JP2005526621A - 材料の破砕装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ゆるく纏められた材料、特にプラスチック材料を圧縮するための装置に関する。該装置は、回転軸（２）上で回転するために駆動可能な破砕／搬送回転子体（３、１９）と、その後ろに設けられ、かつ上記破砕／搬送回転子体（３、１９）と同軸に配された押出機螺旋部（２１）を有する押出機（２０）と、を有する。上記破砕／搬送回転子体（３、１９）に供給された材料は、上記押出機螺旋部（２１）に搬送され、場合によってはそこで破砕される。発明によれば、上記破砕／搬送回転子体（３、１９）は、上記押出機（２０）の反対側の前面（３ｂ）に対して開かれた中空体として構成され、該回転子体の内部空間（３ａ）の中に、少なくとも１つの回転軸受け（１０ａ、１０ｂ）を有する。該軸受けは、上記開かれた前面から上記破砕／搬送回転子体（３、１９）の内部空間（３ａ）へと突き抜けた迫台（１１）上に置かれる。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、ゆるく纏められた材料、特にプラスチック材料を圧縮するための装置に関するものであり、該装置は、ケース内に設けられ、かつ回転軸の回りを回転駆動可能な破砕／搬送回転子体と、その後ろに設けられた、押出機螺旋部（Extruderschnecke）を有する押出機とを有し、該螺旋部は、上記破砕／搬送回転子体に供給された材料が、上記押出機螺旋部に搬送され、それにより任意に破砕されるように、上記破砕／搬送回転子体と同軸で回転可能になるように設けられている。

圧縮される材料（たいていはプラスチック材料）は、ベルトコンベヤー、ロールフィーダー、およびフックリフト装置などの適切な搬送装置によって、あるいは手作業によって、供給漏斗（aufgabetrichter）に搬送され、そこで、上記材料は、重量によりあるいは押圧装置により、破砕／搬送回転子体上へ押圧される。この際、上記プラスチック材料は、圧縮され、破砕／搬送回転子体の周囲に構成された回転刃と、ケースに構成された固定刃との間で、任意に破砕される。同時に、圧縮され破砕された材料は、上記押出機螺旋部に、同軸で連続してさらに搬送される。

このような装置は、例えば、ＷＯ０１／４７６７８ Ａ１において知られている。この装置においては、搬出側の切断軸の軸受けが、プラスチック材料の搬送作用に負の力を与える。搬出側の軸受けを支持するために設けられた橋台は、材料搬送にとって大きな障害となり、材料の流れを著しく制限する。これは、とりわけ軽い、繊維がけばだつタイプの材料においては著しい。さらに、この軸受けは、保守が難しい。言い換えると、接続された装置を完全に分解する、および／または、上記切断軸を取り外さなければ、この軸受けを交換することができないので、交換が非常に難しい。その上、特に接続された螺旋部が押出機螺旋部の場合には、軸受けの取り付け位置によって、高い熱が負荷される。

ＡＴ４０７９７１ Ｂからは、搬出側の軸受けを、駆動部から離して、押出機螺旋部自体により構成することによって、分離した搬出側の軸受けを完全に省くようにして、上述の問題を解決した装置が知られている。しかし、この解決方法には、以下のような欠点がある。つまり、切断力により押出機螺旋部に対して非常に大きな半径方向に負荷がかかり、磨耗が非常に大きくなる。これは、特に、押出機螺旋部の入口開口が、財布が開くように拡大され、一方では押出機の搬送効率を上げるが、他方では螺旋部が橋台上に載る選択的な点において、より磨耗が大きくなる。さらに、駆動側の切断軸の軸受けは高価で、完全に機能本位の機械の場合では、広く突出した部分として配置され得るのみである。押出機螺旋部の磨耗は免れ得ないので、本文書において固定刃として言及している刃との距離は、通常より大きくとって、回転刃と固定刃との衝突を避けねばならない。これにより、ここでも、ローラーにより材料に熱負荷を高くなってしまい、特に直鎖状低密度ポリエチレン樹脂(ＬＬＤＰＥ)ストレッチフィルムなどの熱に弱い材料においては、材料が溶けてしまうこともあり得る。

