专利名称：用于分离复合材料的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的用于分离复合材料的设备。
背景技术：
复合材料及其混合物经常被用于比如机械制造中的包装或机构元件。这里，各种不同的原料和材料的物理特性进行组合，从而满足所希望的力学性能。越来越多地采用复合材料的另一个原因在于，其能够以较小的材料和能量消耗制造且由此节省资源。此类复合材料的各种不同的例子借助于随后的附图1至3描述。图1示出了一种复合材料1，其由20-40 μ m的薄铝层2制成，该薄铝层位于具有两个120μπι的LDPE(低密度聚乙烯)层3的夹层材料中，其被用作管的层压材料。铝被用作针对光线的隔断层且阻止液体和气体的渗滤。图2示出了用于电子技术的电路板4，其由20 μ m的薄铜层5和大于等于50 μ m的玻璃纤维环氧层6合成。图3示出了铝复合板7的视图，其由两个200-500 μ m的铝层8和位于其间的大致2-4mm的HDPE(高密度聚乙烯)层9组成。还可以采用其他塑料。此类夹层板应用在竖面建造或车辆建造中。此类复合材料在垃圾清除时产生较大的问题，因为几乎不可能精确地分开各材料。复合材料在很少的情况下借助于热处理或湿化学处理加工。这些处理过程大多不是很有效且大大影响环境。此外，回收的材料的制造质量不佳。另一种可能性在于，粉碎复合材料以及机械地分开材料。比如W0-A-2006/117065公开了一种用于处理复合元件的设备，其中，复合材料被粉碎成大小为5-50mm的颗粒且粉碎出的颗粒在粉碎机的输送管道中引导。该设备由旋转的转子组成，转子具有被设计为板条的工具，转子设置在圆筒状的定子中。空气流在相反的方向上从下至上在转子与定子之间导入环状腔，用以通过安装在上部的除尘管排出粉尘。在颗粒粉碎中，颗粒在撞击到板条状的工具时继续被粉碎，如结合图13进一步所述。空气流一方面在颗粒在环状腔中保持足够长的时间方面是必要的，另一方面将产生的粉尘向上输出。通过从下向上的空气流使得被粉碎的颗粒相比于分割所需的时间更长地保持在环状腔中。因此，较轻和较重的颗粒具有大致相同的在其环状腔中的停留时间。此外的风险在于，较轻的颗粒随空气流向上被吸引，这导致了进一步的冲突。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种用于分离复合材料的设备，使得以较大的精度除去各组成部分且同时不会产生粉尘。该目的通 过具有权利要求1的特征的用于分离复合材料的设备实现。按照本发明的设备的很大的优点在于，待处理的颗粒在分离工艺中不会进一步被粉碎或者甚至被粉末化且由此完全不需要除尘。本发明的其他优点在从属权利要求中限定。
下面，借助于实施例参照附图详细阐述本发明。其中，图4示出了用于分离复合材料的设备的透视图，图5示出了该设备的俯视图，图6示出了在纵向上穿过该设备的横截面，图7示出了该设备的平面布置图，图8示出了复合材料和在其中产生的冲击波的示意图，图9示出了转子的一部分和定子的一部分的示意性俯视图，图10示出了该设备的示意图，用于明确其功能，图11示出了转子和定子的透视图，图12示出了转子的爆炸图，图13示出了图12的细节视图，以及图14示出了用于分离的方法的流程图。
具体实施例方式图4至7中示出了用于分离复合材料的设备10，其具有机架11，该机架支承圆筒状的定子12且具有用于未示出的驱动电机的容纳装置13。在该设备10的盖子14上设置两个空气进入口 15和一个材料输入口 16。如图6所示，转子17可旋转地设置在定子12中的轴18上。轴18在大致三分之二的高度上具有支承环19，转子17支承在该支承环上。转子17通过压合座固定在轴18上。此外，两个轴承21和22在衬套23中设置在机架11上，轴18可旋转地支承在轴承中。轴18在其下端部25上具有驱动缸26，该驱动缸具有外槽27，用以借助于未示出的齿状皮带由电机驱动。图8中示出了转子17的一部分和定子12的一部分。这里，转子17在其圆周上具有均匀设置的第一工具30，这些工具被设计为板条且具有大致10-15mm的高度。定子12同样具有在其圆周上均匀设置的板条状的第二工具31，这些第二工具具有大致5-8_的高度。第二工具31以2: I的比例在内部分布在定子12的圆周上。在定子12与转子17之间形成环状腔32，待粉碎的复合材料的颗粒位于该环状腔中。以虚线示出了待粉碎的复合材料的颗粒的飞行轨迹33。转子17相对于定子12以逆时针转动。在图9中完全示意性示出了定子12、转子17以及环状腔32中螺旋状的飞行轨迹
