JP2005531433A - 材料混合物の継続濾過装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、材料混合物の継続的な濾過のための装置に関し、特に、溶融したプラスチックから不純物を分離するための装置に関する。この装置は、ハウジング（１）内の中空の円筒形フィルタ（２）と、フィルタ（２）内に配置された内部チャンバと、フィルタ（２）の外表面とハウジング（１）の内壁とにより規定される環状チャンバ（２２）と、フィルタ（２）に保持された不純物を除去するための清掃装置（２３，２４）と、を含む。分離された残余物の、フィルタ表面からの可能な限り最も速い除去を容易にするため、フィルタ（２）は、ハウジング（１）上に取付けられ、これにより、フィルタ（２）が軸（３）を中心に回転できるようにし、また、清掃装置（２３，２４）が、フィルタ（１１）によって保持された不純物を径方向に除去するための少なくとも１つのスクレーパ（２３，２８，３０）を有する。

Description

本発明は、材料混合物の継続濾過のための装置に関し、より詳しくは、請求項１のプリアンブルによる、プラスチック溶融物から不純物を分離する装置に関する。

使用済プラスチック及びプラスチック廃棄物は通常、大量の異物、例えば、金属部品、紙の残余物、ガラス、二次プラスチック、などを含む。通常、これらの異物又は不純物は、プラスチックの再利用の前に除去する必要がある。多くの場合、これは、まず、使用済プラスチック材料を加熱して柔軟化（ｐｌａｓｔｉｆｙ）させ、その後、プラスチック溶融物を濾過することにより行われる。このために、溶融物濾過ユニットと呼ばれる装置が使われ、これにより、異物又は非金属材料又は高融点プラスチックが分離される。しかしながら、問題の無い継続的な濾過を可能にするために、溶融物濾過ユニットを、継続して清掃する必要がある。

独国特許発明第ＤＥ４３０８６８５号明細書には、一般的な分離ユニットが開示されている。このユニットにおいては、不純プラスチック溶解物が、ハウジング内に配置される、中空の円筒形状を有する濾過体の内部チャンバに押し込まれる。ロータリ駆動のスクレーパシャフトが濾過体の内部チャンバに同軸に配置され、濾過体の内部壁と共に内部環状チャンバを形成する。このスクレーパシャフトは、その外側面に沿って軸方向に対して角度をもって延び、全体として螺旋状のネジを形成する複数のスクレーパを備える。濾過体の内表面に保持される残余物は、スクレーパによってすり落とされ、スクレーパシャフトの回転により、濾過体に沿った材料出口点にまで運ばれる。材料排出点は、内部環状チャンバの入口端とは、軸方向逆側に配置されている。しかしながら、この構成では、残余物を排出するための搬送路は、フィルタの内表面全体を横切って延び、これにより、濾過体にかなりの変形を早期に与える場合があり、これは特に、残余物が硬く荒い場合に顕著である。更に、残余物のフィルタ内での軸方向の移動のため、フィルタの開口部が、詰まりやすい。また、この既知の分離ユニットの濾過体は、構造が複雑な支持ユニットによってハウジング上に支持されている。

独国特許出願公開第ＤＥ３２３９０３０号明細書には、熱可塑性樹脂材料及び材料廃棄物の混合物を再利用するための、もう１つの分離ユニットが開示されている。この場合、中空の円筒形状を有する濾過体の内部チャンバもロータリ駆動のスクレーパシャフトを担い、このスクレーパシャフトは、外周面上に、軸方向及び円周方向の両方において互い違いになるようにスクレーパが配置される。濾過体の中には、反対の位置に配置されたスロット状の出口開口部があり、スクレーパシャフトの正逆の回転運動の結果、濾過体の内表面上に蓄積された残余物が、スクレーパによって、この出口開口部へと運ばれる。しかしながら、この場合、２つの出口開口部に運ばれる残余物は、ここでも、比較的長い時間、フィルタの内部壁に沿って移動される。

よって、本発明により解決される課題は、導入部で説明された種類の装置において、フィルタの表面から、分離された残余物を可能な限り速く除去できる装置を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴を有する装置により解決される。本発明の有用な向上及び有利な実施形態は、従属項に説明される。

本発明による装置の重要な利点の１つに、フィルタの残余物が、フィルタに更に触れることなくフィルタの表面から持ち上げられることが挙げられる。フィルタの清掃の際には、残余物は、フィルタの表面に沿って押されることがなく、よって、摩損を減らし、装置の安定性を向上させることが可能になる。フィルタの摩耗による劣化が低いため、より簡易な構造の、より安価なフィルタを使うことが可能になる。

