具有軸的碎漿機和用于處理復合材料的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及對一種具有其上設置了第一螺旋體(7)的軸(17)的碎漿機(1)的改進，其中該碎漿機包括具有反向轉動的第二螺旋體(8)的軸。優(yōu)選地，兩個螺旋體(7,8)設置在同一軸(17)上。這導致碎漿機的中間反應空間中的極大摩擦，因而導致增加的碎漿機容量，且改善以形成高效懸浮。
【專利說明】具有軸的碎漿機和用于處理復合材料的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有在其上設有螺旋體的軸的碎漿機，以及一種用于處理復合材料的方法。

【背景技術】
[0002]在大量不同的實施例中已經知道了具有在其上設有螺旋體的軸的碎漿機。在這些設計中，螺旋體用來循環(huán)要在碎漿機中進行處理的材料，特別是生物材料或紙張殘留物。在碎漿機中，這些材料通過密集的研磨和混合而被破壞，優(yōu)選地粉碎至纖維。
[0003]螺旋和碎漿機的各種實施例用于實現最佳的混合和良好的摩擦。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是改進這種碎漿機。
[0005]根據本發(fā)明的第一方面，該目的通過如下所述的類型的碎漿機來實現，該碎漿機包括具有反向旋轉的螺旋體的軸。
[0006]這種包括兩個反向旋轉的螺旋體的雙重碎漿機可導致高效的懸浮以及優(yōu)選徹底的碎解。這允許分類、釋放伴隨物質，并且最重要的是在使用研磨材料時可實現原纖化研磨。
[0007]通過使用這種反向旋轉的第二螺旋體，優(yōu)選地與位于上部反應空間內的進料螺桿相結合，碎漿機的容量增加到三倍。這是由于螺旋體的反向旋轉作用可以防止材料的不希望有的切向流動，從而產生增大的摩擦。
[0008]處于碎漿機的中央區(qū)域內的帶槽的籃子促進了物料的流動。在這種布置中，可以使用壓力篩分系統(tǒng)的領域中的標準籃子，其目前可從市場中得到。
[0009]一個有利的實施方案的變體提供用于配置在同一軸上的兩個螺旋體。取決于螺旋體的設計、螺旋體部件的旋轉以及螺旋體的驅動方向，可在碎漿機的反應空間中產生不同的流。在這種布置中，優(yōu)選的實施例是在反應空間的中心區(qū)域中，兩股流匯合，這導致材料在該區(qū)域內受到高的摩擦。
[0010]有利的是，在這個區(qū)域的徑向上提供有出口，其可被設計為篩籃。
[0011]在傳統(tǒng)的方式中，這種碎漿機可在下部區(qū)域中包括篩板。然而有利的是，螺旋體被篩籃所包圍。
[0012]特別是在使用直徑減小的進料口時，可提出碎漿機包括處于碎漿機的上部區(qū)域中的進料螺桿。
[0013]材料流以下述方式優(yōu)化，即碎漿機在螺旋體和反向旋轉的螺旋體之間的區(qū)域的徑向外側包括帶槽的籃子。
[0014]優(yōu)選地，可使用已知的壓力篩分系統(tǒng)的籃子來作為這種籃子。
[0015]這種籃子優(yōu)選地布置有處于螺旋體周圍的不同的開孔。
[0016]有利的是，碎漿機包括圓柱形的籃子。
[0017]如果碎漿機包括若干個布置成一個位于另一個之后的單元，并且每個單元包括至少一個螺旋體和篩籃，那么可以實現與在管式反應器中的情形相似的工藝控制結果。
[0018]在這種布置中有利的是，所述單元通過設有進料螺桿的通道相互連接。
[0019]為了能夠在所述單元之間輸送稀釋水，提出了在通道的區(qū)域中設置進口。
[0020]使用若干單元使得能夠設計出這樣一種碎漿機，其中布置成一個位于另一個之后的單元包括不同的籃子。
[0021]在這種布置中，布置成一個位于另一個之后的單元包括帶有圓柱形孔區(qū)域的籃子，其中所述籃子的軸向長度存在變化。作為替代或附加，籃子的半徑也可變化。
[0022]原纖化研磨可通過使碎漿機包括具有研磨介質的籃子來實現。
[0023]建議使用球體和不規(guī)則形狀的研磨介質來作為研磨介質。根據應用可采用不同的材料作為研磨介質。例如對于加工復合材料而言，令人驚訝地已經表明，砂作為研磨介質可導致特別好的結果。因此提出，碎漿機包括具有作為研磨介質的砂的籃子。砂可以是傳統(tǒng)的砂，其可在碎漿機中多次使用后而被清洗。然而也可以使用具有適合于要處理的材料的特定粒度的石英砂。
