具有轴的碎浆机和用于处理复合材料的方法

具有轴的碎浆机和用于处理复合材料的方法
【专利摘要】本发明涉及对一种具有其上设置了第一螺旋体(7)的轴(17)的碎浆机(1)的改进，其中该碎浆机包括具有反向转动的第二螺旋体(8)的轴。优选地，两个螺旋体(7,8)设置在同一轴(17)上。这导致碎浆机的中间反应空间中的极大摩擦，因而导致增加的碎浆机容量，且改善以形成高效悬浮。
【专利说明】具有轴的碎浆机和用于处理复合材料的方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有在其上设有螺旋体的轴的碎浆机，以及一种用于处理复合材料的方法。

【背景技术】
[0002]在大量不同的实施例中已经知道了具有在其上设有螺旋体的轴的碎浆机。在这些设计中，螺旋体用来循环要在碎浆机中进行处理的材料，特别是生物材料或纸张残留物。在碎浆机中，这些材料通过密集的研磨和混合而被破坏，优选地粉碎至纤维。
[0003]螺旋和碎浆机的各种实施例用于实现最佳的混合和良好的摩擦。


【发明内容】

[0004]本发明的目的是改进这种碎浆机。
[0005]根据本发明的第一方面，该目的通过如下所述的类型的碎浆机来实现，该碎浆机包括具有反向旋转的螺旋体的轴。
[0006]这种包括两个反向旋转的螺旋体的双重碎浆机可导致高效的悬浮以及优选彻底的碎解。这允许分类、释放伴随物质，并且最重要的是在使用研磨材料时可实现原纤化研磨。
[0007]通过使用这种反向旋转的第二螺旋体，优选地与位于上部反应空间内的进料螺杆相结合，碎浆机的容量增加到三倍。这是由于螺旋体的反向旋转作用可以防止材料的不希望有的切向流动，从而产生增大的摩擦。
[0008]处于碎浆机的中央区域内的带槽的篮子促进了物料的流动。在这种布置中，可以使用压力筛分系统的领域中的标准篮子，其目前可从市场中得到。
[0009]一个有利的实施方案的变体提供用于配置在同一轴上的两个螺旋体。取决于螺旋体的设计、螺旋体部件的旋转以及螺旋体的驱动方向，可在碎浆机的反应空间中产生不同的流。在这种布置中，优选的实施例是在反应空间的中心区域中，两股流汇合，这导致材料在该区域内受到高的摩擦。
[0010]有利的是，在这个区域的径向上提供有出口，其可被设计为筛篮。
[0011]在传统的方式中，这种碎浆机可在下部区域中包括筛板。然而有利的是，螺旋体被筛篮所包围。
[0012]特别是在使用直径减小的进料口时，可提出碎浆机包括处于碎浆机的上部区域中的进料螺杆。
[0013]材料流以下述方式优化，即碎浆机在螺旋体和反向旋转的螺旋体之间的区域的径向外侧包括带槽的篮子。
[0014]优选地，可使用已知的压力筛分系统的篮子来作为这种篮子。
[0015]这种篮子优选地布置有处于螺旋体周围的不同的开孔。
[0016]有利的是，碎浆机包括圆柱形的篮子。
[0017]如果碎浆机包括若干个布置成一个位于另一个之后的单元，并且每个单元包括至少一个螺旋体和筛篮，那么可以实现与在管式反应器中的情形相似的工艺控制结果。
[0018]在这种布置中有利的是，所述单元通过设有进料螺杆的通道相互连接。
[0019]为了能够在所述单元之间输送稀释水，提出了在通道的区域中设置进口。
[0020]使用若干单元使得能够设计出这样一种碎浆机，其中布置成一个位于另一个之后的单元包括不同的篮子。
[0021]在这种布置中，布置成一个位于另一个之后的单元包括带有圆柱形孔区域的篮子，其中所述篮子的轴向长度存在变化。作为替代或附加，篮子的半径也可变化。
[0022]原纤化研磨可通过使碎浆机包括具有研磨介质的篮子来实现。
[0023]建议使用球体和不规则形状的研磨介质来作为研磨介质。根据应用可采用不同的材料作为研磨介质。例如对于加工复合材料而言，令人惊讶地已经表明，砂作为研磨介质可导致特别好的结果。因此提出，碎浆机包括具有作为研磨介质的砂的篮子。砂可以是传统的砂，其可在碎浆机中多次使用后而被清洗。然而也可以使用具有适合于要处理的材料的特定粒度的石英砂。
[0024]在本发明的上下文中，与该篮子和研磨介质相关的特征是重要的，甚至不用考虑螺旋体的设计。
[0025]此外，本发明的目的是提供一种用于处理复合材料的方法，其中复合材料可以用简单的方式分解成可利用的残渣。
[0026]该目的通过一种用于处理复合材料的方法来实现，其中复合材料置于具有研磨介质的碎浆机中，并在该位置处从纤维材料中分离出废渣。用于该方法的碎浆机例如可为如上文所述的碎浆机。
[0027]已经表明，复合材料如利乐包装可在常规的碎浆机中进行处理，以便分离纤维材料。该方法可通过将研磨介质放置在碎浆机中而得到促进。不同大小和不同几何形状和表面的球体适合用作研磨介质。使用砂作为研磨介质的方法已被证明是特别有利的。
[0028]在该方法的实施中，也可使用无筛板的常规碎浆机，以便在添加砂作为研磨介质的情况下强化处理该复合材料。纤维材料可在碎浆机中分离，或随后分离。
[0029]在纤维材料已被分离之后，废渣被分离成含塑料的部分和含金属的部分。在这种设置中，砂会与含金属的部分分开。可采用空气分离器或熔融工艺作为分离机制，以分离出这些部分。
[0030]例如，对于利乐复合包装来说，首先可在碎浆机中移除纤维材料。之后，废渣被分离成含塑料(尤其是含有聚烯烃和/或聚乙烯)的部分，以及含金属(尤其是含有铝)的部分。砂可通过空气分离或熔融工艺或筛分工艺从铝中分离。
[0031]该方法使得可以再利用材料，这种特性在焚化或热解复合材料的情况下是不可能的。