フィルタは容易に製造でき、また、フィルタは、複数の通過開口部が設けられたフィルタチューブを含み、このフィルタチューブは支持体によって支持される。このフィルタチューブは、好適には、耐摩耗性の材料により形成され、任意に、この材料を追加のコーティングで被覆してもよい。通過開口部は好適には、流れの方向に沿って幅が広がる断面を有しており、例えば、電子線又はレーザ処理によって生成される、円錐形の穴の形であってもよい。支持体は、好適には中空の円筒であり、支持チューブを支える表面上に、狭いリブ状の接触部材を間に有する、いくつかの円周収集溝を備える。よって、大きな開口フィルタ表面を有する安価なフィルタが可能となる。フィルタは、耐摩耗性が非常に高く、必要であれば、容易に交換できる。

スクレーパにより除去される材料は好適には搬送装置により運ばれる。フィルタ及び搬送装置は、独立して駆動でき、よって、清掃速度と異物が排出される速度とを独立して制御することを可能にする。この種類の制御により、異物を非常に高い濃度で濃縮でき、よって、主要材料の高い収量を実現できる。１つの有効な実施形態においては、搬送装置は、モータにより駆動されるロータリ駆動の搬送ネジである。フィルタの回転速度及び搬送ネジの回転速度は、お互いに独立して制御することができ、これにより、より高い不純物の濃度と、これと同時に、最適な活性フィルタ表面とを得ることを可能にする。関連するプラスチックの種類によって、フィルタ及び搬送ネジは、同一の回転方向を有していてもよく、又は逆の回転方向を有していてもよい。

本発明の追加の特徴および利点は、図面に示される実際の好適な例の説明から得られる。

図１に概略を示す、不純プラスチック溶融物を濾過する分離装置は、中空の円筒形状の溶融物濾過ユニット２が回転軸３に対して回動できるよう配置されたハウジング１を備える。溶融物濾過ユニット２は、モータ駆動のロータリ駆動支持シャフト４上に取付けられる。この支持シャフトは、ハウジング１内に配置された比較的細い駆動要素５と、溶融物濾過ユニット２を支持するためのより太い支持要素６と、ハウジング１に取付けられたベアリングキャップ６の適切なボア８で回動する更に細いジャーナル７と、を備える。

図５に拡大された溶融物濾過ユニット２は、複数の径方向の通過開口部１０を有するフィルタチューブ１１と、支持シャフト４にぴったりと合うように接続され、フィルタチューブ１１が焼きばめられた中空の円筒形の支持体１２と、を有する。ストレーナ状のフィルタチューブ１１は、例えば、通過開口部１０を有する鋼板を管形状に形成するように曲げ、接触溶接することにより形成できる。フィルタチューブ１１は、好適には、耐摩耗性及び耐食性の鋼から製造され、その後、硬化される。フィルタチューブはまた、表面コーティングにより被覆されてもよく、これにより、耐摩耗性及び他の特性が向上される。通過開口部１０は、流れの方向に沿って広がる断面を有する穴である。図５に示す実用的な例では、通過開口部１０は、外側に向かって、円錐状に細くなっていく断面を有する。中空の円筒形支持体１２は、その外表面上に、円周溝又は角断面のネジすじとして設計される、いくつかの収集溝１３を有し、この溝から、周辺方向において等角間隔で配置される、いくつかの径方向流出穴１４が、内側に向かって延びる。

図１及び図２に示すように、径方向流出穴１４は、軸方向の収集スロット１５へと開口し、このスロット１５は、支持シャフト４の内部において、広がった支持要素６の円周方向に流出穴の角度位置に一致して配置され、濾過された材料の収集のための内部チャンバを形成する。流れの方向に沿って広がる収集スロット１５は、中央収集溝１６につながり、この中央収集溝１６は、角をとった部分を通じて、ハウジング１内の第１の環状溝１７へと開口する。ハウジング１の内部において、第１の横方向の穴が、第１の環状溝１７から接続スリーブ１９の出口開口部１８へとつながる。接続スリーブ１９内部には、入口開口部２０もあり、この入口開口部は、ハウジング１内の第２の横方向の穴を通じて、ハウジング１内の第２の環状溝２１につながる。この環状溝２１は、ハウジング１の内部壁及びフィルタチューブ１１の外壁により形成される、環状チャンバ２２と連絡されている。