33。箭头35表示待粉碎的复合材料穿过材料输入口 16的材料输送且箭头36表示穿过空气进入口 15(参见图4-7)的空气输送。通过从上面向设备10输送复合材料使得颗粒画出了一个从上向下的螺旋状的路径33。速度和斜度可以通过转子17的转速且通过空气输送来调节。在粉碎的材料输出之后，其通过空气流37继续输送到管道38。在那里，以分馏中粉碎的材料以已知的方式借助于筛子、流动床分离器、筛分机以及电晕分离器筛分成各成分。在实践中，转子17以比如800转/分钟的转速被驱动。第一板条状的工具30由此以非常高的速度经过 第二板条状的工具31引导且在经过一瞬间产生非常大的作用到随着引导的颗粒上的力。通过这种力使得颗粒短时间地非常强地被加速且随后(当第一工具30位于第二工具31之间时)通过快速下降的力再次被制动。这个进程以较高的频率重复，该频率由第一工具30之间的距离、第二工具31之间的距离和转子17的转速确定。现在，力不同地作用到复合材料的层上，从而使得沿不同材料之间的界线实现切分。还可以观察到所谓的复合材料中的冲击波或横波。由于能量基于不同的材料特性如密度、弹性和刚度被不同地减弱，使得材料通过剪切力被分离。塑料是吸附性强的且不易振动的，而金属易于传递振动。在图10中示出了由PE层42和铝层43组成的复合材料的一部分40中的冲击波41。以箭头45示出了作用到层42和43上的推力。按照本发明的具有从上至下的空气流的设备的结构设计导致了较重的颗粒在环状腔33中的停留时间明显短于较轻的颗粒的停留时间。比如由铝件或铜线缆组成的较重的颗粒以大致100次螺旋状在环状腔33中盘旋，而由电路板或类似材料组成的较轻的颗粒以大致200次螺旋状在环状腔33中旋转。因此，所谓的电子废料的各种不同的组成部分明显更好地被分离。为了准备待分离的复合材料，其在引入设备10之前被粉碎。通常将材料粉碎成5-50mm的大小。该大小与各复合材料相关。如果层相对较薄(如管层压材料)(小于20μπι)且粘附力较大，则设备10中的复合材料被粉碎成5-8mm的大小。对于具有相对较厚的层(大于200μπι)(如铝)且较小的粘附力的复合材料来说，可以在40-50mm上实现粉碎。向设备10的输送持续地且可定·量地实现。转子17的直径·为1200-2400mm，标准的是2000mm。定子12的内径为1250_2450mm，标准的是2050mm。转子17的建造高度位于375_625mm之间，标准的是500mm。第一和第二工具30和31通常在3-5个平面中分别竖直相叠地设置，标准的是设置4个平面。转子17的第一工具30的总数量位于50-150之间，标准的是96。转子17的第一工具30与定子的第二工具31之间的间距在0.5-25mm之间可调。图11示出了具有板条状的第一工具30和板条状的第二工具31的定子12和转子17的透视图。如图所示，板条状的第二工具31被设计为被定子环12所保持的壁部分段，这些壁部分段在内侧具有含锯齿状的凸出部51的锯齿图案。在此情况下，产生转子17圆周上第一工具30与凸出部51之间的1: 8的比例关系。在这种情况下，不设置轴，而是设置轴套52，其通过轮辐53固定在外圆筒54。第一与第二工具30与31之间的比例优选为