[0024]在本發(fā)明的上下文中，與該籃子和研磨介質相關的特征是重要的，甚至不用考慮螺旋體的設計。
[0025]此外，本發(fā)明的目的是提供一種用于處理復合材料的方法，其中復合材料可以用簡單的方式分解成可利用的殘渣。
[0026]該目的通過一種用于處理復合材料的方法來實現，其中復合材料置于具有研磨介質的碎漿機中，并在該位置處從纖維材料中分離出廢渣。用于該方法的碎漿機例如可為如上文所述的碎漿機。
[0027]已經表明，復合材料如利樂包裝可在常規(guī)的碎漿機中進行處理，以便分離纖維材料。該方法可通過將研磨介質放置在碎漿機中而得到促進。不同大小和不同幾何形狀和表面的球體適合用作研磨介質。使用砂作為研磨介質的方法已被證明是特別有利的。
[0028]在該方法的實施中，也可使用無篩板的常規(guī)碎漿機，以便在添加砂作為研磨介質的情況下強化處理該復合材料。纖維材料可在碎漿機中分離，或隨后分離。
[0029]在纖維材料已被分離之后，廢渣被分離成含塑料的部分和含金屬的部分。在這種設置中，砂會與含金屬的部分分開?？刹捎每諝夥蛛x器或熔融工藝作為分離機制，以分離出這些部分。
[0030]例如，對于利樂復合包裝來說，首先可在碎漿機中移除纖維材料。之后，廢渣被分離成含塑料(尤其是含有聚烯烴和/或聚乙烯)的部分，以及含金屬(尤其是含有鋁)的部分。砂可通過空氣分離或熔融工藝或篩分工藝從鋁中分離。
[0031]該方法使得可以再利用材料，這種特性在焚化或熱解復合材料的情況下是不可能的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]在附圖中顯示了一些優(yōu)選的示例性實施例，并將在下文中對其進行更詳細的解釋。在圖中:
[0033]圖1是碎漿機的截面圖；
[0034]圖2是具有設置在另一軸上的反向轉動的螺旋體的碎漿機的截面圖；
[0035]圖3顯示了具有一個接一個設置的若干單元的碎漿機；
[0036]圖4顯示了具有若干單元以及設置在單元之間的取水口的碎漿機；和
[0037]圖5顯示了具有徑向材料進料和中心材料排放的重渣捕集器。

【具體實施方式】
[0038]圖1所示的碎漿機I在其上部區(qū)域中包括重渣捕集器2，以便于與攪拌器3 —起將重渣徑向向外地傳送而進入到重渣出口 4，而更輕的組分在徑向向內的區(qū)域中朝向進料螺旋體5運動。
[0039]進料螺旋體將待研磨材料輸送到反應空間6，其中第一螺旋體7將反應空間的中心處的待研磨材料向上輸送，使得在反應空間的邊緣處材料被向下推送。此后，反應材料進一步向下地進入到被反向旋轉的第二螺旋體8所撞擊的區(qū)域，第二螺旋體8將反應空間的中心處的待磨材料向下輸送，因此在反應空間的徑向外側的下部區(qū)域中的材料向上運動。因此，在反應空間6的中心區(qū)域內產生了待研磨材料之間的增強的摩擦。
[0040]待研磨材料然后在反應空間6的外側區(qū)域中被輸送到篩板籃11的區(qū)域。該篩板籃11包括不同大小的槽，以便對研磨材料進行分類。因此，研磨材料通過篩籃的具有不同的槽尺寸或孔尺寸的不同區(qū)域10而輸送到不同的腔室12中，并通過此處離開碎漿機I。
[0041]反應空間6的中心區(qū)域內的研磨材料9穿過籃11的中央區(qū)域10輸送到腔室12中，并經其從系統(tǒng)中移除。下部區(qū)域內的研磨材料13輸送到腔室14中，而上部區(qū)域內的研磨材料15輸送到腔室16。
[0042]相應地，多個腔室布置在反應空間6的周圍，這些腔室使得能夠通過篩籃11中的不同槽口或孔口來從反應空間6中除去不同等級的材料。
[0043]位于碎漿機下方的驅動器(未示出)能夠轉動通過密封墊片18引導到反應空間內的軸17。以這種方式，反向旋轉的螺旋體7、8將待研磨材料傳送到碎漿機的中央區(qū)域內。
[0044]螺旋體設計為反向旋轉的螺旋體，并且優(yōu)選地布置在同一軸上。在這種布置中，螺旋體可設計成使得在所述軸的區(qū)域內，它們將材料彼此相向地或反向地輸送。這兩種方式都導致材料匯集在反應空間6的中心區(qū)域內，并因此通過所產生的摩擦而研磨。