図２に示すように、スクレーパナイフ２３の形のワイパーが、ハウジング１の下部に、フィルタチューブの全長に沿って軸方向に延びて配置される。スクレーパナイフ２３は、フィルタチューブの外表面に接触しており、これにより濾過体２に保持される残余物又は不純物が、径方向に外へと運ばれる。スクレーパナイフ２３は、濾過体２の外表面に対して角度を付けて配置され、濾過体の回転方向に対して傾いている。図示する実施形態では、スクレーパナイフは、フィルタチューブ１１の正中面４０に対して約４５°のピッチ角αで配置されている。ハウジング１内部のスクレーパナイフ２３の直近の近辺では、搬送ネジ２４が、濾過体２の回転軸３と平行に配置され、この搬送ネジ２４は、濾過体の外表面に沿って、出口開口部まで延びる。搬送ネジは、スクレーパナイフ２３によって径方向にすり落とされた残余物が、すぐに搬送ネジ２４に供給されて該搬送ネジによって図１に矢印２５で示す方向に向けて外へと運ばれることを確実にするように配置される。図２に示す実施形態では、スクレーパナイフは、配送ネジ２４を囲み、ハウジング１内で軸動し、調整レバー２７を通じて軸動できる中空のシャフト２６に取付けられる。このように、スクレーパナイフ２３のピッチ角α及び接触圧を変更することができる。ワイパはまた、図３に示すように、飛び出しナイフ２８の形で設計されてもよい。中空のシャフト２６には、搬送ネジ２４の材料出口点の領域に、冷却溝２９が配置される。これらの冷却溝を通じて、搬送ネジ２４によって運ばれる材料を冷却し、熱バリアを形成することができる。

ワイパはまた、図４に示すように、ハウジング内部に所定の角度で取付けられてもよい。この場合、ブレード又はスクレーパナイフ３０が、ハウジング１内で斜めの穴３１内に滑動可能に支持され、バネ３２又は油圧シリンダによって作動されるガイドボルト３３によってフィルタチューブ１１の外側表面に対して押付けられる。

接続スリーブ１９上には、入口側溶融物圧力センサ３５が、入口開口部２０の領域に配置され、出口側溶融物圧力センサ３４が、出口開口部１８の領域に配置される。これらの溶融物圧力センサは、濾過ユニットを制御する電子制御ユニット３６に接続されている。よって、電子制御ユニット３６を通じて、溶融物濾過ユニット２及び搬送ネジ２４のロータリ運動を、検出された圧力差の関数として制御できる。これにより、溶融物濾過ユニット２及び搬送ネジ２４が間欠的に２つの所定の圧力値（最大値／最小値）の制限内で回転することを可能にし、よって、摩損を低減させることができる。入口開口部２０と出口開口部１８との間には、接続スリーブ１９及びハウジング１を通過するドレイン溝４１が配置される。これにより、異物が出口側のベアリングに侵入することを確実に防止できる。

図６は、容易に製造できかつ安価であり、流れが外側から内側に向けてでなく内側から外側に向いた、溶融物濾過ユニットでの使用に適したフィルタ第２の適用例を示す。この場合、フィルタチューブ１１は、支持体１２の内表面上に配置され、外側に向けて径方向に広がる通過開口部１０を有する。この支持体１２上には、円周収集溝１３が内表面に沿って配置され、流出穴１４が外表面に配置される。この実施形態及び図５に示す実施形態の両方において、薄いリブ状の要素３９が収集溝１３の間に配置され、これにより、フィルタチューブ１１を支持する。

上述のユニットでは、図１に示すように、不純材料混合物（主にプラスチック溶融物）が、入口開口部２０において矢印３７の方向に環状チャンバ２２へと圧力により押され、回転するフィルタ２のフィルタチューブ１１の小さな通過開口部１０を通って押される。フィルタチューブ１１と、収集溝１３及び流出穴１４を有する支持体１２とを介し、濾過された材料は、輸送ネジ６によって出口開口部１８に移動され、ここで、この材料を矢印３８の方向で示すように除去することができる。フィルタチューブ１１に保持された残余物は、フィルタチューブ１１が回転するにしたがってワイパ２３によって削り取られ、その直後に、フィルタと更に接触することなく、回転する搬送ネジ２４へと運ばれる。残余物は次に、配送ネジによって、出口に運ばれ、出口において、残余物を矢印２５の方向に排出することができる。