押出機螺旋部の周囲のケースの内壁にのみ押出機螺旋部を配置するという考えは、すでに、ＡＴ４０７９７１の出願日以前より非常に前から知られている。例えば、ＤＥ２６５６４８４ Ａ１、ＤＥ２３５１３２８ Ａ１、ＤＥ３１１９８４０ Ａ１、ＤＥ２３１０４６３ Ｂ２、およびＤＥ１２６１６６１ Ｂの公報より知られている。

ＪＰ２０００１７６９３５、ＪＰ２００１０３８７２８、ＪＰ２０００１６９８５９（図面）およびＷＯ０１／４７６７８からは、材料が破砕装置から軸方向に搬出された後、刃を支える軸の中心線に対して９０度傾けて押出機に運ばれ、ここで駆動部の反対側の軸受けは、搬送螺旋部の端部にあり、搬送螺旋部の回りの管が、下に向けられた開口部を有するという装置が知られている。この構成においては、搬送螺旋部の圧縮により材料が直接軸受けの方向に押圧され、これにより、軸受けを埃や不純物に対して密閉するために相当な努力が必要となり、さらに材料を押出機寄りに偏向することによって、材料に対してさらに熱負荷がかかり、これにより、解体費用が高くなるという欠点が生じる。

ＥＰ０５１４３２７ Ａ１からは、刃を支える破砕装置の下に配された搬送螺旋部によって、材料が搬出される装置が知られている。この搬送螺旋部は、開口部の外へ搬出するので、逆圧は生じないかあっても非常に小さくなり、それにより螺旋部の偏向は生じない。しかし、この装置においては、押出機螺旋部が直接搬送螺旋部に接続されれば、上述の欠点と同じ欠点が生じることになる。

上述の装置は、すべて、刃を支える破砕装置から搬送あるいは押出機螺旋部への材料の搬送によって、通常は、連続して設けられる破砕および押出機の軸の中心線に対して向けられる偏向力が大きく発生し、それにより、搬出側の軸受けの追加を省略した場合には、押出機あるいは搬送螺旋部の入口領域における磨耗が激しくなる、あるいは、搬出側の軸受けの公知の実施形態により、材料搬送が著しく制限を受けるまたは材料に対する熱負荷が高まる、という欠点を有する。

本発明は、添付する請求項１の上位概念による装置を、破砕／搬送回転子体を押出機の反対側の前面に対して開かれた中空体として構成するように、かつその内部に少なくとも１つの回転軸受けを有し、該回転軸受けは上記開かれた前面から上記破砕／搬送回転子体の内部に突き出た迫台上に配されるように、開発する上での、上述の課題に対する解決方法を提示する。

この本発明による、解決策となる軸受けの配置、特に駆動部の反対側の、破砕／搬送回転子体の内側に接する軸受けの配置により、軸受けの固定性を犠牲にする必要なく、押出機入口領域における磨耗を、大幅に低減することができる。さらに、破砕／搬送回転子体と押出機螺旋部との移行領域には、材料の搬送を妨げる橋台（Stege）または支えが存在しない。さらに、破砕／搬送回転子体を、その内側において、液体によって冷却することが可能である。

本発明の有利な構成は、従属請求項に示される。

もし、迫台がケースの外側からケース中の開口を通って、破砕／搬出回転子体の中空空間に導入可能であれば、装置の保守は特に容易になり、部品の交換が簡単になる。迫台が、その両端において中空体であり、その内部空間を押出機螺旋部の駆動軸が貫通するという構成により、空間の節約、および簡単な保守が実現できる。上記構成により、押出機螺旋部の駆動軸を、迫台の内部空間に配置することが可能になる。

本発明により、破砕／搬送回転子体と押出機螺旋部との駆動については様々な可能性がある。破砕／搬送回転子体と押出機螺旋部とは、共通の駆動モータを介して駆動させることが可能であり、それにより、任意に分離された伝動部を、回転速度を変えるために設けることが可能である。あるいは、破砕／搬送回転子体と押出機螺旋部とが、異なる駆動部を有することもあり、これにより、制御可能性は広がる。