【专利附图】

【附图说明】
[0032]在附图中显示了一些优选的示例性实施例，并将在下文中对其进行更详细的解释。在图中:
[0033]图1是碎浆机的截面图；
[0034]图2是具有设置在另一轴上的反向转动的螺旋体的碎浆机的截面图；
[0035]图3显示了具有一个接一个设置的若干单元的碎浆机；
[0036]图4显示了具有若干单元以及设置在单元之间的取水口的碎浆机；和
[0037]图5显示了具有径向材料进料和中心材料排放的重渣捕集器。

【具体实施方式】
[0038]图1所示的碎浆机I在其上部区域中包括重渣捕集器2，以便于与搅拌器3 —起将重渣径向向外地传送而进入到重渣出口 4，而更轻的组分在径向向内的区域中朝向进料螺旋体5运动。
[0039]进料螺旋体将待研磨材料输送到反应空间6，其中第一螺旋体7将反应空间的中心处的待研磨材料向上输送，使得在反应空间的边缘处材料被向下推送。此后，反应材料进一步向下地进入到被反向旋转的第二螺旋体8所撞击的区域，第二螺旋体8将反应空间的中心处的待磨材料向下输送，因此在反应空间的径向外侧的下部区域中的材料向上运动。因此，在反应空间6的中心区域内产生了待研磨材料之间的增强的摩擦。
[0040]待研磨材料然后在反应空间6的外侧区域中被输送到筛板篮11的区域。该筛板篮11包括不同大小的槽，以便对研磨材料进行分类。因此，研磨材料通过筛篮的具有不同的槽尺寸或孔尺寸的不同区域10而输送到不同的腔室12中，并通过此处离开碎浆机I。
[0041]反应空间6的中心区域内的研磨材料9穿过篮11的中央区域10输送到腔室12中，并经其从系统中移除。下部区域内的研磨材料13输送到腔室14中，而上部区域内的研磨材料15输送到腔室16。
[0042]相应地，多个腔室布置在反应空间6的周围，这些腔室使得能够通过筛篮11中的不同槽口或孔口来从反应空间6中除去不同等级的材料。
[0043]位于碎浆机下方的驱动器(未示出)能够转动通过密封垫片18引导到反应空间内的轴17。以这种方式，反向旋转的螺旋体7、8将待研磨材料传送到碎浆机的中央区域内。
[0044]螺旋体设计为反向旋转的螺旋体，并且优选地布置在同一轴上。在这种布置中，螺旋体可设计成使得在所述轴的区域内，它们将材料彼此相向地或反向地输送。这两种方式都导致材料汇集在反应空间6的中心区域内，并因此通过所产生的摩擦而研磨。
[0045]图2所示的碎浆机20包括设于轴22上的第一螺旋体21和设于轴24上的第二螺旋体23。轴22和24彼此分开，以便它们可沿不同的方向被驱动。
[0046]待研磨材料25以通过螺旋体21居中输送的方式进入到碎浆机20的反应空间26中。在该反应空间中产生了流动，这将导致流动的待研磨材料之间的摩擦。在这样的处理之后，研磨材料作为纤维材料经过圆柱形筛板27输送到出口 28，而残余物通过出口 29离开碎浆机。
[0047]若干如图2所示的碎浆机可以反应空间彼此分离的方式按顺序地布置。由此得到如图3示意性地示出的管式碎浆机30。
[0048]在这种管式碎浆机30中，在管的延伸范围上，即在各个单元31至35的延伸范围上，不同的材料组分被测量，直到管式碎浆机30的出口 36处为止。
[0049]通过使待研磨材料经单级反应器移动几次，可以实现一种良好的分离工艺。这通过具有外部循环的批处理操作来支持。作为针对此的一种替代而提供了多级式设置，其中可以使用例如图3所示的反应器30。
[0050]如图3所示的具有轴37的五级双碎浆机使得可以实现紧凑的设计，以及对待研磨材料的连续处理。
[0051]通过在批量操作中使用具有若干单元的管式碎浆机30，可以满足对待研磨材料的最严格的要求。
