JP2007515314A - 混合材料の連続ろ過装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、混合材料を連続してろ過する装置に関し、より特定的には、プラスチック溶解物から不純物を分離する装置に関する。装置は、ハウジング（１）内部に配置した中空の円筒形のフィルタ要素（２）と、フィルタ要素（２）の外側とハウジングの内壁とで規定される環状のチャンバ（２２）と、調整装置によってフィルタ本体に押し付けられる少なくとも１つのストリッパ（２３）とを含み、ストリッパはフィルタ要素（２）とストリッパ（２３）との相対移動によってフィルタ要素（２）上に残された不純物の除去に使用される。調整装置は、フィルタ本体の上流で混合材料の圧力の検知に使用される圧力センサ（４２，５３）と、圧力センサに接続され、圧力センサが検知する圧力に基づいてストリッパ（２３）の圧力の調整に使用されるアクチュエータ（４３）とを含む。

Description

本発明は、前掲の特許請求の範囲の請求項１の前文に記載の、混合材料を連続してろ過する装置に関し、より特定的には、プラスチック溶解物から不純物を除去する装置に関する。

一般に、使用済みプラスチックまたはプラスチック廃棄物は、金属部品、紙の残留物、ガラス、二次プラスチック等の異物を高い割合で含む。通常、これら異物または不純物は、プラスチックの再利用前に除去しなければならない。これには、例えば使用済みプラスチックをまず加熱して可塑化してからプラスチック溶解物をろ過する等のいくつかの方法がある。この目的のためには、いわゆるメルトフィルタが用いられ、これを介して金属もしくは非金属の異物、またはより融点の高いプラスチックを分離する。だが、連続して途切れなくろ過を行うには、メルトフィルタの継続的なクリーニングが必要である。

米国特許第４，４７０，９０４号には、本発明の分野に従う分離装置が開示されており、この装置では、汚染されたプラスチック溶解物が、ハウジング中に配置した中空の円筒形のフィルタ本体中へ押圧される。フィルタ本体内部には回転駆動されるストリッパシャフトがあり、ストリッパシャフトはフィルタ本体と同軸に配置され、フィルタ本体の内壁とともに環状の内部スペースを規定し、かつその外側に軸方向に角度をつけてらせん状に拡がる複数のストリッパを保持する。フィルタ本体の内側に残された残留物は、ストリッパシャフトの回転により、ストリッパによってフィルタ本体に沿って軸方向に、環状の内部スペースの入口端と対向する材料排出口に運ばれる。ストリッパは、その内側からフィルタ本体の内部表面に向かって弾性的に押される。しかし、このようなストリッパの弾性的な接触では、プラスチック溶解物の圧力のためストリッパがフィルタ本体の表面から持ち上げられて、その効果が失われるという問題がある。一方、接触圧が高すぎるとフィルタ本体とストリッパとの間の摩擦が大きくなり、これは磨耗を早めるという問題を生じる。

米国特許第４，４７０，９０４号明細書

本発明の課題は、上述したタイプの装置において、フィルタ要素に残された残留物の除去を改善することが可能な装置を作製することである。

この課題は、前掲の特許請求の範囲の請求項１の特徴部分に従う装置によって解決される。本発明の好適な改善点および有利な実施形態は、従属する請求項に記載する。

本発明に従う装置の本質的な利点は、ストリッパの接触圧を、外部からの介入なく、実際の状況に応じて自動的に変更できることである。例えば、与えられた材料の圧力が増大してストリッパが持ち上げられる危険が高まると、本発明に従えば、ストリッパの接触圧も、外側からの介入なく自動的に増大する。反対に、与えられた材料の圧力が下がると、ストリッパの接触圧もこれに従って下がり、これによりストリッパとフィルタ要素との間の摩擦が減じられる。

本発明の好適な実施形態では、圧力センサは油圧トランスデューサであり、これは与えられる材料の圧力をフィルタ要素の上流で検知して、それを油圧制御信号に変換する。アクチュエータは、油圧線を介して油圧トランスデューサに接続された調整用シリンダからなり、これを介して制御圧がストリッパの接触圧に変換される。

圧力センサは、対応する制御信号を圧力制御バルブまたは電子アクチュエータに付与する電子圧力トランスデューサとして構成してもよい。

本発明に従う装置では、フィルタの残留物がフィルタ表面から半径方向に取り除かれて、フィルタ表面から最速経路で排出される。残留物がフィルタ表面に対して軸方向に押されないので、磨耗が減少し、装置の安定性が改善できる。フィルタの摩擦負荷が小さいため、より簡単でより経済的なフィルタの使用も可能である。