本発明は、上述の実用的な例に制限されるものではない。よって、濾過を、内部から外部に向かう流れの方向で行ってもよい。

分離ユニットの第１の実用的な例を通る長手方向の断面図である。 図１に示す分離ユニットの断面図である。 分離ユニットの第２の実用的な例の断面図である。 分離ユニットの第３の実用的な例の断面図である。 濾過体の第１の実用的な例を通る断面及び長手方向の断面を示す図である。 濾過体の第２の実用的な例を通る断面及び長手方向の断面を示す図である。

Claims (17)

1. 材料混合物を連続的に濾過するための装置、特に、プラスチック溶融物から不純物を分離するための装置であって、
   ハウジング（１）内に配置された中空の円筒形フィルタ（２）と、
   前記フィルタ（２）内に配置された内部チャンバ（１５）と、
   前記フィルタ（２）の外表面及び前記ハウジング（１）の内壁によって規定される環状チャンバ（２２）と、
   前記フィルタ（２）に保持される不純物を除去するための清掃装置（２３，２４）と、
   を含み、
   前記ハウジング（１）内において、前記フィルタ（２）が、軸（３）に対して回動し、
   前記清掃装置（２３，２４）が、前記フィルタ（１１）に保持される不純物を径方向に除去するための少なくとも１つのワイパ（２３，２８，３０）を有する、ことを特徴とする装置。
2. 請求項１に記載の装置であって、
   前記ワイパ（２３，２８，３０）が、前記フィルタ（２）に対して角度を付けて配置されている、ことを特徴とする装置。
3. 請求項１又は２に記載の装置であって、
   前記ワイパ（２３，２８，３０）が、前記フィルタ（２）の正中面（４０）に対して、所定のピッチ角（α）で配置されている、ことを特徴とする装置。
4. 請求項３に記載の装置であって、
   前記ワイパ（２３，２８，３０）の前記ピッチ角（α）を変更することができる、ことを特徴とする装置。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の装置であって、
   前記ワイパ（２３，２８，３０）が、前記ハウジング（１）内に回動可能に配置されたシャフト（２６）上に配置されている、ことを特徴とする装置。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の装置であって、
   前記清掃装置（２３，２４）が、前記ワイパ（２３，２８，３０）によって前記フィルタ（２）から除去された不純物を外に運ぶための搬送装置（２４）を備える、ことを特徴とする装置。
7. 請求項６に記載の装置であって、
   モータ駆動のロータリ駆動の前記フィルタ（２）及び前記搬送装置（２４）を、お互いから独立して駆動できる、ことを特徴とする装置。
8. 請求項５又は６に記載の装置であって、
   前記搬送装置（２４）が、前記フィルタ（２）の前記回転軸（３）と平行に延びるモータ駆動のロータリ駆動搬送ネジである、ことを特徴とする装置。
9. 請求項８に記載の装置であって、
   前記フィルタ（２）の回転速度及び前記搬送ネジ（２４）の回転速度を、互いに独立して制御できる、ことを特徴とする装置。
10. 請求項６から９のいずれか１つに記載の装置であって、
    前記ワイパ（２３，２８，３０）が、前記搬送装置（２４）の直近の近辺に配置されている、ことを特徴とする装置。
11. 請求項１から１０のいずれか１つに記載の装置であって、
    前記フィルタ（２）が、支持体（１２）に支持されたフィルタチューブ（１１）であって、流れの方向に沿って広がる複数の通過開口部（１０）を有するフィルタチューブ（１１）を備える、ことを特徴とする装置。
12. 請求項１１に記載の装置であって、
    前記支持体（１２）が、これによりフィルタチューブ（１１）が支持される、狭いリブ状の要素（３９）をその間に有する、いくつかの円周収集溝（１３）を備える、ことを特徴とする装置。
13. 請求項１から１２のいずれか１つに記載の装置であって、
    前記フィルタ（２）は、前記ハウジング（１）に回動可能に配置された、支持シャフト（４）上に着脱可能に取付けられている、ことを特徴とする装置。
14. 請求項１３に記載の装置であって、
    前記支持シャフト（４）が、前記内部チャンバを形成する、いくつかの収集スロット（１５）を備える、ことを特徴とする装置。
15. 請求項１から１４のいずれか１つに記載の装置であって、
    前記ワイパは、バネ（３２）によって前記フィルタ（２）へと押されるスクレーパナイフ（２３）である、ことを特徴とする装置。
16. 請求項１から１４のいずれか１つに記載の装置であって、
    前記ワイパが、飛び出しナイフ（２８）である、ことを特徴とする装置。
17. 請求項８から１６のいずれか１つに記載の装置であって、
    前記フィルタ（２）及び前記搬送装置（２４）が、同一の回転方向又は逆の回転方向を有する、ことを特徴とする装置。

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