充分な材料供給を常に確実に行なうために、本発明のさらなる構成においては、供給される材料を破砕／搬送回転子体に対して押圧するのに利用する可動押圧装置を設ける。上記押圧装置は、電気的にまたは水圧により操作可能であり、好ましくは、破砕／搬送回転子体の負荷に応じた制御部を備える。該負荷は、圧力測定セル（Druckmesszellen）または駆動モータの消費電力を介して決定される。

破砕／搬送回転子体の回転軸に沿って材料搬送する支援のために、破砕／搬送回転子体の周囲のケースの部分に、装置、特にらせん状の橋台またはノッチおよび／またはエアノズルがそれぞれ任意に設けられる。

材料圧縮を改良するために、破砕／搬送回転子体と押出機との間に、円錐形に先端を徐々に細くされ、好ましくは冷却された圧縮部分を介在させることもある。圧縮部分には、圧縮部分の内側壁の温度あるいは通過する材料の温度測定する温度センサーが設けられ、材料の通過量は、測定された温度および場合によっては破砕／搬送回転子体の負荷により調整されることが好ましい。さらなる構成においては、材料通過量は、圧縮部分の搬入スライダーを介して調整される。

破砕／搬送回転子体が、円柱あるいは円錐体であり、さらに後者の場合には、それによって、搬送される材料がさらに追加して圧縮されることが好ましい。

本発明の好適な構成によれば、破砕／搬送回転子体が周囲に複数の刃をつけた破砕軸として構成され、上記刃がケースに固定して設置されている対抗刃と共に狭いせん断間隙を構成する。

本発明の別の実施形態によれば、破砕／搬送回転子体は、搬送螺旋部として構成される。これにより、搬送螺旋部と平行または角度をつけて、破砕軸が上流方向に設けられ、該破砕軸は、その周囲に複数の刃をつけ、該刃は、好ましくはケースに固定して設置されている対抗刃と共に狭いせん断間隙を構成する。決められた最大の大きさの破砕材料のみを供給するために、上記破砕軸と上記搬送螺旋部との間に、ふるいが設けられる。

本発明はこれより、図面を参照しながら非限定的な例の実施形態において、さらに詳細に説明される。縦断面図である図１は、破砕軸とその後ろにある押出機とを有する実施形態を示す。図２は、破砕軸と突出した押出機の軸を持つ押出機とを有する実施形態を示し、図３は、破砕軸と押出機とに対して２つの別々の駆動部を有する実施形態を示し、図４は、前に設けられた１つの軸の破砕機と、その後ろに設けられた搬送螺旋部と、圧縮螺旋部と、押出機とを有する実施形態を示す。

まず、図１は、本発明による、ゆるく纏められた材料、特にプラスチック材料を圧縮するための装置における第１の実施形態を縦断面図で示したものである。この装置は、ケース１、１ａを有し、この中に、破砕軸３として構成された破砕／搬送回転子体が、回転軸２に対して回転可能（矢印Ａ）となるように設けられている。破砕軸３はその周囲面に複数の、互いにずれた刃４を有する。該刃は、上記軸の周囲にらせん状に設けられ得る。回転刃４に対置して、ケース１ａから内側に伸びた固定刃５が、刃４と５と共に狭いせん断間隙６ができるように、設けられている。

公知の方法において（それゆえ図示せず）破砕される材料は、ベルトコンベヤー、ロールフィーダー、およびフックリフト装置などの最適の搬送装置を用いて、または手作業により、供給漏斗を介して、破砕軸３に供給される。これにより、上記材料は、重力、または、図１に図示したような押圧スライダー７のような形の押圧装置によって、破砕軸３に対して半径方向に押圧される。これにより、材料は、せん断間隙６に引き込まれ、回転刃４と固定刃５との間で破砕される。押圧スライダー７は、破砕軸３に向かって半径方向に、水圧によりまたは電気的に可動である。刃４はらせん状で設けられ、それにより、破砕材料を軸方向に搬出する。この軸方向の搬送は、ケースの内側に設けられた螺旋橋台８または螺旋ノッチ（図示せず）により強化され、これが、材料が破砕軸と共に回転することを防ぎ、同時に、材料が搬出方向へ移動する要因となる。エアノズル９によって、軸方向への材料搬送はさらに強化される。

