FI103024B - Menetelmä ja laite jätemateriaalin käsittelemiseksi - Google Patents

Description

1 103024

Menetelmä ja laite jätemateriaalin käsittelemiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä jätemateriaalin käsittelemiseksi, missä menetelmässä jätemateriaali syötetään laitteeseen, missä on kartion 5 muotoinen roottori sovitettuna staattoreiden väliin ja jolloin ainakin staattoreissa on syvennyksiä, joiden vaikutuksesta roottoria pyöritettäessä materiaali saadaan siirrettyä laitteen läpi ja jossa roottorissa on aksiaalisuunnassa useita reikiä, jolloin ainakin osa materiaalista johdetaan reikien läpi.

Edelleen keksinnön kohteena on laite jätemateriaalin käsittelemiseksi, io mihin laitteeseen kuuluu kartion muotoinen pyöritettävä roottori sovitettuna staattoreiden väliin, jolloin ainakin staattoreissa on syvennyksiä, joiden vaikutuksesta roottoria pyöritettäessä jätemateriaali siirtyy laitteen läpi ja jossa roottorissa on aksiaalisuunnassa useita reikiä, joiden läpi ainakin osa materiaalista on sovitettu kulkeutumaan.

15 WO-julkaisussa 97/21532 on esitetty laitteisto, missä on kartion muo toinen roottori sovitettuna kahden staattorin väliin. Roottoriin ja/tai staattoriin on sovitettu ruuviviivan muotoisia uria puristettavan materiaalin puristamiseksi ulos suulakepuristimesta roottorin pyöriessä. Edelleen roottorin matkalle on sovitettu reikä tai reikiä, joiden läpi ainakin osa puristettavasta materiaalista on sovitettu 20 virtaamaan. Laitteistolla saadaan aikaan puristettavan materiaalin homo-genisointi, mutta jätemateriaalin käsittely kyseisellä laitteistolla on tehotonta. Sovittamalla roottorin urien nousukulma jyrkäksi saadaan aiheutettua jonkin verran materiaalin jauhaantumista syöttöraon suuaukolla, mutta tällainenkaan ratkaisu ei sovellu tehokkaasti jätemateriaalin käsittelyyn.

25 Fl-patenttihakemuksessa 960589 on myös esitetty laitteisto, missä kartion muotoinen roottori on sovitettu kahden staattorin väliin. Roottorissa on syöttöaukon suuosan kohdalla aukkoja, joiden läpi ainakin osa syötettävästä materiaalista pääsee virtaamaan. Sovittamalla aukko viistoksi saadaan lisättyä puristettavan materiaalin kuitujen katko utu mistä, mutta jätemateriaalin käsitte-3 0 lyyn julkaisun mukainen laite on kuitenkin tehoton.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä ja laitteisto, jolla jätemateriaalia saadaan käsiteltyä tehokkaasti.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että syvennysten ja roottorin aukkojen reunat ovat teräviä, jolloin jätemateriaali johdetaan 35 aukkojen läpi siten, että terävien reunojen avulla jätemateriaalia jauhetaan.

2 103024

Edelleen keksinnön mukaiselle laitteelle on tunnusomaista se, että syvennysten ja roottorin aukkojen reunat ovat teräviä siten, että aukkojen läpi kulkeutuva materiaali jauhaantuu terävien reunojen vaikutuksesta.