ストリッパによって取り除かれた材料は、好適にはらせん状のコンベヤ等によって運び去られる。フィルタ要素とらせん状のコンベヤとは別個に駆動できるので、クリーニングおよび異物排出速度を個別に制御可能である。このような制御により、異物濃度を非常に高くすることができ、従って主たる材料を高収率で得られる。好適な構成では、搬送装置はモータによって回転駆動されるらせん状のコンベヤを含む。フィルタとらせん状コンベヤのｒｐｍ値は別個に制御できるので、最適に稼動する表面に対して非常に高い不純物濃度を達成できる。フィルタとらせん状のコンベヤとは、プラスチックの種類に応じて同一または逆方向に回転してもよい。

本発明の他の特別な特徴部分および利点は、図面を参照して以下の好適な実施形態の説明から明らかになる。

図１に概略的に示す汚染プラスチック溶解物ろ過用のろ過装置は、ハウジング１を含み、この中に中空の円筒形のフィルタ要素２が中心軸３を中心に回転可能に配置される。フィルタ要素２は、モータ駆動されるキャリヤシャフト４上に設置される。これは、ハウジング１内部に設置される幅狭の駆動部分５と、メルトフィルタ２用の幅広の保持部分６と、幅狭のベアリングジャーナル７とを含み、ベアリングジャーナル７はハウジング１に取り付けられるベアリングカバー９の対応するボア８内部に回転可能に設置される。

フィルタ要素２は、複数の半径方向のスルーホール１０を設けたフィルタチューブ１１と、中空の円筒形の支持体１２とを含み、支持体１２はキャリヤシャフト４と完全に嵌合するように接続され、支持体上にフィルタチューブ１１が焼きばめされる。ふるい状（sieve-like）のフィルタチューブ１１は、例えばスルーホール１０を有するスチールシートから作製され、これを折り曲げてチューブ状に溶接する。好適には、耐摩耗性かつ耐腐食性のスチールを硬化したものから作製する。またフィルタチューブ１１には、耐磨耗性およびその他の特性を改善できる表面コーティングを施してもよい。スルーホール１０は、流れの方向に向かって広がる断面をもつボア（孔）として構成される。スルーホール１０は円錐状に、例えば外側に向かって先細になるようにしてもよい。中空の円筒形支持体１２の外側には、円形の溝または平らな溝穴として構成されるいくつかの回収チャネル１３を設ける。これら回収チャネルから内側へ向かって、周辺方向に同一の角間隔を開けて配置される複数の半径方向の流出ボア１４が続く。

図１および図２から明確にわかるように、半径方向の複数の流出ボア１４は、軸方向の複数の回収スロット１５に向かって開き、回収スロットは拡張した保持部分６の周囲を横切って流出ボアと同一の角間隔でキャリヤシャフト４内部に配置され、ろ過した材料を回収する内部スペースを形成する。流れの方向に伸びる回収スロット１５は中央回収チャネル１６に通じ、中央回収チャネル１６は傾斜部分を介してハウジング１内の第１の環状チャネル１７へと開く。第１の環状チャネル１７から接続部分１９の排出口チャネル１８へと、ハウジング１内部の第１の側面ボアが続く。接続部分１９には投入口チャネル２０も設けられ、これはハウジング１内の第２の側面ボアを介して、ハウジング１中の第２の環状チャネル２１に通じる。この環状チャネル２１は、ハウジング１の内壁とフィルタチューブ１１の外壁間に限定される環状スペース２２につながる。

図２に示すように、ハウジング１の下部にはストリッパ２３が配置され、これはブレードまたはドクターブレードとして構成され、フィルタチューブ１１の全長にわたって軸方向に走り、フィルタチューブの外側に接触し、これによりフィルタ要素２上に残された残留物または不純物は、フィルタ要素に引きずれられることなく、最短経路で半径方向に排出される。ストリッパ２３は、フィルタ要素２の外表面に対してある角度で、かつフィルタ要素の回転方向に対向して配置される。図示する構成では、ストリッパ２３は、例えばフィルタ要素２の中心面４０に対して４５°の領域中で、接触角度αの地点に配置され、後ほど詳述しかつ図４に概略図を示す接触装置によってフィルタチューブ１１の外壁に対して押される。ハウジング１内部のストリッパ２３の直近には、らせん状のコンベヤ２４を設け、これはフィルタ要素２の中心軸３に平行で、かつフィルタ要素２の外側に沿って排出口まで続く。らせん状コンベヤ２４は、ストリッパ２３によって半径方向に引き剥がされた残留物がらせん状コンベヤ２４に直接移され、このコンベヤから図１の矢印２５の方向に外部へ運び去られるように配置される。図２に示す構成では、ストリッパ２３は中空のシャフト２６上に設置され、シャフト２６はらせん状コンベヤ２４を取り囲み、ハウジング１内部で調節レバー２７によって回転できる。このため接触角度α、およびストリッパの圧力を変更可能である。中空シャフト２６中のらせん状コンベヤ２４の材料排出口の領域には、クーリングチャネル２９が設けられる。らせん状コンベヤ２４を介して運ばれる材料は、これらチャネルを通って冷却され、サーマルバリヤを形成する。

