下支撑板(1402)铰接；第一丝杠电机(1404)驱动第一丝杠(1409)旋转，进而使第一螺母座(1408)沿着第一丝杠(1409)移动，第一丝杠(1409)带动连杆(1411)移动，从而使下支撑板(1402)相对于第二缸体(1400)向上或者向下翻转，以实现将处理后的碳纤维自动卸下的作用。4.根据权利要求书2所述的再生碳纤维智能高效回收装置，其特征在于，所述层板型回收单元(1)还包括层板型上料模块(41)，所述待处理碳纤维废弃物通过层板型上料模块(41)从第一输送轨道(6)末端移动至第二缸体(1400)上方；所述层板型上料模块(41)包括两组水平直线运动模组、悬臂梁(4107)、载体板(4110)和吸盘模组；两组水平直线运动模组均包括层板型上料电机(4101)、第二联轴器(4102)、第二螺母座(4103)、第二丝杆基座(4104)和第二丝杆(4105)；所述第二丝杆(4105)设置在第二丝杆基座(4104)上，层板型上料电机(4101)通过第二联轴器(4102)与第二丝杆(4105)驱动连接，所述第二螺母座(4103)与第二丝杆(4105)螺纹连接；所述悬臂梁(4107)的两端分别通过悬臂支座(4106)与两个第二螺母座(4103)固定连接，所述载体板(4110)与悬臂梁(4107)固定连接，吸盘模组设置在载体板(4110)上；两组水平直线运动模组的层板型上料电机(4101)分别驱动第二丝杆(4105)旋转，进而带动第二螺母座(4103)移动，从而使悬臂梁(4107)进行水平直线运动；吸盘模组通过真空装置调节气压，以实现将碳纤维吸起或释放的作用。5.根据权利要求1所述的再生碳纤维智能高效回收装置，其特征在于，所述吸盘模组包括八位气排(4112)以及若干组吸盘(4108)、金具(4109)、和软管(4111)；金具(4109)与八位气排(4112)安装于载体板(4110)表面；吸盘(4108)安装于金具(4109)底部，位于载体板(4110)下方；金具(4109)与八位气排(4112)通过软管(4111)相连。6.根据权利要求1所述的再生碳纤维智能高效回收装置，其特征在于，所述液压升降模块(11)包括液压系统(111)、油管(112)、液压缸(113)、和法兰(114)；所述液压系统(111)通过油管(112)与液压缸(113)连接，液压缸(113)的输出端通过法兰(114)与上部模块(13)固定连接。7.根据权利要求1所述的再生碳纤维智能高效回收装置，其特征在于，所述圆管型回收单元(2)包括扇形蜂窝载体模块(22)、外壳(23)和工作台(24)；所述扇形蜂窝载体模块(22)和外壳(23)设置在工作台(24)上，扇形蜂窝载体模块(22)设置在外壳(23)内；所述扇形蜂窝载体模块(22)包括扇形蜂窝载体(221)、支撑结构(222)、机架(223)、大齿轮(224)、小齿轮(225)、驱动电机(226)和第三电热管(229)，扇形蜂窝载体(221)上负载
有氧化物半导体涂层；所述扇形蜂窝载体(221)包括若干组单扇形机构(2211)；所述扇形蜂窝载体(221)安装在支撑结构(222)上方，相应的，支撑结构(222)包括若干组与单扇形机构(2211)一一对应的单支撑架(2221)；所述单支撑架(2221)上设置有矩形连接件(2222)，矩形连接件(2222)下方设置有圆柱形滑杆(2223)；所述机架(223)设置在工作台(24)上，机架(223)上设置有与矩形连接件(2222)位置、尺寸相互适配的矩形槽，矩形连接件(2222)卡在矩形槽内部；所述大齿轮(224)安装在机架(223)上，大齿轮(224)可在机架(223)上转动；所述大齿轮(224)上设置有若干个弧形槽(2241)，矩形连接件(2222)下方设置的圆柱形滑杆(2223)在弧形槽(2241)内，并可沿着弧形槽(2241)滑动；所述小齿轮(225)与大齿轮(224)啮合，所述驱动电机(226)驱动连接小齿轮(225)；所述第三电热