Keksinnön olennainen ajatus on, että laitteessa on ainakin yksi kartion 5 muotoinen roottori, joka on sijoitettu kahden staattorin väliin ja että ainakin staattorissa on syvennyksiä, joiden vaikutuksesta roottorin pyöriessä laitteistossa oleva materiaali saadaan siirrettyä ulos. Edelleen olennaisena ajatuksena on, että roottorissa on laitteen aksiaalisuunnassa useita reikiä, joiden läpi käsiteltävä materiaali sovitetaan kulkemaan ja että reikien ja staattorin syvennysten ίο reunat ovat teräviä siten, että laitteeseen syötetty materiaali jauhaantuu roottorin aukkojen läpi kulkiessaan. Erään edullisen sovellutusmuodon ajatuksena on, että staattorin syvennykset ovat ainakin osittain päättyviä siten, että syvennyksen päättyessä käsiteltävä materiaali pakotetaan roottorin aukon läpi. Erään toisen edullisen sovellutusmuodon ajatuksena on, että laitteen loppuosalla on 15 materiaalia ulospäin siirtäviä syvennyksiä, jotka johtavat laitteen ulostuloaukolle ja jotka syvennykset on sovitettu jyrkkään kulmaan ja syvennysten väliset kannakset sovitettu niin mataliksi, että osa materiaalista menee kannasten yli. Erään kolmannen edullisen sovellutusmuodon ajatuksena on, että laitteeseen on sovitettu jäähdytysvälineet laitteessa käsiteltävänä olevan materiaalin jääh-20 dyttämiseksi.

Keksinnön etuna on, että jätemateriaalia, esimerkiksi kumia, PEXiä, nahkaa tai tekstiilijätettä, saadaan jauhettua ja käsiteltyä tehokkaasti. Sovitta-maila osa materiaalista kulkeutumaan syvennysten välisten kannasten yli saadaan kannaksen kohdalla jätemateriaali hierrettyä pienemmäksi. Jäähdytyksen 25 avulla saadaan varmistettua, että jätemateriaali säilyy jauhemaisessa muodos sa.

Keksintöä selitetään tarkemmin oheisissa piirustuksissa, joissa kuvio 1 esittää kaavamaisesti erästä keksinnön mukaista laitetta sivul-tapäin katsottuna ja poikkileikattuna ja 3 o kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaisen laitteen roottoria sivultapäin katsot tuna.

Kuvio 1 esittää erästä keksinnön mukaista laitetta sivulta katsottuna ja poikkileikattuna. Laitteeseen kuuluu sisempi staattori 1 ja sen ulkopuolelle sovitettu ulompi staattori 2. Ainakin sisemmän staattorin 1 ulkopinta ja ulom-3 5 man staattorin 2 sisäpinta ovat kartion muotoisia. Sisemmän staattorin 1 ja 3 103024 ulomman staattorin 2 väliin on sovitettu kartion muotoinen roottori 3. Roottori 3 on sovitettu liikkumaan pyörivästi sisemmän staattorin 1 ja ulomman staattorin 2 välissä. Roottoria pyöritetään moottorilla 5. Moottori 5 voi olla esimerkiksi hydraulimoottori tai sähkömoottori tai jokin muu sinänsä täysin tunnettu käyttö-5 tarkoitukseen sopiva moottori. Moottori 5 on sovitettu pyörittämään roottoria 3 vaihteiston 4 välityksellä. Vaihteiston 4 avulla roottorin 3 pyörimisnopeutta voidaan säätää halutulla tavalla. Toisaalta esimerkiksi sähkömoottoria käytettäessä ei vaihteisto 4 ole välttämätön, koska roottorin 3 kierrosnopeutta voidaan säätää helposti säätämällä moottorin 5 pyörimisnopeutta sinänsä täysin tunne-10 tullatavalla.

Laitteeseen on edelleen sovitettu syöttökanava 6, jota pitkin käsiteltävä materiaali saadaan syötettyä laitteistoon. Syöttökanavaan 6 syötettävää materiaalia syötetään annostelulaitteella 7. Annostelulaite 7 voi olla esimerkiksi syöttöruuvi tai pumppu tai jokin muu sinänsä täysin tunnettu laite. Kyseisellä 15 annostelulaitteella saadaan syöttökanavaan syötettävän materiaalin virtaus- määrää säädettyä.