[0052]图3所示的碎浆机可以像所示出的其他碎浆机那样竖直地安装。为此，出口 36应当是可关闭的，以防止材料从碎浆机中排出。作为针对此的替代或附加，出口也可以是延伸到碎浆机的最高层位的管子，使得出口的孔口大致处于碎浆机入口的层位处。这样可以防止如下情况，即在出口处产生会从碎浆机中吸取液体的过度抽吸。
[0053]一个有利的实施例提供水平安装的碎浆机，以使单元31至35 —个处在另一个的旁边，而不是一个处在另一个之上。在这种情况下，碎浆机可以设计成具有相对短的空间高度。
[0054]图4所示的碎浆机40包括三个单元41、42和43，它们串联式连接并布置在轴44上。待研磨材料在入口 45处输送到碎浆机中，并从那里输送到第一单元41。在单元41中处理待研磨材料的期间，纤维材料46通过圆柱形筛篮47而被输送。待处理的材料从第一单元41经由通道48传送到第二单元42。在此处材料被进一步处理，并且纤维材料经由圆柱形筛篮49排出。最后，残余物经由通道50传送到具有另一筛篮51的第三单元43。在这种布置中，串联连接的筛篮47、49、51的轴向延伸范围连续减小。
[0055]碎浆机40包括三个进水口 52、53、54，其中，第一进水口 52设置成与待处理材料45相对，而其它进水口 53、54布置在单元41和42或单元42和43之间。这样，每个碎浆机中的整体材料的密度可以最大化，因为只有尽可能少的水被供给进来。然而，如果只在进水口 52处提供进入水流，则可以提供相比可能供给的而言更多的水。
[0056]通过工艺控制，可以确保摩擦力从一个单元到另一单元而增加。这可以通过增加循环来实现。因此，可以不费力地暂停甚至具有极高的特定脱纤阻力的材料。前两个单元41,42中的较大的自由筛分区域使得能够很容易地从易脱纤的废纸和已经存在的自由纤维中排出甚至纤维。
[0057]图5示出了重渣捕集器60的俯视图和侧视图。这种重渣捕集器可布置在碎浆机的上游，以便混合、隔离、脱除和分离重渣，如适用的话甚至可以没有制浆效果。如果需要的话，材料可被粉碎并在入口 61处被输送到重渣捕集器60。在该位置处，材料被用作推进射流62的水射流冲击，使得材料的颗粒被隔离开。在此过程中，水射流的水作为稀释水与颗粒彻底混合。借助于弹道效应，旋转盘63和64将较重的颗粒沿箭头65投掷到重渣捕集器60的壁66上。在那里它们无流动地或少流动地到达区域67，在该区域67中它们沉降。较重的颗粒因而达到下方的出口 68，而更轻的颗粒到达中央出口 69。与水力旋流器相反，在本设计中，所期望的分离效果不是源于流动所致的离心力，而是源于切向投掷。为此，较小的器件直径就足够了。
[0058]在这种碎浆机中，脱墨、即除去打印机油墨的处理步骤在很大程度上得到了支持。在此过程中，在第一次通过中，打印机油墨从纸中脱除(如果适用的话通常会使用化学品)，并用少量的水洗涤。使用少量的水以保持将纤维损失最小化。这样，相比于已知的方法，可以实现更高程度的白度。这是因为黑色颗粒的剩余尺寸分布向上移动了，从而产生了减少的灰色阴影(由于减少了比表面积)。这最终导致了剪切区域中的显著减少的停留时间(卡帕效应)。
[0059]该调节器可在单个设备中结合以下处理步骤:
[0060]I)消化(分离复合物)，即碎浆功能。
[0061]2)碎解(将所有破碎的颗粒或小粒纤维分离)。
[0062]3)分选(过大尺寸颗粒中的伴随物质/塑料的富集；在小尺寸颗粒中的自由纤维颗粒的富集，即几乎100%)。因此，这对应于传统材料处理的在多级式分选泄流之后或在其完成时的所谓的最后阶段的筛分的功能。