またストリッパ２３は、図３に示すように、ハウジング１中の所与の角位置に設置してもよい。ストリッパ２３は、ハウジング１の斜行スロット３１中を変位可能に案内され、以下に詳述する接触装置のアクチュエータによってフィルタ要素の外側に対して押圧される。

接続ポート１９の投入口チャネル２０の領域中には、入力側の塊圧力センサ３５を設け、排出口チャネル１８の領域中には出力側の塊圧力センサ３４を設ける。これらセンサは、フィルタ装置を制御する制御エレクトロニクス３６に接続される。このため、例えばフィルタ本体２とらせん状コンベヤ２４の回転運動を、制御エレクトロニクス３６が検知した圧力差の関数として制御できる。従ってフィルタ要素２とらせん状コンベヤ２４とを、２つの所与の圧力値（最大−最小）に基づいて間欠的に回転させ、これにより磨耗を減じることができる。投入口チャネル２０と排出口チャネル１８との間には、接続ポート１９およびハウジング１を通る排液チャネル４１がある。これにより異物の一部がベアリング位置を介して製品の側面に達することを防止できる。

図４には、ブレードまたはエッジとして構成されるストリッパ２３を、与えられた混合材料の圧力の関数としてフィルタ１１の外側に対して押圧する接触装置の第１の実施形態を示す。接触装置は、フィルタ要素２の上流で混合材料の圧力を検知する圧力センサ４２と、圧力センサ４２に接続され、ストリッパ２３の接触圧を圧力センサが検知した圧力の関数として設定するアクチュエータ４３とを含む。図４に示す油圧接触装置では、圧力センサ４２は、圧力ピストン４５を備えた油圧式圧力トランスデューサであり、圧力ピストン４５はピストンハウジング４４中で移動可能であり、その一方端はピストンハウジング４４に対向して延びる圧力ボルト４６に接続される。圧力ピストン４５の他方端とピストンハウジング４４との間には、油圧流体が充填された圧力チャンバ４７が規定される。圧力センサ４２は、圧力ボルト４６が投入口チャネル２０中に突き出すように接続ポート１９に取り付けられる。

アクチュエータ４３は調整シリンダからなり、これはシリンダハウジング３２内部で変位可能な圧力ピストン３３と、外側に突き出すピストンロッド４８とを含む。ピストンロッド４８の前端はストリッパ２３に接続される。シリンダハウジング３２とともに圧力ピストン３３の後端面は、圧力センサ４２の圧力チャンバ４７と油圧線５０を介して連通する圧力チャンバ４９に接する。シリンダハウジング３２内には、圧力ピストン３３に作用する復元力を発生する圧縮バネ５１が設けられる。調整シリンダはまた、戻り動作用の追加圧力接続部５２を備えた二重作用差動シリンダとして構成してもよい。

投入口チャネル２０から与えられた材料の圧力は、圧力ボルト４６を介して圧力ピストン４５に伝達され、圧力ピストン４５は圧力チャンバ４７中で対応する制御圧力を生成する。この制御圧力は、油圧線５０を介してアクチュエータ４３の圧力チャンバ４９中の圧力ともなり、ストリッパ２３を圧力ピストン３３および圧力ロッド４８を介してフィルタチューブ１１に対して確実に押圧する。投入口チャネル２０中の圧力が高まると、ストリッパ２３もまたフィルタチューブ１１に対してより強く押される。

図５には、接触装置の他の可能性を示す。ここでは、投入口チャネル２０内のプラスチック溶解物の圧力を検知し、それを対応する電気信号に変換する電気圧力トランスデューサ５３を接続ポート１９上に設ける。圧力トランスデューサ５３から与えられた信号は、制御エレクトロニクス５４において圧力制御バルブ５５用の対応する制御信号に変換される。圧力圧制御バルブ５５は圧力線５６を介してアクチュエータ４３に接続される。そして、圧力制御バルブ５５を介して、油圧アクチュエータ４３の制御圧力、従ってストリッパ２３の接触圧を、圧力トランスデューサ５３が検知した圧力の関数として設定できる。

他の実施形態では、アクチュエータを、ストリッパ２３の接触圧が電気電圧トランスデューサ５３が検知した圧力の関数として自動的に設定される電気駆動ドライブとして構成してもよい。