破砕軸３は、押出機の反対側の前面（３ｂ）に対して開かれており、かつ内部空間３ａを有する中空体として構成されている。上記内部空間には、２つの回転軸受け１０ａ、１０ｂが設けられ、これらは、上記内部空間３ａに向かって突き出ている迫台１１の周囲に置かれ、こうして破砕軸を、回転可能になるように支える。これにより、押圧された材料による半径方向の力は、効果的に吸収され、続く押出機螺旋部２１にはそれが伝わらないようになる。

迫台１１は、逆に、ケース１の外側から、ケースの開口部１ｂを通って、破砕軸３の内部３ａへと導かれ、ねじ１２によってケース１に固定される。こうして、例えば軸受け１0ａ、１０ｂなどの部品を交換する場合に、この装置は容易に分解できるようになる。

破砕軸の下流に圧縮部分１４は設けられ、該圧縮部分はケース１のフランジとして取り付けられ、押出機２０は、該圧縮部分の出口にフランジとして取り付けられている。圧縮部分には、円錐形圧縮螺旋部１５が設けられ、これは、回転軸２を軸にして回転可能である。押出機２０には、押出機螺旋部２１が設けられ、これも同様に回転軸２を軸にして回転可能となるように設けられている。このように上記破砕軸３、圧縮螺旋部１５、および押出機螺旋部２１は、同軸上に設けられている。上記圧縮螺旋部１５と押出機螺旋部２１とは、楔軸接続部などを介してお互いに固定されている。さらに、駆動軸１３は、圧縮螺旋部１５に固定されている。駆動軸１３は、中空体として構成された迫台１１を通り、ケース１からも突出して、駆動モータ（図示せず）に接続されている。上記破砕軸３も、圧縮螺旋部１５に固定されている。こうして、上記駆動軸１３は、上記圧縮螺旋部１５を介して、上記破砕軸３と押出機螺旋部２１とを駆動する。

図２は、本発明による破砕圧縮装置の別の実施形態を縦断面図で示したものであるが、図１に示したものと以下の点でのみ異なっている。以下とはすなわち、圧縮螺旋部１５のための駆動軸に代えて、押出機螺旋部２１の押出機軸２１ａが、中空の迫台１１の内部空間を通り抜けて、ケースから外に出ているという点である。これにより、押出機軸２１ａは圧縮螺旋部１５に固定され、このようにして、押出機軸２１ａは、該圧縮螺旋部１５を、圧縮螺旋部１５に固定されている破砕軸３と同様に駆動する。他の部品および符号は図１のものと同じであり、それ以上の説明は省く。

図３は、本発明による破砕圧縮装置のさらなる実施形態を縦断面図で示す。これは、図２の実施形態と以下の特徴のみが異なる。以下の特徴とはすなわち、押出機螺旋部２１と破砕軸３とは、別の駆動系を介して駆動されるという点である。詳しく述べると、押出機軸２１ａは、伝動部材３２とギア３１とを介して、電気モータ３０により駆動される。上記破砕軸、および該破砕軸に固定されている圧縮螺旋部１５は、駆動軸１８とギア３５と伝動部材３４とを介して、電気モータによって駆動されるが、ここで、ギア３５は、フランジ１６を介して、迫台１１と接続されている。駆動軸１８は、中空軸であり、一端において楔ノッチ接続（keilnutverbindung）によって圧縮螺旋部１５に接続され、もう一端において迫台１１を通り、ケース１より突出している。上記押出機軸２１ａは、中空駆動軸１８を通って、ケース１より突出し、軸受け１７ａ、１７ｂによって駆動軸１８の内側で回転可能となるように、設けられている。