[0063]4)研磨，如果研磨介质(塑料球)存在的话。这是废纸处理中的一个特别的优点，因为球能够保持槽空闲到足够的程度。通过足够空闲的槽区域，使用球是有帮助的，但不是强制性的。
[0064]5)与高温结合的可能的均匀分散。高温(常压下约100摄氏度；高压下相应更高)将阻碍研磨(放热反应)；然而污粒的粉碎(为了分散)将得到帮助。
【权利要求】
1.一种碎浆机，具有其上设置了螺旋体的轴，其特征在于，所述碎浆机包括具有反向转动的螺旋体的轴。
2.根据权利要求1所述的碎浆机，其特征在于，所述螺旋体和所述反向转动的螺旋体设置在同一轴上。
3.根据上述权利要求中任一项所述的碎浆机，其特征在于，各个所述螺旋体被筛篮所包围。
4.根据上述权利要求中任一项所述的碎浆机，其特征在于，所述碎浆机包括位于碎浆机的上部区域内的进料螺杆。
5.根据上述权利要求中任一项所述的碎浆机，其特征在于，所述碎浆机在所述螺旋体和反向转动的螺旋体之间的区域的径向外侧包括带有槽的篮子。
6.根据上述权利要求中任一项所述的碎浆机，其特征在于，所述碎浆机包括压力筛分系统的篮子。
7.根据上述权利要求中任一项所述的碎浆机，其特征在于，所述碎浆机包括设置成具有围绕着螺旋体的不同开孔的篮子。
8.根据上述权利要求中任一项所述的碎浆机，其特征在于，所述碎浆机包括圆柱形的篮子。
9.根据上述权利要求中任一项所述的碎浆机，其特征在于，所述碎浆机包括一个布置在另一个之后的若干单元，各所述单元包括至少一个螺旋体和筛篮。
10.根据权利要求9所述的碎浆机，其特征在于，所述单元通过设有进料螺杆的通道相互连接。
11.根据权利要求10所述的碎浆机，其特征在于，在所述通道的区域中设置有进口。
12.根据上述权利要求中任一项所述的碎浆机，其特征在于，一个设置在另一个之后的所述单元包括不同的篮子。
13.根据上述权利要求中任一项所述的碎浆机，其特征在于，一个设置在另一个之后的所述单元包括具有圆柱形孔区域的篮子，其中所述篮子的轴向长度是变化的。
14.根据上述权利要求中任一项所述的碎浆机，其特征在于，一个设置在另一个之后的所述单元包括具有圆柱形孔区域的篮子，其中所述篮子的半径是变化的。
15.根据上述权利要求中任一项所述的碎浆机，其特征在于，所述碎浆机包括具有研磨介质的篮子。
16.根据上述权利要求中任一项所述的碎浆机，其特征在于，所述碎浆机包括具有砂作为研磨介质的篮子。
17.用于在根据上述权利要求中任一项所述的碎浆机中处理复合材料的方法，其中将复合材料置于带有研磨介质的所述碎浆机中，并且废渣在此处与纤维材料分离。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，采用砂作为研磨介质。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，在已经分离了纤维材料之后，将废渣分离成含塑料的部分和含金属的部分。
20.根据上述方法权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在已经分离了纤维材料和含塑料的部分之后，将研磨介质从含金属的部分中分离出来。
【文档编号】D21B1/34GK104080973SQ201280037275
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2012年7月18日 优先权日:2011年7月26日
【发明者】汉斯-乔基姆·鲍尔特斯多夫 申请人:汉斯-乔基姆·鲍尔特斯多夫