上述した装置では、図１に従って、未処理の混合材料（主としてプラスチックの塊）は、投入開口２０で圧力下で矢印３７の方向に環状スペース２２中に押圧され、その後、回転するフィルタ本体２のフィルタチューブ１１中の微細なスルーホール１０を通るように押圧される。ろ過された材料は、フィルタチューブ１１、ならびに回収溝１３および排出ボア１４を設けた支持体１２を通り、キャリヤシャフト６を介して排出開口１８へと案内され、そこで矢印３８の方向に排出できる。フィルタチューブ１１上に残された残留物は、フィルタチューブ１１の回転中にストリッパ２３によって除去され、それ以上はフィルタに接触することなく、回転するらせん状コンベヤ２４に直接移される。その後、残留物はらせん状コンベヤ２４から排出口へ運ばれ、そこで矢印２５の方向に排出できる。

本発明は、上述した実施形態に限定するものではない。従って、例えば内側から外側へ流れる場合にもろ過を行うことができ、その場合、ストリッパは中空の円筒形のフィルタ本体の内側に取り付けられる。フィルタ要素が静止してストリッパが回転してもよい。

分離装置の第１の実施形態の長手方向の断面図である。 図１の分離装置の断面図である。 分離装置の第２の実施形態の断面図である。 ストリッパをフィルタチューブに押圧する接触装置の第１の実施形態の図である。 接触装置の第２の実施形態の図である。

Claims (15)

1. 混合材料を連続的にろ過する装置、特にプラスチック溶解物から不純物を分離する装置であって、ハウジング（１）内部に配置される中空の円筒形フィルタ要素（２）と、前記フィルタ要素（２）の外側と前記ハウジング（１）の内壁とで規定される環状スペース（２２）と、少なくとも１つのストリッパ（２３）とを含み、前記ストリッパ（２３）は、接触装置によって前記フィルタ本体（２）に対して押圧され、前記フィルタ要素（２）と前記ストリッパ（２３）との相対移動により、前記フィルタ要素（２）上に残った不純物を除去できる装置において、
   前記接触装置は、前記フィルタ本体（２）の上流で混合材料の圧力を検知する圧力センサ（４２，５３）と、前記圧力センサ（４２）に接続されて、前記ストリッパ（２３）の接触圧を前記圧力センサ（４２）が検知する圧力の関数として設定するアクチュエータ（２３）とを含む装置。
2. 請求項１に記載の装置において、前記圧力センサは油圧トランスデューサシリンダ（４２）である装置。
3. 請求項２に記載の装置において、前記油圧トランスデューサシリンダ（４２）は、ピストンハウジング（４４）内部で変位可能な圧力ピストン（４５）と、投入口チャネル（２０）中へ突き出す圧力ボルト（４６）とを含む装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の装置において、前記アクチュエータ（４３）は油圧調整シリンダ（３２，３３，４８）である装置。
5. 請求項４に記載の装置において、前記油圧調整シリンダ（３２，３３，４８）は、シリンダハウジング（３２）内部で変位可能な圧力ピストン（３３）と、前記ストリッパ（２３）に接続されたピストンロッド（４８）とを含む装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の装置において、前記圧力センサ（４２）と前記アクチュエータ（４３）とは、油圧線（５０）を介して互いに接続される装置。
7. 請求項１に記載の装置において、前記圧力センサは電気圧力トランスデューサ（５３）である装置。
8. 請求項７に記載の装置において、前記電気圧力トランスデューサ（５３）は、制御エレクトロニクス（５４）および圧力制御バルブ（５５）を介して前記アクチュエータ（４３）に接続される装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の装置において、前記フィルタ要素（２）は、中心軸（３）を中心にモータ駆動できるように前記ハウジング（１）内部に配置される装置。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の装置において、前記ストリッパ（２３）は、前記フィルタ要素（２）に対して斜行配置される装置。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の装置において、前記ストリッパ（２３）は、前記フィルタ要素（２）の中心面（４０）に対してある接触角度（α）で配置される装置。
12. 請求項１１に記載の装置において、前記ストリッパ（２３，２８，３０）の前記接触角度（α）は可変である装置。
13. 請求項１〜１２のいずれかに記載の装置において、前記ハウジング（１）中で前記ストリッパ（２３）のすぐ近傍には、前記フィルタ要素（２）から前記ストリッパ（２３，２８，３０）によって半径方向に除去される不純物を運び去るためのらせん状コンベヤ（２４）が設けられる装置。
14. 請求項６に記載の装置において、前記モータ駆動される回転フィルタ（２）と前記らせん状コンベヤ（２４）とは別個に駆動できる装置。
15. 請求項８に記載の装置において、前記フィルタ要素（２）のｒｐｍ（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ：毎分回転数）と、前記らせん状コンベヤ（２４）のｒｐｍとは、別個に制御可能である装置。

Images