図３の詳細Ｘは、破砕軸の回転刃４と、固定刃５と、その間に構成されるせん断間隙６と、材料搬送を支援するエアノズル９とを拡大図で示したものである。

図３の実施形態のその他の部品は、図１、図２の部品と一致しているので、同じ符号がつけられている。それらに関する説明は、上述の説明を参照されたい。

図４は、本発明による別の実施形態を示したものである。該実施形態は、これまでの実施形態とは以下の点においてのみ異なる。以下とはすなわち、破砕／搬送回転子体は、搬送螺旋部１９として構成され、該搬送螺旋部は、一端において圧縮螺旋部１５と同軸上で完全に一体化して構成されているという点である。搬送螺旋部１９は、中空体であり、その内部において、上述の実施形態と同じように、軸受け１０ａ、１０ｂが配置されており、上記は、上記搬送螺旋部１９の内部へと突き出た迫台１１に回転可能となるように置かれる。駆動軸１３は、迫台１１を通り抜けて、その一端において、圧縮螺旋部１５と押出機螺旋部２１との両方を駆動するために、これらの部材に固定される。上記駆動軸１３は、そのもう一端において、（図３における軸２１ａと同様に）ギア３１に接続され、該ギア３１は、逆に伝動部材３２を介して、電気モータ３０により駆動される。回転刃４を有する破砕軸３’は、上記搬送螺旋部１９の軸と平行に、ただし該搬送螺旋部とは距離を置いて配置され、軸３８とギア３５と伝動部材３４とを介して、電気モータ３３によって駆動される。破砕されるプラスチック材料は、押圧スライダー７を用いて矢印Ｂの方向へ破砕軸３’に供給され、該破砕軸により破砕される。上記破砕軸３’の下部のふるい３６により、所定の最大サイズ以下の破砕粒子のみが、その下にある搬送螺旋部１９に到達するようになっている。圧縮部分１４にある温度センサー（図示せず）が、圧縮部分の内壁の温度を測定し、その測定値を制御装置（図示せず）に送る。該制御装置は、搬入スライダー３７の操作で上記圧縮螺旋部１５の搬送領域の通過幅を大きくまたは小さくすることによって、上記温度、および場合によっては他の機器パラメータに応じて材料の通過量を制御する。

破砕軸とその後ろにある押出機とを有する実施形態を示す縦断面図である。 破砕軸と突出した押出機の軸を持つ押出機とを有する実施形態を示す縦断面図である。 破砕軸と押出機とに対して２つの別々の駆動部を有する実施形態を示す縦断面図である。 前に設けられた１つの軸の破砕機と、その後ろに設けられた搬送螺旋部と、圧縮螺旋部と、押出機とを有する実施形態を示す縦断面図である。

符号の説明

１ ケース
１ａ ケース
１ｂ 開口部
２ 回転軸
３ 破砕軸（破砕／搬送回転子体）
３’ 破砕軸
３ａ 内部空間
３ｂ 前面
４ 回転刃
５ 固定刃（対抗刃）
６ せん断間隙
７ 押圧スライダー（押圧装置）
８ 螺旋橋台
９ エアノズル
１０ａ 軸受け（回転軸受け）
１０ｂ 軸受け（回転軸受け）
１１ 迫台
１２ ねじ
１３ 駆動軸
１４ 圧縮部分
１５ 圧縮螺旋部
１６ フランジ
１７ａ 軸受け
１７ｂ 軸受け
１８ 駆動軸
１９ 搬送螺旋部（破砕／搬送回転子体）
２０ 押出機
２１ 押出機螺旋部
２１ａ 押出機軸
３０ 電気モータ（駆動部）
３１ ギア（駆動部）
３２ 伝動部材（駆動部）
３３ 電気モータ（駆動部）
３４ 伝動部材（駆動部）
３５ ギア（駆動部）
３６ ふるい
３７ 搬入スライダー（スライダー）
３８ 軸

Claims (18)