Syöttökanavasta 6 käsiteltävä materiaali virtaa syöttöaukon 8a läpi roottorin 3 sisäpuolelle. Tämän jälkeen materiaali kulkeutuu sisemmässä staat-torissa 1 olevassa syvennyksessä 9 roottorin 3 pyöriessä laitteesta ulospäin eli 20 kuviossa 1 katsottuna ylöspäin. Syvennyksestä 9 materiaali pääsee roottorissa olevan aukon 8b kautta roottorin ulkopuolelle ja siellä ulommassa staattorissa 2 olevassa syvennyksessä edelleen laitteesta ulospäin. Syvennykset 9 on sovi-tettu päättymään siten, että olennaisesti kaikki käsiteltävä materiaali saadaan siirtymään aukkojen 8b läpi syvennyksen päättyessä aina roottorin 3 toiselle 25 puolelle. Roottorin 3 aukkojen 8a ja 8b reunat on sovitettu teräviksi ja samalla tavalla myös syvennysten 9 reunat on sovitettu teräviksi siten, että käsiteltävän materiaalin siirtyessä aukkojen 8a ja 8b läpi roottorin 3 ja staattoreiden 1 ja 2 rajapinnan kohdalla aukkojen 8a ja 8b sekä syvennysten 9 terävät reunat leik-kaavat ja rouhivat käsiteltävää materiaalia siten, että materiaali jauhaantuu.

3 o Laitteen loppuosalla eli siinä päässä, mistä käsiteltävä materiaali tulee laitteistosta ulos on syvennykset 9 sovitettu jatkumaan laitteen ulostuloaukkoon saakka ja kyseiset syvennykset 9 ovat ruuviviivan muotoisia. Tällä osalla on syvennysten 9 väliset kannakset 10 sovitettu niin mataliksi, että kannasten 10 ja roottorin 3 väliin jää niin suuri välys, että osa käsiteltävästä materiaalista 3 5 pääsee kulkeutumaan kannaksen 10 yli syvennyksestä toiseen. Tällöin kannak- 4 103024 sen 10 kohdalla käsiteltävä materiaali hiertyy pienemmäksi. Jos käsiteltävänä materiaalina on esimerkiksi kumia ja materiaalin seassa on pieni määrä liuo-tinöljyä, saadaan kumihiukkanen kannaksen 10 kohdalla hiertymään auki. Laitteen loppuosalla voi myös roottorissa 3 olla ruuviviivan muotoisia syvennyksiä, 5 mitä kuviossa 1 on kuvattu katkoviivojen avulla. Roottorissa 3 syvennykset ovat vastakkaissuuntaisia kuin vastaavissa staattoreissa 1 ja 2 eli ruuviviivan muotoiset syvennykset 9 ovat ristikkäisiä, jolloin syvennysten vaikutus materiaaliin on erittäin tehokasta.

Laitteeseen voidaan sovittaa myös jäähdytysvälineet, esimerkiksi l o jäähdytyskanava 11, jonka avulla laitetta ja siinä käsiteltävää materiaalia saadaan jäähdytettyä siten, että se säilyy jauhemaisessa muodossa, eikä takerru laitteiston sisäpintoihin. Syöttämällä jäähdytyskanavaan 11 jäähdytysväliainetta laitteen loppuosan lähellä sijaitsevan sisäänsyöttökanavan 12 kautta ja johtamalla jäähdytysväliaine pois laitteen alkupäässä sijaitsevaa ulostulokanavaa 13 15 pitkin saadaan jäähdytettyä tehokkaammin laitteiston loppuosaa ja siirrettyä laitteiston loppuosasta lämpöä laitteiston alkuosaa kohti. Kuviossa 1 on esitetty jäähdytysvälineet sovitettuna ulompaan staattoriin 2, mutta haluttaessa voidaan myös sisempään staattoriin 1 sovittaa jäähdytysvälineet.