管(229)设置在扇形蜂窝载体(221)下方；当待处理碳纤维废弃物进入层板型圆管型回收单元(2)内，到达扇形蜂窝载体(221)上方，驱动电机(226)驱动小齿轮(225)转动，进而带动大齿轮(224)相对于机架(223)转动，圆柱形滑杆(2223)在弧形槽(2241)内滑动；当大齿轮(224)转动时，弧形槽(2241)对圆柱形滑杆(2223)产生向外或向内的力，进而各个单支撑架(2221)和单扇形机构(2211)向外或向内移动，从而改变扇形蜂窝载体(221)的直径；同时第三电热管(229)运行，对待处理碳纤维废弃物进行加热，起到分解环氧树脂的作用。8.根据权利要求1所述的再生碳纤维智能高效回收装置，其特征在于，所述机架(223)上设置有凸缘，所述凸缘上设置有圆弧导轨(227)，圆弧导轨(227)内滑动安装导轨滑块(228)；所述大齿轮(224)通过圆弧导轨(227)和导轨滑块(228)与机架(223)转动连接。9.根据权利要求1所述的再生碳纤维智能高效回收装置，其特征在于，所述圆管型回收单元(2)还包括圆管型上料模块(21)，所述待处理碳纤维废弃物通过圆管型上料模块(21)从第二输送轨道(7)末端移动至扇形蜂窝载体(221)上方；所述圆管型上料模块(21)包括伸缩液压缸(211)、连杆机构和夹持模块(219)；所述伸缩液压缸(211)固定在工作台(24)上，输出端与连杆机构连接，所述连杆机构与夹持模块(219)连接。10.根据权利要求1所述的再生碳纤维智能高效回收装置，其特征在于，所述夹持模块(219)包括杆套(2191)、壳体(2192)、电机(2193)、电机支座(2194)、锥齿轮(2195)、直齿轮(2197)、两组夹头(2196)和齿条(2198)；所述杆套(2191)与壳体(2192)固定连接，夹持模块(219)通过杆套(2191)与连杆机构连接；所述电机(2193)通过电机支座(2194)固定设置在壳体(2192)上方，锥齿轮(2195)设置在壳体(2192)上方，电机(2193)与锥齿轮(2195)驱动连接；所述直齿轮(2197)和齿条(2198)设置在壳体(2192)内部，所述锥齿轮(2195)与直齿轮(2197)连接，可带动直齿轮(2197)转动；所述齿条(2198)滑动安装在壳体(2192)两侧内壁上，与直齿轮(2197)相互啮合；所述夹头(2196)设置在壳体(2192)下方，两组夹头(2196)分别与两组齿条(2198)固定连接；电机(2193)驱动锥齿轮(2195)转动，进而带动直齿轮(2197)转动，直齿轮(2197)带动两侧齿条(2198)水平移动，进而带动两组夹头(2196)水平移动，从而调节两组夹头(2196)
之间的距离，以实现夹持或者释放的作用。11.根据权利要求1所述的再生碳纤维智能高效回收装置，其特征在于，所述连杆机构包括固定杆(212)、舵机支架(213)、舵机(214)、连杆1(215)、第一滑块(216)、连杆2(217)、连杆3(218)和转动件(220)；所述固定杆(212)与伸缩液压缸(211)固定连接，所述舵机支架(213)安装在固定杆(212)上，舵机(214)安装在舵机支架(213)上，舵机(214)的输出端与转动件(220)连接，可驱动转动件(220)做圆周运动；所述转动件(220)与连杆1(215)的一端连接，所述第一滑块(216)滑动安装在固定杆(212)上，第一滑块(216)与连杆1(215)的另一端连接；所述连杆3(218)与夹持模块(219)连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：成焕波，陆自强，郭立军，朱辉，盛士强，王华锋，周金虎，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：
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