1. ケース（１、１ａ）に設けられ、回転軸（２）上で回転するために駆動可能な破砕／搬送回転子体（３、１９）と、その後ろに設けられ、かつ上記破砕／搬送回転子体（３、１９）と同軸で回転可能となるように設けられた押出機螺旋部（２１）を有する押出機（２０）とを有し、その結果、上記破砕／搬送回転子体（３、１９）に供給された材料は、押出機螺旋部（２１）に搬送され、これにより任意に破砕されるような、
   ゆるく纏められた材料、特にプラスチック材料を圧縮するための装置であって、
   上記破砕／搬送回転子体（３、１９）は、押出機（２０）の反対側の前面（３ｂ）に対して開かれた中空体として構成され、該回転子体の内部空間（３ａ）の中に、少なくとも１つの回転軸受け（１０ａ、１０ｂ）を有し、該軸受けは、上記開かれた前面から上記破砕／搬送回転子体（３、１９）の内部空間（３ａ）へと突き抜けた迫台（１１）上に置かれることを特徴とする材料圧縮装置。
2. 上記迫台（１１）は、ケースの外からケース（１）の開口部（１ｂ）を通り抜けて上記破砕／搬送回転子体（３、１９）の中空空間に挿入可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 上記迫台（１１）は、両端が開いた中空体であり、その内部空間を上記押出機螺旋部（２１）の駆動軸（１３、２１ａ）が通り抜けていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 上記押出機螺旋部（２１）の駆動軸（２１ａ）は、上記迫台（１１）の内部空間において軸受け（１７ａ、１７ｂ）に置かれていることを特徴とする請求項３に記載の装置。（図４）
5. 上記破砕／搬送回転子体（３、１９）および上記押出機螺旋部（２１）は、共通の駆動モータを介して駆動されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
6. 上記破砕／搬送回転子体（３、１９）と上記押出機螺旋部（２１）とは、別々の伝動部材を介して駆動されることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 上記破砕／搬送回転子体（３、１９）および上記押出機螺旋部（２１）が別の駆動部（３０、３１、３２；３３、３４、３５）を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
8. 供給された材料を上記破砕／搬送回転子体（３、１９）に対して押圧するために、可動押圧装置(７)が設けられていることを特徴とする上述の請求項のいずれか１項に記載の装置。
9. 上記押圧装置（７）は、上記破砕／搬送回転子体（３、１９）の負荷に応じて制御可能であり、該負荷は、好ましくは、圧力測定セルまたは上記駆動モータの消費電力を介して決定されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 上記破砕／搬送回転子体（３、１９）の周囲のケースの部分には、材料搬送を支援するための装置、とりわけ、螺旋橋台（８）またはノッチおよび／またはエアノズル（９）が設けられることを特徴とする上述の請求項のいずれか１項に記載の装置。
11. 上記破砕／搬送回転子体（３、１９）は、その内部において液体によって冷却されることを特徴とする上述の請求項のいずれか１項に記載の装置。
12. 上記破砕／搬送回転子体（３、１９）と上記押出機（２０）との間に、円錐形の、好ましくは冷却された圧縮部分（１４）が設けられることを特徴とする上述の請求項のいずれか１項に記載の装置。
13. 上記圧縮部分（１４）において、圧縮部分の内壁の温度または通過する材料の温度を測定する温度センサーが設けられ、材料の通過量は、上記の測定温度、および場合によっては上記破砕／搬送回転子体（３、１９）の負荷に応じて調整され、好ましくは、材料の通過量は、上記圧縮部分の入口にあるスライダー（３７）によって調整されることを特徴とする請求項１２に記載の装置。（図４）
14. 上記破砕／搬送回転子体は、円柱（３、１９）または円錐体であることを特徴とする上述の請求項のいずれか１項に記載の装置。
15. 上記破砕／搬送回転子体は、ケース（１ａ）に固定して設置されている対抗刃（５）と共に狭いせん断間隙（６）を構成する複数の刃（４）を周囲につけた、破砕軸（３）として構成されることを特徴とする上述の請求項のいずれか１項に記載の装置。
16. 上記破砕／搬送回転子体は、搬送螺旋部（１９）として構成されることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の装置。（図４）
17. 上記搬送螺旋部（１９）の軸と平行または角度をつけて、破砕軸（３’）が上流方向に設けられ、該破砕軸は、その周囲に複数の刃（４）をつけ、該刃は、好ましくはケースに固定して設置されている対抗刃と共に狭いせん断間隙を構成することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
18. 上記破砕軸（３’）と搬送螺旋部（１９）との間に、ふるい（３６）が設けられることを特徴とする請求項１７に記載の装置。

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