Kuviossa 2 on esitetty kuvion 1 mukaisen laitteen roottori 3. Roottoria 20 3 pyöritetään nuolen A suuntaan. Kuviossa 2 on selvyyden vuoksi esitetty aino astaan osa roottorin 3 aukoista 8a ja 8b. Luonnollisesti aukkoja 8a ja 8b on tasaisesti koko roottorin 3 ympäri. Kuviossa 2 on katkoviivalla esitetty sisem-;· mässä staattorissa 1 olevia syvennyksiä 9 ja pistekatkoviivalla kuvattu ulom massa staattorissa 2 olevia syvennyksiä 9. Laitteen alkuosalla syvennykset 9 25 ovat päättyviä ja ovaalin muotoisia sekä sijoitettuina viistoon. Tällöin syvennykset 9 roottorin 3 pyöriessä siirtävät käsiteltävää materiaalia laitteistosta ulospäin eli kuviossa 2 katsottuna ylöspäin ja pakottavat päättyessään materiaalin aukkojen 8b läpi. Laitteen loppuosalla syvennykset 9 jatkuvat laitteen ulostulokoh-taan saakka. Selvyyden vuoksi ei kuviossa 2 ole esitetty laitteen loppuosalla 30 sisemmässä staattorissa 1 olevia syvennyksiä. Tällä osalla syvennysten 9 väliset kannakset ovat niin matalia, että osa materiaalista pääsee kannasten 10 yli syvennyksestä toiseen nuolien B havainnollistamalla tavalla. Tällä kohdalla edelleen syvennysten 9 nousukulma eli kulma vaakatasoon nähden on varsin jyrkkä, esimerkiksi noin 45°, jolloin virtaus kannasten 10 yli saadaan kohtuulli-35 sen suureksi. Nousukulma ei kuitenkaan saa olla liian jyrkkä, jotta syvennykset 5 103024 9 kuljettavat materiaalia koko ajan ulospäin eikä aiheudu liian suurta vasta-painetta.

Laite voidaan helposti konstruoida päällekkäin asetettavista ja erotettavista osista, jolloin laitteiston kokoaminen sekä purkaminen ja huolto on help-5 poa. Edelleen staattorit 1 ja 2 voidaan kuvion 1 mukaisesti muodostaa erillisistä osista siten, että esimerkiksi roottoria 3 vasten olevat kulumiselle alttiit pinnat ovat vaihdettavissa erikseen.

Keksinnön mukaisella laitteella voidaan käsitellä montaa erilaista jäte-materiaalia, kuten esimerkiksi kumia, PEXiä, nahkaa tai tekstiilijätettä. Jätema-10 teriaalin kanssa yhdessä voidaan laitteeseen syöttää myös jotain polymeeriä. Tällöin laitetta ei jäähdytetä, vaan sen avulla voidaan tehdä jätemateriaalia ja polymeeriä sisältävää ekstruusiotuotetta, kuten putkea, kalvoa tai kaapelin vaippaa tai jotain muuta vastaavaa tuotetta. Jos jätemateriaalina on PEXiä, saadaan silloitetut PEX-partikkelit laitteiston loppuosassa kannasten 10 yli kul-15 keutuessaan orientoitumaan, koska tässä kohdassa partikkelit ovat lähellä pehmenemispistettään.

Roottorissa 3 olevat aukot auttavat tasaamaan mahdollisesti roottorin 3 eri puolilla olevia erisuuria paineita, minkä vuoksi laitteiston laakerointi ja voimansiirto eivät vaadi raskaita konstruktioita. Kartion muotoisessa ratkaisussa 20 myöskin roottoria 3 aksiaalisuunnassa liikuttamalla saadaan helposti ja yksinkertaisesti säädettyä staattoreiden 1 ja 2 sekä roottorin 3 välisiä välyksiä.

Annostelulaitteen 7 avulla pystytään helposti säätämään laitteeseen syötettävän materiaalin määrää. Annostelu voidaan toteuttaa siten, että käsiteltävää materiaalia ei syötetä niin paljon kuin laitteessa mahduttaisiin käsittele-25 mään, vaan käytetään niin sanottua vajaasyöttöä, jolloin syötön määrää pystytään helposti säätelemään ja pystytään löytämään laitteelle optimi kuormitustilanne. Vajaasyöttö pystytään toteuttamaan myös pulssimaisesti siten, että tiettyjen syöttöaukkojen kautta syötetään täysi määrä käsiteltävää materiaalia ja osa syöttöaukoista jätetään osittain tai kokonaan tyhjiksi siten, että käsiteltävä 3 o materiaali jakaantuu olennaisesti tasaisesti laitteen ympäri. Myös roottorin kier rosluvun säätö on erittäin helppoa, joten roottorin kierroslukua ja syötettävän materiaalin virtausmäärää säätämällä pystytään erittäin helposti säätämään käsiteltävän materiaalin lämpötilaa.

Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollista-3 5 maan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan keksintö voi vaihdella patenttivaa- 6 103024 timusten puitteissa. Niinpä laitteiston loppuosalla syvennykset 9 voidaan sovittaa joko staattoreihin tai roottoriin tai molempiin. Edelleen roottoreita voi laitteessa olla useampiakin kuin yksi ja staattoreita useampia kuin kaksi.

··· • ·

Claims (10)

1. 7 103024
2. 1. Menetelmä jätemateriaalin käsittelemiseksi, missä menetelmässä jätemateriaali syötetään laitteeseen, missä on kartion muotoinen roottori (3) 5 sovitettuna staattoreiden (1, 2) väliin ja jolloin ainakin staattoreissa (1, 2) on syvennyksiä (9), joiden vaikutuksesta roottoria (3) pyöritettäessä materiaali saadaan siirrettyä laitteen läpi ja jossa roottorissa (3) on aksiaalisuunnassa useita reikiä (8a, 8b), jolloin ainakin osa materiaalista johdetaan reikien (8a, 8b) läpi, tunnettu siitä, että syvennysten (9) ja roottorin (3) aukkojen (8a, 8b) ίο reunat ovat teräviä, jolloin jätemateriaali johdetaan aukkojen (8a, 8b) läpi siten, että terävien reunojen avulla jätemateriaalia jauhetaan.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että staattorien (1, 2) syvennykset on ainakin laitteen alkuosassa sovitettu päättymään siten, että syvennykset (9) päättyessään pakottavat jätemateriaalin 15 roottorin (3) aukkojen (8a, 8b) läpi.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laitteen loppuosalla syvennykset (9) on sovitettu jyrkkään kulmaan ja syvennysten (9) väliset kannakset (10) sovitettu niin mataliksi, että ainakin osa materiaalista johdetaan kannasten (10) yli syvennyksestä (9) toiseen.
5. 4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että laitetta jäähdytetään jätemateriaalin käsittelyn aikana.
6. 5. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen menetelmä, tunnet-", t u siitä, että laitteeseen syötetään jätemateriaalin lisäksi samanaikaisesti poly meeriä ja laitteella puristetaan jätemateriaalia ja polymeeriä sisältävä tuote. 25 6. Laite jätemateriaalin käsittelemiseksi, mihin laitteeseen kuuluu kartion muotoinen pyöritettävä roottori (3) sovitettuna staattoreiden (1,2) väliin, jolloin ainakin staattoreissa (1, 2) on syvennyksiä (9), joiden vaikutuksesta roottoria (3) pyöritettäessä jätemateriaali siirtyy laitteen läpi ja jossa roottorissa (3) : on aksiaalisuunnassa useita reikiä (8a, 8b), joiden läpi ainakin osa materiaalista 30 on sovitettu kulkeutumaan, tunnettu siitä, että syvennysten (9) ja roottorin (3) aukkojen (8a, 8b) reunat ovat teräviä siten, että aukkojen (8a, 8b) läpi kulkeutuva materiaali jauhaantuu terävien reunojen vaikutuksesta.
7. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että syvennykset (9) ovat ainakin osassa laitetta päättyviä siten, että päättyvät syven-3 5 nykset (9) pakottavat materiaalin aukkojen (8b) läpi. 8 103024
8. 8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että syvennykset (9) ovat laitteen loppuosalla sovitettu jyrkkään kulmaan ja syvennysten (9) väliset kannakset (10) sovitettu niin mataliksi, että ainakin osa jäte-materiaalista kulkeutuu kannasten (10) yli.
9. 9. Jonkin patenttivaatimuksen 6 - 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluu välineet sen jäähdyttämiseksi.
10. 10. Jonkin patenttivaatimuksen 6-9 mukainen laite, tunnettu siitä, että laitteen loppuosalla on sekä roottorissa (3) että staattoreissa (1, 2) ruuviviivan muotoisia syvennyksiä (9), jotka on sovitettu siten, että ne ovat root-10 torissa (3) vastaavaan staattoriin (1,2) nähden vastakkaissuuntaiset eli ristikkäiset. « 9 103024