[0045]圖2所示的碎漿機20包括設于軸22上的第一螺旋體21和設于軸24上的第二螺旋體23。軸22和24彼此分開，以便它們可沿不同的方向被驅動。
[0046]待研磨材料25以通過螺旋體21居中輸送的方式進入到碎漿機20的反應空間26中。在該反應空間中產生了流動，這將導致流動的待研磨材料之間的摩擦。在這樣的處理之后，研磨材料作為纖維材料經過圓柱形篩板27輸送到出口 28，而殘余物通過出口 29離開碎漿機。
[0047]若干如圖2所示的碎漿機可以反應空間彼此分離的方式按順序地布置。由此得到如圖3示意性地示出的管式碎漿機30。
[0048]在這種管式碎漿機30中，在管的延伸范圍上，即在各個單元31至35的延伸范圍上，不同的材料組分被測量，直到管式碎漿機30的出口 36處為止。
[0049]通過使待研磨材料經單級反應器移動幾次，可以實現一種良好的分離工藝。這通過具有外部循環(huán)的批處理操作來支持。作為針對此的一種替代而提供了多級式設置，其中可以使用例如圖3所示的反應器30。
[0050]如圖3所示的具有軸37的五級雙碎漿機使得可以實現緊湊的設計，以及對待研磨材料的連續(xù)處理。
[0051]通過在批量操作中使用具有若干單元的管式碎漿機30，可以滿足對待研磨材料的最嚴格的要求。
[0052]圖3所示的碎漿機可以像所示出的其他碎漿機那樣豎直地安裝。為此，出口 36應當是可關閉的，以防止材料從碎漿機中排出。作為針對此的替代或附加，出口也可以是延伸到碎漿機的最高層位的管子，使得出口的孔口大致處于碎漿機入口的層位處。這樣可以防止如下情況，即在出口處產生會從碎漿機中吸取液體的過度抽吸。
[0053]一個有利的實施例提供水平安裝的碎漿機，以使單元31至35 —個處在另一個的旁邊，而不是一個處在另一個之上。在這種情況下，碎漿機可以設計成具有相對短的空間高度。
[0054]圖4所示的碎漿機40包括三個單元41、42和43，它們串聯式連接并布置在軸44上。待研磨材料在入口 45處輸送到碎漿機中，并從那里輸送到第一單元41。在單元41中處理待研磨材料的期間，纖維材料46通過圓柱形篩籃47而被輸送。待處理的材料從第一單元41經由通道48傳送到第二單元42。在此處材料被進一步處理，并且纖維材料經由圓柱形篩籃49排出。最后，殘余物經由通道50傳送到具有另一篩籃51的第三單元43。在這種布置中，串聯連接的篩籃47、49、51的軸向延伸范圍連續(xù)減小。
[0055]碎漿機40包括三個進水口 52、53、54，其中，第一進水口 52設置成與待處理材料45相對，而其它進水口 53、54布置在單元41和42或單元42和43之間。這樣，每個碎漿機中的整體材料的密度可以最大化，因為只有盡可能少的水被供給進來。然而，如果只在進水口 52處提供進入水流，則可以提供相比可能供給的而言更多的水。
[0056]通過工藝控制，可以確保摩擦力從一個單元到另一單元而增加。這可以通過增加循環(huán)來實現。因此，可以不費力地暫停甚至具有極高的特定脫纖阻力的材料。前兩個單元41,42中的較大的自由篩分區(qū)域使得能夠很容易地從易脫纖的廢紙和已經存在的自由纖維中排出甚至纖維。
[0057]圖5示出了重渣捕集器60的俯視圖和側視圖。這種重渣捕集器可布置在碎漿機的上游，以便混合、隔離、脫除和分離重渣，如適用的話甚至可以沒有制漿效果。如果需要的話，材料可被粉碎并在入口 61處被輸送到重渣捕集器60。在該位置處，材料被用作推進射流62的水射流沖擊，使得材料的顆粒被隔離開。在此過程中，水射流的水作為稀釋水與顆粒徹底混合。借助于彈道效應，旋轉盤63和64將較重的顆粒沿箭頭65投擲到重渣捕集器60的壁66上。在那里它們無流動地或少流動地到達區(qū)域67，在該區(qū)域67中它們沉降。較重的顆粒因而達到下方的出口 68，而更輕的顆粒到達中央出口 69。與水力旋流器相反，在本設計中，所期望的分離效果不是源于流動所致的離心力，而是源于切向投擲。為此，較小的器件直徑就足夠了。