1: 2与1: 8之间。图12示出了转子17的爆炸图，其中，图13示出了细节图。在外圆筒54上，壁部元件55通过之间夹紧的导轨56旋紧。导轨56具有带突出的边缘58的燕尾形的凹槽57，这些边缘配合到壁部元件55的凹槽59中。向导轨56中推入4个第一工具30，其在纵边缘58上具有类似的燕尾形的异型件60。在上方在外圆筒54上旋上上部法兰62且在下方旋上下部法兰63，从而使得第一工具30在轴向上固定。转子17还通过上部盖子14以及通过下部盖子65防止分离的材料进入。现在，可以设置具有较大宽度的第一工具30，用以根据需要减小第一工具30与第二工具31之间的距离。第一工具31的更换通过设计导轨56能够特别各易地实现。图14在流程图中精确地示出了分离复合材料如电路板的精确的进程。以箭头71示出且待分离的复合材料首先通过剪切或粗筛72去除杂质73和第一铁成分74。随后，实现预粉碎75，其中，第一塑料76和第二铁成分77被除去。之后，实施进一步粉碎78，由此使得第二塑料79和第三铁成分80被除去。在分馏器81 (其在这里形成设备10)中和在电晕分离器以及必要时的筛子82中去除残余材料83、不锈钢以及铜84和矿物质85。之后，在第二筛子86和第一流动床分离器87中筛除其他残余材料88。最后，通过第二流动床分离器89得到铝9 0和铜91。
权利要求
1.一种设备(10)，用于分离复合材料，具有圆筒状的转子(17)，所述转子具有由电机驱动的转轴和在圆周上均匀分布的、平行于所述转轴从所述转子竖起的板条状的第一击打工具(30);具有环围所述转子的圆筒状的定子(12)，其中，在所述转子与所述定子之间形成环状腔(32);以及具有通往所述环状腔的空气输入管道(15)和从所述环状腔导出的空气输出管道(38)，其特征在于，所述空气输入管道(15)通往所述环状腔(32)的上部区域且所述空气输出管道(38)从所述环状腔的下部区域导出，所述定子(12)的圆筒状的壁部具有在圆周上均匀地分布的、径向向内突出的板条状的第二击打工具(31)。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一击打工具(30)以相对于所述第二击打工具(31)成1: 2至1: 8的比例关系在所述转子(17)或所述定子(12)的圆周上分布。
3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述第一击打工具(30)的宽度是所述第二击打工具(31)的宽度的两倍至三倍。
4.如权利要求1-3中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一击打工具与所述第二击打工具之间的间距为2-10mm、特别是5_8臟。
5.如权利要求1-4中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一击打工具(31)具有燕尾形的异型件，所述击打工具(31)保持在导轨(56)的凹槽(57)中。
6.—种利用如权利要求1-5中任一项所述的设备分离复合材料的方法,其特征在于，将复合材料粉碎成小块，将所述小块引入转子与定子之间的环状腔(32)中，其中，使小块通过在转动的转子(17)的第一工具(30)与定子(12)的第二工具(31)之间产生的压力变化短时间地经受强力，由此使得复合材料的各层通过剪切力相互分离，压力从上面导入所述设备中，借助于所述压力 控制所述小块在环状腔(32)中的停留时间。
全文摘要
本发明涉及一种用于分离复合材料的设备(10)，具有圆筒状的转子(17)，所述转子具有由电机驱动的转轴和在圆周上均匀分布的、平行于所述转轴从所述转子竖起的板条状的第一击打工具(30)；具有环围所述转子的圆筒状的定子(12)，其中，在所述转子与所述定子之间形成环状腔(32)。空气输入管道(15)通往所述环状腔(32)的上部区域且空气输出管道(38)从所述环状腔的下部区域导出。所述定子(12)的圆筒状的壁部还具有在圆周上均匀地分布的、径向向内突出的板条状的第二击打工具(31)。
文档编号B02C13/18GK103237639SQ201180057702
公开日2013年8月7日 申请日期2011年12月1日 优先权日2010年12月1日
发明者克里斯多夫·穆特尔 申请人:瑞士莱杜克斯工程技术股份公司