[0058]在這種碎漿機中，脫墨、即除去打印機油墨的處理步驟在很大程度上得到了支持。在此過程中，在第一次通過中，打印機油墨從紙中脫除(如果適用的話通常會使用化學品)，并用少量的水洗滌。使用少量的水以保持將纖維損失最小化。這樣，相比于已知的方法，可以實現更高程度的白度。這是因為黑色顆粒的剩余尺寸分布向上移動了，從而產生了減少的灰色陰影(由于減少了比表面積)。這最終導致了剪切區(qū)域中的顯著減少的停留時間(卡帕效應)。
[0059]該調節(jié)器可在單個設備中結合以下處理步驟:
[0060]I)消化(分離復合物)，即碎漿功能。
[0061]2)碎解(將所有破碎的顆?；蛐×＠w維分離)。
[0062]3)分選(過大尺寸顆粒中的伴隨物質/塑料的富集；在小尺寸顆粒中的自由纖維顆粒的富集，即幾乎100%)。因此，這對應于傳統(tǒng)材料處理的在多級式分選泄流之后或在其完成時的所謂的最后階段的篩分的功能。
[0063]4)研磨，如果研磨介質(塑料球)存在的話。這是廢紙?zhí)幚碇械囊粋€特別的優(yōu)點，因為球能夠保持槽空閑到足夠的程度。通過足夠空閑的槽區(qū)域，使用球是有幫助的，但不是強制性的。
[0064]5)與高溫結合的可能的均勻分散。高溫(常壓下約100攝氏度；高壓下相應更高)將阻礙研磨(放熱反應)；然而污粒的粉碎(為了分散)將得到幫助。
【權利要求】
1.一種碎漿機，具有其上設置了螺旋體的軸，其特征在于，所述碎漿機包括具有反向轉動的螺旋體的軸。
2.根據權利要求1所述的碎漿機，其特征在于，所述螺旋體和所述反向轉動的螺旋體設置在同一軸上。
3.根據上述權利要求中任一項所述的碎漿機，其特征在于，各個所述螺旋體被篩籃所包圍。
4.根據上述權利要求中任一項所述的碎漿機，其特征在于，所述碎漿機包括位于碎漿機的上部區(qū)域內的進料螺桿。
5.根據上述權利要求中任一項所述的碎漿機，其特征在于，所述碎漿機在所述螺旋體和反向轉動的螺旋體之間的區(qū)域的徑向外側包括帶有槽的籃子。
6.根據上述權利要求中任一項所述的碎漿機，其特征在于，所述碎漿機包括壓力篩分系統(tǒng)的籃子。
7.根據上述權利要求中任一項所述的碎漿機，其特征在于，所述碎漿機包括設置成具有圍繞著螺旋體的不同開孔的籃子。
8.根據上述權利要求中任一項所述的碎漿機，其特征在于，所述碎漿機包括圓柱形的籃子。
9.根據上述權利要求中任一項所述的碎漿機，其特征在于，所述碎漿機包括一個布置在另一個之后的若干單元，各所述單元包括至少一個螺旋體和篩籃。
10.根據權利要求9所述的碎漿機，其特征在于，所述單元通過設有進料螺桿的通道相互連接。
11.根據權利要求10所述的碎漿機，其特征在于，在所述通道的區(qū)域中設置有進口。
12.根據上述權利要求中任一項所述的碎漿機，其特征在于，一個設置在另一個之后的所述單元包括不同的籃子。
13.根據上述權利要求中任一項所述的碎漿機，其特征在于，一個設置在另一個之后的所述單元包括具有圓柱形孔區(qū)域的籃子，其中所述籃子的軸向長度是變化的。
14.根據上述權利要求中任一項所述的碎漿機，其特征在于，一個設置在另一個之后的所述單元包括具有圓柱形孔區(qū)域的籃子，其中所述籃子的半徑是變化的。
15.根據上述權利要求中任一項所述的碎漿機，其特征在于，所述碎漿機包括具有研磨介質的籃子。
16.根據上述權利要求中任一項所述的碎漿機，其特征在于，所述碎漿機包括具有砂作為研磨介質的籃子。
17.用于在根據上述權利要求中任一項所述的碎漿機中處理復合材料的方法，其中將復合材料置于帶有研磨介質的所述碎漿機中，并且廢渣在此處與纖維材料分離。
18.根據權利要求17所述的方法，其特征在于，采用砂作為研磨介質。
19.根據權利要求17或18所述的方法，其特征在于，在已經分離了纖維材料之后，將廢渣分離成含塑料的部分和含金屬的部分。
20.根據上述方法權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在已經分離了纖維材料和含塑料的部分之后，將研磨介質從含金屬的部分中分離出來。
【文檔編號】D21B1/34GK104080973SQ201280037275
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2012年7月18日 優(yōu)先權日:2011年7月26日
【發(fā)明者】漢斯-喬基姆·鮑爾特斯多夫 申請人:漢斯-喬基姆·鮑爾特斯多夫